JPWO2013038957A1 - 共役ジエン重合体及びその製造方法 - Google Patents

共役ジエン重合体及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】重合体鎖末端にハロゲン原子を有しており、これを利用して所望の官能基を重合体鎖末端に導入することが容易な、成形加工性に優れた共役ジエン重合体及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】少なくとも共役ジエン単量体単位を有する共役ジエン重合体であって、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1,000以上、1,000,000以下であり、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)が2.0未満であり、重合体鎖末端にハロゲン原子を有する、共役ジエン重合体。式(6)で表わされるルテニウム錯体と有機ハロゲン化物とからなる重合開始剤により、少なくとも共役ジエンを含む単量体をリビングラジカル重合することを特徴とする共役ジエン重合体製造方法。
【化1】

(式(6)中、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ、水素原子、シアノ基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ニトロ基又はハロゲン原子である。但し、R11、R12、R13及びR14のうち、少なくとも1つは水素原子ではない。R15は、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。R16、R17及びR18は、それぞれ、置換基を有してもよい炭素数1〜10の有機基であり、これらは互いに同一の基であっても、異なる基であってもよい。Lは、置換基を有してもよいシクロペンタジエニル環である。)
【選択図】なし
+
+

Description

本発明は、共役ジエン重合体及びその製造方法に関する。更に詳しくは、重合体鎖末端にハロゲン原子を有し、所望の分子量及び狭い分子量分布を有する、成形加工性に優れた共役ジエン重合体及びその製造方法に関する。
スチレン−ブタジエンゴムやニトリルゴム等の共役ジエン重合体は、広範な用途を有している。これらの共役ジエン重合体は、通常、アゾ開始剤、有機過酸化物、過硫酸塩等を重合開始剤とするラジカル重合法により製造されている。
しかしながら、共役ジエンのラジカル重合では、得られる共役ジエン重合体の分子量、分子量分布、分岐構造等を制御することは困難であった。このため、得られる共役ジエン重合体は、成形加工性、成形加工時の制御性等に劣るという問題があった。
また、共役ジエン重合体の各種材料としての適用範囲を広げるためには、重合体鎖末端に所望の官能基を有する共役ジエン重合体が望まれるが、このような重合体をラジカル重合法で直接得ることは困難であった。
重合体鎖末端に所望の官能基を導入するため、共役ジエン重合体を得た後、その重合体鎖末端にハロゲン原子を導入して、これを各種の官能基に変換する方法が考えられる。
重合体鎖末端にハロゲン原子を有する重合体を得るために、重合体鎖末端に水酸基を持つ共重合体の該水酸基をハロゲン原子に変換する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、この方法では、重合体鎖末端の水酸基をハロゲン原子に置換する際に、ハロゲン原子が重合体鎖末端だけでなく主鎖のオレフィン構造部分にも付加してしまうため、共役ジエン重合体の本来の特性が失われるという、欠点があった。
そのため、ハロゲン原子を重合体鎖末端に導入することは可能であるものの、得られる重合体は、成形加工性や成形加工時の制御性に劣り、材料としての適用範囲が限られるという問題があった。
一方、スチレン−ブタジエンゴムの製造等に適用されているアニオン重合法によれば、分子量、分子量分布、分岐構造等が制御された共役ジエン重合体を得ることが可能であり、得られる共役ジエン重合体は、成形加工性や成形加工時の制御性に優れる。しかしながら、アニオン重合法では、重合体鎖末端に導入することができる官能基の種類が限定され、反応性の高いハロゲン原子を導入することは困難であった。
このため、例えば水酸基を導入した後、この水酸基をハロゲン原子に置換する等の方策が必要となるが、この置換のためには、ハロゲン化水素やハロゲン化チオニルを用いる必要がある。このとき、ハロゲン原子が重合体鎖末端だけでなく主鎖中のオレフィン構造部分にも一部付加するため、共役ジエン重合体の本来の特性が失われるという問題があった。
そのため、この方法でも、やはり、ハロゲン原子を重合体鎖末端に導入することは可能であるものの、得られる重合体は、成形加工性や成形加工時の制御性に劣り、材料としての適用範囲が限られるという問題があった。
近年、リビングラジカル重合と呼ばれる重合方法が盛んに研究されている。リビングラジカル重合では、重合末端の活性が失われず、分子量や分子量分布の制御が可能となる。例えば、遷移金属錯体と有機ハロゲン化物又はハロゲン化スルホニル化合物とからなる重合開始剤を用いるリビングラジカル重合によりラジカル重合性単量体を重合して、重合体鎖末端にハロゲンを有する重合体を容易に得ることができる(例えば、特許文献2参照)。しかし、このリビングラジカル重合では、用いる単量体の種類によっては、分子量を制御しつつ狭い分子量分布の重合体を製造することが困難であった。
また、他のリビングラジカル重合法として、チオカルボニル化合物を連鎖移動剤として用いる可逆的付加解裂連鎖移動重合や、ニトロキシド化合物等のラジカル捕捉剤を用いるニトロキシド媒介重合等が知られており、これらの重合法において、ハロゲン置換チオカルボニル化合物やハロゲン置換ニトロキシド化合物を用いることにより、重合体鎖末端にハロゲンを有する重合体を得ることが可能である(例えば、特許文献3及び4参照)。しかし、これらの重合法では、共役ジエンの重合性が低くなるため、分子量を制御しつつ分子量分布の狭い共役ジエン重合体を製造することは困難である。
以上のように、これまで知られている重合法では、重合体鎖末端にハロゲン原子を有し、且つ、所望の分子量と狭い分子量分布とを有する共役ジエン重合体を得ることが、極めて困難であった。
特開昭61−37804号公報 特開2005−240048号公報 特開2002−265508号公報 特開2000−44610号公報
従って、本発明は、重合体鎖末端にハロゲン原子を有し、所望の分子量及び狭い分子量分布を有する、成形加工性に優れた共役ジエン重合体及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために、鋭意検討を行なった結果、特定のルテニウム錯体と有機ハロゲン化物とからなる重合開始剤を用いて共役ジエンを含む単量体を重合すると、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1,000以上であり、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)が2.0未満であり、重合体鎖末端にハロゲン原子を有する、共役ジエン重合体を得ることができ、この共役ジエン重合体は、優れた成形加工性を有するものであることを見出した。本発明は、この知見に基づいて完成するに至ったものである。
かくして、本発明によれば、少なくとも共役ジエン単量体単位を有する共役ジエン重合体であって、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1,000以上、1,000,000以下であり、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)(以下、「多分散度」ということがある。)が2.0未満であり、重合体鎖末端にハロゲン原子を有する、共役ジエン重合体が提供される。
上記の共役ジエン重合体は、重合体鎖末端基として、それぞれ、共役ジエン、共役ジエン及び共単量体に由来する、下記の式(1)で表わされる基、下記の式(2)で表わされる基及び下記の式(3)で表わされる基から選択される基を少なくとも1種有することが好ましい。
(式(1)中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。R、R、R及びRは、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜10の炭化水素基、又はハロゲン原子である。)
(式(2)中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。R、R、R及びRは、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜10の炭化水素基、又はハロゲン原子である。)
(式(3)中、Xは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。Rは、アリール基、シアノ基、式(4)で表わされるエステル基、式(5)で表わされるアミド基、又はハロゲン原子である。R10は、水素原子又はメチル基である。)
(式(4)中、Yは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の有機基である。
(式(5)中、Y及びYは、それぞれ、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の有機基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。有機基は、好ましくは炭化水素基である。)
本発明の共役ジエン重合体は、全重合体鎖のうち10%以上が、重合体鎖末端にハロゲン原子を有するものであることが好ましい。
また、本発明によれば、上記の共役ジエン重合体を製造する方法であって、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体と有機ハロゲン化物とからなる重合開始剤により、少なくとも共役ジエンを含む単量体をリビングラジカル重合することを特徴とする共役ジエン重合体製造方法が提供される。
(式(6)中、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ、水素原子、シアノ基、式(7)で表わされるカルボニル基、式(8)で表わされるエステル基、式(9)で表わされるアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子である。但し、R11、R12、R13及びR14のうち、少なくとも1つは水素原子ではない。R15は、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。R16、R17及びR18は、それぞれ、置換基を有してもよい炭素数1〜10の有機基であり、これらは互いに同一の基であっても、異なる基であってもよい。Lは、置換基を有してもよいシクロペンタジエニル環である。)
(式(7)中、Yは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の炭化水素基である。)
(式(8)中、Yは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の有機基である。
(式(9)中、Y及びYは、それぞれ、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の炭化水素基である。)
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、式(10)で表わされる式(6)の錯体の配位子は、共役ジエン単量体と共重合可能な電子求引性オレフィンであってもよい。
(式(10)中、R11、R12、R13及びR14は、式(6)におけると同様である。)
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、重合溶媒中、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体に、少なくとも共役ジエン単量体を含む単量体及び有機ハロゲン化物を、添加して重合を行なうことができる。
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、重合溶媒中、式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウムと式(10)で表わされる電子求引性オレフィンとを反応させることにより、反応系中で、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体を生成させ、これに、少なくとも共役ジエン単量体を含む単量体及び有機ハロゲン化物を、添加して重合を行なうことができる。
(式(11)中、Lは、式(6)におけるLと同じである。R19は、式(6)におけるR15と同じである。R20〜R25は、それぞれ、置換基を有してもよい炭素数1〜10の有機基であり、これらは、互いに同一の基であっても異なる基であってもよい。有機基は、好ましくは炭化水素基である。式(6)におけるR16〜R18は、R20〜R22又はR23〜R25に対応する。
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、重合溶媒中、式(12)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルルテニウムテトラマーとPR161718(R16、R17及びR18は、式(6)におけると同じである。)で表わされるホスフィン化合物と式(10)で表わされる電子求引性オレフィンとを反応させることにより、反応系中で、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体を生成させ、これに、少なくとも共役ジエン単量体を含む単量体及び有機ハロゲン化物を、添加して重合を行なうことができる。
(式(12)中、Lは、式(6)におけるLと同じである。Xは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。)
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体と有機ハロゲン化物とからなる重合開始剤に、活性化剤としての有機アミン又は金属アルコキシドを併用して、共役ジエンを含む単量体をリビングラジカル重合することができる。
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体と有機ハロゲン化物とからなる重合開始剤、及び、活性化剤としての有機アミン又は金属アルコキシドに更にラジカル発生剤を併用して、少なくとも共役ジエンを含む単量体をリビングラジカル重合することができる。
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、安定化剤としてのホスフィンを重合反応系に添加することができる。
