JPS587425A - 耐熱性樹脂の製造方法 - Google Patents

耐熱性樹脂の製造方法

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JPS587425A
JPS587425A JP10451481A JP10451481A JPS587425A JP S587425 A JPS587425 A JP S587425A JP 10451481 A JP10451481 A JP 10451481A JP 10451481 A JP10451481 A JP 10451481A JP S587425 A JPS587425 A JP S587425A
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浩 高橋
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [1)発明の背景 技術分野 本発明は重合体主鎖中に二重結合を含み極めて反応性に
富み、かつ耐熱性に優れた樹脂の製造方法に関する。” 現在石油化学工業においては、ナフサを熱分解し、エチ
レン・プロピレン等を展出させ、エチレンオキサイド・
アクリル酸等の化学原料やポリエチレン・ポリプロピレ
ン等の樹脂として利用している。しかしながら、ナフサ
の熱分解のうち炭素数が5のC5留分はほとんど利用さ
れておらず、わずかにイソプレンが合成ゴムとして工業
的に用いられているにすぎず、大半は燃料として消費さ
れているのが現状である。
先行技術 C5留分中のシクロペンタジェンは、C5留分の中の原
料としての展開が期待できる。
中でもノルボルネン誘導体を傷ツマ−とし、タングステ
ンやモリブデン等のメタセシス触媒により開環重合させ
た重合体は、新規なエンジニアリングプラスチックとし
て興味深い。特にシクロベ反応させた5−ノルボルネン
−2−カルボン酸ノ開壌重合体は、耐熱性の高いエンジ
ニアリンググラスチックとなる可能性を有するが、カル
ボン酸基の強い極性の為、開環重合しない。したがって
現状では5−ノルボルネン−2−カルボン酸を直接開環
重合する事は工業的に不可能となっている。
しかし5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチルや5−
ノルボルネン−2−カルボン酸エチルの様なエステル化
合物であれば、メタセシス触媒により容易に重合し、触
媒収率も高く、かつ重合度も小さいものから大きいもの
までコントロールが可能であるので、エステル化物の開
環重合体を製造し、次いで該重合体中のエステル基を加
水分層して、カルボン酸に戻せれば、分子量・成形性の
制御可能な新規な耐熱性樹脂が製造できるはずである。
しかしながら、上記5−ノルボルネン−2−カルボン酸
エステル類の開環重合体を単に水中で加水分解するだけ
では、加水分解の進行が不均一であり、目的とする耐熱
性および機械特性にすぐれた樹脂を得ることはむずかし
い。
特開昭56−65018号(%願昭54−140777
 )公報には、5−ノルボルネン−2−カルボン酸エス
テル類の開環重合体をケトン類、テトラヒドロフラン、
ジオキサン等の水と相溶性を有する溶剤に溶解し、これ
にアルカリ水溶液を加えて加水分解を行なっている。こ
の方法は5−ノルボルネン−2−カルボン酸エステル類
の開環重合後K、アルコールのような溶媒を用いて脱触
沈澱させ、得られた開環重合体をあらためてアセトンの
如き開環重合体を溶解し、かつ、水にも混和する溶剤に
溶解し、然る後に加水分解が行われる。従って、重合溶
媒の分離回収および加水分解用溶媒の回収のため蒸留工
程を多く必要とする。
〔■〕発明の概要 要旨 本発明は上記の点を解決するもので、5−ノルボルネン
−2−カルボン酸エステル類の開環重合体を加水分解し
て耐熱性樹脂を得る方法を提供するものである。
即ち、本発明は一般式 (但し、R1は水素原子、アルキル基またはフェニル基
