WO2013141105A1 - (メタ)アクリル酸エステル系共重合体の製造方法 - Google Patents

(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の製造方法 Download PDF

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aluminum
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裕史 田邊
星哉 清水
一彦 前川
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株式会社クラレ
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a (meth) acrylic acid ester copolymer.
  • the (meth) acrylic acid ester-based copolymer obtained by the production method of the present invention is useful, for example, as a constituent component of the photocurable resin composition.
  • a photo-curable resin composition that is cured by irradiation with ultraviolet rays or electron beams is known.
  • Photocurable resin compositions have been developed for applications such as adhesives, pressure-sensitive adhesives, paints, and coating materials in the fields of electricity, electronics, optics, and the like.
  • the component constituting the photocurable resin composition include monomers, oligomers, and polymers having one or more polymerizable functional groups. For example,
  • the asymmetric dimethacrylate represented by is anionic polymerized in toluene in the presence of t-butyllithium and methylaluminum bis (2,6-di-t-butylphenoxide), so that a plurality of methacryloyl groups can be used as polymerizable functional groups. It is known that a polymer having a group in the side chain can be obtained (see Non-Patent Document 1).
  • Non-Patent Document 1 requires anionic polymerization at a low temperature of ⁇ 60 ° C. in order to suppress the polymerization of side chain methacryloyl groups during anionic polymerization, and there is room for improvement in the industry. Therefore, an object of the present invention is to provide a (meth) acrylic acid ester copolymer having one or more polymerizable functional groups in the side chain and capable of being cured by irradiation with ultraviolet rays or electron beams. Another object of the present invention is to provide an industrially advantageous production method.
  • Di (meth) acrylate (1) (hereinafter referred to as “di (meth) acrylate (1)”) represented by the following general formula (2)
  • alkyl (meth) acrylate (2) (wherein R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 6 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms)
  • alkyl (meth) acrylate (2) represented by the formula: an organic lithium compound (L), the following general formula (3):
  • a method for producing a (meth) acrylic acid ester copolymer (X) hereinafter referred to as copolymer (X)
  • copolymer (X) which is anionic polymerized in the presence of A method for producing the copolymer (X) of the above [
  • the copolymer (X) useful as a constituent component of the photocurable resin composition can be industrially advantageously produced.
  • a mixture of di (meth) acrylate (1) and alkyl (meth) acrylate (2) is prepared from an organolithium compound (L), an aluminum compound (A), and a Lewis base (B). Anionic polymerization occurs in the presence.
  • di (meth) acrylate (1) a (meth) acryloyl group to which R 2 is bonded is selectively polymerized, and a (meth) acryloyl group bonded to the carbon atom to which R 3 and R 4 are bonded. Is suppressed and remains in the side chain of the resulting copolymer (X), so that the copolymer (X) can be cured by irradiating with ultraviolet rays or electron beams.
  • Examples of the linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms represented by R 2 include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, and a pentamethylene group, and a methylene group or an ethylene group is preferable.
  • Examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms independently represented by R 3 and R 4 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a sec-butyl group.
  • R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, and is preferably the same atom or functional group as R 1 .
  • Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 6 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, and 2-methylbutyl.
  • a methyl group or an ethyl group is preferable.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 3 and R 4 and the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 6 may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited as long as it does not inhibit the production method of the present invention.
  • alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group, t-butoxy group; chlorine atom, bromine atom and the like And the like.
  • the molar ratio of di (meth) acrylate (1) to alkyl (meth) acrylate (2) in the mixture to be subjected to anionic polymerization depends on the high polymerization rate and the resulting copolymer (X ) Is preferably in the range of 5:95 to 90:10, more preferably in the range of 10:90 to 80:20, and in the range of 20:80 to 70:30. More preferably.
  • other monomers other than di (meth) acrylate (1) and alkyl (meth) acrylate (2) are further allowed to coexist within a range not inhibiting the production method of the present invention.
  • the other monomer is not particularly limited as long as it is an anion-polymerizable monomer, and these other monomers may be added to the polymerization system separately even if used in a mixture. May be used.
  • the other monomer include aromatic vinyl compounds such as styrene and ⁇ -methylstyrene; conjugated dienes such as butadiene and isoprene.
  • the amount of such other monomers used is not particularly limited, but is usually 0.05 to 2 masses of the total amount of di (meth) acrylate (1) and alkyl (meth) acrylate (2) in the mixture. From the viewpoint of photocurability of the resulting copolymer (X), a range of 1 mass times or less is preferable.
  • the monomer used in the production method of the present invention allows the polymerization to proceed smoothly. From the viewpoint, it is preferable to perform a drying treatment in advance under an inert gas atmosphere or the like. In the drying treatment, a dehydrating agent or a drying agent such as calcium hydride, molecular sieves, activated alumina or the like is preferably used.
  • the organolithium compound (L) used in the method of the present invention acts as an anionic polymerization initiator.
  • the organic lithium compound (L) include t-butyl lithium, 1,1-dimethylpropyl lithium, 1,1-diphenylhexyl lithium, 1,1-diphenyl-3-methylpentyl lithium, ethyl ⁇ -lithioisobutyrate, Butyl ⁇ -lithioisobutyrate, methyl ⁇ -lithioisobutyrate, isopropyl lithium, sec-butyl lithium, 1-methylbutyl lithium, 2-ethylpropyl lithium, 1-methylpentyl lithium, cyclohexyl lithium, diphenylmethyl lithium, ⁇ -Methylbenzyl lithium, methyl lithium, n-propyl lithium, n-butyl lithium, n-pentyl lithium and the like.
  • An organolithium compound having 3 to 40 carbon atoms having a chemical structure having a secondary carbon atom as an anion center is preferred, and sec-butyllithium is particularly preferred.
  • an organic lithium compound (L) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
  • the amount of the organolithium compound (L) used is the monomer in the mixture used (that is, di (meth) acrylate (1) and alkyl (meth) acrylate (2) and other monomers as optional components). It is preferable to use it in a proportion within the range of 0.0001 to 0.2 mole times the total of the above from the viewpoint that the copolymer (X) can be produced smoothly.
  • the aluminum compound (A) used in the production method of the present invention is the monomer used (that is, di (meth) acrylate (1) and alkyl (meth) acrylate (2) and other monomers as optional components).
  • the monomer used that is, di (meth) acrylate (1) and alkyl (meth) acrylate (2) and other monomers as optional components.
  • the following general formula (A-1) is the monomer used (that is, di (meth) acrylate (1) and alkyl (meth) acrylate (2) and other monomers as optional components).
  • R 7 represents a monovalent saturated hydrocarbon group, a monovalent aromatic hydrocarbon group, an alkoxy group, an aryloxy group or an N, N-disubstituted amino group
  • R 8 and R 9 are each independently An aryloxy group or an aryleneoxy group bonded to each other.
  • R 10 represents an aryloxy group
  • R 11 and R 12 each independently represents a monovalent saturated hydrocarbon group, a monovalent aromatic hydrocarbon group, an alkoxy group or an N, N-disubstituted amino group. Represents a group.
  • an organoaluminum compound hereinafter referred to as an aluminum compound (A-2)
  • A-1 aluminum compound
  • Examples of the aryloxy group represented by R 7 , R 8 , R 9 and R 10 include a phenoxy group, a 2-methylphenoxy group, a 4-methylphenoxy group, a 2,6-dimethylphenoxy group, and a 2,4-dioxy group.
