JPH072803B2 - Method for producing styrene-based prepolymer - Google Patents

Method for producing styrene-based prepolymer

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JPH072803B2
JPH072803B2 JP61053634A JP5363486A JPH072803B2 JP H072803 B2 JPH072803 B2 JP H072803B2 JP 61053634 A JP61053634 A JP 61053634A JP 5363486 A JP5363486 A JP 5363486A JP H072803 B2 JPH072803 B2 JP H072803B2
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styrene
reaction
prepolymer
chain transfer
polymerization
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隆 津田
保太郎 安田
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は成型材料、塗料、接着剤その他の高分子材料の
製造の分野において,製品の高性能・高機能化の有力な
手段となり,特にグラフトポリマーの合成中間体として
重要なスチレン系プレポリマーの製造法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Purpose of the invention [Industrial field of application] The present invention aims to improve the performance and functionality of products in the field of manufacturing molding materials, paints, adhesives and other polymeric materials. The present invention relates to a method for producing a styrene-based prepolymer, which is an important means and is particularly important as a synthetic intermediate for a graft polymer.

〔従来の技術とその問題点〕[Conventional technology and its problems]

高分子材料の高機能化にブロックポリマーやグラフトポ
リマーを利用する試みはかなり以前からなされていた
が,イオン重合によるブロックポリマーは製造上の制限
が多い為,機能性高分子の発展にはグラフトポリマーの
進歩が要望されていた。
Attempts have been made for a long time to use block polymers and graft polymers to enhance the functionality of polymer materials, but block polymers by ionic polymerization have many restrictions in production, so graft polymers are not suitable for the development of functional polymers. Was desired.

マクロモノマーとは末端に重合性官能基を有するオリゴ
マー又はポリマーを意味し、Macromolecure Monomerの
略である。20年前頃から片末端に二重結合を持つオリゴ
マーの研究がなされたが,話題になったのはMilkovich
らの研究以後である。彼らの方法は,スチレン,α−メ
チルスチレン,ブタジエン,イソプレン等のリビングポ
リマーアニオンに塩化アリル,エピクロルヒドリン,メ
タクリル酸クロリド等を作用させて,様々な末端重合性
基例えばアリル基,メタクリロイルオキシ基,スチリル
基,グリシジル基等のマクロモノマー合成している。Co
rn Product社はこの種のオリゴマーにMacromerの商標登
録をして多数の特許を申請している(特公昭50-116586
号公報等)。
The macromonomer means an oligomer or polymer having a polymerizable functional group at the terminal, and is an abbreviation of Macrolecure Monomer. Since about 20 years ago, research on oligomers with a double bond at one end has been carried out, but the topic was Milkovich.
After that research. Their method is to make living polymer anions such as styrene, α-methylstyrene, butadiene, and isoprene react with allyl chloride, epichlorohydrin, methacrylic acid chloride, etc., to produce various terminal polymerizable groups such as allyl group, methacryloyloxy group, and styryl. Group, glycidyl group and other macromonomers are synthesized. Co
rn Product registered a trademark of Macromer for this kind of oligomer and applied for numerous patents (Japanese Patent Publication No. 50-116586).
No.

マクロモノマーが工業的に重要視されたのは英国ICI社
におけるハイソリッドペイント製造の分散剤としての研
究以後である。典型的には,連鎖移動剤としてメルカプ
ト酢酸の存在下にメチルメタクリレート等のラジカル重
合性モノマーを重合させて末端カルボン酸のオリゴマー
を得,メタクリル酸グリシジル(以下GMAと略記す
る。)でマクロモノマー化する(特公昭43-11224号,特
公昭43-16147号公報等)。このICIの方法と同列な方法
として,メルカプトエタノールによる末端水酸基オリゴ
マーからトルイレンジイソシアナートでイソシアナート
化し次いでメタクリル酸ヒドロキシエチルでマクロモノ
マー化するdu Pontの方法がある。
Macromonomers have been of great industrial importance since their research as a dispersant in the manufacture of high solid paints at ICI, UK. Typically, a radical-polymerizable monomer such as methyl methacrylate is polymerized in the presence of mercaptoacetic acid as a chain transfer agent to obtain an oligomer of a terminal carboxylic acid, which is converted into a macromonomer with glycidyl methacrylate (hereinafter abbreviated as GMA). (Japanese Patent Publication No. 43-11224, Japanese Patent Publication No. 43-16147, etc.). As a method similar to this ICI method, there is a du Pont method in which a hydroxyl group-terminated oligomer with mercaptoethanol is converted into an isocyanate with toluylene diisocyanate and then converted into a macromonomer with hydroxyethyl methacrylate.

我が国においては近年山下らの精力的な研究がなされ,
ここ数年の間に一般的関心も非常に高まった。彼等は,
上述したMilkovichのイオン重合法やICIのラジカル重合
法によって合成した数種のマクロモノマーを用いて様々
なくし型グラフトポリマーを合成し,高分子材料の表面
改質に応用した。彼等の研究によって、マクロモノマー
を用いるグラフトポリマーの有用性,即ち,構造が明確
にコントロールされ、ホモポリマーの含有量が少ないグ
ラフトポリマーが簡便に製造できる事,このグラフトポ
リマーが高分子材料の表面改質に優れた効果を発揮する
事等の点が明らかとなった(特開昭57-179246,Macromol
ecule13,216(1980)等)。
In Japan, the energetic research of Yamashita et al.
General interest has also grown significantly over the last few years. They are
Various comb-type graft polymers were synthesized using several kinds of macromonomers synthesized by the above-mentioned Milkovich ionic polymerization method and ICI radical polymerization method, and applied to the surface modification of polymer materials. According to their research, the usefulness of the graft polymer using macromonomer, that is, the structure is clearly controlled and the graft polymer with a small content of homopolymer can be easily produced. It has been clarified that the effect of reforming is excellent (JP-A-57-179246, Macromol).
ecule 13 , 216 (1980) etc.).

以上述べた様に,マクロモノマーの重要性は明らかであ
り,かつここ数年の間にその高分子製造業における重要
性は深く認識されるようになってきており,実用面での
用途開発も進んでいる。
As described above, the importance of macromonomers is clear, and in the last few years, their importance in the polymer manufacturing industry has been deeply recognized, and the development of practical applications has also been promoted. It is progressing.

ポリスチレン樹脂は汎用プラスチックスとして広範な用
途を持ち,ポリオレフィンやポリ塩化ビニル等と並んで
莫大の消費量を誇る高分子材料であり,成型材料として
の他塗料ビヒクルとして或いはその他の広範な用途に使
用されている。従ってマクロモノマーの合成においても
特に実用性を考えた場合,第一に採り上げねばならない
ポリマーセグメントであろう。事実,文献や特許に見ら
れるスチレンマクロモノマーの合成及び応用例は非常に
多い。
Polystyrene resin has a wide range of uses as general-purpose plastics, and is a polymer material that boasts a huge amount of consumption along with polyolefin and polyvinyl chloride, and is used as a molding material as well as a paint vehicle or for a wide range of other uses. Has been done. Therefore, it should be the polymer segment that should be taken up first, especially when considering practicality in the synthesis of macromonomers. In fact, there are numerous examples of styrene macromonomer synthesis and applications found in the literature and patents.

