WO2004078811A1 - 重合反応用溶媒および重合体製造方法 - Google Patents

重合反応用溶媒および重合体製造方法 Download PDF

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Takeshi Fukuda
Kohji Ohno
Takaya Sato
Gen Masuda
Toshifumi Hashiba
Nami Tukamoto
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Nisshinbo Industries,Inc.
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  • the alkoxide represented by the following formula (2) has a high ability to form an ionic liquid, is inexpensive and can be synthesized by a relatively simple method.
  • a quaternary ammonium ion having a tyl group is preferable, and a quaternary ammonium ion represented by the following formula (3) is more preferable.
  • Anions such as N-, C1-, Br-, and I- can be used.
  • LRP living radical polymerization
  • Mw weight average molecular weight
  • Mn number average molecular weight
  • aromatic vinyl group heterocyclic vinyl group, conjugated group, group having a polymerizable unsaturated bond such as vinyl carboxylate, carboxyl group, carbonyl group, Epoxy group, isocyanate group, hydroxy group, amide group, cyano group, amino group, epoxy group, chloromethyl group, glycidyl ether group, litho group, ester group, formyl group, nitryl group, nitro group, carbodiimide group, oxazoline And the like.
  • vinyl carboxylate carboxyl group, carbonyl group, Epoxy group, isocyanate group, hydroxy group, amide group, cyano group, amino group, epoxy group, chloromethyl group, glycidyl ether group, litho group, ester group, formyl group, nitryl group, nitro group, carbodiimide group, oxazoline And the like.
  • the average value of the minor axis was calculated, and using this value, the average value of the particle diameters of 500 particles was determined.
  • the CV value was calculated by the following equation.
  • the ester group of PEGMA I connecting the daraft polymer part of the graft polymer obtained above and the mother particle was cut by the following method, and the molecular weight and molecular weight distribution of the graft polymer were measured.
  • the number average molecular weight (Mn) of the graft polymer was 15,700, the weight average molecular weight (Mw) was 22,000, and the molecular weight distribution (MwZMn) was 1.4.
  • a polymer was produced in the same manner as in Example 9 except that the polymerization reaction solvent was changed to ProME ⁇ TFSI (ionic liquid) synthesized in Synthesis Example 2.

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Abstract

 反応性官能基で修飾された基材と、この基材の反応性官能基と反応し得る官能基を有する化合物とを溶媒中で重合反応させ、基材表面をグラフト化またはブロック化させる場合の溶媒として、イオン性液体を含む重合反応溶媒を用いる。これにより、分子量分布が狭く、高分子量のグラフト層またはブロック層を有する重合体を、簡便にかつ効率よく製造することができる。

Description

明 細 書
重合反応用溶媒および重合体製造方法 技術分野
本発明は、 重合反応用溶媒およびこの溶媒を用いた重合体製造方法に関する。 背景技術
物質の機能発現において、 表面 ·界面の果たす役割が極めて大きいことが知ら れており、 表面等の構造を精密に制御することにより物質を高機能化することが 可能となるため、 近年、 物質の表面等を改質する種々の手法についての研究が重 ねられている。 中でも、 固体物質表面へのグラフト重合は、 以下に記すような利 点を有することから、 有用な表面改質法として注目されている。
( 1 ) ナノメートルからマイクロメ一トルオーダ一のグラフト層を形成すること が可能である。
( 2 ) 重合させるモノマーの種類を代えることにより、 多様な表面特性を付与す ることができる。
( 3 ) 材料表面に導入された重合開始基に対して重合を行えば、 高い密度でのグ ラフト化が可能である。
さらに近年、 ダラフト化の手法としてリビングラジカル重合を採用することで、 表面特性と深く関係するグラフト鎖の分子量および分子量分布並びにグラフト密 度を制御する技術も報告されている (非特許文献 1 :辻井 敬亘、 福田 猛、
"リビングラジカル重合による表面設計" 、 高分子加工、 2 0 0 1年、 5 0巻、 2号、 p . 1 0 - 1 7参照) 。
しかしながら、 このようなグラフト重合による表面改質法は、 重合の際に有機 媒体や安定剤等を多量に使用しなければならないため、 後処理が煩雑になる上、 コスト面で不経済であるとともに、 環境負荷が大きいという問題がある。
また、 固体物質上の官能基とグラフトポリマーの原料であるモノマーとの反応 性が低いため、 製造に長時間を有するのみならず、 長時間をかけても、 充分な分 子量のポリマーからなるグラフト層が得られない場合が多いという問題がある。 一方、 イオン性液体は、 そのユニークな物性から、 近年、 電気化学用電解質、 不活性光化学媒体、 酸触媒反応溶媒等に代表される、 環境に優しいグリーンケ ミストリ一用媒体として注目されている。 特に最近、 ある種のイオン性液体が、 フリ一ラジカル重合ゃリビングラジカル重合の媒体として使用し得ること、 お よびこれにより重合反応性等に大きな影響を与えることが報告されている (非 特許文献 2 : ケミカル コミュニケーションズ、 (英国)、 2 0 0 0年、 p . 1 2 3 7— 1 2 3 8 , 非特許文献 3 :マクロモレキュラー ラピッド コミュ二 ケ——ンョンズ、 (米国) 、 2 0 0 1年、 第 2 2巻、 . 1 2 3 7— 1 2 4 2参 照) 。 発明の開示
本発明は、 このような事情に鑑みなされたものであり、 分子量分布が狭く、 高分子量のグラフト層またはブロック層を有する重合体を、 簡便にかつ効率よ く製造し得る重合反応用溶媒および重合体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重ねた結果、 反応性官能 基で修飾された基材と、 上記反応性官能基と反応し得る官能基を有する化合物と を溶媒中で重合反応させ、 基材表面をグラフ卜化またはブロック化させる場合に、 溶媒としてイオン性液体を含むものを用いることで、 基材上の反応性官能基と、 化合物の官能基との反応性が著しく向上することを見いだすとともに、 結果とし て、 分子量分布が狭く、 高分子量のグラフト層またはブロック層を有する重合体 を、 簡便にかつ効率よく製造し得ることを見いだし、 本発明を完成した。
すなわち、 本発明は、
1 . 反応性官能基で修飾された基材と、 この基材の反応性官能基と反応し得る官 能基を有する化合物とを重合反応させ、 前記基材表面をグラフト化またはブロッ ク化させる際に用いられる重合反応用溶媒であって、 イオン性液体を含むことを 特徴とする重合反応用溶媒、
2 . 前記イオン性液体の含有量が、 5質量%以上であることを特徴とする 1の重 合反応用溶媒、 3. 前記イオン性液体を構成するカチオンが、 アンモニゥムカチオン、 イミダゾ リウムカチオンおよびピリジニゥムカチオンから選ばれる少なくとも 1種である ことを特徴とする 1または 2の重合反応用溶媒、
4. 前記アンモニゥムカチオンが、 脂肪族または脂環式 4級アンモニゥムイオン であることを特徴とする 3の重合反応用溶媒、
