JPS63137903A - 連鎖端で機能化された重合体及びその製法 - Google Patents

連鎖端で機能化された重合体及びその製法

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JPS63137903A
JPS63137903A JP62289639A JP28963987A JPS63137903A JP S63137903 A JPS63137903 A JP S63137903A JP 62289639 A JP62289639 A JP 62289639A JP 28963987 A JP28963987 A JP 28963987A JP S63137903 A JPS63137903 A JP S63137903A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08CTREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
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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】 本発明は、連鎖端が機能化された新規な重合体及びその
製法に関する。連鎖端が機能化された重合体の製造は、
米国特許6786116号及び4544711号各明細
書に記載されている。
米国特許3786116号の方法では、スチロール又は
ブタジェンをアニオン重合させ、得られた活性重合体を
場合によりエチレンオキシドと反応させたのち、重合可
能な二重結合又は他の末端基を含有するハロゲン含有化
合物により末端を形成する。その際ハロゲンアルカリが
脱離して、重合可能な末端基を有する重合体が生成する
これには2種の変法が含まれ、その第一の方法では、ハ
ロゲン含有試薬によるポリスチロールリチウムの開裂が
、重合可能な末端基例えばエポキシ基又はスチリル基を
導入して行われる。
しかしポリスチロールリチウムは、試薬の重合可能基だ
けでなくハロゲン基とも反応し、その際重合体の二量体
化その他の希望しない副反応が起こる。
第二の別法では、ポリスチリルカルボアニオンが遮蔽用
試薬として用いられるアルケンオキシドによりアルコシ
トアニオンとなり、これが初めてハロゲン含有化合物と
反応する。しかしこの方法は、反応性の低い中間物が生
成し、これがもはや目的生成物まで容易に変化しないこ
とが欠点である。
米国特許4544711号の方法では、ポリスチリルア
ニオンをハロゲン含有試薬と反応させる前に、まずエチ
レンオキシドでない遮蔽用試薬であるエチレンサルファ
イドと反応させる。
その際中間生成物として重合体のチオールアニオンのリ
チウム塩が生成する。しかしこの方法では、エチレンサ
ルファイドとの反応において、多量のカップリングした
重合体副生物が生ずることが欠点である。
本発明の課題は、前記の欠点を除いて副生物を含有しな
い重合体を提供することであった。
本発明はこの課題を提供するもので、オレフィン性不飽
和単量体を含有する活性重合体を、まず次式 %式%() (R1及びR4はH1アルキル基、シクロアルキル基又
はアリール基、R2、R3及びR5はアルキル基、シク
ロアルキル基又はアリール基であり、Aは置換されてい
てもよい橋状貰子で、これはC−貰子のほかN−貰子又
は〇−員貰子含有してもよい)又は (■         (至) (R6及びR7はアルキル基又はアリール基であり、A
は1員子の置換されていてもよい炭素橋、Bは2〜12
員の橋状貰子で、そのうち窒素原子と隣接する貰子は一
〇(R8,R9)−基から成り、R8及びR9は同一で
も異なってもよく、H、アルキル基、シクロアルキル基
又はアリール基であって、最も遠い貰子は一〇 (R8
,R9)−基のほか、エーテル基又はN−アルキル−も