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、重合溶媒として環状エステル又は環状カーボネートを用いることができる。
また、本発明によれば、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体であって、R11、R12、R13及びR14のうち、少なくとも2つは水素原子ではないルテニウム錯体が提供される。
本発明によれば、重合体鎖末端にハロゲン原子を有しており、これを利用して所望の官能基を重合体鎖末端に導入することが容易な、成形加工性に優れた共役ジエン重合体及びその製造方法並びに新規なルテニウム錯体が提供される。
図1は、実施例1の重合体製造時における、反応系中のポリスチレン換算の重合体分子量の経時変化を示す、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)分析のチャート図である。 図2Aは、実施例1の重合体製造時における、反応系中でそれぞれ経時変化する単量体転化率と重合体のNMR測定に基づく分子量との相関関係を示すグラフである。 図2Bは、実施例1の重合体製造時における、反応系中でそれぞれ経時変化する単量体転化率とGPC測定に基づく重合体のポリスチレン換算数平均分子量との相関関係を示すグラフである。 図3は、実施例1の重合体製造時における、反応系中でそれぞれ経時変化する単量体転化率と重合体の多分散度との相関関係を示すグラフである。 図4は、合成例1で合成したクロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム錯体の単結晶X線構造解析によるORTEP(Oak Ridge Thermal Ellipsoid Plot)図である。 図5は、合成例3(実施例)で合成したクロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−フマロニトリルルテニウム錯体の単結晶X線構造解析によるOak Ridge Thermal Ellipsoid Plot(ORTEP図)である。
本発明の共役ジエン重合体は、少なくとも共役ジエン単量体単位を有する共役ジエン重合体であって、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1,000以上、1,000,000以下であり、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)(多分散度)が2.0未満であり、重合体鎖末端にハロゲン原子を有する。
本発明の共役ジエン重合体のための単量体として用いられる共役ジエンは、特に限定されず、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン(2−メチル−1,3−ブタジエン)、1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、2,4−ヘキサジエン、3,4−ジメチル−1,3−ヘキサジエン、4,5−ジメチル−1,3−オクタジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン、クロロプレン等を用いることができる。
これらの共役ジエンは、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記の共役ジエンのなかでも、1,3−ブタジエン、イソプレン又は1,3−ペンタジエンが好ましく用いられる。
本発明の共役ジエン重合体は、単量体単位として共役ジエン単量体単位のみを有するものであってもよいし、共役ジエン単量体単位と他の単量体単位とを有するものであってもよい。本発明の共役ジエン重合体における、全単量体単位に対する共役ジエン単量体単位の含有量は、特に限定されるものではないが、通常、1重量%以上であり、好ましくは10%重量以上であり、より好ましくは20重量%以上である。
本発明の共役ジエン重合体のための単量体として、共役ジエン単量体と共に用いることができる単量体は、特に限定されないが、ラジカル重合性を有する単量体であることが好ましい。
その具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のエチレン性不飽和ニトリル類;(メタ)アクリル酸−2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸−3−メトキシブチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸メトキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸フェノキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシトリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシトリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシテトラエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシテトラエチレングリコール、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸クロロフェニル、(メタ)アクリル酸ブロモフェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸クロロベンジル、(メタ)アクリル酸ブロモベンジル、(メタ)アクリル酸クロロエチル、(メタ)アクリル酸ブロモエチル等の(メタ)アクリル酸エステル類;アクリル酸、メタクリル酸等の(メタ)アクリル酸類;アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジイソプロピルアクリルアミド等のアクリルアミド類;を挙げることができる。これらのなかでも、芳香族ビニル類、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸類及びエチレン性不飽和ニトリル類が好適であり、更にそのなかでも、(メタ)アクリル酸エステル類及びエチレン性不飽和ニトリル類が特に好適である。
なお、本発明において、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を意味する。
本発明の共役ジエン重合体における共役ジエン単量体単位のミクロ構造は、特に限定されるものではないが、全共役ジエン単量体単位中、1,4−結合様式の共役ジエン単量体単位が占める割合が、50モル%以上であることが好ましく、60モル%以上であることがより好ましく、70モル%以上であることが更に好ましい。
本発明の共役ジエン重合体のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は、1,000以上、1,000,000以下である必要があり、1,000〜500,000であることが好ましく、1,000〜300,000であることが更に好ましい。
ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1,000以上であることにより、重合体材料としての加工成形性や加工後の機械強度が確保できる。一方、ポリスチレン換算の数平均分子量が1,000未満となると、流動性が過度に高くなり、重合体材料として加工することが困難となり、また、架橋させても、架橋物の強度が低くなり、ゴム弾性を示さないものとなるおそれがある。
他方、ポリスチレン換算の数平均分子量が1,000,000を超えると、加工性に大きく劣り、ゴム材料に加工することが困難になる恐れがある。
本発明の共役ジエン重合体のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)(多分散度)は、2.0未満である必要がある。この多分散度は、1.8以下であることが好ましく、1.6以下であることがより好ましく、1.5以下であることが更に好ましい。この多分散度が上記特定値以下であることにより、重合体材料としての加工成形性や加工後の機械強度が確保できる。一方、この比が2以上になると、重合体材料としての加工性や機械強度が不十分となるおそれがある。
なお、本発明において、共役ジエン重合体のポリスチレン換算の分子量の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び多分散度(Mw/Mn)は、原則として、溶媒(移動相)としてテトラヒドロフラン(THF)を、また、カラムとしてポリスチレンゲルカラムを用いた、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求める。
本発明の共役ジエン重合体は、重合体鎖末端にハロゲン原子を有する。より具体的には、重合体鎖の成長末端に、ハロゲン原子を有する。重合体鎖末端のハロゲン原子は、他の官能基に変換することが容易であるので、必要となる特性に応じて、重合体鎖に所望の官能基を導入することが可能となる。ハロゲン原子の種類は、特に限定されないが、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であることが好ましく、塩素原子又は臭素原子であることがより好ましい。
なお、本発明の共役ジエン重合体は、複数の重合体鎖成長末端を有していてもよく、その重合体鎖末端のそれぞれにハロゲン原子を有してなるもの、すなわち複数のハロゲン原子を有するものであってもよい。このような共役ジエン重合体は、後述する本発明の共役ジエン重合体の製造方法において、例えば、複数のハロゲン原子を有する多官能開始剤を使用することにより得ることができる。
本発明の共役ジエン重合体は、これを構成する全ての重合体がその重合体鎖末端にハロゲン原子を有していてもよく、一部の重合体のみがその重合体鎖末端にハロゲン原子を有していてもよい。
本発明の共役ジエン重合体を構成する全重合体が有する全重合体鎖のうち、重合体鎖末端にハロゲン原子を有する重合体鎖が占める割合(全重合体鎖の数を基準とする割合)は、特に限定されるものではないが、50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、70%以上であることが更に好ましく、80%以上であることが最も好ましい。
本発明の共役ジエン重合体において、重合体鎖末端にハロゲン原子を有する重合体鎖の当該末端構造は、特に限定されるものではないが、下記の式(1)で表わされる基、下記の式(2)で表わされる基、及び下記の式(3)で表わされる基から選択されるものであることが好ましい。
下記の式(1)及び(2)で表わされる基は、共役ジエン単量体に由来し、また、式(3)で表わされる基は、共役ジエンの共単量体に由来する。
(式(1)中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。R、R、R及びRは、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜10の炭化水素基、又はハロゲン原子である。)
(式(2)中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。R、R、R及びRは、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜10の炭化水素基、又はハロゲン原子である。)
(式(3)中、Xは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。Rは、アリール基、シアノ基、式(4)で表わされるエステル基、式(5)で表わされるアミド基、又はハロゲン原子である。R10は、水素原子又はメチル基である。)
(式(4)中、Yは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の有機基である。
(式(5)中、Y及びYは、それぞれ、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の有機基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。有機基は、好ましくは炭化水素基である。)
本発明の共役ジエン重合体を製造する方法は、目的の重合体が得られるものである限りにおいて限定されるものではないが、以下に述べる本発明の共役ジエン重合体製造方法を採用することにより、容易に目的の重合体を得ることが可能となる。
即ち、本発明の共役ジエン重合体を製造するための本発明の共役ジエン重合体製造方法は、下記の式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体と有機ハロゲン化物とからなる重合開始剤により、少なくとも共役ジエンを含む単量体をリビングラジカル重合することを特徴とする。
(式(6)中、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ、水素原子、シアノ基、式(7)で表わされるカルボニル基、式(8)で表わされるエステル基、式(9)で表わされるアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子である。但し、R11、R12、R13及びR14のうち、少なくとも1つは水素原子ではない。R15は、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。R16、R17及びR18は、それぞれ、置換基を有してもよい炭素数1〜10の有機基であり、これらは互いに同一の基であっても、異なる基であってもよい。Lは、置換基を有してもよいシクロペンタジエニル環である。)
(式(7)中、Yは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の炭化水素基である。)
(式(8)中、Yは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の有機基である。
(式(9)中、Y及びYは、それぞれ、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の炭化水素基である。)
本発明の共役ジエン重合体製造方法では、重合開始剤を構成する遷移金属錯体として、電子求引性置換基を有するオレフィン(電子求引性オレフィン)が配位した、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体を用い、これに有機ハロゲン化物を組み合わせてリビングラジカル重合開始剤として用いることにより、本発明の共役ジエン重合体の製造が容易になる。
その理由は、必ずしも明らかではないが、特定の電子求引性オレフィンが配位した式(6)で表わされるルテニウム錯体の電子密度が適度なものとなり、その結果、共役ジエン単量体に由来する重合体生長末端であるハロゲン化アリル構造とルテニウム錯体との副反応が進行しなくなり、共役ジエンを含む単量体のリビングラジカル重合が達成できることとなるからであると推測される。
