JP4098890B2 - Polymers and applications - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、末端に架橋性シリル基、あるいは、アルケニル基、あるいは、水酸基を有するビニル系重合体に関する。さらに詳しくは、分子量分布が狭く、従ってハンドリングが容易なビニル系重合体に関する。
【0002】
【従来の技術】
分子内に架橋性シリル基を有するビニル系重合体、特に(メタ)アクリル系重合体は、主鎖と架橋点の高い耐候性を利用して、高耐候性塗料として利用されている。これらの(メタ)アクリル系重合体は、通常、架橋性シリル基を有する(メタ)アクリル系モノマーを他のモノマーと共重合する方法により製造されるので、架橋性シリル基が分子鎖中の任意の位置に存在しており、従ってゴム用途に用いるのは困難である。一方、架橋性シリル基を分子末端に有する(メタ)アクリル系重合体を製造して、シーリング材や接着剤に利用しようとする試みがある。分子末端に架橋性シリル基を有する(メタ)アクリル系重合体の製造法としては、例えば、特公平3−14068において、(メタ)アクリル系モノマーを、架橋性シリル基含有メルカプタン、架橋性シリル基を有するジスルフィド、および架橋性シリル基を有するラジカル重合開始剤の存在下に重合させる方法が、また、特公平4−55444において、アクリル系モノマーを架橋性シリル基含有ヒドロシラン化合物、またはテトラハロシランの存在下に重合させる方法が開示されている。また、特開平6−211922には、水酸基含有ポリスルフィドを開始剤に対して大量に用いることにより、まず末端に水酸基を有するアクリル系重合体を合成し、さらに水酸基を変換することを特徴とする、末端に架橋性シリル基を有する(メタ)アクリル系重合体の製造法が記載されている。
【0003】
一方、分子鎖の末端にアルケニル基を有する重合体は、そのもの単独、あるいはヒドロシリル基含有化合物等の硬化剤を用いることにより架橋し、耐熱性、耐久性の優れた硬化物を与えることが知られている。そのような重合体の主鎖骨格としては、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド、ポリテトラメチレンオキシド等のポリエーテル系重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリイソブチレンあるいはそれらの水素添加物等の炭化水素系重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカプロラクトン等のポリエステル系重合体、ポリジメチルシロキサン等のポリシロキサン系重合体等が例示され、主鎖骨格の特性に応じて様々な用途に用いられている。
【0004】
上に例示した、イオン重合や縮重合で得られる重合体の一方で、ラジカル重合で得られるビニル系の重合体で末端に官能基を有するものは、ほとんど実用化されていない。ビニル系重合体の中でも、ビニル系重合体は、高い耐候性、透明性等、上記のポリエ−テル系重合体、あるいはポリエステル系重合体では得られない特性を有しており、例えば、アルケニル基を側鎖に有するものは高耐候性の塗料等に利用されている。
【0005】
アルケニル基を分子末端に有するビニル系重合体を簡便な方法で得ることができれば、側鎖にアルケニル基を有するものに比較して硬化物物性の優れた硬化物を得ることができる。従って、これまで多くの研究者によって、その製造法が検討されてきたが、それらを工業的に製造することは容易ではない。
特開平1−247403には連鎖移動剤としてアルケニル基含有ジスルフィドを用いる、両末端にアルケニル基を有するビニル系重合体の合成法が、また、特開平6−211922には、ヒドロキシル基を有するジスルフィドを用いて、両末端にヒドロキシル基を有するビニル系重合体を合成し、さらにヒドロキシル基の反応性を利用して両末端にアルケニル基を有するビニル系重合体の合成法が開示されているが、これらの方法では、両末端に確実にアルケニル基を導入することは困難であり、満足な特性を有する硬化物を得ることはできない。両末端に確実にアルケニル基を導入するためには、連鎖移動剤を大量に使用しなければならず、製造工程上問題である。また、これらの方法では通常のラジカル重合が用いられているため、得られる重合体の分子量、分子量分布(数平均分子量と数平均分子量の比)のコントロ−ルは困難である。
【0006】
また、末端に水酸基を有する重合体は、水酸基と反応する官能基を有する化合物、例えばイソシアネート系化合物等を硬化剤として用いることにより架橋し、耐熱性、耐久性等の優れた硬化物を与えることが知られている。
このような、水酸基を末端に有する重合体の主鎖骨格としては、アルケニル末端の重合体と同様に、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド、ポリテトラメチレンオキシド等のポリエーテル系重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリイソブチレンあるいはそれらの水素添加物等の炭化水素系重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカプロラクトン等のポリエステル系重合体等が例示され、主鎖骨格と架橋形式に基づき、様々な用途に用いられている。
【0007】
ビニル系重合体、特に(メタ)アクリル系重合体は、高い耐候性、透明性等、上記のポリエーテル系重合体や炭化水素系重合体、あるいはポリエステル系重合体では得られない特性を有しており、水酸基を側鎖に有するものは耐候性の塗料等に利用されている。
水酸基を分子鎖末端に有するビニル系重合体を簡便な方法で得ることができれば、側鎖に水酸基を有するものに比べて弾性等の硬化物物性の優れた硬化物を得ることができる。従って、これまで多くの研究者によってその製造法が検討されてきたが、それらを工業的に製造することは容易ではない。
【0008】
特開平5−262808には、連鎖移動剤としてヒドロキシル基を有するジスルフィドを用いて両末端に水酸基を有する(メタ)アクリル系重合体を合成する方法が開示されているが、この方法で両末端に確実にアルケニル基を導入するためには、連鎖移動剤を開始剤に対して大量に用いなければならず、製造工程上問題である。また、特公平1−19402には、過酸化水素を開始剤とする末端に水酸基を有する(メタ)アクリル系重合体の製造法が開示されているが、この方法において両末端に確実に水酸基を導入することは困難であり、実際には、水酸基を有するビニル系モノマー(例えば、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル)を共重合させる方法が採られている。さらに特開平4−132706には、二臭化メチレン等のテロゲンを用いる(メタ)アクリル系モノマーの重合により、末端にハロゲンを有する(メタ)アクリル系重合体を得、末端のハロゲンをジオール化合物、水酸基含有カルボン酸、水酸基含有アミン等の求核剤を反応させて置換することを特徴とする、末端に水酸基を有するビニル系ポリマーの製造法が開示されている。この方法においても、テロゲンの連鎖移動が十分ではないので両末端に水酸基を高い比率で導入することは困難である。
【0009】
