JPH1060050A - 高分枝ポリイソオレフイン類の製造方法 - Google Patents
高分枝ポリイソオレフイン類の製造方法Info
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- JPH1060050A JPH1060050A JP9198002A JP19800297A JPH1060050A JP H1060050 A JPH1060050 A JP H1060050A JP 9198002 A JP9198002 A JP 9198002A JP 19800297 A JP19800297 A JP 19800297A JP H1060050 A JPH1060050 A JP H1060050A
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Abstract
を、イソオレフィン類のカチオン重合用開始剤として働
く基を少なくとも1つ有しかつカチオン重合し得る基を
少なくとも1つ有する二官能モノマー類(イニマー)の
存在下、任意に不活性有機溶媒の存在下、およびアルキ
ルアルモキサン類(共開始剤)の存在下、+20から−
100℃の温度で、溶液中か或は懸濁液中か或は気相
中、単一段階過程で行うことにより、高度に分枝してい
るポリイソオレフィン類を製造する。
Description
もしくは非共役ジエン類および/またはカチオン重合性
一不飽和もしくは多不飽和化合物と組み合わせて溶液中
か或は懸濁液中か或は気相中で単一段階過程で反応させ
て高度に分枝しているポリイソオレフィン類を製造する
方法に関する。
渡って知られており、例えばJ.P.Kennedyお
よびB.IvaenがCarbocationic M
acromolecular Engineering
(1991)の中で記述している。この様式で製造され
たブチルゴムおよびハロブチルゴムは、それらの物性か
ら、産業、特にタイヤのチューブおよびタイヤの内側ラ
イナーの製造で用いられる。これに関連して、このよう
な様式で製造されたブチルゴムの加工特性、特にコンパ
ンド化、ロール加工、押出し加工およびカレンダー加工
中にこれらが示す加工特性が重要である。このような加
工特性は、特に、ゴムの生強度(green stre
ngth)とそれの応力弛緩(stress rela
xation)の比率が均衡していることに関連してい
る。これは、例えば、いろいろな分子量を持たせた相当
するポリマー類をブレンドして注文に合う幅広い分子量
分布を示す製品を製造することなどで達成可能である。
しかしながら、このような方法は骨の折れる方法であ
る。幅広い分子量分布を示しかつ長鎖分枝がランダムに
存在していて所望の加工特性を有するブチルゴムの直接
合成は、例えばイソブテンとイソプレンの共重合を二官
能モノマー類、例えばジビニルベンゼン、2,5−ヘキ
サジエンまたはビニルベンジルクロライドなどの存在下
で行うことなどで達成可能である。しかしながら、この
ような共重合の重大な欠点の1つは、そのゴムにゲルが
高い比率で生じることである(例えばH.-C. Wang, K.W.
Powers,J.V. Fusco, ACS Meeting, May 1989 Paper N
o.21を参照)。
法、即ちイソブテンとイソプレンの共重合を多官能分枝
剤の存在下で行う方法が紹介された。多官能分枝剤は、
官能基を有していて工程条件下で重合を開始させる(第
三アルキル基によって「そこから枝を伸ばす(graf
ting from)」)か或は成長するポリマー鎖の
カチオン末端と反応する(反応性二重結合によって「そ
の上にグラフト化する(grafting ont
o)」)可溶ポリマー類であると理解されるべきであ
る。多官能分枝剤として、ヒドロ塩素化(hydroc
hlorinated)ポリ(スチレン−コイソプレ
ン)類、塩素化ポリスチレン類、ポリイソプレン類また
はスチレン−ブタジエンブロックコポリマー類が挙げら
れている(H.C. Wang, K.W. Powers, J.V. Fusco, ACS
Meeting, 9-12.05.1989;ヨーロッパ特許出願公開第3
20 263号)。その結果として生じるポリマー混合
物は「星型分枝ブチル(star branched
butyls)」の名称で呼ばれる。このような手順の
欠点は、分枝剤の重合を行うか或はハロゲン置換を行う
ための追加的工程段階を個別に行う必要がある点であ
る。重合中に線状ポリマーと分枝ポリマーが同時に生じ
ることが上記手順の特徴である。
ベンゼンを反応させると「マルチアームスター(mul
ti−arm star)」ポリイソブテン類が生じる
ことがPolymer Bull.31(1993)6
65に記述されている。このようなポリイソブテン類の
製造は、米国特許第5 458 796号に説明されて