  • Examples of the aryleneoxy group in which R 8 and R 9 are bonded to each other include 2,2′-biphenol, 2,2′-methylenebisphenol, 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol) ), (R)-(+)-1,1′-bi-2-naphthol, (S)-( ⁇ )-1,1′-bi-2-naphthol and the like, hydrogen in two phenolic hydroxyl groups Examples include groups other than atoms.
  • the above aryloxy group and aryleneoxy group may have one or more substituents, and examples of the substituent include a methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group, and a t-butoxy group.
  • Alkoxy groups such as halogen atoms such as chlorine and bromine.
  • Examples of the monovalent saturated hydrocarbon group represented by R 7 , R 11 and R 12 include, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t Examples thereof include alkyl groups such as -butyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, n-octyl group and 2-ethylhexyl group; cycloalkyl groups such as cyclohexyl group and the like.
  • R ⁇ 7 >, R ⁇ 11 > and R ⁇ 12 > represent, aryl groups, such as a phenyl group; Aralkyl groups, such as a benzyl group, etc. are mentioned, for example.
  • alkoxy group represented by R 7 , R 11 , and R 12 include a methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group, and a t-butoxy group.
  • N, N-disubstituted amino group represented by R 7 , R 11 and R 12 include dialkylamino groups such as dimethylamino group, diethylamino group and diisopropylamino group; and bis (trimethylsilyl) amino group.
  • Examples of the functional group represented by R 7 , R 11 and R 12 include an alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group and a t-butoxy group; and a substituent such as a halogen atom such as chlorine and bromine. You may have.
  • Examples of the aluminum compound (A-1) include ethylbis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, ethylbis (2,6-di-t-butylphenoxy) aluminum, ethyl [2,2 '-Methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenoxy)] aluminum, isobutylbis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, isobutylbis (2,6-di-t-butyl) Phenoxy) aluminum, isobutyl [2,2′-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenoxy)] aluminum, n-octylbis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, n- Octylbis (2,6-di-t-butylphenoxy) aluminum, n-octyl [2,2′-methylenebi (4-Methyl-6-t-butylphenoxy
  • isobutyl bis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, isobutyl bis (2,6 -Di-t-butylphenoxy) aluminum, isobutyl [2,2'-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenoxy)] aluminum and the like are preferable.
  • Examples of the aluminum compound (A-2) include diethyl (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, diethyl (2,6-di-t-butylphenoxy) aluminum, diisobutyl (2,6 -Di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, diisobutyl (2,6-di-t-butylphenoxy) aluminum, di-n-octyl (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum And di-n-octyl (2,6-di-t-butylphenoxy) aluminum.
  • These aluminum compounds (A) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
  • the aluminum compound (A) can be produced according to a known method.
  • isobutyl bis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum which is an aluminum compound (A-1)
  • 25 ml of dry toluene distilled under an argon atmosphere and 11 g of 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol were added and dissolved while stirring at room temperature, and 6.8 ml of triisobutylaluminum was added to the resulting solution.
  • It can be prepared as a 0.6 mol / l toluene solution by adding and stirring at 80 ° C. for about 18 hours.
  • the amount of the aluminum compound (A) used can be appropriately selected according to the type of organic solvent and other various anionic polymerization conditions, but the stability of anionic polymerization and the R of di (meth) acrylate (1) From the viewpoint of selectively polymerizing the (meth) acryloyl group to which 2 is bonded, it is preferably used in an amount of 1.0 to 10.0 moles per mole of the organolithium compound (L). It is more preferably used in the range of 2 to 6.0 mol, more preferably in the range of 2.0 to 3.5 mol, and particularly preferably in the range of 2.2 to 3.0 mol.
  • the Lewis base (B) used in the production method of the present invention is selected from the group consisting of ethers and tertiary polyamines.
  • the ether can be appropriately selected from compounds having an ether bond in the molecule, but from the viewpoint of high polymerization initiation efficiency and living property of the polymerization terminal anion, a cyclic ether having two or more ether bonds in the molecule or 1 Acyclic ethers having at least one ether bond in the molecule are preferred.
  • Examples of the cyclic ether having two or more ether bonds in the molecule include crown ethers such as 12-crown-4, 15-crown-5, and 18-crown-6.
  • acyclic ether having one or more ether bonds in the molecule examples include acyclic monoethers such as dimethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, and anisole; 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethyl Ethoxyethane, 1,2-diisopropoxyethane, 1,2-dibutoxyethane, 1,2-diphenoxyethane, 1,2-dimethoxypropane, 1,2-diethoxypropane, 1,2-diisopropoxy Propane, 1,2-dibutoxypropane, 1,2-diphenoxypropane, 1,3-dimethoxypropane, 1,3-diethoxypropane, 1,3-diisopropoxypropane, 1,3-dibutoxypropane, 1,3-diphenoxypropane, 1,4-dimethoxybutane, 1,4-diethoxybutane
  • Acyclic diethers such as 1,4-di
  • the tertiary polyamine that can be used as the Lewis base (B) means a compound having two or more tertiary amine structures in the molecule.
  • the tertiary polyamine include N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetraethylethylenediamine, N, N, N ′, N ′′, N ′′ -pentamethyldiethylenetriamine 1,1,4,7,10,10-hexamethyltriethylenetetraamine, chain polyamines such as tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine; 1,3,5-trimethylhexahydro-1,3 , 5-triazine, 1,4,7-trimethyl-1,4,7-triazacyclononane, 1,4,7,10,13,16-hexamethyl-1,4,7,10,13,16- Non-aromatic heterocyclic compounds such as hexaazacyclo
  • Lewis base (B) a compound having one or more ether bonds and one or more tertiary amine structures in the molecule may be used as the Lewis base (B).
  • examples of such a compound include tris [2- (2-methoxyethoxy) ethyl] amine.
  • a Lewis base (B) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
  • the use amount of the Lewis base (B) is preferably in the range of 0.3 to 5 mol with respect to 1 mol of the organolithium compound (L) from the viewpoints of polymerization initiation efficiency, living property of the polymerization terminal anion, and the like.
  • the range of 0.5 to 3 mol is more preferable, the range of 0.8 to 2.5 mol is more preferable, and the range of 1.0 to 2.0 mol is particularly preferable. If the amount of the Lewis base (B) used exceeds 5 moles relative to 1 mole of the organolithium compound (L), it tends to be disadvantageous in terms of economy, and if it is less than 0.3 moles, the initiation efficiency of anionic polymerization decreases. Tend to.
  • the use amount of the Lewis base (B) is preferably in the range of 0.2 to 1.2 mol times, and in the range of 0.3 to 1.0 mol times with respect to the use amount of the aluminum compound (A). It is more preferable that
  • the production method of the present invention is preferably carried out in the presence of an organic solvent from the viewpoint of controlling the temperature of anionic polymerization and homogenizing the inside of the system to facilitate the anionic polymerization.
  • Organic solvents include hydrocarbons such as toluene, xylene, cyclohexane, and methylcyclohexane from the viewpoints of safety, separability from water in washing the reaction mixture after anionic polymerization, and ease of recovery and reuse; chloroform Halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and carbon tetrachloride; esters such as dimethyl phthalate are preferred.
