KR101142687B1 - Preparation method of polynobornene including polar substituents - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극성 작용기를 포함하는 노보넨계 수지의 제조방법에 관한 것으로, 용매와 니켈계 촉매의 존재 하에서 극성 작용기를 갖는 노보넨계 단량체를 중합 반응시키는 단계를 포함하는 노보넨계 수지의 제조방법을 제공함으로써, 구조가 간단하고 저렴한 촉매를 소량 이용하여 극성 작용기를 포함하는 노보넨계 중합체를 고수율로 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method for producing a norbornene-based resin comprising a polar functional group, by providing a method for producing a norbornene-based resin comprising the step of polymerizing a norbornene-based monomer having a polar functional group in the presence of a solvent and a nickel-based catalyst In addition, there is an effect that the norbornene-based polymer containing a polar functional group can be produced in high yield by using a small amount of a catalyst having a simple structure and low cost.

노보넨, 촉매, 니켈 Norbornene, catalyst, nickel

Description

극성 작용기를 포함하는 노보넨계 수지의 제조방법{Preparation method of polynobornene including polar substituents}Preparation method of norbornene-based resin containing a polar functional group {Preparation method of polynobornene including polar substituents}

본 발명은 극성 작용기를 포함하는 노보넨계 수지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극성 용매 하에서 니켈 촉매를 이용하여 극성기를 포함하는 노보넨계 화합물을 중합시키는 노보넨계 수지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a norbornene-based resin comprising a polar functional group, and more particularly to a method for producing a norbornene-based resin to polymerize a norbornene-based compound containing a polar group using a nickel catalyst under a polar solvent.

일반적으로 절연 소재용 재료로서 실리콘 산화물이나 실리콘 나이트라이드 같은 무기물이 주로 사용되어 왔다. 그러나 보다 작으면서 고효율의 소자에 대한 필요성이 증가되고 있으며, 이에 유전상수와 흡습성이 낮으면서 금속 부착성, 강도, 열적 안정성 및 광투과성이 우수하고 유리전이온도가 높은 중합체가 요구되고 있다.In general, inorganic materials such as silicon oxide and silicon nitride have been mainly used as materials for insulating materials. However, there is an increasing need for a smaller and more efficient device. Accordingly, a polymer having low dielectric constant and hygroscopicity, excellent metal adhesion, strength, thermal stability, light transmittance, and high glass transition temperature is required.

현재는 폴리이미드나 BCB(bis-benzocyclobutenes) 등이 전자 소재용 저유전 물질로 사용되고 있다. 상기 폴리이미드는 열적 안정성 및 산화 안정성이 우수하고, 높은 유리전이온도, 우수한 기계적 특성 때문에 전자소재로 널리 사용되고 있 다. 그러나 높은 수분흡수율로 인한 소재의 부식과 유전상수의 증가, 비등방적 전기적 특성, 구리선과의 반응을 줄이기 위한 전처리의 필요성 및 금속과의 부착성 등이 문제되어 왔다. 또한 상기 BCB는 수분흡습성과 유전상수가 폴리이미드보다 낮으나, 금속 부착성이 좋지 않고 고온에서 경화(curing)시켜야 하는 문제가 있다.Currently, polyimide and BCB (bis-benzocyclobutenes) are used as low dielectric materials for electronic materials. The polyimide is widely used as an electronic material because of its excellent thermal stability and oxidation stability, high glass transition temperature, and excellent mechanical properties. However, the corrosion of the material due to the high water absorption rate, increased dielectric constant, anisotropic electrical properties, the need for pretreatment to reduce the reaction with copper wire and adhesion to the metal has been a problem. In addition, the BCB has a moisture hygroscopicity and a dielectric constant lower than that of polyimide, but has a problem in that metal adhesion is not good and curing at high temperature is required.

고리형 올레핀 고분자는 노보넨과 같은 고리형 올레핀 단량체의 중합으로 생기는 고분자로서, 기존 올레핀계 고분자에 비하여 투명성, 내열성 및 내약품성이 우수하고 복굴절율과 수분흡수율이 매우 낮다. 따라서, 이것은 반도체나 TFT-LCD의 절연막, 편광판 보호필름, 다중칩 모듈(multichip modules), 집적회로(IC), 인쇄회로기판(printed circuit board), 전자소재의 봉지제나 평판 디스플레이(flat panel display) 또는 광학용을 위한 저유전 코팅제, 필름 및 패키징 등으로 사용될 수 있으며, 플렉시블 디스플레이 구현을 위한 플라스틱 기판의 재료로도 사용될 수 있다. Cyclic olefin polymer is a polymer produced by polymerization of cyclic olefin monomers such as norbornene, and has excellent transparency, heat resistance, and chemical resistance, and has low birefringence and water absorption rate as compared with existing olefin polymers. Therefore, this is an insulating film of a semiconductor or TFT-LCD, a polarizer protective film, multichip modules, an integrated circuit (IC), a printed circuit board, an encapsulant of an electronic material or a flat panel display. Alternatively, the present invention may be used as a low dielectric coating agent, film, and packaging for optics, and may also be used as a material of a plastic substrate for implementing flexible displays.