5. 前記脂肪族または脂環式 4級アンモニゥムイオンが、 下記一般式 (1) で示 されるイオンであることを特徴とする 4の重合反応用溶媒、
R1
R2— N^-R3 · · · α)
R4
〔式中、 1〜!^4は互いに同一もしくは異種の炭素数 1〜 5のアルキル基、 ま たは R' 一 O— (CH2) n—で表されるアルコキシアルキル基 (R' はメチル 基またはェチル基を示し、 nは 1〜4の整数である。 ) を示し、 これら R1、 R
2、 R3および R4のいずれか 2個の基が環を形成していても構わない。 ただし、 Ri〜R 4の内少なくとも 1つは上記アルコキシアルキル基である。 〕
6. 前記脂肪族または脂環式 4級アンモニゥムイオンが、 下記一般式 (2) で示 されるイオンであることを特徴とする 5の重合反応用溶媒、
Figure imgf000004_0001
〔式中、 R1〜R3は互いに同一または異種の炭素数 1〜 5のアルキル基を示し、 これら R1、 R2および R3のいずれか 2個の基が環を形成していても構わない。 R' はメチル基またはェチル基を示す。 〕
7. 前記脂肪族または脂環式 4級アンモニゥムイオンが、 下記式 (3) で示され るイオンであることを特徴とする 6の重合反応用溶媒、
Me
Et— N— CH2CH2OMe …(3)
Et
〔式中、 Meはメチル基を、 E tはェチル基を示す。 〕 8. 前記イミダゾリウムカチオンが、 下記一般式 (4) で示されるイオンである ことを特徴とする 3の重合反応用溶媒、
(4)
Figure imgf000005_0001
〔式中、 R5、 R6は互いに同一もしくは異種の炭素数 1〜6のアルキル基、 ま たは R' -0- (CH2) n—で表されるアルコキシアルキル基 (R' はメチル 基またはェチル基を示し、 nは 1〜4の整数である。 ) を示し、 R7は水素原子 または炭素数 1〜6のアルキル基を示す。 〕
9. 前記ピリジニゥムカチオンが、 下記一般式 (5) で示されるイオンであるこ とを特徴とする 3の重合反応用溶媒、
ο (5)
R5
〔式中、 R 5は炭素数 1〜 6のアルキル基、 または R' 一 0— (CH2) n—で表 されるアルコキシアルキル基 (R' はメチル基またはェチル基を示し、 nは 1〜
4の整数である。 ) を示す。 〕
10. 前記ィォン性液体を構成するァニオンが、 フッ素原子含有ァニオンである ことを特徴とする 1〜9のいずれかの重合反応用溶媒、
1 1. 前記フッ素原子含有ァニオンが、 BF4 -、 PF6—、 (CF3S02) 2N一、 CF3S03—または CF3C〇2-であることを特徴とする 10の重合反応用溶媒、
12. 前記イオン性液体を構成するァニオンが、 フッ素原子非含有ァニオンであ ることを特徴とする 1〜 9のいずれかの重合反応用溶媒、
13. 反応性官能基で修飾された基材と、 この基材の反応性官能基と反応し得る 官能基を有する化合物とを溶媒中で重合反応させ、 前記基材表面をグラフト化ま たはブロック化させる重合体製造方法であつて、
前記溶媒が、 1〜12のいずれかの重合反応用溶媒であることを特徴とする重合 体製造方法、
14. 前記反応性官能基と反応し得る官能基が、 重合性不飽和結合であることを 特徴とする 1 3の重合体製造方法、
1 5 . 前記重合性不飽和結合が、 重合性炭素一炭素二重結合であることを特徴と する 1 4の重合体製造方法、
1 6 . 前記重合反応が、 ラジカル重合であることを特徴とする 1 3〜1 5のいず れかの重合体製造方法、
1 7 . 前記ラジカル重合が、 リビングラジカル重合であることを特徴とする 1 6 の重合体製造方法、
1 8 . 前記リビングラジカル重合が、 原子移動ラジカル重合または交換連鎖移動 ラジカル重合であることを特徴とする 1 7の重合体製造方法、
1 9 . 前記基材が、 球状微粒子であることを特徴とする 1 3〜 1 8のいずれかの 重合体製造方法
を提供する。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係る重合反応用溶媒は、 反応性官能基で修飾された基材と、 この基材 の反応性官能基と反応し得る官能基を有する化合物とを重合反応させ、 基材表面 をグラフト化またはプロック化させる際に用いられる重合反応用溶媒であって、 ィォン性液体を含むことを特徴とするものである。
ここで、 イオン性液体とは、 液状の塩、 特に、 常温付近で液体となる塩の総称 であり、 イオンのみからなる溶媒である。 このイオン性液体は、 不揮発性の液体 であるため、 不燃または難燃性であるという特徴を有するとともに、 耐熱性が高 レ 液体温度範囲が広い、 化学的に安定である等の特徴を有するものである。 また、 このイオン性液体の融点に関しては、 ァニオンとカチオンとの組み合わ せや、 カチオン中のアルキル鎖の長さを変えることで、 著しく変化することが知 られている。
本発明におけるィォン性液体としては、 上記特性を有するィォン性液体であれ ば、 特に限定されるものではないが、 上述したイオン性液体の形成能が高いとい う点から、 イオン性液体を構成するカチオンが、 アンモニゥムカチオン、 イミダ ゾリゥムカチオンおよびピリジニゥムカチォンから選ばれる少なくとも 1種であ ることが好ましく、 中でも、 アンモニゥムカチオンであることがより好ましい。 上記イミダゾリウムカチオンとしては、 上記式 (4 ) で示されるものであれば、 特に限定はなく、 その具体例としては、 ジアルキルイミダゾリウムカチオン、 ト リアルキルイミダゾリウムカチオン等が挙げられ、 具体的には、 1—ェチルー 3 ーメチルイミダゾリゥムイオン、 1 一プチルー 3 —メチルイミダゾリゥムイオン、 1 , 2 , 3 —トリメチルイミダゾリゥムイオン、 1 , 2—ジメチル— 3—ェチル イミダゾリウムイオン、 1, 2—ジメチルー 3 —プロピルイミダゾリウムイオン、 1 -プチル- 2 , 3 —ジメチルイミダゾリウムィオンなどが挙げられる
上記ピリジニゥムカチオンとしては、 上記式 ( 5 ) で示されるものであれば、 特に限定されるものではなく、 その具体例としては、 N—プロピルピリジニゥム イオン、 N—ブチルピリジニゥムイオン、 1—プチルー 4—メチルピリジニゥム イオン、 1 一プチルー 2 , 4ージメチルピリジニゥムイオンなどが挙げられる。 上記アンモニゥムカチオンとしては、 特に限定されるものではないが、 合成の 簡便さ、 入手し易さ、 および試薬に対する反応性等を考慮すると、 脂肪族または 脂環式 4級アンモニゥムイオンをカチオン成分とするものであることが好ましい。 これらの脂肪族および脂環式 4級アンモニゥムイオンとしても、 特に限定され るものではなく、 トリメチルプロピルアンモニゥムイオン、 トリメチルへキシル アンモニゥムイオン、 テトラペンチルアンモニゥムイオン等の種々の 4級アルキ ルアンモニゥムイオン、 N—プチルー N—メチルピロリジニゥムイオンなどが挙 げられるが、 特に、 下記一般式 ( 1 ) で示されるものを好適に用いることができ る。
Figure imgf000007_0001
〔式中、 R i〜R 4は互いに同一もしくは異種の炭素数 1〜5のアルキル基、 ま たは R ' —〇— ( C H 2 ) n—で表されるアルコキシアルキル基 (R ' はメチル 基またはェチル基を示し、 nは 1〜4の整数である。 ) を示し、 これら R 1 R 2、 R 3および R 4のいずれか 2個の基が環を形成していても構わない。 ただし、 Ri〜R4の内少なくとも 1つは上記アルコキシアルキル基である。 〕
式 (1) において、 炭素数 1〜 5のアルキル基としては、 メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 2—プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基等が挙げられるが、 分子量 が大きいほどイオン性液体の粘性が増す傾向があり、 粘度が高い程溶剤として使 用し難くなることから、 尺1〜!^4の少なくとも 1つはメチル基、 ェチル基また はプロピル基、 特に、 メチル基またはェチル基であることが好ましい。
また、 R' —0— (CH2) n—で表されるアルコキシアルキル基としては、 メトキシまたはエトキシメチル基、 メトキシまたはエトキシェチル基、 メトキシ またはエトキシプロピル基、 メトキシまたはエトキシブチル基が挙げられる。 上 記 nは 1〜 4の整数であるが、 ィォン性液体形成能が高いことから、 1〜2が好 ましく、 特に、 n== 2が好ましい。
R1〜R4のいずれか 2個の基が環を形成しているカチオンとしては、 アジリ ジン環、 ァゼチジン環、 ピロリジン環、 ピぺリジン環等を有する 4級アンモニゥ ムイオンが挙げられる。
上記式 (1) で示される 4級アンモニゥムイオンの中でも、 イオン性液体形成 能が高く、 原料が安価で比較的簡便な方法で合成可能という点から、 下記式 (2) で示されるアルコキシェチル基を有する 4級アンモニゥムイオンが好まし く、 特に、 下記式 (3) で示される 4級アンモニゥムイオンがより一層好ましい。
Figure imgf000008_0001
〔式中、 !^〜 3および は、 上記と同じ。 〕
Me
Et— N— CH2CH2OMe ·■ · (3)
Et
〔式中、 Meはメチル基を、 E tはェチル基を示す。 〕
上記式 (3) で示される 4級アンモニゥムイオンのように、 2—アルコキシェ チル基を含有するアンモニゥムカチオンは、 イオン性液体の性状を示し易く、 例 えば、 下記式 (6) 〜 (8) で示されるものもイオン性液体の性状を示し、 これ らも本発明の重合反応用溶媒として好適に用いることができる (
Me
Me— CH2CH2OMe …(6)
Et
Figure imgf000009_0001
また、 上記ィォン性液体を構成するァニオンとしては、 特に限定されるもので はなく、 例えば、 BF4—、 PF6—、 As F6-、 SbF6―、 A 1 C 14―、 HS〇 4 、 1 O 4 、 し H33 、 丄, 3 O O 3 、 丄, 3 し〇 2 、 (し F3 02) 2