を、R2は水素原子またはアルキル基を、R3はアルキ
ル基を表わす。)で表わされる繰返し単位から構成され
る、5−ノルボルネン−2−カルボ/酸エステル類の単
独開環重合体または1種類以上の環状オレフィン系化合
物との開環共重合体を、水との相互溶解度の小さい有機
溶剤に溶解または分散させ、これに乳化剤およびアルカ
リ水溶液を加えて反応せしめ、次いで酸を加えて中和す
ることを特徴とする耐熱性樹脂の製造方法である。
本発明に用いられる有機溶剤は、芳香族系炭化水素、ハ
ロゲン化芳香族炭化水素、パラフィン系炭化水素および
ハロゲン化パラフィン系炭化水素から選ばれた溶剤であ
り、5−ノルボルネン−2−〇カルボン酸エステル類の
開環重合の際に重合溶媒として用いることができ、従っ
て、開環重合の後処理工程と同時に加水分解を行なうこ
とができる。また加水分解に際して用いるアルカリ量を
調節することにより、開環重合体中のエステル基の加水
分解の程度を制御することができる。
効果 本発明の方法により、5−ノルボルネン−2−カルボン
酸エステル類の開環重合体は容易に加水分解されて、5
−ノルボルネン−2−カルボン酸開環重合体に変換され
る。その加水分解速度は早く、かつ、加水分解に使用す
るアルカリ量の調節によって、エステル基のカルボン酸
基への移行量を調節することができ、得られる樹脂の耐
熱性と加工性を使用目的に応じて調整することができる
また本発明で用いられる溶媒は、5−ノルボルネン−2
−カルボン酸エステル類の開環重合の溶媒としても用い
ることができ、従って、その場合には開環重合の後処理
と、本発明の加水分解の両者を同時に行なうことができ
、先行技術におけるケトン類やテトラヒドロフランの如
き別溶媒を使用する必要がなく、工程短縮と共に溶剤回
込の点でも省エネルギーが達成される。
〔■〕発明の詳細な説明 1)5−ノルボルネン−2−カルボン酸エステルの開環
重合体 本発明で用いられる5−ノルボルネン−2−カルボン酸
エステルは一般にシクロペンタンエンとアクリル酸エス
テル類又はα−アルキル置換アクリル酸エステル類とを
ディールス・アルダ−反応させて合成される。
これらエステル基な有するノルボルネン誘導体モノマー
、例えば5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチル、5
−ノルボルネン−2,2−メチルカルボン酸メチル、5
−ノルボルネン−2−カルボン酸エチル、5−ノルボル
ネン−2−カルボン酸オクチル等はさらに特開昭49−
77999号明細書などに記載されるタングステンやモ
リブデン化合物に代表されるメタセシス触媒により容易
に開環重合する。
また、これらのノルボルネン誘4体モノマーは、単独重
合の他に、シクロオレフィン類、例えばシクロペンテン
、シクロヘキセン、シクロオクタン等をコモノマーとし
て、同様の手法で開環共重合させることができ、これら
の開環共重合体も、本発明の方法によって加水分解され
、耐熱性樹脂を得ることができる。
5−ノルボルネン−2−カルボン酸エステル類(但し、
R,は水素原子、アルキル基またはフェニル基を、R2
は水素原子またはアルキル基を、R3はアルキル基を表
わす。) で表わされる繰返し単位から構成される5−ノルボルネ
ン−2−カルボン酸エステルの開環重合体で、一般に1
0 、000〜350 、000分子量を有する。
R1のアルキル基は、炭素数1〜20、好ましくは炭素
数1〜8の範囲のものが使用され、R2、R3のアルキ
ル基は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の範囲のも
のが使用される。
しかしながらこの開環重合物自体はエステル置換基体で
あるために耐熱性は低い。従ってこのエステル置換重合
体のみでは耐熱性樹脂として実用には供し得す、特に二
重結合に対してトランス体のものの割合が40%未満の
場合、樹脂の剛性および耐熱性が著しく低い。
