JPH0579090B2 - - Google Patents

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JPH0579090B2
JPH0579090B2 JP446185A JP446185A JPH0579090B2 JP H0579090 B2 JPH0579090 B2 JP H0579090B2 JP 446185 A JP446185 A JP 446185A JP 446185 A JP446185 A JP 446185A JP H0579090 B2 JPH0579090 B2 JP H0579090B2
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acid
conjugated diene
diene polymer
compound
cyclization
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Hideo Takamatsu
Tamae Yoshizawa
Kyoto Ootsuka
Shiro Osada
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、高品質の共役ジエン系重合体の環化
物を製造する方法に関する。特には半導体製造用
のフオトレジストに適した品質を有する共役ジエ
ン系重合体の環化物を容易に製造する方法に関す
る。 〔従来の技術〕 天然ゴム、合成ポリイソプレン、ポリブタジエ
ン等の共役ジエン系重合体を有機溶媒中で環化反
応に付することによりその環化物を製造すること
は古くから知られている。共役ジエン系重合体環
化物(以下、単に環化物と記すことがある)の用
途としては、従来より絶縁材料、接着剤、塗料、
ゴム配合剤、感光性樹脂等がある。最近IC技術
の発達に伴つて半導体製造用のフオトレジストと
しての感光性樹脂の重要性は非常に高まつてきて
いる。そしてその際に用いられる環化物としては
狭い分子量分布を有し、かつ高い環化率を有する
ものであることが要求されている。一般に、環化
物の分子量分布が狭いと解像度にすぐれたフオト
レジストが得られ、また、環化物の環化率は40〜
75%の範囲内にあるのが好ましく、環化物の分子
量と共にフオトレジストの感度および残膜性に大
きな影響を与える。 分子量分布の狭い環化物を得るためには原料共
役ジエン系重合体として分子量分布が狭く、かつ
環化反応を容易に行ないうる溶液粘度を示す分子
量を有する合成共役ジエン系重合体を用いること
が必要である。というのは、環化反応は一般に共
役ジエン系重合体の分子鎖切断または分子間架橋
等をも伴う反応であり、最良の場合でも原料共役
ジエン系重合体の分子量分布より狭い分子量分布
を有する環化物を与えることがないからである。
また共役ジエン系重合体の分子量が大き過ぎると
環化反応に適した溶液粘度にするため素練り等の
操作が必要となり、それにより分子量分布が拡大
するからである。 狭い分子量分布および環化反応を容易に行ない
うる溶液粘度を示す分子量を有する合成共役ジエ
ン系重合体の製造方法としては、アニオン重合触
媒を用いる溶液重合法が適している。環化反応は
有機溶媒の存在下に行なわれる。前記重合に用い
られる溶媒と環化反応に用いられる溶媒が同種の
場合、共役ジエン溶液合後の生成重合体溶液を直
接環化反応に付すことができる。 その例としては、有機リチウム化合物で代表さ
れるアニオン重合触媒を用いてイソプレンを溶液
重合し、次いで生成ポリイソプレン溶液に環化触
媒として硫酸、トリクロル酢酸、有機スルホン酸
等のブレンステツド酸、三弗化ホウ素、四塩化ス
ズ、四塩化チタン、三塩化アンチモン三塩化亜
鉛、三塩化アルミニウム等のルイス酸を添加して
該ポリイソプレンを環化することからなる環化ポ
リイソプレンの製造方法が知られている(特開昭
47−34834号公報参照)。また、環化触媒として三
弗化ホウ素エーテル錯体と酢酸またはそのハロゲ
ン化物を用い、重合停止のためにメタノールまた
はエタノールを用いること以外は上記と同様の方
法も知られている(特開昭59−96112号公報参
照)。 これらの方法は、共役ジエンを溶液重合する工
程、生成重合体溶液から重合体を単離する工程、
重合体を環化溶媒に溶解する工程および環化反応
を行なう工程からなる方法に比較して工程の簡略
化および省力化の点でメリツトがある。 しかしながら、特開昭47−34834号公報に記載
の方法は、活性な重合触媒残渣が環化触媒の活性
を低下させるためか、環化反応速度が遅い、環化
反応に再現性がない、生成環化物の分子量分布が
広くなる、また多量のゲルの発生がある等の欠点
を有する。また、特開昭59−96112号公報に記載
の方法は、フオトレジストに適した環化物の製造
には適用できない。というのは、ホウ素を含む化
合物はリンを含む化合物と同様、半導体基板のシ
リコンのドウパントとして使用されるのでフオト
レジスト中には微量の存在も許されないにもかか
わらず、該方法において環化触媒として用いられ
るホウ素を含む化合物を生成環化物から完全に除
去することが困難である。 本発明者等は、環化反応の検討から上記問題点
を解決する方法として、環化反応に用いる触媒と
してハロゲン化スズおよびハロゲン化チタンから
なる群より選ばれるルイス酸、並びに一般式R−
SO3H(式中、Rはアルキル基またはアリール基
を示す)で表わされるスルホン酸および一般式
HnX3-oCCOOH(式中、Xはハロゲン原子を示
し、nは0〜2の整数を示す)で表わされるハロ
ゲン化酢酸からなる群より選ばれるブレンステツ
ド酸からなる混合系触媒(以下、特定のルイス酸
−ブレンステツド酸2成分系触媒または単に2成
分系触媒と記すこともある)を用いる方法を見出
し、既に特許出願を行なつている(特願昭59−
42434号および同59−146554号)。なお、前記2成
分系触媒は前記出願の明細書で示されているよう
に高い選択性および高い活性を有する。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかるに、有機リチウム化合物を用いて溶液重
合して得られる共役ジエン系重合体溶液に直ちに
前記2成分系触媒を添加して環化反応を行なう
と、該2成分系触媒の有する選択性および活性が
損われ、該2成分系触媒を用いるメリツトがなく
なる。 本発明の目的は、共役ジエン系重合体を有機溶
媒中でハロゲン化スズおよびハロゲン化チタンか
らなる群より選ばれるルイス酸、ならびに一般式
R−SO3H(式中、Rはアルキル基またはアリー
ル基を示す)で表わされるスルホン酸および一般
式HnX3-oCCOOH(式中、Xはハロゲン原子を示
し、nは0から2の整数を示す)で表わされるハ
ロゲン化酢酸からなる群より選ばれるブレンステ
ツド酸の存在下に反応させて共役ジエン系重合体
の環化物を製造するにあたり、前記触媒の選択性
および活性を何ら損うことなく、しかも環化反応
前後における共役ジエン系重合体の(重量平均分
子量)/(数平均分子量)の値(/)を
大きく変化させることなく、容易に高品質の共役
ジエン系重合体環化物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、ゲル化または着色をもた
らす副反応を伴うことなく、短時間で、再現性よ
く、狭い分子量分布を有する高環化率の共役ジエ
ン系重合体環化物を製造する方法を提供すること
にある。なお、上記において、ゲル化をもたらす
副反応を伴うことがないとは、反応溶液を孔径
1μmのメンブランフイルターで過したときフイ
ルター上にゲルが実質上残らないことを意味す
る。 さらに、本発明の他の目的は、例えばIC等の
半導体製造用のフオトレジストに適した環化物を
製造する方法を提供することにある。なお、該フ
オトレジストに適した環化物としては、分子量分
布が狭く、環化率が40〜75%であつてゲルまたは
触媒残渣を実質的に含まず、またホウ素を含む化
合物またはリンを含む化合物を全く含まないもの
が要求されている。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、前述した目的は、共役ジエン
系重合体の有機溶媒中でハロゲン化スズおよびハ
ロゲン化チタンからなる群より選ばれるルイス
酸、ならびに一般式R−SO3H(式中、Rはアル
キル基またはアリール基を示す)で表わされるス
ルホン酸および一般式HnX3-oCCOOH(式中、X
はハロゲン原子を示し、nは0〜2の整数を示
す)で表わされるハロゲン化酢酸からなる群より
選ばれるブレンステツド酸の存在下に反応させて
共役ジエン系重合体の環化物を製造するにあた
り、前記共役ジエン系重合体の有機溶剤溶液とし
て、有機リチウム化合物を用いて溶液重合して得
られた共役ジエン系重合体溶液にフエノール系化
合物を添加してなる溶液を用いることを特徴とす
る共役ジエン系重合体環化物の製法によつて達成
される。 本発明において環化反応の原料となる共役ジエ
ン系重合体は重合触媒として有機リチウム化合物
を用い、共役ジエンを有機溶媒中で重合すること
によつて得られる。 ここで使用される共役ジエンの例としてはイソ
プレン、ブタジエン、フエニルブタジエンおよび
それらの混合物が挙げられる。なかでもイソプレ
ンが好ましい。なお、少量(たとえば、単量体に
対して10重量%)であれば前記共役ジエンの一部
をスチレン、α−メチルスチレン、エチレン、プ
ロピレン、イソブチレンまたはアクリロニトリル
等の共役ジエンと共重合可能な不飽和単量体で置
換してもよい。 また、ここで使用される有機リチウム化合物と
しては、一般式R′Liで表わされるモノリチウム
化合物が好ましい。前記一般式中、R′は炭化水
