JPH08325329A - ノルボルネン系ポリマー成形体の製造方法及びその成形体 - Google Patents
ノルボルネン系ポリマー成形体の製造方法及びその成形体Info
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Abstract
成形体を製造する方法ならびにその成形体を提供する。 【構成】 反応原液を成形型中に注入し、該成形型内に
て重合せしめてポリマー成形体を得る反応成形法におい
て、反応原液として第10族遷移金属化合物を含有する
反応原液、及び助触媒を含有する反応原液を用い、かつ
少なくとも一つの反応原液は一般式[I]で表されるノ
ルボルネン系モノマーを含有する実質的に不飽和結合を
含まないノルボルネン系ポリマー成形体の製造方法及び
その成形体。
Description
成形体の製造方法及びその成形体に関する。さらに詳し
くは第10族金属化合物を触媒に用いる反応成形法によ
るノルボルネン系ポリマー成形体の製造方法及びその成
形体に関するものである。
呼ばれる反応成形法は、大型で複雑な形状のものを成形
できる、成形型が安価である、成形に要するエネルギー
が少ない等の特徴を有した優れた成形法であり、2種以
上の反応原液を混合することによって重合が起こり、し
かもその重合が迅速であるという条件を満たす系には広
く実用されている。ノルボルネン系モノマーの反応成形
も知られており、例えば特開昭58−129013号公
報にはジシクロペンタジエンの反応成形法が開示されて
いる。しかし、従来知られているノルボルネン系モノマ
ーの反応成形は第6族遷移金属化合物等とアルキルアル
ミニウム等の助触媒とからなる、いわゆるメタセシス触
媒系を用いるものに限られており、従って得られる成形
体もノルボルネン系モノマーの開環重合体からなるもの
に限られていた。ノルボルネン系モノマーの開環重合体
は衝撃強度等の機械的特性は優れるものの、必然的に主
鎖に不飽和鎖が導入されるため、耐熱性が低い、耐候性
が劣る等の欠点があった。一方付加構造を有するノルボ
ルネン系ポリマーは開環重合体に比して高い耐熱性と優
れた耐候性を有するが、反応成形によるその成形体は知
られておらず、成形は射出成形等の溶融成形法に依らざ
るを得なかった。これら溶融成形に供される付加構造を
有するノルボルネン系ポリマーの例としては特公平4−
14685号公報に開示のポリマー等を挙げることがで
きる。さらに、耐熱性のより高い、環構造を多く含む付
加構造を有するノルボルネン系ポリマーは溶融温度が高
く、実質上溶融成形することができないという欠点を有
する。このようなポリマーの例としてはメタロセン触媒
によるポリノルボルネン[触媒、33(8)536−5
44(1991)]や特開平4−63807号公報に開
示のノルボルネン系ポリマーを挙げることができる。こ
のように現在のところ付加構造を有するノルボルネン系
ポリマーについては開環重合体に匹敵するような合理的
な成形法は知られていないというのが実情である。
みてなされたものである。即ち、本発明の課題は付加構
造を有するノルボルネン系ポリマーの成形体を製造する
方法ならびにその成形体を提供することにある。
を達成すべく、ノルボルネン系ポリマーの重合並びに成
形について鋭意研究を重ねた結果、触媒として特定の遷
移金属化合物を用いて反応成形した場合に、実質的に不
飽和結合を含まない、耐熱性及び機械特性が顕著に優れ
た成形体が得られることを見いだし本発明を完成するに
至った。
入し、該成形型内にて重合せしめてポリマー成形体を得
る反応成形法において、反応原液として少なくとも
(A)第10族遷移金属化合物(a)を含有する反応原
液及び(B)助触媒(b)を含有する反応原液を用い、
かつ少なくとも一つの反応原液は一般式[I]で表され
るノルボルネン系モノマーを含有する実質的に不飽和結
合を含まないノルボルネン系ポリマー成形体の製造方法
及びその成形体を提供するものである。 (式中、R1 〜R12は、それぞれ独立に水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、アミノ基および炭素数1〜20の有
機基からなる群から選ばれる置換基を示し、R5とR7
は環を形成してもよい。nは0以上の整数を示す。) 以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
物(a)とは、周期律表(IUPAC無機化学命名法改
訂版、1989)の第10族元素の化合物であり、ニッ
ケル、パラジウム、白金からなる群から選ばれる元素の
各種化合物が使用可能である。その具体例としては、塩
