JP2897846B2 - コポリマー、およびポリマーまたは該コポリマーを得るための重合方法 - Google Patents
コポリマー、およびポリマーまたは該コポリマーを得るための重合方法Info
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Description
重合方法に関するものである。特に、水性条件下での連
鎖移動試剤として、末端不飽和エチレンを有する、ある
種のマクロモノマーを用いる該方法に関するものであ
る。このようなマクロモノマーは、これらによって製造
されるポリマーあるいはコポリマーの分子量を制御する
に有益なものである。
な用途あるいは需要に適用するために、該ポリマーの分
子量を制御できることが必要である。例えば、元来、高
分子量ポリマーを製造しやすい安定した重合系におい
て、製造されるポリマーの分子量を制限することが、好
ましい、あるいは必要であり、これは、正確に予測かつ
制御可能な手法でなければならない。このような分子量
の制限は、塗布中における溶剤飛散の低減を確実とする
ために高固形含量が要求され、さらに塗布容易とするた
めに低粘度が要求される塗装および上塗りに使用するポ
リマー溶液を調製する場合に、望ましい、あるいは必要
である。
り、問題を含むものであった。ブチルまたはドデシルメ
ルカプタンなどのメルカプタンは、該分子量を低減する
ために広く使用されている。しかし、フリーラジカル重
合では、このような分子量制限を可能とする従来法は多
く存在している。これらは、著しい欠点と問題を伴って
おり、以下を含んでいる。
費項目においてコスト高となる。また、多い開始剤量に
より、製造されたポリマーに好ましくない末端基が生じ
てしまう。
たは乳濁重合。しかし、好ましくない成長反応、熱開始
反応、および好ましくない二次反応が誘発される。
への添加。しかし、硫黄含有試剤を該ポリマー中に付帯
混合することにより、必要とされる耐久性より低い耐久
性を該ポリマーに与えることになる。また、イオン含有
連鎖移動試剤の使用に伴って、臭気上の問題が生じる。
352号および米国特許第4,694,054号に開示されているよ
うなコバルト(II)キレートを用いる連鎖移動試剤。し
かし、これらのあり得る欠点は、あるものは水の中で働
かず、あるものは低pHによって逆に作用したり非活性化
されることである。それらは、色の問題を生じる可能性
があり、特に、ある種のモノマーとの相互作用がコバル
トキレートのより高い量を必要とする場合に生じやす
い。
手段としての連鎖移動試剤として、末端エチレン様不飽
和オリゴノマーあるいはマクロモノマーを用いること
は、周知である。連鎖移動試剤として作用するマクロモ
ノマーに関する研究および文献は、数多く存在してい
る。
号、米国特許第4,170,582号、米国特許第4,808,656号、
日本特許第3,161,562号、日本特許第3,161,593号に開示
されているようなものが知られている。また、P.カシオ
リ(P.Cacioli)ら、J.Makromol.Sci.−Chem.,A23
(7),839−852(1986)およびH.田中ら、Journal of
Polymer Science;Part A;Polymer Chemistry,27,1741−
1748(1989)を参照のこと。水性重合の記載について
は、米国特許第4,170,582号および特開平3−161593号
(1991年)および特開平3−161592号(1991年)を参照
されたい。
飽和マクロモノマーを用いる、水性系における重合法を
提供することにある。さらに、本発明の目的は、製造す
るポリマーあるいはコポリマーの分子量を制御すること
にある。
使用を避けることである。また、本発明は、より低い重
合温度、開始剤コストの低減、および色の改善を含む、
数多くの高い利点を有している。得られるポリマーおよ
びコーティングは、改善された耐久性を示す。
る、紫外線による分解に曝されることが少ない製品を得
ることができ、該ポリマーを塗料や上塗り剤などの多く
の応用に有益な改良された方法を影響することにある。
他の応用として、像形成、電子、例えばホトレジスト、
エンジニアリングプラスチック、および一般のポリマー
の領域にもある。
る。
マー種の改良されたフリーラジカル重合法を提供するこ
とにあり、前記水性系では、重合は連鎖移動試剤の存在
下で起こり、本改良は、該連鎖移動試剤が、以下に明示
するように、末端不飽和マクロモノマーであることを特
徴とするものである。製造された該ポリマーは、架橋の
ための官能基を持っていても、持っていなくてもよい。
本発明の別の観点によれば、このように製造された該ポ
リマーは、コーティング剤、特に上塗り剤および塗料に
使用するための改良された特性を有することが判明して
いる。
ー組成物のフリーラジカル重合法に関するものであり、
この重合法により、エチレン、プロピレンあるいはブタ
ジエンなどのオレフィン、塩化ビニルあるいはフッ化ビ
ニルなどのハロゲン化ビニル、フッ化ビニリデン、ビニ
ルエーテル、テトラフルオロエチレン、スチレン、アク
リルあるいはメタクリル酸およびそれらのエステルある
いはアミド、クロロプレン、酢酸ビニル、アクリロニト