いる「アーム−ファースト、コア−ラスト(arm−f
irst,core−last)」方法で行われる。分
枝ブチルゴムを製造する別の可能性は、米国特許第5
084 522号に記述されているように、多官能開始
剤を用いることである。このような方法はまた「コア−
ファースト、アーム−ラスト」方法の名称でも呼ばれ
る。また、このような方法も、上記多官能開始剤を製造
する工程段階および連鎖移動反応でホモポリマーを生じ
させる工程段階を個別に行う必要があることから欠点を
いくつか有する。
いるポリイソオレフィン類を単一段階で製造する方法で
あり、この方法は、イソオレフィン類(任意に共役もし
くは非共役ジエン類と組み合わせてもよい)を、イソオ
レフィン類のカチオン重合用開始剤として働く基を少な
くとも1つ有しかつカチオン重合し得る基を少なくとも
1つ有する二官能モノマー類(イニマー(inimer
s))の存在下、任意に不活性有機溶媒の存在下、およ
びアルキルアルモキサン類(共開始剤)の存在下、+2
0から−100℃の温度で、溶液中か或は懸濁液中か或
は気相中で重合させることを特徴とする。
C6アルキル、例えばメチル、エチルまたはプロピルな
どを表す]で表されるイソオレフィン類である。イソブ
テンおよび2−メチルブテン−1が特に好適であり、特
にイソブテンが好適である。本発明に従う方法で用いる
に適切な共役もしくは非共役ジエン類は、炭素原子を4
から20個、好適には4から10個、最も好適には4か
ら6個含むジエン類、例えばブタジエン、イソプレン、
ピペリレン、2,3−ジメチルブタジエン、2,4−ジ
メチルペンタジエン−1,3、シクロペンタジエン、メ
チルシクロペンタジエン、リモネン、ミルセンおよび/
または1,3−シクロヘキサジエンであり、好適にはイ
ソプレン、ピペリレンおよび/またはジメチルブタジエ
ンであり、最も好適にはイソプレンである。
プレンの共重合が極めて特に好適である。
は、一般式(I)から(III)
基に相当し、ここで、Xは、OR、Cl、Br、I、C
N、N3またはSCNを表し、そしてR3は、Hおよび/
またはC1−C2 0−アルキルを表し、そしてArは、C6
H4またはC10H8を表す]で表される芳香族および/ま
たは脂肪族ビニルおよびイソプレン化合物である。
基が適切である:メチル、エチル、プロピル、ブチル、
ヘキシル、オクチル、デシルおよびエイコシル、好適に
はメチル、エチルおよびプロピル、最も好適にはメチ
ル。
る]で表されるイニマー類を好適に用いる。
4−ビニルベンジルクロライドおよび/または4−イソ
プレニルベンジルクロライド。
を、通常1:104から1:10、好適には1:103か
ら1:50、最も好適には1:10から1:20の範囲
内にする。
と一緒に共重合し得るジエン類との共重合を行っている
間、イソオレフィン類と共重合性モノマー類のモル比を
通常1:103か1:10、好適には1:102から1:
50にする。
例えば線状もしくは分枝炭化水素および/またはハロゲ
ン置換線状および分枝炭化水素、例えばペンタン、ヘキ
サンおよび/または塩化メチレンなどの存在下で実施可
能である。これに関して、上記不活性溶媒の使用量は決
定的でない。最も適切な量は適当な予備試験を行うこと
で容易に決定され得る。
えて共開始剤としてアルキルアルモキサン類を用いる必
要がある。適切で好適なアルキルアルモキサン類は、メ
チル、エチルおよび/またはブチルアルモキサン類、特
にメチルアルモキサン類、例えばPolyhedro
n、7巻、No.22/23(1988)、2375頁
以降に記述されているアルモキサン類などである。
類と上記イニマー類を1:104か1:103、好適には
1:103から1:3、最も好適には1:102から1:
2のモル比で用いる。
剤を添加することも可能である。適切な添加剤の例に
は、電子供与体、例えばジメチルアセトアミドおよび/
またはジメチルスルホキサイドなど、またはプロトン受
容体、例えばジ−t−ブチルピリジンなどが含まれる
(例えば米国特許第5 169 914号参照)。
か、連続的にか或はバッチ式で重合するように、上記イ
ニマーと共開始剤を添加することができる。勿論また公
知様式で相当するアルミニウムアルキルの加水分解を行
うことで上記アルモキサン類をインサイチューで生じさ
せることも可能である。
℃の範囲の温度、好適には−20から−90℃の範囲の
温度、特に−40から−80℃の範囲の温度内で実施可
能である。
中でか、或は気相中で実施可能である。好適には溶液中
でこれを実施する。また、この方法をバッチ式、フロー
式または連続式方法として実施することも可能であり、
この場合の反応時間もしくは滞留時間は、2秒か20時
間、好適には60秒から1時間、特に15から40分の
範囲である。
果として高度に分枝したポリイソオレフィン類が生じ、