素残基を示し、好ましい炭化水素残基はアルキル
基およびアリール基である。炭化水素残基の炭素
数は1〜12であるのが好ましい。具体的なものと
しては、メチルリチウム、エチルリチウム、プロ
ピルリチウム、イソプロピルリチウム、ブチルリ
チウム、ペンチルリチウム、イソアミルリチウム
等のアルキルリチウム、フエニルリチウム、トリ
ルリチウム、ナフチルリチウム等のアリールリチ
ウムが挙げられる。このような有機リチウム化合
物を用いることにより、一般に、数平均分子量に
対する重量平均分子量の比(/N)が2.0以
下、好適な場合には1.5以下の狭い分子量分布を
有し、しかも環化反応を容易に行ないうる溶液粘
度を示す分子量を有する共役ジエン系重合体が極
めて容易に得られる。 また、ここで使用される有機溶媒は、共役ジエ
ン、その重合体および該重合体の環化物を溶解
し、かつ有機リチウム化合物、ハロゲン化スズ、
ハロゲン化チタン、有機スルホン酸およびハロゲ
ン化酢酸に対して不活性な有機化合物である。好
ましく使用されるものとしてはペンタン、ヘキサ
ン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水
素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭
化水素が挙げられる。半導体製造用のフオトレジ
ストに用いる環化物を製造する際には、芳香族炭
化水素、なかでもキシレンの使用が好ましい。な
お、前記有機溶媒は重合終了後、系を環化反応に
適した濃度にするため系を希釈する場合にも用い
られる。 重合は、通常、有機溶媒に共役ジエンを溶解
し、これに有機リチウム化合物を添加することに
よつて、または有機溶媒に有機リチウム化合物を
添加しておき、これに共役ジエンを添加すること
によつて行なわれる。 重合系における共役ジエンの溶液濃度は、特に
限定されないが、10〜90重量%、好ましくは20〜
80重量%の範囲内が望ましい。この範囲内にある
と、重合の制御が容易であり、効率的に重合が行
なわれる。 この重合において、生成共役ジエン系重合体の
平均分子量は、有機リチウム化合物中のリチウム
に対する共役ジエンのモル比に共役ジエンの分子
量を乗じた値となる。そのため、有機リチウムの
使用量は若干の補正が必要であるが、所望とする
平均分子量により一義的に決められる。なお、本
発明において共役ジエン系重合体の重量平均分子
量は10000〜1000000の範囲内にあるのが好まし
い。なお、半導体製造用フオトレジストに適した
環化物のための原料共役ジエン系重合体の重量平
均分子量は、フオトレジストの感度、残膜性およ
びフオトレジストの調製時の作業性の点から
30000〜500000、好ましくは50000〜300000の範囲
内にあるのが望ましい。 重合温度は、0〜150℃、好ましくは20〜100℃
の範囲内が望ましい。重合時間は、重合率が100
%に達する時間であればよく、一般には0.1〜100
時間、好適には0.5〜20時間である。 この重合により、所望の分子量で、しかも分子
量分布の狭い共役ジエン系重合体の溶液が得られ
るが、生成重合体はいわゆるリビングポリマーで
あり、活性末端を有する。本発明の方法において
は該リビングポリマーを環化反応に供するに先立
つて該活性末端を失活させることが必要である。 本発明によれば、該生成重合体活性末端の失活
は、フエノール系化合物の添加によつて行なうこ
とにより、環化反応が支障なく進行することが見
出された。フエノール系化合物の代りにアルコー
ルを用いた場合には環化反応は円滑に進行しな
い。 ここで使用されるフエノール系化合物とは、分
子中にフエノール性水酸基を少なくとも1個有す
る化合物である。具体例としては、2,6−ジ−
t−ブチル−4−メチルフエノール、2−ブチル
−4−ヒドロキシアニソール、3−ブチルヒドロ
キシアニソール、6−(4−ヒドロキシ−3,5
−ジ−t−ブチルアニリノ)−2,4−ビスオク
チル−1,3,5−トリアジン、4,4′−ジヒド
ロキシジフエニル、2,2′−メチレン−ビス(4
−メチル−6−t−ブチルフエノール)、1,
1′−ビス(4−ヒドロキシフエニル)−シクロヘ
キサン、4,4′−チオビス(6−t−ブチル−3
−メチルフエノール)、2,5−ジ−t−ブチル
ハイドロキノン、1,3,5−トリメチル、2,
4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−
ヒドロキシベンジル)ベンゼン、さらには分子中
にフエノール性水酸基を4個以上含有するポリフ
エノール等が挙げられる。これらのなかでもα位
にアルキル基、特にブチル基を有するフエノール
系化合物、特に2,6−ジ−t−ブチル−4−メ
チルフエノール、6−(4−ヒドロキシ−3,5
−ジ−t−ブチルアニリノ)−2,4,6−ビス
オクチル−1,3,5−トリアジンまたは2,2
−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチル
フエノール)等が好ましい。 これらのフエノール系化合物は、単独でも使用
できるが、2種以上組合せて使用することもでき
る。 フエノール系化合物の使用量は重合に用いられ
る有機リチウム化合物のリチウムに対するフエノ
ール系化合物のフエノール性水酸基の当量比が
0.8〜20、好ましくは、1〜15の範囲内の量とな
る量が望ましい。この当量比が小さ過ぎる場合に
は環化反応時の分子量分布の拡がりを抑えること
が困難となり、分子量分布の狭い環化物を得るこ
とができなくなる。一方、前記当量比が大き過ぎ
る場合には、環化反応時の反応速度の低下、さら
には生成環化物の環化率の低下が著しくなる。 フエノール系化合物は、重合終了後の共役ジエ
ン系重合体溶液に添加する際に重合溶媒と同じく
溶剤に溶解して用いてもよい。フエノール系化合
物の添加による重合停止後、生成溶液は引き続き
2成分系触媒による環化反応に供される。 本発明で2成分系触媒の一成分として使用する
ルイス酸は、ハロゲン化スズまたはハロゲン化チ
タンであることが必要であり、前記以外のルイス
酸、例えばホウ素のハロゲン化物、鉄のハロゲン
化物、アルミニウムのハロゲン化物または有機ア
ルミニウム化合物を用いるとブレンステツド酸と
の併用による触媒の活性の向上はみとめられず、
環化反応速度が小さく、短時間で高環化率の環化
物が得られない。前記ハロゲン化スズおよびハロ
ゲン化チタンの例としては、四弗化スズ、四塩化
スズ、四臭化スズ、四沃化スズ、二弗化スズ、二
塩化スズ、二臭化スズ、二沃化スズ、四弗化チタ
ン、四塩化チタン、四臭化チタン、四沃化チタ
ン、三弗化チタン、三塩化チタン、三臭化チタ
ン、三沃化チタン、二弗化チタン、二塩化チタ
ン、二臭化チタンまたは二沃化チタンが挙げられ
る。これらのなかでも四塩化スズ、四臭化スズ、
四塩化チタンまたは四臭化チタン等の四ハロゲン
化物、特に四塩化スズが好ましい。 また、本発明で2成分系触媒のもうひとつの触
媒成分として使用するブレンステツド酸は、一般
式(1)R−SO3Hで表わされる有機スルホン酸また
は一般式(2)HnX3-oCCOOHで表わされるハロゲ
ン化酢酸である必要がある。前記以外のブレンス
テツド酸例えば硫酸、安息香酸またはサリチル酸
等を前記特定のルイス酸と併用しても、高活性の
触媒は得られず、環化反応速度が大きくならず、
短時間で高環化率の環化物が得られない。前記一
般式(1)中、Rはアルキル基またはアリール基を示
す。それらの基は1〜10の炭素数を有するのが好
ましい。前記アルキル基としてはメチル、エチ
ル、プロピルまたはブチル等の低級アルキル基
が、またアリール基としてはフエニル、トリルま
たはナフチル基等が好ましい。また、前記一般式
(2)中、Xは弗素、塩素、臭素または沃素のハロゲ
ン原子を示し、nは0〜2の整数である。代表的
な有機スルホン酸の例としては、メタンスルホン
酸、エタンスルホン酸、1−プロパンスルホン
酸、1−ブタンスルホン酸、1−ペンタンスルホ
ン酸、1−スキサンスルホン酸、2−ブタンスル
ホン酸、2−ペンタンスルホン酸、3−ペンタン
スルホン酸、2−ヘキサンスルホン酸、3−ヘキ
サンスルホン酸等の直鎖状アルキル基を有するス
ルホン酸、2−メチル−1−プロパンスルホン
酸、1,1−ジメチルエタンスルホン酸、2−メ
チル−1−ブタンスルホン酸、3−メチル−1−
ブタンスルホン酸、1,1−ジメチル−1−プロ
パンスルホン酸、2,2−ジメチル−1−プロパ
ンスルホン酸、1,2−ジメチル−1−プロパン
スルホン酸、2−メチル−1−ペンタンスルホン
酸、3−メチル−1−ペンタンスルホン酸、4−
メチル−1−ペンタンスルホン酸、1,1−ジメ
チル−1−ブタンスルホン酸、2,2−ジメチル
−1−ブタンスルホン酸、3,3−ジメチル−1
−ブタンスルホン酸、1,2−ジメチル−1−ブ
タンスルホン酸、1,3−ジメチル−1−ブタン
スルホン酸、2,3−ジメチル−1−ブタンスル
ホン酸、2−エチル−1−ブタンスルホン酸等の
分岐状アルキル基を有するスルホン酸等の脂肪族
スルホン酸、あるいはベンゼンスルホン酸、トル
エンスルホン酸またはナフタレンスルホン酸等の
芳香族スルホン酸が挙げられる。また、代表的な
ハロゲン化酢酸の例としては、モノクロル酢酸、
ジクロル酢酸またはトリクロル酢酸等の塩素化酢
酸、あるいはモノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸
またはトリフルオロ酢酸等の弗素化酢酸が挙げら
れる。これらのブレンステツド酸のなかでも、有
機スルホン酸、特にメタンスルホン酸、エタンス
ルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン
酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、
特に前記アルカンスルホン酸が好ましい。 一般に、2成分系触媒を使用する環化反応にお
いては、ゲル化や着色をもたらす副反応が起つた
り、環化反応により分子量分布が著しく拡大した
り、環化反応速度が小さかつたり等の不都合が生
じる。例えば、四塩化スズと硫酸を併用してポリ
イソプレンを環化すると、環化反応中に著しくゲ
ル化が起り、ゲルの除去に多大な労力を要する。
また、ハロゲン化アルミニウムと有機ハロゲン化
合物を併用してポリイソプレンを溶媒中で環化す
ると、環化反応溶液の粘度が上昇したり、長時間
反応を続けても生成環化物の環化率は高々数%に
しかならないし、ゲルを生成する。一方、本発明
においては特定のルイス酸と特定のブレンステツ
ド酸との組合せにより上記の不都合は生じない。 また、本発明で用いる2成分系触媒における前
記ルイス酸とブレンステツド酸との混合比は、2
成分系触媒のために組合せる触媒成分の種類、共
役ジエンの種類、環化反応系における共役ジエン
系重合体の濃度、環化反応温度、環化反応時間、
さらには生成環化物における環化率の目標値によ
つてかわり、一概にはいえないが、ブレンステツ
ド酸が芳香族スルホン酸またはハロゲン化酢酸で
ある場合には150:1〜1:10、とりわけ50:1
〜1:2の範囲内に、またブレンステツド酸が脂
肪族スルホン酸である場合には、200:1〜1:
200、好ましくは150:1〜1:20、特に好ましく
は150:1〜1:10の範囲内にあるのが望ましい。
ブレンステツド酸の混合量が少な過ぎると、環化
反応速度が小さく、短時間で高環化率の環化物が
得られないし、また長時間かけて高環化率の環化
物を製造しても、生成環化物の分子量分布が極め
て広いものとなる。一方、ブレンステツド酸の混
合量が多過ぎると、ゲル化や着色をもたらす副反
応が起りやすくなり、高品質の環化物は得られな
い。 環化物反応において使用する前記ルイス酸とブ
レンステツド酸との合計使用量は、2成分系触媒
のために組合せる触媒の種類、その混合比、反応
温度、所望とする生成物の環化率により異なり、
一概には言えないが、ブレンステツド酸として芳
香族スルホン酸またはハロゲン化酢酸を用いる場
合には有機リチウム化合物を用いて溶液重合して
得られる共役ジエン系重合体の共役ジエン単量体
単位100個あたりの合計使用モル数(以下、単に
触媒量と記す)で0.005〜5、好ましくは0.01〜
3の範囲内、あるいはブレンステツド酸として脂
肪族スルホン酸を用いる場合には0.001〜5、好
ましくは0.005〜3の範囲内にあるのが望ましい。
触媒量が多過ぎると環化反応速度は大きくなり、
好ましいが、環化反応が速過ぎることにより環化
反応の制御が困難となり、所望とする環化率の環
化物の再現性よく得るのに不都合であり、また、
生成環化物中の触媒残渣が多くなるため、例えば
フオトレジストのような高純度の品質を必要とす
る環化物としては使用できなくなる。一方、触媒
量が少な過ぎると、環化反応速度が遅くなり実用
的でなくなる。 なお、本発明の製法で用いる多成分系触媒は、
環化反応溶液中で均一な状態であつても、不均一
な状態であつても高活性を示すが、前者の方が好
ましい。2成分系触媒の添加方法は、溶液重合に
よつて得られる共役ジエン系重合体溶液にルイス
酸とブレンステツド酸を各々逐次添加する方法、
あらかじめルイス酸とブレンステツド酸との混合
溶液を調製してから添加する方法のいずれでもよ
い。 本発明において、環化反応の際の共役ジエン系
重合体の溶液は、必要ならば共役ジエンの重合終
了後重合溶媒と同種の溶媒で希釈し、40重量%以
下、好ましくは5〜20重量%の範囲内の濃度にす
るのが望ましい。この濃度が高過ぎると環化反応
系の粘度が高くなるため、反応の制御が困難とな
るし、一方低過ぎると大量の溶媒を必要とし生産
効率上不経済である。 環化反応は、通常、0〜200℃の範囲の温度で
行なわれるが、ゲル化や着色を引き起すことな
く、環化物を効率よく得るためには30〜100℃の
範囲内の温度で行なうのが好ましい。また、環化
反応時には極力、水分の影響を排除しておくこと
が望ましい。 〔作用〕 本発明において有機リチウム化合物、フエノー
ル系化合物および特定のルイス酸−ブレンステツ
ド酸2成分系触媒がどのように作用するのか、そ
の作用機構は必ずしも明らかではないが有機リチ
ウム化合物を共役ジエンの重合に用いると、一般
に言われるように分子量分布の狭い分子量分布の
共役ジエン系重合体が得られる。また前記2成分
系触媒は、高い選択性および高い活性を有するの
で、その使用は温和な条件で、短時間で、円滑に
環化反応を進行させる。一方、フエノール系化合
物は、溶液重合後の共役ジエン系重合体溶液に添
加された時には、生成共役ジエン系重合体の活性
末端に作用し、該活性末端による2成分系触媒の
失活を阻止し、一方、環化反応時には、環化反応
に大きな影響を及ぼす程度には2成分系触媒に作
用せず、しかも環化反応の際には概して起り易い
共役ジエン系重合体の酸化、分子鎖切断または分
子間架橋等の副反応を抑制するものと推定され
る。 〔実施例〕 以下、実施例で本発明を具体的に説明するが、
本発明はこれらの実施例に何ら限定されるもので
はない。なお、実施例および比較例において、重
量平均分子量()および分子量分布(/
MN)はゲルパーミエーシヨンクロマイトグラフ
イーにより、環化率およびミクロ構造は核磁気共
鳴分光法により測定した。 実施例 1 2個のオートクレーブ中で精製脱水したイソプ
レン68.1g(1モル)を精製脱水したキシレン
390gに各々溶解し、これにn−ブチルリチウム
0.003g(0.6ミリモル)を加え、60℃で重合を行
なつた。気相部のガスクロマトグラフイによる分
析を行ない重合率が100%であることを確認した
後、この系に2,6−ジ−t−ブチル−4−メチ
ルフエノール0.52g(2.4ミリモル)を添加した。
一方のオートクレーブ中より生成物を取り出して
分析した結果、重量平均分子量()が
162000、分子量分布(/)が13.9である
ポリイソプレンが生成していることが判明した。 残りのオートクレーブ中にキシレン900gを加
え、ポリイソプレンの5重量%の溶液とし、該溶
液を40℃に保ち、該溶液に四塩化スズ5.21g(20
ミリモル)およびp−トルエンスルホン酸0.172
g(1ミリモル)を添加し、攪拌しながら2.5時
間環化反応を行なつた。反応中反応溶液は、微か
に着色したが、反応終了後の水洗により無色とな
つた。なお、水洗により触媒残渣を除去し、孔径
1μmのメンプランフイルターにより過したとこ
ろ、ゲルは全く認められなかつた。生成環化物の
環化度、環化比、ミクロ構造、環化率および分子
量分布は第1表のとおりであつた。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing a high quality cyclized product of a conjugated diene polymer. In particular, the present invention relates to a method for easily producing a cyclized product of a conjugated diene polymer having a quality suitable for photoresists for semiconductor manufacturing. [Prior Art] It has long been known to produce a cyclized product of a conjugated diene polymer such as natural rubber, synthetic polyisoprene, or polybutadiene by subjecting it to a cyclization reaction in an organic solvent. Conjugated diene polymer cyclized products (hereinafter sometimes simply referred to as cyclized products) have traditionally been used in insulating materials, adhesives, paints,
There are rubber compounding agents, photosensitive resins, etc. Recently, with the development of IC technology, the importance of photosensitive resins as photoresists for semiconductor manufacturing has greatly increased. The cyclized product used in this case is required to have a narrow molecular weight distribution and a high cyclization rate. In general, a photoresist with excellent resolution can be obtained when the molecular weight distribution of the cyclized product is narrow, and the cyclization rate of the cyclized product is 40 to 40.