化ニッケル、硫酸ニッケル、過塩素酸ニッケル等のニッ
ケルの無機酸塩;酢酸ニッケル、シュウ酸ニッケル等の
ニッケルの有機酸塩;ニッケルアセチルアセトネート、
ニッケルフタロシアニン等のニッケル錯体;塩化パラジ
ウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウム、硫酸パラジ
ウム、硝酸パラジウム等のパラジウムの無機酸塩;酢酸
パラジウム、トリフルオロ酢酸パラジウム、シアン化パ
ラジウム等のパラジウムの有機酸塩;パラジウムアセチ
ルアセトネート、ビス(アリル)パラジウム、ジクロロ
(1,5−シクロオクタジエン)パラジウム、ジクロロ
ビス(アセトニトリル)パラジウム、ジクロロビス(ベ
ンゾニトリル)パラジウム、カルボニルトリス(トリフ
ェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス(トリエ
チルホスフィン)パラジウム、ジアセトビス(トリフェ
ニルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリフェニ
ルホスフィン)パラジウム、ジクロロ[1,2−ビス
(ジフェニルホスフィノ)エタン]パラジウム、ビス
[1,2−ビス(ジフェニルフォスフィノ)エタン]パ
ラジウム、テトラアミンパラジウムナイトレート、テト
ラキス(アセトニトリル)パラジウムテトラフルオロボ
レート等のパラジウム錯体;塩化白金、ヨウ化白金等の
白金の無機酸塩;白金アセチルアセトネート等の白金錯
体等を挙げることができる。これらの中で好ましい第1
0族遷移金属化合物(a)はパラジウムの化合物とニッ
ケルの化合物であり、さらに好ましい第10族遷移金属
化合物(a)はパラジウムの化合物である。好ましい第
10族遷移金属化合物(a)の具体例は、塩化パラジウ
ム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウム、硫酸パラジウ
ム、硝酸パラジウム、酢酸パラジウムジクロロビス(ア
セトニトリル)パラジウム、ジクロロビス(ベンゾニト
リル)パラジウム及びパラジウムアセチルアセトネート
である。
10族遷移金属化合物(a)と相互作用をして、ノルボ
ルネン系モノマーに対する重合活性種を生成せしめる化
合物のことである。かかる化合物の例としては、トリメ
チルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソ
プロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等
のアルキルアルミニウム;メチルアルミノキサン等のア
ルミニウムオキシ化合物;ジメチルアルミニウムクロリ
ド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアル
ミニウムクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリ
ド、エチルアルミニウムセスキクロリド、メチルアルミ
ニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、塩
化亜鉛、四塩化珪素、四塩化錫、塩化アルミニウム、臭
化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、三塩化硼素、三
フッ化硼素、フェニルボロンジクロリド、塩化ガリウム
等のハロゲン原子を含有するルイス酸;テトラフェニル
硼酸トリエチルアンモニウム、テトラフェニル硼酸ジメ
チルアニリニウム、トリエチルアンモニウムテトラフェ
ニル硼酸トリメチルスルホニウム、テトラ(ペンタフル
オロフェニル)硼酸トリエチルアンモニウム、テトラ
(ペンタフロオロフェニル)ジメチルアニリニウム、テ
トラ(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリメチルスルホ
ニウム、テトラ(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリチ
ル、テトラフェニル硼酸フェロセニウム、テトラ(ペン
タフルオロフェニル)硼酸フェロセニウム、テトラフェ
ニル硼酸(テトラフェニルポルフィリンマンガン)等の
遷移金属と反応してイオン性の錯体を形成する化合物等
を挙げることができる。これらの中で好ましい助触媒
(b)はハロゲン原子を含有するルイス酸及び遷移金属
化合物と反応してイオン性の錯体を形成する化合物であ
る。最も好ましい助触媒(b)はエチルアルミニウムジ
クロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、三フッ