ところがこれらのスチレンマクロモノマーのほとんど
は,先に述べたMilkovichの方法又はその部分的改良法
つまりアニオン重合による合成法を採用したものであ
る。合成条件のコントロールが容易で工業的な利用によ
り近いであろうICIやdu Pontの方法つまりラジカル重合
法によらないでアニオン重合法でもっぱら製造するのに
は,それなりの理由がある。これはラジカル重合法によ
るマクロモノマーの合成でのポイントとなる連鎖移動反
応が,スチレンの場合には均一に起こすことが難しいの
が原因である。
However, most of these styrene macromonomers adopt the above-mentioned Milkovich method or a partially improved method thereof, that is, a synthetic method by anionic polymerization. There are some reasons why the ICI or du Pont method, which can easily control the synthesis conditions and is closer to the industrial use, that is, the anionic polymerization method is used exclusively instead of the radical polymerization method. This is because the chain transfer reaction, which is a key point in synthesizing macromonomers by radical polymerization, is difficult to occur uniformly in the case of styrene.

ICI法では連鎖移動剤としてメルカプタン類を用いてお
り,メタクリル酸及びメタクリル酸エステル類やアクリ
ル酸及びアクリル酸エステル類では適当な値の連鎖移動
定数を持つ(0.1〜3)為,分子量のそろったプレポリ
マー更にはマクロモノマーが容易に製造できる。ところ
がスチレンのメルカプタン類に対する連鎖移動定数は一
般に10以上である為,重合のごく初期に連鎖移動剤を消
費してしまって分子量の整ったマクロモノマーは製造不
可能である。従って,スチレンのマクロモノマーをICI
法によって単純に合成しようとしてもうまくいかない。
事実メルカプタン系連鎖移動剤を用いたICI法によるス
チレンマクロモノマーの合成例は,本発明者らの知る限
り全くない。
In the ICI method, mercaptans are used as a chain transfer agent, and methacrylic acid and methacrylic acid esters and acrylic acid and acrylic acid esters have appropriate chain transfer constants (0.1 to 3), so the molecular weights are uniform. Prepolymers and macromonomers can be easily produced. However, since the chain transfer constant of styrene for mercaptans is generally 10 or more, the chain transfer agent is consumed very early in the polymerization, and a macromonomer with a uniform molecular weight cannot be produced. Therefore, the styrene macromonomer is
It doesn't work even if I try to synthesize it simply by the method.
In fact, as far as the present inventors know, there is no example of synthesizing a styrene macromonomer by the ICI method using a mercaptan chain transfer agent.

この点に着目して山下らは,プレポリマー合成時の連鎖
移動剤をメルカプト酢酸からモノヨード酢酸に変更し
て,ラジカル重合法によるスチレンのマクロモノマーを
合成している(Polym.J.,14,255(1982))。この場合
の連鎖移動定数は0.4〜0.6であり均一の連鎖移動反応を
起こすことができる。しかしこの方法では連鎖移動剤に
由来するヨウ素の遊離による着目が著しく,実用性には
乏しい。
Focusing on this point, Yamashita et al. Have changed the chain transfer agent during prepolymer synthesis from mercaptoacetic acid to monoiodoacetic acid and synthesized a styrene macromonomer by radical polymerization (Polym.J., 14 , 255 (1982)). In this case, the chain transfer constant is 0.4 to 0.6, and a uniform chain transfer reaction can occur. However, in this method, the focus is on the release of iodine derived from the chain transfer agent, and its practicality is poor.

(ロ)発明の構成 〔問題点を解決する為の手段〕 汎用性の高い連鎖移動剤であるメルカプタン化合物を用
い、工業的製造にとって有利なラジカル重合法によっ
て,スチレンプレポリマー及びスチレンマクロモノマー
を製造する方法を検討した。
(B) Structure of the Invention [Means for Solving Problems] A styrene prepolymer and a styrene macromonomer are produced by a radical polymerization method advantageous for industrial production, using a mercaptan compound which is a highly versatile chain transfer agent. I examined how to do it.

スチレンのマクロモノマーを簡便かつ経済的に製造する
為に,我々は次の点を考慮した。
In order to produce styrene macromonomer simply and economically, we considered the following points.

1)製造条件のコントロールが容易なラジカル重合法を
用いる。
1) Use a radical polymerization method that allows easy control of manufacturing conditions.

2)連鎖移動剤としては,着色等の安定性の問題及び入
手のし易さから,メルカプタン化合物を使用する。
2) As a chain transfer agent, a mercaptan compound is used because of problems with stability such as coloring and availability.

3)ビニルモノマーのメルカプタン化合物に対する連鎖
移動定数は,メタクリル酸メチル;0.63、アクリル酸メ
チル;0.78、アクリロニトリル;0.73、に対して,スチレ
ンでは14〜19と報告されている。従って,スチレンの重
合反応系においてメルカプタン化合物はごく短時間で消
費され尽くしてしまうであろうと考えられる。
3) The chain transfer constants of vinyl monomers for mercaptan compounds are reported to be 14 to 19 for styrene, while that for methyl methacrylate; 0.63, methyl acrylate; 0.78, acrylonitrile; 0.73. Therefore, it is considered that the mercaptan compound will be consumed in a very short time in the polymerization reaction system of styrene.

4)3)の理由から,反応系における連鎖移動剤濃度を
一定レベルに保つ為,連鎖移動剤を重合反応時間全般に
渡って連続供給する。
4) For the reason of 3), in order to keep the concentration of the chain transfer agent in the reaction system at a constant level, the chain transfer agent is continuously supplied over the entire polymerization reaction time.

5)同じく3)の理由から,マクロモノマーの分子量分
布を小さくする為,重合によるスチレンの消費速度と連
鎖移動剤の供給速度を近づける。
5) For the same reason 3), in order to reduce the molecular weight distribution of the macromonomer, the consumption rate of styrene by polymerization and the supply rate of the chain transfer agent are made close to each other.

6)スチレンは(メタ)アクリル酸エステルやアクリロ
ニトリルに比べて重合速度が小さい為,通常の比較的低
温での溶液重合では大量のラジカル発生源即ち開始剤が
必要となる。このことが原因となって重合停止反応に由
来する副生物が増加し,プレポリマー及びマクロモノマ
ーの純度が低下する為,重合反応は実質的に無溶剤の条
件下で行う。プレポリマー或いはプレポリマーから誘導
されるマクロモノマーが粉体として要求される分野にお
いては,プレポリマー或いはマクロモノマーを製造する
にあたり無溶剤の条件が好ましい。該プレポリマー或い
はマクロモノマーの有機溶剤溶液から溶剤を除去し粉体
状のプレポリマー或いはマクロモノマーを工業的に得る
ことは極めて困難である。従ってこの意味からも重合反
応を実質的に無溶剤の条件で行うことは極めて重要なポ
イントである。
6) Since styrene has a smaller polymerization rate than (meth) acrylic acid ester and acrylonitrile, a large amount of radical generation source, that is, an initiator is required for ordinary solution polymerization at a relatively low temperature. Due to this, by-products derived from the polymerization termination reaction increase and the purities of the prepolymer and macromonomer decrease, so that the polymerization reaction is carried out under substantially solvent-free conditions. In the field where the prepolymer or the macromonomer derived from the prepolymer is required as a powder, solvent-free conditions are preferable for producing the prepolymer or macromonomer. It is extremely difficult to industrially obtain a powdery prepolymer or macromonomer by removing the solvent from the organic solvent solution of the prepolymer or macromonomer. From this point of view, therefore, it is a very important point to carry out the polymerization reaction under substantially solvent-free conditions.

7)反応の後期に生成したポリマー成分が固体化或いは
撹拌不能な程の高粘度とならないように,プレポリマー
が溶融状態となる高温度に保って重合反応させる。
7) In order to prevent the polymer component generated in the latter stage of the reaction from solidifying or becoming so viscous that stirring is impossible, the prepolymer is kept in a molten state at a high temperature for the polymerization reaction.