2)開環(共)重合体の溶解または分散前記エステル基
を有する5−ノルボルネン−2−カルボン酸エステル類
の開環(共)重合体を、水との相互溶解度が小さく、か
つ開環重合体又は共重合体を溶解し得る溶媒に溶解又は
分散させる。
かかる溶媒として、ベンゼン、トルエン、キシレンの様
な芳香族系炭化水素、モノクロルベンゼン、ジクロルベ
ンゼンの様なハロゲン化芳香族系炭化水素、塩化メチレ
ン、1.2−ジクロルエタン、クロロホルム、四塩化炭
素の様なハロゲン化炭化水素、およびペンタン、ヘキサ
ン、ヘゲタンの様な炭化水素のうち、少なくとも一種の
有機溶媒が用いられる。これら有機溶媒は、開項重合体
製造時の溶媒として用いられることから、開環重合の後
処理と加水分解の双方を同時に行なうことが可能である
これら有機溶媒の使用量は、前記開環洪)重合体1重量
部に対して1〜50重量部が一般的である。
3)加水分解 次いで開環(共)重合体中のエステル基単位1モルに対
し0.01〜10モルのアルカリを、有機溶媒Zoo 
fi量部に対し50〜1000重量部の水に溶解させ、
これに乳化剤を加えてから開環重合体溶液中に逐次添加
し、エステル基の加水分解を行う。
使用されるアルカリとしては、アルカリ金属またはアル
カリ土類金属の水酸化物あるいは弱酸塩が用いられるが
、これらのアルカリの中で特にアルカリ金属の水酸化物
である水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチ
ウムおよび弱酸との塩である炭酸ナトリウム、酢酸ナト
リウム、炭酸カリウム、酢酸カリウムが好ましい。
使用されるアルカリの量は、開JJ(共)重合体中のエ
ステル基単位1モルに対し0.01〜1モル未満エステ
ル基を有する重合単位とカルボン酸塩を有する重合単位
の共重合体が合成でき、1〜10モルの範囲であればエ
ステル基は実質的に100%加水分解され、カルボン酸
塩型のポリマーになる。したがって耐熱性が要求される
分野では、アルカリ量を多(し、成形性がより重要であ
る分野では、アルカリ量を減らしエステル基を残した方
がよい。
すなわち、加水分解に際してアルカリの添加量を制御す
ることにより、用途の要求性能にあった素材を設計する
事が可能となる。
従って、得られる樹脂に耐熱性を要求される分野では、
エステル基単位1モルに対し使用されるアルカリは0.
2モル〜10モル、好ましくは帆2〜1モルであり、成
形性を要求される分野では、0.01〜0.5モル、好
ましくは0.03〜0.2モルの範囲である。これらの
適正範囲は開環(共)重合体の分子量によって異なる。
本発明で用いられる乳化剤は、一般の乳化剤でよく特に
限定されないが、脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エス
テル塩類、アルキルアリルスルホン酸塩等のアニオン系
乳化剤、脂肪族アミノ塩類、第四級アンモニウム塩、ア
ルカリピリジニウム塩等のカチオン系乳化剤およびポリ
ビニルアルコール、ポリオキシエチレンアルキルフェノ
ールエーテル類等のノニオン系乳化剤等が用いられる。
乳化剤の使用量は、重合体100重量部に対し、0.1
〜5重量部、好ましくは帆1〜2重量部である。
添加される水の量は特に限定されないが、有機溶媒10
0重量部に対し50重量部から1,000重量部が一般
的である。
加水分解温度は、40〜200℃までの間で任意である
が、50〜100℃で1〜3時間の間でエステル加水分
解は充分に完結する。
ついで添加したアルカリに対し等モル以上の酸を加え、
側鎖をカルボン酸基にもどす。
得られた重合体はそれ自身のエステル基とカルボン酸基
の比率により、エステル基の部分が大半を占める場合に
は、流動性・低温特性にすぐれるのに対し、カルボン酸
基が大半を示める場合には、耐熱性の高い新規エンジニ
アリ/グプラスチックとして広い用途があるばかりでな