化硼素、テトラ(ペンタフロオロフェニル)硼酸ジメチ
ルアニリニウム、テトラ(ペンタフルオロフェニル)硼
酸トリメチルスルホニウム、テトラ(ペンタフルオロフ
ェニル)硼酸トリチルである。
一般式[I]で表わされる化合物である。 (式中、R1 〜R12はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲ
ン原子、水酸基、アミノ基および炭素数1〜20の有機
基からなる群から選ばれる置換基を示し、R5 とR7 は
環を形成してもよい。nは0以上の整数を示す。)
である炭素数1〜20の有機基の具体例としてはメチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オ
クチル基、ドデシル基等のアルキル基;フェニル基、ト
リル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェ
ネチル基等のアラルキル基;メチリデン基、エチリデン
基、ビニル基、アリル基等の不飽和炭化水素基;メトキ
シ基、エトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基等の
アリーロキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカル
ボニル基等のアルコキシカルボニル基;アセチルオキシ
基等のアシルオキシ基;トリメチルシリル基等のシリル
基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のアルキル
アミノ基;カルボキシル基;シアノ基;並びに上記アル
キル基、アリール基およびアラルキール基の水素原子の
一部がハロゲン原子、水酸基、アミノ基、カルボキシル
基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオ
キシ基、シリル基、アルキルアミノ基あるいはシアノ基
で置換された基を挙げることができる。R1 〜R12とし
て好ましい置換基は、水素原子;炭素数1〜20のアル
キル基、特に好ましくは炭素数1〜10のアルキル基;
炭素数1〜20のアリール基、特に好ましくは炭素数1
〜10のアリール基;炭素数1〜20のアラルキル基、
特に好ましくは炭素数1〜10のアラルキル基;および
炭素数1〜20の不飽和炭化水素基、特に好ましくは炭
素数1〜10の不飽和炭化水素基からなる群から選ばれ
る置換基である。
ネン系モノマーの具体例としては、ノルボルネン、5−
メチルノルボルネン、5−エチルノルボルネン、5−ブ
チルノルボルネン、5−フェニルノルボルネン、5−ベ
ンジルノルボルネン、テトラシクロドデセン、トリシク
ロデセン、トリシクロウンデセン、ペンタシクロペンタ
デセン、ペンタシクロヘキサデセン、エチリデンノルボ
ルネン、8−メチルテトラシクロドデセン、8−エチル
テトラシクロドデセン、5−アセチルノルボルネン、5
−アセチルオキシノルボルネン、5−メトキシカルボニ
ルノルボルネン、5−エトキシカルボニルノルボルネ
ン、5−メチル−5−メトキシカルボニルノルボルネ
ン、5−シアノノルボルネン、8−メトキシカルボニル
テトラシクロドデセン、8−メチル−8−メトキシカル
ボニルテトラシクロドデセン、8−シアノテトラシクロ
ドデセン等を列挙することができる。
マーは単独または複数で使用される。また、ノルボルネ
ン系ポリマーの有する優れた性質を損なわない範囲、す
なわち一般には全モノマー中のノルボルネン系モノマー
の割合が50重量%を下回らない範囲でノルボルネン系
モノマーと共重合性を持つ、下記に示す他のモノマーを
ノルボルネン系モノマーと一緒に用いることができる。
ン、1−ブテン、4−メチルペンテン−1、1−ヘキセ
ン、1−オクテン等のα−オレフィン;スチレン等のア
ルケニル芳香族炭化水素;メチルビニルエーテル、エチ
ルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル;塩化ビ
ニル等の不飽和ハロゲン化炭化水素;メチルアクリレー
ト、エチルアクリレート、メチルメタクリレート等の
α,β−不飽和カルボン酸エステル;アクリロニトリル
等の不飽和ニトリル;酢酸ビニル等のカルボン酸ビニル
等を挙げることができる。
させるモノマーからなる液体、(II)当該モノマーに第
10族遷移金属化合物(a)を含有する液体、あるいは
(III)当該モノマーに助触媒(b)を含有する液体をい
う。反応原液は少なくとも(II)と(III)に分けて成形
器に注入されるが、注入される原液のうち少なくとも一
つの反応原液にはノルボルネン系モノマーを含有する。