상기 고리형 올레핀 고분자의 중합기술은 ROMP(Ring Opening Metathesis Polymerization), HROMP(Ring opening metathesis polymerization followed by hydrogenation), 에틸렌과의 공중합 및 균일중합 등을 들 수 있고, 메탈로센 화합물, Ni, Pd-화합물과 같은 전이금속 촉매를 사용하고 있다. 이러한 촉매들은 중심금속, 리간드, 촉매조성변화를 통하여 서로 다른 중합특성 및 고분자 구조를 보인다. Polymerization technology of the cyclic olefin polymer may include Ring Opening Metathesis Polymerization (ROMP), Ring opening metathesis polymerization followed by hydrogenation (HROMP), copolymerization and homopolymerization with ethylene, metallocene compounds, Ni, Pd- Transition metal catalysts such as compounds are used. These catalysts show different polymerization characteristics and polymer structure through the change of core metal, ligand, and catalyst composition.

그러나, 상기 ROMP에 의해 제조되는 중합체는 모노머 반복 단위당 한 개의 이중결합을 포함하고 있기 때문에 유리전이온도가 낮고, 열적 안정성 및 산화 안정성이 크게 떨어지는 문제가 있다. 이에 ROMP 중합체를 Pd 또는 Raney-Ni과 같은 촉매에 의해 수첨반응시켜 안정한 주쇄를 만들려는 시도가 있었으나, 이 역시 열적 안정성은 감소되는 한계가 있었고, 제조단가가 상승하는 문제가 있었다.However, the polymer produced by the ROMP has a problem that the glass transition temperature is low, thermal stability and oxidative stability is greatly reduced because it contains one double bond per monomer repeat unit. Accordingly, there have been attempts to make a stable main chain by hydrogenating the ROMP polymer with a catalyst such as Pd or Raney-Ni, but this also has a limit of decreasing thermal stability and an increase in manufacturing cost.

메탈로센 촉매계의 지르코늄 계열의 촉매를 사용하는 경우, 에틸렌 계열의 모노머와의 공중합에 있어서 분자량 분포가 작은 고분자가 제조된다고 보고되었으나(Plastic News, Feb. 27, 1995, p24), 노보넨과 같은 고리형 모노머의 함량이 높아질수록 촉매의 활성이 낮아지고, 이에 따라 분자량이 줄어드는 단점이 있다. In the case of using a metallocene catalyst-based zirconium-based catalyst, it has been reported that a polymer having a small molecular weight distribution is produced in copolymerization with an ethylene-based monomer (Plastic News, Feb. 27, 1995, p24). The higher the content of the cyclic monomer, the lower the activity of the catalyst, thereby reducing the molecular weight.

한편, 노보넨계 수지의 뛰어난 광학 특성을 이용하여 향후 플렉시블 디스플레이(flexible display)의 기판 재료의 한 후보물질로서 고려해볼 때, 상기 언급한 열적 안정성 외에 금속과의 부착력이 우수하여야 한다. 즉, 실리콘, 나이트라이드, 알루미나, 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 티타늄, 니켈 등과 같은 금속재료에 대한 부착력이 우수하여야 한다. 따라서 이러한 성능을 향상시키기 위한 방법으로 고분자 구조 내에 극성을 갖는 치환체를 도입하는 연구가 활발히 진행되고 있다.On the other hand, when considering as a candidate material of the substrate material of the flexible display in the future using the excellent optical properties of the norbornene-based resin, in addition to the above-mentioned thermal stability, it should be excellent in adhesion with the metal. That is, the adhesion to metal materials such as silicon, nitride, alumina, copper, aluminum, gold, silver, platinum, titanium, nickel and the like should be excellent. Therefore, a research into introducing a substituent having a polarity in the polymer structure as a method for improving this performance is being actively conducted.

고리형 올레핀 모노머가 에스테르기와 같은 극성 작용기를 함유하는 경우, 극성 작용기가 분자간의 충전(intermolecular packing)을 증대시키며, 금속 기질 (substrate)이나 다른 폴리머와의 접착성을 증가시키는 역할을 하여 정보전자 소재에 유용하게 사용되어질 수 있기 때문에 에스테르기를 포함하는 노보넨의 중합 또는 공중합은 꾸준한 관심을 받아왔다(미국특허 제3,330,815호, 유럽특허 제0445755A2호, 미국특허 제5,705,503호, 미국특허 제6,455,650호).In the case where the cyclic olefin monomer contains a polar functional group such as an ester group, the polar functional group increases the intermolecular packing and increases the adhesion to the metal substrate or other polymers. Polymerization or copolymerization of norbornene containing ester groups has been of constant interest because it can be usefully used in the US (US Pat. No. 3,330,815, EP 045755A2, US Pat. No. 5,705,503, US Pat. No. 6,455,650).

