JPH11256000A - 分岐を有する重合体の製造方法 - Google Patents

分岐を有する重合体の製造方法

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JPH11256000A
JPH11256000A JP5915998A JP5915998A JPH11256000A JP H11256000 A JPH11256000 A JP H11256000A JP 5915998 A JP5915998 A JP 5915998A JP 5915998 A JP5915998 A JP 5915998A JP H11256000 A JPH11256000 A JP H11256000A
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JP
Japan
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polymer
monomer
polymerizable vinyl
vinyl monomer
group
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JP5915998A
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Tetsuo Ueno
哲生 上野
Akira Shigee
章 重枝
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形材料、発泡体、シート、塗料等の高分子
材料製造の分野で、粘弾性等の性質の向上が達成できる
分岐を有する重合体の簡便な製造方法の提供。 【解決手段】 重合性ビニル単量体(例えば、スチレン
系単量体など)と酸無水物基を有する単量体(例えば、
無水マレイン酸など)との共重合体(A)と、一方の末
端に水酸基、1級または2級のアミノ基を有する重合性
ビニル単量体の重合体(B)とを溶融状態で混合し、反
応させることを特徴とする分岐を有する重合体の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形材料、発泡
体、シート、塗料等の高分子材料製造の分野で、粘弾性
等の性質の向上が達成できる分岐を有する重合体の簡便
な製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高分子の高機能化に、ブロック共重合体
や分岐重合体を利用する試みは以前よりなされている。
特に、高分子材料の粘弾性的性質の改良のために分岐を
導入する試みが多くなされている。分岐の導入方法に
は、マクロモノマーの共重合による方法が多く提案され
ている。アニオン重合による方法(例えば、Milko
vichら;J.Appl.Polym.Sci.vo
l.27,4773頁(1982))、または連鎖移動
による方法(例えば、Corner;Adv.Poly
m.Sci.vol.62,95頁(1984))によ
り得たマクロモノマーを用いて分岐重合体を得る方法が
知られている。
【0003】また、開始剤基を有する単量体の共重合体
の開始剤残基を分岐点とする分岐共重合体の合成法も知
られている(例えば、山田ら;Makromol.Ch
em.vol.190,915頁(1989))。以上
の方法においても分岐重合体の合成は可能ではあるあ
が、マクロモノマー法で、例えば、アニオン重合法を用
いる場合には重合条件の制約が大きい、また連鎖移動法
においても、連鎖移動による官能化とマクロモノマー化
の2段の反応が必要となる。マクロモノマー法では、マ
クロモノマー合成と、マクロモノマー共重合の2段階の
重合が必要となる、またマクロモノマーの共重合性か
ら、分岐側鎖の高分子量化が困難であるなどの問題があ
る。
【0004】開始剤基を有する単量体を用いる方法に
は、まず、特殊な単量体の合成を必要とすること、また
スチレン等の再結合型の停止反応が優勢な単量体を用い
た場合、側鎖重合時の停止反応による架橋反応の生起等
の問題を生じる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ラジカル重
合法で得た重合性ビニル単量体の重合体を用いて分岐を
有する重合体を簡便で効率的に製造する方法を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討の結果、次のような知見を得