式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体において配位子PR161718を導入するためのホスフィン化合物は、特に限定されないが、R16、R17及びR18で表される基としては、置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアリール基、炭素数1〜10のアルコキシ基及び炭素数1〜10のアリールオキシ基が好ましい。PR161718で表されるホスフィン化合物としては、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン;トリフェニルホスフィン、トリナフチルホスフィン、トリ(m−トリル)ホスフィン、トリ(4−メトキシフェニル)ホスフィン、トリ(p−トリフルオロメチルフェニル)ホスフィン等のトリアリールホスフィン;トリブチルホスファイト等のトリアルキルホスファイト;トリフェニルホスファイト等のトリアリールホスファイト;1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン等のビスホスフィノアルカン;ホスファアルケン;等を例示することができる。これらのなかでもトリアリールホスフィンが好ましく用いられる。
式(6)において、Lで表わされる配位子は、シクロペンタジエニル環又は置換基を有するシクロペンタジエニル環であれば特に制限はない。
置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基及びアリール基を挙げることができる。置換基の数も制限されない。これらの置換基の炭素数は、特に制限されないが、通常、1〜12である。
シクロペンタジエニル環上の置換基は、更に、フェニル基、アミノ基、アルコキシ基等で置換されていてもよい。
シクロペンタジエニル環上のアルキル置換基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基等を挙げることができる。
シクロアルキル置換基の例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
アリール置換基の例としては、フェニル基等を挙げることができる。
シクロペンタジエニル環上の置換基は、互いに結合して環を形成していてもよい。このような置換基の具体例としては、インデニル基、4,5,6,7−テトラヒドロインデニル基、フルオレニル基等を挙げることができる。
アルキル置換基を有するシクロペンタジエニル環の具体例としては、メチルシクロペンタジエニル環、1,2−ジメチルシクロペンタジエニル環、1,3−ジメチルシクロペンタジエニル環、1,2,3−トリメチルシクロペンタジエニル環、1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル環、1,2,3,4−テトラメチルシクロペンタジエニル環、ペンタメチルシクロペンタジエニル環、エチルシクロペンタジエニル環、1−メチル−2−エチルシクロペンタジエニル環、1−メチル−3−エチルシクロペンタジエニル環、プロピルシクロペンタジエニル環、1−メチル−2−プロピルシクロペンタジエニル環、1−メチル−3−プロピルシクロペンタジエニル環、ブチルシクロペンタジエニル環、1−メチル−2−ブチルシクロペンタジエニル環、1−メチル−3−ブチルシクロペンタジエニル環、ヘキシルシクロペンタジエニル環等を挙げることができる。
Lで表わされる配位子としては、アルキルシクロペンタジエニル環がより好ましく用いられ、更にそのなかでもペンタメチルシクロペンタジエニル環が特に好ましく用いられる。
式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体は、下記の式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体と電子求引性オレフィンとを混合して反応させることにより得ることができる。
電子求引性オレフィンは、式(10)で表わされる。
(式(10)中、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ、水素原子、シアノ基、式(7)で表わされるカルボニル基、式(8)で表わされるエステル基、式(9)で表わされるアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子である。但し、R11、R12、R13及びR14の少なくとも1つは、水素原子ではない。また、R11、R12、R13及びR14は、互いに結合して環を形成していてもよい。
電子求引性オレフィンとしては、電子求引性のより大きい置換基を有するオレフィンが好ましく、また複数の電子求引性置換基を有することが好ましい。
式(10)で表される電子求引性オレフィンの具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、フマロニトリル、シアン化ビニリデン、テトラシアノエチレン、2−クロロアクリロニトリル、アクロレイン、メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、(メタ)アクリル酸−2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸−3−メトキシブチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸メトキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸フェノキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシトリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシトリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシテトラエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシテトラエチレングリコール、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸クロロフェニル、(メタ)アクリル酸ブロモフェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸クロロベンジル、(メタ)アクリル酸ブロモベンジル、(メタ)アクリル酸クロロエチル、(メタ)アクリル酸ブロモエチル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジイソプロピルアクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルスルホン酸、フッ化ビニル、塩化ビニル、臭化ビニル、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、無水マレイン酸、マレイミド、フェニルマレイミド等が挙げられる。
式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体と電子求引性オレフィンとを混合する方法は、特に限定されないが、有機溶媒に溶解又は分散した式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体と、電子求引性オレフィン単独とを又は有機溶媒に溶解若しくは分散した電子求引性オレフィンとを、混合する方法が好適である。
(式(11)中、Lは、式(6)におけるLと同じである。R19は、式(6)におけるR19と同じである。R20〜R25は、それぞれ、置換基を有してもよい炭素数1〜10の有機基であり、これらは、互いに同一の基であっても異なる基であってもよい。有機基は、好ましくは炭化水素基である。式(6)におけるR16〜R18は、R20〜R22又はR23〜R25に対応する。)
式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体の合成に用いる有機溶媒は、式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体及び式(10)で表わされる電子求引性オレフィンを溶解又は分散して、反応を阻害しないものであれば、特に限定されないが、工業的に汎用なものが好ましい。
そのような有機溶媒の具体例としては、具体的には、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン系脂肪族炭化水素溶媒;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素溶媒;ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリル等の含窒素炭化水素溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル溶媒;アニソール、フェネトール等の芳香族エーテル溶媒;ピリジン、ルチジン等の芳香族アミン溶媒;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、ビシクロヘプタン、トリシクロデカン、シクロオクタン等の脂環族炭化水素溶媒;等を挙げることができる。
これらの溶媒の中でも、式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体及び電子求引性オレフィンに対する溶解性に優れ、その後の反応への影響が少ない、芳香族炭化水素溶媒やエーテル溶媒が好ましく用いられる。
溶液中における、式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体及び電子吸引性オレフィンの濃度は、それぞれ、任意に選択できる。
ハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体と電子求引性オレフィンとの混合は、不活性ガス雰囲気下で行なう。
両者の混合順序は、特に限定されず、式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体を含む溶液に電子求引性オレフィン又はこれを含む溶液を加えてもよいし、その反対でもよく、また、両者を同時に別の容器に加えて混合してもよい。
式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体に対する電子求引性オレフィンのモル比(電子求引性オレフィン/ハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体)は、1〜10,000が好ましく、1〜1,000がより好ましく、1〜5が特に好ましい。式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体に対する電子求引性オレフィンのモル比が1未満では、未反応のハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体が残り、重合に影響があるので好ましくない。
反応温度は特に限定されないが、−100℃〜+100℃の間であることが好ましい。温度が低すぎると反応の進行が遅すぎ、高すぎると副反応が起こったり、生成物が分解したりするので好ましくない。反応温度のより好ましい範囲は、−80℃〜+80℃であり、更に好ましい範囲は、−70℃〜+70℃である。混合を、0℃以下の低温で行ない、その後、徐々に室温に上げながら、反応させるのも好ましい。反応時間は、1分間〜1週間の間であれば、特に限定されない。
式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体と式(10)で表わされる電子求引性オレフィンとの反応物である、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体は、これを溶解しない有機溶媒、例えば、ペンタン等の飽和炭化水素、に反応液を加えて析出させて回収してもよく、反応に用いた溶媒を留去して回収してもよい。
また、反応液をそのまま、次の工程である重合に用いても構わない。反応液をそのまま、次の工程である重合に用いる場合、電子求引性オレフィンは、重合に用いる単量体であることが好ましい。
式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体は、別法として、式(12)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルルテニウムテトラマーとホスフィン化合物とから合成することもできる。
ハロゲノシクロペンタジエニルルテニウムテトラマーにホスフィン化合物を加えて、80℃で1時間以上攪拌することにより、式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウム錯体を調製することができる。これに式(10)で表わされる電子求引性オレフィンを加えることによって、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体が得られる。かくして得られる反応液を、そのまま共役ジエン単量体の重合反応に用いても構わない。
かくして得られる、式(6)で表されるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体の具体例としては、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム;クロロ1,3−ジメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム、クロロ1,2,3,4−テトラメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム;クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリブチルホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリ(4−メトキシフェニル)ホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリ(m−トリル)ホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリ(p−トリフルオロメチルフェニル)ホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニル1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタンη−アクリロニトリルルテニウム;ブロモペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−フマロニトリルルテニウム、ブロモペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−フマロニトリルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−2−クロロアクリロニトリルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクロレインルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−メチルビニルケトンルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリル酸−2−メトキシエチルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリル酸−2−ヒドロキシエチルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリル酸グリシジルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリル酸クロロエチルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリルアミドルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−N,N−ジイソプロピルアクリルアミドルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−ビニルスルホン酸ルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−フッ化ビニルルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−フッ化ビニリデンルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−テトラフルオロエチレンルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−無水マレイン酸ルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−フェニルマレイミドルテニウム、等が挙げられる。