(、イオン交換膜・キレート樹脂の様な機能材料や水溶
性光硬化型塗料等としても有効である。
以下の実施例および比較例において、加水分解によって
生成物が5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチル開環
重合体から5−ノルボルネン−2−カルボン酸開環重合
体に変った事は、赤外線吸収スペクトル法により、エス
テル基1366 an−’および17305m””のピ
ークがエステル加水分解により消滅し、加水分解後にカ
ルボン酸として1700 mに特性吸収が表われた事に
より確認される。
また、開環重合体中の組成比は100%5−ノルボルネ
ン−2−カルボン酸メチル開環重合体と100%5−ノ
ルボルネン−2−カルボン酸型開環重合体を標準物質と
して赤外線吸収スペクトル法による定量化を行ない、生
成物中の組成比をもとめた。
熱変形温度はASTM D648の方法より測定した。
引張衝撃強度はASTM D1822にもとづいて測定
した。
また、開環(共)重合体の分子量及び分子量分布につい
ては、下記の条件下で液体クロマトグラフを用いて測定
した。
液体クロマトグラフ測定条件 (1)装 置 Tri Rotor (日本分光製)(
2)カラム ショーデツクスA−803,A−804,
A−805(3)流 量 1m/分 (4)温 度 常温 (5)検 出 示差屈折計 実施例1 乾燥したフラスコに分子量(Mw) 56,500 、
分子量分布(Q)1.61の5−ノルボルネン−2−カ
ルボ/酸メチル開環重合体ペレット20重量部を仕込み
、その後トルエンを100重量部いれ、温度を80℃に
上げ、攪拌下でポリマーを溶解させる。
次いで開環重合体に対し、7,4重量部の苛性カリをト
ルエンと同量の水に溶かし、これに乳化剤としてドデシ
ルベンゼンスルホン酸ソータヲ0.05重量部加え、こ
れを開環重合体のトルエン溶液に逐次添加する。2時間
反応させた後、温度を40℃に低下させる。7に20重
量部で11重量部の濃塩酸を希釈させた水溶液を開環重
合体溶液に加え、常温で1時間攪拌する。これを濾過・
乾燥することにより、目的とする5−ノルボルネン−2
−カルボン酸の開環重合体が得られた。
得られた開環重合体の組成比および熱変形温度を第1表
に示す。
実施例2 実施例1で用いた苛性カリを2.8重量部に、また濃塩
酸を4.2重量部に変更した以外は実施例1と同様の仕
込み条件、反応条件でエステル基の加水分解を行った。
生成物には、1360傷−1および1730薗−1のエ
ステル基と17000m””のカルボン酸の双方のピー
クが見られたことより5・−ノルボルネン−2−カルボ
ン酸メチルと5−ノルボルネン−2−カルボン酸の開環
共重合体である事が確認された。得られた開環共重合体
の組成比および熱変形温度・引張衝撃値を第1表に示す
実施例3 実施例2で用いたトルエンの代りにクロルベンゼンを用
いた以外は実施例2と同様の仕込み条件、反応条件でエ
ステル基の加水分解を行った。生成物は5−ノルボルネ
ン−2−カルボン酸メチルと5−ノルボルネン−2−カ
ルボン酸との開環共重合体であることが確認された。生
成物の組成比・熱変形温度・引張衝撃値を第1表に示す
実施例4 実施例1で用いたトルエンの代りに1,2−ジクロルエ
タンを用いた以外は実施例1と同様の仕込み条件、反応
条件でエステル加水分解を行った。
生成物は5−ノルボルネン−2−カルボン酸の開環重合
体であることが確認された。生成物の組成比・熱変形温
度・引張衝撃値を第1表に示す。
実施例5 実施例1で用いた開環重合体の代りに分子量(Mw )
 376000、分子量分布(Q)3.40の5−ノル
ボルネン−2−カルボン酸メチルS*重合体を用いた以
外は、実施例1と同様の仕込み条件、反応条件でエステ
ル加水分解を行った。生成物は5−ノルボルネン−2−
カルボン酸の開環重合体であることが確認された。生成
物の組成比・熱変形温度・引張衝撃値を第1表に示す。
