JPS642610B2 - - Google Patents

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JPS642610B2
JPS642610B2 JP14077779A JP14077779A JPS642610B2 JP S642610 B2 JPS642610 B2 JP S642610B2 JP 14077779 A JP14077779 A JP 14077779A JP 14077779 A JP14077779 A JP 14077779A JP S642610 B2 JPS642610 B2 JP S642610B2
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JP
Japan
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ring
polymer
norbornene
ester
carboxylic acid
Prior art date
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JP14077779A
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English (en)
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JPS5665018A (en
Inventor
Hiroshi Takahashi
Katsuhiro Abe
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔〕 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・プロピレン等を製出させ、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エンは、C5留分の
中でも含有量が多く、かつ反応性が高い為シクロ
ペンテンやノルボルネン等新規な高付加価値モノ
マー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モノマーとし、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
ングプラスチツクとして興味深い。特にシクロペ
ンタジエンとアクリル酸をDiels−Alder反応させ
た5−ノルボルネン−2−カルボン酸の開環重合
体は、耐熱性の高いエンジニアリングプラスチツ
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。したがつて現状では
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つている。 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解
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
ルボン酸エステルの開環重合体は水に溶解せず加
水分解することは困難である。 また、耐熱性の優れた樹脂を得るためには、樹
脂中に含まれる置換基の種類と含有割合が重要で
ある。 〔〕 発明の概要 要 旨 本発明は上記の点に着目して、5−ノルボルネ
ン−2−カルボン酸エステルの開環重合体を特定
の有機溶媒を用いエステル基1モルに対して0.8
〜10モルのアルカリを加えて加水分解した後酸で
中和することによつて耐熱性の優れた樹脂を得る
ことに成功した。 従つて、本発明は 一般式 (但し、R1は水素原子、アルキル基またはフエ
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
を、ケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ドから選ばれた有機溶媒に溶解し、次いで開環重
合体のエステル基1モルに対して0.8〜10モルの
アルカリを加えて加水分解した後酸を加えて中和
することを特徴とするものである。 効 果 このような特定の溶媒を使用することによつて
加水分解され、しかもその速度が通常の加水分解
の速度に比べ極めて早くまた、耐熱性の優れた樹
脂を得る工業的に極めて有用な方法である。 〔〕 発明の具体的説明 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ジエ
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イールス・アル
ダー反応させて合成される。 これらエステル基を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ているタングス
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。 開環重合して得られた開環重合体は 一般式 (但し、R1は水素原子、アルキル基またはフ
エニル基を、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10000〜350000分子量を有する。 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。従つてこ
のエステル置換重合体のみでは耐熱性樹脂とし
て実用に供さない。 2 開環重合体の溶解 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、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルスルホキシドから選
ばれた少なくとも一種の有機溶媒を用いること
によつて溶解する。これら有機溶媒は前記開環
重合体を溶解し、かつ水と相溶性の有機溶媒で
あり、これら特定の有機溶媒を使用しない限