リル、および/またはそれらの混合物から得られる広範
な様々なポリマーあるいはコポリマーが製造される。後
者は、架橋サイト(site)として働くことのできる官能
基を担うコモノマーを有する様々なコモノマーと重合さ
れ得る。
はコポリマーの分子量を調整または減少させるのに有効
である。また、本発明は、例えば、テレキーリック(te
lechelics)または疑似テレキーリック(pseudo−telec
helics)を製造するために、ポリマーの末端に官能基を
配置するのに有効でもある。他の重要な用途は、以下に
詳細に説明される。
ω−不飽和部分を有し、相対的に低分子量のマクロモノ
マーを用いる。このマクロモノマーはそれ自体が金属キ
レート連鎖移動触媒として機能するものである。そのよ
うなマクロモノマーの代表的なものとしては、少なくと
も二つのモノマーユニットからなる化合物がある。しか
しながら、少ない方が好ましいが、ω−不飽和マクロモ
ノマーは公知または在来の有機合成法に従って重合する
ことになしに製造される場合も予定されている。
純粋な化合物または化合物の多分散混合物であってもよ
い。これらの材料は、事実上、いかなるフリーラジカル
重合のための連鎖移動試剤として使用されたときにも単
独または混合されて用いられる。
として用いられる。この混合物は分子量の分布を有し、
非常に低い重合度、すなわちDP=2〜100、好ましくは
2〜20、最も好ましくは2〜7の重合度を有する。各特
別のマクロモノマー化合物に関し、nは整数である。
によって生成されるポリマーと同様に、下記の末端基を
含む点にある。
−OCOOR1、−NRCOOR1、ハロ、シアノ、または置換ある
いは非置換フェニルまたはアリルであり、各Rは、それ
ぞれ独立して、水素、シリル、または置換あるいは非置
換のアルキル、アルキルエーテル、フェニル、ベンジ
ル、およびアリルからなる群より選択されたものであ
る。上記官能基は、エポキシ、ヒドロキシ、イソシアナ
ート、シアノ、アミノ、シリル、酸(−COOH、ハロ、ま
たはアシルと置換されてもよい。R1はHを除いてRと同
一であり、各アルキルは、それぞれ独立して、分枝の、
非分枝の、または環状の、1〜12個の炭素原子、好まし
くは1〜6個の炭素原子、最も好ましくは1〜4個の炭
素原子を有する炭化水素類である。ハロすなわちハロゲ
ンはブロモ、ヨード、クロロまたはフルオロであり、好
ましくはクロロおよびフルオロである。シリルは−SiR2
(R3)(R4)などを含み、R2、R3およびR4は、それぞれ
独立して、アルキル、フェニル、アルキルエーテル、ま
たはフェニルエーテルであり、好ましくはR2、R3および
R4のうち少なくとも二つは加水分解可能な基であり、よ
り好ましくは少なくとも二つはアルキルエーテルであ
り、アルキルは上記の定義の通りであるが、好ましくは
メチルまたはエチルである。多くのシリル基は縮合され
ていてもよい。例えば、−Si(R2)2−O−Si(R3)2R
4のような有機ポリシロオキサン(式中、R2、R3およびR
4は、それぞれ独立してアルキルである。)が縮合の例
である。シリル基一般に関しては米国特許第4,518,726
号明細書を参照されたい。
は、上述の構造に従ったマクロモノマーである。ここ
で、Xは−CONR2、−COOR、非置換あるいは置換のフェ
ニル、アリル、ハロ、シアノであり、Rは上記の定義通
りである。
の種類は、上記の構造に従ったマクロモノマーのうち、
Xは−COORまたはフェニルであり、Rはアルキルまたは
非置換のフェニルまたはエポキシ、ヒドロキシ、アルコ
キシルまたは水素と置換したフェニルである。
を有する従来のマクロモノマーから区別されるべきであ
る。
このマクロモノマーによって生成されたポリマーと同様
に、下記の末端基によって特徴づけられている。
(同一または異なる)上記定義のXである。
な化学構造は以下に示される。
であり、X1〜Xmは、それぞれ独立して前記Xにおいてと
同様に定義され、m≦nである。
の通りである。
うに選択され(同一または異なる)かつ定義されるもの
であり、m≦nで、nは2〜20であり、好ましくは2〜
7である。
記XまたはRで定義された官能基の種類を示す番号であ
る。したがって、mが10の時は、Xmは、前記Xにおいて
定義された官能基から選択される、それぞれ異なるX1か
らX10の10個の官能基のいずれかであり、X
1,・・・(m−1)は、それ以外のX1からX9から選択さ
れる官能基を意味する。例えば、n=2で、m=1の場
合は、前記第9頁の最下行の式において、[ ]内の繰
り返し単位は、1であり、X1は、前記Xにおいて定義さ
れた官能基から選択したいずれの一つであり、この場合
は、末端のXmと、繰り返し単位内のX
1,・・・(m−1)は、ともにX1をとることになる。し
たがって、これによって、上付のmを付して表される式
中のXは、定義された官能基から選択された同一もしく
は異なる官能基であることを意味する。Rについても同
様である。
を次に示す。ここで、nは3であり、選択したRは−CH
3である。
の混合物は、本発明の使用に適している。分子量を変化
させる混合物を、大量に準備することは多分容易であ
る。オリゴマーは広範囲の分子量を有するように生成さ
れてもよい。例えば四量体のように、より純粋または純