It is preferably within the range of 75%, and together with the molecular weight of the cyclized product, it has a great effect on the sensitivity and film retention of the photoresist. In order to obtain a cyclized product with a narrow molecular weight distribution, it is necessary to use a synthetic conjugated diene polymer that has a narrow molecular weight distribution and a molecular weight that exhibits a solution viscosity that allows the cyclization reaction to be easily carried out as the raw material conjugated diene polymer. It is. This is because the cyclization reaction is generally accompanied by molecular chain scission or intermolecular cross-linking of the conjugated diene polymer, and in the best case, the cyclization reaction is a reaction that also involves molecular chain scission or intermolecular crosslinking of the conjugated diene polymer, and in the best case, the cyclization reaction is a reaction that also involves molecular chain scission or intermolecular crosslinking of the conjugated diene polymer. This is because they do not give you any monsters.
Furthermore, if the molecular weight of the conjugated diene polymer is too large, operations such as mastication will be required to obtain a solution viscosity suitable for the cyclization reaction, which will expand the molecular weight distribution. A solution polymerization method using an anionic polymerization catalyst is suitable as a method for producing a synthetic conjugated diene polymer having a narrow molecular weight distribution and a molecular weight exhibiting a solution viscosity that allows easy cyclization reaction. The cyclization reaction is carried out in the presence of an organic solvent. When the solvent used in the polymerization and the solvent used in the cyclization reaction are of the same type, the resulting polymer solution after the conjugated diene solution can be directly subjected to the cyclization reaction. For example, isoprene is solution polymerized using an anionic polymerization catalyst represented by an organolithium compound, and then the resulting polyisoprene solution is treated with a cyclization catalyst such as sulfuric acid, trichloroacetic acid, Brønsted acid such as an organic sulfonic acid, or trifluoride. A method for producing cyclized polyisoprene is known, which comprises cyclizing the polyisoprene by adding a Lewis acid such as boron, tin tetrachloride, titanium tetrachloride, antimony trichloride, zinc trichloride, or aluminum trichloride. (Tokukai Akira
47-34834). Furthermore, a method similar to the above is also known, except that a boron trifluoride ether complex and acetic acid or its halide are used as the cyclization catalyst, and methanol or ethanol is used to terminate the polymerization (Japanese Patent Laid-Open No. 59-1999). (Refer to Publication No. 96112). These methods include a step of solution polymerizing a conjugated diene, a step of isolating the polymer from a solution of the resulting polymer,
Compared to a method consisting of a step of dissolving the polymer in a cyclization solvent and a step of performing a cyclization reaction, this method has advantages in terms of process simplification and labor saving. However, in the method described in JP-A No. 47-34834, the cyclization reaction rate is slow, the cyclization reaction is not reproducible, and the cyclization reaction is not reproducible. It has drawbacks such as a wide molecular weight distribution of the cyclized product and the generation of a large amount of gel. Furthermore, the method described in JP-A-59-96112 cannot be applied to the production of cyclized products suitable for photoresists. This is because boron-containing compounds, like phosphorus-containing compounds, are used as dopants for silicon in semiconductor substrates, so even trace amounts of boron-containing compounds are not allowed in photoresists. It is difficult to completely remove the boron-containing compound used from the cyclized product. The present inventors have proposed a method for solving the above-mentioned problems based on the study of the cyclization reaction, using a Lewis acid selected from the group consisting of tin halide and titanium halide as a catalyst used in the cyclization reaction, and a general formula R-
Sulfonic acid represented by SO 3 H (wherein R represents an alkyl group or an aryl group) and the general formula
A mixed catalyst consisting of Brønsted acid selected from the group consisting of halogenated acetic acids represented by HnX 3-o CCOOH (wherein, He discovered a method using a Lewis acid-Brensted acid two-component catalyst (sometimes referred to simply as a two-component catalyst), and has already filed a patent application (Japanese Patent Application No. 1986-
42434 and 59-146554). Note that the two-component catalyst has high selectivity and high activity as shown in the specification of the above application. [Problems to be Solved by the Invention] However, when the two-component catalyst is immediately added to a conjugated diene polymer solution obtained by solution polymerization using an organolithium compound to carry out the cyclization reaction, the two-component catalyst is The selectivity and activity of the component catalysts are impaired, eliminating the advantage of using the two component catalysts. The object of the present invention is to prepare a conjugated diene polymer in an organic solvent with a Lewis acid selected from the group consisting of tin halide and titanium halide, and with the general formula R-SO 3 H (wherein R is an alkyl group or an aryl group). group) and halogenated acetic acids represented by the general formula HnX 3-o CCOOH (wherein, X represents a halogen atom and n represents an integer from 0 to 2) In producing a cyclized product of a conjugated diene polymer by reacting it in the presence of Brønsted acid, it is possible to produce a cyclized product of a conjugated diene polymer without impairing the selectivity and activity of the catalyst. An object of the present invention is to provide a method for easily producing a high-quality conjugated diene polymer cyclized product without significantly changing the value (/) of (average molecular weight)/(number average molecular weight). Another object of the present invention is a method for producing a cyclized conjugated diene polymer with a high cyclization rate and a narrow molecular weight distribution in a short time, with good reproducibility, and without side reactions that cause gelation or coloration. Our goal is to provide the following. In addition, in the above, "not accompanied by a side reaction that causes gelation" means that the reaction solution is
This means that when passed through a 1 μm membrane filter, virtually no gel remains on the filter. Furthermore, another object of the present invention is to provide a method for producing a cyclized product suitable for a photoresist for manufacturing semiconductors such as ICs. The cyclized product suitable for the photoresist includes a compound with a narrow molecular weight distribution, a cyclization rate of 40 to 75%, substantially no gel or catalyst residue, and a boron-containing compound or a phosphorus-containing compound. There is a demand for something that does not contain any [Means for Solving the Problems] According to the present invention, the above-mentioned object is to produce a Lewis acid selected from the group consisting of tin halide and titanium halide in an organic solvent of a conjugated diene polymer, and Sulfonic acids represented by R-SO 3 H (wherein R represents an alkyl group or an aryl group) and general formula HnX 3-o CCOOH (wherein
represents a halogen atom, and n represents an integer of 0 to 2. A conjugated diene characterized in that the organic solvent solution of the conjugated diene polymer is a solution obtained by adding a phenol compound to a conjugated diene polymer solution obtained by solution polymerization using an organolithium compound. This is achieved by a method for producing a cyclized polymer. In the present invention, the conjugated diene polymer serving as a raw material for the cyclization reaction is obtained by polymerizing the conjugated diene in an organic solvent using an organolithium compound as a polymerization catalyst. Examples of conjugated dienes used herein include isoprene, butadiene, phenylbutadiene and mixtures thereof. Among them, isoprene is preferred. In addition, if a small amount (for example, 10% by weight based on the monomer) is used, a part of the conjugated diene may be used as a copolymerizable polymer with the conjugated diene such as styrene, α-methylstyrene, ethylene, propylene, isobutylene, or acrylonitrile. It may be substituted with a saturated monomer. Furthermore, as the organic lithium compound used here, a monolithium compound represented by the general formula R'Li is preferable. In the above general formula, R' represents a hydrocarbon residue, and preferred hydrocarbon residues are an alkyl group and an aryl group. The hydrocarbon residue preferably has 1 to 12 carbon atoms. Specific examples include alkyllithiums such as methyllithium, ethyllithium, propyllithium, isopropyllithium, butyllithium, pentyllithium, and isoamyllithium, and aryllithiums such as phenyllithium, tolyllithium, and naphthyllithium. By using such an organolithium compound, it generally has a narrow molecular weight distribution with a ratio of weight average molecular weight to number average molecular weight (/ N ) of 2.0 or less, preferably 1.5 or less, and moreover, it is possible to have a cyclization reaction. A conjugated diene polymer having a molecular weight exhibiting a solution viscosity that can be easily obtained can be obtained very easily. In addition, the organic solvent used here can dissolve the conjugated diene, its polymer, and the cyclized product of the polymer, and can also dissolve organic lithium compounds, tin halides,
It is an organic compound that is inert to halogenated titanium, organic sulfonic acids, and halogenated acetic acids. Those preferably used include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane and cyclohexane, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene. When producing a cyclized product used in a photoresist for semiconductor production, aromatic hydrocarbons, especially xylene, are preferably used. Note that the organic solvent is also used when diluting the system after the completion of polymerization to bring the system to a concentration suitable for the cyclization reaction. Polymerization is usually carried out by dissolving a conjugated diene in an organic solvent and adding an organolithium compound to it, or by adding an organolithium compound to an organic solvent and then adding a conjugated diene to it. It is carried out with The solution concentration of the conjugated diene in the polymerization system is not particularly limited, but is 10 to 90% by weight, preferably 20 to 90% by weight.
