JP2003026781A - メタセシス重合性モノマーの反応性溶液並びに架橋重合体成形物およびその製造方法 - Google Patents
メタセシス重合性モノマーの反応性溶液並びに架橋重合体成形物およびその製造方法Info
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Abstract
て架橋重合体成形物を製造するに当り、成形物中の未反
応のジシクロペンタジエンを減少し、成形物の独特の臭
気を抑制する方法を提供する。 【解決手段】 メタセシス重合性モノマーとしてエキソ
−ジシクロペンタジエンを含有したモノマーを用いる。
Description
重合性モノマーの反応性溶液およびそれを用いて重合・
成形して得られる架橋重合体成形物およびその製造方法
に関する。
セシス重合触媒からなるモノマー液と、メタセシス重合
性環状オレフィンと活性化剤からなるモノマー液を混合
し直ちに金型に注入し、金型内において重合架橋させて
架橋重合体成形物を製造する方法が知られている。これ
は反応射出成形法(RIM)と呼ばれる。メタセシス重
合性環状オレフィンとしてジシクロペンタジエンを用い
たものはDCPD−RIMと呼ばれ、原料モノマー液の
粘度が低いことから射出成形の圧力を低くできるため金
型が安価であるという利点がある。また、DCPD−R
IMでは大型の架橋重合体成形物が容易に得られ、架橋
重合体成形物の剛性と耐衝撃性のバランスが良いことな
どから近年広く使われるようになってきた。
われるジシクロペンタジエンは極めて不快な強い異臭が
するため、メタセシス架橋重合体成形物に未反応のジシ
クロペンタジエンが多く残留すると、成形物が独特の臭
気を持つようになる。特開平1−135828号公報で
は添加剤を使い残留ジシクロペンタジエンモノマー量を
減少させている。架橋重合体成形物の臭気を抑制する他
の方法としては、塗料で塗装して臭気を封じ込める方法
があるが手間がかかり経済的でない。室内で使う用途に
は成形物の完全な無臭化が強く求められており、残留モ
ノマー量の低減化に対する要求がますます強くなってい
るが、経済的で有効な方法がないのが現状である。
架橋重合体成形物の残留モノマーの低減について鋭意検
討した結果、メタセシス重合性モノマーにエキソ−ジシ
クロペンタジエンを含有させることにより、架橋重合体
成形物中のモノマー残留率が劇的に低下することを見出
し本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、メタ
セシス重合触媒系の存在下、メタセシス重合性モノマー
を重合しながら成形して得られる架橋重合体成形物にお
いて、エキソ−ジシクロペンタジエンを3質量%以上1
00質量%以下含むメタセシス重合性モノマーを用いる
ことを特徴とする架橋重合体成形物およびその製造法で
ある。また、さらに、少なくとも、メタセシス重合触媒
を含むメタセシス重合性モノマーの反応性溶液(溶液
A)とメタセシス重合触媒の活性化剤を含むメタセシス
重合性モノマーの反応性溶液(溶液B)からなるメタセ
シス重合性モノマーの反応性溶液において、前記溶液A
と溶液Bのメタセシス重合性モノマーの合計量に対して
エキソ−ジシクロペンタジエンが3質量%以上100質
量%以下含まれることを特徴とするメタセシス重合性モ
ノマーの反応性溶液およびそれらを混合することによ
り、メタセシス重合性モノマーを重合させながら架橋重
合体成形物を製造する方法である。
ス重合性モノマーとしては、エキソ−ジシクロペンタジ
エンの含有量が3質量%以上100質量%以下であるこ
とが必要であり、好ましくは9質量%以上100質量%
以下、さらに好ましくは33質量%以上100質量%以
下である。その他の成分としては、エンド−ジシクロペ
ンタジエン、トリシクロペンタジエン、テトラヒドロイ
ンデン−シクロペンタジエン付加体、インデン−シクロ
ペンタジエン付加体、エチリデンノルボルネン、ビニル
ノルボルネンなどを用いることができる。これらのモノ
マーを適宜配合することによりメタセシス重合性モノマ
ーの組成は決められるが、通常はジシクロペンタジエン
(エキソ体+エンド体)が50質量%以上である。ジシ
クロペンタジエン以外のモノマー組成がほぼ同じで重合
条件も同じ場合、エキソ−ジシクロペンタジエンを多く
含む方が架橋重合体成形物中のモノマー残留率が低下す
る。その理由としては、エキソ−ジシクロペンタジエン
の重合速度がエンド−ジシクロペンタジエン等より大き
いためと考えられる。