以上の点を考慮することによって,我々は分子量が比較
的整い不純物成分の少ないスチレン系プレポリマーさら
にはスチレン系マクロモノマーを得ることができた。
By taking the above points into consideration, we were able to obtain styrene-based prepolymers with relatively uniform molecular weight and less impurity components, as well as styrene-based macromonomers.

即ち、本発明はスチレン系モノマーのラジカル重合反応
系中に官能性基含有メルカプタン系連鎖移動剤を連続的
又は間欠的に供給して、重合反応系中0〜10重量%の溶
剤の存在下にラジカル重合反応を行うことを特徴とす
る、数平均分子量(以下Mnという)が1000〜20000であ
り、かつ重量平均分子量(以下Mwという)の比がMw/Mn
=1.5〜4.0であるスチレン系プレポリマーの製造法であ
る。
That is, the present invention continuously or intermittently supplies a functional group-containing mercaptan chain transfer agent into a radical polymerization reaction system of a styrene-based monomer, and in the presence of a solvent of 0 to 10% by weight in the polymerization reaction system. The number average molecular weight (hereinafter referred to as Mn) is 1000 to 20000 and the ratio of the weight average molecular weight (hereinafter referred to as Mw) is Mw / Mn, which is characterized by performing a radical polymerization reaction.
= 1.5 to 4.0, a method for producing a styrene-based prepolymer.

なお,上記のスチレン系プレポリマーのMw及びMwは、次
のようなゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以
下GPCと略記する)による測定値である。
The Mw and Mw of the above styrene-based prepolymer are measured values by the following gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as GPC).

カラム;ポリスチレンのゲル(例えば東洋曹達工業
(株)製商品名G4000H8,G3000H8) 溶出溶媒;テトラヒドロフラン 流出速度;1.0ml/min カラム温度;40℃ 検出器;RI検出器 スチレン系プレポリマーのMw/Mnの比は1.5〜4.0である
が,1.5〜3.0であることが望ましい。1.5未満のプレポリ
マーを製造することは困難であり,また4.0を越えると
ポリマー末端に連鎖移動剤にもとづく官能基を有しない
プレポリマーやポリマー両末端に官能基を有する副生物
を生成する。
Column: Polystyrene gel (eg Toyo Soda Kogyo Co., Ltd. trade name G4000H8, G3000H8) Elution solvent: Tetrahydrofuran Outflow rate; 1.0 ml / min Column temperature; 40 ° C Detector; RI detector Mw / Mn of styrene-based prepolymer The ratio is between 1.5 and 4.0, preferably between 1.5 and 3.0. It is difficult to produce a prepolymer having a ratio of less than 1.5, and when it exceeds 4.0, a prepolymer having no functional group based on a chain transfer agent at the polymer end or a by-product having a functional group at both ends of the polymer is produced.

また本発明のスチレン系プレポリマーのMnは1000〜2000
0である。Mnが1000未満ではポリマーとしての物性が不
十分であり原料コストも上昇する為好ましくない。Mnが
20000を超えるとプレポリマーの純度が低下し、溶融粘
度の増加に伴う製造時のトラブルを生じ易い為好ましく
ない 〔原料〕 本発明で用いるスチレン系モノマーは,スチレンをはじ
め,o-,m-又はp-メチルスチレン,o-,m-又はp-エチルスチ
レン,p-tert-ブチルスチレン,等のアルキル化スチレ
ン,モノクロルスチレン,ジクロルスチレン,モノブロ
ムスチレン,ジブロムスチレン,o-,m-又はp-クロルスチ
レン,等のハロゲン化スチレン及びα‐メチルスチレン
等であり,これらは単独又は二種以上を併用することが
でき,該スチレン系モノマーは,一般に入手できる重合
用又はその他の用途に用いられるものでよく,純度等の
制限は特にない。又,スチレン系モノマー以外のモノマ
ーを少量共重合させる目的で加えても良い。共重合用モ
ノマーとしては,メタクリル酸エステル及びアクリル酸
エステル,アクリロニトリル等が使用でき,使用量とし
てはモノマー総量に対して0〜40重量%が好ましい。
The Mn of the styrenic prepolymer of the present invention is 1000 to 2000.
It is 0. When Mn is less than 1000, the physical properties of the polymer are insufficient and the raw material cost increases, which is not preferable. Mn
If it exceeds 20000, the purity of the prepolymer is lowered, and it is not preferable because troubles at the time of production are likely to occur due to an increase in melt viscosity. [Raw material] Styrene-based monomers used in the present invention include styrene, o-, m- or Alkylated styrenes such as p-methylstyrene, o-, m- or p-ethylstyrene, p-tert-butylstyrene, etc., monochlorostyrene, dichlorostyrene, monobromostyrene, dibromostyrene, o-, m- or Halogenated styrene such as p-chlorostyrene, α-methylstyrene, etc., which can be used alone or in combination of two or more kinds, and the styrene-based monomer is used for commonly available polymerization or other purposes. The purity is not particularly limited. Also, a small amount of a monomer other than the styrene-based monomer may be added for the purpose of copolymerization. As the copolymerization monomer, methacrylic acid ester, acrylic acid ester, acrylonitrile, etc. can be used, and the amount used is preferably 0 to 40% by weight based on the total amount of the monomers.

つぎに官能性基含有メルカプタン系連鎖移動剤について
述べると,その例のひとつは末端に官能性基としてカル
ボキシル基を持った連鎖移動剤であり,具体的にはメル
カプト酢酸,2-メルカプトプロピオン酸,3-メルカプトプ
ロピオン酸等のカルボキシル基を持ったメルカプタン化
合物が用いられる。カルボキシル基含有メルカプタン化
合物については,マクロモノマーの着色の問題や入手の
し易さから,2-メルカプトプロピオン酸又は3-メルカプ
トプロピオン酸が好適に用いられる。
Next, a functional group-containing mercaptan chain transfer agent is described. One of the examples is a chain transfer agent having a carboxyl group as a functional group at the terminal, specifically, mercaptoacetic acid, 2-mercaptopropionic acid, A mercaptan compound having a carboxyl group such as 3-mercaptopropionic acid is used. As the carboxyl group-containing mercaptan compound, 2-mercaptopropionic acid or 3-mercaptopropionic acid is preferably used because of the problem of coloring the macromonomer and the availability.

使用に適した連鎖移動剤のその他の例は,末端にヒドロ
キシル基を持った連鎖移動剤であって,ヒドロキシル基
含有メルカプタン化合物があり,その中でも入手のしや
すさから2-メルカプトエタノールが好適に用いられる。
Another example of a chain transfer agent suitable for use is a chain transfer agent having a hydroxyl group at the terminal, and there is a hydroxyl group-containing mercaptan compound. Among them, 2-mercaptoethanol is preferable because of its easy availability. Used.