各反応原液には同一または異種のノルボルネン系モノマ
ー、他のモノマー、あるいはそれらの混合物を含有して
よい。また、全ての反応原液中のモノマー組成は同じで
も異なっていてもよい。成形体の組成を均一にする上に
おいては全反応原液中のモノマー組成は等しい方が好ま
しい。第10族遷移金属化合物(a)や助触媒(b)の
濃度は任意に設定できるが、反応原液の成形器中への注
入に際して、第10族遷移金属化合物(a)と助触媒
(b)のモル比が一定に保たれるような速度で注入され
る。尚、第10族遷移金属化合物(a)や助触媒(b)
を含有しない反応原液、同一または異なった(a)や
(b)を含有する別の反応原液も適宜使用できる。さら
に、成形体の形状に合わせ、複数の注入口を使用するこ
ともできる。
選ばれるノルボルネン系モノマーの種類や他の成形条件
によってその好適な値が異なるため、一概にその範囲を
定めることはできないが、通常、使用されるモノマーに
対して0.00001〜1モル%、好ましくは0.00
01〜0.1モル%である。助触媒(b)の使用量も特
に制限されないが、第10族遷移金属化合物(a)1モ
ル当たり、通常0.1〜100モル、好ましくは0.5
〜10モルである。
に−100〜250℃、好ましくは−50〜200℃が
採用される。また、圧力についても制限はないが、一般
に500kg/cm2 以下、好ましくは常圧〜200k
g/cm2 で実施される。
く、空気中で行っても窒素等の不活性気体雰囲気下で行
ってもよい。
によってポリマーの特性を変化させることができる。例
えば充填剤、発泡剤、顔料、酸化防止剤、光安定剤及び
高分子改質剤などである。成形時間は短時間なので、該
添加剤は反応原液のいずれか或いは全てに予め混合して
おくことが望ましいが、反応原液の流れを阻害しない範
囲であれば直接成形型内に仕込むか或いは反応原液を混
合した後に添加してもかまわない。但し、添加剤は触媒
の活性を阻害するものであってはならない。添加剤の具
体例としては、ゴム、ガラス、タルク、カーボンブラッ
ク、炭酸カルシウム、雲母等が挙げられる。これらはポ
リマーの耐衝撃性、曲げ弾性率を高めたり、成形収縮を
低下させることのできる化合物である。これら添加剤は
ノルボルネン系ポリマー100重量部あたり通常0〜2
00重量部の範囲で、目的に応じて添加量を変えること
ができる。
るが、本発明はかかる実施例によりその範囲を限定され
るものではない。なお、実施例で使用したRIM反応装
置及び成形器の概略図を、図1、2に各々示した。成形
器は図に示したものを重ねて止め金数個で固定して使用
した。尚、実施例中で示す成形器(1)は内寸が80×
130mm、厚3mmのテフロン製のスペーサーをガラ
ス板で挟んだものであり、成形器(2)は内寸が80×
130mm、厚6mmのテフロン製のスペーサーをガラ
ス板で挟んだものである。実施例中における熱変形温度
はASTMD648(試験片厚さ6mm)に、引張強度
はASTM D638(試験片厚さ3mm)に、曲げ弾
性率はASTM D790(試験片厚さ3mm)に、ノ
ッチ付きアイゾット衝撃強度はASTM D256(試
験片厚さ3mm)に、それぞれ従って測定した値であ
る。
ノルボルネン溶液(溶液A)とテトラ(ペンタフルオロ
フェニル)硼酸トリチルの0.001mol%ノルボル
ネン溶液(溶液B)を調製した。空気中で溶液(A)及
び溶液(B)を1:1の割合で混合しながら同時に50
℃の成形器(1)及び成形器(2)に流し込んだ。5分
後それぞれの成形器を解体して、無色透明の、寸法が8
0×130×3mmの板状の成形体と寸法が80×13
0×6mmの板状の成形体を取り出した。前者の成形体
を真空乾燥(80℃、2Torr、3時間)したところ
1.2%の重量減少がみられた。該成形体の赤外吸収ス
ペクトル及び13C−固体NMRスペクトルには炭素−炭
素二重結合に基づく吸収が認められず、該成形体が飽和
構造のポリノルボルネンであることが確かめられた。ま
た、該成形体はトルエン、テトラリンといった炭化水素
系溶媒に全く溶解しなかった。該成形体から機械切削に
よって作成した試験片について測定した熱変形温度は1
49℃、引張強度は520kg/cm2 (伸びは8.0
%)、曲げ弾性率は30900kg/cm2 (曲げ強度
は840kg/cm2 )、ノッチ付きアイゾット衝撃強
度は6.6kg・cm/cmであった。
トキシカルボニルノルボルネンの4:1(モル比)混合
液に変え、パラジウムアセチルアセトネート及びテトラ
(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリチルの濃度を0.