粋なオリゴマーを得るために蒸留を繰り返してもよい。
マクロモノマーはいかなる特別の形態である必要はな
い。マクロモノマーは液体または固体として貯蔵され、
大量に添加され、溶媒に混合され、モノマーと混合され
てもよい。
るものであるが、例えば、ジャノウィック(Janowicz)
の欧州特許出願公報第0 261 942号に説明されているよ
うに、公知である。この特許出願の説明は、番号を参照
することによって、ここに併合されるものとする。該ア
ルファ−メチルスチレン二量体、これは化合物2,4−ジ
フェニル−4−メチル−1−ペンテンと同一であるが、
この二量体は前掲の日本文献に水性エマルジョンの連鎖
移動試剤として開示されている。したがって、請求の発
明は、前記二量体、すなわち、nが2で、Xはフェニル
である前記式に従う化合物を使用することは含まない
が、該特殊な化合物が含まれるマクロモノマーの配合を
除外するものではない。しかし、このようなフェニルあ
るいはアリル基を含む連鎖移動試剤は、得られるポリマ
ーの特性が芳香族末端基に基づくものであるので、あま
り好ましくない。注目されることは、前掲の日本文献に
は、それらの純粋な連鎖移動化合物が重合法あるいは例
えばコバルトを含む金属キレート連鎖移動法によって調
製されるということが示されていない、ことである。
三量体、四量体、およびモノマーのより高いオリゴマー
である。したがって、使用可能なマクロモノマーは、メ
チル、エチル、プロピル、ブチル、2−エチルヘキシル
などの分岐、非分岐または環状のメタクリラート、およ
び/またはデシルメタクリラート;シクロヘキシル、フ
ェニル、またはベンジルメタクリラート;グリシジルメ
タクリラート、ヒドロキシエチルまたはヒドロキシプロ
ピルメタクリラート、メタクリル酸、メタクリロニトリ
ル、メタクリルアミド、2−イソシアナートエチルメタ
クリラート、ジメチルアミノエチルメタクリラート、N,
N−ジメチルアミノ−3−プロピルメタクリルアミド、
t−ブチルアミノエチルメタクリラート、メタクリルオ
キシプロピルトリメトキシシランなどのシラン、または
これらの混合物、およびその他の多くのもの、である。
例えば、メチルメタクリラートおよびメタクリロニトリ
ルの反応生成物のようなヘテロマクロモノマーが、好適
である。これらのマクロモノマーは、以下に説明するよ
うに、金属キレート触媒連鎖移動物質、例えば、コバル
トキレートによって、最も容易に得ることができるが、
他の方法によっても得ることができる。
ノマーの重合中の分子量を、該モノマー混合物に対し数
重量パーセントだけの有効添加量で、制御することに、
用いることができる。マクロモノマー連鎖移動試剤の好
適な範囲は、重量で0.01%から80%の間であり、好まし
くは約0.1ないし40%であり、最も好ましくはモノマー
反応原系の重量の1ないし10%である。バルク(塊状)
またはビード(溶球)重合においては、ある場合では、
その制御されていない分子量から分子量を僅かに低下さ
せる必要があり、たった0.001ないし5%のマクロモノ
マー連鎖移動試剤が好適となる。
ラントを含む、基本的には当業者が低分子量で低分散度
のポリマー材料を用いるであろうような広い用途を持っ
ている。耐久性が必要とされるコーティングに関して
は、本発明によって得られるポリマーおよびその組成
は、前述の末端基に関連した有益な特性を得ることがで
きる。例えば、このように得られた透明仕上げ塗料(cl
ears)のQUV特性は、開始剤添加量の多い、高温度の、
あるいは他の連鎖移動試剤などの他の方法により得られ
た透明仕上げ塗料に比べて、改善される。混和性および
/または粘度の差もまた、改善される。したがって、他
の分子量制御法では含まれてしまう有害成分なしにポリ
マーを得ることができる。
いが、本願のマクロモノマー連鎖移動試剤を用いる場
合、マクロモノマーは、通常の重合に加えて、ベーター
切断反応(beta−scission reaction)を受けることが
できるため、付随して分子量制御が生じるものと、思わ
れる。このベーター切断反応によって、マクロモノマー
分子の一部が成長中のポリマー分子の他の末端に結合さ
れ、これがポリマーの成長を終わらせる。マクロモノマ
ーの分離部分は、今やフリーラジカル中心を含み、反応
系のフリーモノマーに付加されることによって、成長す
る。また通常の重合が生じるまで、該ポリマー鎖に沿っ
てランダムに結合した付加的なマクロモノマー単位が存
在するであろう。ベーター切断が通常の重合に優る場合
は、該ポリマーの末端に結合した官能基を有するテレキ
ーリック(telechelic)ポリマーが、高いレベルで生成
される。前述の式で、特殊なX基で表したが、次のよう
な反応機構が生じるものと思われる。
ジカル重合法に関するものである。前述のように、この
使用により、前述したような硫黄化合物を使用すること
なく、エマルジョン重合における分子量制御において長
い間存在し続けてきた問題を解消する。水性という用語
で意味することは、媒体の主成分が水であり、この水の
中で該重合が行われるということである。これは、懸
濁、エマルジョンまたは溶液重合で生じるような、当業
者にとって周知の、重合を含む。この重合は、一般的
に、少量の有機溶媒、例えば、アルコールを含んでもよ