A range of 80% by weight is desirable. Within this range, polymerization can be easily controlled and efficiently carried out. In this polymerization, the average molecular weight of the produced conjugated diene polymer is a value obtained by multiplying the molar ratio of the conjugated diene to lithium in the organolithium compound by the molecular weight of the conjugated diene. Therefore, the amount of organic lithium used requires some correction, but is uniquely determined by the desired average molecular weight. In the present invention, the weight average molecular weight of the conjugated diene polymer is preferably within the range of 10,000 to 1,000,000. The weight average molecular weight of the raw material conjugated diene polymer for the cyclized product suitable for photoresists for semiconductor manufacturing is determined from the viewpoints of photoresist sensitivity, film retention, and workability during photoresist preparation.
It is desirable that the number is in the range of 30,000 to 500,000, preferably 50,000 to 300,000. Polymerization temperature is 0~150℃, preferably 20~100℃
It is desirable to be within the range of . Polymerization time is as follows: polymerization rate is 100
%, generally 0.1 to 100
time, preferably 0.5 to 20 hours. Through this polymerization, a solution of a conjugated diene polymer having a desired molecular weight and a narrow molecular weight distribution is obtained, but the resulting polymer is a so-called living polymer and has active terminals. In the method of the present invention, it is necessary to deactivate the active terminal before subjecting the living polymer to the cyclization reaction. According to the present invention, it has been found that the cyclization reaction proceeds without any problem by deactivating the active terminal of the resulting polymer by adding a phenolic compound. When an alcohol is used instead of a phenolic compound, the cyclization reaction does not proceed smoothly. The phenolic compound used here is a compound having at least one phenolic hydroxyl group in its molecule. As a specific example, 2,6-di-
t-Butyl-4-methylphenol, 2-butyl-4-hydroxyanisole, 3-butylhydroxyanisole, 6-(4-hydroxy-3,5
-di-t-butylanilino)-2,4-bisoctyl-1,3,5-triazine, 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2'-methylene-bis(4
-methyl-6-t-butylphenol), 1,
1'-bis(4-hydroxyphenyl)-cyclohexane, 4,4'-thiobis(6-t-butyl-3
-methylphenol), 2,5-di-t-butylhydroquinone, 1,3,5-trimethyl, 2,
4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-
Hydroxybenzyl)benzene, polyphenols containing four or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, and the like. Among these, phenolic compounds having an alkyl group, especially a butyl group, in the alpha position, especially 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol, 6-(4-hydroxy-3,5
-di-t-butylanilino)-2,4,6-bisoctyl-1,3,5-triazine or 2,2
-methylene-bis(4-methyl-6-t-butylphenol) and the like are preferred. These phenolic compounds can be used alone or in combination of two or more. The amount of the phenolic compound to be used is determined by the equivalent ratio of the phenolic hydroxyl group of the phenolic compound to the lithium of the organolithium compound used for polymerization.
Amounts ranging from 0.8 to 20, preferably from 1 to 15, are desirable. If this equivalent ratio is too small, it will be difficult to suppress the broadening of the molecular weight distribution during the cyclization reaction, making it impossible to obtain a cyclized product with a narrow molecular weight distribution. On the other hand, if the equivalent ratio is too large, the reaction rate during the cyclization reaction will decrease significantly, and furthermore, the cyclization rate of the cyclized product will decrease significantly. When the phenol compound is added to the conjugated diene polymer solution after polymerization, it may be used after being dissolved in the same solvent as the polymerization solvent. After terminating the polymerization by adding a phenolic compound, the resulting solution is subsequently subjected to a cyclization reaction using a two-component catalyst. The Lewis acid used as a component of the two-component catalyst in the present invention must be a tin halide or a titanium halide, and other Lewis acids such as boron halides, iron halides, aluminum halides, etc. When using halides or organoaluminum compounds, no improvement in catalyst activity was observed when used in combination with Bronsted acid;
The cyclization reaction rate is low, and a cyclized product with a high cyclization rate cannot be obtained in a short time. Examples of the tin halides and titanium halides include tin tetrafluoride, tin tetrachloride, tin tetrabromide, tin tetraiodide, tin difluoride, tin dichloride, tin dibromide, and tin diiodide. , titanium tetrafluoride, titanium tetrachloride, titanium tetrabromide, titanium tetraiodide, titanium trifluoride, titanium trichloride, titanium tribromide, titanium triiodide, titanium difluoride, titanium dichloride, diodor Examples include titanium oxide or titanium diiodide. Among these, tin tetrachloride, tin tetrabromide,
Preferred are tetrahalides such as titanium tetrachloride or titanium tetrabromide, especially tin tetrachloride. In addition, the Brønsted acid used as another catalyst component of the two-component catalyst in the present invention is an organic sulfonic acid represented by the general formula (1) R-SO 3 H or a general formula (2) HnX 3-o CCOOH. It must be a halogenated acetic acid represented by the following formula. Even if Brønsted acids other than those mentioned above, such as sulfuric acid, benzoic acid, or salicylic acid, are used in combination with the specific Lewis acid, a highly active catalyst will not be obtained and the cyclization reaction rate will not increase;
A cyclized product with a high cyclization rate cannot be obtained in a short time. In the general formula (1), R represents an alkyl group or an aryl group. Preferably, these groups have a carbon number of 1 to 10. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as methyl, ethyl, propyl or butyl, and the aryl group is preferably a phenyl, tolyl or naphthyl group. In addition, the general formula
In (2), X represents a halogen atom such as fluorine, chlorine, bromine or iodine, and n is an integer of 0 to 2. Examples of typical organic sulfonic acids include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, 1-propanesulfonic acid, 1-butanesulfonic acid, 1-pentanesulfonic acid, 1-skithanesulfonic acid, 2-butanesulfonic acid, Sulfonic acids having a linear alkyl group such as 2-pentanesulfonic acid, 3-pentanesulfonic acid, 2-hexanesulfonic acid, 3-hexanesulfonic acid, 2-methyl-1-propanesulfonic acid, 1,1-dimethyl Ethanesulfonic acid, 2-methyl-1-butanesulfonic acid, 3-methyl-1-
Butanesulfonic acid, 1,1-dimethyl-1-propanesulfonic acid, 2,2-dimethyl-1-propanesulfonic acid, 1,2-dimethyl-1-propanesulfonic acid, 2-methyl-1-pentanesulfonic acid, 3-methyl-1-pentanesulfonic acid, 4-
Methyl-1-pentanesulfonic acid, 1,1-dimethyl-1-butanesulfonic acid, 2,2-dimethyl-1-butanesulfonic acid, 3,3-dimethyl-1
-butanesulfonic acid, 1,2-dimethyl-1-butanesulfonic acid, 1,3-dimethyl-1-butanesulfonic acid, 2,3-dimethyl-1-butanesulfonic acid, 2-ethyl-1-butanesulfonic acid Examples include aliphatic sulfonic acids such as sulfonic acids having branched alkyl groups, and aromatic sulfonic acids such as benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, and naphthalenesulfonic acid. In addition, typical examples of halogenated acetic acids include monochloroacetic acid,
Examples include chlorinated acetic acids such as dichloroacetic acid or trichloroacetic acid, or fluorinated acetic acids such as monofluoroacetic acid, difluoroacetic acid, or trifluoroacetic acid. Among these Bronsted acids, organic sulfonic acids, especially methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid,
The alkanesulfonic acids mentioned above are particularly preferred. In general, in cyclization reactions using two-component catalysts, side reactions that result in gelation or coloration may occur, the molecular weight distribution may significantly expand due to the cyclization reaction, the cyclization reaction rate may be low, etc. This will cause inconvenience. For example, when polyisoprene is cyclized using a combination of tin tetrachloride and sulfuric acid, significant gelation occurs during the cyclization reaction, and a great deal of effort is required to remove the gel.