극성 작용기를 도입한 노보넨계 단량체는 다음 화학식 6 및 7과 같이 엔도(endo) 이성질체와 엑소(exo) 이성질체의 두 가지의 구조 이성질체가 존재한다. Norbornene-based monomers incorporating polar functional groups have two structural isomers, endo isomers and exo isomers, as shown in Chemical Formulas 6 and 7.

<화학식 6><Formula 6>

Figure 112006015364582-pat00001
Figure 112006015364582-pat00001

<화학식 7><Formula 7>

Figure 112006015364582-pat00002
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그러나 일반적으로 엑소 이성질체보다 엔도 이성질체가 주로 존재하며, 상기 엔도 이성질체는 중합시 사용되는 촉매의 활성을 저하시키는 경향을 나타낸다. 따라서 탄화수소로 이루어진 고분자에 극성 작용기를 도입하는 것은 쉽지 않다. Generally, however, endo isomers are mainly present than exo isomers, and the endo isomers tend to reduce the activity of the catalyst used in the polymerization. Therefore, it is not easy to introduce polar functional groups into a polymer composed of hydrocarbons.

미국 특허 제3,330,815호에는 치환기가 있는 고리형 모노머를 중합하는 경우 얻어진 고분자는 분자량이 낮음이 기재되어 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 미국 특허 제5,179,171호에는 치환기를 가진 모노머를 중합과정의 후반부에 투입하는 방법이 기재되어 있으나, 열적 안정성, 물리적, 화학적 특성 및 접착성이 향상되지 않았다. 또한 치환기를 베이스 고분자와 반응시키는 방법도 고안되었으나, 베이스 고분자에 도입되는 치환체의 조절이 어렵다는 단점이 있다.U.S. Patent No. 3,330,815 discloses that the polymer obtained when polymerizing a cyclic monomer with substituents has a low molecular weight. In order to solve this problem, US Pat. No. 5,179,171 describes a method of introducing a monomer having a substituent later in the polymerization process, but thermal stability, physical and chemical properties, and adhesion are not improved. In addition, a method of reacting a substituent with the base polymer has been devised, but it is difficult to control the substituents introduced into the base polymer.

한편 양이온형 [Pd(CH3CN)4][BF4]2 촉매에 의하여 노보넨 또는 노보넨-에스테르 단량체를 제조하는 경우, 중합수율이 낮고 엑소(exo) 이성질체만 선택적으로 중합되는 경향을 보였다(Sen, A.; Lai, T.-W.J.Am. Chem. Soc.1981, 103, 4627-4629). On the other hand, when the norbornene or norbornene-ester monomers were prepared by cationic [Pd (CH 3 CN) 4 ] [BF 4 ] 2 catalysts, the polymerization yield was low and only exo isomers tended to be selectively polymerized. (Sen, A .; Lai, T.-WJAm. Chem. Soc. 1981, 103, 4627-4629).

그 이후 팔라듐 화합물을 조촉매로 활성화 시키거나, [Pd(RCN)4][BF4]2와 같은 촉매를 사용하였고, 미국특허 제5,705,503호에는 팔라듐 화합물을 AgBF4 또는 AgSbF6로 활성화시키는 중합방법이 기재되어 있다.As a polymerization method of either after activation of the palladium compound as co-catalyst, or was used as a catalyst, such as [Pd (RCN) 4] [ BF 4] 2, U.S. Patent No. 5,705,503 discloses activating a palladium compound as AgBF 4 or AgSbF 6 This is described.

이러한 에스테르기를 포함하는 노보넨을 중합하는 경우, 촉매의 구조가 복잡 하면서, 촉매를 단량체 대비 약 1/100 ~ 1/400정도로 과량으로 사용하여야 하고, 그럼에도 불구하고 중합 수율이 낮으며, 중합 후 촉매 잔사를 제거하기 어려운 단점이 있다.In the case of polymerizing norbornene containing such an ester group, the catalyst has a complicated structure, and the catalyst should be used in an excess of about 1/100 to 1/400 of the monomer, and the polymerization yield is low. It is difficult to remove the residue.

따라서 극성 작용기를 포함하는 노보넨계 중합체의 종래의 중합방법은 낮은 중합 수율 및 낮은 분자량을 보이며, 수율을 높이기 위해서는 과량의 촉매를 사용하여야 하는 문제가 있었다.Therefore, the conventional polymerization method of the norbornene-based polymer containing a polar functional group shows a low polymerization yield and a low molecular weight, there is a problem that an excess catalyst should be used to increase the yield.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여, 극성 작용기를 포함하는 노보넨계 중합체를 고수율로 제조할 수 있는 중합 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a polymerization method capable of producing a norbornene-based polymer containing a polar functional group in high yield.