しくはN−アリール−イミノ基であってもよい)で表わ
される窒素化合物から成る遮蔽用試薬と反 8一 応させ、得られた重合体をハロゲン又は酸無水物基を有
する末端形成試薬と反応させることを特徴とする、オレ
フィン性単量体を含有する活性重合体のアニオン性重合
による連鎖端で機能化された重合体の製法である。
すなわちエチレンオキシド又はエチレンサルファイドの
代わりに、まずカップリング試薬と反応させて重合体を
連鎖端に少なくとも1個のアミン基を有するリチウムア
ミドに導くことにより、前記の欠点が避けられる。適当
な試薬は、EP−A−211595号及び特開昭62−
79855号により知られている。次いで末端形成試薬
を添加すると、鎖端が機能化された重合体が得られ、こ
れは希望の重合性基を8D重量%以上の収率で含有する
鎖端で機能化された重合体(マクロモノマーとも呼ばれ
る)は、アニオン性でアルキルリチウム開始剤を用いて
重合しうる単量体から成ることが特に興味がある。その
例はすべてのビニル芳香族化合物、例えばスチロール、
α−メチルスチロール、ビニルドルオール及びその異性
体、ビニル不飽和アミド例えばN、N−ジアルキルアミ
ド例えばN、N−ジメチルアクリルアミド、さらにアク
リルニトリル、メタクリルニトリル、低級アルキル−及
びアリルアクリレート及び−メタクリレート(メチル−
及び三級プ4クリレートを含む)、ビニルピロリドン、
ジエン等である。ここで用いた゛「低級」なる概念は、
分子中に8個又はそれ以下の炭素原子を有する有機基を
指すものである。好ましいビニル芳香族化合物は8〜1
2個の炭素原子を含有する。
特に好ましいものは、スチロール及びその核又はα−位
でアルキル基により置換された誘導体、ならびにブタジ
ェン、イソプレン及び2,6−シメチルブタジエンであ
る。
アルカリ金属有機化合物によるアニオン性重合は自体既
知であるので、詳しい説明は省略する(例えば英国特許
1444680号又はジャーナル・オン・アプライド・
ポリマー・サイエンス22巻1978年2007〜29
13頁参照)。
本発明の重合体の分子量の数平均は、600〜5ooo
oo好ましくは1000〜180000である。アミン
末端基を導入するためのカップリング試薬としては、特
にいわゆるシック塩基及び類似の化合物、ジアジリジン
及びEP −A−211395号明細書及び特開昭62
−79855号公報に詳記されるすべての化合物が好適
である。前記の化合物(I)ないしく至)は自体既知で
ある。化合物(■)ないしくV)の製造の原理は、例え
ばホウベン−ワイル著メトーデン・デル・オルガニツシ
エン・ヘミ−4版■/l5(1954年)455頁以下
及び461頁以下、X/2巻(1958年)77頁以下
、X/2巻(1967年)89頁以下に記載され、化合
物(VD及び■はヘーミッシエ・ベリヒラ99巻(19
66年)2104〜2109頁又は同書97巻(196
4年)49頁に記載されている。
化合物(1)ないし0@と活性重合体の反応は、一般に
不活性で極性又は非極性の溶剤の存在下に、好ましくは
水の不在で、そして不活性雰囲気中で行われる。本発明
の方法のための遮蔽用試薬として特に好適なものは、2
環のジアジリジン、例えば1,5−ジアザ−ビシクロI
j、1.0)ヘキサン及びそのアルキル誘導体である。
これは次の末端形成工程で、多数の重合可能な末端基の
導入も可能である。
遮蔽された巨大分子鎖を続いて末端形成用試薬と反応さ
せる。そのために適当なものは、ハロゲン化合物又はモ
ノカルボン酸もしくはジカルボン酸の無水物(これは同
時に重合可能な末端基例えばオレフィン基、オキシラン
基又はティラン基を有する)である。適当なハロゲン含
有末端形成用試薬の例は次のものである。ビニルハロア
ルキルエーテル(アルキル基は6個以下の炭素原子を有
するもの例えばメチル基、ヘキシル基又はその異性体基
である);ハロゲンアルキルカルボン酸(アルキル基が
6個以下の炭素原子を有するもの例えば酢酸、プロピオ