官能性基含有メルカプタン系連鎖移動剤は,目的とする
ポリスチレン末端の種類に応じて様々なメルカプタン化
合物を用いることができる。例えばポリマー末端に導入
したい基がカルボキシル基なら連鎖移動剤としてメルカ
プトプロピオン酸,ジカルボキシル基なら連鎖移動剤と
してチオリンゴ酸,ヒドロキシル基なら連鎖移動剤とし
て2-メルカプトエタノール,ジヒドロキシル基なら連鎖
移動剤としてチオグリセリン,アミノ基なら連鎖移動剤
として2-アミノエタンチオール等を使用すれば良く,そ
の他の場合も同様に目的とする官能基を持ったメルカプ
タン化合物を選択する事によって望みどおりのプレポリ
マーを得ることができる。
As the functional group-containing mercaptan-based chain transfer agent, various mercaptan compounds can be used depending on the type of the intended polystyrene end. For example, if the group to be introduced at the polymer end is a carboxyl group, mercaptopropionic acid as a chain transfer agent, thiomalic acid as a chain transfer agent if a dicarboxyl group, 2-mercaptoethanol as a chain transfer agent if a hydroxyl group, and a chain transfer agent if a dihydroxyl group. For thioglycerin and amino groups, 2-aminoethanethiol may be used as a chain transfer agent, and in other cases, the desired prepolymer can be obtained by selecting the mercaptan compound having the desired functional group. be able to.

プレポリマー製造時の重合開始剤として通常のアゾ系開
始剤や過酸化物開始剤が使用できるが,反応温度を100
℃以上に設定する場合は開始剤を使用しなくても構わな
い。開始剤を使用する場合には,連鎖移動剤のメルカプ
タン化合物との反応を避ける為アゾ系開始剤が好まし
い。アゾ系開始剤としては2,2−アゾビスイソブチロニ
トリル,(以下AIBNと略記する。)4,4′−アゾビス−
4−ジアノバレリックアシド(以下ACVAと略記す
る。),1−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリ
ル(以下ACHNと略記する。)等が好んで用いられる。
Usual azo initiators and peroxide initiators can be used as polymerization initiators during prepolymer production, but the reaction temperature should be 100
When the temperature is set to be higher than 0 ° C, the initiator may not be used. When an initiator is used, an azo-based initiator is preferable in order to avoid the reaction of the chain transfer agent with the mercaptan compound. As the azo-based initiator, 2,2-azobisisobutyronitrile, (hereinafter abbreviated as AIBN) 4,4′-azobis-
4-Dianovaleric acid (hereinafter abbreviated as ACVA), 1-azobis-1-cyclohexanecarbonitrile (hereinafter abbreviated as ACHN) and the like are preferably used.

本発明におけるプレポリマーは、重合反応系中0〜10重
量%の溶剤という実質的に無溶剤の条件で製造される。
重合反応系に存在する溶剤は、少ない方がよいが、少量
の溶剤であれば、反応後期の溶融状態の粘度を低減する
目的で,或いはスチレン系モノマーに不溶な固形状の連
鎖移動剤を連続的に反応系に供給する為などに使用する
ことが許容される。
The prepolymer in the present invention is produced under the substantially solvent-free condition of 0 to 10% by weight of solvent in the polymerization reaction system.
The solvent present in the polymerization reaction system should be as small as possible, but if it is a small amount of solvent, a solid chain transfer agent insoluble in the styrene-based monomer may be continuously added for the purpose of reducing the viscosity of the molten state in the latter stage of the reaction. It is allowed to be used for supplying to the reaction system.

溶剤量は、重合反応系中0〜10重量%であり、5重量%
以下が好ましく、1重量%以下がさらに好ましい。溶剤
量が10重量%を超える多量になると重合反応の制御それ
自体は容易となるが、還流温度の低下やモノマー濃度の
低下によって重合速度が低下し,生成したスチレン系プ
レポリマーの純度が低下するので好ましくない。
The amount of solvent is 0 to 10% by weight in the polymerization reaction system, and 5% by weight
The following is preferable, and 1% by weight or less is more preferable. When the amount of solvent exceeds 10% by weight, the control of the polymerization reaction itself becomes easy, but the polymerization rate decreases due to the lowering of the reflux temperature and the lowering of the monomer concentration, and the purity of the styrenic prepolymer produced decreases. It is not preferable.

少量含有されてもよい溶剤としては、スチレン系プレポ
リマーを溶解する一般の有機溶剤が用いられ、例えばト
ルエン、キシレン、ベンゼン、メチルエチルケトン、酢
酸ブチル、N,N−ジメチルホルムアミド等があげられ
る。
As the solvent that may be contained in a small amount, a general organic solvent that dissolves a styrene-based prepolymer is used, and examples thereof include toluene, xylene, benzene, methyl ethyl ketone, butyl acetate, and N, N-dimethylformamide.

〔スチレン系プレポリマーの製造〕[Production of styrene-based prepolymer]

本発明におけるスチレン系プレポリマー(以下単にプレ
ポリマーという)の合成即ちスチレンのラジカル重合
は,溶媒の実質的な非存在下でのバルク重合によって行
われる。スチレンの仕込み方法は重合初期の一括仕込み
でも良いし,重合反応の暴走を防ぐ目的で一部分或いは
全量を連続的に反応系に供給しても良い。同様に重合開
始剤の仕込み方法も特に制限されない。
The synthesis of the styrenic prepolymer (hereinafter simply referred to as a prepolymer) in the present invention, that is, the radical polymerization of styrene is performed by bulk polymerization in the substantial absence of a solvent. The styrene may be charged all at once at the beginning of the polymerization, or a part or all of the styrene may be continuously supplied to the reaction system for the purpose of preventing runaway of the polymerization reaction. Similarly, the method of charging the polymerization initiator is not particularly limited.

一方,連鎖移動剤の仕込み方法は,重合反応全般に渡っ
て連続的又は間欠的き供給しなければならない。もし連
鎖移動剤の供給が絶たれると反応系中の連鎖移動剤は短
時間で消費され,以後に生成するポリスチレンは連続移
動剤によって分子量が調節され得ない為,高分子量でか
つ末端に官能基をもたないポリマーとなる。その結果,
生成物の分子量分布は乱されGPCのスペクトルは複数の
ピークを示す。よって連鎖移動剤の連続又は間欠供給は
分子量の整ったマクロモノマーを得る為にも必要であ
る。
On the other hand, the chain transfer agent must be fed continuously or intermittently throughout the polymerization reaction. If the supply of the chain transfer agent is cut off, the chain transfer agent in the reaction system will be consumed in a short time, and the molecular weight of the polystyrene produced thereafter cannot be controlled by the continuous transfer agent. It becomes a polymer that does not have. as a result,
The molecular weight distribution of the product is disturbed and the GPC spectrum shows multiple peaks. Therefore, continuous or intermittent supply of the chain transfer agent is necessary to obtain a macromonomer having a uniform molecular weight.

但し,重合反応がほぼ終了した後次の反応段階で障害と
なる残存開始剤をつぶす目的で高温度に保つ場合等に
は,連鎖移動剤の連続供給は必要ない。
However, when the polymerization initiator is kept at a high temperature for the purpose of crushing the residual initiator which becomes an obstacle in the next reaction step after the completion of the polymerization reaction, it is not necessary to continuously supply the chain transfer agent.

更に,分子量分布の整ったプレポリマーを得る為に,単
位時間当りのスチレンの反応量と単位時間当たりの連鎖
移動剤の供給量の比を,出来るだけ一定に近づけること
が望ましい。そのためには、次の二つの手段を講ずるこ
とが好ましい。
Further, in order to obtain a prepolymer having a uniform molecular weight distribution, it is desirable that the ratio of the reaction amount of styrene per unit time and the supply amount of the chain transfer agent per unit time be as constant as possible. For that purpose, it is preferable to take the following two means.

1)連鎖移動剤の供給速度を一定にし,スチレンの重合
による消費速度(単位時間当りのスチレンの消費量)を
一定にすべくスチレン及び開始剤の供給方法等を工夫す
る。
1) Keep the supply rate of the chain transfer agent constant, and devise the supply method of styrene and the initiator to keep the consumption rate of styrene polymerization (consumption of styrene per unit time) constant.