N一、 C 1 -、 B r―、 I―等のァニオンを用いることができる。
これらのァニオンの中でも、 ィォン性液体形成能が高いことから、 フッ素原子 含有ァニオン、 特に、 BF4—、 PF6—、 (CF3S02) 2N―、 CF3S03一、 し 2 F 5 S〇。 、 C 2 F 5 C O 2 、 、し F3 o〇2) 3し 、 C F 5 S O 3 、 ( C F 5S02) 2N―、 F · 2. 3HF―、 S b F 6等を用いることが好ましい。
また、 非ハロゲン化により環境負荷を低減するという点からは、 フッ素原子等 のハロゲン原子を含有しないァニオンを用いることが好ましく、 この場合、 CH 3 S 3 、 C 2H5 S 3 、 し H36Ι— Ι4ύ03 、 し ti 3 Ο 02 、 C 2H 5 O O 2 、 CH3OS〇3—、 C2H5OS03 -、 CH3S〇2-、 C2H5S02一、 CH3C02一、 CH3C〇2—、 C2H5C02—、 (CN) 2N―、 NO 等を好適に用いることが できる。
上記 4級アンモニゥム塩の一般的な合成法は、 次の通りである。 まず、 3級ァ ミン類と、 アルキルハライドまたはジアルキル硫酸等とを混合し、 必要に応じて 加熱を行うことで 4級アンモニゥムハライド塩とする。 なお、 アルコキシェチル ハライド、 アルコキシメチルハライド等の反応性の低い化合物を用いる場合、 ォ —トクレーブ等を用いて加圧下で反応させることが好適である。
このようにして得られた 4級アンモニゥムハライド塩を、 水等の水性媒体中に 溶解し、 ホウフッ化水素酸や、 テトラフルォロリン酸等の必要とするァニオン種 を発生させる試薬と反応させてァニオン交換反応を行い、 4級アンモニゥム塩を 得ることができる。
上記イオン性液体の融点は、 特に限定されるものではないが、 低温下において も重合反応を行い易いという点から、 5 0 °C以下、 特に 2 5 °C以下であることが 好ましい。
なお、 本発明のイオン性液体は、 それ単独で重合反応用溶媒として使用しても よく、 従来用いられていた各種溶剤と混合して用いることもできる。
イオン性液体と、 従来の溶剤とを混合して用いる場合、 重合反応用溶媒中のィ オン性液体の含有量は、 例えば、 5質量%程度であれば、 基材に導入された反応 性官能基と これと反応する化合物の官能基との反応性が高まり、 その結果得ら れる重合体において、 グラフト鎖またはブロック鎖の分子量および分子量分布を 制御することが容易となる。 しかしながら、 後処理の簡便性や、 環境適応性およ び安全性などを考慮すると、 イオン性液体を 1 0質量%以上、 特に、 好ましくは 5 0質量%以上、 より好ましくは 8 0〜1 0 0質量%含有する イオン性液体が 高濃度の重合反応用溶媒を用いることが望ましい。
この場合、 ィォン性液体と混合して使用可能な溶剤としては、 特に限定される ものではない。 例えば、 水、 メタノール, エタノール, 1一プロパノール, 2 - プロパノール, 1ーブタノール、 2—ブ夕ノール, i一ブチルアルコール, t一 ブチルアルコール, 1一ペン夕ノール, 2—ペン夕ノール, 3—ペン夕ノール, 2—メチル _ 1—ブタノ一ル, i一ペンチルアルコール, t—ペンチルアルコー ル, 1一へキサノール, 2 _メチルー 1—ペン夕ノール, 4—メチル— 2—ペン タノ一ル, 2—ェチルブ夕ノール, 1一ヘプ夕ノール, 2—ヘプ夕ノール, 3— ヘプ夕ノール, 2—ォク夕ノール, 2—ェチル— 1一へキサノール, ベンジルァ ルコール, シクロへキサノール等のアルコール類、 メチルセ口ソルブ, ェチルセ 口ソルブ, イソプロピルセロソルブ, プチルセ口ソルブ, ジエチレングリコール モノブチルエーテル等のエーテルアルコール類、 アセトン, メチルェチルケトン, メチルイソプチルケトン, シクロへキサノン等のケトン類、 酢酸ェチル, 酢酸ブ チル, プロピオン酸ェチル, セロソルブアセテート等のエステル類、 ペンタン,
2—メチルブタン, ヘプタン, n—へキサン, 2—メチルペンタン、 2 , 2 -ジ メチルブタン, 2 , 3—ジメチルブタン, ヘプタン, n—オクタン, イソォクタ ン, 2 , 2, 3一卜リメチルペンタン, ノナン, デカン, シクロペンタン, メチ ルシクロペンタン, シクロへキサン, メチルシクロへキサン, ェチルシクロへキ サン, p—メンタン, ジシクロへキシル, ベンゼン, トルエン, キシレン, ェチ ルベンゼン, ァニソ一ル (メトキシベンゼン) 等の脂肪族または芳香族炭化水素 類、 四塩化炭素, トリクロロエチレン, クロ口ベンゼン, テトラブロムエタン等 のハロゲン化炭化水素類、 ジェチルェ一テル, ジメチルエーテル, トリオキサン, テトラヒドロフラン等のエーテル類、 メチラール, ジェチルァセタール等のァセ タール類、 ギ酸, 酢酸, プロピオン酸等の脂肪酸類、 ニトロプロパン, ニトロべ ンゼン, ジメチルァミン, モノエタノールァミン, ピリジン, ジメチルホルムァ ミド, ジメチルスルホキシド, ァセトニトリル等の硫黄または窒素含有有機化合 物類等が挙げられ、 これらは 1種単独でまたは 2種以上混合して用いることがで きる。
本発明に係る重合体製造方法は 反応性官能基で修飾された基材と、 この基材 の反応性官能基と反応し得る官能基を有する化合物とを溶媒中で重合反応させ、 基材表面をグラフ 1、化またはブロック化させる重合体製造方法において、 溶媒と して、 上述したイオン性液体を含む重合反応用溶媒を用いることを特徴とするも のである。
ここで、 上記重合反応としては、 ラジカル重合, イオン重合, 酸化ァニオン重 合, 開環重合などの付加重合、 脱離重合, 脱水素重合, 脱窒素重合などのポリ縮 合、 ポリ付加, 重付加, 異性化重合, 転移重合などの水素移動重合、 付加縮合等 が挙げられるが、 簡便であるとともに経済性に優れたポリマー製造法であり、 種々の高分子の工業的な合成に多く用いられているという点から、 特に、 ラジカ ル重合、 中でも、 現在までのところ、 汎用的、 工業的には使われてはいないが、 容易にグラフト鎖の分子量および分子量分布並びにグラフト密度を制御すること ができるリビングラジカル重合を用いることが好ましい。 上記リビングラジカル重合 (LRP) とは、 狭い分子量分布 (分子量分布指 数 [Mw (重量平均分子量) /Mn (数平均分子量) ] が 2. 3以下) 、 およ び高い末端活性率が得られる理想的なラジカル重合であり、 (i) ドーマント 種 P— Xの共有結合が熱や光などにより可逆的に切断され、 Pラジカルと Xラ ジカルとに解離して活性化されて重合が進む解離一結合機構、 (ii) p_xが 遷移金属錯体の作用によつて活性化されて重合が進む原子移動機構 ( A T R p) 、 (iii) p— xが他のラジカルと交換反応を起こして重合が進む交換連鎖 移動機構、 の 3種類に大別される。
本発明において、 上記 (i) 解離一結合機構で用いられる反応開始種としては、 特に限定されるものではなく、 通常用いられる種々の解離—結合開始種を用いる ことができる。 例えば、 2, 2, 6, 6—テトラメチルピペリジン— 1—ォキシ ル (以下 「TEMP〇」 ともいう) 、 4ーヒドロキシ _TEMPO、 4—ァミノ 一 TEMPO, 4—ァセトアミド _TEMPO、 4一アミノメチル一 TEMP〇、
4—メ卜キシー TEMPO, 4— t一ブチル _TEMPO、 3—ヒドロキシー 2, 2, 5, 5—テ卜ラメチルピロリジン— 1—ォキシル、 3一アミノー 2, 2, 5,
5—テトラメチルピロリジン— 1—ォキシル、 3—ァセ卜アミドー 2, 2, 5, 5—テトラメチルピロリジン— 1—ォキシル、 3—メ卜キシ一 2, 2? 5, 5 - テトラメチルピロリジン— 1—ォキシル、 3一 (アミノメチル) 一 2, 2, 5, 5ーテ卜ラメチルピロリジン— 1—ォキシル、 3 - t一ブチル _ 2, 2, 5, 5 ーテトラメチルピロリジン— 1—ォキシル等のニトロキシ化合物や 2価のコバル 卜ラジカルとポルフィリンの錯体等が挙げられる。
本発明において、 上記 (ii) 原子移動ラジカル重合で用いられる ATRP開 始種としては、 特に限定されるものではなく、 通常用いられる種々の ATRP開 始種を用いることができるが、 中でも例えば、 下記式 (9) 〜 (12) で示され る化合物を用いることが好ましい。
Figure imgf000013_0001
o =
16
0 0 R
II
R14-R 5-S-2 (11) R18— C— C— Z (12)
17
R
〔式中、 R 8〜R 1 8は、 互いに同一または異なっていてもよく、 水素原子、 ハロ ゲン原子、 置換もしくは非置換の炭素数 1〜 2 0のアルキル基もしくはァリル基、 または置換もしくは非置換の炭素数 6〜 2 0のァリール基を示し、 Zはハロゲン 原子を示す。 〕
上記ハロゲン原子 Zは、 特に限定はないが、 塩素原子、 臭素原子を用いること が好ましい。 また、 上記アルキル基等の置換基としては、 例えば、 アルキル基、 ァリール基、 力ルポキシル基、 カルボ二ル基、 水酸基、 アミノ基、 ニトロ基、 二トリル基などが挙げられる。
式 (9 ) 〜 (1 2 ) で示される化合物の具体例としては、 例えば、 1一ブロモ 一 1一フエニルェタン、 2—ブロモイソ酪酸ェチル、 p—トルエンスルホン酸ク 口ライド、 2—ブロモプロピオン酸ェチル等が挙げられる。
また、 遷移金属錯体としても 特に限定されるものではなく 原子移動ラジカ ル重合において通常用いられる種々の遷移金属錯体を用いることができ、 例えば、 下記式 ( 1 3 )
M Z (D) ( 1 3 )
〔式中、 Mは遷移金属を示し、 Zはハロゲン原子を示し、 (D ) は配位子を示 す。 〕
で示される化合物を用いることができる。