또한 본 발명은 극성 작용기를 포함하는 노보넨계 중합체를 중합시키기 위하여, 보다 구조가 간단하고 저렴한 촉매를 소량 이용하여 용이하게 중합시킬 수 있는 중합 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a polymerization method which can be easily polymerized by using a small amount of a catalyst having a simpler structure and a cheaper structure in order to polymerize a norbornene-based polymer including a polar functional group.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용매와 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 니켈계 촉매 중 선택된 촉매 존재 하에서 극성 작용기를 갖는 노보 넨계 단량체를 중합 반응시키는 단계를 포함하는 노보넨계 수지의 제조방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object is a method for producing a norbornene-based resin comprising the step of polymerizing a solvent and a norbornene-based monomer having a polar functional group in the presence of a catalyst selected from the nickel-based catalyst represented by the formula (1) to To provide.

<화학식 1><Formula 1>

NiX2 NiX 2

(상기 식에서, X는 할로겐 원자 또는 탄소수 1~10의 알킬기이다.)(Wherein, X is a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)

<화학식 2><Formula 2>

(R1NiX)2 (R 1 NiX) 2

(상기 식에서, 상기 식에서, X는 할로겐 원자 또는 탄소수 1~10의 알킬기이고, R1은 탄소수 3~12의 알릴기이다.)(In the above formula, wherein X is a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 1 is an allyl group having 3 to 12 carbon atoms.)

<화학식 3><Formula 3>

R2 mNiX2 R 2 m NiX 2

(상기 식에서, X는 할로겐 원자 또는 탄소수 1~10의 알킬기이고, R2는 니트릴기 또는 시클로디엔기이고, m은 1 또는 2이다.)(Wherein, X is a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R 2 is a nitrile group or a cyclodiene group, m is 1 or 2.)

상기 촉매는 함량이 노보넨계 단량체 함량에 대하여 0.1~1mol%임을 특징으로 한다.The catalyst is characterized in that the content of 0.1 ~ 1mol% relative to the norbornene monomer content.

상기 용매는 알코올 단독 또는 물이나 알코올 이외의 유기용제와의 혼합용제인 것임을 특징으로 한다.The solvent is characterized in that the alcohol alone or a mixed solvent with water or an organic solvent other than alcohol.

상기 알코올과 물 또는 알코올과 알코올 이외의 유기용제와의 부피비가 1:0.1~10인 것을 특징으로 한다.The volume ratio of the alcohol and water or an organic solvent other than alcohol and alcohol is 1: 0.1 to 10.

상기 극성 작용기를 갖는 노보넨계 단량체가 하기 화학식 4의 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.The norbornene-based monomer having a polar functional group is characterized by having a structure of the formula (4).

<화학식 4><Formula 4>

Figure 112006015364582-pat00003
Figure 112006015364582-pat00003

(상기 식에서, n은 1~5의 정수이며, R3, R4, R5 및 R6는 서로 같거나 다른 수소 원자, 선형 또는 고리형의 탄소수 1~20의 알킬기, 방향족 치환체,

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,
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중 선택된 구조이되, R3, R4, R5 및 R6 중 적어도 하나는
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,
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,
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중에서 선택된 구조이고, 여기서 R은 수소 원자 또는 탄소수 1~10의 사슬형 또는 고리형 알킬기를 의미한다.)(Wherein n is an integer of 1 to 5, R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same or different hydrogen atoms, linear or cyclic alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, aromatic substituents,
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And
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Selected structure, wherein at least one of R 3 , R 4 , R 5 and R 6
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And
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Wherein R is a hydrogen atom or a chain or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)

상기 중합 반응은 20~100℃에서 1~24시간동안 반응시키는 것임을 특징으로 한다.The polymerization reaction is characterized in that for 1 to 24 hours to react at 20 ~ 100 ℃.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 노보넨계 수지는 촉매에 용매를 가하고, 온도를 20~100℃로 유지하면서 극성기를 갖는 노보넨계 단량체를 첨가한 후 1~24시간동안 반응시켜 제조한다.The norbornene-based resin of the present invention is prepared by adding a solvent to the catalyst, adding a norbornene-based monomer having a polar group while maintaining the temperature at 20 to 100 ° C, and reacting for 1 to 24 hours.