2)スチレンの消費速度に合わせて連鎖移動剤の供給速
度を変化させる。
2) The feed rate of the chain transfer agent is changed according to the consumption rate of styrene.

1)の場合には,スチレンの重合条件例えば,スチレン
モノマー・開始剤・溶媒の仕込み方法及び仕込み量,反
応時間,反応温度等を考慮し,スチレンの重合における
時間−転化率曲線が直線に近づくよう工夫すれば良い。
2)の場合には,ある条件におけるスチレンの重合につ
いて,時間−転化率曲線を描いておき,これに合わせて
連鎖移動剤を反応系に連続供給すれば良い。
In the case of 1), the time-conversion rate curve in the polymerization of styrene approaches a straight line in consideration of the polymerization conditions of styrene, for example, the charging method and charging amount of styrene monomer / initiator / solvent, reaction time, reaction temperature, etc. Just devise it.
In the case of 2), a time-conversion rate curve is drawn for the polymerization of styrene under a certain condition, and the chain transfer agent may be continuously supplied to the reaction system in accordance with this.

ただし分子量分布の狭いプレポリマーを特に必要としな
い場合は,この様な連鎖移動剤供給方法における工夫は
必要ない。
However, if a prepolymer with a narrow molecular weight distribution is not particularly required, such a method for supplying the chain transfer agent is not necessary.

開始剤としてカルボキシル基をもたないもの例えばAIB
N,ACHN等を使用する場合は,開始剤の総仕込み量を連鎖
移動剤の総仕込み量に対して低いレベルに押さえるのが
好ましい。というのは,開始剤が連鎖移動剤に対して大
量に存在すると開始剤から直接重合を開始する確率が高
くなり,その結果ポリマー末端に目的とする官能基では
なく開始剤切片を持ったポリマー分子が増えてプレポリ
マーの純度が低下する為である。
Initiators without a carboxyl group such as AIB
When using N, ACHN, etc., it is preferable to keep the total amount of the initiator charged to a level lower than the total amount of the chain transfer agent. This is because when the initiator is present in a large amount relative to the chain transfer agent, the probability of initiating the polymerization directly from the initiator is increased, and as a result, the polymer molecule having the initiator segment rather than the desired functional group at the polymer end is obtained. Is increased and the purity of the prepolymer is reduced.

この場合に許容されうる開始剤の量は,開始剤の種類,
連鎖移動剤の種類,モノマーや開始剤・連鎖移動剤の濃
度,反応温度,仕込み方法等の影響を受ける為一概には
言えないが,目安としては連鎖移動剤の仕込み量以下で
ある。開始剤の使用量は少ない程好ましく,開始剤を用
いなくても重合反応が進行する高温度においては,開始
剤を使用しないことが好ましい。分子内にカルボキシル
基を持つ開始剤例えばACVA等においてはこのような開始
剤量の制約は存在しないが,反面通常の有機溶剤に対す
る溶解性が劣る為,使用上の制限がある。
The acceptable amount of initiator in this case depends on the type of initiator,
It cannot be stated unequivocally because it is affected by the type of chain transfer agent, the concentration of monomers and initiators / chain transfer agents, the reaction temperature, the charging method, etc., but as a guideline, it should be less than the charged amount of chain transfer agent. The smaller the amount of the initiator used, the more preferable, and it is preferable not to use the initiator at a high temperature at which the polymerization reaction proceeds even without using the initiator. In the case of an initiator having a carboxyl group in the molecule, such as ACVA, there is no such restriction on the amount of the initiator, but on the other hand, its solubility in ordinary organic solvents is inferior, so there is a limitation in use.

〔プレポリマーの利用〕[Use of prepolymer]

プレポリマーはそれ自体で接着剤や塗料,成型材料の原
料等として利用できるが,プレポリマーの主な利用はマ
クロモノマーの製造である。
The prepolymer itself can be used as a raw material for adhesives, paints, molding materials, etc., but the main use of the prepolymer is for the production of macromonomers.

マクロモノマーは,プレポリマー中の連鎖移動剤に由来
する官能基と反応しうる別種の官能基及び重合性の二重
結合の両方を有する重合性化合物との反応で,常法によ
り容易に得ることができる。
A macromonomer is a reaction with a polymerizable compound having both a polymerizable double bond and a functional group derived from a chain transfer agent in a prepolymer, which can be easily obtained by a conventional method. You can

マクロモノマー製造時に用いられる重合性の官能基を持
った化合物としては,プレポリマーの末端がカルボキシ
ル基の時には,カルボキシル基と反応しやすいエポキシ
基と重合性官能基を同時に持つ化合物を使用する。例え
ばメタクリル酸グリシジル(以下GMAと略記する),ア
クリル酸グリシジル,アリルグリシジルエーテル等が好
んで用いられる。また,プレポリマーの末端官能基がヒ
ドロキシル基の場合には,ヒドロキシル基と反応性の良
いイソシアナート基及び重合性官能基を同時に持つ化合
物を使用する。イソシアナートエチルメタクリレートが
好適に用いられる。
As the compound having a polymerizable functional group used during the production of the macromonomer, when the terminal of the prepolymer is a carboxyl group, a compound having an epoxy group which easily reacts with the carboxyl group and a polymerizable functional group is used. For example, glycidyl methacrylate (hereinafter abbreviated as GMA), glycidyl acrylate, allyl glycidyl ether and the like are preferably used. When the terminal functional group of the prepolymer is a hydroxyl group, a compound having an isocyanate group and a polymerizable functional group which have good reactivity with the hydroxyl group is used. Isocyanatoethyl methacrylate is preferably used.

マクロモノマー製造時に用いられる反応触媒としては,
ポリマー末端カルボン酸とエポキシ基との反応の場合に
は三級アミン,四級アンモニウム塩等が使用できる。マ
クロモノマーの着色を防ぐ為には四級アンモニウム塩例
えばテトラブチルアンモニウムブロマイド(以下TBABと
略記する)等を使用するのが好ましい。またポリマー末
端ヒドロキシル基とイソシアナート基との反応の場合に
は,ジブチルスズジラウレートやジブチルスズジアセテ
ート等のすず系の触媒が好んで使用されるが,無触媒で
も構わない。
The reaction catalyst used during the production of macromonomers is
In the case of the reaction between the carboxylic acid at the polymer terminal and the epoxy group, a tertiary amine, a quaternary ammonium salt or the like can be used. In order to prevent coloring of the macromonomer, it is preferable to use a quaternary ammonium salt such as tetrabutylammonium bromide (hereinafter abbreviated as TBAB). Further, in the case of the reaction between the hydroxyl group of the polymer terminal and the isocyanate group, a tin-based catalyst such as dibutyltin dilaurate or dibutyltin diacetate is preferably used, but no catalyst is also acceptable.

反応溶媒としては,マクロモノマーを溶解するものであ
れば良く,適宜選定すればよい。高温溶融状態で反応さ
せる場合には特に使用しなくても構わない。
Any reaction solvent may be used as long as it can dissolve the macromonomer, and may be appropriately selected. When the reaction is carried out in a high temperature molten state, it may not be used.

これらの他に,マクロモノマー製造時の重合を防止する
為に,マクロモノマー化反応段階でハイドロキノンやハ
イドロキノンモノメチルエーテル(以下MQと略記す
る。)等のラジカル重合防止剤を添加するのが好まし
い。
In addition to these, in order to prevent polymerization during the production of the macromonomer, it is preferable to add a radical polymerization inhibitor such as hydroquinone or hydroquinone monomethyl ether (hereinafter abbreviated as MQ) at the macromonomerization reaction stage.