上記遷移金属 Mとしては、 特に限定はないが、 銅を用いることが好ましい。 ハ ロゲン原子 Zとしても特に限定はないが、 通常臭素原子が好適に用いられる。 ま た、 配位子としては、 孤立電子対により遷移金属と配位結合を形成できるもので あれば特に限定はなく、 例えば、 2, 2 ' ービピリジル、 2 , 2 ' —ビス— 4一 ヘプチルピリジル、 2— (N—ペンチルイミノメチル) ピリジン、 スパルティン、 トリス (2—ジメチルアミノエチル) アミン等を用いることができる。 本発明において、 上記 (m) 交換連鎖移動ラジカル重合には、 例えば、 p— Xが不飽和結合を有する化合物であり、 他のラジカルの付加反応と、 これにより 生じた中間体ラジカルの分裂反応とで交換反応が完結するもので、 RAFT (可 逆的付加一分裂連鎖移動) 重合と呼ばれているもの、 P— Xがヨウ素を含む化合 物で、 ヨウ素移動重合と呼ばれるもの等がある。 本発明では、 適用モノマーの多 様性と、 重合温度をはじめとする反応条件の簡便性という点から、 RAFT重合 を用いることが好ましい。 この RAFT開始種としては、 特に限定されるもので はなく、 通常用いられる種々の RAFT開始種を用いることができ、 例えば、 下 記一般式 (14) で示されるような有機化合物が挙げられる。
R19— S-A=S (14)
Y
〔式中、 R19および Yは、 互いに同一または異なっていてもよく、 水素原子、 または酸素原子、 窒素原子もしくは遷移金属元素を含んでいてもよい一価の有機 基を、 Aは炭素原子またはリン原子を示す。 〕
式 (14) における一価の有機基としては、 例えば、 置換または非置換の炭 素数 1〜20のアルキル基、 ァリル基、 ォキシアルキル基、 アミノ基、 置換ま たは非置換の炭素数 6〜 20のァリ一ル基、 アルキルァリール基、 ォキシァリ —ル基等が挙げられる。 また、 上記置換基としては、 例えば、 アルキル基、 ァ リール基、 カルボキシル基、 カルボニル基、 水酸基、 アミノ基、 ニトロ基、 二 トリル基などが挙げられる。
具体的な R A F T開始種としては、 例えば、 ベンジルジチォベンゾェ一ト、 1一フエニルェチルジチォベンゾェ一ト、 2—フエニルプロパン— 2ーィルジチ ォベンゾエート、 1ーァセトキシェチルジチォベンゾェ一卜、 1 , 4 _ビス (チ ォベンゾィルチオメチル) ベンゼン、 1, 2, 4, 5—テトラーチォベンゾィル チオメチルベンゼン、 1, 4一ビス (2— (チォベンゾィルチオ) プロパン一 2 —ィル) ベンゼン、 1 - (4ーメトキシフエニル) ェチルジチォベンゾエート、 ベンジルジチォアセテート、 エトキシカルポ二ルメチルジチオアセテー卜、 2— (エトキシカルポニル) プロパン— 2—ィルジチォベンゾェート、 2—シァノプ 口パン一 2—ィルジチォベンゾェ一ト、 t一ブチルジチォベンゾエー卜、 2, 4, 4 -トリメチルペンタン一 2—ィルジチォベンゾエー卜、 3または 4一ビニルベ ンジルジチォベンゾェ一ト、 S—べンジルジェトキシホスフィニルジチォホルメ —ト、 t一ブチルトリチォパ一ベンゾェ一ト、 2—フエニルプロパン— 2—ィル 一ジチォナフ夕レート、 4一シァノペンタン酸ジチォベンゾエー卜、 ジベンジル テトラチォテレフ夕レート、 ジベンジルトリチォカルポネー卜、 カルポキシメチ ルジチォベンゾェ一ト、 1 _フエニルェチルジチォアセテート、 2—フエニルプ 口パン一 2—ィルジチォアセテート、 2一 (エトキシカルボニル) プロパン— 2 ーィルジチォアセテート、 4一シァノペン夕ン酸ジチオアセテ一卜、 1一フエ二 ルェチルー N, N -ジェチルァミノジチォホルメート、 2—フエニルプロパン— 2ーィル— N, N—ジェチルアミノジチォホルメート、 2 - (エトキシカルボ二 ル) プロパン一 2—ィル— N, N—ジェチルアミノジチォホルメート、 4—シァ ノペンタン酸一 N, N—ジェチルァミノジチォホルメート、 o—フエニル— S— ( 2—フエニルェタン) ジチォカルボネート、 o _フエニル— S - ( 2—フエ二 ルプロパン) ジチォカルボネート、 o—フエ二ルー S— ( 2— (エトキシカルボ ニル) プロパン) ジチォカルボネート、 0—フエ二ルー S - ( 4—シァノペン夕 ン酸) ジチォカルボネート、 等が挙げられる。
また、 これらのラジカル重合を行う際に用いる重合開始剤としては 公知の 種々のものを用いることができ、 例えば、 過酸化べンゾィル, クメンハイドロパ ーォキシド, t 一ブチルハイド口パーオキサイド, 過硫酸ナトリウム, 過硫酸力 リウム, 過硫酸ァンモニゥム等の過硫酸塩、 ァゾビスイソプチロニトリル, ァゾ ビスメチルプチロニトリル, ァゾビスィソバレロニトリル等のァゾ系化合物など が挙げられ、 これらは 1種単独でまたは 2種以上組み合わせて使用することがで さる。
本発において、 リビングラジカル重合には、 上記した各種リビングラジカル重 合を採用できるが、 特に、 重合温度をはじめとする反応条件の簡便性に優れてい る点、 適用モノマーの多様性が期待できることなどから、 (ii ) 原子移動機構 (原子移動ラジカル重合) および (iii) 交換連鎖移動機構 (交換連鎖移動ラジ カル重合) を用いることが好適である。
本発明における基材としては、 反応性官能基で修飾できるものであれば特に限 定されるものではなく、 ポリマーフィルム、 ポリマー微粒子等のポリマー成形体、 鉄、 銅、 金、 鉛、 アルミニウム、 フェライト、 磁性体等の金属類、 酸化ケィ素、 石英、 水酸化アルミニウム、 水酸化マグネシウム等の無機固体などを用いること ができるが、 反応性官能基を修飾し易いという点から、 ポリマ一成形体、 無機固 体を用いることが好ましく、 中でもポリマー微粒子、 酸化ケィ素、 水酸化アルミ 二ゥム、 水酸化マグネシゥムを用いることが好ましい。
また、 基材の形状としても特に限定されるものではなく、 球状、 板状、 シート またはフィルム状等、 必要に応じて適当な形状を選択することができるが、 重合 体の用途としてより多くの応用が可能であるという点から、 球状、 シートまたは フィルム状が好ましく、 特に、 球状微粒子を用いることが好ましい。 この場合、 微粒子の平均粒子径としては、 例えば、 1 n m〜l 0 0 0 0 m、 好ましくは 5 n m〜l 0 0 m、 より好ましくは 1 0 n m〜5 0 m程度とすることができる。 なお、 本発明において、 反応性官能基による 「修飾」 とは、 基材に後から官能 基を導入する場合、 予め官能基を有する化合物を用いて官能基を有する基材を製 造する場合、 の両者を含む概念である。
反応性官能基としては、 後に詳述する 「官能基を有する化合物」 と反応し得る 基であれば、 特に限定はなく、 例えば , ι3—不飽和カルポニル基、 α' , β— 不飽和二トリル基、 ハロゲン化ビエル基、 ハロゲン化ビニリデン基.. 芳香族ビニ ル基、 複素環式ビニル基、 共役ジェン、 カルボン酸ビニルエステルのような重合 性不飽和結合を有する基、 カルボキシル基、 カルボニル基、 エポキシ基、 イソシ ァネート基、 ヒドロキシ基、 アミド基、 シァノ基、 アミノ基、 エポキシ基、 クロ ロメチル基、 グリシジルエーテル基、 リチォ基、 エステル基、 ホルミル基、 ニト リル基、 ニトロ基、 カルポジイミド基、 ォキサゾリン基等が挙げられる。
これらの反応性官能基で、 基材を修飾する方法としては、 公知の種々の方法を 採用でき、 ポリマー成形体の場合は、 例えば、 ポリマー重合時に反応性官能基を 有する不飽和モノマーを共重合させて成形体を製造する方法や、 金属類または酸 化ゲイ素などの無機固体の場合は、 例えば、 基材の表面を反応性官能基を有する シラン力ップリング剤で表面処理する方法などを採用することができる。
上記基材の反応性官能基と反応し得る化合物は、 基材上の反応性官能基の種類 に応じて適当な反応活性種を発生する化合物を選択して用いることができ、 特に 限定されるものではない。
本発明で好適に使用されるラジカル重合の場合、 このような化合物は、 通常、 反応性不飽和二重結合を有する原料単量体であり、 具体的には、 例えば、 スチ レン, o—メチルスチレン, m _メテルスチレン, p—メチルスチレン, α—メ チルスチレン, ρ _ェチルスチレン, 2、 4 _ジメチルスチレン, ρ _ η—プチ ルスチレン, p— t—プチルスチレン, p— n—へキシルスチレン, p— n—ォ クチルスチレン, p— n—ノニルスチレン, p— n—デシルスチレン, p— n— ドデシルスチレン, p—メトキシスチレン, p—フエニルスチレン, p—クロル スチレン, 3, 4—ジクロルスチレンなどのスチレン類、 アクリル酸メチル, 7 クリル酸ェチル, アクリル酸 n—ブチル, アクリル酸イソプチル, アクリル酸プ 口ピル、 アクリル酸へキシル, アクリル酸 2—ェチルへキシル, アクリル酸 n— ォクチル, アクリル酸ドデシル, アクリル酸ラウリル, ァクリル酸ステアリル, アクリル酸 2—クロルェチル, アクリル酸フエニル, α—クロルアクリル酸メチ ル, メタクリル酸メチル, メ夕クリル酸ェチル, メ夕クリル酸 η—ブチル, メタ クリル酸イソプチル, メタクリル酸プロピル, メ夕クリル酸へキシル, メタクリ ル酸 2—ェチルへキシル, メタクリル酸 η—ォクチル, メタクリル酸ドデシル, メタクリル酸ラウリル, メタクリル酸ステァリルなどの (メタ) アクリル酸エス テル類、 酢酸ビニル, プロピオン酸ビニル, 安息香酸ビニル, 酪酸ビニルなどの ピニルエステル類、 ァクリロニ卜リル, メタクリロニトリルなどの (メタ) ァク リル酸誘導体、 ビニルメチルエーテル, ビニルェチルエーテル, ビニルイソブチ ルエーテルなどのビニルェ一テル類、 ビニルメチルケトン, ビニルへキシルケト ン, メチルイソプロぺニルケトンなどのビニルケトン類、 Ν—ビニルピロール, Ν—ビニルカルバゾール, Ν—ビニルインドール, Ν _ピニルピロリドンなどの Ν—ビニル化合物、 フッ化ビニル, フッ化ビニリデン, テトラフルォロエチレン, へキサフルォロプロピレン、 アクリル酸トリフルォロェチル, アクリル酸テトラ フルォロプロピレルなどのフッ素アルキル基を有する化合物等が挙げられ、 これ らは 1種単独でまたは 2種類以上を組み合わせて使用することができる。 これ らの中でも、 モノマーの反応性を考慮すると、 ビニル基系およびノまたは (メ 夕) アクリル基系のモノマーゃコポリマ一またはポリマ一を用いることが好ま しい。