  • These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the organic solvent used depends on the monomer used (that is, di (meth) acrylate (1) and alkyl (meth) acrylate (2) and other monomers as optional components), the organic lithium compound used (L ), Aluminum compound (A), Lewis base (B), organic solvent, etc., but can be appropriately adjusted, such as smooth progress of anionic polymerization, separation and acquisition of the produced copolymer (X), waste liquid treatment, etc. From the viewpoint, it is preferably in the range of 200 to 3000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the mixture used.
  • a method of adding a mixture of an organolithium compound (L), an aluminum compound (A), a Lewis base (B) and a di (meth) acrylate (1) and an alkyl (meth) acrylate (2) to a reaction system for anionic polymerization Is not particularly limited.
  • the Lewis base (B) is preferably added so as to come into contact with the aluminum compound (A) before contact with the organolithium compound (L).
  • the aluminum compound (A) may be added to the anionic polymerization reaction system before or simultaneously with the mixture composed of the di (meth) acrylate (1) and the alkyl (meth) acrylate (2). .
  • the aluminum compound (A) is added to the reaction system for anionic polymerization simultaneously with the mixture comprising the di (meth) acrylate (1) and the alkyl (meth) acrylate (2), the aluminum compound (A) is separately mixed with the mixture. It may be added afterwards.
  • additives may be present in the anionic polymerization reaction system, if necessary.
  • the other additives include inorganic salts such as lithium chloride; metal alkoxides such as lithium methoxyethoxy ethoxide and potassium t-butoxide; tetraethylammonium chloride and tetraethylphosphonium bromide.
  • the anionic polymerization is preferably performed at ⁇ 30 to 25 ° C.
  • the temperature is lower than ⁇ 30 ° C.
  • the polymerization rate decreases and the productivity tends to decrease.
  • the temperature is higher than 25 ° C., it is difficult to suppress polymerization of the (meth) acryloyl group bonded to the carbon atom to which R 3 and R 4 of di (meth) acrylate (1) are bonded, and the resulting copolymer is obtained.
  • the photocurability of (X) tends to decrease.
  • the anionic polymerization is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, argon or helium. Furthermore, it is preferable to carry out it under sufficient stirring conditions so that the reaction system of anionic polymerization becomes uniform.
  • the production method of the present invention can stop anionic polymerization by adding a polymerization terminator to the reaction mixture in accordance with a known anionic polymerization method.
  • a polymerization terminator for example, a protic compound such as methanol; acetic acid or hydrochloric acid in methanol; or the like can be used.
  • the amount of the polymerization terminator used is usually preferably in the range of 1 to 100 mol per 1 mol of the organic lithium compound (L).
  • the reaction mixture is poured into a poor solvent of the copolymer (X) to precipitate the copolymer (X), and the organic solvent is distilled off from the reaction mixture to obtain the copolymer (X). Methods and the like.
  • the metal component derived from the organolithium compound (L) or the aluminum compound (A) remains in the copolymer (X) obtained separately, the physical properties of the copolymer (X) are deteriorated and the transparency is increased. Defects may occur. Therefore, it is preferable to remove the metal component derived from the organolithium compound (L) and the aluminum compound (A) after the anionic polymerization is stopped.
  • a method for removing the metal component it is effective to subject the copolymer (X) to a washing treatment using an acidic aqueous solution, an adsorption treatment using an adsorbent such as an ion exchange resin, or the like.
  • acidic aqueous solution hydrochloric acid, sulfuric acid aqueous solution, nitric acid aqueous solution, acetic acid aqueous solution, propionic acid aqueous solution, citric acid aqueous solution etc. can be used, for example.
  • a copolymer (X) having an arbitrary molecular weight can be produced.
  • the number average molecular weight is in the range of 1,000 to 1,000,000. It is preferable from the viewpoints of handleability, fluidity, mechanical properties and the like of the combined (X).
  • a copolymer (X) having a narrow molecular weight distribution is usually obtained, and a copolymer (X) having a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 1.5 or less is produced. Can do.
  • the copolymer (X) obtained by the production method of the present invention is useful as a component of a photocurable resin composition used for, for example, an adhesive, a pressure-sensitive adhesive, a paint, a coating material, and the like.
  • a photocurable resin composition used for, for example, an adhesive, a pressure-sensitive adhesive, a paint, a coating material, and the like.
  • cured material is obtained by irradiating an ultraviolet-ray, an electron beam, etc.
  • the consumption rate C 11 (mol%) of di (meth) acrylate (1) was calculated by the following formula.
  • C 11 100 (1-I 11 / I 10 )
  • I 10 and I 11 are integrals of proton peaks derived from protons bonded to the carbon atom adjacent to the oxygen atom in R 2 of di (meth) acrylate (1) at the start of anion polymerization and at the end of anion polymerization, respectively.
  • the ratio between the value and the integral value of the proton peak derived from the benzene ring of toluene used for anionic polymerization is shown.
  • the consumption rate C 21 (mol%) of the alkyl (meth) acrylate (2) was calculated by the following formula.
  • I 10 and I 11 represent the above-described ratios, respectively
  • I 20 and I 21 represent R in di (meth) acrylate (1) observed to overlap each other at the start of anionic polymerization and at the end of anionic polymerization, respectively.
  • the overall consumption rate C (mol%) was calculated by the following formula using the consumption rates C 11 and C 21 obtained by the above-described method and N.
  • C ⁇ C 11 ⁇ N + C 21 ⁇ (100 ⁇ N) ⁇ / 100
  • the consumption rate C 11 (mol%) of di (meth) acrylate (1) was the consumption rate C (mol%).
  • the side chain functional group reaction rate C 31 (mol%) of di (meth) acrylate (1) was calculated.
  • I 30 and I 31 are respectively the integral value of the proton peak derived from the olefin of the methacryloyl group bonded to the carbon atom to which R 3 and R 4 are bonded and the anionic polymerization at the start of anion polymerization and at the stop of the anion polymerization.
  • the ratio with the integral value of the proton peak derived from the benzene ring of toluene used is shown.
  • reaction solution 120 minutes after the end of the addition of the mixture, the reaction solution was sampled to obtain a consumption rate C of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate and methyl methacrylate and 1,1-dimethylpropane-1,3-diol di
  • the side chain functional group reaction rate of methacrylate was measured, and 10.0 ml of methanol was added to the reaction solution to stop anionic polymerization.
  • the resulting solution was poured into 1 liter of hexane, and the produced copolymer (X) was precipitated and collected.
  • Example 2 7.22 ml of 0.450 mol / L toluene solution of isobutylbis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum and 1,1,4,7,10,10-hexamethyltriethylenetetramine A copolymer (X) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 0.35 ml (1.30 mmol).
  • the consumption rate C of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate and methyl methacrylate in the mixture at the end of anionic polymerization was 100%, and the side chain functionality of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate The group reaction rate was 14.0%.
  • Mn in the obtained copolymer (X) was 8,000, and Mw / Mn was 1.14.
  • Example 4 The temperature in the reactor before addition of the mixture and the temperature for anionic polymerization were 25 ° C., and the mixture was a mixture of 1.24 ml of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate and 2.21 ml of methyl methacrylate.
  • a copolymer (X) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the total amount was changed to 3.45 ml.