いが、ほとんどの場合、基本的には水である溶媒の中
で、行われる。
に導入され、効果的な重合温度に加熱されるバッチ法で
もよい。バッチ法では、反応はモノマー還流を避ける圧
力下で実行され、水媒体は反応熱を吸収するように見え
る。懸濁試剤は粒径を制御し、該ポリマーは水から析出
し、濾過される。ポリマーの代表例は、80%のメチルメ
タクリラートと20%のメタクリル酸とからなる単純なア
クリルポリマーである。
準的な溶液重合技術によって調製されるが、エマルジョ
ン、懸濁またはバルク重合法によって調製されても良
い。好ましくは、金属キレート連鎖移動触媒が、この調
製法に用いられる。このような方法は、ジャノウィック
(Janowicz)らに公布された前記の米国特許第4,680,35
2号と、ジャノウィックに分布された米国特許第4,694,0
54号に開示されている。これら双方は同一人に譲渡され
ており、番号を参照することにより、その全体をここに
併合するものとする。本発明のマクロモノマーの比較的
低い分子量のいくつかを得るために、より多量の金属キ
レート連鎖移動試剤を用いることができる。本発明の比
較的低い分子量のマクロモノマーまたは二量体や三量体
などのオリゴマーを得るために、同様の従来方法を用い
ることができる。実際に、一つの連鎖移動試剤が他の連
鎖移動試剤を得るために用いられる。
生成する開始剤は、該金属キレート連鎖移動試剤を破壊
しないほどに十分に柔らかく、該マクロモノマーを調製
するために典型的に用いられる。以下に記載するアゾ化
合物が、好適な開始剤である。
マーおよびモノマー混合物を用いることができる。
に用いられるこの種の反応シーケンスは、前述の式にお
いて、Xは−COOCH3である特殊な場合を例にして、以下
のように、表すことができる。
一つなどの金属キレート触媒連鎖移動試剤である。
ノマーは、好ましくは別々に合成され、次に重合反応混
合物に添加されるものであるが、好適な反応物からその
場で調製することもできるであろう。
リマーは前述のマクロモノマー連鎖移動試剤を用いて生
成されるが、この水性重合法は、20〜170℃、好ましく
は50〜145℃で、好適に実施される。
ずれも、該開始剤に好適に用いられ、これは、溶媒また
は選択されたモノマー混合物への必須の溶解性を有し、
重合温度における好適な半減期を持っている。重合開始
剤は、レドックスまたは熱的にあるいは光化学的に、誘
導されるもので、例えば、アゾ化合物、過酸化物、ペル
オキシエステル、過硫酸塩である。好ましくは、該開始
剤は、重合温度において、約1分間から約一時間の半減
期を持っている。いくつかの好適な開始剤としては、過
硫酸アンモニウム、アゾクメン;2,2′−アゾビス(2−
メチル)ブタンニトリル;4,4′−アゾビス(4−シアノ
吉草酸);および2−(t−ブチルアゾ)−2−シアノ
プロパンが含まれる。必須の溶解性と好適な半減期を持
つ他の非−アゾ開始剤もまた用いることができる。
ード法のどの方法としても実行可能である。バッチモー
ドで実行する場合は、リアクターは、一般に、マクロモ
ノマーおよびモノマー、あるいは水性媒体およびモノマ
ーによって充填される。次に、該混合物に所要量の開始
剤が、一般にM/I(開始剤に対するモノマー)比が10か
ら200となるように、添加される。代表的な例では、マ
クロモノマー連鎖移動触媒が、触媒/開始剤すなわちC/
Iの比が0.10ないし20の範囲となる量だけ添加される。
該混合物は、必要な時間、通常は半時間から10時間、加
熱される。
特にエマルジョンに対しては、反応は、一般的に次のよ
うに実行される。リアクターには水性媒体が充填され
る。別体の容器にはモノマーおよびマクロモノマーが入
れられる。別体の容器に開始剤と水性媒体が添加され
る。前記リアクター内の水性媒体は、前記モノマーおよ
びマクロモノマー溶液が例えばシリンジポンプまたは他
のポンプ装置により導入されている間中、加熱、撹拌さ
れる。供給速度は溶液量に従って大き目に決定される。
この供給が完全な場合は、加熱がさらに半時間かそれ以
上続けられる。
および未反応モノマーを除去することによって、または
非溶媒で沈殿させることによって分離され得る。これに
代えて、ポリマー溶液は、その適用に適当であれば、そ
のように用いられ得る。
反応混合物中において種々のモノマーで実行される。例
えば、メタクリラートおよびアクリラートのエステルモ
ノマーおよびスチレンを含めてもよい。本発明に有用な
メタクリラートは、炭素原子数が1〜12個のアルコール
類のエステルであって、分枝の、未分枝の、または環状
のアルキルエステルと、例えばメタクリル酸メチルおよ
びメタクリル酸エチルなどのメタクリル酸とを含む。他
のモノマーは、限定されないがアリル、アルコキシリ
ル、グリシジル、ヒドロキシアルキル(例えば、ヒドロ
キシエチルおよびヒドロキシプロピル)、アリルオキシ
エチルおよびモノまたはジアルキルアミノアルキルメタ
クリラートを含む。ここで、アルキルは炭素原子を1〜
12個有し、好ましくは1〜8を有し、最も好ましくは1
〜4を有する。
テトラフルオロエチレン、塩化ビニル、スチレン、フッ
化ビニル、フッ化ビニリデン、プロピレン、ビニルエー
テル類、ビニルエステル類、マレイン酸またはイタコン