さらに、 本発明において上記ラジカル重合を使用する場合、 架橋構造を有す る重合体も製造することができる。 その際に用いられる不飽和二重結合を 2個 以上有する原料単量体としては、 例えば、 ジビニルベンゼン, ジビニルナフタ レン等の芳香族ジビニル化合物、 エチレングリコールジァクリレート、 エチレン グリコ一ルジメタクリレート、 トリエチレングリコールジメタクリレ一ト、 テト ラエチレンダリコールジメ夕クリレー卜、 1, 3—ブチレングリコ一ルジメ夕ク リレート、 トリメチロールプロパントリァクリレート, トリメチロールプロパン トリメタクリレート、 1, 4一ブタンジオールジァクリレート、 ネオペンチルダ リコールジァクリレート、 1, 6—へキサンジオールジァクリレー卜、 ペンタエ リスリトールトリァクリレート、 ペンタエリスリト一ルテトラァクリレート、 ぺ ン夕エリスリトールジメ夕クリレー卜、 ペン夕エリスリトールテトラメ夕クリレ 一卜、 グリセ口一ルァクリロキシジメタクリレート、 N, N—ジビニルァニリン、 ジピニルエーテル、 ジビニルスルフィ ド、 ジビニルスルフォン等の化合物が挙げ られ、 これらは 1種単独でまたは 2種類以上を組み合わせて使用することができ る。 これらの中でも、 ビニル基系および/'または (メタ) アクリル基系のモノ マーゃコポリマ一を用いることが好ましい。
また、 ラジカル重合以外のその他の重合法を用いる場合、 「反応性官能基と反 応し得る化合物」 としては、 ギ酸, 酢酸, プロピオン酸, 酪酸, 吉草酸, シユウ 酸, マロン酸, コハク酸, ダルタル酸, アジピン酸, ピメリン酸, マレイン酸, フマル酸, フタル酸, イソフタル酸, テレフタル酸, 塩化ァセチル, 塩化べンゾ ィル等のカルボン酸またはカルボン酸誘導体、 硫酸、 リン酸、 水酸化ナトリウム、 水酸化カリウム等の無機酸または無機塩基、 メタノール, エタノール, フエノー ル, メチルフエノ一ル, ニトロフエノール, ピクリン酸, エチレングリコール, グリセロール等のアルコール類、 臭化工チル, (S ) —3—ブロモ _ 3—メチル へキサン, クロロメタン等のハロゲン化有機化合物、 ェチルァミン, アミノエ夕 ン, 2—ァミノペンタン, 3—アミノブタン酸, ァニリン, p—プロモア二リン, ミン, アンモニア, ァセトアミド, P—トルイジン, p—二ト 口トルエン等のアミン系化合物、 ホルムアルデヒド等が挙げられる。 また、 これ らの化合物の 1種または 2種以上からなるコポリマ一またはポリマーも挙げられ る。
本発明の重合体製造方法を行う際、 重合条件は特に限定されるものではない。 すなわち、 反応性官能基と反応し得る官能基を有する化合物 (モノマ 一) 、 重合開始剤および開始種 (リビングラジカル重合の場合) の種類、 量などにより、 最適条件は変動するものであり、 一概には規定できないが、 ラジカル重合を例に挙げると、 基材上に導入された反応性官能基 0. lmo l に対し、 反応性官能基と反応し得る官能基を有する化合物の量は 1〜 30 Omo 1、 コストを削減するという点から、 5〜20 Omo 1が好ましく、 1 5〜5 Omo 1が最適である。 また、 重合開始剤の使用量は、 通常、 0. 005〜3 Omo 1であるが、 重合性を考慮すると、 0. 02〜 1 Omo 1が好ましく、 0. 05〜0. 5 mo 1が最適である。
AT RPにおいて、 反応性官能基と反応し得る官能基を有する化合物の使用 量は、 基材上に導入された反応性官能基 (ATRP開始種) 0. lmo lに対し、 通常 1〜30 Omo 1であり、 コストを削減するという点から、 5〜 200m o 1が好ましく、 15〜 50 m o 1が最適である。 遷移金属錯体の使用量は、 通常 0 · 01〜1. Omo 1であり、 重合性の点から、 0. 05〜0. 5mo 1 が好ましく、 0. 1〜0. 2 mo 1が最適である。
RAFT重合において、 反応性官能基と反応し得る官能基を有する化合物の使 用量は、 基材上に導入された反応性官能基 (RAFT開始種) 0. lmo lに対 し、 通常 1〜30 Omo 1であり、 コストを削減するという点から、 5〜20 Omo 1が好ましく、 1 5〜5 Omo 1が最適である。 また、 重合開始剤の使 用量は、 通常、 0. 0005〜lmo 1であるが、 重合性を考慮すると、 0. 001〜0. 5mo lが好ましく、 0. 005〜0. lmo lが最適である。 上述した各種反応において用いられる、 反応性官能基で修飾された基材と重 合反応溶媒との使用割合は、 基材の形状などによって最適値が変わるものであ るため一概には規定できないが、 例えば、 0. 1 mo 1の反応性官能基が導入 された基材を 1質量部とすると、 本発明の重合反応溶媒の使用量は、 通常、 7 〜4 5 0 0 0質量部であるが、 環境適応性を考慮すると、 3 5〜 2 5 0 0 0質 量部が好ましく、 7 0〜2 0 0 0質量部が最適である。 重合温度は、 通常、 ― 2 0〜1 0 0 0 °Cであるが、 安全性を高めるという点から、 0〜5 0 0 °Cが好 ましく、 5 0〜1 1 0 °Cが最適である。 重合時間は、 通常、 0 . 2〜7 2時間 であるが、 効率性を上げるという点から、 0 . 2 5〜4 8時間が好ましく、 0 . 5〜2 4時間が最適である。
なお、 本発明の重合体製造方法を行うに際しては、 分散剤、 安定剤、 乳化剤な どの各種添加剤を必要に応じて重合反応系内に加えることもできる。
この場合、 使用可能な分散剤、 安定剤としては、 例えば、 ポリヒドロキシスチ レン, ポリスチレンスルホン酸, ビニルフエノールー (メタ) アクリル酸エステ ル共重合体, スチレン一 (メタ) ァクリル酸エステル共重合体, スチレンービニ ルフエノ一ルー (メタ) アクリル酸エステル共重合体等のポリスチレン誘導体、 ポリ (メタ) アクリル酸, ポリ (メタ) アクリルアミド, ポリアクリロニトリル, ポチェチル (メタ) ァクリレート, ポリブチル (メタ) ァクリレート等のポリ (メタ) アクリル酸誘導体、 ポリメチルビニルエーテル, ポリェチルビニルエー テル, ポリプチルビニルエーテル, ポリイソプチルビニルエーテル等のポリビニ ルアルキルエーテル誘導体、 セルロース, メチルセルロース, 酢酸セルロース, 硝酸セルロース, ヒドロキシメチルセルロース, ヒドロキシェチルセルロース, ヒドロキシプロピルセルロース, カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘 導体、 ボリビニルアルコール, ポリビニルプチラール, ポリピニルホルマール, ポリ酢酸ビニル等のポリ酢酸ビニル誘導体、 ボリビニルピリジン, ポリビニルピ 口リドン, ポリエチレンィミン, ポリ一 2—メチルー 2—ォキサゾリン等の含窆 素ポリマー誘導体、 ポリ塩化ビニル, ポリ塩ィ匕ビ二リデン等のポリハロゲン化ビ ニル誘導体、 ポリジメチルシロキサン等のポリシロキサン誘導体等の分散剤、 安 定剤が挙げられる。 これらは、 1種単独でまたは 2種以上を組み合わせて使用す ることができる。
上記乳化剤 (界面活性剤) としては、 ラウリル硫酸ナトリウム等のアルキル硫 酸エステル塩, ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリゥム等のアルキルベンゼンス ルホン酸塩, アルキルナフタレンスルホン酸塩, 脂肪酸塩, アルキルリン酸塩, アルキルスルホコハク酸塩等のァニオン系乳化剤、 アルキルアミン塩, 第 4級ァ ンモニゥム塩, アルキルべ夕イン, ァミンオキサイド等のカチオン系乳化剤、 ポ リオキシエチレンアルキルェ一テル, ポリオキシエチレンアルキルエーテル, ポ リォキシェチレンアルキルァリルエーテル, ポリ才キシェチレンアルキルフエ二 ルエーテル, ソルビタン脂肪酸エステル, グリセリン脂肪酸エステル, ポリオキ シエチレン脂肪酸エステル等のノニオン系乳化剤等が挙げられる。 これらは、 1 種単独でまたは 2種以上を組み合わせて使用することができる。
以上のような本発明の重合体製造方法で得られた重合体における、 基材上にグ ラフト化またはブロック化されたポリマーの数平均分子量 (M n ) は、 1 0 0 0 〜5 0 0 0 0 0 0であり、 重合体の機能性を向上させることを考慮すると、 5 0
0 0〜 4 0 0 0 0 0 0であることが好ましく、 1 0 0 0 0〜 3 0 0 0 0 0 0であ ることがより一層好ましい。
以上述べたように、 本発明では、 反応性官能基で修飾された基材と、 反応性官 能基と反応し得る官能基を有する化合物とを重合反応させて基材表面をグラフト 化またはブロック化させる際に、 イオン性液体を含む重合反応用溶媒を用いてい る。 したがって、 反応性官能基を有する基材と、 この官能基と反応し得る官能基 を有する化合物との反応性が著しく向上するため、 グラフト重合、 ブロック重合 の反応が格段に速くなるだけでなく、 低温でも反応が進行するようになる。 また、 得られる重合体 (グラフト鎖) の分子量、 分子量分布およびグラフト密度の制御 を容易に行うこともできる。
特に、 リビングラジカル重合を用いた場合、 官能基を有する基材表面に対し て、 分子量分布の狭い、 高分子量のポリマーを、 容易にグラフト化またはプロ ック化することができる。
また、 イオン性液体を用いているため、 有機溶媒の使用量を削減でき、 安全性 および環境負荷の低減を図ることができる。 さらに、 イオン性液体の再利用が可 能であり、 特に、 上述した原子移動ラジカル重合を用いた場合、 触媒として使 用した金属錯体がイオン性液体に良く溶解するため、 後処理が簡便で、 反応後 の触媒を含むイオン性液体はそのまま再利用でき、 この点においても環境適応 性に優れているといえる。 なお、 本発明の重合体製造方法により得られた、 優れた性能を持つ重合体は、 例えば、 電子材料としては、 液晶スぺ一サ一、 電子ペーパー、 異方導電用導通剤、 接着剤、 マイクロレンズ、 高性能機能素子、 難燃剤、 熱可塑性の硬化剤、 防腐剤、 相溶化剤、 高密度記録素子などに利用できる。 その他、 建築材料、 化粧料、 芳香 剤、 医療用検査薬など種々の用途に利用することができる。