Furthermore, when polyisoprene is cyclized in a solvent using aluminum halide and an organic halogen compound in combination, the viscosity of the cyclization reaction solution increases, and even if the reaction is continued for a long time, the cyclization rate of the produced cyclized product is high. It only accounts for a few percent and forms a gel. On the other hand, in the present invention, the above-mentioned disadvantages do not occur due to the combination of a specific Lewis acid and a specific Bronsted acid. Furthermore, the mixing ratio of the Lewis acid and Bronsted acid in the two-component catalyst used in the present invention is 2.
The type of catalyst components to be combined for the component-based catalyst, the type of conjugated diene, the concentration of the conjugated diene polymer in the cyclization reaction system, the cyclization reaction temperature, the cyclization reaction time,
Furthermore, it depends on the target value of the cyclization rate of the produced cyclized product, and it cannot be said unconditionally, but when the Bronsted acid is an aromatic sulfonic acid or a halogenated acetic acid, it is 150:1 to 1:10, especially 50:1 to 1:10. :1
to 1:2, and if the Brønsted acid is an aliphatic sulfonic acid, 200:1 to 1:
200, preferably 150:1 to 1:20, particularly preferably 150:1 to 1:10.
If the amount of Brønsted acid mixed is too small, the cyclization reaction rate will be low and a cyclized product with a high cyclization rate cannot be obtained in a short time, and even if a cyclized product with a high cyclization rate is produced over a long period of time, The resulting cyclized product has an extremely wide molecular weight distribution. On the other hand, if the amount of Brønsted acid mixed is too large, side reactions leading to gelation and coloring tend to occur, making it impossible to obtain a high-quality cyclized product. The total amount of the Lewis acid and Brønsted acid used in the cyclized product reaction varies depending on the types of catalysts combined for the two-component catalyst, their mixing ratio, reaction temperature, and the desired cyclization rate of the product. ,
Although it cannot be generalized, when aromatic sulfonic acid or halogenated acetic acid is used as the Brønsted acid, per 100 conjugated diene monomer units of the conjugated diene polymer obtained by solution polymerization using an organolithium compound. The total number of moles used (hereinafter simply referred to as catalyst amount) is 0.005 to 5, preferably 0.01 to 5.
It is desirable that the amount is in the range of 3, or in the case of using an aliphatic sulfonic acid as the Brønsted acid, in the range of 0.001 to 5, preferably 0.005 to 3.
If the amount of catalyst is too large, the cyclization reaction rate will increase,
Although this is preferable, it is difficult to control the cyclization reaction because the cyclization reaction is too fast, and it is inconvenient to obtain a cyclized product with a desired cyclization rate with good reproducibility.
Since the resulting cyclized product contains a large amount of catalyst residue, it cannot be used as a cyclized product that requires high purity, such as a photoresist. On the other hand, if the amount of catalyst is too small, the cyclization reaction rate will be slow, making it impractical. The multicomponent catalyst used in the production method of the present invention is
Although it exhibits high activity whether it is in a homogeneous state or in a non-uniform state in the cyclization reaction solution, the former is preferred. The two-component catalyst is added by sequentially adding a Lewis acid and a Brønsted acid to a conjugated diene polymer solution obtained by solution polymerization;
Any method may be used in which a mixed solution of Lewis acid and Brønsted acid is prepared in advance and then added. In the present invention, the solution of the conjugated diene polymer used in the cyclization reaction is diluted with a solvent of the same type as the polymerization solvent after the completion of polymerization of the conjugated diene, if necessary, to 40% by weight or less, preferably 5 to 20% by weight. It is desirable that the concentration be within the range of . If this concentration is too high, the viscosity of the cyclization reaction system increases, making it difficult to control the reaction, while if it is too low, a large amount of solvent is required, which is uneconomical in terms of production efficiency. The cyclization reaction is usually carried out at a temperature in the range of 0 to 200°C, but in order to efficiently obtain a cyclized product without causing gelation or coloring, it is carried out at a temperature in the range of 30 to 100°C. is preferable. Further, during the cyclization reaction, it is desirable to eliminate the influence of moisture as much as possible. [Operation] In the present invention, the mechanism of action of the organolithium compound, phenolic compound, and specific Lewis acid-Brensted acid two-component catalyst is not necessarily clear, but the organolithium compound is used in the polymerization of conjugated diene. When used for this purpose, a conjugated diene polymer having a narrow molecular weight distribution, as is generally said, can be obtained. Moreover, since the two-component catalyst has high selectivity and high activity, it can be used under mild conditions to smoothly proceed the cyclization reaction in a short time. On the other hand, when a phenol compound is added to a conjugated diene polymer solution after solution polymerization, it acts on the active end of the resulting conjugated diene polymer and prevents the active end from deactivating the two-component catalyst. On the other hand, during the cyclization reaction, oxidation and molecular chain scission of the conjugated diene polymer do not act on the two-component catalyst to the extent that they have a large effect on the cyclization reaction, and moreover, they generally tend to occur during the cyclization reaction. It is also presumed to suppress side reactions such as intermolecular crosslinking. [Example] Hereinafter, the present invention will be specifically explained using Examples.
The present invention is not limited to these examples in any way. In addition, in Examples and Comparative Examples, weight average molecular weight () and molecular weight distribution (/
M N ) was measured by gel permeation chromatography, and the cyclization rate and microstructure were measured by nuclear magnetic resonance spectroscopy. Example 1 68.1 g (1 mol) of isoprene purified and dehydrated in two autoclaves was purified and dehydrated to produce xylene.
Dissolve each in 390g of each and add n-butyllithium to this.
0.003 g (0.6 mmol) was added and polymerization was carried out at 60°C. After confirming that the polymerization rate was 100% by gas chromatography analysis of the gas phase, 0.52 g (2.4 mmol) of 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol was added to the system. .
As a result of taking out the product from one autoclave and analyzing it, the weight average molecular weight () was found to be
It was found that polyisoprene having a molecular weight distribution (/) of 162,000 and a molecular weight distribution (/) of 13.9 was produced. Add 900g of xylene to the remaining autoclave to make a 5% by weight solution of polyisoprene, keep the solution at 40°C, and add 5.21g of tin tetrachloride (20% by weight) to the solution.
mmol) and p-toluenesulfonic acid 0.172
g (1 mmol) was added thereto, and the cyclization reaction was carried out for 2.5 hours while stirring. The reaction solution was slightly colored during the reaction, but it became colorless by washing with water after the reaction was completed. In addition, the catalyst residue is removed by washing with water, and the pore size is
When passed through a 1 μm membrane filter, no gel was observed. The degree of cyclization, cyclization ratio, microstructure, cyclization rate, and molecular weight distribution of the cyclized product were as shown in Table 1.