  • Example 5 A copolymer (X) was obtained in the same manner as in Example 3, except that the temperature in the reactor before addition of the mixture and the temperature for anionic polymerization were set to -22 ° C.
  • the consumption rate C of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate and methyl methacrylate in the mixture at the end of anionic polymerization was 100%, and the side chain functionality of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate The group reaction rate was 9.0%.
  • Mn in the obtained copolymer (X) was 3,000, and Mw / Mn was 1.10.
  • Example 6 Copolymer (X) in the same manner as in Example 1 except that the 0.450 mol / L toluene solution of isobutylbis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum was changed to 5.78 ml. Got.
  • the consumption rate C of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate and methyl methacrylate in the mixture at the end of anionic polymerization was 100%, and the side chain functionality of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate The group reaction rate was 11.3%.
  • Mn in the obtained copolymer (X) was 7,100, and Mw / Mn was 1.14.
  • Example 7 Copolymer (X) in the same manner as in Example 1 except that the 0.450 mol / L toluene solution of isobutylbis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum was changed to 3.18 ml. Got.
  • the consumption rate C of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate and methyl methacrylate in the mixture at the end of anionic polymerization was 100%, and the side chain functionality of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate The group reaction rate was 9.6%.
  • Mn in the obtained copolymer (X) was 6,900, and Mw / Mn was 1.18.
  • Example 8 Anionic polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the toluene solution of isobutylbis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) aluminum 0.450 mol / L was changed to 2.17 ml. Sampling was performed 120 minutes later, and the monomer consumption rate was 92%, and the remaining monomer was confirmed. Further, the anionic polymerization was continued for 2 hours, but since the increase in the monomer consumption rate was hardly observed, it was judged that the anionic polymerization was almost stopped, and 5 hours after the start of the anionic polymerization, the same as in Example 1 Then, anionic polymerization was stopped to obtain a methacrylic ester polymer.
  • the consumption rate C of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate in the mixture at the end of anionic polymerization was 94%, and the side chain functional group reaction rate of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate was 5.9%.
  • Mn in the obtained methacrylate polymer was 6,800, and Mw / Mn was 1.14.
  • Example 1 except that instead of the mixture of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate and methyl methacrylate, only 7.73 ml of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate was used. Anionic polymerization was carried out in the same manner as described above. Sampling was conducted after 120 minutes, and the monomer consumption rate was 51%, and the remaining monomer was confirmed.
  • anionic polymerization was continued for 2 hours, but since the increase in the monomer consumption rate was hardly observed, it was judged that the anionic polymerization was almost stopped, and 5 hours after the start of the anionic polymerization, the same as in Example 1 Then, anionic polymerization was stopped to obtain a methacrylic ester polymer.
  • the consumption rate C of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate was 53%, and the side chain functional group reaction rate was 3.3%.
  • Mn in the obtained methacrylate polymer was 7,800, and Mw / Mn was 1.16.
  • anionic polymerization was continued for 2 hours, but since the increase in the monomer consumption rate was hardly observed, it was judged that the anionic polymerization was almost stopped, and 5 hours after the start of the anionic polymerization, the same as in Example 1 Then, anionic polymerization was stopped to obtain a methacrylic ester polymer.
  • the consumption rate C of 1,1-dimethylpropane-1,3-diol dimethacrylate was 74%, and the side chain functional group reaction rate was 0.9%.
  • Mn in the obtained methacrylate polymer was 7,600 and Mw / Mn was 1.08.
  • the consumption rate of the monomer is adjusted such that the amount of the aluminum compound (A) used is 2.2 mol or more with respect to 1 mol of the organolithium compound (L). C becomes 100%, and it turns out that the side chain functional group reaction rate of di (meth) acrylate (1) becomes low by setting it as 3.0 mol or less.

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Abstract

【課題】光硬化性樹脂組成物として有用な(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を、工業生産上有利な温度にて短時間で製造すること。 【解決手段】 下記一般式(1)で示されるジ(メタ)アクリレートと、下記一般式(2)で示されるアルキル(メタ)アクリレートとからなる混合物を、有機リチウム化合物(L)、一般式Al-O-Ar(式中、Arは芳香族環を表す)で示される化学構造を分子中に含む三級有機アルミニウム化合物(A)並びにエーテルおよび三級ポリアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種のルイス塩基(B)の存在下でアニオン重合することを特徴とする(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(X)の製造方法の提供。(式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1~5の直鎖アルキレン基を表し、R及びRはそれぞれ独立して炭素数1~6の炭化水素基を表す。) (Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1~6のアルキル基を表す。)

Description

(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の製造方法
 本発明は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の製造方法に関する。本発明の製造方法によって得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体は、例えば光硬化性樹脂組成物の構成成分として有用である。
 紫外線や電子線等を照射することで硬化する光硬化性樹脂組成物が知られている。光硬化性樹脂組成物は、電気、電子、光学等の分野において、接着剤、粘着剤、塗料、コーティング材等の用途展開がなされている。光硬化性樹脂組成物を構成する成分としては、1つ以上の重合性官能基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマーが挙げられる。
 例えば、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
で示される非対称ジメタクリレートを、トルエン中で、t-ブチルリチウムおよびメチルアルミニウムビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシド)の存在下でアニオン重合することで、重合性官能基として複数のメタクリロイル基を側鎖に有する重合体が得られることが知られている(非特許文献1参照)。
ポリマー インターナショナル(Polymer International), 第49巻, 11-47頁(2000年).