以下、 合成例、 実施例および比較例を挙げて、 本発明をより具体的に説明する が、 本発明は、 下記の実施例に限定されるもめではない。
〈イオン性液体の合成例〉
[合成例 1 ] ジェチルメチル (2—メトキシェチル) アンモニゥムのビス (ト リフルォロメタンスルホンイミド) 塩 (以下、 DEME · TF S Iと略す) の合 成
ジェチルァミン (関東化学 (株) 製) 100m 1と 2—メトキシェチルクロラ イド (関東化学 (株) 製) 85mlとを混合し、 得られた混合溶液をォ一トクレ ーブ中に入れ、 100°Cで 24時間反応させた。 この時、 内圧は、 0. 127M P a (1. 3 kg f/cm2) であった。 24時間後、 析出した結晶と反応液と の混合物に水酸化カリウム (片山化学工業 (株) 製) 56 gを溶解した水溶液 2 00mlを加え、 2層に分かれた有機層を分液ロートで分液した。 さらに、 塩化 メチレン (和光純薬工業 (株) 製) 10 Om 1を加え抽出する操作を 2回行った。 分液した有機層をまとめ、 飽和食塩水で洗浄した後、 炭酸カリウム (和光純薬 工業 (株) 製) を加えて乾燥し、 減圧濾過した。 得られた有機層の溶媒をロー夕 リーエバポレ一夕一を用いて留去し、 残留分について常圧蒸留を行い、 沸点 13 5 °C付近の留分を 18. 9 g得た。 この化合物が 2—メトキシェチルジェチルァ ミンであることを1 H—核磁気共鳴スベクトルにより確認した。
得られた 2—メトキシェチルジェチルァミン 8. 24 gをテトラヒドロフラン (和光純薬工業 (株) 製) 1 Omlに溶解し、 氷冷下、 ヨウ化メチル (和光純薬 工業 (株) 製) 4. Omlを加えた。 30分後、 アイスバスを外し、 室温にて一 晚撹拌した。 この反応溶液の溶媒を減圧留去し、 得られた固形分をエタノール (和光純薬工業 (株) 製) ーテトラヒドロフラン系で再結晶し、 2—メトキシェ チルジェチルメチルアンモニゥムヨウ素塩を 16 g得た。 続いて、 2—メトキシェチルジェチルメチルアンモニゥムヨウ素塩 10. 0 g をァセトニトリル (関東化学 (株) 製) 50mLに溶解した。 これにトリフルォ ロメタン酸イミドリチウム (キシダ化学 (株) 製) 9. 5 gを加え、 これが完全 に溶解した後、 さらに 15分間撹拌した。
ァセトニトリルを減圧留去し、 残留分に水を加え、 2層に分離した有機層を分 液し、 水で 5回洗浄し、 有機層中の不純物を取り除いた。
洗浄後の有機層を真空ポンプにて減圧にし、 水を十分に留去し、 室温で液体状 の表題のイオン性液体を 6. 8 g得た。
[合成例 2] N— (2—メトキシェチル) —N—メチルピロリジニゥム ビス トリフルォロメタンスルホ二ルイミド塩の (以下、 P r oMe ' TFS Iと略 す) の合成
ジェチルァミンの代わりにピロリジンを用い、 ォ一トクレーブでの反応温度を 90°Cとした以外は、 合成例 1と同様にして、 N— (2—メトキシェチル) — N 一メチルピロリジニゥム ビストリフルォロメ夕ンスルホニルイミド塩を合成し た。
〈反応性官能基で修飾した基材の作製〉
[合成例 3 ] 反応性官能基で修飾された有機基材の作製
(1) ATRP開始基を有するモノマ一 (PEGMA I) の合成
ポリエチレングリコールメタクリレート (数平均分子量 : 438. 51、 共 栄社化学 (株) 製) 32 g (73mmo 1) を、 テトラヒドロフラン (以下、 T HFと略す、 和光純薬工業 (株) 製) 382mlに溶解した溶液中に、 トリェチ ルァミン (関東化学 (株) 製) 15. lml ( 109 mm o 1 ) を加えた。 この 溶液を 0 に冷却した後、 さらに、 2—プロモイソブチリルブロマイド (和光 純薬工業 (株) 製) 25 g (109mmo 1) を滴下し、 引き続き 0°Cで 3時間 撹拌し、 さらに室温で 21時間撹拌した。
攪拌終了後、 反応溶液から THFを減圧濃縮により除去し、 残渣にクロ口ホル ム (関東化学 (株) 製) 380mlを加えた。 このクロ口ホルム溶液を、 lmo 1 ZL塩酸水溶液 (38 Om 1 X 2) 、 飽和重曹水 ( 380 m 1 X 2 ) 、 飽和食 塩水 (380m 1 X 2) 、 および蒸留水 (380ml) により洗浄した。 クロ口 ホルム層を無水硫酸ナトリウム (和光純薬工業 (株) 製) で乾燥し、 これを濾過 した後、 クロ口ホルムを減圧濃縮により除去し、 生成物 (PEGMA I ) を 4 O g得た。
(2) 母粒子 (AT RP開始基含有基材) の合成
500 m lフラスコに、 ジビニルベンゼン (DVB 55 %、 和光純薬工業 (株) 製) 7. 5 g (58mmo l) 、 上記で得られた P E GMA I (数平均分 子量: 587) 2. 6 g (4. 5mmo 1 ) 、 開始剤であるァゾビスイソプチ口 二トリル (A I B N、 関東化学 (株) 製) 1. 1 g ( 6. 7 mm 0 1 ) 、 ァセト 二トリル (関東化学 (株) 製) 187. 0 gを仕込み、 撹拌機 (50 r pm) を 使用して、 窒素にて溶存酸素を置換 (50ml/mi n、 0. 5時間) し、 モノ マーおよび A I BNが溶解していることを確認した後、 70°Cで約 24時間反応 させ、 AT RP開始基含有共重合粒子溶液を得た。
得られた共重合粒子溶液を、 減圧吸引ろ過で、 ァセトニトリルで 3回程度、 洗 浄—ろ過を繰り返して真空乾燥後、 母粒子を得た。
この粒子を SEM (S— 2150、 (株) 日立製作所製) にて観察 ·測定を行 つたところ、 球状の粒子群であることが確認された。 また、 粒子の平均粒子径は、 5. 19 , m, C V値は、 4. 6 %であった。
さらに、 I R (FT- I R 8900、 (株) 島津製作所製) スペクトルにおい て、 ジビニルベンゼン由来の吸収に加え、 1720 c m— 1付近に現れたエステ ル基由来の吸収ピークが確認されたことからも、 ATRP開始基を含有する球状 共重合粒子であることがわかった。
平均粒子径は SEM (S - 2150、 (株) 日立製作所製) にて測定可能な倍 率 (50〜 10000倍) で写真を撮り、 ランダムに 1^= 500個抽出し、 各 粒子について長径および短径の平均値を算出し、 この値を用いて粒子 500個の 粒径の平均値を求めた。 また、 CV値は下記式により算出した。
CV (%) = (標準偏差 Z平均粒子径) X 100
[合成例 4] 反応性官能基で修飾された無機基材 (ガラスプレート) の作製 脱水反応 (参考文献:カップリング剤最適利用技術、 p. 1 16〜1 19 : 科学技術総合研究所) により、 ガラスプレート表面を、 反応性二重結合を有す る 3—メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン (シランカツプリング剤) (チッソ (株) 製) で処理した (以下、 コートガラスという) 。
[合成例 5] 反応性官能基で修飾された無機基材 (水酸化アルミニウム粒子) の作製
合成例 4と同様の方法で、 平均粒子径 2. 5 2mの水酸化アルミニウム粒子 (住友化学 (株) 製) の表面を、 反応性二重結合を有する 3—メタクリロキシ プロピルトリメトキシシラン (シランカップリング剤) (チッソ (株) 製) で 処理した (以下、 コート水酸化アルミニウム粒子という) 。
[合成例 6] 反応性官能基で修飾された無機基材 (水酸化マグネシウム粒子) の 作製
合成例 4と同様の方法で、 平均粒子径 0. 7 mの水酸化マグネシウム粒子 (キスマ 5Q、 協和化学 (株) 製) の表面を、 反応性二重結合を有する 3—メ タクリロキシプロピルトリメトキシシラン (シラン力ップリング剤) (チッソ
(株) 製) で処理した (以下、 コート水酸化マグネシゥム粒子という)
[実施例 1 ]
(1) 原子移動ラジカル重合による母粒子のメ夕クリル酸メチルによるグラフ卜 化またはブロック化
300mlフラスコに、 臭化銅 (アルドリツチ社製) 0. 13 g (0. 7 mm o l) 、 スパルティン (アルドリツチ社製) 0. 43 g (1. 4mmo 1 ) を、 合成例 1で合成したイオン性液体 22. 8 gに溶解した後、 メ夕クリル酸メチ ル (和光純薬工業 (株) 製) 27. 3 g (27 Ommo 1) を添加し、 最後に 合成例 2で製造した母粒子 2. 1 g (反応性官能基 0. 8mmo 1を含む) を 添加した。 撹拌機 (1201- pm) を使用して粒子が単分散化したのを確認した 後、 窒素置換 (50m 1 /m i n) しながら、 70°Cで 24時間反応させた。 反応後、 得られた共重合粒子溶液を減圧吸引ろ過して粒子と溶液 (ろ液) とに 分離した。 得られた粒子から、 表面にグラフ卜化 (化学結合) していないポリマ ―、 未反応のモノマ一、 および不純物等を完全に除くため、 ろ過した粒子を、 T HFで 5回程度、 洗浄—ろ過を繰り返し行った後、 真空乾燥した。 なお、 触媒を 含んだろ液 (イオン性液体) は再利用した。 得られた粒子を SEM (S— 2150、 (株) 日立製作所製) にて観察 *測定 を行ったところ、 球状の粒子群であることが確認された。 また、 粒子の平均粒子 径は、 5. 74 m, CV値は、 5. 2%であった。 さらに、 I R (FT- I R 8900、 (株) 島津製作所製) スぺクトルの、 1720 cm— 1付近に現れた エステル基由来の吸収ピークが、 反応前に比べ大きく増大した。 これらのことよ り、 粒子表面が MMAでグラフト化されたことが確認できた。 そのグラフト層の 厚さは 0. 27 mであった。
(2) グラフトポリマーの分子量および分子量分布の測定
上記で得られたグラフト重合体のダラフトポリマー部と母粒子とを繋ぐ P E G MA Iのエステル基を以下の手法により切断し、 グラフトポリマーの分子量、 分 子量分布を測定した。