た。即ち、酸無水物基を有するビニル単量体と重合性ビ
ニル単量体の共重合は、通常のラジカル重合法により簡
便に合成が可能である。また片末端に水酸基、又は1級
または2級アミノ基を有する重合体は、重合性ビニル単
量体の重合にあたり、これらの官能基を有する連鎖移動
剤の共存下で重合することにより、やはりラジカル重合
法で簡便に合成可能である。このようにして簡便に得ら
れる酸無水物基を有する単量体を共重合した重量体と、
水酸基、又は1級または2級アミノ基を片方の末端に有
する重合体を溶融状態で混合することにより、酸無水物
基と、水酸基、又は1級または2級アミノ基がカップリ
ングすることにより容易に分岐重合体が生成できること
を見出し、本発明をなすに到った。
【0007】すなわち、本発明は下記の通りである。 1)重合性ビニル単量体と酸無水物基を有する単量体と
の共重合体(A)と、一方の末端に水酸基、1級または
2級のアミノ基を有する重合性ビニル単量体の重合体
(B)とを溶融状態で混合し、反応させることを特徴と
する分岐を有する重合体の製造方法。
【0008】2)共重合体(A)における重合性ビニル
単量体がスチレン系単量体であり、酸無水物基を有する
単量体が無水マレイン酸である上記1記載の分岐を有す
る重合体の製造方法。 3)一方の末端に水酸基、1級または2級のアミノ基を
有する重合性ビニル単量体の重合体(B)が、官能基を
有するメルカプタン系連鎖移動剤の存在下で重合性ビニ
ルモノマーを重合してなる重合体であることを特徴とす
る上記1または2記載の分岐を有する重合体の製造方
法。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。共重合体
(A)において、重合性ビニル単量体としては、公知の
ラジカル重合、イオン重合等で重合可能な単量体が用い
られるが、通常、ラジカル重合で重合可能なものが好ま
しい。このような重合性ビニル単量体としては、(メ
タ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、
(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イ
ソブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等の
(メタ)アクリル酸エステル類、アクリロニトリル、メ
タクリロニトリル、N−マレイミド、N−メチルマレイ
ミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマ
レイミド、また、スチレン、α−メチルスチレン、p−
メチルスチレン等のスチレン系単量体が例示できる。こ
れらの単量体のなかではスチレン系単量体が好ましく、
スチレンが特に好ましい。また、これらの単量体は1種
または2種以上の組み合わせで使用してもよい。
【0010】酸無水物基を有する単量体としては、無水
マレイン酸が好ましい。酸無水物基を有する単量体の共
重合量としては、必要な分岐量に応じて選択可能である
が、全単量体量の1〜10mol%の範囲が好ましい。
重合性ビニル単量体と酸無水物基を有する単量体の共重
合は、公知のラジカル重合法により実施可能である。通
常、塊状重合または溶液重合で実施される。ラジカル重
合開始剤を使用しても、また使用せず熱重合で実施して
も、いずれも使用する重合性ビニル単量体の重合性に応
じて選択可能である。また連鎖移動剤による分子量の調
整等通常のラジカル重合技術が適用される。
【0011】重合体(B)は、重合性ビニル単量体の重
合体の一方の末端に、水酸基、1級または2級のアミノ
基などの官能基が導入されているものである。該重合性
ビニル単量体は、前記共重合体(A)において用いられ
る重合性ビニル単量体と同一でも良いし、異なっていて
もよい。異なった組み合わせを用いる場合には、ポリマ
ーアロイの相容化剤などへの応用が可能となる。分岐の
導入による粘弾性的性質の改良を目的とする場合には、
同一または類似の単量体の使用が好ましい。
【0012】末端への官能基の導入は、単量体種によっ
てはリビングアニオン重合の停止反応の利用によっても
可能であるが、ラジカル重合法での実施が、適用できる
単量体種も多く、また重合条件の制約も少なく好まし
い。ラジカル重合法による片末端への官能基の導入に
は、官能基を有する開始剤を用いた重合、官能基を有す
る連鎖移動剤の共存下での重合等が知られているが、連