 しかしながら、非特許文献1の製造方法は、アニオン重合中における側鎖のメタクリロイル基の重合を抑制するため、-60℃という低温でアニオン重合する必要があり、工業的には改良の余地がある。しかして本発明の目的は、側鎖に1つ以上の重合性官能基を有し、紫外線や電子線等を照射することで硬化させることが可能な(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を、工業的に有利に製造する方法を提供することにある。
 本発明によれば、上記の目的は、
[1]下記一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1~5の直鎖アルキレン基を表し、R及びRはそれぞれ独立して炭素数1~6の炭化水素基を表す。)
で示されるジ(メタ)アクリレート(1)と(以下、「ジ(メタ)アクリレート(1)」と称する)、下記一般式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1~6のアルキル基を表す)
で示されるアルキル(メタ)アクリレート(2)(以下、「アルキル(メタ)アクリレート(2)」と称する)とからなる混合物を、有機リチウム化合物(L)、下記一般式(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 (式中、Arは芳香族環を表す)
で示される化学構造を分子中に含む三級有機アルミニウム化合物(A)(以下、アルミニウム化合物(A)と称する)並びにエーテルおよび三級ポリアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種のルイス塩基(B)の存在下で、アニオン重合することを特徴とする(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(X)(以下、共重合体(X)と称する)の製造方法;並びに
[2]前記混合物中のジ(メタ)アクリレート(1)とアルキル(メタ)アクリレート(2)とのモル比が、5:95~90:10の範囲である、上記[1]の共重合体(X)の製造方法
を提供することにより達成される。
 本発明の製造方法によれば、光硬化性樹脂組成物の構成成分として有用な共重合体(X)を、工業的に有利に製造できる。
 以下、本発明について、詳細に説明する。
 本発明の製造方法では、ジ(メタ)アクリレート(1)と、アルキル(メタ)アクリレート(2)とからなる混合物を、有機リチウム化合物(L)、アルミニウム化合物(A)、ルイス塩基(B)の存在下でアニオン重合する。ジ(メタ)アクリレート(1)においては、Rが結合している(メタ)アクリロイル基が選択的に重合され、RおよびRが結合している炭素原子に結合する(メタ)アクリロイル基の重合は抑制されて、得られる共重合体(X)の側鎖に残留するので、かかる共重合体(X)は紫外線や電子線等を照射することで硬化させることができる。
 Rが表す炭素数1~5の直鎖アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基が挙げられ、メチレン基またはエチレン基が好ましい。
 RおよびRがそれぞれ独立して表す炭素数1~6の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、2-エチルブチル基、3-エチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基等が挙げられる。中でも、得られる共重合体(X)の光硬化速度を高める観点から、メチル基またはエチル基が好ましい。
 Rは水素原子またはメチル基を表し、Rと同じ原子又は官能基であることが望ましい。
 Rが表す炭素数1~6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、2-エチルブチル基、3-エチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基等が挙げられる。中でも、メチル基またはエチル基が好ましい。
 RおよびRが表す炭素数1~6のアルキル基並びにRが表す炭素数1~6のアルキル基は、置換基を有していてもよい。該置換基としては、本発明の製造方法を阻害しないものであれば特に限定はなく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。
 本発明の製造方法において、アニオン重合に供する混合物中のジ(メタ)アクリレート(1)とアルキル(メタ)アクリレート(2)とのモル比は、重合速度の高さおよび得られる共重合体(X)の光硬化性の観点から、5:95~90:10の範囲であるのが好ましく、10:90~80:20の範囲であるのがより好ましく、20:80~70:30の範囲であるのがさらに好ましい。
 本発明の製造方法で行うアニオン重合では、本発明の製造方法を阻害しない範囲で、ジ(メタ)アクリレート(1)およびアルキル(メタ)アクリレート(2)以外の他の単量体をさらに共存させてもよい。該他の単量体としては、アニオン重合可能な単量体であれば、特に制限はなく、またこれら他の単量体は、混合物中に混合して用いても、別途重合系内に添加して用いてもよい。上記他の単量体としては、スチレン、α-メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物;ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエン等が挙げられる。かかる他の単量体の使用量に特に制限はないが、通常、混合物中のジ(メタ)アクリレート(1)とアルキル(メタ)アクリレート(2)の合計量の0.05質量倍~2質量倍の範囲であり、得られる共重合体(X)の光硬化性の観点からは、1質量倍以下の範囲が好ましい。
 本発明の製造方法で用いる単量体(すなわち、ジ(メタ)アクリレート(1)およびアルキル(メタ)アクリレート(2)並びに任意成分である上記他の単量体)は、重合を円滑に進行させる観点から、不活性ガス雰囲気下等であらかじめ乾燥処理しておくことが好ましい。乾燥処理にあたっては、水素化カルシウム、モレキュラーシーブス、活性アルミナ等の脱水剤または乾燥剤が好ましく用いられる。
 本発明の方法で用いる有機リチウム化合物(L)は、アニオン重合開始剤として作用する。有機リチウム化合物(L)としては、t-ブチルリチウム、1,1-ジメチルプロピルリチウム、1,1-ジフェニルヘキシルリチウム、1,1-ジフェニル-3-メチルペンチルリチウム、エチルα-リチオイソブチレート、ブチルα-リチオイソブチレート、メチルα-リチオイソブチレート、イソプロピルリチウム、sec-ブチルリチウム、1-メチルブチルリチウム、2-エチルプロピルリチウム、1-メチルペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、α-メチルベンジルリチウム、メチルリチウム、n-プロピルリチウム、n-ブチルリチウム、n-ペンチルリチウム等が挙げられる。中でも、入手容易性およびアニオン重合開始能の観点から、イソプロピルリチウム、sec-ブチルリチウム、1-メチルブチルリチウム、1-メチルペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、α-メチルベンジルリチウム等の、二級炭素原子を陰イオン中心とする化学構造を有する炭素数3~40の有機リチウム化合物が好ましく、sec-ブチルリチウムが特に好ましい。なお、有機リチウム化合物(L)は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 有機リチウム化合物(L)の使用量は、使用する混合物中の単量体(すなわち、ジ(メタ)アクリレート(1)及びアルキル(メタ)アクリレート(2)並びに任意成分である他の単量体)の合計に対して0.0001~0.2モル倍の範囲内となる割合で用いることが、共重合体(X)を円滑に製造できる点から好ましい。
 本発明の製造方法で使用するアルミニウム化合物(A)は、使用する単量体(すなわち、ジ(メタ)アクリレート(1)及びアルキル(メタ)アクリレート(2)並びに任意成分である他の単量体)の種類等に応じて、好適なものを選択できるが、重合速度、重合開始効率、重合末端アニオンの安定性(リビング性)等の観点から、下記一般式(A-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 (式中、Rは一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基またはN,N-二置換アミノ基を表し、RおよびRはそれぞれ独立してアリールオキシ基又は互いに結合してアリーレンジオキシ基を表す。)
で示される有機アルミニウム化合物(以下、アルミニウム化合物(A-1)と称する)または下記一般式(A-2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 (式中、R10はアリールオキシ基を表し、R11およびR12はそれぞれ独立して一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基またはN,N-二置換アミノ基を表す。)
で示される有機アルミニウム化合物(以下、アルミニウム化合物(A-2)と称する)を使用することが好ましく、アルミニウム化合物(A-1) を使用することがより好ましい。
 R、R、R、およびR10が表すアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、2-メチルフェノキシ基、4-メチルフェノキシ基、2,6-ジメチルフェノキシ基、2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ基、2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ基、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ基、2,6-ジ-t-ブチル-4-エチルフェノキシ基、2,6-ジフェニルフェノキシ基、1-ナフトキシ基、2-ナフトキシ基、9-フェナントリルオキシ基、1-ピレニルオキシ基、7-メトキシ-2-ナフトキシ基等が挙げられる。
 RとRが互いに結合して表すアリーレンジオキシ基としては、例えば2,2’-ビフェノール、2,2’-メチレンビスフェノール、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、(R)-(+)-1,1’-ビ-2-ナフトール、(S)-(-)-1,1’-ビ-2-ナフトール等から2個のフェノール性水酸基中の水素原子を除いた基が挙げられる。