これらのうち、特にシアノ基含有オレフィンがη−配位した錯体及び2つの電子求引性基を有するオレフィンがη−配位した錯体が好ましい。
本発明の共役ジエン重合体製造方法で用いられる重合開始剤の成分として用いられる有機ハロゲン化物は、重合の開始点となるハロゲン原子を少なくとも1つ有する化合物であれば特に制限はない。有機ハロゲン化物の具体例としては、ハロゲン化芳香族化合物、ハロゲン置換カルボン酸エステル、ハロゲン置換ケトン、ハロゲン化アリル化合物、ハロゲン置換ニトリル化合物、アリールスルホン酸ハライド、アルカンスルホン酸ハライド等を挙げることができる。
ハロゲン原子を1つ有する有機ハロゲン化合物の具体例としては、フェニルメチルハライド、1−フェニルエチルハライド等のハロゲン化芳香族化合物;1−フェニルイソプロピルハライド、メチル−2−ハロプロピオネート、エチル−2−ハロプロピオネート、メチル−2−ハロイソブチレート、エチル−2−ハロイソブチレート、メチル−α−ハロフェニルアセテート、エチル−α−ハロフェニルアセテート等のハロゲン置換カルボン酸エステル;α−ハロアセトフェノン、α−ハロアセトン、α−ハロイソプロピルフェニルケトン等のハロゲン置換ケトン;アリルハライド等のハロゲン置換アリル化合物;2−ハロプロピオニトリル等のハロゲン置換ニトリル化合物;p−トルエンスルホニルハライド、4−メトキシベンゼンスルホニルハライド、メタンスルホニルハライド、ハロメタンスルホニルハライド、ジハロメタンスルホニルハライド、トリハロメタンスルホニルハライド等のハロゲン置換カルボン酸エステル;等を挙げることができる。
ハロゲン原子を2つ有する有機ハロゲン化合物の具体例としては、2,2−ジハロアセトフェノン、1,1−ジハロアセトン等のハロゲン置換ケトン;エチレンビス(2−ハロイソブチラート)、1,1,1−トリス(2−ハロイソブチリロキシメチル)エタン、テトラキス(2−ハロイソブチリロキシメチル)メタン等のハロゲン置換カルボン酸エステル;等を挙げることができる。
本発明において用いる重合開始剤において、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体と有機ハロゲン化物との配合モル比率は、後者が少なすぎると重合速度が遅くなり、多すぎると分子量分布が広くなるので、有機ハロゲン化物に対するルテニウム錯体の比(ルテニウム錯体/有機ハロゲン化物)が0.0001〜1の範囲であることが好ましい。
本発明の共役ジエン重合体製造方法では、重合を加速するための添加剤(活性化剤)として、有機アミン又は金属アルコキシドを用いることができる。有機アミン又は金属アルコキシドを用いる場合には、重合が加速され、本発明の共役ジエン重合体を製造することが容易となる。
有機アミンの具体例としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン等の脂肪族第一級アミン;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン等の脂肪族第二級アミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、N,N−ジメチルアミノエタノール等の脂肪族第三級アミン;等の脂肪族アミンや、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラアミン等の脂肪族ポリアミン;アニリン、トルイジン等の芳香族第一級アミン;ジフェニルアミン等の芳香族第二級アミン;トリフェニルアミン等の芳香族第三級アミン;等の芳香族アミン、等を挙げることができる。これらのなかでも、脂肪族アミンが好ましく用いられ、特にそのなかでも、ブチルアミン、ジブチルアミン又はトリブチルアミンが好ましく用いられる。これらの有機アミンは、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
金属アルコキシドの具体例としては、アルミニウムトリイソプロポキシドやアルミニウムトリ(t−ブトキシド)等のアルミニウムトリアルコキシド;ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)メチルアルミニウム、ビス(2,4,6−トリ−t−ブチルフェノキシ)メチルアルミニウム等のビス(置換アリールオキシ)アルキルアルミニウム;トリス(2,6−ジフェニルフェノキシ)アルミニウム等のトリス(置換アリールオキシ)アルミニウム;チタンテトライソプロポキシド等のチタンテトラアルコキシド;等を挙げることができる。
これらのうち、アルミニウムトリアルコキシド及びチタンテトラアルコキシドが好ましく、その中でも、アルミニウムトリイソプロポキシド及びチタンテトライソプロポキシドが特に好ましい。これらの金属アルコキシド化合物は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
有機ハロゲン化物に対する活性化剤(有機アミン又は金属アルコキシド)の配合モル比率が小さすぎると重合速度が遅くなり、大きすぎると重合反応後の処理が煩雑となるので、活性化剤(有機アミン又は金属アルコキシド)の使用量は、有機ハロゲン化物に対する活性化剤の比(活性化剤/有機ハロゲン化物)が0.01〜100となるような範囲であることが好ましい。
本発明の共役ジエン重合体製造方法においては、重合系に安定化剤としてホスフィン化合物を添加してもよい。
ホスフィン化合物を添加することにより、本発明の共役ジエン重合体製造方法を効率よく再現よく実施することができる。
ホスフィン化合物としては、例えば、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン;トリフェニルホスフィン、トリ(m−トリル)ホスフィン、トリ(4−メトキシフェニル)ホスフィン、トリ(p−トリフルオロメチルフェニル)ホスフィン、トリナフチルホスフィン等のトリアリールホスフィン;トリブチルホスファイト等のトリアルキルホスファイト、トリフェニルホスファイト等のトリアリールホスファイト;1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン等のビスホスフィノアルカン;ホスファアルケン;等を挙げることができる。中でもトリアリールホスフィンがより好ましい。これらのホスフィン化合物は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
安定化剤の使用量は、少なすぎると安定化剤としての効果が得られず、多過ぎると重合速度が遅くなるので、一般式(6)で表されるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体に対する安定化剤の配合モル比率(安定化剤/ルテニウム錯体)が、0.01〜100となるような範囲であることが好ましい。
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、重合を加速するためにラジカル発生剤を添加してもよい。ラジカル発生剤としては、例えば、アゾ化合物、有機過酸化物、非極性ラジカル発生剤等のラジカル発生剤が挙げられる。
アゾ化合物の具体例としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1’−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、4,4’−アゾビス−4−シアノバレリックアシッド、2,2’−アゾビス−(2−アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、1−((1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ)ホルムアミド等が挙げられる。
有機過酸化物の具体例としては、t−ブチルヒドロペルオキシド、p−メンタンヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド等のヒドロペルオキシド類;ジクミルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、α,α’−ビス(t−ブチルペルオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)−3−ヘキシン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン等のジアルキルペルオキシド類;ジプロピオニルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド等のジアシルペルオキシド類;2,2−ジ(t−ブチルペルオキシ)ブタン、1,1−ジ(t−ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン等のペルオキシケタール類;t−ブチルペルオキシアセテート、t−ブチルペルオキシベンゾエート等のペルオキシエステル類;t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボナート、ジ(イソプロピルペルオキシ)ジカルボナート等のペルオキシカルボナート類;t−ブチルトリメチルシリルペルオキシド等のアルキルシリルペルオキシド類;3,3,5,7,7−ペンタメチル−1,2,4−トリオキセパン、3,6,9−トリエチル−3,6,9−トリメチル−1,4,7−トリパーオキソナン、3,6−ジエチル−3,6−ジメチル−1,2,4,5−テトロキサン等の環状ペルオキシド類;等が挙げられる。
非極性ラジカル開始剤の具体例としては、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、1,1,2−トリフェニルエタン、1,1,1−トリフェニル−2−フェニルエタン等が挙げられる。
これらのラジカル発生剤は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記のラジカル発生剤を添加した場合、本発明の共役ジエン重合体製造方法において得られる共役ジエン重合体を構成する全重合体が有する全重合体鎖のうち、重合体鎖末端にハロゲン原子を有する重合体鎖が占める割合(全重合体鎖の数を基準とする割合)は、特に限定されるものではないが、10%以上であることが好ましく、15%以上であることがより好ましく、20%以上であることが更に好ましく、30%以上であることが最も好ましい。
本発明の共役ジエン重合体製造方法における重合反応は、無溶剤で又は各種の溶媒中で、行なうことができる。用い得る溶媒の例としては、ベンゼン、トルエン等の炭化水素溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、アニソール、ジメトキシベンゼン等のエーテル溶媒;塩化メチレン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、tert−ブタノール等のアルコール溶媒;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等の鎖式エステル溶媒;γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン等の環状エステル溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド溶媒;等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらのうち、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン等の環状エステル溶媒やエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート溶媒を用いると、重合反応が加速されるので好ましい。溶媒は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、重合開始剤を調製する方法は特に限定されるものではないが、窒素のような不活性気体の雰囲気下、反応容器に、単量体、溶媒、種々の添加剤(活性化剤、安定化剤及びラジカル発生剤)並びに式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体からなる混合物を調製し、これに有機ハロゲン化物を加えることが好ましい。このようにして得られた混合物を、例えば、40〜120℃の範囲内の温度に加温することにより重合を開始させることができる。
本発明の共役ジエン重合体製造方法において、少なくとも共役ジエンを含む単量体の重合系内における初期濃度は、必ずしも限られるものではないが、低すぎると反応速度が遅すぎ、高すぎると生成ラジカルの単量体への連鎖移動反応が増大し、得られる重合体の分子量分布が広くなる傾向があるので、好ましくは0.5〜8モル/Lの範囲である。
重合に使用する各成分の重合系内の濃度は、必ずしも限られるものではないが、有機ハロゲン化物の濃度は、単量体の濃度に応じて差はあるものの、好ましくは0.5〜50ミリモルL(mmol/L)である。また、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体の濃度は、好ましくは0.00005〜50mmol/Lである。また、活性化剤(有機アミン又は金属アルコキシド)の濃度は、好ましくは0.000005〜5,000mmol/Lである。