り、後記開環重合体の工業的な加水分解を行な
うことができない。 本発明で使用される有機溶媒としては、ケト
ン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシドであ
る。ケトン類としてはアセトン、メチルエチル
ケトン、ジエチルケトンなどがある。 これら有機溶媒の使用量は前記開環重合体1
重量部に対して5〜50重量部加えることが一般
的である。この程度の量を加えることによつて
均一溶液となる。 3 加水分解 次いで開環重合体中のエステル基単位1モル
に対し、0.8〜10モルのアルカリを有機溶媒100
重量部に対し5〜20重量部の水に溶解させ、こ
れを開環重合体溶液に逐次添加し、エステル基
の加水分解を行なう。 使用されるアルカリとしては、アルカリ金属
又はアルカリ土類金属との水酸化物及び弱酸と
の塩が用いられるが、これらアルカリの中で特
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、水酸化リチウム及び弱
酸との塩である炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウ
ムが好ましい。 使用されるアルカリの量は、開環重合体中の
エステル基ユニツト1モルに対し0.8〜1モル
未満であれば、エステル基が部分的に加水分解
され、エステル基を有するユニツトとカルボン
酸塩のユニツト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
たがつて、耐熱性を要求する分野では、アルカ
リ量を多くし、成形性がより重要である分野で
はアルカリ量を減らし少量のエステル基を残
す。 従つて、耐熱性を要求される分野では0.8〜
10モル、好ましくは0.8〜2モルのアルカリが
用いられる。 添加される水の量は、ポリマーの溶液濃度に
よつて異なるが、溶媒100重量部に対し5〜20
重量部であり、好ましくは、7〜15重量部であ
る。添加量が少ない所ではエステル加水分解に
時間がかかり、添加量の多い系では重合体濃度
によつては早期に析出し、エステル加水分解が
完結しない。 加水分解温度は40〜200℃までの間で任意で
あるが、50〜80℃で1〜3Hrの間でエステル加
水分解は充分に完結する。加水分解率の高い場
合は沈殿となり、加水分解率の低い場合は系は
均一であるのでメタノール、エタノール、プロ
パノール、イソプロパノール、ブタノール等の
アルコール類を溶媒1容量部に対し、1〜10容
量部、好ましくは1〜3容量部添加し、沈殿を
析出させる。 析出した沈殿と溶剤を分離した後、重合体1
重量部に対し、5〜50重量部の水を入れ、撹拌
下で溶解又はけん濁させ、これに塩酸又は硝
酸・酢酸・硫酸等の酸類を開環重合体中のカル
ボン酸塩に対し、1〜10当量加え、側鎖をカル
ボン酸基にもどす。 得られた重合体は、耐熱性の新規エンジニア
リングプラスチツクとして広い用途があるばか
りでなく、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用
である。 実施例 1 乾燥したフラスコに分子量(Mw)56500、分
子量分布(Q)1.61の5−1ノルボルネン−2−
カルボン酸メチル開環重合体ペレツト15重量部を
仕込み、その後アセトンを100重量部いれ、温度
を56℃に上げ、撹拌下でポリマーを完全に溶解さ
せる。 次いで開環重合体に対し4.0重量部(開環重合
体に対し当モル)の苛性ソーダを仕込みのアセト
ン量100重量部に対し、15重量部の水に溶解させ、
これを開環重合体のアセトン溶液に系を均一に保
たせながら逐次添加する。エステル加水分解の進
行とともに開環重合体は系中に析出する。2時間
反応を継続させた後に生成物を別分離する。 析出した開環重合体を150重量部の水に入れ、
撹拌下で開環重合体を溶解させた後、9.8重量部
の濃塩酸を50重量部の水で希釈して開環重合体の
水溶液に加え、常温下で撹拌を継続する。側鎖が
カルボン酸塩からカルボン酸に変わるにつれて開
環重合体は白色の粉末となつて沈殿し、これを
別・乾燥する事により、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。 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つた事は、赤外線吸収スペ
クトル法により、エステル基1366cm-1および1730
cm-1のピークがエステル加水分解により削滅し、
加水分解後にカルボン酸として1700cm-1に特性吸
収が表われた事により確認された。 得られた開環重合体の組成比および熱変形温度
を表−1に示す。 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。 また、開環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) 測置 Tri Rotor(日本分光製) (2) カラム シヨーデツクスA−803、A−804、
A−805 (3) 流量 1ml/分 (4) 温度 常温 (5) 検出 示差屈折計 比較例 1 実施例1で用いたアセトン溶媒の変りに同一量
の水を加えた以外は実施例1と同様の仕込み条
件、反応条件でエステルの加水分解を行つた。反
応は不均一のまま進行し、反応の終了後温度を下
げ、水に対し4倍容のメタノールを加えた。この
生成物には1360cm-1および1730cm-1のエステル基
と1700cm-1のカルボン酸の双方のピークが見られ
た事より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。 得られた開環重合体の組成比および熱変形温度
を表−1に示す。 比較例 2 5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチル開環
重合体ペレツト15重量部に対し、苛性ソーダを
2.0重量部(〔実施例−1〕の半分の量)とした以
外は実施例1と同様の手法で反応させた。生成物