ついて説明する。ジシクロペンタジエンにはエンド−ジ
シクロペンタジエン(式1)とエキソ−ジシクロペンタ
ジエン(式2)の2種類の立体異性体がある。単にジシ
クロペンタジエンと言うとエンド−ジシクロペンタジエ
ンを指す。現在工業的に入手できるジシクロペンタジエ
ンの主成分はエンド−ジシクロペンタジエンであり、エ
キソ−ジシクロペンタジエンの含有量は0〜2質量%程
度である。
ジシクロペンタジエンを酸を用いて異性化させることに
より調製することができる。例えばActa Chemica Scand
inavica 44 (1990) P. 860では、Ptを担持したシリカ
−アルミナ触媒を用いてエキソ−ジシクロペンタジエン
を調製している。また特公平4−43890号公報では
酸性白土を用いて同様に調製している。異性化させるだ
けでは純粋なエキソ−ジシクロペンタジエンは得られな
いが、精密蒸留することによって高純度のエキソ−ジシ
クロペンタジエンが得られる。
は、通常、少なくともメタセシス重合触媒を含むメタセ
シス重合性モノマーの反応性溶液(溶液A)とメタセシ
ス重合触媒の活性化剤を含むメタセシス重合性モノマー
の反応性溶液(溶液B)よりなる反応性溶液を組み合わ
せて使用される。
重合活性のある金属化合物を用いる。通常はW、Mo、
Ru、Ta等の金属化合物が使われる。具体的には、W
Cl 6、WOCl4、MoCl5、MoOCl3、トリ
ス(ドデシル)アンモニウムモリブデート、トリス(ト
リデシル)アンモニウムモリブデート、Grubbs触
媒、TaCl5などが挙げられる。好ましくは、WCl
6、WOCl4、トリス(ドデシル)アンモニウムモリ
ブデート、トリス(トリデシル)アンモニウムモリブデ
ート、Grubbs触媒が用いられる。またメタセシス
重合性モノマーへのこれらの触媒の溶解性を上げるため
に、フェノール類やアセチルアセトンを加えて配位子交
換しても良い。フェノール類としてはノニルフェノール
などを例示することができる。溶液Aに用いられる触媒
量は、メタセシス重合性モノマーとのモル比で1/2
0,000〜2/100であり、好ましくは1/10,0
00〜1/100である。
溶解しておくのが好ましい。その際、反応性溶液の保存
安定性を向上させるためにエーテル化合物を加えること
ができる。エーテル化合物としては鎖状エーテルや環状
エーテルを使用することができる。鎖状エーテルとして
は、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、n−
アミルエーテル、i−アミルエーテル、メチル−t−ブ
チルエーテルおよび例えばポリエチレングリコールジア
ルキルエーテル、ジエ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メチルエーテル、ポリエ
チレングリコールジメチルエーテル、ポリプロピレング
リコールジアルキルエーテル、ジプロピレングリコール
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、ポリプロピレングリコールジメチルエーテル
などのポリアルキレングリコールジアルキルエーテル類
が挙げられる。環状エーテルとしては、テトラヒドロフ
ラン、ジオキサンなどが挙げられる。好ましくはジエチ
レングリコールジメチルエーテルが使われる。
ては有機アルミニウム化合物が用いられる。有機アルミ
ニウム化合物としては、トリイソブチルアルミニウム、
トリオクチルアルミニウム等のアルキルアルミニウム化
合物、ジエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミ
ニウムジクロライド、ジオクチルアルミニウムアイオダ
イド等のアルキルアルミニウムハライド化合物が挙げら
れる。これらを混合して使うことも可能である。溶液B
に使用される活性化剤の量は、メタセシス重合性モノマ
ーとのモル比で1/20,000〜2/100、好まし
くは1/10,000〜1/100である。溶液Aと溶
液Bは通常ほぼ等量で混合されるが、10:1〜1:1
0の範囲で適宜混合することができる。触媒と活性化剤
の比は通常ほぼ等モルで使用されるが、10:1〜1:
10の範囲で適宜使用することができる。
エンは、溶液A、溶液Bの少なくともいずれか一方に含
まれていればよく、両方に含まれていても良い。通常
は、溶液Aと溶液Bのモノマー組成比をほぼ同じように
しておくことが好ましく、エキソ−ジシクロペンタジエ
ンの含有量もほぼ同等としておくのが好ましい。ただ