ン酸、フタンーないしヘキサンカルボン酸)のビニルエ
ステル;6個以下の炭素原子を有するオレフィンハロゲ
ン化物、例えばビニル−、アリル−又はメトアリルハロ
ゲン化物、6−ハロー1−ヘキセン等ニジエンのハロゲ
ン化物、例エバ2−”0メチル−1,6−ブタジェン、
エピハロヒドリン、ハロアルキルマレイン酸無水物又は
そのエステル、ビニルハロアルキルシラン;ビニルハロ
アルキルアリール例エバビニルベンジルクロリド。ハロ
ゲンは塩素、臭素又はヨー素であってよく、塩素が優れ
ている。
末端形成用の特に実用的なハロゲン化合物は、クロルメ
チルスチロール例えばo、m又はp−誘導体又はその混
合物、アクリル酸又はメタクリル酸のクロリドならびに
エピクロルヒドリンである。
末端形成用試薬としてのモノカルボン酸又はジカルボン
酸としては、例えばアクリル酸無水物、メタクリル酸無
水物、アルキル基が6個以下の炭素原子を有するもので
あるハロゲノアルキルカルボン酸の無水物例えばハロゲ
ン酢酸無水物、α−又はβ−ハロゲノプロピオン酸無水
物ないしハロゲノヘキサンカルボン酸無水物、無水マレ
イン酸及びそのアルキル誘導体、2−メチレンこはく酸
無水物及びブタジェン−2,3−ジカルボン酸無水物で
ある。
末端形成試薬対リチウム開始剤の比率は1より犬とする
。しかし10倍以上の過剰は重要でない。なぜならば収
率がもはや向上することなく、そして反応後に過剰量を
除去せねばならないからである。一般に1:1ないし1
:5好ましくは1:1.1ないし1:3で足りる。
巨大分子単量体は、それがその中で製造された溶剤から
既知の任意の手段によって、例えば非溶剤による沈殿、
蒸発器又は脱ガス装置例えば押出器の中での溶剤の蒸発
、又は水蒸気蒸留により分離できる。この巨大分子単量
体の単離及び取得は本発明の対象ではない。例えば本発
明の巨大分子単量体と他の単量体の共重合が予測される
ときは、この巨大分子単量体を単離する必要はない。第
二単量体を溶液に添加し、そして巨大分子単量体が製造
されたその溶剤の中で共重合を行う。
巨大分子単量体を製造する場合の溶剤中の濃度は、広範
囲で変更できる。これは工業的には、反応熱を除去しう
ること、ならびに重合の際に生成する粘稠溶液がよく攪
拌しうろことの可能性によってのみ制限される。一般に
この理由から、5〜65重量%の固形物濃度で操作する
溶剤としては、脂肪族、肪環族又は芳香族の炭化水素、
例えばn−ヘキサン、n−へブタン、シクロヘキサン、
ドルオール等が好適である。
しかし他の不活性溶剤、例えばテトラヒドロフラン、ジ
エチルエーテル等も使用できる。
重合温度は単量体によるが、一般に重合は−100〜+
100°C好ましくは一10〜+90°Cで行われる。
遮蔽反応及び末端形成反応は、一般に−10〜+70℃
好ましくは0〜50℃で行われる。
こうして反応はゆっくり進行し、その結果希望しない副
反応は著しく減少する。
重合開始剤として用いられるアルキル誘導体ム化合物は
、例えばn−ブチルリチウム及び二級ブチルリチウムで
、これらは工業的に提供される。その必要量は希望の分
子量によって異なるが、単量体1モルにつき触媒0.1
〜200mモルである。ジリチウム化合物も触媒として
使用でき、その場合は連鎖の両端に、重合可能な末端基
が生成する。
本発明により製造される巨大分子単量体は、他の単量体
と常法により、例えば巨大分子単量体の各末端基及び使
用する単量体に適合する限り、ラジカル性、アニオン性
又はカチオン性の開始剤を使用して重合させることがで
きる。
末端エポキシ化巨大分子単量体は、例えばテトラヒドロ
フランとカチオン性に開始して共重合させることができ
る。同様にクロルメチルスチロールを末端とする巨大分
子単量体は、例えばスチロール、アクリルニトリル−、
メチルメククリレート又はアクリレートとラジカル性に
共重合させることができ、その場合はこの単量体又は類
似の単量体の混合物も使用できる。生成するグラフト共
重合体は、1〜95重量%の巨大分子単量体と99〜5