酸の無水物、およびそれらの酸などを含む。
用性を有し、多くの用途を有するポリマーおよびコポリ
マーを製造するのに用いられ得る。本発明によって製造
されたポリマーは、紫外線による劣化に対する改良され
た抵抗性を含む改良された耐久性を示すことができる。
そのようなポリマーは、自動車用や他の乗物用のクリア
コートおよびベースコートの仕上げまたは塗装、または
広範な基材に対する補修用仕上げを含むコーティング用
途に用いられ得る。そのようなコーティングには、さら
に顔料、耐久剤、コロジオンおよび酸化防止剤、撓み制
御剤、金属フレーキ、および他の添加物を含めてもよ
い。追加的な適用は、映像、電子工学、例えばフォトレ
ジスト、エンジニアリングプラスチック、添加剤、シー
ラントおよびポリマー一般の分野に存在する。
である。特に表示しない限り、全ての部数は重量であ
り、全ての分子量はポリスチレン標準に基づいたもので
ある。
を説明するもので、対照側(コントロール)である実施
例1とともに示す。反応混合物の重量に従って、マクロ
モノマー連鎖移動試剤の変化量Xが用いられる。全ての
反応組成分は、BMA/2EHMA/HEMA/MAA/メタクリルアミド
/オリゴマーpMMAであり、重量で示すそれぞれの比率
は、30−X:61:3:3:3:Xであり、ここで、BMAはブチルメ
タクリラート、2EHMAは2−エチルヘキシルメタクリラ
ート、HEMAはヒドロキシエチルメタクリラート、MMAは
メチルメタクリラートであり、pMMAは前述の一般式によ
って記載され、平均分子量数(以下、Mnと記す)が316
であり、ポリマー分散度すなわちMw/Mn(以下、Dと記
す)が1.31であるような種類のポリメチルメタクリラー
トマクロモノマーである。本重合には、以下の成分が用
いられた。
ルスルホコハク酸ナトリウム(40%)水溶液であり、DU
PANOL WAQEはラウリル硫酸ナトリウム(30%)水溶液で
あり、これらは市販のエマルジョン安定剤である。
混合、溶解され、185から187゜Fに加熱される。続い
て、パート2が開始剤供給容器内に充填され、混合、溶
解される。続いて、パート3が前記モノマー供給容器内
に充填され、混合はされない。パート3の構成分は、予
め乳濁化され、80から85゜Fの温度のエマルジョンに調
節される。前記リアクター内にパート3の5%が単回投
入されて重合が開始される。リアクターの温度は、185
から187゜Fに固定され、パート2(開始剤溶液)の全て
が一度に添加される。リアクターの温度が上昇する。温
度が安定したら、パート3の残部が90分かけて添加され
る。リアクターの温度は190から194゜Fに維持される。
パート3の転化が終了したら、リアクターは190から194
゜Fに60分間維持され、100゜Fに冷却され、その後、パ
ート4が5分間かけて添加される。
し3で得られた生成物の結果を下記の第1表に示す。こ
の表によれば、少量添加量のオリゴマーpMMAは、水性系
において、効果的な連鎖移動試剤であり、該ラテックス
の分子量を、潜在的には100,000以上のMnを持っている
が未決定の分子量から12,000以下のMnに効率よく低減す
る、ことが示される。また、第1表によれば、該ラテッ
クスの平均粒径においては、分子量の低減は、僅か、も
しくは全く生じない、ことが示される。
を説明するもので、対照例(コントロール)である実施
例4とともに示す。pMMA連鎖移動試剤が、重合の当初か
ら直接添加する(全量をリアクターに)か、またはモノ
マーと同時に90分間かけて添加することによって、反応
に導入されること以外は、実施例2、3と同様のマクロ
モノマーが用いられた。全ての反応組成分は、再度、BM
A/2EHMA/HEMA/MAA/メタクリルアミド/オリゴマーpMMA
であり、重量で示すそれぞれの比率は、30−X:61:3:3:
3:Xであり、ここで、Xは各実施例で以下の表2に示さ
れているような値をとる。これらの実施例において、重
合開始剤は、アゾ化合物4,4′−ビス−アゾビス(4−
シアノ吉草酸)である。次の成分が用いられた。
混合、溶解され、185から187゜Fに加熱される。続い
て、パート2が開始剤供給容器内に充填され、混合、溶
解される。続いて、パート3が前記モノマー供給容器内
に充填され、混合はされない。パート3の構成分は、予
め乳濁化され、80から85゜Fの温度のエマルジョンに調
節される。前記リアクター内にパート3の5%が単回投
入されて重合が開始される。リアクターの温度は、185
から187゜Fに固定され、パート2(開始剤溶液)の全て
が一度に添加される。リアクターの温度が上昇する。温
度が安定したら、パート3の残部が90分間かけて添加さ
れる。リアクターの温度は190から194゜Fに維持され
る。パート3の添加が終了したら、リアクターは190か
ら194゜Fに60分間維持され、100゜Fに冷却され、その
後、パート4が5分間かけて添加される。
し8で得られた生成物の結果を下記の第2表に示す。こ
の表によれば、異なった水溶性重合開始剤を用いたオリ
ゴマー連鎖移動試剤の有効性が示されている。コントロ
ール(実施例4)は、同じく未決定であるが、Mn100,00
0以上であると見積もられる分子量のラテックスを提供