し、溶液Aと溶液Bの重合性モノマーの合計量に対して
エキソ−ジシクロペンタジエンが3質量%以上100質
量%以下含まれるようにすることが必要であり、好まし
くは9質量%以上100質量%以下、さらに好ましくは
33質量%以上100質量%以下である。
ル化合物やアルコール化合物を共存させることができ
る。エーテル化合物としては、前記の反応性溶液の保存
安定性を向上させるために用いられるエーテル化合物を
用いることができる。またアルコール化合物としては炭
素数1〜40のアルコールが挙げられ、具体的にはメタ
ノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノ
ール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノー
ル、1−アミルアルコール、2−アミルアルコール、t
−アミルアルコール、オクチルアルコール、ポリアルキ
レングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリ
コールモノメチルエーテルなどが挙げられる。
るために、メタセシス重合性モノマーの反応性溶液にエ
ラストマーを加えることができる。エラストマーとして
はエチレンプロピレンジエンターポリマー、ポリブタジ
エン、ポリイソプレン、スチレンブタジエンゴム、ブチ
ルゴム、ニトリルゴム、スチレン−イソプレン−スチレ
ンブロック共重合体等が使用できる。好ましくはエチレ
ンプロピレンジエンターポリマーが用いられる。
溶液には酸化防止剤を加えておくことが好ましい。酸化
防止剤としては特に制限はないが、ヒンダードフェノー
ルとして4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチ
ルフェノール)(商品名Ethanox 702)、2,
6−ジ−t−ブチルフェノールなどが挙げられる。
填剤を加えることができるが、充填剤はメタセシス重合
性モノマーの反応性溶液に添加しても良いし、金型中に
入れておいても良い。充填剤としてはガラス繊維、カー
ボンブラック、雲母、ウォラストナイト、タルク、炭酸
カルシウムなどが挙げられる。
重合性モノマーの反応性溶液(溶液Aおよび溶液B)を
金型中に導入し、重合と成形を同時に行なうことによっ
て製造させる。成形法としてはレジンインジェクション
方式でもRIM形式でも良い。成形温度は20℃〜20
0℃、好ましくは25℃〜150℃、さらに好ましくは
30℃〜100℃である。加熱時間は1分〜12時間、
好ましくは1分〜1時間、さらに好ましくは2分〜30
分である。金型の雰囲気は、通常は窒素等の不活性ガス
雰囲気で行う。
れらに限定されるものではない。 <参考例1> (エキソ−ジシクロペンタジエンの調製)エンド−ジシ
クロペンタジエン(東京化成工業(株)製、純度99
%)6,100gを10Lの3口フラスコに入れた。こ
れにアルミナ触媒305gを加え窒素雰囲気下150℃
で8時間加熱した。反応液をろ過した。ろ液6,070
gを精密蒸留(理論段数30段の精留塔、還流比20:
1)した。沸点74℃/30mm、Hg(1.3kPa)
の留分1,694gが得られた。これは純度96.3%
(ガスクロマトグラフィー)のエキソ−ジシクロペンタ
ジエンである。
スコにエンド−ジシクロペンタジエン(東京化成工業
(株)製)15.0gとジエチレングリコールジメチル
エーテル(アルドリッチ(株)製、無水)4.50gを
入れ攪拌した。WClO4(アルドリッチ(株)製)
8.55gを加え窒素を液中に吹き込んだ。これに4−
ノニルフェノール(東京化成工業(株)製)11.0g
とエンド−ジシクロペンタジエン5.5gの混合物を加
え一晩攪拌した。さらにエンド−ジシクロペンタジエン
15.0gを追加した。これはW濃度が0.50 mol
/lのW触媒液である。
重合まで全ての操作はグローブボックス中窒素雰囲気下
で行なった。 (メタセシス重合性モノマー液の調製)エキソ−ジシク
ロペンタジエン(純度96.3%)908gを窒素雰囲
気下1Lのガラス瓶に入れ、これにエチリデンノルボル
ネン(日本石油化学(株)製)22.1gを加え1日攪
拌して溶解した。さらにモレキュラーシーブ13X(キ
シダ化学(株)製)90.8gを加え乾燥し、メタセシ
ス重合性モノマー液(a)を調製した。
合性モノマーの反応性溶液(溶液A)の調製)メタセシ
ス重合性モノマー液(a)97.0mlを200mlナ
スフラスコに入れた。これにW触媒液(参考例2)1.