の赤外線吸収スペクトル測定の結果、生成物には
1730、1360cm-1のエステル基と1700cm-1のカルボ
ン酸の双方が見られた事より、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、実施例1と同様の手法でその比率をもとめ
た。 得られた開環重合体の組成比および熱変形温度
を表−1に示す。 実施例 2 実施例1で用いた苛性ソーダの変りに苛性カリ
5.6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の加水分解を行
なつた。生成物が100%5−ノルボルネン−2−
カルボン酸開環重合体になつている事が赤外線吸
収スペクトル測定の結果明らかとなつた。 得られた開環重合体の組成比および熱変形温度
を表−1に示す。 実施例 3 実施例1で用いたアセトンの変りにジオキサン
を用いた以外は実施例1と同様の仕込み条件、反
応条件でエステルの加水分解を行なつた。生成物
は全て5−ノルボルネン−2−カルボン酸の開環
重合体になつている事が赤外線吸収スペクトルの
測定結果より確認された。 得られた開環重合体の組成比および熱変形温度
を表−1に示す。 実施例 4 実施例1で用いた5−ノルボルネン−2−カル
ボン酸メチル開環重合体の変りに分子量84300、
分子量分布1.50の2−メチル−5−ノルボルネン
−2−カルボン酸メチル開環重合体に変更した以
外は実施例1と同様の仕込み条件、反応条件でエ
ステルの加水分解を行なつた。生成物は2−メチ
ル−5−ノルボルネン−2−カルボン酸であつ
た。 得られた開環重合体の組成比および熱変形温度
を表−1に示す。 比較例 3 実施例1で用いたアセトンの変りにクロルベン
ゼ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の加水分解を行なつた。
生成物の赤外線吸収スペクトルを測定した所、
1730cm-1のエステル基のピークが大半であつた
が、1700cm-1のカルボン酸のピークがみられ、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
ある事が確認された。 得られた開環重合体の組成比および熱変形温度
を表−1に示す。
【表】 実施例 5 実施例1で用いた5−ノルボルネン−2−カル
ボン酸メチル開環重合体の分子量および分子量分
布(Mw376000、Q3.4)をアツプさせたものを使
用した以外は実施例1と同様の仕込み条件、反応
条件でエステルの加水分解を行なつた。生成物は
全て5−ノルボルネン−2−カルボン酸の開環重
合体であつた。 得られた開環重合体の物性値を表−2に示す。 実施例 6 実施例1で用いたアセトンの変りにジメチルス
ルホキシド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の加水分解を行なつ
た。生成物は全て5−ノルボルネン−2−カルボ
ン酸の開環重合体であつた。 得られた開環重合体の物性値を表−2に示す。 実施例 7 実施例1で用いたアセトンの変りにジメチルホ
ルムアミドを溶媒に、5−ノルボルネン−2−カ
ルボン酸メチル開環重合体の変りに3−フエニル
−5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチル開環
重合体(Mw64400、Q1.73)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
の加水分解を行なつた。生成物は3−フエニル−
5−ノルボルネン−2−カルボン酸の開環重合体
である事が赤外線吸収スペクトルの測定の結果明
らかとなつた。 得られた開環重合体の物性値を表−2に示す。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 (但し、R1は水素原子、アルキル基またはフエ
    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
    を、ケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサ
    ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
    ドから選ばれた有機溶媒に溶解し、次いで開環重
    合体のエステル基1モルに対して0.8〜10モルの
    アルカリを加えて加水分解した後、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。
JP14077779A 1979-10-31 1979-10-31 Production of heat-resistant resin Granted JPS5665018A (en)

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JP14077779A JPS5665018A (en) 1979-10-31 1979-10-31 Production of heat-resistant resin

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JP14077779A JPS5665018A (en) 1979-10-31 1979-10-31 Production of heat-resistant resin

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JPS5665018A JPS5665018A (en) 1981-06-02
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JP5262328B2 (ja) * 2008-03-25 2013-08-14 Jsr株式会社 光学フィルムとその製造方法
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