【表】【table】

【表】 なお、上記イソプレンの重合、フエノール系化
合物の添加およびそれに引き続く環化反応を数回
繰返し行なつたが、生成ポリイソプレンの分子量
および分子量分布、ならびに生成環化物の溶液の
性状、生成環化物の環化比、環化度、ミクロ構造
および分子量分布は殆んど変らず、本実施例は再
現性があつた。 一方、上記イソプレンの重合後、生成溶液を多
量のアセトン中に投入して生成ポリイソプレンを
単離、精製し、次いでキシレンに溶解して5重量
%のポリイソプレン溶液とし、上記の環化反応と
同様の条件で環化反応を行なつた。生成環化物の
環化比、環化度、ミクロ構造における各構造の百
分率および分子量分布は、第1表の各々の値と殆
んど変らないものであつた。 実施例 2 8個のオートクレーブ中で各々精製脱水したイ
ソプレンを精製脱水したキシレンに溶解し、これ
にn−ブチルリチウムを前記イソプレンに対して
0.075モル%にあたる量加え、60℃で重合を行な
つた。イソプレンが全量消費されたことを確認し
た後、6個のオートクレーブ中に2,6−ジ−t
−ブチル−4−メチルフエノールをn−ブチルリ
チウムのリチウムに対するフエノール性水酸基の
当量比(第2表中、P/I比と記す)が第2表に
示した値となるよう各々添加した。一方、残り1
個のオートクレーブ中の溶液を多量のアセトン中
に投入して生成物を回収し、分析したところ、重
量平均分子量()が131000、分子量分布
(/)が1.41のポリイソプレンが生成して
いることが判つた。 前記フエノールを添加していない重合体溶液を
含有するオートクレーブを含めた上記7個のオー
トクレーブにキシレンを添加し、5重量%のポリ
イソプレン溶液とした後、四塩化スズとp−トル
エンスルホン酸とを(四塩化スズの使用モル
数)/(p−トルエンスルホン酸の使用モル数)
の値(以下、触媒混合比と記す)が3/1、かつ
ポリイソプレンの単量体単位100あたりの四塩化
スズおよびp−トルエンスルホン酸の合計使用モ
ル数(以下、触媒量と記す)で0.5となるように
添加し、40℃で3時間環化反応を行なつた。生成
物について環化率ゲルの有無について調べた。ま
た、重合後のポリイソプレンの分子量分布
(/)Rに対する環化反応後の生成物の分
子量分布(/)Cの比(以下、C/R値と
記す)を調べ、ランク付けした。それらの結果を
第2表に示す。 実施例 3 実施例2と同様の方法でイソプレンを重合し、
2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフエノール
をP/I比が3.0となる割合で添加した。次いで
四塩化スズとp−トルエンスルホン酸とを触媒混
合比および触媒量が第2表に示した値なるように
各々添加し、反応時間が第2表に示した時間とす
ること以外は実施例2と同様の方法で環化反応を
行なつた。生成物について環化率、ゲルの有無お
よびC/R値のランクを調べた。それらの結果を
第2表に示す。
[Table] The above polymerization of isoprene, addition of a phenolic compound, and subsequent cyclization reaction were repeated several times. The cyclization ratio, degree of cyclization, microstructure and molecular weight distribution of the compound were almost unchanged, and this example had good reproducibility. On the other hand, after the above polymerization of isoprene, the produced polyisoprene was isolated and purified by pouring the produced solution into a large amount of acetone, and then dissolved in xylene to obtain a 5% by weight polyisoprene solution, and the above cyclization reaction was carried out. The cyclization reaction was carried out under similar conditions. The cyclization ratio, degree of cyclization, percentage of each structure in the microstructure, and molecular weight distribution of the produced cyclized product were almost the same as the respective values in Table 1. Example 2 Isoprene purified and dehydrated in eight autoclaves was dissolved in purified and dehydrated xylene, and n-butyllithium was added to the isoprene.
An amount corresponding to 0.075 mol% was added and polymerization was carried out at 60°C. After confirming that all isoprene was consumed, 2,6-di-t was added to six autoclaves.
-Butyl-4-methylphenol was added so that the equivalent ratio of the phenolic hydroxyl group to lithium of n-butyllithium (indicated as P/I ratio in Table 2) became the value shown in Table 2. Meanwhile, the remaining 1
When the solution in the autoclave was poured into a large amount of acetone and the product was recovered and analyzed, it was found that polyisoprene with a weight average molecular weight () of 131,000 and a molecular weight distribution (/) of 1.41 was produced. I understand. Xylene was added to the above seven autoclaves including the autoclave containing the polymer solution to which no phenol was added to form a 5% by weight polyisoprene solution, and then tin tetrachloride and p-toluenesulfonic acid were added. (Number of moles of tin tetrachloride used)/(Number of moles of p-toluenesulfonic acid used)
(hereinafter referred to as catalyst mixing ratio) is 3/1, and the total number of moles of tin tetrachloride and p-toluenesulfonic acid used per 100 monomer units of polyisoprene (hereinafter referred to as catalyst amount). 0.5, and the cyclization reaction was carried out at 40°C for 3 hours. The product was examined for the presence or absence of a cyclization rate gel. In addition, the ratio of the molecular weight distribution (/) C of the product after the cyclization reaction to the molecular weight distribution (/) R of polyisoprene after polymerization (hereinafter referred to as C/R value) was investigated and ranked. The results are shown in Table 2. Example 3 Isoprene was polymerized in the same manner as in Example 2,
2,6-di-t-butyl-4-methylphenol was added at a rate such that the P/I ratio was 3.0. Next, tin tetrachloride and p-toluenesulfonic acid were each added so that the catalyst mixing ratio and catalyst amount became the values shown in Table 2, and the reaction time was the same as that shown in Table 2. The cyclization reaction was carried out in the same manner as in Example 2. The products were examined for their cyclization rate, presence or absence of gel, and rank of C/R value. The results are shown in Table 2.

【表】 実施例 4 オートクレーブ中で精製脱水したイソプレンを
精製脱水したキシレンに溶解し、これにn−ブチ
ルリチウムを前記イソプレンに対し0.055モル%
となる量添加し、60℃で重合を行なつた。イソプ
レンが全量消費したところで、6−(4−ヒドロ
キシ−3,5−t−ブチルアニリノ)−2,4−
ビスオクチル−チオ−1,3,5−トリアジン
(第3表中、I−565と記す)および2,2′−メチ
レン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフエノ
ール)(第3表中、NS−6と記す)を、n−ブチ
ルリチウムのリチウムに対する前記各フエノール
系化合物のフエノール性水酸基の当量比(第3表
中、第2表と同様P/I比と記す)が各々第3表
に示した値となる量添加した。分析したところ生
成重合体はが191000で(/)が1.48
のポリイソプレンであつた。 このようにして得られたポリイソプレン溶液を
キシレンにより希釈して5重量%の溶液とした後
四塩化スズとp−トルエンスルホン酸とをその混
合比が2.3/1でかつ触媒量が2.0となる量添加
し、60℃で3時間環化反応を行なつた。生成物に
ついて環化率、ゲルの有無およびC/R値のラン
クを調べた。その結果を第3表に示す。
[Table] Example 4 Isoprene purified and dehydrated in an autoclave was dissolved in purified and dehydrated xylene, and n-butyllithium was added in an amount of 0.055 mol% based on the isoprene.
Polymerization was carried out at 60°C. When all isoprene is consumed, 6-(4-hydroxy-3,5-t-butylanilino)-2,4-
Bisoctyl-thio-1,3,5-triazine (denoted as I-565 in Table 3) and 2,2'-methylene-bis(4-methyl-6-t-butylphenol) (in Table 3, Table 3 shows the equivalent ratio of the phenolic hydroxyl group of each of the phenolic compounds to the lithium of n-butyllithium (denoted as P/I ratio in Table 3, similar to Table 2). The amount was added to give the value shown in . Analysis revealed that the polymer produced was 191,000 and (/) was 1.48.
It was made of polyisoprene. The thus obtained polyisoprene solution was diluted with xylene to make a 5% by weight solution, and then tin tetrachloride and p-toluenesulfonic acid were mixed at a mixing ratio of 2.3/1 and a catalyst amount of 2.0. The cyclization reaction was carried out at 60°C for 3 hours. The products were examined for their cyclization rate, presence or absence of gel, and rank of C/R value. The results are shown in Table 3.