本発明の共役ジエン重合体は、加硫剤を配合して加硫性組成物とし、加硫(架橋)成形することにより、機械強度に優れた加硫成形体とすることができる。
加硫剤としては、共役ジエン重合体の加硫剤として通常使用される加硫剤を使用することができる。このような加硫剤としては、硫黄系加硫剤又は有機過酸化物加硫剤が挙げられる。更に、共役ジエン重合体が共役ジエンと他の単量体との共重合体である場合には、その共重合された単量体を架橋させるための加硫剤を使用することもできる。なお、加硫剤の配合量は特に限定されない。
硫黄系加硫剤の具体例としては、粉末硫黄、硫黄華、沈降性硫黄、コロイド硫黄、表面処理硫黄及び不溶性硫黄等の硫黄;塩化硫黄、二塩化硫黄、モルホリン・ジスルフィド、アルキルフェノール・ジスルフィド、N,N’−ジチオ−ビス(ヘキサヒドロ−2H−アゼノピン−2)、含リンポリスルフィド、高分子多硫化物等の含硫黄化合物;テトラメチルチウラムジスルフィド、ジメチルジチオカルバミン酸セレン、2−(4’−モルホリノジチオ)ベンゾチアゾール等の硫黄供与性化合物;等を挙げることができる。
なお、加硫剤として硫黄系加硫剤を用いる場合には、亜鉛華、ステアリン酸等の加硫助剤;グアニジン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系等の加硫促進剤を併用することができる。これらの加硫助剤や加硫促進剤の使用量も特に限定されない。
有機過酸化物加硫剤の具体例としては、例えば、クメンヒドロペルオキシド等のヒドロペルオキシド類;ジクミルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、1,3−ビス(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,4−ビス(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−ブチルペルオキシヘキシン−3、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−ブチルペルオキシヘキサン等のジアルキルペルオキシド類;p−クロロベンゾイルペルオキシド等のジアシルペルオキシド類;4,4−ビス−(t−ブチル−ペルオキシ)−n−ブチルバレレート、1,1−ジ−t−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ−t−ブチルペルオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等のペルオキシケタール類;t−ブチルペルオキシアセテート、t−ブチルペルオキシベンゾエート等のペルオキシエステル類;t−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート等のペルオキシカルボナート類;等が挙げられる
なお、加硫剤として有機過酸化物加硫剤を用いる場合には、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジビニルベンゼン、エチレンジメタクリレート、トリアリルイソシアヌレート等の多官能性単量体等を加硫助剤として用いることができる。これらの加硫助剤の使用量も特に限定されない。
以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明について、より具体的に説明する。なお、各例中の部及び%は、特に断りのない限り、重量基準である。
また、各例において、重合体のポリスチレン換算の、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び多分散度(Mw/Mn)は、テトラヒドロフラン(THF)を溶出液とし、昭和電工社製のShodex KF400RL及びKF400RHカラム(ポリスチレンゲル)を使用するゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)測定により求めた。
また、各例において、単量体の重合転化率、重合体鎖末端にハロゲン原子を有する重合体の比率及び重合体のNMR測定による分子量は、測定装置としてJEOL社製JNM−LA500を用い、溶媒としてCDClを用いた、H−NMR測定に基づいて算出した。重合体鎖末端にハロゲン原子を有する重合体の末端構造の割合については、使用する有機ハロゲン化物由来の有機基のプロトンを基準として、ハロゲンの結合した炭素上のプロトン数を測定することにより算出した。
〔合成例1〕(クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリロニトリルルテニウムの合成)
窒素雰囲気下、30ミリリットル(mL)のガラス反応容器に、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルビストリフェニルホスフィンルテニウム(Sigma−Aldrich社製)(この錯体は、式(11)において、R19が塩素原子であり、R20〜R25が全てフェニル基であり、Lがペンタメチルシクロペンタジエニル環であるものに相当する。また、以下、この錯体をRu錯体(11a)という。)1.59部及びトルエン88部を加えて、80℃に加熱してルテニウム触媒を溶解した。次いで、アクリロニトリル0.53部を加えて、室温で3時間攪拌した。その後、揮発分を減圧下に留去し、ヘキサン100部を加えて再沈殿を行ない、濾過後、揮発分を減圧下に留去して錯体を得た。得られた錯体についてヘキサンから再結晶を行ない、得られた結晶について単結晶X線構造解析を行なったところ、図4に示すように、錯体は、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム(以下、この錯体をルテニウム錯体(A)という。)であると同定できた。
〔合成例2(実施例)〕(クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−フマロニトリルルテニウムの合成)
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルビストリフェニルホスフィンルテニウム(Sigma−Aldrich社製)1.59部及びトルエン88部を加えて、80℃に加熱してルテニウム触媒を溶解した。次いで、フマロニトリル0.78部を加えて、室温で3時間攪拌した。その後、揮発分を減圧下に留去し、ヘキサン100部を加えて再沈殿を行ない、濾過後、揮発分を減圧下に留去して錯体を得た。得られた錯体についてTHF/ヘキサンから再結晶を行ない、結晶を得た。
得られた結晶についてH−NMR測定、13C−NMR測定及び単結晶X線構造解析を行なった。H−NMR測定(H−NMR(重トルエン、500MHz) δ=7.71−6.89(m、15H)、2.99(dd、J=15.0、9.5Hz、1H)、2.90(dd、J=9.5、2.0Hz、1H)、1.07(d、J=1.5Hz、15H))及び13C−NMR測定(13C−NMR(重トルエン、100MHz) δ=136.2、133.9、131−129、123.3、119.2、99.5、28.5、24.3、7.8)の結果、並びに、図5のORTEP図から、錯体は、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−フマロニトリルルテニウム(以下、この錯体をルテニウム錯体(B)という。)であると同定できた。
この錯体は、新規な化合物である。
〔合成例3〕(クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−メチルビニルケトンルテニウムの合成)
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルビストリフェニルホスフィンルテニウム(Sigma−Aldrich社製)1.59部及びトルエン88部を加えて、80℃に加熱してルテニウム触媒を溶解した。次いで、メチルビニルケトン0.70部を加えて、室温で3時間攪拌した。その後、揮発分を減圧下に留去し、ヘキサン100部を加えて再沈殿を行ない、濾過後、揮発分を減圧下に留去して錯体を得た。得られた錯体についてNMR測定を行なったところ、錯体は、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−メチルビニルケトンルテニウム(以下、この錯体をルテニウム錯体(C)という。)であると同定できた。
〔合成例4〕(ブロモペンタメチルシクロペンタジエニルビストリフェニルホスフィンルテニウムの合成
窒素雰囲気下、100mLの冷却管付ガラス反応容器に、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルビストリフェニルホスフィンルテニウム(Sigma−Aldrich社製)(ルテニウム錯体(11a))0.3部、臭化カリウム(和光純薬工業社製)2.466部、エタノール60部を加えて、72時間加熱還流した。その後、室温まで冷却後、揮発分を減圧下に留去し、脱気水で洗浄した後、減圧乾燥して錯体を得た。得られた錯体について、H−NMR分析を行なったところ、錯体はブロモペンタメチルシクロペンタジエニルビストリフェニルホスフィンルテニウム(RuCpBr(PPh)(以下、本実施例において、この錯体をルテニウム錯体(11b)という。)であると同定できた。
〔実施例1〕
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、合成例1で得たルテニウム錯体(A)1.17部、溶媒としてトルエン263部、活性化剤としてジブチルアミン2.58部及びNMR測定のための内部標準(以下、単に「内部標準」という。)としてのヘキサン17.3部を仕込み、80℃に加熱してルテニウム錯体(A)を溶解させた。
次いで、アクリロニトリル53.0部、イソプレン68.2部及び有機ハロゲン化物としてメチルα−クロロフェニルアセテート3.70部を添加し、80℃で加熱攪拌した。142時間後、ガラス反応容器をドライアイス−メタノールバスで冷却し、揮発分を減圧下に留去することにより、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。重合反応終了後のイソプレンの転化率は89%、アクリロニトリルの転化率は84%であった。また、得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=2,990、Mn=1,920、Mw/Mn=1.56であった。また、得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体のH−NMR分析の結果から、この重合体は、全重合体鎖のうち、3%(重合体鎖の数の割合、以下、同じ)が一般式(13a)と(13b)で表わされる一般式(1)に分類される構造を有し、24%が一般式(14)で表わされる一般式(2)に分類される構造を有し、64%が一般式(15)で表わされる一般式(3)に分類される構造を有し、重合体鎖の片末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。



また、重合反応中、所定時間間隔で反応系からのサンプリングを行ない、重合反応系中の重合体の分子量及び単量体転化率の測定を行なった。これらの結果に基づいて、反応系中の重合体のポリスチレン換算分子量の経時変化を示す、GPC分析のチャート図(図1)、反応系中でそれぞれ経時変化する単量体転化率と重合体の絶対分子量との相関関係を示すグラフ(図2A)、反応系中でそれぞれ経時変化する単量体転化率と重合体のポリスチレン換算数平均分子量との相関関係を示すグラフ(図2B)、及び反応系中でそれぞれ経時変化する単量体転化率と重合体の多分散度(Mw/Mn)との相関関係を示すグラフ(図3)を得た。なお、図1において、横軸はGPCの保持時間、縦軸は強度を示し、A、B及びCは、それぞれ、重合開始より10時間後、70時間後及び142時間後におけるGPC曲線を示す。また、図2Aにおいて、点線は理論Mnを表している。これらの図から、重合反応が高いリビング性を伴って進行したことが理解できる。
〔実施例2〕
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、ルテニウム錯体(A)1.27部、トルエン263部、活性化剤としてのトリブチルアミン3.71部、安定化剤としてのトリフェニルホスフィン2.62部及び内部標準としてのヘキサン17.3部を加え、80℃に加熱して溶解させた。
次いで、イソプレン136.0部及び有機ハロゲン化物としてメチル−2−ブロモイソブチレート3.62部を添加し、100℃で加熱攪拌して、重合した。113時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ポリイソプレンが得られた。イソプレンの転化率は67%であった。得られたポリイソプレン重合体の分析結果を表1に示す。この重合体が重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例3〕
安定化剤としてのトリフェニルホスフィンを添加せず、単量体として、イソプレン136.0部に代えて、アクリル酸メチル86.1部及びイソプレン68.2部を使用し、反応温度を80℃としたほかは実施例2と同様にして重合を行なった。186時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリル酸メチル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は90%、アクリル酸メチルの転化率は85%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリル酸メチル)重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=2,070、Mn=1,380、Mw/Mn=1.50であった。この重合体は、全重合体鎖のうち、3%が一般式(1)で表わされる構造を有し、30%が一般式(2)で表わされる構造を有し、53%が式(16)で表わされる一般式(3)に分類される構造を有し、重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例4〕
単量体をメタクリル酸メチル100.1部及びイソプレン68.2部に変更した以外は、実施例3と同様にして重合反応を行なった。186時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−メタクリル酸メチル)共重合体を得た。イソプレンの転化率は62%、メタクリル酸メチルの転化率は38%であった。得られたランダム(イソプレン−メタクリル酸メチル)共重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=9,200、Mn=5,600、Mw/Mn=1.64であった。この重合体は、全重合体鎖のうち、6%が一般式(1)で表わされる構造を有し、56%が一般式(2)で表わされる構造を有し、21%が一般式(17)で表わされる一般式(3)に分類される構造を有し、重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例5〕