00mlと4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブ
チルフェノール)(東京化成工業(株)製)2.00g
を加えて攪拌溶解した。これを攪拌しながら真空ポンプ
で減圧脱気(10mmHg(1.3kPa)、5分間)
し、溶液Aを調製した。
タセシス重合性モノマーの反応性溶液(溶液B)の調
製)メタセシス重合性モノマー液(a)99.7mlを
200mlナスフラスコに入れた。これにジエチレング
リコールジメチルエーテル(アルドリッチ(株)製、無
水)1.17mlとトリイソブチルアルミニウム(日本
アルキルアルミ(株)製)0.189mlを加えて攪拌
溶解した。これを攪拌しながら真空ポンプで減圧脱気
(10mmHg(1.3kPa)、5分間)し、溶液B
を調製した。
B各100mlを300mlポリエチレンビーカー中で
5秒間攪拌した。直ちに30℃のステンレス製金型(1
8×26.5cm)に注いだ。このとき白煙が発生し
た。混合から白煙発生までの時間をスモークタイムと呼
ぶ。30分放置後金型から取り出して架橋重合体成形物
を得た。
合体成形物を2cm角に切断し質量を測定した。100
mlナスフラスコに移しトルエン25.0gを加えた。
110℃で18時間加熱還流した。室温まで冷却し膨潤
した架橋重合体成形物の質量を測定した。膨潤率は次式
で求めた。また、モノマーを溶出したトルエン溶液約1
gの質量を測定した。内部標準物質としてn−プロピル
ベンゼン15mgを加えガスクロマトグラフィーで溶出
モノマー質量を求め次式でモノマー残留率を計算した。 膨潤率(%)=(膨潤後の架橋重合体成形物の質量 −
膨潤前の架橋重合体成形物の質量)/膨潤前の架橋重合
体成形物の質量 × 100 モノマー残留率(%)=溶出モノマー質量/膨潤前の架
橋重合体成形物の質量× 100
法でJIS K 7121に準じて測定した。実施例1の
測定結果は他の結果と合わせて表1に示す。
ン227.3gにエンド−ジシクロペンタジエン227.
3g、エチリデンノルボルネン9.18gおよびエチレ
ンプロピレンジエンターポリマーEPT3070(三井
化学(株)製)4.59gを混合し、またモレキュラー
シーブ13X 23gとする他は実施例1と同様にして
メタセシス重合性モノマー液(b)を調製し、実施例1
と同様に実験を行なった。実施例2の結果は他の結果と
合わせて表1に示す。
ン48.0gに、エンド−ジシクロペンタジエン436.
5g、エチリデンノルボルネン10.0gおよびエチレ
ンプロピレンジエンターポリマーEPT3070 5.0
gを混合し、またモレキュラーシーブ13X 50gと
する他は実施例1と同様にしてメタセシス重合性モノマ
ー液(c)を調製し、実施例1と同様に実験を行なっ
た。実施例3の結果は他の結果と合わせて表1に示す。
ン15.0gに、エンド−ジシクロペンタジエン470
g、エチリデンノルボルネン10.0gおよびエチレン
プロピレンジエンターポリマーEPT3070 5.0g
を混合し、またモレキュラーシーブ13X50gとする
他は実施例1と同様にしてメタセシス重合性モノマー液
(d)を調製し、実施例1と同様に実験を行なった。実
施例4の結果は他の結果と合わせて表1に示す。
ン 170gに、エンド−ジシクロペンタジエン170
g、トリシクロペンタジエン 150g、エチリデンノ
ルボルネン 10.0gおよびエチレンプロピレンジエン
ターポリマーEPT3070 5.00gを混合し、また
モレキュラーシーブ13X 50gとする他は実施例1
と同様にしてメタセシス重合性モノマー液(e)を調製
し、実施例1と同様に実験を行なった。実施例5の結果
は他の結果と合わせて表1に示す。
ブデート)の調製)アンモニウムジモリブデート(スト
レム製)1.30gと水50mlを300mlの3口フ
ラスコに入れ攪拌した。これに35%塩酸0.75gを
水10mlに溶かしたものを加え、さらに水15mlを
加えた。これにトリドデシルアミン(東京化成工業
(株)製)2.00gをトルエン25mlに溶かしたも
のを加え,さらにトルエン50mlを加えた。これを3
0分還流した後室温まで冷却した。分液ろうとに移し水
層を除いた。さらに水20mlで3回洗浄した。有機層
を無水硫酸マグネシウムで乾燥しろ過した。ろ液をモレ
キュラーシーブ13X(キシダ化学(株)製)14gで
乾燥した。この溶液は0.10mol/l トリス(トリ
ドデシル)アンモニウムモリブデートのトルエン溶液
(Mo触媒液)である。
ペンタジエン 227.3gに、エンド−ジシクロペンタ