重量%のコモノマーを含有する。この共重合の可能性に
ついては、例えば米国特許3786116号明細書に記
載されている。
下記実施例において、出発物質及び溶剤は、いずれもア
ニオン重合に用いられる場合に公知のように精製される
実施例1 分子量5000の末端エポキシ化ポリスチロールの製造
: a)プロピレンジアジリジンにより遮蔽された重合体の
製造 純窒素中でシクロヘキサン中の二級ブチルリチウムの溶
液を用いて洗浄された攪拌器、温度計及びゴム膜を備え
た21の三つロフラスコに、シクロヘキサン1000硼
3及び精製スチロール104.9(1モル)を装入する
。このスチロール溶液に50℃でよ(攪拌しながら、シ
クロヘキサン中の二級ブチルリチウムの1.4M溶液を
、持続する弱橙色が生ずるまで、注射針を用いて添加す
る。そこで直ちに二級ブチルリチウム21mモルを添加
すると、強い橙色に着色した溶液は発熱する。70℃で
1時間後に重合は終了する。この溶液に40℃でドルオ
ール中の1,5−ジアザ−ビシクロ(3,i、o)ヘキ
サンの50重量%溶液を、注射針を用いてゴム膜を通し
て滴加する。6.7dを添加すると橙色が消失し、1,
5−ジアザ−ビシクロ[3,1,0)へキサンにより遮
蔽された重合体が生成する。クロルベンゾール/氷酢酸
混合物中の過塩素酸を用いて電位差計により滴定すると
、アルコールによる沈殿、ドルオールへの溶解及びアル
コールによる再沈殿により精製された試料について、0
,57重量%の塩基性窒素が測定される。キールメール
法による全窒素は0.59重量%である。ゲル沢過クロ
マトグラフィ(()PC)による分子量(MGW)=5
100、Mw/Mn−1,07゜ b)末端形成 a)により得られた溶液に、40°Cでエピクロルヒド
リン65mモルを添加する。水浴上でシクロヘキサンを
1時間蒸発し、最後に真空にする。冷却後、ガラス様の
泡のある溶融物が残留する。
実施例2 実施例1からの重合体のテトラヒドロフラン(THF)
とのカチオン共重合: 実施例1の残留物をテトラヒドロフラン1.51に溶解
する。0°Gに冷却したのち、カチオン共重合のため、
プロピレンオキシド2.5g及び三弗化硼素ニーテラー
)100mモルを添加する。6時間後に反応混合物をG
PCにより検査すると、ポリスチロール巨大単量体の7
5重量%が、THFとの組成が32/68(表面%)ス
チロール/ THFの共重合体として存在する。
実施例6 スチロール17重量%及びブタジェン83重量%からの
分子量が550000のビニルフェニル末端を有する2
−ブロック共重合体の製造:a)アミン末端を有するブ
ロック共重合体の製造スチロール17重量%及びブタジ
ェン86重量%からのシアミノ末端基を有する2−ブロ
ック共重合体を製造するため、攪拌器、温度計、還流冷
却器、ゴム膜及び加熱用ジャケットを備えた61の反応
器中で、清浄化するため二級ブチルリチウム2crfL
3を含有するシクロヘキサンを、純窒素雰囲気で煮沸す
る。この溶液を排出したのち、反応器にシクロヘキサン
3000cIn3及びスチロール96.6 gを装入す
る。これに二級ブチルリチウムの溶液を注射針を用いて
40℃で、少し橙色になるまで(すべての夾雑物が消費
されるまで)添加する。次いで二級ブチルリチウム12
mモルを添加し、65℃でスチロールを1時間重合させ
たのち、ブチルリチウムを留別することにより精製され
たブタジェン10.2モルを、この温度で徐々に流入す
る。流入の終了後、スチロール2cIn3を注射針を用
いて添加する。ブタジェンの重合中はほとんど無色の溶
液が、65℃で1時間後に橙色に着色する。
GPCによれば重量平均分子量Mwは55000ゼある
。1,5−ジアザ−ビシクロ(3,1,0)ヘキサン(
ドルオール中の50重量%溶液)を、目盛付き注射器に
より無色になるまで滴加する。
この溶液は1.85CIn3(11mモル、0.924
g)必要である。キールメール法による窒素含量は0.