単量体をスチレン104.2部及びイソプレン68.2部に変更した以外は、実施例20と同様に重合反応を行ない、ランダム(イソプレン−スチレン)共重合体を得た。イソプレンの転化率は48%、スチレンの転化率は45%であった。得られたランダム(イソプレン−スチレン)共重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=9,010、Mn=5,510、Mw/Mn=1.64であった。この重合体は、全重合体鎖のうち、4%が一般式(1)で表わされる構造を有し、41%が一般式(2)で表わされる構造を有し、35%が一般式(18)で表わされる一般式(3)に分類される構造を有し、重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例6〕
ルテニウム錯体(A)1.17部に代えて合成例2で得たルテニウム錯体(B)1.28部、活性化剤としてジブチルアミン2.58部に代えてトリブチルアミン3.71部を使用した以外は、実施例1と同様にして、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体を得た。イソプレンの転化率は63%、アクリロニトリルの転化率は56%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体の分析結果を表2に示す。この重合体が重合体鎖の片末端に、塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例7〕(合成例3のルテニウム錯体(C)を用いた例)(クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−メチルビニルケトンルテニウム)(IP/MA共重合)
ルテニウム錯体(A)1.17部に代えて合成例3で得たルテニウム錯体(C)1.27部、有機ハロゲン化物としてメチルα−クロロフェニルアセテート3.70部に代えてメチル−2−ブロモイソブチレート3.62部、単量体をアクリル酸メチル86.1部及びイソプレン68.2部にした以外は、実施例6と同様にして重合反応を行った。142時間後、実施例1と同様の処理を行い、ランダム(イソプレン−アクリル酸メチル)共重合体を得た。イソプレンの転化率は86%、アクリル酸メチルの転化率は77%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリル酸メチル)重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=2,850、Mn=1,680、Mw/Mn=1.70であった。この重合体は、全重合体鎖のうち、2%が一般式(1)で表わされる構造を有し、27%が一般式(2)で表わされる構造を有し、48%が式(14)で表わされる一般式(3)に分類される構造を有し、重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例8〕
(ルテニウム錯体(A)の調製)
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、Ru錯体(11a)1.59部に溶媒としてトルエン263部、活性化剤としてジブチルアミン2.58部及び内部標準としてのヘキサン17.3部を加え、80℃に加熱して溶解させた。次いで、錯体調製原料及び単量体としてアクリロニトリル53.0部を加えて、室温で5分攪拌して、この反応系中で、ルテニウム錯体(A)を調製した。
(ルテニウム錯体(A)による重合)
次いで、イソプレン68.2部及び有機ハロゲン化物としてメチルα−クロロフェニルアセテート3.70部を添加し、80℃で加熱攪拌した。130時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は88%、アクリロニトリルの転化率は85%であった。また、得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表3に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例9〕
(ルテニウム錯体(A)の調製)
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、Ru錯体(11a)0.40部、溶媒としてトルエン123部、活性化剤としてジブチルアミン0.65部及び内部標準としてのヘキサン17.3部を加え、80℃に加熱して溶解させた。次いで、錯体調製原料及び単量体としてアクリロニトリル106部を加えて、室温で5分攪拌して、この反応系中で、ルテニウム錯体(A)を調製した。
(ルテニウム錯体(A)による重合)
次いで、イソプレン136部及び有機ハロゲン化物としてメチルα−クロロフェニルアセテート0.37部を添加し、80℃で加熱攪拌した。17時間反応後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は31%、アクリロニトリルの転化率は35%であった。また、得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表3に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例10〕
(ルテニウム錯体(A)の調製)
Ru錯体(11a)1.59部に溶媒としてトルエン263部、活性化剤としてトリブチルアミン3.71部及び内部標準としてのヘキサン17.3部を加え、80℃に加熱して溶解させた。次いで、錯体調製原料及び単量体としてアクリロニトリル53.0部を加えて、室温で5分攪拌して、この反応系中で、ルテニウム錯体(A)を調製した。
(ルテニウム錯体(A)による重合)
次いで、イソプレン68.2部、及び有機ハロゲン化物として2−クロロプロピオニトリル1.79部を添加し、80℃で加熱攪拌し、重合反応を行なった。137時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は84%、アクリロニトリルの転化率は79%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表3に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例11〕
活性化剤としてトリブチルアミン3.71部に代えてブチルアミン1.46部を使用した以外は、実施例10と同様にしてルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。イソプレンの転化率は90%、アクリロニトリルの転化率は85%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表3に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例12〕
活性化剤としてトリブチルアミン3.71部に代えてチタンテトライソプロポキシド5.68部を使用した以外は、実施例10と同様にしてルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。イソプレンの転化率は95%、アクリロニトリルの転化率は83%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表3に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例13〕
有機ハロゲン化物として2−クロロプロピオニトリル1.79部に代えてメチル−2−ブロモイソブチレート3.62部を使用した以外は、実施例10と同様にしてルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。イソプレンの転化率は82%、アクリロニトリルの転化率は75%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表4に示す。この重合体が重合体鎖の末端に臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例14〕
活性化剤としてのトリブチルアミンの量を37.1部としたほかは実施例13と同様にしてルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。112時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は74%、アクリロニトリルの転化率は71%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表4に示す。この重合体が重合体鎖の末端に臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例15〕
有機ハロゲン化物として2−クロロプロピオニトリル1.79部に代えてエチル−2−ヨードプロピオネート4.56部を使用したほかは、実施例10と同様にしてルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。137時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は88%、アクリロニトリルの転化率は79%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表4に示す。この重合体が重合体鎖の末端にヨウ素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例16〕
安定化剤としてトリフェニルホスフィン1.05部を更に添加したほかは、実施例10と同様にしてルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。90時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は70%、アクリロニトリルの転化率は66%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表4に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例17〕
有機ハロゲン化物として2−クロロプロピオニトリル1.79部に代えてメチル−2−ブロモイソブチレート3.62部を用いた以外は、実施例16と同様にしてルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。イソプレンの転化率は70%、アクリロニトリルの転化率は69%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表4に示す。この重合体が重合体鎖の末端に臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例18〕
(ルテニウム錯体(D)の調製)
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、Ru錯体(11a)1.59部に溶媒としてTHF269部、活性化剤としてトリブチルアミン3.71部及び内部標準としてのヘキサン17.3部を加え、80℃に加熱して溶解させた。次いで、錯体調製原料及び単量体としてアクリルアミド70.1部を加えて、室温で5分攪拌して、この反応系中で、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリルアミドルテニウム(以下、本実施例において、この錯体をルテニウム錯体(D)という。)を調製した。
(ルテニウム錯体(D)による重合)
次いで、イソプレン68.2部及び有機ハロゲン化物としてメチル−2−ブロモイソブチレート3.62部を添加し、80℃で加熱攪拌した。142時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリルアミド)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は55%、アクリルアミドの転化率は34%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリルアミド)共重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=1,560、Mn=1,130、Mw/Mn=1.38であった。この重合体は、全重合体鎖のうち、3%が一般式(1)で表わされる構造を有し、28%が一般式(2)で表わされる構造を有し、45%が一般式(19)で表わされる一般式(3)に分類される構造を有し、重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例19〕
(ルテニウム錯体(E)の調製)
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルルテニウムテトラマー([RuCp(μ−Cl)])0.54部、トルエン263部、配位子としてのトリ(m−トリル)ホスフィン1.22部を加え、80℃で1時間攪拌した。次いで、活性化剤としてジブチルアミン2.58部及び内部標準としてのヘキサン17.3部、錯体調製原料及び単量体としてアクリロニトリル53.0部を加えて、室温で5分攪拌して、この反応系中で、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリ(m−トリル)ホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム((以下、本実施例において、この錯体をルテニウム錯体(E)という。)を調製した。
(ルテニウム錯体(E)による重合)
次いで、イソプレン68.2部、有機ハロゲン化物として2−クロロプロピオニトリル1.79部を添加し、80℃で加熱攪拌し、重合反応を行なった。114時間後、ガラス反応容器をドライアイス−メタノールバスで冷却し、揮発分を減圧下に留去することにより、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は84%、アクリロニトリルの転化率は76%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表5に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例20〕
(ルテニウム錯体(F)の調製)
配位子のリン化合物として、トリ(m−トリル)ホスフィン1.22部に代えてトリ(4−メトキシフェニル)ホスフィン1.41部を使用した以外は、実施例19と同様にして、反応系中で、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリ(4−メトキシフェニル)ホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム(以下、本実施例において、この錯体をルテニウム錯体(F)という。)を調製した。