이 때 상기 촉매로서 NiX2, (R1NiX)2 및 R2 mNiX2 중 선택된 구조의 니켈 촉매를 사용하는데, 상기 식에서, X는 할로겐 원자 또는 탄소수 1~10의 알킬기이고, R1은 탄소수 3~12의 알릴기이며, R2는 니트릴기 또는 시클로디엔기이고, m은 1 또는 2인 것이다. 이와 같은 촉매의 구체적인 예로는, 염화니켈(NiCl2), 브롬화니켈(NiBr2), 요오드화니켈(NiI2), 알릴니켈클로라이드 이량체(allyNiCl)2, 디클로로비스아세토니트릴니켈(NiCl2(CH2CN)2), 디클로로비스벤조니트릴니켈(NiCl2(C6H5CN)2) 등을 들 수 있다.In this case, a nickel catalyst having a structure selected from NiX 2 , (R 1 NiX) 2, and R 2 m NiX 2 is used, wherein X is a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 1 is carbon number. It is an allyl group of 3-12, R <2> is a nitrile group or a cyclodiene group, and m is 1 or 2. Specific examples of such a catalyst include nickel chloride (NiCl 2 ), nickel bromide (NiBr 2 ), nickel iodide (NiI 2 ), allyl nickel chloride dimer (allyNiCl) 2 , and dichlorobisacetonitrile nickel (NiCl 2 (CH 2). CN) 2 ), dichlorobisbenzonitrile nickel (NiCl 2 (C 6 H 5 CN) 2 ), and the like.

상기 촉매의 함량은 노보넨계 단량체 함량에 대하여 0.1~1mol%가 되도록 함이 바람직하다.The content of the catalyst is preferably 0.1 to 1 mol% based on the norbornene-based monomer content.

본 발명에서 사용되는 극성기를 갖는 노보넨계 단량체는 하기 화학식 4의 구조를 갖는 것이다.Norbornene-based monomer having a polar group used in the present invention has a structure of formula (4).

<화학식 4><Formula 4>

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Figure 112006015364582-pat00016

상기 식에서, n은 1~5의 정수이며, R3, R4, R5 및 R6 은 서로 같거나 다른 수소 원자, 선형 또는 고리형의 탄소수 1~20의 알킬기, 방향족 치환체,

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Figure 112006015364582-pat00021
Figure 112006015364582-pat00022
중 선택된 구조로서, 여기서 R은 수소 원자 또는 탄소수 1~10의 사슬형 또는 고리형 알킬기를 의미한다.Wherein n is an integer of 1 to 5, R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same or different hydrogen atoms, linear or cyclic alkyl groups of 1 to 20 carbon atoms, aromatic substituents,
Figure 112006015364582-pat00017
,
Figure 112006015364582-pat00018
,
Figure 112006015364582-pat00019
,
Figure 112006015364582-pat00020
,
Figure 112006015364582-pat00021
And
Figure 112006015364582-pat00022
Wherein R is a hydrogen atom or a chain or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

여기서 '노보넨계 단량체'라 함은 하기 화학식 5와 같은 노보넨(바이씨클로[2,2,1]헵트-2-엔(bicyclo[2,2,1]hept-2-ene))단위체를 최소한 하나 이상 포함하는 화합물을 뜻한다.Herein, 'norbornene-based monomer' means a norbornene (bicyclo [2,2,1] hept-2-ene) unit as shown in Formula 5 below. It means a compound containing at least one.

<화학식 5><Formula 5>

Figure 112006015364582-pat00023
Figure 112006015364582-pat00023

상기 화학식 4로 표시되는 노보넨계 단량체는 일예로 알킬기로 치환되거나 치환되지 않은 시클로펜타디엔(CPD), 디시클로펜타디엔(DCPD) 또는 이들의 혼합물과 탄소수 1~20의 아크릴레이트 화합물을 반응시켜 얻을 수 있다.The norbornene-based monomer represented by Formula 4 is obtained by, for example, reacting a cyclopentadiene (CPD), a dicyclopentadiene (DCPD) or a mixture thereof with an alkyl group substituted or unsubstituted with an acrylate compound having 1 to 20 carbon atoms. Can be.

한편, 본 발명에서 사용하는 용매는 알코올 단독으로 사용하거나 물 또는 테트라하이드로퓨란과 같은 유기용제에 알코올을 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 알코올로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등을 사용할 수 있다. 상기 알코올과 유기용제를 혼합하여 사용하는 경우, 알코올과 유기용제의 부피비가 1:0.1~10인 것이 바람직하다.On the other hand, the solvent used in the present invention may be used alone or by mixing alcohol with an organic solvent such as water or tetrahydrofuran, methanol, ethanol, isopropanol, butanol and the like can be used as the alcohol. In the case where the alcohol and the organic solvent are mixed and used, the volume ratio of the alcohol and the organic solvent is preferably 1: 0.1 to 10.

제조된 노보넨계 수지는 10,000 이상의 수평균분자량(Mn)을 가질 수 있으며, 분자량 분포는 1.0 ~ 3.0이며, 수율은 40% 이상이다.The norbornene-based resin prepared may have a number average molecular weight (Mn) of 10,000 or more, the molecular weight distribution is 1.0 to 3.0, the yield is 40% or more.