047重量%(理論値0.05重量%)である。
b)クロルメチルスチロールによる末端形成a)による
溶液に40°Cでクロルメチルスチロール30rnモル
を添加する。1時間後に60℃に加熱し、さらに1時間
後に、溶液を激しく攪拌しながらエタノール101中に
注入することにより重合体を沈殿させる。分離した重合
体を乾燥箱中で50℃及び10mバールで一夜乾燥する
。ガラス様透明で可塑性の重合体物質が600g得られ
る。
実施例4 実施例6の重合体とスチロールとの熱共重合:実施例乙
の共重合体100gをモノスチロール400gに溶解し
、攪拌器つき21のガラスフラスコに入れて、窒素雰囲
気下に油浴中で下記の温度配分により重合を行う。
4時間   80℃ 2時間   90°C 4時間  100°G 攪拌器は6時間後に高粘性の溶融物から取り除(。重合
の終了後冷却し、フラスコを破壊する。生成した高い耐
衝撃性を有するポリスチロールを粉砕し、真空乾燥箱中
で1mバール及び50℃において未反応スチロールを除
去する。
スチロール変化率91重量%。
この重合体を()PCにより検査すると、ビニルフェニ
ル末端を有するブロック共重合体が、重合体中に92重
量%組み込まれている。
実施例5 分子量が6000のアクリル酸末端を有するポリイソプ
レンの製造: 実施例3の装置により、シクロヘキサン6000cIn
3及びイソプレン(水素化カルシウムに五〜11   
より精製したもの)を−級フチルリチウム約80mモル
を用いて重合させる。重合の終了後、スチロール2Cm
3を添加する。さらに40℃で1時間後に、50重量%
1,5−ジアザ−ビシクロ〔3.1.0〕ヘキサン溶液
17cIn3を滴加して無色にする。hポリイソプレン
の分子量Mwは、GPC([蔽前に測定)によれば60
00である。キールゾール法による窒素含量は0.5重
量%(理論値0.4重量%)である。
この重合体溶液を40°Cでアクリル酸クロリド0.1
モルと反応させる。1時間後にこの溶液をよく攪拌しな
がらエタノール61の中に注入する。析出した油状物を
分離し、エタノール各21と共に2回攪拌し、最後にジ
三級ブチル−p−クレゾールを添加する。この油状物を
乾燥箱中で、50°C及び10mバールにおいて一夜乾
燥することにより、付着する溶剤を除去する。
収量550g。この重合体のけん化画は9である。
実施例6 分子量6000のアクリル酸末端を有するポリイソプレ
ンとn−ブチルアクリレートとのラジカル共重合: 実施例5の重合体50gを、21のフラスコびアゾイソ
酪酸ニトリル0.5.6gを添加したのち、窒素雰囲気
中で攪拌しながら60℃で重合を行う。ポリイソプレン
とポリブチルアクリレートからのグラフト重合体の乳光
を発する溶液が生成する。()PCによれば、最初に装
入した巨大分子単量体の約90重量%がグラフト重合体
中に組み込まれている。
実施例7 無水マレイン酸により末端形成された分子量6000の
ポリスチロールの製造: まず実施例1aと同様にして、プロピレン−ジアジリジ
ンで遮蔽されたポリスチロールを製造し、ただし二級ブ
チルリチウムを17mモルだけ使用する。GPCによれ
ば分子量は6000である。1,5−ジアザ−ビシクロ
〔3,1,0〕ヘキサンによる末端形成は、19mモル
の添加後に完了する(溶液が脱色する)。この溶液にド
ルオール30cm”中の無水マレイン酸2.1gの熱溶
液を添加する。40℃で1時間後にこの溶液を、氷酢酸
2cIn3を含有するアルコール51に激しく攪拌しな
がら注入する。微粉状の重合体の巨大単量体を吸引沖過
し、メぞノールで中性に洗浄し、真空乾燥箱中で50’
Cで一夜乾燥する。
キールゾール法による窒素含量は0.48%、酸価は9
5である。
こうして製造された巨大分子単量体を、メチルアクリレ
ート又はスチロールとラジカル共重合させると、その約
90重量%がグラフト共重合体に組み込まれる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、オレフィン性不飽和単量体を含有する活性重合体を
    、まず次式 ▲数式、化学式、表等があります▼(I)▲数式、化学