マクロモノマーの分子量は,前記プレポリマーの分子量
にこれと反応する上記重合性化合物の分子量を加えたも
のであり,その範囲はプレポリマーとほぼ同様である。
マクロモノマーにおける分子量の比Mw/Mnもプレポリマ
ーとほぼ同様である。
The molecular weight of the macromonomer is the molecular weight of the prepolymer plus the molecular weight of the polymerizable compound that reacts with it, and the range is almost the same as that of the prepolymer.
The molecular weight ratio Mw / Mn of the macromonomer is almost the same as that of the prepolymer.

上記したように,反応のタイプとしては, a)末端カルボキシル基プレポリマー + エポキシ基
含有化合物 b)末端ヒドロキシル基プレポリマー + イソシアナ
ート基含有化合物 の二種類があり,実用的にはa)が特に好ましい。とい
うのは、b)の反応で使用されるイソシアナート化合物
が水に対して敏感であり,二官能性化合物を生成しやす
い為である。
As mentioned above, there are two types of reaction: a) terminal carboxyl group prepolymer + epoxy group-containing compound b) terminal hydroxyl group prepolymer + isocyanate group-containing compound. preferable. This is because the isocyanate compound used in the reaction b) is sensitive to water and easily produces a bifunctional compound.

a)の場合について説明すると,反応はプレポリマー製
造後のポリマー溶融状態のままで或いは適当な溶媒で溶
解後おこなわれる。このプレポリマー中に,MQ等のラジ
カル重合禁止剤,GMA等のエポキシ化合物,TBAB等の触媒
を仕込んで反応させればよい。この場合MQの仕込み量
は,反応液総量に対して10〜1000PPMが好ましい。GMAの
仕込み量は,反応液中のカルボキシル基に対して0.9〜
3.0倍当量が好ましい。TBAB量は,反応液総量に対して
0.02〜2.0重量%が好ましい。
In the case of a), the reaction is carried out in the molten state of the polymer after production of the prepolymer or after dissolution in a suitable solvent. A radical polymerization inhibitor such as MQ, an epoxy compound such as GMA, and a catalyst such as TBAB may be charged into this prepolymer and reacted. In this case, the amount of MQ charged is preferably 10 to 1000 PPM with respect to the total amount of the reaction solution. The amount of GMA charged is 0.9 to the carboxyl groups in the reaction solution.
3.0 times equivalent is preferable. TBAB amount is based on the total amount of reaction solution
0.02 to 2.0% by weight is preferable.

また,反応中は生成したマクロモノマーの重合を防止す
る為反応系を酸素含有ガスでバブリングしても良い。反
応温度は通常50℃から200℃の範囲が好ましく,更には7
0℃から180℃がより好ましい。
During the reaction, the reaction system may be bubbled with an oxygen-containing gas in order to prevent polymerization of the generated macromonomer. Usually, the reaction temperature is preferably in the range of 50 ° C to 200 ° C.
0 ° C to 180 ° C is more preferable.

b)の場合の反応方法の例としては,プレポリマー製造
後の反応溶液又は溶融物に,反応液中のヒドロキシル基
に対して0.9〜3.0倍当量のイソシアナートエチルメタク
リレート,反応液総量に対して0〜3.0重量%のジブチ
ルスズジラウレートを仕込み,室温から180℃の温度で
数分から数時間反応せしめ,目的とするスチレン系マク
ロモノマーを得ることができる。この場合はイソシアナ
ート基が不安定である為,比較的低温での溶液反応によ
るのが好ましい。
As an example of the reaction method in the case of b), 0.9 to 3.0 times equivalent amount of isocyanate ethyl methacrylate with respect to the hydroxyl groups in the reaction solution in the reaction solution or the melt after the prepolymer production, and the total amount of the reaction solution The target styrene macromonomer can be obtained by charging 0 to 3.0% by weight of dibutyltin dilaurate and reacting the mixture at room temperature to 180 ° C. for several minutes to several hours. In this case, since the isocyanate group is unstable, it is preferable to carry out the solution reaction at a relatively low temperature.

溶液反応によって製造したマクロモノマーは,反応液の
ままで次の反応に供することもできるし,貧溶媒に沈澱
させて精製後或いはそのまま揮発分を除去乾燥して固形
状の製品として取り出しても良い。
The macromonomer produced by the solution reaction may be used in the next reaction as it is, or may be taken out as a solid product after being purified by precipitation in a poor solvent or by removing volatile components and drying as it is. .

さらに、グラフトポリマーは、上記のようにして得られ
たマクロモノマーと各種のラジカル重合性モノマーを常
法によりラジカル共重合することにより容易に得られ
る。
Further, the graft polymer can be easily obtained by radically copolymerizing the macromonomer obtained as described above and various radically polymerizable monomers by a conventional method.

〔実施例及び比較例〕[Examples and Comparative Examples]

以下に実施例及び比較例を挙げ本発明をより具体的に説
明する。なお各例に記載の%はすべて重量%を表し,部
は重量部を表わす。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, all% described in each example represent% by weight, and part represents part by weight.

実施例1 1)末端にカルボキシル基を有するスチレン系プレポリ
マーの製造 撹拌器,還流冷却器,滴下ロート,及び温度計をとりつ
けたガラスフラスコに,スチレン333部と3-メルカプト
プロピオン酸(以下MPAと略記する)3.2部を仕込み,滴
下ロートにスチレン667部とMPA14.8部の混合液を入れ
た。フラスコを加熱昇温して反応液を還流させた。ここ
へ滴下ロートの混合液を4時間かけて滴下した。この間
の反応温度は初期の還流温度146℃から徐々に上昇し,17
0℃に達した時点で以後一定温度に保った。滴下終了後
更にMPA3.2部を3時間かけて連続的に反応系に供給し
た。さらに3時間熟成して反応を終了し、末端にカルボ
キシル基を有するプレポリマーを得た。このプレポリマ
ー中の溶剤量は0であった。た。ガスクロマトグラフィ
ーによって求めたスチレンの重合転化率は97.0%であ
り,GPCによってもとめた分子量は,Mn=5880,Mw=11700
及びMw/Mn=1.99であった。
Example 1 1) Production of Styrene-based Prepolymer Having Carboxyl Group at Terminal End In a glass flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel, and a thermometer, 333 parts of styrene and 3-mercaptopropionic acid (hereinafter referred to as MPA) 3.2 parts were charged, and a mixture of 667 parts of styrene and 14.8 parts of MPA was put into the dropping funnel. The reaction solution was refluxed by heating the flask. The mixed solution of the dropping funnel was added dropwise thereto over 4 hours. During this time, the reaction temperature gradually increased from the initial reflux temperature of 146 ° C.
After reaching 0 ° C., the temperature was kept constant thereafter. After the dropping was completed, 3.2 parts of MPA was continuously fed to the reaction system over 3 hours. The reaction was terminated by further aging for 3 hours to obtain a prepolymer having a terminal carboxyl group. The amount of solvent in this prepolymer was zero. It was The styrene polymerization conversion determined by gas chromatography was 97.0%, and the molecular weight determined by GPC was Mn = 5880, Mw = 11700.
And Mw / Mn = 1.99.