이하, 본 발명의 실시예로 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples of the present invention will be described in more detail, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

촉매로서 염화니켈(NiCl2) 0.13g(1.0m㏖)에 에탄올 3㎖를 가하고, 온도를 60℃로 유지하면서 5-노보넨-2-카르복실산 메틸 에스테르 50g을 가하여 12시간동안 반응시켰다. 이후 반응기의 온도를 실온으로 냉각시킨 후, 반응 혼합물을 과량의 메탄올에 한 방울씩 적하하여 침전을 석출시켰다. 석출된 침전은 여과하여, 60℃의 진공 오븐에서 24시간 건조시켜 5-노보넨-2-카르복실산 메틸 에스테르의 호모중합체를 얻었다. 얻은 중합체를 에탄올 5㎖에 녹인 후, 다시 과량의 메탄올에 적하하여 침전을 석출시킨 후 여과하여 진공건조를 통하여 정제하였다. 그 결과 수율은 40g(80%), 분자량 50,000 및 MWD 1.7이었다.As a catalyst, 3 ml of ethanol was added to 0.13 g (1.0 mmol) of nickel chloride (NiCl 2 ), and 50 g of 5-norbornene-2-carboxylic acid methyl ester was added and reacted for 12 hours while maintaining the temperature at 60 ° C. After cooling the temperature of the reactor to room temperature, the reaction mixture was added dropwise to excess methanol dropwise to precipitate a precipitate. The precipitated precipitate was filtered off and dried in a vacuum oven at 60 ° C. for 24 hours to obtain a homopolymer of 5-norbornene-2-carboxylic acid methyl ester. The obtained polymer was dissolved in 5 ml of ethanol, and again added dropwise into excess methanol to precipitate a precipitate, which was then filtered and purified through vacuum drying. The result was 40g (80%), molecular weight 50,000 and MWD 1.7.

<실시예 2><Example 2>

상기 실시예 1에서 촉매로서 염화니켈(NiCl2)을 0.26g(2.0m㏖) 사용한 것을 제외하고, 동일한 방법으로 중합하였다. 그 결과 수율은 42g(84%), 분자량 35,000 및 MWD 2.0이었다.The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.26 g (2.0 mmol) of nickel chloride (NiCl 2 ) was used as the catalyst. The result was 42 g (84%), molecular weight 35,000 and MWD 2.0.

<실시예 3><Example 3>

상기 실시예 1에서 촉매로서 브롬화니켈(NiBr2)을 0.22g(1.0m㏖) 사용한 것을 제외하고, 동일한 방법으로 중합하였다. 그 결과 수율은 41g(82%), 분자량 52,000 및 MWD 1.8이었다.Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.22 g (1.0 mmol) of nickel bromide (NiBr 2 ) was used as the catalyst. As a result, the yield was 41 g (82%), molecular weight 52,000 and MWD 1.8.

<실시예 4><Example 4>

상기 실시예 1에서 촉매로서 알릴니켈클로라이드 이량체((allyNiCl)2) 0.106g(0.58m㏖) 사용한 것을 제외하고, 동일한 방법으로 중합하였다. 그 결과 수율은 43g(86%), 분자량 43,500 및 MWD 2.0이었다.Allyl nickel chloride dimer ((allyNiCl) 2 ) as a catalyst in Example 1 Polymerization was carried out in the same manner, except that 0.106 g (0.58 mmol) was used. The result was 43 g (86%), molecular weight 43,500 and MWD 2.0.

<실시예 5> Example 5

상기 실시예 1에서 촉매로서 디클로로비스아세토니트릴니켈(NiCl2(CH2CN)2) 0.15g(0.58m㏖) 사용한 것을 제외하고, 동일한 방법으로 중합하였다. 그 결과 수율은 43g(86%), 분자량 52,000 및 MWD 1.92이었다. Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.15 g (0.58 mmol) of dichlorobisacetonitrile nickel (NiCl 2 (CH 2 CN) 2 ) was used as a catalyst. The result was 43 g (86%), molecular weight 52,000 and MWD 1.92.

<실시예 6><Example 6>

상기 실시예 1에서 5-노보넨-2-카르복실산 메틸 에스테르 대신에 5-노보넨-2-메틸-2-카르복실산 메틸 에스테르 50g을 사용한 것을 제외하고, 동일한 방법으로 중합하였다. 그 결과 수율은 42g(84%), 분자량 45,000 및 MWD 1.6이었다.Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that 50 g of 5-norbornene-2-methyl-2-carboxylic acid methyl ester was used instead of 5-norbornene-2-carboxylic acid methyl ester. The result was 42 g (84%), molecular weight 45,000 and MWD 1.6.