50 m 1ナスフラスコに蒸留水 2mlおよび THF 14ml、 エタノール 4 m 1に水酸化力リウム 0. 112 g ( 2 mm o 1 ) を添加した混合溶液を加 え、 これに上記グラフト化重合体 0. 15 gを加えて分散させた後、 65°Cで 6時間反応させた。
反応終了後、 反応溶液をエバポレーターにより濃縮した。 得られた固体を TH Fで溶解し、 ろ過により、 母粒子とろ液とに分離した。 ろ液をへキサン、 メ夕ノ ールでよく洗浄しグラフ卜ポリマ一を得た。
得られたグラフトポリマーについて、 下記装置および条件にてゲル濾過クロマ 卜グラフィー (GPC) で分子量を測定したところ、 数平均分子量 (Mn) は 5 3629、 重量平均分子量 (Mw) は 92763、 分子量分布 (多分散度) (M w/Mn) は 1. 6であり、 分子量分布が狭く、 高分子量のグラフ卜ポリマーで あることが確認された。
分子量測定条件
GP C測定装置: C一 R 7 A、 (株) 島津製作所製
検出器:紫外分光光度計検出器 ( S P D— 6 A) 、 (株) 島津製作所製 ポンプ:分子量分布測定装置ポンプ (LC— 6AD) 、 (株) 島津製作所製 使用カラム: Shod e x KF 804L (昭和電工 (株) 製) 2本、 Sh o d e X KF 806 (昭和電工 (株) 製) 1本の計 3本を直列につないだも の
使用溶媒:テトラヒドロフラン
測定温度: 40 °C
なお、 これらの測定装置および条件は、 以下の各実施例および比較例において も同様である。
[実施例 2 ]
重合反応用溶媒を、 1一ェチル— 3—メチルイミダゾリゥムテトラフルォロポ ラート (イオン性液体、 以下 EM I * BF4と略す、 東京化成工業 (株) 製) に 代えた以外は、 実施例 1と同様にして重合体を製造し、 実施例 1と同様にして粒 子の観察 ·測定を行った。
その結果、 粒子表面に MM Aがグラフト化されたことが I Rスぺクトルより確 認できた。 グラフトポリマーの数平均分子量 (Mn) は 86229、重量平均分 子量 (Mw) は 1 1 3774、 分子量分布 (MwZMn) は 1. 3、 グラフ卜層 の厚さは 0. 25 mであった。
[比較例 1〜4]
重合反応用溶媒として、 一般有機溶媒であるエタノール (比較例 1) 、 n—メ チルピロリドン (比較例 2 ) 、 トルエン (比較例 3) 、 ァニソ一ル (比較例 4) をそれぞれ使用した以外は、 実施例 1と同様にして重合体を製造した。
その結果、 比較例 1において、 粒子表面が M M Aでグラフト化されたことを I Rスペクトルで確認できたが、 1 720 cm— 1付近に現れたエステル基由来の 吸収ピークは、 イオン性液体を用いた実施例 1, 2と比較して小さかった。 ダラ フトポリマーの数平均分子量 (Mn) は 1 7448、 重量平均分子量 (Mw) は 28 1 12、 分子量分布 (Mw/Mn) は 1. 6であり、 粒径の変化は観測され なかった。 また、 比較例 2〜4についても比較例 1とほぼ同様の結果が得られた。
[実施例 3 ]
(1) 原子移動ラジカル重合による母粒子のスチレンによるグラフト化またはブ ロック化
モノマーにスチレン (和光純薬工業 (株) 製) 28. 1 2 g (27 Ommo 1) を用い、 重合温度を 100°Cにした以外は、 実施例 1と同様の方法で重合体 を製造した。 グラフトポリマーの切断も実施例 1と同様の方法で行ったが、 反応 終了後、 塩酸を加え反応溶液を弱酸性にした。
その結果、 粒子の平均粒子径は、 5. 75 a , CV値は、 5. 2%であった。 I Rスぺクトルの、 700 cm— 1付近に現れたベンゼン環由来の吸収ピークが、 反応前に比べ増大した。 これらのことより、 粒子の表面がスチレンでグラフト化 されたことが確認できた。 グラフトポリマーの数平均分子量 (Mn) は、 785
00、 重量平均分子量 (Mw) は 133450、 分子量分布 (多分散度) (Mw /Mn) は 1. 7、 グラフト層の厚さは約 0. 28 mであり、 分子量分布が狭 く、 高分子量のグラフトポリマーであることが確認された。
[実施例 4]
重合反応用溶媒を、 EMI · BF4 (イオン性液体、 東京化成工業 (株) 製) に代えた以外は、 実施例 3と同様にして重合体を製造し、 実施例 3と同様にして 粒子の観察 ·測定を行った。
その結果、 粒子表面がスチレンでグラフト化されたことが I Rスぺクトルより 確認できた。 グラフトポリマーの数平均分子量 (Mn) は 62980、 重量平均 分子量 (Mw) は 107080、 多分散度 (MwZMn) は 1. 7、 グラフト層 の厚さは 0. 24 mであった。
[比較例 5〜 7 ]
重合反応用溶媒を、 n—メチルピロリ ドン (比較例 5 ) 、 トルエン (比較例 6 ) 、 ァニソール (比較例 7 ) に代えた以外は、 実施例 3と同様に重合体を製造 した。
その結果、 比較例 5において、 粒子表面がスチレンでグラフト化されたことを
1 Rスぺクトルで確認できたが、 700 cm—1付近に現れたベンゼン環由来の 吸収ピークは、 イオン性液体を用いた実施例 3, 4と比較して小さかった。 また、 グラフトポリマーの数平均分子量 (Mn) は 20100、 重量平均分子量 (M w) は 36180、 分子量分布 (MwZMn) は 1. 8、 グラフト層の厚さは 0. 1 mであった。 なお、 比較例 6〜 7も比較例 5とほぼ同様の結果が得られた。 上記実施例 1〜4および比較例 1〜7で得られた結果を、 下記表 1 (メタクリ ル酸メチルでのグラフト化) および表 2 (スチレンでのグラフト化) にまとめた。 1]
Figure imgf000029_0001
[¾2]
Figure imgf000029_0002
表 1, 2に示されるように、 実施例 1〜 4のィォン性液体を溶媒として用いた 場合と、 比較例 1〜7の一般有機溶媒を用いた場合とを比較すると、 多分散度は ほぼ変わらないものの、 平均分子量は実施例 1〜4の方が高い。 このことから.. イオン性液体を溶媒として用いることで 重合性が格段に上がったことが、 確認 できる。
[実施例 5]
(1) 交換連鎖移動ラジカル重合によるコートガラスのグラフト化またはブロッ ク化
300mlのビーカ一に、 合成例 1で合成した D EME · TF S I (イオン性 液体) 50m 1、 ァゾビスイソブチロニトリル (A I BN) 0. 082 g (0. 5mmo 1 ) 、 スチレン 20 g(l 92 mm o 1)、 下記式 ( 15) で示 される RAFT開始種 0. 2176 g (0. 8mmo 1 ) を添加し、 合成例 4で 作製したコートガラス (反応性官能基 0. 8mmo lを含む) を浸した。
Figure imgf000030_0001
系内を窒素置換 (5 OmlZmi n、 0. 5 h) し、 70°Cで 24時間反応さ せた。
反応終了後、 コートガラスを取り出し、 THFで洗浄した。 I Rスぺク トルを測定したところ、 7 00 cm— 1付近に現れたベンゼン環由来の吸収 ピークが、 反応前に比べ増大した。 このことから、 コートガラスの表面は スチレンでグラフト化されたことが確認できた。
(2) グラフトポリマーの分子量および分子量分布の測定
上記で得られた重合体中のグラフトポリマーとコートガラスとを繋ぐシラン力 ップリング剤中のエステル基を実施例 3と同様の方法で切断し、 グラフトポリマ 一の分子量および分子量分布を測定した。
その結果、 グラフトポリマ一の数平均分子量 (Mn) は 46400、 重量平均 分子量 (Mw) は 78880、 分子量分布 (多分散度) (Mw/Mn) は 1. 7 であり、 分子量分布が狭く、 高分子量のグラフトポリマ一であることが確認され た。
[実施例 6]
重合反応用溶媒を、 EMI · BF4 (イオン性液体、 東京化成工業 (株) 製) に代えた以外は、 実施例 5と同様にして、 コートガラスのグラフト化を行った。 その結果、 コートガラス表面にスチレンがグラフト化されたことが I Rスぺク トルより確認できた。 グラフトポリマーの数平均分子量 (Mn) は 30400、 重量平均分子量 (Mw) は 54720、 分子量分布 (Mw/Mn) は 1. 8であ つた。
[比較例 8, 9]
重合反応用溶媒として、 一般有機溶媒であるメタノール (比較例 8) 、 ェタノ —ル (比較例 9) をそれぞれ使用した以外は、 実施例 5と同様にして重合体を製 造した。 その結果、 コートガラス表面がスチレンでグラフト化されたことを I Rスぺク トルで確認できたが、 700 cm—1付近に現れたベンゼン環由来の吸収ピーク の増大は、 イオン性液体を用いた実施例 5, 6と比較して小さかった。
グラフトポリマーの数平均分子量 (Mn) 15700、 重量平均分子量 (Mw) 22000、 分子量分布 (MwZMn) 1. 4であった。
[実施例 7 ]
(1) ラジカル重合によるコート水酸化アルミニウム粒子のグラフト化またはブ ロック化
300m lフラスコに、 ァゾビスイソブチロニトリル (A I BN) 0. 1 g (0. 6mmo 1 ) を合成例 1で得られた D EME · T F S I (イオン性液体) 25. 0 gに溶解した後、 合成例 5で製造したコート水酸化アルミニウム粒子 5. 0 g (反応性官能基を 0. 8mmo 1含む) を添加した。 撹拌機 ( 120 r pm) を使用して粒子が単分散化したのを確認した後、 窒素置換 (50ml / i n、 0. 5 h) しながら、 スチレン (和光純薬工業 (株) 製) 20 g (19 2 mm o 1 ) を添加し、 70 °Cで 24時間反応させた。
反応後、 得られたコート水酸化アルミニウム粒子溶液を減圧吸引ろ過し、 残った粒子は THFで 5回程度、 洗浄一ろ過を繰り返した後、 真空乾燥し た。 乾燥した粒子の I Rスぺクトルを測定したところ、 7 0 0 cm— 1付近 に現れたベンゼン環由来の吸収ピークが、 反応前に比べ増大した。 このこ とから、 コ一卜水酸化アルミニウム粒子にスチレンがグラフト化されたこ とがわかる。