これの分枝度および分子量は、特に、上記イニマーの反
応性、共開始剤、共開始剤の濃度、モノマーとイニマー
のモル比、反応温度、および反応時間に依存する。従っ
て、上述したパラメーターを適切に変えることで生じる
ポリイソオレフィンの分枝度および分子量を個別に調整
することができる。
却しておいた反応槽に精製溶媒と該モノマー類を仕込ん
で反応槽の温度を所望反応温度に調整した後に上記イニ
マーを必要量で加えてその中に入っているモノマー混合
物と一緒に撹拌するような様式で実施可能である。その
後、上記共開始剤を必要量で加えて反応槽の内容物を激
しく徹底的に混合する。操作全部を不活性ガス下で実施
する。熱の発生を監視することで重合過程を追跡する。
発熱反応が終了した後、例えばエタノールに溶解させた
2,5−ジ−t−ブチル−4−メトキシフェノールなど
を用いて重合を停止させる。次に、通常様式、例えばス
トリッピング(stripping)などで、この得た
ポリマーの処理を行う。
順が簡単な単一段階であること、明確で高度に分枝して
いるポリイソオレフィン類、好適にはブチルゴムが得ら
れること、そしてこれらが優れた加工特性を示すことに
よる利点である。
/粘度連結で検査することでこれらの分子量分布および
分枝度の特徴づけを行った。上記GPC−粘度測定連結
で用いた装置にはStyragelカラムが8本(サイ
ズが100、1000(2x)、104(2x)、105
(2x)および106オングストロームで全体の長さが
976cm)備わっていた。溶離用媒体であるテトラヒ
ドロフランを0.5ml/分でポンプ輸送した。オンラ
インのウッベローデ粘度計で1.93mlの画分を30
℃で測定した。定数K=5x10-4dl/gおよびα=
0.6を用いてMv値を計算した。
て、これに乾燥ヘキサンを1000ml入れて−60℃
に冷却した後、100ミリモルのイソプレンおよび10
0ミリモルのビニルベンジルクロライド(イニマー)と
一緒に混合した。次に、イソブテンを200g入れて凝
縮させた。−60℃でメチルアルモキサン(トルエン中
30%溶液として)を12ミリモル加えることで重合を
開始させた。−60℃で3時間撹拌した後、エタノール
を添加して反応を停止させた。ポリマーを134g単離
した(変換率:64.8%)。GPC/粘度測定による
特徴づけで、Mn=11kg/モルを伴う分子量分布が
示されそして分枝度は約73%であることが示された。
シュタウディンガーインデックスは0.3dl/gであ
った。ゲル含有量は2.7%であった。
(イニマー)を200ミリモル用いて実施例1と同様に
この実施例を実施した。3時間後の変換率は18.3%
であった。シュタウディンガーインデックスは0.23
dl/gであった。ゲル含有量は4.6%であった。G
PC/粘度測定による特徴づけで、Mn=13kg/モ
ル、Mw=58kg/モルを伴う分子量分布が示されそ
して分枝度は約80%であることが示された。
Claims (6)
- 【請求項1】 高度に分枝しているポリイソオレフィン
類を製造する方法であって、イソオレフィン類を、イソ
オレフィン類のカチオン重合用開始剤として働く基を少
なくとも1つ有しかつカチオン重合し得る基を少なくと
も1つ有する二官能モノマー類(イニマー)の存在下、
任意に不活性有機溶媒の存在下、およびアルキルアルモ
キサン類(共開始剤)の存在下、+20から−100℃
の温度で、溶液中か或は懸濁液中か或は気相中、単一段
階過程で重合させることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 該イソオレフィン類としてイソブテンお
よび/または2−メチルブテン−1を用いることを特徴
とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 イソプレン、ピペリレンおよび/または
2,3−ジメチルブタジエンをジエンとして用いること
を特徴とする請求項1および2記載の方法。 - 【請求項4】 使用する二官能モノマー類が式(I)か
ら(III) 【化1】 [式中、Fは、−CR3 2Xの組の官能有機基に相当し、
ここで、Xは、OR、Cl、Br、I、CN、N3また
はSCNに相当し、そしてR3は、Hおよび/またはC1
−C20−アルキルに相当し、そしてArは、C6H4また
はC10H8を表す]で表されるモノマー類であることを
特徴とする請求項1から3記載の方法。 - 【請求項5】 該アルキルアルモキサン類としてメチ
ル、エチルおよび/またはブチルアルモキサン類を用い
ることを特徴とする請求項1から4記載の方法。 - 【請求項6】 該アルキルアルモキサン類と二官能モノ
マー類を1:104から1:103のモル比で用いること
を特徴とする請求項1から5記載の方法。
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