【表】【table】

【表】 実施例 5 p−トルエンスルホン酸の代りに第4表に示し
たブレンステツド酸を第4表に示した触媒比、触
媒量、各々用い、第4表に示した時間、環化反応
を行なうこと以外は実施例1と同様の方法により
重合、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフエ
ノールの添加および環化反応を行なつた。生成溶
液の性状、生成ポリイソプレン環化物の環化率、
C/R値のランクを調べた。その結果を第4表に
示す。 なお、比較のために、ブレンステツド酸として
硫酸を用いた場合、およびブレンステツド酸を単
独で用いた場合についても、第4表に示した条件
以外は実施例1と同様にして、ポリイソプレン環
化物を製造した。上記と同様にして生成溶液の性
状、生成環化物の環化率および分子量分布の変化
割合の程度を調べた。その結果を第4表に示す。
[Table] Example 5 Brønsted acid shown in Table 4 was used instead of p-toluenesulfonic acid at the catalyst ratio and catalyst amount shown in Table 4, and the cyclization reaction was carried out for the time shown in Table 4. Polymerization, addition of 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol, and cyclization reaction were carried out in the same manner as in Example 1 except for the following. Properties of the produced solution, cyclization rate of the produced polyisoprene cyclized product,
The rank of C/R value was examined. The results are shown in Table 4. For comparison, polyisoprene cyclization was carried out in the same manner as in Example 1 except for the conditions shown in Table 4, when sulfuric acid was used as Brønsted acid, and when Brønsted acid was used alone. Manufactured. In the same manner as above, the properties of the produced solution, the cyclization rate of the produced cyclized product, and the degree of change in molecular weight distribution were investigated. The results are shown in Table 4.

〔効果〕〔effect〕

本考案の製法により、環化反応に用いる共役ジ
エン系重合体の有機溶剤溶液として共役ジエンを
溶液重合して得られる重合体溶液を用い、環化反
応に用いる触媒の選択性および活性を何ら損うこ
となく、しかも環化反応前後における重合体の
(重量平均分子量)/(数平均分子量)の値を大
きく変化させることなく、容易に共役ジエン系重
合体環化物が得られる。ちなみに、本発明の製法
においては容液重合により得られる共役ジエン系
重合体の分子量分布(/)Rに対する生成
環化物の分子量分布(/)Cの比は2未満
であり、好ましい場合には1.5以下である。 また、本発明の製法により、ゲル化または着色
をもたらす副反応を伴うことなく、短時間で、再
現性よく、狭い分子量分布を有する高品質の共役
ジエン系重合体環化物が得られる。 さらに、本発明においては、ホウ素を含む化合
物またはリンを含む化合物を全く使用しない。ま
た、使用触媒が高活性であるため、その使用量が
少なくてよく、経済的な利点もさることながら、
反応後の触媒除去も容易であり、生成環化物中の
触媒残渣を最小限に抑えることができ、高純度の
環化物が得られる。そのため、本発明の方法によ
つて得られる環化物は、金属等の不純物の存在を
極度に嫌うフオトレジストに適した環化物として
は好ましく使用される。 加えて、本発明においては、環化反応に用いる
共役ジエン系重合体の有機溶剤溶液として共役ジ
エンの溶液重合によつて得られる重合体溶液を用
いるので、共役ジエンを溶液重合する工程、生成
重合体溶液を単離する工程、重合体を環化溶媒に
溶解する工程および環化反応を行なう工程からな
る方法に比較して工程の簡略化および省力化の点
で大きなメリツトがある。そのため、触媒使用量
が少なくてすむことと相俟つて本発明の製法は工
業的製造に適した方法である。
The production method of the present invention uses a polymer solution obtained by solution polymerization of a conjugated diene as an organic solvent solution of the conjugated diene polymer used in the cyclization reaction, and does not impair the selectivity and activity of the catalyst used in the cyclization reaction. A cyclized conjugated diene polymer can be easily obtained without significantly changing the value of (weight average molecular weight)/(number average molecular weight) of the polymer before and after the cyclization reaction. Incidentally, in the production method of the present invention, the ratio of the molecular weight distribution (/) C of the produced cyclized product to the molecular weight distribution (/) R of the conjugated diene polymer obtained by liquid polymerization is less than 2, and preferably 1.5. It is as follows. Furthermore, the production method of the present invention allows a high quality cyclized conjugated diene polymer having a narrow molecular weight distribution to be obtained in a short time, with good reproducibility, and without side reactions that cause gelation or coloration. Furthermore, the present invention does not use any boron-containing compounds or phosphorus-containing compounds. In addition, since the catalyst used is highly active, only a small amount is required, which not only has economical advantages, but also
The catalyst can be easily removed after the reaction, and the amount of catalyst residue in the cyclized product can be minimized, resulting in a highly pure cyclized product. Therefore, the cyclized product obtained by the method of the present invention is preferably used as a cyclized product suitable for photoresists, which strongly dislike the presence of impurities such as metals. In addition, in the present invention, a polymer solution obtained by solution polymerization of a conjugated diene is used as an organic solvent solution of a conjugated diene polymer used in the cyclization reaction. This method has great advantages in terms of process simplification and labor saving compared to a method consisting of a step of isolating a combined solution, a step of dissolving the polymer in a cyclization solvent, and a step of performing a cyclization reaction. Therefore, the production method of the present invention is suitable for industrial production, as the amount of catalyst used is small.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 共役ジエン系重合体を有機溶媒中でハロゲン
化スズおよびハロゲン化チタンからなる群より選
ばれるルイス酸、ならびに一般式R−SO3H(式
中、Rはアルキル基またはアリール基を示す)で
表わされるスルホン酸および一般式 HnX3-oCCOOH(式中、Xはハロゲン原子を示
し、nは0から2の整数を示す)で表わされるハ
ロゲン化酢酸からなる群より選ばれるブレンステ
ツド酸の存在下に反応させて共役ジエン系重合体
の環化物を製造するにあたり、前記共役ジエン系
重合体の有機溶剤溶液として、有機リチウム化合
物を用いて得られた共役ジエン系重合体溶液にフ
エノール系化合物を添加してなる溶液を用いるこ
とを特徴とする共役ジエン系重合体環化物の製
法。 2 フエノール系化合物がα位にアルキル基を有
するフエノール系化合物である特許請求の範囲第
1項記載の製法。 3 フエノール系化合物が、2,6−ジ−t−ブ
チル−4−メチルフエノール、6−(4−ヒドロ
キシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−2,
4−ビスオクチル−1,3,5−トリアジンまた
は2,2′−メチレン−ビス(4−メチル−6−t
−ブチルフエノール)である特許請求の範囲第1
項記載の製法。 4 フエノール系化合物を該化合物中のフエノー
ル性水酸基が有機リチウム化合物のリチウムに対
し0.8〜20当量となる割合で使用する特許請求の
範囲第1項、第2項または第3項記載の製法。 5 ルイス酸が、四塩化スズであり、かつブレン
ステツド酸がメタンスルホン酸、エタンスルホン
酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、ベ
ンゼンスルホン酸またはトルエンスルホン酸であ
る特許請求の範囲第1項、第2項、第3項または
第4項記載の製法。
[Scope of Claims] 1. A conjugated diene polymer is prepared in an organic solvent with a Lewis acid selected from the group consisting of tin halide and titanium halide, and with the general formula R-SO 3 H (wherein R is an alkyl group or (representing an aryl group); and halogenated acetic acid represented by the general formula HnX 3-o CCOOH (wherein, X represents a halogen atom and n represents an integer from 0 to 2). A conjugated diene polymer solution obtained by using an organolithium compound as an organic solvent solution of the conjugated diene polymer in producing a cyclized product of the conjugated diene polymer by reacting the conjugated diene polymer in the presence of Brønsted acid. 1. A method for producing a cyclized conjugated diene polymer, the method comprising using a solution obtained by adding a phenol compound to a cyclized product of a conjugated diene polymer. 2. The production method according to claim 1, wherein the phenol compound has an alkyl group at the α-position. 3 The phenolic compound is 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol, 6-(4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino)-2,
4-bisoctyl-1,3,5-triazine or 2,2'-methylene-bis(4-methyl-6-t
-butylphenol)
Manufacturing method described in section. 4. The production method according to claim 1, 2, or 3, wherein the phenolic compound is used in a ratio such that the phenolic hydroxyl group in the compound is 0.8 to 20 equivalents to lithium of the organolithium compound. 5. Claims 1 and 2, wherein the Lewis acid is tin tetrachloride, and the Bronsted acid is methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, or toluenesulfonic acid. The manufacturing method described in Section 3, Section 3 or Section 4.
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