実施例6 実施例2で使用した5−ノルボルネン−2−カルボン酸
メチル開環重合体の代りに5−ノルボルネン−2−メチ
ル−2−カルボン酸メチル分子量(MY ) 84,8
00 、分子量分布(Q)1.50を用いた以外は、実
施例2と同様の仕込み条件、反応条件でエステル加水分
解を行った。生成物は開環共重合体であることが確認さ
れ、その組成比・熱変形温度・引張衝撃強度を第1表に
示す。
実施例7 実施例1で使用した乳化剤の代りにラウリン酸カリウム
を用い、乳化剤の量を0.03重量部にした以外は、実
施例1と同様の仕込み条件、反応条件でエステル加水分
解を行った。生成物は5−ノルボルネン−2−カルボン
酸の開環重合体であることが確認された。この生成物の
組成比・熱変形温度・引張衝撃強度を第2表に示す。
実施例8 実施例1で使用した乳化剤の代りにポリエチレンクリコ
ールアルキルフェニルエーテル系乳化剤(第−工業製薬
製、ノイゲンEA 70 )を用い、乳化剤量を0.2
重量部に変更した以外は、実施例1と同様の仕込み条件
、反応条件でエステル加水分解を行った。生成物の組成
比・熱変形温度・引張衝撃値を第2表に示す。
比較例1 実施例1の乳化剤を使用せず、他は実施例1と同様の仕
込み条件、反応条件でエステル加水分解を行った。生成
物は5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチルと5−ノ
ルボルネン−2−カルボン酸との共重合体であることが
確認され、その組成比・熱変形温度・引張衝撃値を第2
表に示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式 (但し、R1は水素原子、アルキル基またはフェニル基
    を、R2は水素原子またはアルキル基を、R3はアルキ
    ル基を表わす。)で表わされる繰返し単位から構成され
    る、5−ノルボルネン−2″−カルボン酸エステル類の
    単独開環重合体または1種類以上の環状オレフィン系化
    合物との開環共重合体を、水との相互溶解度の小さい有
    機溶剤に溶解または分散させ、これに乳化剤およびアル
    カリ水溶液を加えて反応せしめ、次いで酸を加えて中和
    することを特徴とする耐熱性樹脂の製造方法。
  2. (2)有機溶剤が、開環重合に用いられた溶媒である、
    特許請求の範囲第(1)項に記載の方法。
  3. (3)有機溶剤カベンゼン、トルエン、キシレン類のよ
    うな芳香族系炭化水素、モノクロルベンゼン、ジクロル
    ベンゼンのようなノ・ロゲン化芳香族炭化水素、塩化メ
    チレン、1,2−ジクロルエタン、クロロホルム、四塩
    化炭素のようなノ・ロゲン化炭化水素、およびペンタン
    、ヘキサン、ヘプタンの様な炭化水素のいずれかである
    、特許請求の範囲第(1)項または第(2)項に記載の
    方法。
  4. (4)開環重合体または開環共重合体中のエステル基単
    位1モルに対し、0.01〜1モルのアルカリ量を使用
    し、該エステル基を部券的に加水分解する、特許請求の
    範囲第(1)項に記載の方法。
  5. (5)開環重合体または開環共重合体中のエステル基単
    位1モルに対し、1〜10モルのアルカリ量を使用し、
    該エステル基を実質的にすべて加水分解する、特許請求
    の範囲第(1)項に記載の方法。
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US5131308A (en) * 1989-12-29 1992-07-21 Kawai Gakki Seisakusho Co., Ltd. Keyboard device of electronic keyboard musical instrument

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