 なお、上記のアリールオキシ基およびアリーレンジオキシ基は、1個以上の置換基を有していてもよく、該置換基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素、臭素等のハロゲン原子等が挙げられる。
 R、R11およびR12が表す一価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基等のアルキル基;シクロヘキシル基等のシクロアルキル基等が挙げられる。R、R11およびR12が表す芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基等が挙げられる。R、R11、およびR12が表すアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基等が挙げられる。R、R11およびR12が表すN,N-二置換アミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ビス(トリメチルシリル)アミノ基等が挙げられる。上記したR、R11およびR12を表す官能基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素、臭素等のハロゲン原子等の置換基をさらに有していてもよい。
 アルミニウム化合物(A-1)としては、例えばエチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、エチルビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、エチル[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、n-オクチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、n-オクチルビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、n-オクチル[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、メトキシビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシ[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、エトキシビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシ[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシ[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、t-ブトキシビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、t-ブトキシビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、t-ブトキシ[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、トリス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、トリス(2,6-ジフェニルフェノキシ)アルミニウム等が挙げられる。中でも、重合開始効率、重合末端アニオンのリビング性、入手および取り扱いの容易さ等の観点から、イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム等が好ましい。
 アルミニウム化合物(A-2)としては、例えばジエチル(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、ジエチル(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジn-オクチル(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、ジn-オクチル(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム等が挙げられる。これらアルミニウム化合物(A)は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
 アルミニウム化合物(A)は公知の手法に従い製造することができる。例えば、アルミニウム化合物(A-1)であるイソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウムは、アルゴン雰囲気に置換した内容積100mlのフラスコ内に、ナトリウムで乾燥後、アルゴン雰囲気下で蒸留した乾燥トルエン25mlと、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール11gを添加し、室温で攪拌しながら溶解し、得られた溶液にトリイソブチルアルミニウム6.8mlを添加し、80℃で約18時間攪拌することによって、0.6mol/lのトルエン溶液として調製できる。
 アルミニウム化合物(A)の使用量は、有機溶媒の種類、その他種々のアニオン重合条件等に応じて適宜好適な量を選択できるが、アニオン重合の安定性およびジ(メタ)アクリレート(1)のRが結合している(メタ)アクリロイル基を選択的に重合させる観点から有機リチウム化合物(L)1モルに対して通常、1.0~10.0モルの範囲で用いることが好ましく、1.2~6.0モルの範囲で用いることがより好ましく、2.0~3.5モルの範囲で用いることがさらに好ましく、2.2~3.0モルの範囲で用いることが特に好ましい。
 本発明の製造方法で用いるルイス塩基(B)は、エーテル及び三級ポリアミンからなる群から選択される。エーテルとしては、分子内にエーテル結合を有する化合物から適宜選択できるが、重合開始効率の高さ、重合末端アニオンのリビング性の観点から、2個以上のエーテル結合を分子内に有する環状エーテルまたは1個以上のエーテル結合を分子内に有する非環状エーテルが好ましい。2個以上のエーテル結合を分子内に有する環状エーテルとしては、例えば、12-クラウン-4、15-クラウン-5、18-クラウン-6等のクラウンエーテルが挙げられる。1個以上のエーテル結合を分子中に有する非環状エーテルとしては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、アニソール等の非環状モノエーテル;1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、1,2-ジイソプロポキシエタン、1,2-ジブトキシエタン、1,2-ジフェノキシエタン、1,2-ジメトキシプロパン、1,2-ジエトキシプロパン、1,2-ジイソプロポキシプロパン、1,2-ジブトキシプロパン、1,2-ジフェノキシプロパン、1,3-ジメトキシプロパン、1,3-ジエトキシプロパン、1,3-ジイソプロポキシプロパン、1,3-ジブトキシプロパン、1,3-ジフェノキシプロパン、1,4-ジメトキシブタン、1,4-ジエトキシブタン、1,4-ジイソプロポキシブタン、1,4-ジブトキシブタン、1,4-ジフェノキシブタン等の非環状ジエーテル;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジブチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジブチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリブチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリブチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラブチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラブチレングリコールジエチルエーテル等の非環状ポリエーテルが挙げられる。中でも、副反応の抑制、入手容易性等の観点から、1~2個のエーテル結合を分子内に有する非環状エーテルが好ましく、ジエチルエーテルまたは1,2-ジメトキシエタンがより好ましい。
 本明細書において、ルイス塩基(B)として用いることができる三級ポリアミンとは、三級アミン構造を分子中に2個以上有する化合物を意味する。該三級ポリアミンとしては、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラエ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、トリス[2-(ジメチルアミノ)エチル]アミン等の鎖状ポリアミン;1,3,5-トリメチルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,4,7-トリメチル-1,4,7-トリアザシクロノナン、1,4,7,10,13,16-ヘキサメチル-1,4,7,10,13,16-ヘキサアザシクロオクタデカン等の非芳香族性複素環式化合物;2,2’-ビピリジル、2,2’:6’,2”-ターピリジン等の芳香族性複素環式化合物等が挙げられる。
 また、分子内に1個以上のエーテル結合と1個以上の三級アミン構造を有する化合物をルイス塩基(B)として使用してもよい。このような化合物としては、例えば、トリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミン等が挙げられる。ルイス塩基(B)は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 ルイス塩基(B)の使用量は、重合開始効率、重合末端アニオンのリビング性等の観点から、有機リチウム化合物(L)1モルに対して0.3~5モルの範囲であることが好ましく、0.5~3モルの範囲であることがより好ましく、0.8~2.5モルの範囲であることがさらに好ましく、1.0~2.0モルの範囲であることが特に好ましい。ルイス塩基(B)の使用量が有機リチウム化合物(L)1モルに対して5モルを超えると、経済性において不利となる傾向となり、0.3モルを下回ると、アニオン重合の開始効率が低下する傾向となる。
 ルイス塩基(B)の使用量は、アルミニウム化合物(A)の使用量に対して、0.2~1.2モル倍の範囲であることが好ましく、0.3~1.0モル倍の範囲であることがより好ましい。