鎖移動剤の共存下での重合が好ましい。連鎖移動剤とし
ては、上記官能基を有するメルカプタン系連鎖移動剤が
好ましく、これらの連鎖移動剤として、2−メルカプト
エタノール、3−メルカプト−1−プロパノール、2−
アミノエタンチオール等が例示される。
【0013】ラジカル重合で連鎖移動法により末端に官
能基を導入するには、通常の塊状または溶液重合で実施
可能であり、開始剤重合、熱重合いずれも可能である。
溶媒への連鎖移動等の好ましくない副反応を抑えるため
に、溶液重合の際も溶媒量はなるべく少なく抑えること
が好ましい。分子量分布の拡がり、末端官能効率の分
布、低下を抑制するために、重合は完全混合型反応器で
連続的に実施するか、または、連鎖移動剤を連続的また
は間欠的に添加して実施するのが好ましい。
【0014】連鎖移動剤の添加量は、必要な分子量に応
じて決められる。共重合体(A)と重合体(B)を混合
して分岐を有する重合体を得るためのカップリング反応
は、溶液、溶融状態いずれでも可能であるが、溶融状態
で混練、反応させるのが好ましい。溶融状態での反応に
は、バンバリーミキサー、ニーダー、単軸または2軸の
押出し機等公知の方法を用いて溶融混練することにより
達成できる。
【0015】溶融混練は、前記2種の重合体を混合して
実施されるが、その重合体は単離されたものである必要
はなく、一方または両方が重合後の重合溶液であっても
よく、脱揮しながら溶融混練し、反応させることも可能
である。また混合後、未反応モノマーの後重合を実施
し、同じく脱揮して溶融混練することも出来る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、実施例等により本発明を具
体的に説明する。なお、重合体の分析、評価は以下の方
法に従った。 (分子量) GPC:GPC装置HLC8020(東ソー製)を用
い、クロロフォルムを溶媒として、UV(254nm)
検出で、標準ポリスチレンで校正して分子量分布を得、
重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を求め
た。
【0017】GPC−LALLS:GPC装置HLC8
020(東ソー製)とLALLS検出器LS8000
(東ソー製)を組み合わせて、テトラヒドロフランを溶
媒として重量平均分子量(Mw)を測定した。 (溶融粘度)粘弾性測定装置RDA−II(レオメトリ
ックス社製)を用い、25mm径のパラレルプレートで
220℃を基準温度に、0.1〜500rad/sec
の周波数範囲で、複素粘度η* を測定した。
【0018】
【製造例1】(酸無水物基を有する共重合体(MMC)
の製造)無水マレイン酸19.8gをエチルベンゼン4
20gに溶解し、その3/10を、スチレンモノマー7
00gにt−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボ
ネート0.7gを溶解した溶液に混合した。得られたス
チレン溶液を加熱し、100℃になった時点で、溶液を
100℃に保ちながら無水マレイン酸のエチルベンゼン
溶液の残りの7/10を、3.5時間にわたって均一に
スチレン溶液に滴下混合しながら重合を進めた。こうし
て得られた重合液をメタノールに注ぎ再沈、分離し乾燥
して重合体MMCを得た。
【0019】GPCより、重量平均分子量(Mw)=2
30000、数平均分子量(Mn)=126000であ
った。
【0020】
【製造例2】(末端に水酸基を有する共重合体(HS
C)の製造) (HSC1の製造)3−メルカプト−1−プロパノール
6.37gをエチルベンゼン144gに溶解し、その3
/10を、スチレンモノマー1200gにt−ブチルパ
ーオキシイソプロピルモノカーボネート1.2gを溶解
した溶液に混合した。
【0021】得られたスチレン溶液を加熱し、100℃
になった時点で、溶液を100℃に保ちながら3−メル
カプト−1−プロパノールのエチルベンゼン溶液の残り
の7/10を、3.5時間にわたって均一にスチレン溶
液に滴下混合しながら重合を進めた。こうして得られた
重合液をメタノールに注ぎ再沈、分離し乾燥して重合体
MMCを得た。
【0022】GPCより、重量平均分子量(Mw)=9
400、数平均分子量(Mn)=5700であった。 (HSC2、3の製造)3−メルカプト−1−プロパノ
ールの量を、HSC2が3.18g、HSC3が1.0
6gに変えた以外は、HSC1の製造と同様の手順に従