する。プロセスの当初からリアクター内に入れる(実施
例5および6)か、他のモノマーと同時に連続添加する
(実施例7および8)ことによって、pMMAを重合へ添加
することにより、大幅な分子量の低減が得られる。粒径
はコントロールのものより以上に大きくならず、ほとん
どの場合、コントロールのものより小さいことが判明し
た。
(ヒドロキシエチルメチルアクリラート)すなわちpHEM
Aを有する、本発明によるエマルジョン重合法を説明す
るものである。全ての反応組成分は、BMA/2EHMA/MAA/メ
タクリルアミド/pHEMAであり、重量で示すそれぞれの比
率は、30:61:3:3:3であり、ここで、2EHMAは2−エチル
ヘキシルメタクリラート、MMAはメチルメタクリラート
であり、HEMAはヒドロキシエチルメタクリラートであ
り、pHEMAはポリ(ヒドロキシエチルメタクリラート)
マクロモノマー連鎖移動試剤である。本重合には、以下
の成分が用いられた。
混合、溶解され、185から187゜Fに加熱される。続い
て、パート2が開始剤供給容器内に充填され、混合、溶
解される。続いて、パート3が前記モノマー供給容器内
に充填され、混合はされない。パート3の構成分は、予
め乳濁化され、80から85゜Fの温度のエマルジョンに調
節される。前記リアクター内にパート3の5%が単回投
入されて重合が開始される。リアクターの温度は、185
から187゜Fに固定され、パート2(開始剤溶液)の全て
が一度に添加される。リアクターの温度が上昇する。温
度が安定したら、パート3の残部が90分かけて添加され
る。リアクターの温度は190から194゜Fに維持される。
パート3の添加が終了したら、リアクターは190から194
゜Fに60分間維持され、100゜Fに冷却され、その後、パ
ート4が5分間かけて添加される。
ー生成物の結果を下記の第3表に示す。第3表によれ
ば、官能基化オリゴマー連鎖移動試剤(pHEMA)は、同
様に、過硫酸またはアゾ重合開始剤を用いる効果的な連
鎖移動試剤として作用することができる、ことが示され
る。
と共に、MMA/STY/2EHA/HEA/MAA/メタクリルアミド/オ
リゴマーpMMA(重量比で26.5−X:15:50:3.0:3.0:2.5:
X)からの水系におけるポリマーの製造方法を示すもの
である。ここで、MMAメチルメタクリラート、STYはスチ
レン、2EHAは2−エチルヘキシルアクリラート、HEAは
ヒドロキシエチルアクリラート、MAAはメタクリル酸、
およびオリゴマーpMMAは本発明に従うポリ(メチルメタ
クリラート)マクロモノマーである、次の成分は上記重
合において用いられている。
合されて溶解され、185〜187゜Fに加熱される。パート
2中の成分は開始剤供給ポットに順に投入され、混合さ
れ、かつ溶解される。パート3は上記モノマー供給容器
内に上記リスト順に投入されるが、混合はされない。パ
ート3の内容物は予め乳化され、乳化温度80〜85゜Fに
調整される。上記乳化状態になるとすぐに、5%のモノ
マーが上記リアクターに一度に滴下される。上記リアク
ター温度は185〜187゜Fに安定化され、パート2の全て
は一度に加えられる。上記リアクター温度は約5分で上
昇し始めるであろう。上記温度が安定したら、パート3
の残りは90分かけて加えられる。温度は190〜194゜Fま
でに制御されるべきである。パート3の添加が完了した
時点で、温度は60分間保持され、その後、104゜Fまで冷
却される。パート4は上記供給容器内に5分かけて加え
られる。
4表に示され、この表は、オリゴマーpMMA連鎖移動試剤
が、ほとんどアクリラートモノマーおよびスチレンモノ
マーからなるポリマーのポリマー分子量を下げることが
できることを示している。
メタクリルアミド/オリゴマーpMMA(重量比で24:1:50:
5.0:5:10)からの水性系におけるポリマーの製造方法を
示すものである。ここで、MMAはメチルメタクリラー
ト、STYはスチレン、2EHAは2−エチルヘキシルアクリ
ラート、HEAはヒドロキシエチルアクリラート、MAAはメ
タクリル酸、およびオリゴマーpMMAは本発明に従うポリ
(メチルメタクリラート)マクロモノマーである。次の
成分は上記重合において用いられている。
合されて溶解され、185〜187゜Fに加熱される。パート
2中の成分は開始剤供給ポットに順に投入され、混合さ
れ、かつ溶解される。パート3は上記モノマー供給容器
内に上記リスト順に投入されるが、混合はされない。パ
ート3の内容物は予め乳化され、乳化温度80〜85゜Fに
調整される。上記乳化状態になるとすぐに、5%のモノ
マーが185〜187゜Fに設定されている上記リアクターに
一度に滴下される。上記リアクター温度は185〜187゜F
に安定化され、パート2の全ては一度に加えられる。上
記リアクター温度は約5分で上昇し始める。上記温度が
安定したら、パート3の残りは90分間かけて加えられ
る。温度は190〜194゜Fまでに制御されるべきである。
パート3の開始後にパート4は一度に60分間かけて上記
リアクターに加えられる。結果は第5表に示されてい
る。本実施例は、官能基が付与され、かつ、反応性モノ
マーであるn−メチロール−メタクリルアミドの上記プ
ロセスにおける使用を含む、上記組成の修正が上記連鎖