2)マクロモノマーの製造 1)の反応溶融物にトルエン1000部を徐々に加え,固形
分約50%の溶液とした。ここにMQ0.51部,GMA26.6部,TBA
B10部を仕込み,空気をバブリングしながら90℃で8時
間反応させた。滴定による酸価から求めた反応転化率は
96.6%であった。この反応液を80℃で減圧乾燥させ,固
体状のスチレンマクロモノマー972部を得た。GPCによる
ポリスチレン換算分子量は,Mn=5910,Mw=11900及びMw/
Mn=2.01であった。
2) Production of macromonomer 1000 parts of toluene was gradually added to the reaction melt of 1) to form a solution having a solid content of about 50%. MQ0.51 part, GMA26.6 part, TBA
10 parts of B was charged and reacted at 90 ° C for 8 hours while bubbling air. The reaction conversion obtained from the acid value by titration is
It was 96.6%. The reaction solution was dried under reduced pressure at 80 ° C to obtain 972 parts of solid styrene macromonomer. The polystyrene reduced molecular weight by GPC is Mn = 5910, Mw = 11900 and Mw /
It was Mn = 2.01.

GPCによるポリスチレン換算分子量は,Mn=5910,Mw=119
00及びMw/Mn=2.01であった。
The polystyrene reduced molecular weight by GPC is Mn = 5910, Mw = 119
00 and Mw / Mn = 2.01.

3)重合性の確認 a.製造したスチレンマクロモノマー2部,スチレンモノ
マー2部,トルエン4部,ACHN0.04部を重合管に仕込
み,脱気・封管後90℃で3日間反応させた。この溶液の
GPCチャートから,マクロモノマーのピークが消失して
いることを確認し,マクロモノマーの重合性が証明され
た。
3) Confirmation of polymerizability a. 2 parts of the produced styrene macromonomer, 2 parts of styrene monomer, 4 parts of toluene, and 0.04 part of ACHN were charged into a polymerization tube, and after deaeration and sealing, reaction was carried out at 90 ° C for 3 days. Of this solution
It was confirmed from the GPC chart that the peak of the macromonomer had disappeared, and the polymerizability of the macromonomer was proved.

b.ACHNの代わりにAIBNを使用し、反応温度を80℃とする
以外はaと同様にして、マクロモノマーの重合性を確認
した。生成物はMw/Mn=2.10であった。
b. Polymerizability of macromonomer was confirmed in the same manner as in a except that AIBN was used instead of ACHN and the reaction temperature was 80 ° C. The product had Mw / Mn = 2.10.

実施例2 1)末端にカルボキシル基を有するスチレン−アクロニ
トリル共重合体プレポリマーの製造 撹拌器,還流冷却器,滴下ロート及び温度計をとりつけ
たガラスフラスコに,スチレン150部,アクリロニトリ
ル50部,MPA1.27部を仕込み,滴下ロートにスチレン75
部,アクリロニトリル25部,MPA3.39部,ACHN0.15部の混
合溶液をいれた。スラスコを加熱昇温して反応液を還流
させた。ここへ滴下ロートの混合液を4時間かけて滴下
した。滴下終了後更にMPA1.7部を2時間かけて連続的に
反応系に供給した。この間の反応温度は初期の還流温度
101℃から徐々に上昇し,160℃に達した時点で以後一定
温度に保った。この後2時間熟成して反応を終了し、末
端にカルボキシル基を有するスチレン−アクリロニトリ
ル共重合体プレポリマーを得た。このプレポリマー中の
溶剤量は0であった。
Example 2 1) Production of a styrene-acrylonitrile copolymer prepolymer having a carboxyl group at the terminal A glass flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel and a thermometer was equipped with 150 parts of styrene, 50 parts of acrylonitrile, MPA1. .27 parts were charged and styrene 75 was added to the dropping funnel.
Part, acrylonitrile 25 parts, MPA 3.39 parts, and ACHN 0.15 parts were mixed. The reaction solution was refluxed by heating the temperature of the slasco. The mixed solution of the dropping funnel was added dropwise thereto over 4 hours. After the dropping was completed, 1.7 parts of MPA was continuously fed to the reaction system over 2 hours. The reaction temperature during this time is the initial reflux temperature.
The temperature rises gradually from 101 ℃, and when it reaches 160 ℃, the temperature is kept constant thereafter. Then, the reaction was completed by aging for 2 hours to obtain a styrene-acrylonitrile copolymer prepolymer having a carboxyl group at the terminal. The amount of solvent in this prepolymer was zero.

ガスクロマトグラフィーによって求めたスチレンの重合
転化率は94.8%であり,GPCによってもとめた分子量は,M
n=7310,Mw=16500及びMw/Mn=2.26であった。
The polymerization conversion of styrene determined by gas chromatography was 94.8%, and the molecular weight determined by GPC was M
n = 7310, Mw = 16500 and Mw / Mn = 2.26.

2)マクロモノマーの製造 1)の反応溶融物にトルエン300部を徐々に加え,固形
分約50%の溶液とした。ここにMQ0.12部,GMA7.95部,TBA
B3.0部を仕込み,空気をバブリングしながら90℃で3時
間反応させた。滴定による酸価から求めた反応転化率は
97.1%であった。反応液を80℃で減圧乾燥させ,固体状
のスチレンマクロモノマー290部を得た。GPCによっても
とめた分子量は,Mn=7400,Mw=17000及びMw/Mn=2.30で
あった。
2) Production of macromonomer 300 parts of toluene was gradually added to the reaction melt obtained in 1) to form a solution having a solid content of about 50%. MQ0.12 part, GMA7.95 part, TBA
B3.0 parts were charged, and the mixture was reacted at 90 ° C for 3 hours while bubbling air. The reaction conversion obtained from the acid value by titration is
It was 97.1%. The reaction solution was dried under reduced pressure at 80 ° C to obtain 290 parts of solid styrene macromonomer. The molecular weights determined by GPC were Mn = 7400, Mw = 17000 and Mw / Mn = 2.30.

3)重合性の確認 実施例1と同様にして行い,重合性を確認した。3) Confirmation of Polymerizability The same procedure as in Example 1 was performed to confirm the polymerizability.

実施例3(末端にジカルボキシル基を有するスチレン系
プレポリマーの製造) 撹拌器,還流冷却器,滴下ロート2本,及び温度計をと
りつけたガラスフラスコに,スチレン333部及びチオリ
ンゴ酸4.5部を仕込み,一方の滴下ロート(滴下ロート
Aとする)にスチレン667部を入れ,もう一方の滴下ロ
ート(滴下ロートBとする)にチオリンゴ酸21部,蒸留
水79部の混合液を入れた。フラスコを加熱昇温して反応
液を還流させた。ここへ滴下ロートA及びBの混合液を
4時間かけて滴下した。滴下終了後更にチオリンゴ酸4.
5部,蒸留水17部の混合液を3時間かけて反応系に供給
した。チオリンゴ酸水溶液の滴下中は留出する水をH管
で分離・除去しながら反応を進めた。この間の反応温度
は初期の還流温度約135℃から徐々に上昇し,170℃に達
した時点で以後一定温度に保った。さらに2時間熟成し
て反応を終了した。得られたプレポリマー中の溶剤量は
0であった。ガスクロマトグラフィーによって求めたス
チレンの重合転化率は95.0%であり,GPCによって求めた
分子量は,Mn=5530,Mw=16400及びMw/Mn=2.97であっ
た。
Example 3 (Production of styrene-based prepolymer having terminal dicarboxyl group) A glass flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, two dropping funnels and a thermometer was charged with 333 parts of styrene and 4.5 parts of thiomalic acid. Then, 667 parts of styrene was placed in one dropping funnel (designated dropping funnel A), and a mixture of 21 parts of thiomalic acid and 79 parts of distilled water was placed in the other dropping funnel (designated dropping funnel B). The reaction solution was refluxed by heating the flask. The mixed solution of the dropping funnels A and B was added dropwise thereto over 4 hours. After completion of dropping, thiomalic acid 4.
A mixed solution of 5 parts and 17 parts of distilled water was supplied to the reaction system over 3 hours. During the dropwise addition of the thiomalic acid aqueous solution, the reaction was proceeded while separating and removing the distilled water with the H tube. During this period, the reaction temperature gradually increased from the initial reflux temperature of about 135 ℃, and when it reached 170 ℃, it was kept constant. The reaction was completed after aging for 2 hours. The amount of solvent in the obtained prepolymer was 0. The polymerization conversion of styrene determined by gas chromatography was 95.0%, and the molecular weights determined by GPC were Mn = 5530, Mw = 16400 and Mw / Mn = 2.97.