<실시예 7><Example 7>

상기 실시예 1에서 5-노보넨-2-카르복실산 메틸 에스테르 대신에 N,N-디메틸 -5-노보넨-2-카르복시산 아미드 50g을 사용한 것을 제외하고, 동일한 방법으로 중합하였다. 그 결과 수율은 37g(74%), 분자량 47,000 및 MWD 1.6이었다.Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that 50 g of N, N-dimethyl-5-norbornene-2-carboxylic acid amide was used instead of 5-norbornene-2-carboxylic acid methyl ester. The result was 37g (74%), molecular weight 47,000 and MWD 1.6.

<실시예 8><Example 8>

상기 실시예 1에서 용매로 에탄올 대신에 이소프로필 알코올을 사용한 것을 제외하고, 동일한 방법으로 중합을 실시하였다. 그 결과 수율은 40g(80%), 분자량 51,500 및 MWD 1.7이었다.The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that isopropyl alcohol was used instead of ethanol as a solvent. As a result, the yield was 40 g (80%), molecular weight 51,500 and MWD 1.7.

<실시예 9>Example 9

상기 실시예 1에서 용매로 에탄올 대신에 에탄올과 테트라하이드로퓨란을 1:2의 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하고, 동일한 방법으로 중합을 실시하였다. 그 결과 수율은 39g(78%), 분자량 49,500 및 MWD 1.7이었다.The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that ethanol and tetrahydrofuran were mixed in a ratio of 1: 2 instead of ethanol as a solvent. The result was 39 g (78%), molecular weight 49,500 and MWD 1.7.

<실시예 10><Example 10>

상기 실시예 1에서 반응 온도를 78℃로 한 것을 제외하고, 동일한 방법으로 중합을 실시하였다. 그 결과 수율은 30g(60%), 분자량 35,500 및 MWD 1.7을 얻었다.The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was 78 ° C. As a result, the yield obtained 30g (60%), molecular weight 35,500, and MWD 1.7.

<비교예 1>Comparative Example 1

촉매로서 염화팔라듐(PdCl2) 0.104(0.58m㏖)에 에탄올(EtOH) 2㎖(35m㏖)을 가하고, 온도를 50℃로 유지하면서 5-노보넨-2-카르복실산 메틸 에스테르 20g을 첨가하여 12시간동안 반응시켰다. 중합이 완결된 후 상기 반응 혼합물을 과량의 메탄올에 적하하였다. 그 결과 생성된 침전물을 메탄올로 2회 세척하여 여과한 다음, 60℃의 진공 오븐에서 12시간 동안 건조하여 5-노보넨-2-카르복실산 메틸 에스테르의 호모중합체를 얻었다. 그 결과 수율은 8.2g(41%), 분자량은 34,000 및 MWD는 1.8를 얻었다.As a catalyst, 2 ml (35 mmol) of ethanol (EtOH) was added to 0.104 (0.58 mmol) of palladium chloride (PdCl 2 ), and 20 g of 5-norbornene-2-carboxylic acid methyl ester was added while maintaining the temperature at 50 ° C. The reaction was carried out for 12 hours. After the polymerization was completed the reaction mixture was added dropwise to excess methanol. The resulting precipitate was washed twice with methanol, filtered and dried in a vacuum oven at 60 ° C. for 12 hours to obtain a homopolymer of 5-norbornene-2-carboxylic acid methyl ester. As a result, the yield was 8.2 g (41%), the molecular weight was 34,000, and the MWD was 1.8.

<비교예 2>Comparative Example 2

상기 비교예 1에서 5-노보넨-2-카르복실산 메틸 에스테르 대신에 N,N-디메틸-5-노보넨-2-카르복시산 아미드 20g 을 사용한 것을 제외하고, 동일한 방법으로 중합을 실시하여, N,N-디메틸-5-노보넨-2-카르복시산 아미드의 호모중합체를 얻었다. 그 결과 수율은 7.4g(37%), 분자량은 42,000 및 MWD는 2.1를 얻었다.Polymerization was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, except that 20 g of N, N-dimethyl-5-norbornene-2-carboxylic acid amide was used instead of 5-norbornene-2-carboxylic acid methyl ester, and N was used. A homopolymer of, N-dimethyl-5-norbornene-2-carboxylic acid amide was obtained. As a result, the yield was 7.4 g (37%), the molecular weight was 42,000 and the MWD was 2.1.

상기 실험 결과, 본 발명의 제조방법에 의하여 극성 작용기를 포함하는 노보 넨계 중합체를 제조하는 경우, 고분자량의 중합체를 비교예에 비하여 고수율로 얻을 수 있음을 볼 수 있다.As a result of the experiment, it can be seen that when producing a norbornene-based polymer containing a polar functional group by the production method of the present invention, a high molecular weight polymer can be obtained in a higher yield than the comparative example.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 구조가 간단하고 저렴한 촉매를 소량 이용하여 극성 작용기를 포함하는 노보넨계 중합체를 고분자량과 고수율로 제조할 수 있는 효과가 있는 발명이다.As described above, the present invention is an invention having the effect of producing a high molecular weight and a high yield of a norbornene-based polymer containing a polar functional group by using a small amount of a simple and inexpensive catalyst.