移動剤の効率上、あまり又は全く効果がないことを示し
ている。パート3の完了時に、温度は60分間保持され、
その後、104゜Fまで冷却される。パート5は上記供給容
器内に5分間かけて加えられる。
ポリアクリル酸懸濁試剤(ヒドロキシエチルセルロース
を替わりに使用しても良い)を有する、本発明による懸
濁重合法を説明するものである。これにより、均質な
(100%)線形メチルメタクリラートポリマー生成物が
調製される。該生成物の分子量は、中位の分子量のマク
ロモノマーによって、制御される。得られるポリマー生
成物は、95%のメチルメタクリラートと5%のメチルメ
タクリラートマクロモノマーとである。本重合には、以
下の成分が用いられた。
エア州ウィルミントン在)により市販されており、ACRY
LSOL A(登録商標)は、ローム アンド ハース(Rohm
& Haas)(米国ペンシルヴェニア州フィラデルフィア
在)から市販されている。
覆フラスコ(jacketed flask)内に、メチルメタクリラ
ートモノマー、低分子量ポリアクリル酸、および脱イオ
ン水が添加される。多羽撹拌機(multi−bladed stirre
r)が連結され、約800rpmまで速度が上げられる。該フ
ラスコの内容物は、65℃まで加熱され、開始剤VAZO64が
添加される。該内容物は、80℃まで加熱され、この温度
に2時間維持される。該フラスコの内容物は布で濾過さ
れ、脱イオン水で洗浄される。得られた固形ポリマーは
炉の中に置かれて乾燥される。
分であり、残部は脱イオン水溶液である。該固形分は、
458.77部(23.27%)のメチルメタクリラートモノマー
を含んでいる。2.5%のマクロモノマーで、連鎖移動試
剤を用いず、メルカプタンもマクロモノマーも無い対照
例(コントロール)として、類似の手順を実行した。そ
の結果を第6表に示す。
マクロモノマー連鎖移動試剤の調製を説明するものであ
る。リアクターに撹拌器、熱電対、および冷却器(cond
enser)を取り付けた。該リアクターを窒素陽圧下に保
持し、以下の成分を用いた。
オキシマト)コバルタート(II) パート1は上記リアクターに投入され、80℃に加熱さ
れた。温度が80℃に安定化されたとき、パート2が一度
に上記リアクターに投入された。パート3(モノマー供
給)とパート4(開始剤供給)は同時に加えられた。但
し、パート3は240分間かけて加えられ、パート4は300
分間かけて加えられた。上記開始剤が完全に供給された
ときに、反応混合物は30分間保持された。上記溶媒と未
反応モノマーはその後に留去された。
クロモノマー連鎖移動剤の製造方法を示すものである。
ここで、EMAはエチルメタクリラートであり、BMAはブチ
ルメタクリラートである。リアクターにはスターラー、
熱電対およびコンデンサーが装備されていた。上記リア
クターは窒素陽圧下に保持され、次の成分が用いられ
た。
オキシマト)コバルタート(II) パート1は上記リアクターに投入され、80℃に加熱さ
れた。温度が80℃に安定化されたとき、パート2が一度
に上記リアクターに投入された。パート3(モノマー供
給)とパート4(開始剤供給)は同時に加えられた。但
し、パート3は240分間かけて加えられ、パート4は300
分間かけて加えられた。上記開始剤が完全に供給された
ときに、反応混合物は30分間保持された。上記溶媒と未
反応モノマーはその後に留去された。
に、詳細な説明と請求の範囲とにより説明されており、
この最良の形態の選択は、重合されるモノマー、使用さ
れる特有の連鎖移動試剤および開始剤、およびそれらの
配合量、および温度、圧力、転移および収率を含む様々
な因子に依存するであろう、ことが理解される。
Claims (15)
- 【請求項1】下記の末端基、 (ここで、Xは、−CONR2、−COOR、OR1、−OCOR、−OC
OOR1、−NCOOR1、ハロ、シアノ、または置換あるいは非
置換フェニルまたはアリルであり、このうちの各Rは、
ハロゲン、シリル、あるいは置換または非置換アルキ
ル、アルキルエーテル、フェニル、ベンジル、およびア
リルからなる群から独立して選択されるものであり、こ
こでの置換されたとは、エポキシ、ヒドロキシ、イソシ
アナート、シアノ、アミノ、シリル、酸、ハロ、または
アクリルからなる群から選ばれた置換基を意味してお
り;R1はHを除外しないRと同一であり;各アルキルは
1から20の炭素原子を有する分岐、非分岐、または環状
の炭化水素からなる群から独立して選ばれるものであ
り;ハロまたはハロゲンは、ブロモ、ヨード、クロロま
たはフルオロである。) を有するポリマーまたはコポリマーを得るための不飽和
モノマーのフリーラジカル重合方法であって、 前記末端基を有するマクロモノマーまたはマクロモノマ
ーの多分散混合物が存在する水性媒体内で、前記Xが置
換または非置換フェニルまたはアリルである場合にの
み、二量体の使用を除外しないで、実行することを特徴
とする不飽和モノマーのフリーラジカル重合方法。 - 【請求項2】重合が、不飽和モノマーのエマルジョンま
たは懸濁重合であることを特徴とする請求の範囲第1項
に記載の方法。 - 【請求項3】重合を、以下の式、 (式中、nは平均2ないし100であり、X1ないしXmは独