(ルテニウム錯体(F)による重合)
次いで、イソプレン68.2部、有機ハロゲン化物として2−クロロプロピオニトリル1.79部を添加し、80℃で加熱攪拌し、重合反応を行なった。114時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は62%、アクリロニトリルの転化率は64%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表5に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例21〕
(ルテニウム錯体(G)の調製)
配位子のリン化合物として、トリ(m−トリル)ホスフィン1.22部に代えてトリ(p−トリフルオロメチルフェニル)ホスフィン1.87部を使用した以外は、実施例19と同様にして、反応系中で、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリ(p−トリフルオロメチルフェニル)ホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム(以下、本実施例において、この錯体をルテニウム錯体(G)という。)を調製した。
(ルテニウム錯体(G)による重合)
次いで、このルテニウム錯体(G)を用いて、実施例19と同様に重合反応を行なった。114時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は70%、アクリロニトリルの転化率は67%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表5に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例22〕
(ルテニウム錯体(H)の調製)
配位子のリン化合物として、トリ(m−トリル)ホスフィン1.22部に代えてトリ(n−ブチル)ホスフィン0.81部を使用したほかは、実施例19と同様にして、反応系中で、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルトリ(n−ブチル)ホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム(以下、本実施例において、この錯体をルテニウム錯体(H)という。)を調製した。
(ルテニウム錯体(H)による重合)
このルテニウム錯体(H)を用いて、実施例19と同様に重合反応を行なった。114時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は72%、アクリロニトリルの転化率は65%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表5に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例23〕
(ルテニウム錯体(I)の調製)
配位子のリン化合物として、トリ(m−トリル)ホスフィン1.22部に代えて、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン1.59部を使用したほかは、実施例19と同様にして、反応系中で、クロロペンタメチルシクロペンタジエニル1,2−ビス(ジフェニルホスフィノエタン)η−アクリロニトリルルテニウム(以下、本実施例において、この錯体をルテニウム錯体(I)という。)を調製した。
(ルテニウム錯体(I)による重合)
このルテニウム錯体(I)を用いて、実施例19と同様に重合反応を行なった。114時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は54%、アクリロニトリルの転化率は64%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表5に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例24〕
(ルテニウム錯体(A)の調製)
アクリロニトリルの量を27.1部に変更したほかは、実施例8と同様にして、ルテニウム錯体(A)を調製した。
(ルテニウム錯体(A)による重合)
次いで、イソプレンの量を102.0部とし、有機ハロゲン化物としてメチルα−クロロフェニルアセテート3.70部に代えて2−クロロプロピオニトリル1.79部を使用するほかは、実施例8と同様に重合を行なった。142時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は36%、アクリロニトリルの転化率は90%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表6に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例25〕
アクリロニトリル量を79.3部、イソプレン量を34.0部とした以外は、実施例24と同様にルテニウム錯体(A)の調製及びこれを用いた重合反応を行なった。142時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体を得た。イソプレンの転化率は97%、アクリロニトリルの転化率は34%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表6に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例26〕
(ルテニウム錯体(A)の調製)
イソプレン68.2部に代えて1,3−ブタジエン54.1部を用いるほかは、実施例17と同様にして、ルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。118時間後、実施例1と同様の後処理を行ないランダム(ブタジエン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。ブタジエンの転化率は50%、アクリロニトリルの転化率は64%であった。得られたランダム(ブタジエン−アクリロニトリル)重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=24,370、Mn=12,310、Mw/Mn=1.98であった。この重合体は、全重合体鎖のうち、3%が一般式(20)で表わされる一般式(1)に分類される構造で表わされる構造を有し、32%が一般式(21)で表わされる一般式(2)に分類される構造で表わされる構造を有し、48%が一般式(3)で表わされる構造を有する、重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。

〔実施例27〕
メチル−2−ブロモイソブチレートの量を0.36部に変更した以外は、実施例26と同様にルテニウム錯体(A)の調製及びこれを用いた重合反応を行ない、ランダム(ブタジエン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。ブタジエンの転化率は65%、アクリロニトリルの転化率は65%であった。得られたランダム(ブタジエン−アクリロニトリル)重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=123,200、Mn=62,490、Mw/Mn=1.97であった。この重合体は、全重合体鎖のうち、3%が一般式(1)で表わされる構造を有し、28%が一般式(2)で表わされる構造を有し、41%が一般式(3)で表わされる構造を有する、重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例28〕
有機ハロゲン化物として、メチル−2−ブロモイソブチレート3.62部に代えて2−クロロプロピオニトリル1.79部を使用した以外は、実施例26と同様に重合反応を行なった。118時間後、実施例1と同様の後処理を行ないランダム(ブタジエン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。ブタジエンの転化率は96%、アクリロニトリルの転化率は72%であった。得られたランダム(ブタジエン−アクリロニトリル)重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=5,550、Mn=3,410、Mw/Mn=1.63であった。この重合体は、全重合体鎖のうち、3%が一般式(1)で表わされる構造を有し、26%が一般式(2)で表わされる構造を有し、57%が一般式(3)で表わされる構造を有する、重合体鎖の片末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例29〕
溶媒としてトルエン263部に代えてγ−ブチロラクトン345部を用いたほかは、実施例10と同様にしてルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。24時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は71%、アクリロニトリルの転化率は61%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体の分析結果を表7に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例30〕
溶媒としてトルエン263部に代えて、エチレンカーボネート217部及びトルエン143部の混合溶媒を用いた以外は、実施例10と同様にしてルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。24時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は83%、アクリロニトリルの転化率は70%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体の分析結果を表7に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例31〕
溶媒としてトルエン263部に代えて、プロピレンカーボネート373部を用いた以外は、実施例10と同様にしてルテニウム錯体(A)を調製し、これを用いて重合反応を行なった。24時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は81%、アクリロニトリルの転化率は66%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体の分析結果を表7に示す。この重合体が重合体鎖の末端に塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例32〕
トルエンの量を262部に変更し、有機ハロゲン化物として2−クロロプロピオニトリル1.79部に代えてメチルα−クロロフェニルアセテート3.70部を使用し、更にラジカル発生剤として2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(以下、「AIBN」ということがある。)8.25部を添加し、反応時間を72時間としたほかは、実施例10と同様にして、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体を得た。イソプレンの転化率は78%、アクリロニトリルの転化率は68%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体の分析結果を表7に示す。この重合体が重合体鎖の片末端に、塩素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例33〕
(ルテニウム錯体(J)の調製)
窒素雰囲気下、30mlのガラス反応容器に、合成例4で得たルテニウム錯体(11b)1.69部、溶媒としてトルエン262部、活性化剤としてトリブチルアミン3.71部及び内部標準としてのヘキサン17.3部を加え、80℃に加熱して溶解させた。次いで、錯体調製原料及び単量体としてアクリロニトリル53.0部を加えて、室温で5分攪拌して、この反応系中で、ブロモペンタメチルシクロペンタジエニルトリフェニルホスフィンη−アクリロニトリルルテニウム(以下、この錯体をルテニウム錯体(J)という。)を発生させた。
(ルテニウム錯体(J)による重合)
次いで、単量体としてイソプレン68.2部、及び有機ハロゲン化物としてエチルα−ブロモイソブチレート3.9部を添加し、80℃で加熱攪拌した。120時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は74%、アクリロニトリルの転化率は70%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=9,300、Mn=6,200、Mw/Mn=1.50であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体は、全重合体鎖のうち、3%が一般式(1)で表わされる構造を有し、32%が一般式(2)で表わされる構造を有し、50%が一般式(3)で表わされる構造を有し、重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例34〕
(ルテニウム錯体(J)の調製)
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、ルテニウム錯体(11b)1.69部、溶媒としてトルエン262部、活性化剤としてトリブチルアミン3.71部及び内部標準としてのヘキサン17.3部を加え、80℃に加熱して溶解させた。次いで、ラジカル発生剤として2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)8.25部、錯体調製原料及び単量体としてアクリロニトリル53.0部を加えて、室温で5分攪拌して、この反応系中で、ルテニウム錯体(J)を調製した。
(ルテニウム錯体(J)による重合)
次いで、単量体としてイソプレン68.2部、有機ハロゲン化物としてエチルα−ブロモイソブチレート3.9部及び内部標準としてのヘキサン17.3部を添加し、80℃で加熱攪拌した。72時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は76%、アクリロニトリルの転化率は67%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=10,400、Mn=7,300、Mw/Mn=1.43であった。この重合体は、全重合体鎖のうち、2%が一般式(1)で表わされる構造を有し、24%が一般式(2)で表わされる構造を有し、40%が一般式(3)で表わされる構造(但し、一般式(1)〜(3)において、Xは、全てBrである。)を有する、重合体鎖の片末端に臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例35〕