溶融状態の生成物をフラスコから取り出し,放冷・固化
・粉砕して,固形状の末端にジカルボキシル基を有する
プレポリマー946部を得た。
The molten product was taken out of the flask, allowed to cool, solidify, and pulverized to obtain 946 parts of a solid prepolymer having a dicarboxyl group at its end.

比較例1 1)溶液重合法による末端にカルボキシル基を有するプ
レポリマーの製造 撹拌器,還流冷却器,滴下ロート、温度計及びガス吹き
込み口をとりつけたガラスフラスコに,スチレン500部
とメチルイソブチルケトン(以下MIBKと略記する)300
部を仕込み、一方の滴下ロート(以下滴下ロートAと称
する)にスチレン500部、もう一方の滴下ロート(以下
滴下ロートBと称する)にAIBN12.5部、MPA21.2部更にM
IBK250部の混合液を入れた。窒素ガス導入後フラスコを
加熱昇温して反応液を90℃に保った状態で、滴下ロート
Aを4時間、滴下ロートBを10時間かけてて滴下した。
Comparative Example 1 1) Production of prepolymer having terminal carboxyl group by solution polymerization method 500 parts of styrene and methyl isobutyl ketone (in a glass flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel, a thermometer and a gas inlet). Hereinafter abbreviated as MIBK) 300
Parts, and one part of the dropping funnel (hereinafter referred to as dropping funnel A) has 500 parts of styrene, and the other dropping funnel (hereinafter referred to as dropping funnel B) has 12.5 parts of AIBN and 21.2 parts of MPA and M.
A mixture of 250 parts of IBK was added. After introducing the nitrogen gas, the dropping funnel A was dropped for 4 hours and the dropping funnel B was dropped for 10 hours while the temperature of the flask was increased by heating to keep the reaction liquid at 90 ° C.

反応系に存在するAIBNを分解するため、さらに2時間加
熱して末端にカルボキシル基を有するプレポリマーを得
た。ガスクロマトグラフィーによって求めたスチレンの
重合転化率は92.5%であり,GPCによってもとめた分子量
は,Mn=4840,Mw=9540及びMw/Mn=1.97であった。
In order to decompose AIBN existing in the reaction system, heating was further performed for 2 hours to obtain a prepolymer having a terminal carboxyl group. The polymerization conversion of styrene determined by gas chromatography was 92.5%, and the molecular weights determined by GPC were Mn = 4840, Mw = 9540 and Mw / Mn = 1.97.

2)マクロモノマーの製造 1)の反応溶融物にMQ0.3部,GMA27.0部,TBAB7.5部を仕
込み,空気をバブリングしながら90℃で9時間反応させ
た。滴定によって求めた反応転化率は91.0%であった。
この反応液を10倍量のメタノールに沈澱させた。80℃で
減圧乾燥させ,固体状のスチレンマクロモノマー912部
を得た。GPCによるポリスチレン換算分子量は,Mn=470
0,Mw=9400及びMw/Mn=2.0であった。
2) Production of macromonomer 0.3 parts of MQ, 27.0 parts of GMA and 7.5 parts of TBAB were charged into the reaction melt of 1), and the mixture was reacted at 90 ° C for 9 hours while bubbling air. The reaction conversion rate determined by titration was 91.0%.
This reaction solution was precipitated in 10 volumes of methanol. It was dried under reduced pressure at 80 ℃ to obtain 912 parts of solid styrene macromonomer. The polystyrene reduced molecular weight by GPC is Mn = 470
0, Mw = 9400 and Mw / Mn = 2.0.

3)重合性の確認 実施例1の3)のaの方法で重合させたところ、反応液
はゲル化し溶剤に不溶となった。
3) Confirmation of polymerizability When polymerized by the method a) in 3) of Example 1, the reaction solution gelled and became insoluble in the solvent.

また、実施例1の3)のbの方法で重合させたところ、
反応液はゲル化もせず重合性は確認できたが、生成物は
Mw/Mn=3.0であった。
Further, when polymerized by the method b) of Example 1 3),
The reaction liquid did not gel, and the polymerizability was confirmed, but the product was
Mw / Mn = 3.0.

未反応のスチレンマクロモノマーが残存するため、見掛
け上Mw/Mn比が大きくなったと思われる。
Since the unreacted styrene macromonomer remains, the Mw / Mn ratio seems to have increased apparently.

(ハ)発明の効果 本発明によれば、末端にカルボキシル基やヒドロキシル
基を有する高純度のプレポリマーを簡便に得ることがで
き、このプレポリマーの数平均分子量は,連鎖移動剤の
仕込み量及びモノマーの重合転化率から求めた分子量の
計算値と非常に良く一致する為、またこのプレポリマー
の分子量コントロールを確実に行なうことができ、さら
にこのプレポリマーは分子量分布が比較的狭い分子量の
整ったものであることに加えて、多量の溶剤の存在下に
製造されたものに比較して、架橋反応によるゲル化の原
因となりかねない2官能性副生物が少ない高純度品であ
るという特長を有する。
(C) Effect of the Invention According to the present invention, a high-purity prepolymer having a carboxyl group or a hydroxyl group at the terminal can be easily obtained. The number average molecular weight of this prepolymer is Since it matches very well with the calculated value of the molecular weight calculated from the polymerization conversion rate of the monomer, the molecular weight of this prepolymer can be surely controlled, and the molecular weight distribution of this prepolymer is relatively narrow. In addition to that, it is a high-purity product that contains less bifunctional by-products that may cause gelation due to the crosslinking reaction, as compared with products manufactured in the presence of a large amount of solvent. .

このようなプレポリマーはそれ自体を成型材料,接着
剤,塗料その他機能性高分子材料として利用できる他,
マクロモノマー,グラフトポリマーの原料として工業的
に有用である。
Such prepolymers themselves can be used as molding materials, adhesives, paints and other functional polymer materials,
It is industrially useful as a raw material for macromonomers and graft polymers.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スチレン系モノマーのラジカル重合反応系
中に官能性基含有メルカプタン系連鎖移動剤を連続的又
は間欠的に供給して、重合反応系中0〜10重量%の溶剤
の存在下にラジカル重合反応を行うことを特徴とする、
数平均分子量(Mn)が1000〜20000であり、かつ重量平
均分子量(Mw)と数平均分子量の比がMw/Mn=1.5〜4.0
であるスチレン系プレポリマーの製造法。
1. A mercaptan chain transfer agent containing a functional group is continuously or intermittently supplied to a radical polymerization reaction system of a styrene monomer, and the polymerization reaction system is subjected to the presence of a solvent in an amount of 0 to 10% by weight. Characterized by performing a radical polymerization reaction,
The number average molecular weight (Mn) is 1000 to 20000, and the ratio of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight is Mw / Mn = 1.5 to 4.0
A method for producing a styrene-based prepolymer.
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