い、共重合体HSC2、HSC3を得た。
【0023】GPCより、HSC2の重量平均分子量
(Mw)=17500、数平均分子量(Mn)=105
00であり、HSC3の重量平均分子量(Mw)=64
500、数平均分子量(Mn)=31600であった。
【0024】
【実施例1】栗本鐵工所社製S1 KRCニーダーを用
い230℃の設定温度で、MMCを200gとHSC1
を342.6gとを溶融混練し、ペレットを得た。MM
Cと、HSC1の本実施例と同等組成のTHF溶液によ
る混合品と、本実施例の溶融混練混合品のGPCチャー
トの比較を図1に示す。溶融混練により、相対的にHS
C1に由来するGPCのピークが減少し、MMCとHS
C1のカップリング反応が進行していることが確認され
る。
【0025】溶融混練後のGPC−LALLSによる重
量平均分子量Mw(LALLS)は123000であっ
た。溶融混練サンプル約20gにメチルシクロヘキサン
1800mlを加え、100℃で加熱し、未溶解ポリマ
ーを分離した。図2に示すこの未溶解ポリマーのGPC
チャートより、この未溶解ポリマーからは、溶融混練時
にカップリングしなかったHSC成分が除かれているこ
とがわかる。
【0026】この未溶解ポリマーのGPC−LALLS
による重量平均分子量Mw(LALLS)は37000
0であった。この未溶解ポリマーの220℃における複
素粘度は、周波数ω=1.0rad/secにおいて1
3900poiseであった。以上の結果を表1に示
す。
【0027】
【実施例2】実施例1と同様にして、MMCを300g
とHSC1を78.0gとを溶融混練した。MMCと、
HSC1の本実施例と同等組成のTHF溶液による混合
品と、本実施例の溶融混練混合品のGPCチャートの比
較を図3に示す。
【0028】実施例1と同様にして未反応HSC1を抽
出除去した。抽出後のGPCチャートを図4に示す。抽
出後のサンプルのGPC−LALLSによる重量平均分
子量Mw(LALLS)は315000であった。抽出
後のサンプルの220℃における複素粘度は、周波数ω
=1.0rad/secにおいて9550poiseで
あった。
【0029】結果を表1に示す。
【0030】
【実施例3】実施例1と同様にして、MMCを100g
とHSC2を204.9gとを溶融混練した。MMC
と、HSC2の本実施例と同等組成のTHF溶液による
混合品と、本実施例の溶融混練混合品のGPCチャート
の比較を図5に示す。
【0031】実施例1と同様にして未反応HSC2を抽
出除去した。抽出後のGPCチャートを図6に示す。抽
出後のサンプルのGPC−LALLSによる重量平均分
子量Mw(LALLS)は308000であった。抽出
後のサンプルの220℃における複素粘度は、周波数ω
=1.0rad/secにおいて10900poise
であった。
【0032】結果を表1に示す。
【0033】
【実施例4〜6】実施例1と同様にして、MMCと、H
SC2又は3の所定量を溶融混練した後、メチルシクロ
ヘキサンで抽出操作を実施した。配合組成、抽出後のサ
ンプルのGPC−LALLSによる重量平均分子量Mw
(LALLS)、および220℃における複素粘度の周
波数ω=1.0rad/secにおける評価結果を表1
に示す。
【0034】
【比較例1】GPCによる分子量がMw=19900
0、Mn=68900である通常のラジカル重合法で得
たポリスチレンを、実施例1と同様にして、GPC−L
ALLSによる重量平均分子量Mw(LALLS)を評
価すると223000であり、220℃における複素粘
度の周波数ω=1.0rad/secにおける値は17
200poiseであった。結果を表1に示す。
【0035】
【比較例2】GPCによる分子量がMw=24800
0、Mn=117000である通常のラジカル重合法で
得たポリスチレンを、実施例1と同様にして、GPC−
LALLSによる重量平均分子量Mw(LALLS)を
評価すると295000であり、220℃における複素
粘度の周波数ω=1.0rad/secにおける値は4
5600poiseであった。結果を表1に示す。
【0036】以上の実施例における抽出後のサンプルと
比較例のポリマーについて、GPC−LALLSより求
めたMw(LALLS)と220℃における複素粘度の
周波数ω=1.0rad/secにおける値の関係を図
7に示す。以上からわかるように、本発明の方法により
容易に櫛形の分岐を生成させることが出来る。このよう
にして得られた分岐を有する重合体は、図7からも明ら