    式、表等があります▼(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(III)▲数式、化
    学式、表等があります▼(IV) ▲数式、化学式、表等があります▼(V) (R^1及びR^4はH、アルキル基、シクロアルキル
    基又はアリール基、R^2、R^3及びR^5はアルキ
    ル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、Aは置
    換されていてもよい橋状員子で、これはC−員子のほか
    N−員子又はO−員子を含有してもよい)又は ▲数式、化学式、表等があります▼(VI)又は▲数式、
    化学式、表等があります▼(VII) (R^6及びR^7はアルキル基又はアリール基であり
    、Aは1員子の置換されていてもよい炭素橋、Bは2〜
    12員の橋状員子で、そのうち窒素原子と隣接する員子
    は−C(R^8、R^9)−基から成り、R^8及びR
    ^9は同一でも異なつてもよく、H、アルキル基、シク
    ロアルキル基又はアリール基であつて、最も遠い員子は
    −C(R^8、R^9)−基のほか、エーテル基又はN
    −アルキル−もしくはN−アリール−イミノ基であつて
    もよい)で表わされる窒素化合物から成る遮蔽用試薬と
    反応させ、得られた重合体をハロゲン又は酸無水物基を
    有する末端形成試薬と反応させることを特徴とする、オ
    レフィン性単量体を含有する活性重合体のアニオン性重
    合による連鎖端で機能化された重合体の製法。 2、遮蔽用試薬として、1,5−ジアザ−ビシクロ〔3
    .1.0〕ヘキサン及びそのアルキル置換誘導体の群か
    ら選ばれた化合物を使用することを特徴とする、特許請
    求の範囲第1項に記載の方法。 3、末端形成用試薬として、クロルメチルスチロール、
    アシルメタクリル酸クロリド、エピクロルヒドリン、ア
    クリル酸無水物、メタクリル酸無水物又はマレイン酸無
    水物を使用することを特徴とする、特許請求の範囲第1
    項に記載の方法。 4、オレイン性不飽和単量体を含有する活性重合体を、
    まず次式 ▲数式、化学式、表等があります▼( I )▲数式、化
    学式、表等があります▼(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(III)▲数式、化
    学式、表等があります▼(IV) ▲数式、化学式、表等があります▼(V) (R^1及びR^4はH、アルキル基、シクロアルキル
    基又はアリール基、R^2、R^3及びR^5はアルキ
    ル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、Aは置
    換されていてもよい橋状員子で、これはC−員子のほか
    N−員子又はO−員子を含有してもよい)又は ▲数式、化学式、表等があります▼(VI)又は▲数式、
    化学式、表等があります▼(VII) (R^6及びR^7はアルキル基又はアリール基であり
    、Aは1員子の置換されていてもよい炭素橋、Bは2〜
    12員の橋状員子で、そのうち窒素原子と隣接する員子
    は−C(R^8、R^9)−基から成り、R^8及びR
    ^9は同一でも異なつてもよく、H、アルキル基、シク
    ロアルキル基又はアリール基であつて、最も遠い員子は
    −C(R^8、R^9)−基のほか、エーテル基又はN
    −アルキル−もしくはN−アリール−イミノ基であつて
    もよい)で表わされる窒素化合物から成る遮蔽用試薬と
    反応させ、得られた重合体をハロゲン又は酸無水物基を
    有する末端形成試薬と反応させることを特徴とする、オ
    レフィン性単量体を含有する活性重合体のアニオン性重
    合により得られる連鎖端で機能化された重合体。
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