(2) グラフトポリマーの分子量および分子量分布の測定
上記で得られたグラフト重合体のグラフトポリマ一部とコート水酸化アルミ粒 子とを繋ぐシランカツプリング剤中のエステル基を実施例 3と同様の方法で切断 し、 グラフトポリマーの分子量、 分子量分布を測定した。
その結果、 グラフトポリマーの数平均分子量 (Mn) は 24000、 重量平均 分子量は (Mw) 72000、 分子量分布 (多分散度) (MwZMn) は 3. 0 であり、 分子量分布は広いが、 高分子量のグラフトポリマ一であることが確認さ れた。 [実施例 8]
重合反応用溶媒を、 EM I · BF4 (イオン性液体、 東京化成工業 (株) 製) に代えた以外は、 実施例 7と同様にして重合体を製造した。
その結果、 粒子表面にスチレンがグラフト化されたことが I Rスペクトルよ り確認できた。 グラフトポリマーの数平均分子量 (Mn) は 1 46 0 0、重 量平均分子量 (Mw) は 46 7 2 0、 分子量分布 (MwZM n ) は 3. 2 である重合体が得られた。
[比較例 10〜: L 2 ]
重合反応用溶媒として、 一般有機溶媒であるエタノール (比較例 10) 、 TH F (比較例 1 1) 、 n—メチルピロリドン (比較例 1 2) をそれぞれ使用した以 外は、 実施例 7と同様にして重合体を製造した。
その結果、 比較例 10において、 コート水酸化アルミニウム粒子表面がスチレ ンでグラフト化されたことを I Rスぺクトルで確認できたが、 700 cm— 1付 近に現れたベンゼン環由来の吸収ピークの増大はイオン性液体を用いた実施例 7, 8と比較して小さかった。 グラフトポリマーの数平均分子量 (Mn) 7900、 重量平均分子量 (Mw) 26070、 分子量分布 (多分散度) (MwZMn) 3. 3であった。 また、 比較例 1 1, 12もほぼ同様の結果が得られた。
[実施例 9]
(1) ラジカル重合によるコート水酸化マグネシウム粒子のグラフト化またはブ ロック化
50m lフラスコに、 ァゾビスイソブチロニトリル (A I BN) 0. 1 0 g (0. 6 mm o 1 ) を合成例 1で得られた D E M E · T F S I (イオン性液体) 1 2. 0 gに溶解した後、 合成例 6で製造したコート水酸化マグネシウム粒子 5. 0 g (反応性官能基を 0. 8 mm o l含む) を添加した。 撹拌機 (120 r pm) を用いた攪拌により粒子が単分散化したのを確認した後、 窒素置換 (50 m lZmi n、 0. 5 h) しながら、 スチレン (和光純薬工業 (株) 製) 5. 0 g (48 mmo 1 ) を添加し、 70 °Cで 2時間反応させた。
反応後、 得られたコート水酸化マグネシウム粒子溶液を減圧吸引ろ過し、 残った粒子を THFで 5回程度、 洗浄一ろ過を繰り返した後、 真空乾燥し た。
乾燥後、 粒子の I Rスぺクトルを測定したところ、 7 0 0 cm一1付近に 現れたベンゼン環由来の吸収ピークが、 反応前に比べ増大した。 このこと から、 コ一ト水酸化マグネシウム粒子表面にスチレンがグラフト化された ことがわかる。
(2) グラフトポリマーの分子量および分子量分布の測定
上記で得られたグラフト重合体のグラフトポリマ一部とコート水酸化マグネシ ゥム粒子とを繋ぐシランカツプリング剤中のエステル基を実施例 3と同様の方法 で切断し、 グラフ卜ポリマーの分子量、 分子量分布を測定した。
その結果、 数平均分子量 (Mn) 690000、 重量平均分子量 (Mw) 17 60000、 分子量分布 (Mw/Mn) 2. 6であり、 分子量分布は広いが、 高 分子量のグラフトポリマ一であることが確認された。
[実施例 1 0]
重合反応用溶媒を、 合成例 2で合成した P r oME · TF S I (イオン 性液体) に代えた以外は、 実施例 9と同様にして重合体を製造した。
その結果、 粒子表面がスチレンでグラフト化されたことが I Rスぺクト ルより確認できた。 グラフトポリマーの数平均分子量 (Mn) は 7 8 0 0 0 0、重量平均分子量 (Mw) は 1 9 5 0 0 0 0、 分子量分布 (Mw/M n) は 2. 5であった。
以上の結果から、 イオン性液体を重合反応用溶媒として用いた場合、 一般有機 溶媒と比較して、 基材上の官能基と反応可能な官能基を有する化合物との重合 反応性が格段に上昇することが確認できた。

Claims

請求 の 範 囲
1. 反応性官能基で修飾された基材と、 この基材の反応性官能基と反応し得る官 能基を有する化合物とを重合反応させ、 前記基材表面をグラフト化またはブロッ ク化させる際に用いられる重合反応用溶媒であって、 イオン性液体を含むことを 特徴とする重合反応用溶媒。
2. 前記イオン性液体の含有量が、 5質量%以上であることを特徴とする請求の 範囲第 1項記載の重合反応用溶媒。
3. 前記イオン性液体を構成するカチオンが、 アンモニゥムカチオン、 イミダゾ リウムカチオンおよびピリジニゥムカチオンから選ばれる少なくとも 1種である ことを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の重合反応用溶媒。
4. 前記アンモニゥムカチオンが、 脂肪族または脂環式 4級アンモニゥムイオン であることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の重合反応用溶媒。
5. 前記脂肪族または脂環式 4級アンモニゥムイオンが、 下記一般式 (1) で示 されるイオンであることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の重合反応用溶媒。
Figure imgf000034_0001
〔式中、 1〜!^4は互いに同一もしくは異種の炭素数 1〜5のアルキル基、 ま たは R' —〇— (CH2) π—で表されるアルコキシアルキル基 (R' はメチル 基またはェチル基を示し、 ηは 1〜4の整数である。 ) を示し、 これら R1、 R 2、 R3および R4のいずれか 2個の基が環を形成していても構わない。 ただし、 Ri〜R4の内少なくとも 1つは上記アルコキシアルキル基である。 〕
6. 前記脂肪族または脂環式 4級アンモニゥムイオンが、 下記一般式 (2) で示 されるイオンであることを特徴とする請求の範囲第 5項記載の重合反応用溶媒。 …(2)
Figure imgf000034_0002
〔式中、 R1〜R3は互いに同一または異種の炭素数 1〜 5のアルキル基を示し、 これら R1、 R2および R3のいずれか 2個の基が環を形成していても構わない。 R' はメチル基またはェチル基を示す。 〕
7. 前記脂肪族または脂環式 4級アンモニゥムイオンが、 下記式 (3) で示され るイオンであることを特徴とする請求の範囲第 6項記載の重合反応用溶媒。
Me
Et— N— CH2CH2OMe …(3)
Et
〔式中、 Meはメチル基を、 E tはェチル基を示す。 〕
8. 前記イミダゾリウムカチオンが、 下記一般式 (4) で示されるイオンである ことを特徴とする請求の範囲第 3項記載の重合反応用溶媒。
Figure imgf000035_0001
〔式中、 R5、 R6は互いに同一もしくは異種の炭素数 1〜6のアルキル基、 ま たは R' — 0— (CH2) n—で表されるアルコキシアルキル基 (R' はメチル 基またはェチル基を示し、 nは 1〜4の整数である。 ) を示し、 R 7は水素原子 または炭素数 1〜 6のアルキル基を示す。 〕
9. 前記ピリジニゥムカチオンが、 下記一般式 (5) で示されるイオンであるこ とを特徴とする請求の範囲第 3項記載の重合反応用溶媒。
---(5)
R5
〔式中、 R 5は炭素数 1〜 6のアルキル基、 または R' -0- (CH2) n で表 されるアルコキシアルキル基 (R' はメチル基またはェチル基を示し、 nは 1〜 4の整数である。 ) を示す。 〕
10. 前記イオン性液体を構成するァニオンが、 フッ素原子含有ァニオンである ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 9項のいずれか 1項に記載の重合反応 用溶媒。
1 1. 前記フッ素原子含有ァニオンが、 BF4一、 PF6_、 (CF3S02) 2N一、 CF3S〇3 または CF3C02—であることを特徴とする請求の範囲第 10項記 載の重合反応用溶媒。
1 2 . 前記イオン性液体を構成するァニオンが、 フッ素原子非含有ァニオンであ ることを特徴とする請求の範囲第 1項から第 9項のいずれか 1項に記載の重合反 応用溶媒。
1 3 . 反応性官能基で修飾された基材と、 この基材の反応性官能基と反応し得る 官能基を有する化合物とを溶媒中で重合反応させ、 前記基材表面をグラフト化ま たはブロック化させる重合体製造方法であって、
前記溶媒が、 請求の範囲第 1項から第 1 2項のいずれか 1項に記載の重合反応 用溶媒であることを特徴とする重合体製造方法。
1 4. 前記反応性官能基と反応し得る官能基が、 重合性不飽和結合であることを 特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の重合体製造方法。
1 5 . 前記重合性不飽和結合が、 重合性炭素一炭素二重結合であることを特徴と する請求の範囲第 1 4項記載の重合体製造方法。
1 6 . 前記重合反応が、 ラジカル重合であることを特徴とする請求の範囲第 1 3 項から第 1 5項のいずれか 1項に記載の重合体製造方法。
1 7 . 前記ラジカル重合が、 リビングラジカル重合であることを特徴とする請求 の範囲第 1 6項記載の重合体製造方法。
1 8 . 前記リビングラジカル重合が、 原子移動ラジカル重合または交換連鎖移動 ラジカル重合であることを特徴とする請求の範囲第 1 7項記載の重合体製造方法。
1 9 . 前記基材が、 球状微粒子であることを特徴とする請求の範囲第 1 3項から 第 1 8項のいずれか 1項に記載の重合体製造方法。
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