かなように、通常のラジカル重合で得られる線形のポリ
マーとは同一重量平均分子量で低い溶融粘度を示すな
ど、異なる粘弾性挙動を示し、有用である。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【発明の効果】本発明の製造法により、ラジカル重合法
により得られる重合体を溶融混練するだけで、カップリ
ング反応により簡便に分岐重合体を得ることが可能とな
る。本発明の製造法により、例えば、別個に製造した共
重合体を溶融混練する、または、2つの反応器で同時に
重合した重合液を混合し、脱揮時に溶融混練させるなど
の方法により、容易に分岐構造を有する重合体を得るこ
とが可能になる。
【0040】本発明の製造方法により得られる分岐を有
する重合体は、通常のラジカル重合法で得られる主に線
形のポリマーからなる重合体とは異なる粘弾性挙動を示
し、成形材料、発泡体、シート製造等の用途において有
用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の溶融混練後のポリマーのGPCチャ
ート(実線)と、実施例1と同等組成のTHF溶液によ
る混合品のGPCチャート(破線)である。
【図2】実施例1の溶融混練品をメチルシクロヘキサン
で抽出操作した後の未溶解ポリマーのGPCチャート
(実線)と、溶融混練したままのポリマーのGPCチャ
ート(破線)である。
【図3】実施例2の溶融混練後のポリマーのGPCチャ
ート(実線)と、実施例2と同等組成のTHF溶液によ
る混合品のGPCチャート(破線)である。
【図4】実施例2の溶融混練品をメチルシクロヘキサン
で抽出操作した後の未溶解ポリマーのGPCチャート
(実線)と、溶融混練したままのポリマーのGPCチャ
ート(破線)である。
【図5】実施例3の溶融混練後のポリマーのGPCチャ
ート(実線)と、実施例3と同等組成のTHF溶液によ
る混合品のGPCチャート(破線)である。
【図6】実施例3の溶融混練品をメチルシクロヘキサン
で抽出操作した後の未溶解ポリマーのGPCチャート
(実線)と、溶融混練したままのポリマーのGPCチャ
ート(破線)である。
【図7】実施例の溶融混練ポリマーのメチルシクロヘキ
サンによる抽出操作後のサンプル(●)と比較例のポリ
マー(○)の、GPC−LALLSより求めた重量平均
分子量(Mw(LALLS))と220℃における複素
粘度の周波数ω=1.0rad/secにおける値の関
係を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重合性ビニル単量体と酸無水物基を有す
    る単量体との共重合体(A)と、一方の末端に水酸基、
    1級または2級のアミノ基を有する重合性ビニル単量体
    の重合体(B)とを溶融状態で混合し、反応させること
    を特徴とする分岐を有する重合体の製造方法。
  2. 【請求項2】 共重合体(A)における重合性ビニル単
    量体がスチレン系単量体であり、酸無水物基を有する単
    量体が無水マレイン酸である請求項1記載の分岐を有す
    る重合体の製造方法。
  3. 【請求項3】 一方の末端に水酸基、1級または2級の
    アミノ基を有する重合性ビニル単量体の重合体(B)
    が、官能基を有するメルカプタン系連鎖移動剤の存在下
    で重合性ビニルモノマーを重合してなる重合体であるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の分岐を有する重
    合体の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010514864A (ja) * 2006-12-27 2010-05-06 ビック−ケミー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング くし形共重合体を含む重合体混合物

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010514864A (ja) * 2006-12-27 2010-05-06 ビック−ケミー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング くし形共重合体を含む重合体混合物

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