 本発明の製造方法は、アニオン重合の温度制御および系内を均一化してアニオン重合を円滑に進行させる観点から、有機溶媒の存在下に行うことが好ましい。有機溶媒としては、安全性、アニオン重合後の反応混合液の水洗における水との分離性、回収・再使用の容易性等の観点から、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素;クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素;フタル酸ジメチル等のエステル等が好ましい。これらの有機溶媒は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。なお、有機溶媒は、アニオン重合を円滑に進行させる観点から、乾燥処理を施すとともに、不活性ガス存在下であらかじめ脱気しておくことが好ましい。
 有機溶媒の使用量は、用いる単量体(すなわち、ジ(メタ)アクリレート(1)及びアルキル(メタ)アクリレート(2)並びに任意成分である他の単量体)、使用する有機リチウム化合物(L)、アルミニウム化合物(A)、ルイス塩基(B)、有機溶媒等の種類に応じて適宜調整できるが、アニオン重合の円滑な進行、生成する共重合体(X)の分離取得、廃液処理等の観点から、使用する混合物100質量部に対して200~3000質量部の範囲であるのが好ましい。
 有機リチウム化合物(L)、アルミニウム化合物(A)、ルイス塩基(B)およびジ(メタ)アクリレート(1)とアルキル(メタ)アクリレート(2)とからなる混合物をアニオン重合の反応系に添加する方法は特に制限されない。ただし、ルイス塩基(B)は、有機リチウム化合物(L)との接触前にアルミニウム化合物(A)と接触するように添加することが好ましい。また、アルミニウム化合物(A)は、ジ(メタ)アクリレート(1)及びアルキル(メタ)アクリレート(2)とからなる混合物より先にアニオン重合の反応系に添加しても、同時に添加してもよい。アルミニウム化合物(A)をジ(メタ)アクリレート(1)及びアルキル(メタ)アクリレート(2)とからなる混合物と同時にアニオン重合の反応系に添加する場合、アルミニウム化合物(A)を該混合物と別途混合したのちに添加してもよい。
 本発明の製造方法では、必要に応じ、アニオン重合の反応系に他の添加剤を存在させてもよい。該他の添加剤としては、例えば、塩化リチウム等の無機塩類;リチウムメトキシエトキシエトキシド、カリウムt-ブトキシド等の金属アルコキシド;テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルホスホニウムブロミド等が挙げられる。
 本発明の製造方法において、アニオン重合は-30~25℃で行うのが好ましい。-30℃よりも低いと重合速度が低下し、生産性が低下する傾向がある。一方、25℃より高いと、ジ(メタ)アクリレート(1)のRおよびRが結合している炭素原子に結合する(メタ)アクリロイル基の重合の抑制が困難となり、得られる共重合体(X)の光硬化性が低下する傾向となる。
 またアニオン重合は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。さらに、アニオン重合の反応系が均一になるように十分な攪拌条件下にて行うことが好ましい。
 本発明の製造方法は、公知のアニオン重合法に準じ、重合停止剤を反応混合物に添加してアニオン重合を停止できる。重合停止剤としては、例えばメタノール;酢酸または塩酸のメタノール溶液;等のプロトン性化合物を使用することができる。重合停止剤の使用量は、通常、有機リチウム化合物(L)1モルに対して1~100モルの範囲が好ましい。
 アニオン重合後の反応混合液から共重合体(X)を分離取得する方法としては、公知の方法を採用できる。例えば、反応混合液を共重合体(X)の貧溶媒に注いで該共重合体(X)を沈殿させる方法、反応混合液から有機溶媒を留去して共重合体(X)を取得する方法等が挙げられる。
 なお、分離取得した共重合体(X)中に有機リチウム化合物(L)やアルミニウム化合物(A)に由来する金属成分が残存していると、共重合体(X)の物性の低下、透明性不良等を生じる場合がある。よって、有機リチウム化合物(L)およびアルミニウム化合物(A)に由来する金属成分をアニオン重合停止後に除去することが好ましい。該金属成分の除去方法としては、共重合体(X)を、酸性水溶液を用いた洗浄処理、イオン交換樹脂等の吸着剤を用いた吸着処理等に付することが有効である。ここで、酸性水溶液としては、例えば、塩酸、硫酸水溶液、硝酸水溶液、酢酸水溶液、プロピオン酸水溶液、クエン酸水溶液等を使用することができる。
 本発明の製造方法によれば、任意の分子量の共重合体(X)を製造できるが、通常、数平均分子量が1,000~1,000,000の範囲であることが、得られる共重合体(X)の取り扱い性、流動性、力学特性等の点から好ましい。また、本発明の製造方法によれば、通常、分子量分布の狭い共重合体(X)が得られ、分子量分布(Mw/Mn)が1.5以下の共重合体(X)を製造することができる。
 本発明の製造方法によって得られる共重合体(X)は、例えば、接着剤、粘着剤、塗料、コーティング材等に用いられる光硬化性樹脂組成物の構成成分として有用である。例えば、該光硬化性樹脂組成物を塗布した後、紫外線、電子線等を照射することで硬化物が得られる。
 以下、本発明を実施例等によって具体的に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されない。
 以下の実施例等において、原料は常法により乾燥精製し、窒素にて脱気したものを使用し、移送および供給は窒素雰囲気下にて行った。
[ジ(メタ)アクリレート(1)およびアルキル(メタ)アクリレート(2)の消費率および側鎖官能基反応率]
 アニオン重合後のジ(メタ)アクリレート(1)およびアルキル(メタ)アクリレート(2)の消費率並びにジ(メタ)アクリレート(1)の側鎖官能基反応率は、反応液0.5mlを採取してメタノール0.5ml中に入れて混合後、該混合液から0.1mlを採取して、重クロロホルム0.5mlに溶解させてH-NMR(ECX400(400MHz)JEOL製、測定温度=25℃、スキャン回数=16、緩和時間=4秒)を測定した結果から算出した。
 ジ(メタ)アクリレート(1)の消費率C11(mol%)は、下記式により算出した。
  C11=100(1-I11/I10
 ここで、I10、I11はそれぞれアニオン重合開始時およびアニオン重合停止時における、ジ(メタ)アクリレート(1)のRにおける酸素原子に隣接する炭素原子に結合するプロトン由来のプロトンピークの積分値と、アニオン重合に用いたトルエンのベンゼン環由来のプロトンピークの積分値との比を示す。

 アルキル(メタ)アクリレート(2)の消費率C21(mol%)は、下記式により算出した。
  C21=100[1-{I21×(100-N×I11/I10)}/{I20×(100-N)}]
 ここで、I10、I11はそれぞれ上記した比を示し、I20、I21はそれぞれアニオン重合開始時およびアニオン重合停止時における、互いに重なって観測されるジ(メタ)アクリレート(1)におけるRが結合している(メタ)アクリロイル基のオレフィンに由来するプロトンピークとアルキル(メタ)アクリレート(2)のメタクリロイル基におけるオレフィンに由来するプロトンピークとの積分値の合計と、アニオン重合に用いたトルエンのベンゼン環由来のプロトンピークの積分値との比を示し、Nは反応開始時におけるジ(メタ)アクリレート(1)とアルキル(メタ)アクリレート(2)の総量に対するジ(メタ)アクリレート(1)のモル分率(mol%)を示す。

 全体の消費率C(mol%)を、上記した方法で求めた消費率C11、C21および上記Nを用いて、下記式により算出した。
  C={C11×N+C21×(100-N)}/100

 なお、比較例においては、ジ(メタ)アクリレート(1)の消費率C11(mol%)
を消費率C(mol%)とした。

 下記式により、ジ(メタ)アクリレート(1)の側鎖官能基反応率C31(mol%)
を算出した。
  C31=100-100×I31/I30
 ここでI30、I31はそれぞれアニオン重合開始時およびアニオン重合停止時における、RおよびRが結合している炭素原子に結合するメタクロイル基のオレフィン由来のプロトンピークの積分値とアニオン重合に用いたトルエンのベンゼン環由来のプロトンピークの積分値との比を示す。
[数平均分子量および分子量分布]
 得られた共重合体(X)のGPC(ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー、HLC-8220GPC(東ソー製)、カラム:TSK-gel SuperMultiporeHZ-M(東ソー製)(カラム径=4.6mm、カラム長=15cm)、測定条件:流速=0.35ml/min、温度=40℃、溶離液=テトラヒドロフラン)を測定し、標準ポリスチレン換算の数平均分子量分布(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
[実施例1]
 内部を乾燥し、窒素置換した300mlのフラスコに、トルエン100ml、ルイス塩基(B)として1,1,4,7,10,10-ヘキサメチルトリエチレンテトラミン0.20ml(0.715mmol)、アルミニウム化合物(A)としてイソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウムの0.450mol/Lトルエン溶液を4.33ml加えて0℃に冷却した。これに有機リチウム化合物(L)としてsec-ブチルリチウムの1.30mol/Lシクロヘキサン溶液0.50ml(0.65mmol)を加えた。フラスコ内の混合液を激しく攪拌しながら、0℃で1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレート3.09ml(13.0mmol)とメチルメタクリレート1.38ml(13.0mmol)との混合物4.47mlを加え、アニオン重合を開始した。0℃で攪拌を続けると、反応液は当初黄色の溶液となり、さらに窒素雰囲気下で攪拌を続けると30分後にほぼ無色となった。混合物の添加終了から120分後に、反応液をサンプリングして1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートおよびメチルメタクリレートの消費率Cおよび1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの側鎖官能基反応率を測定すると共に、反応液中にメタノールを10.0ml加えることにより、アニオン重合を停止させた。得られた溶液を1リットルのヘキサン中に注ぎ、生成した共重合体(X)を沈殿させ、回収した。
 アニオン重合終了時の1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートおよびメチルメタクリレートの消費率Cは100%、1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの側鎖官能基反応率は9.5%であった。また、得られた共重合体(X)中のMnは7,000、Mw/Mnは1.19であった。
[実施例2]
 イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウムの0.450mol/Lトルエン溶液を7.22ml、1,1,4,7,10,10-ヘキサメチルトリエチレンテトラミンを0.35ml(1.30mmol)に変更した以外は、実施例1と同様にして共重合体(X)を得た。
 アニオン重合終了時の混合物の1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートおよびメチルメタクリレートの消費率Cは100%、1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの側鎖官能基反応率は14.0%であった。また、得られた共重合体(X)中のMnは8,000、Mw/Mnは1.14であった。
[実施例3]
 イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウムの0.450mol/Lトルエン溶液を3.18mlに変更し、混合物を1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレート0.77mlとメチルメタクリレート1.04mlとの混合物(計1.81ml)に変更した以外は、実施例1と同様にして共重合体(X)を得た。
 アニオン重合終了時の1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートおよびメチルメタクリレートの消費率Cは100%、1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの側鎖官能基反応率は10.0%であった。また、得られた共重合体(X)中のMnは3,100、Mw/Mnは1.14であった。
[実施例4]
 混合物を添加する前の反応器内温度およびアニオン重合する温度を25℃とし、混合物を1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレート1.24mlと、メチルメタクリレートと2.21mlとの混合物(計3.45ml)に変更した以外は、実施例1と同様にして共重合体(X)を得た。
 アニオン重合終了時の1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートおよびメチルメタクリレートの消費率Cの消費率は100%、1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの側鎖官能基反応率は17.0%であった。また、得られた共重合体(X)中のMnは6,300、Mw/Mnは1.14であった。
[実施例5]
 混合物を添加する前の反応器内温度およびアニオン重合する温度を-22℃とした以外は、実施例3と同様にして共重合体(X)を得た。
 アニオン重合終了時の混合物の1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートおよびメチルメタクリレートの消費率Cは100%、1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの側鎖官能基反応率は9.0%であった。また、得られた共重合体(X)中のMnは3,000、Mw/Mnは1.10であった。
[実施例6]
 イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウムの0.450mol/Lトルエン溶液を5.78mlに変更した以外は、実施例1と同様にして共重合体(X)を得た。
 アニオン重合終了時の混合物の1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートおよびメチルメタクリレートの消費率Cは100%、1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの側鎖官能基反応率は11.3%であった。また、得られた共重合体(X)中のMnは7,100、Mw/Mnは1.14であった。
[実施例7]
 イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウムの0.450mol/Lトルエン溶液を3.18mlに変更した以外は、実施例1と同様にして共重合体(X)を得た。
 アニオン重合終了時の混合物の1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートおよびメチルメタクリレートの消費率Cは100%、1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの側鎖官能基反応率は9.6%であった。また、得られた共重合体(X)中のMnは6,900、Mw/Mnは1.18であった。
[実施例8]
 イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム0.450mol/Lのトルエン溶液を2.17mlに変更した以外は、実施例1と同様にしてアニオン重合を実施した。120分後にサンプリングしたが、単量体消費率が92%であり、単量体の残存が確認された。さらにアニオン重合を2時間継続したが、単量体消費率の上昇は殆ど見られなかったので、アニオン重合がほぼ停止していると判断して、アニオン重合開始から5時間後に実施例1と同様にアニオン重合を停止し、メタクリル酸エステル系重合体を得た。
 アニオン重合終了時の混合物の1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの消費率Cは94%、1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの側鎖官能基反応率は5.9%であった。また、得られたメタクリル酸エステル系重合体中のMnは6,800、Mw/Mnは1.14であった。
[比較例1]
 1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートおよびメチルメタクリレートの混合物に代えて、1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレート7.73mlのみを用いた以外は、実施例1と同様にしてアニオン重合を実施した。120分後にサンプリングしたが、単量体消費率が51%であり、単量体の残存が確認された。さらにアニオン重合を2時間継続したが、単量体消費率の上昇は殆ど見られなかったので、アニオン重合がほぼ停止していると判断して、アニオン重合開始から5時間後に実施例1と同様にアニオン重合を停止し、メタクリル酸エステル系重合体を得た。
 アニオン重合終了時の1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの消費率Cは53%、側鎖官能基反応率は3.3%であった。また、得られたメタクリル酸エステル系重合体中のMnは7,800、Mw/Mnは1.16であった。
[比較例2]
 1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの量を6.19mlとし、該1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートを添加する前の反応器内温度およびアニオン重合する温度を-22℃とした以外は、比較例1と同様にしてアニオン重合を実施した。120分後にサンプリングしたが、単量体消費率が72%であり、単量体の残存が確認された。さらにアニオン重合を2時間継続したが、単量体消費率の上昇は殆ど見られなかったので、アニオン重合がほぼ停止していると判断して、アニオン重合開始から5時間後に実施例1と同様にアニオン重合を停止し、メタクリル酸エステル系重合体を得た。
 アニオン重合終了時の1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジオールジメタクリレートの消費率Cは74%、側鎖官能基反応率は0.9%であった。また、得られたメタクリル酸エステル系重合体中のMnは7,600、Mw/Mnは1.08であった。
 実施例、比較例の重合条件および重合結果を下記の表1に示す。実施例1~8および比較例1、2より、ジ(メタ)アクリレート(1)とアルキル(メタ)アクリレート(2)との共重合を実施することで、温度が0℃または25℃と高い場合でも、アニオン重合が良好に進行し、分子量分布の狭い共重合体が得られることがわかる。
 さらに、実施例1、6、7、8の比較により、アルミニウム化合物(A)の使用量を、有機リチウム化合物(L)1モルに対して、2.2モル以上とすることでモノマーの消費率Cは100%となり、3.0モル以下とすることでジ(メタ)アクリレート(1)の側鎖官能基反応率が低くなることがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010

Claims (2)

  1.  下記一般式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    (式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1~5の直鎖アルキレン基を表し、R及びRはそれぞれ独立して炭素数1~6の炭化水素基を表す。)
    で示されるジ(メタ)アクリレート(1)と、下記一般式(2)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    (式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1~6のアルキル基を表す)
    で示されるアルキル(メタ)アクリレート(2)とからなる混合物を、有機リチウム化合物(L)、下記一般式(3)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

    (式中、Arは芳香族環を表す)
    で示される化学構造を分子中に含む三級有機アルミニウム化合物(A)並びにエーテルおよび三級ポリアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種のルイス塩基(B)の存在下で、アニオン重合することを特徴とする(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(X)の製造方法。
  2.  前記混合物中のジ(メタ)アクリレート(1)とアルキル(メタ)アクリレート(2)とのモル比が、5:95~90:10の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(X)の製造方法。
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