Claims (6)

용매와 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 니켈계 촉매 중 선택된 촉매 존재 하에서 극성 작용기를 갖는 노보넨계 단량체를 중합 반응시키는 단계를 포함하되,And polymerizing the norbornene-based monomer having a polar functional group in the presence of a solvent and a catalyst selected from the nickel-based catalysts represented by the following Chemical Formulas 1 to 3, 상기 용매는 알코올 단독 또는 물이나 알코올 이외의 유기용제와의 혼합용제인 것임을 특징으로 하는 노보넨계 수지의 제조방법.The solvent is a method of producing a norbornene-based resin, characterized in that the solvent alone or a mixed solvent with water or an organic solvent other than alcohol. <화학식 1><Formula 1> NiX2 NiX 2 상기 식에서, X는 할로겐 원자 또는 탄소수 1~10의 알킬기이다.Wherein X is a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. <화학식 2><Formula 2> (R1NiX)2 (R 1 NiX) 2 상기 식에서, 상기 식에서, X는 할로겐 원자 또는 탄소수 1~10의 알킬기이고, R1은 탄소수 3~12의 알릴기이다.Wherein X is a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 1 is an allyl group having 3 to 12 carbon atoms. <화학식 3><Formula 3> R2 mNiX2 R 2 m NiX 2 상기 식에서, X는 할로겐 원자 또는 탄소수 1~10의 알킬기이고, R2는 니트릴기 또는 시클로디엔기이고, m은 1 또는 2이다.In the above formula, X is a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R 2 is a nitrile group or a cyclodiene group, and m is 1 or 2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 촉매는 함량이 노보넨계 단량체 함량에 대하여 0.1~1mol%임을 특징으로 하는 노보넨계 수지의 제조방법.The catalyst is a method for producing a norbornene-based resin, characterized in that the content of 0.1 ~ 1mol% with respect to the norbornene-based monomer content. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알코올과 물 또는 알코올과 알코올 이외의 유기용제와의 부피비가 1:0.1~10인 것을 특징으로 하는 노보넨계 수지의 제조방법.A method of producing a norbornene-based resin, characterized in that the volume ratio of the alcohol with water or an organic solvent other than alcohol with alcohol is 1: 0.1 to 10. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 극성 작용기를 갖는 노보넨계 단량체가 하기 화학식 4의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 노보넨계 수지의 제조방법.The norbornene-based monomer having a polar functional group has a structure of the formula (4) below. <화학식 4><Formula 4>
Figure 112006015364582-pat00024
Figure 112006015364582-pat00024
상기 식에서, n은 1~5의 정수이며, R3, R4, R5 및 R6 은 서로 같거나 다른 수소 원자, 선형 또는 고리형의 탄소수 1~20의 알킬기, 방향족 치환체,
Figure 112006015364582-pat00025
,
Figure 112006015364582-pat00026
,
Figure 112006015364582-pat00027
,
Figure 112006015364582-pat00028
,
Figure 112006015364582-pat00029
Figure 112006015364582-pat00030
중 선택된 구조이되, R3, R4, R5 및 R6 중 적어도 하나는
Figure 112006015364582-pat00031
,
Figure 112006015364582-pat00032
,
Figure 112006015364582-pat00033
,
Figure 112006015364582-pat00034
,
Figure 112006015364582-pat00035
Figure 112006015364582-pat00036
중에서 선택된 구조이고, 여기서 R은 수소 원자 또는 탄소수 1~10의 사슬 형 또는 고리형 알킬기를 의미한다.)
Wherein n is an integer of 1 to 5, R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same or different hydrogen atoms, linear or cyclic alkyl groups of 1 to 20 carbon atoms, aromatic substituents,
Figure 112006015364582-pat00025
,
Figure 112006015364582-pat00026
,
Figure 112006015364582-pat00027
,
Figure 112006015364582-pat00028
,
Figure 112006015364582-pat00029
And
Figure 112006015364582-pat00030
Selected structure, wherein at least one of R 3 , R 4 , R 5 and R 6
Figure 112006015364582-pat00031
,
Figure 112006015364582-pat00032
,
Figure 112006015364582-pat00033
,
Figure 112006015364582-pat00034
,
Figure 112006015364582-pat00035
And
Figure 112006015364582-pat00036
Wherein R is a hydrogen atom or a chain or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 중합 반응은 20~100℃에서 1~24시간동안 수행되는 것임을 특징으로 하는 노보넨계 수지의 제조방법.The polymerization reaction is a method for producing a norbornene-based resin, characterized in that carried out for 1 to 24 hours at 20 ~ 100 ℃.
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