ジエン 227.3gとエチリデンノルボルネン9.28
gを混合しまたモレキュラーシーブ13X 23gとす
る他は実施例1と同様にしてメタセシス重合性モノマー
液(f)を調製した。 (メタセシス重合触媒を含むメタセシス重合性モノマー
の反応性溶液(溶液A’)の調製)メタセシス重合性モ
ノマー液(f)を用い、W触媒液の代わりにMo触媒液
(参考例3)870mgを使用する他は実施例1と同様
にして溶液A’を調製した。 (メタセシス重合触媒の活性化剤を含むメタセシス重合
性モノマーの反応性溶液(溶液B’)の調製)メタセシ
ス重合性モノマー液(f)10.0gを50mlスクリ
ュー管に入れた。これに1−プロパノール 1.0Mトル
エン溶液(無水)510mgとジエチルアルミニウムク
ロリド(1.0Mトルエン溶液)アルドリッチ(株)
製)0.41mlを加えて攪拌溶解し、溶液B’を調製
した。 (メタセシス重合)調製した溶液A’と溶液B’全量を
使用し、100℃に加熱してあるステンレス製金型(直
径9cm)を使用する他は実施例1と同様にして重合を
行った。15分放置後金型から取り出して架橋重合体成
形物を得た。得られた架橋重合体成形物の評価は実施例
1と同様に行なった。実施例6の結果は他の結果と合わ
せて表1に示す。
ン 859gに、エチリデンノルボルネン 26.6gを
混合し、またモレキュラーシーブ13X 88.6gとす
る他は実施例1と同様にしてメタセシス重合性モノマー
液(g)を調製し、実施例1と同様に実験を行なった。
比較例1の結果は他の結果と合わせて表1に示す。
ン 485gに、エチリデンノルボルネン 10.0gお
よびエチレンプロピレンジエンターポリマーEPT30
70 5.0gを混合し、またモレキュラーシーブ13X
50gとする他は実施例1と同様にしてメタセシス重
合性モノマー液(h)を調製し、実施例1と同様に実験
を行なった。比較例2の結果は他の結果と合わせて表1
に示す。
ン 340gに、トリシクロペンタジエン 150g、エ
チリデンノルボルネン10.0gおよびエチレンプロピ
レンジエンターポリマーEPT3070 5.00gを混
合し、またモレキュラーシーブ13X 50gとする他
は実施例1と同様にしてメタセシス重合性モノマー液
(i)を調製し、実施例1と同様に実験を行なった。比
較例3の結果は他の結果と合わせて表1に示す。
モノマー液(g)を使用する他は実施例6と同様に実験
を行なった。比較例4の結果は他の結果と合わせて表1
に示す。
−ジシクロペンタジエンを含有したモノマーを用いるこ
とにより、得られる架橋重合体成形物中のモノマー残留
率を減少させることができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 メタセシス重合触媒系の存在下、メタセ
シス重合性モノマーを重合しながら成形して得られる架
橋重合体成形物において、エキソ−ジシクロペンタジエ
ンを3質量%以上100質量%以下含むメタセシス重合
性モノマーを用いて得られることを特徴とする架橋重合
体成形物。 - 【請求項2】 メタセシス重合触媒系の存在下、メタセ
シス重合性モノマーを重合しながら架橋重合体成形物を
製造する方法において、メタセシス重合性モノマー中に
エキソ−ジシクロペンタジエンを3質量%以上100質
量%以下含有することを特徴とする架橋重合体成形物の
製造方法。 - 【請求項3】 少なくとも、メタセシス重合触媒を含む
メタセシス重合性モノマーの反応性溶液(溶液A)およ
びメタセシス重合触媒の活性化剤を含むメタセシス重合
性モノマーの反応性溶液(溶液B)を混合することによ
り、メタセシス重合性モノマーを重合しながら架橋重合
体成形物を製造する方法において、前記溶液Aおよび溶
液Bのメタセシス重合性モノマーの合計量に対して、エ
キソ−ジシクロペンタジエンを3質量%以上100質量
%以下含有することを特徴とする架橋重合体成形物の製
造方法。 - 【請求項4】 少なくとも、メタセシス重合触媒を含む
メタセシス重合性モノマーの反応性溶液(溶液A)とメ
タセシス重合触媒の活性化剤を含むメタセシス重合性モ
ノマーの反応性溶液(溶液B)からなるメタセシス重合
性モノマーの反応性溶液において、前記溶液Aと溶液B
のメタセシス重合性モノマーの合計量に対してエキソ−
ジシクロペンタジエンを3質量%以上100質量%以下
含むことを特徴とするメタセシス重合性モノマーの反応
性溶液。
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