005mol%に変えた以外は実施例1と同様に操作し
たところ、淡黄色透明の成形体が得られた。該成形体か
ら実施例1と同様にして得た試験片の熱変形温度は17
1℃、引張強度は480kg/cm2 (伸びは7.6
%)、曲げ弾性率は28400kg/cm2 (曲げ強度
は680kg/cm2 )、ノッチ付きアイゾット衝撃強
度は4.2kg・cm/cmであった。
の例である。実施例1におけるパラジウムアセチルアセ
トネートのノルボルネン溶液(溶液A)を六塩化タング
ステンの0.05mol%ノルボルネン溶液に変え、テ
トラ(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリチルのノルボ
ルネン溶液(溶液B)をジエチルアルミニウムクロリド
の0.5mol%ノルボルネン溶液に変え、操作を窒素
気流下で行った以外は実施例1と同様に操作したとこ
ろ、熱変形温度が室温以下のゴム状の成形体が得られ
た。
ルボルネン溶液(溶液A)を、六塩化タングステンの
0.001mol%ノルボルネン溶液に変え、操作を窒
素気流下で行った以外は実施例1と同様に操作したとこ
ろ、成形体は得られなかった。
れば、熱的性質及び機械的性質の優れた、自動車用バン
パーやインパネ等の大型成形品を経済的に得ることがで
きるのであり、工業的価値はすこぶる大きい。
M反応装置である。これは本発明の実施態様の代表例で
あり、本発明は何らこれに限定されるべきものではな
い。
M反応装置の成形器の概略図である。これは本発明の実
施態様の代表例であり、本発明は何らこれに限定される
べきものではない。
Claims (3)
- 【請求項1】反応原液を成形型中に注入し、該成形型内
にて重合せしめてポリマー成形体を得る反応成形法にお
いて、反応原液として少なくとも(A)第10族遷移金
属化合物(a)を含有する反応原液及び(B)助触媒
(b)を含有する反応原液を用い、かつ少なくとも一つ
の反応原液は一般式[I]で表されるノルボルネン系モ
ノマーを含有することを特徴とする実質的に不飽和結合
を含まないノルボルネン系ポリマー成形体の製造方法。 (式中、R1 〜R12は、それぞれ独立に水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、アミノ基および炭素数1〜20の有
機基からなる群から選ばれる置換基を示し、R5とR7
は環を形成してもよい。nは0以上の整数を示す。) - 【請求項2】助触媒(b)が、ハロゲン原子を含有する
ルイス酸或いは遷移金属と反応してイオン性の錯体を形
成する化合物であることを特徴とする請求項1記載のノ
ルボルネン系ポリマー成形体の製造方法。 - 【請求項3】請求項1記載の方法によって得られる実質
的に不飽和結合を含まないノルボルネン系ポリマー成形
体。
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---|---|---|---|
JP13324795A JP3595863B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | ノルボルネン系ポリマー成形体の製造方法及びその成形体 |
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JPH08325329A true JPH08325329A (ja) | 1996-12-10 |
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