(ルテニウム錯体(J)の調製)
加熱温度を80℃から60℃に変更したほかは、実施例33と同様にして、ルテニウム錯体(J)を発生させた。
(ルテニウム錯体(J)による重合)
次いで、単量体としてイソプレン68.2部、及び有機ハロゲン化物としてエチルα−ブロモイソブチレート3.9部を添加し、60℃で加熱攪拌した。72時間後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体が得られた。イソプレンの転化率は28%、アクリロニトリルの転化率は22%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=4,400、Mn=2,900、Mw/Mn=1.52であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体は、全重合体鎖のうち、4%が一般式(1)で表わされる構造を有し、39%が一般式(2)で表わされる構造を有し、50%が一般式(3)で表わされる構造を有する、重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
〔実施例36〕
加熱攪拌温度を60℃に変更したほかは、実施例34と同様にして、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体を得た。イソプレンの転化率は63%、アクリロニトリルの転化率は55%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体の分析結果を表8に示す。この重合体が重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。また、多分散度の数値から、AIBNを添加しても分子量分布の制御が可能であることが分かる。
〔実施例37〕
AIBNの量を8.25部から33.0部に変更したほかは、実施例36と同様にして、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体を得た。イソプレンの転化率は94%、アクリロニトリルの転化率は78%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体の分析結果を表8に示す。この重合体が重合体鎖の片末端に、重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
この実施例から、多分散度を制御したまま、AIBN増量による重合高活性化が達成されることが示される。
〔実施例38〕
AIBN8.25部に代えてジメチル2,2’−アゾビス(イソブチレート)11.5部を使用したほかは、実施例32と同様にして、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体を得た。イソプレンの転化率は67%、アクリロニトリルの転化率は57%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体の分析結果を表8に示す。この重合体が重合体鎖の片末端に、臭素原子を有するものであることが確認できた。
この実施例から、アゾ系開始剤に代えて非アゾ系開始剤を用いても同様の効果が得られることが分かる。
〔比較例1〕
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、トルエン263部、アクリロニトリル53.0部及びイソプレン68.2部を添加し、更にアゾビスイソブチロニトリル0.33部を加えて80℃で加熱攪拌した。15時間反応後、実施例1と同様の後処理を行ない、ランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体を得た。イソプレンの転化率は72%、アクリロニトリルの転化率は60%であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=35,200、Mn=12,300、Mw/Mn=2.86であった。得られたランダム(イソプレン−アクリロニトリル)共重合体のH−NMR分析の結果から、末端にハロゲンを有していないことが分かった。
〔比較例2〕
窒素雰囲気下、30mLのガラス反応容器に、臭化銅2.87部、トルエン263部、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン5.81部、アクリロニトリル53.0部、イソプレン68.2部及びメチルα−クロロフェニルアセテート3.70部を添加し、80℃で加熱攪拌した。24時間反応後、実施例1と同様の後処理を行ない、重合体を得た。イソプレンの転化率は21%、アクリロニトリルの転化率は27%であった。得られた重合体のポリスチレン換算の分子量は、Mw=370、Mn=360、Mw/Mn=1.04であり、オリゴマーしか得られなかった。
〔加硫試験〕
実施例1〜38並びに比較例1及び2で得られた重合体各100部に、それぞれ、GPFカーボンブラック(東海カーボン社製「シーストV」)100部、酸化亜鉛(正同化学工業社製「亜鉛華1号」)5部、ステアリン酸1部、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンの重合体(大内新興化学工業社製「ノクラック224」)2部、ジオクチルアジペート8部、325メッシュ硫黄1部、シクロヘキシルベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業社製「ノクセラーC Z」)1部、テトラメチルチウラムジスルフィド(大内新興化学工業社製「ノクセラーTT」)1部、及びN−( シクロヘキシルチオ)フタルイミド(三菱モンサント化成社製「サントガードPVI」))1部を配合し、加硫性組成物を得た。得られた加硫性組成物のそれぞれについて、148℃×30分、プレス加硫して加硫試験片を作製したところ、比較例2で得られた重合体を用いた場合を除いて、形状が保持される加硫試験片が得られたが、比較例2で得られた重合体を用いた場合では、試験片の形状が保持されなかった。
表中の略語の説明
ホスフィン配位子
TTP トリ(m−トリル)ホスフィン
TMPP トリ(4−メトキシフェニル)ホスフィン
TTFMPP トリ(p−トリフルオロメチルフェニル)ホスフィン
TBP トリ(n−ブチル)ホスフィン
BDPPE 1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン
溶媒
TOL トルエン
γBL γ−ブチロラクトン
PC プロピレンカーボネート
EC エチレンカーボネート
THF テトラヒドロフラン
アミン
DBA ジブチルアミン
TBA トリブチルアミン
金属アルコキシド
TTIP チタンテトライソプロポキシド
安定化剤
PPh3 トリフェニルホスフィン
内部標準
HX ヘキサン
単量体
IP イソプレン
AN アクリロニトリル
BD ブタジエン
MA アクリル酸メチル
MMA メタクリル酸メチル
ST スチレン
AAm アクリルアミド
開始剤
AIBN 2,2’−アゾビスイソブチロニトリル
DMABIB ジメチルアゾビスイソブチレート
有機ハロゲン化物
MCPA メチルα-クロロフェニルアセテート
CPN 2−クロロプロピオニトリル
MBIB メチル−2−ブロモイソブチレート
EBIB エチル−α−ブロモイソブチレート
EIP エチル−2−ヨードプロピオネート

Claims (13)

  1. 少なくとも共役ジエン単量体単位を有する共役ジエン重合体であって、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1,000以上、1,000,000以下であり、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)が2.0未満であり、重合体鎖末端にハロゲン原子を有する、共役ジエン重合体。
  2. 重合体鎖末端基として、下記の式(1)で表わされる基、下記の式(2)で表わされる基及び下記の式(3)で表わされる基から選択される基を少なくとも1種有する、請求項1に記載の共役ジエン重合体。
    (式(1)中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。R、R、R及びRは、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜10の炭化水素基、又はハロゲン原子である。)
    (式(2)中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。R、R、R及びRは、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜10の炭化水素基、又はハロゲン原子である。)
    (式(3)中、Xは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。Rは、アリール基、シアノ基、式(4)で表わされるエステル基、式(5)で表わされるアミド基、又はハロゲン原子である。R10は、水素原子又はメチル基である。)
    (式(4)中、Yは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の有機基である。)
    (式(5)中、Y及びYは、それぞれ、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の有機基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
  3. 全重合体鎖のうち10%以上が重合体鎖末端にハロゲン原子を有するものである、請求項1又は2に記載の共役ジエン重合体。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の共役ジエン重合体を製造する方法であって、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体と有機ハロゲン化物とからなる重合開始剤により、少なくとも共役ジエンを含む単量体をリビングラジカル重合することを特徴とする共役ジエン重合体製造方法。
    (式(6)中、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ、水素原子、シアノ基、式(7)で表わされるカルボニル基、式(8)で表わされるエステル基、式(9)で表わされるアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子である。但し、R11、R12、R13及びR14のうち、少なくとも1つは水素原子ではない。R15は、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。R16、R17及びR18は、それぞれ、置換基を有してもよい炭素数1〜10の有機基であり、これらは互いに同一の基であっても、異なる基であってもよい。Lは、置換基を有してもよいシクロペンタジエニル環である。)
    (式(7)中、Yは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の炭化水素基である。)
    (式(8)中、Yは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の有機基である。
    (式(9)中、Y及びYは、それぞれ、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10の炭化水素基である。)
  5. 式(10)で表わされる式(6)の錯体の配位子が、共役ジエン単量体と共重合可能な電子求引性オレフィンである請求項4に記載の共役ジエン重合体製造方法。
    (式(10)中、R11、R12、R13及びR14は、式(6)におけると同様である。)
  6. 重合溶媒中、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体に、少なくとも共役ジエン単量体を含む単量体及び有機ハロゲン化物を、添加して重合を行なう請求項4又は5に記載の共役ジエン重合体製造方法。
  7. 重合溶媒中で、式(11)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルビス(トリオルガノホスフィン)ルテニウムと電子求引性オレフィンとを反応させることにより、反応系中で、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体を生成させ、これに、少なくとも共役ジエン単量体を含む単量体及び有機ハロゲン化物を、添加して重合を行なう請求項4又は5に記載の共役ジエン重合体製造方法。
    (式(11)中、Lは、式(6)におけるLと同じである。R19は、式(6)におけるR15と同じである。R20〜R25は、それぞれ、置換基を有してもよい炭素数1〜10の有機基であり、これらは、互いに同一の基であっても異なる基であってもよい。R20〜R22又はR23〜R25のいずれかが、式(6)におけるR16〜R18に対応する。)
  8. 重合溶媒中で、式(12)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルルテニウムテトラマーとPR161718(R16、R17及びR18は、式(6)におけると同じである。)で表わされるホスフィン化合物と式(10)で表わされる電子求引性オレフィンとを反応させることにより、反応系中で、式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体を生成させ、これに、少なくとも共役ジエン単量体を含む単量体及び有機ハロゲン化物を、添加して重合を行なう請求項4又は5に記載の共役ジエン重合体製造方法。
    (式(12)中、Lは、式(6)におけるLと同じである。Xは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。)
  9. 式(6)で表わされるハロゲノシクロペンタジエニルトリオルガノホスフィンη−オレフィンルテニウム錯体と有機ハロゲン化物とからなる重合開始剤に、活性化剤としての有機アミン又は金属アルコキシドを併用して、少なくとも共役ジエンを含む単量体をリビングラジカル重合することを特徴とする、請求項4〜8のいずれか1項に記載の共役ジエン重合体製造方法。
  10. 更にラジカル発生剤を併用する請求項4〜9のいずれか1項に記載の共役ジエン重合体製造方法。
  11. 安定化剤としてのホスフィンを重合反応系に添加する請求項4〜10のいずれか1項に記載の共役ジエン重合体製造方法。
  12. 重合溶媒として環状エステル又は環状カーボネートを用いることを特徴とする、請求項4〜11のいずれか1項に記載の共役ジエン重合体製造方法。
  13. 一般式(6)で表されるルテニウム錯体であって、R11、R12、R13及びR14のうち、少なくとも2つは水素原子ではないルテニウム錯体。
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