立して選ばれた前記定義のXであり、m≦nである。) で表されるマクロモノマーあるいはマクロモノマーの多
分散混合物の存在する水性媒体内で行うことを特徴とす
る請求の範囲第1項に記載の方法。 - 【請求項4】Xが、−CONR2、−COOR、または非置換あ
るいは置換フェニルまたはアリルであり、Rが、前記定
義のものであるマクロモノマーあるいはマクロモノマー
の多分散混合物の存在下で、重合が行われることを特徴
とする請求の範囲第1項または第3項に記載の方法。 - 【請求項5】Xが、−COORまたはフェニルであり、R
が、どちらかがエポキシ、ヒドロキシ、シリルまたは酸
により非置換または置換されていてもよいアルキルまた
はフェニルである、マクロモノマーあるいはマクロモノ
マーの多分散混合物の存在下で、重合が行われることを
特徴とする請求の範囲第1項または第3項に記載の方
法。 - 【請求項6】重合が、以下の式、 (ここで、nは、平均で、2ないし100であり、R1ない
しRmは、水素、置換または非置換アルキル、アルキルエ
ーテル、フェニル、ベンジル、またはアリル、からなる
群から独立して選ばれるもので、m≦nであり、前記の
置換基はエポキシ、ヒドロキシ、イソシアナート、シア
ノ、アミノ、シリル、酸、ハロ、またはアシルからなる
群から選ばれるものであり;各アルキルは1から12の炭
素原子を有する分岐、非分岐、または環状の炭化水素か
らなる群から独立して選ばれるものであり、ハロは、ブ
ロモ、ヨード、クロロまたはフルオロからなる群から選
ばれるものであり、シリルは−SiR2(R3)(R4)であ
り、ここで、R2、R3、およびR4はアルキル、フェニル、
アルキルエーテル、またはフェニルエーテルから独立し
て選ばれるものであり、ここでのアルキルは前記定義の
ものである。) で表される前記マクロモノマーあるいはマクロモノマー
の多分散混合物が0.01ないし80重量%存在する前記水性
媒体内で行われることを特徴とする請求の範囲第1項ま
たは第3項に記載の方法。 - 【請求項7】重合が開始剤の存在下で行われることを特
徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。 - 【請求項8】モノマーの一部が、架橋サイトを形成する
反応を可能とする官能基を有することを特徴とする請求
の範囲第1項に記載の方法。 - 【請求項9】前記官能基が、エポキシ、ヒドロキシ、イ
ソシアナート、シリル、アミン、酸、アクリルおよびメ
タクリルアミド、またはこれらの組み合わせからなる群
から選択されることを特徴とする請求の範囲第8項に記
載の方法。 - 【請求項10】nが平均2から7であることを特徴とす
る請求の範囲第3項に記載の方法。 - 【請求項11】前記マクロモノマーが、アルキルが1か
ら10の炭素原子を有するアルキルメタクリラートの反応
生成物であることを特徴とする請求の範囲第6項に記載
の方法。 - 【請求項12】前記マクロモノマーが、メチル、エチ
ル、プロピルおよびブチルメタクリラート;フッ素化ア
ルキルメタクリラート、アルファーメチルスチレン、ヒ
ドロキシエチルメタクリラート、グリシジルメタクリラ
ート、メタクリル酸、メタクリロニトリル、またはこれ
らの組み合わせからなる群から選ばれる異なったモノマ
ー単位の混合物から生成されることを特徴とする請求の
範囲第1項または第3項に記載の方法。 - 【請求項13】前記マクロモノマーまたはマクロモノマ
ーの多分散混合物が、金属キレート触媒を用いた連鎖移
動法により得られた生成物であることを特徴とする請求
の範囲第1項または第3項に記載の方法。 - 【請求項14】下記の末端基、 (ここで、Xは、−CONR2、−COOR、OR1、−OCOR、−OC
OOR1、−NCOOR1、ハロ、シアノ、または置換あるいは非
置換フェニルまたはアリルであり、このうちの各Rは、
ハロゲン、シリル、あるいは置換または非置換アルキ
ル、アルキルエーテル、フェニル、ベンジル、およびア
リルからなる群から独立して選択されるものであり、こ
こでの置換されたとは、エポキシ、ヒドロキシ、イソシ
アナート、シアノ、アミノ、シリル、酸、ハロ、または
アクリルからなる群から選ばれた置換基を意味してお
り;R1はHを除外しないRと同一であり;各アルキルは
1から20の炭素原子を有する分岐、非分岐、または環状
の炭化水素からなる群から独立して選ばれるものであ
り;ハロまたはハロゲンは、ブロモ、ヨード、クロロま
たはフルオロである。) を有するコポリマーであって、 以下の式、 (式中、nは平均2ないし100であり、X1ないしXmは独
立して選ばれた前記定義のXであり、m≦nである。) で表されるマクロモノマーあるいはマクロモノマーの多
分散混合物の存在する水性媒体内で、前記Xが置換また
は非置換フェニルまたはアリルである場合にのみ、二量
体の使用を除外しないで、前記モノマーを重合すること
によって得られたことを特徴とするコポリマー。 - 【請求項15】請求の範囲第14項のコポリマーからなる
組成物であって、該組成物は基板用のコーティングであ
り、顔料着色された、または顔料着色されていないこと
を特徴とする組成物。
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