また、上記の方法ではいずれも通常のラジカル重合を用いているため、得られる重合体の分子量分布(重量平均分子量と数平均分子量の比)は広く(通常2以上)、従って粘度が高いという問題がある。粘度が高いと、例えば、シーリング材や接着剤として利用する際に、施工時のハンドリングが困難になったり、補強のための充填材を多量に配合できないといった問題が生じる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記のビニル系重合体の製造方法においては、通常のラジカル重合を用いているので、得られる重合体の分子量分布(重量平均分子量と数平均分子量の比)が広く(一般的に2以上)、従って粘度が高いという問題がある。粘度が高いと、例えば、シーリング材や接着剤として利用する際に、施工時のハンドリングが困難になったり、補強のための充填材を多量に配合できないといった問題が生じる。
本発明はこれらの問題点を解決し、分子量分布が狭いためにハンドリングが容易なビニル系重合体を提供するものである。
【0011】
最近、リビングラジカル重合の研究が活発に行われており(例えば、Matyjaszewskiら、J.Am.Chem.Soc.1995,117,5614、Macromolecules、1995、28、7901、Science 1996、272、866。あるいはSawamotoら、Macromolecules1995,28,1721を参照)、これらの重合法を利用することにより、末端にハロゲンを有する分子量分布の狭いビニル系重合体が得られるようになった。本発明者は、この新規なリビングラジカル重合法を用いれば、分子量分布が狭く、分子の末端に架橋性シリル基、アルケニル基、あるいは、水酸基を有するビニル系重合体が得られることを見いだし、本発明に到達した。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分子末端に1分子あたり少なくとも1個、一般式1で示される架橋性シリル基、あるいは、一般式2で示されるアルケニル基、あるいは、水酸基を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量と数平均分子量の比が1.8未満であるビニル系重合体である。
−[Si(R1)2-b(Y)bO]m−Si(R2)3-a(Y)a (1)
(式中、R1およびR2は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、または炭素数7〜20のアラルキル基、または(R')3Si−(R'は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR'は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R1またはR2が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基または加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,または3を、また、bは0,1,または2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする。)
H2C=C(R3)− (2)
(式中、R3は水素またはメチル基)
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明は、分子末端に1分子あたり少なくとも1個、一般式1で示される架橋性シリル基、あるいは、一般式2で示されるアルケニル基、あるいは、水酸基を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量と数平均分子量の比が1.8未満であるビニル系重合体である。
−[Si(R1)2-b(Y)bO]m−Si(R2)3-a(Y)a (1)
(式中、R1およびR2は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、または炭素数7〜20のアラルキル基、または(R')3Si−(R'は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR'は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R1またはR2が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基または加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,または3を、また、bは0,1,または2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする。)
H2C=C(R3)− (2)
(式中、R3は水素またはメチル基)
一般式1の架橋性シリル基、あるいは、一般式2で示されるアルケニル基、あるいは、水酸基の数は、1分子あたり少なくとも1個以上であり、好ましくは1.2から4個である。1個未満の場合は、硬化性組成物として用いた場合の硬化性が悪くなる等の問題が生じることがある。
【0014】
本発明のビニル系重合体は、分子量分布、すなわち、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が狭いという特徴を有する。分子量分布の値は1.8未満であり、好ましくは1.7以下であり、より好ましくは1.6以下であり、特に好ましくは1.5以下であり、特別に好ましくは1.4以下であり、最も好ましくは1.3以下である。本発明でのGPC測定においては、特に限定はされないが、通常、移動相としてクロロホルムを用い、測定はポリスチレンゲルカラムにて行う。数平均分子量等は、ポリスチレン換算で求めることができる。
【0015】
本発明のビニル系重合体の数平均分子量は特に制限はないが、500〜100000の範囲が好ましく、3000〜50000の範囲がより好ましい。分子量が500以下であると、ビニル系重合体の本来の特性が発現されにくく、また、100000以上であると、ハンドリングが困難になる。
本発明のビニル系重合体の主鎖の製造に用いられるビニル系モノマーとしては特に限定されず、各種のものを用いることができる。例示するならば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸−tert−ブチル、(メタ)アクリル酸−n−ペンチル、(メタ)アクリル酸−n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸−n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸−n−オクチル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸トルイル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸−2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸−3−メトキシブチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2−アミノエチル、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、(メタ)アクリル酸のエチレンオキサイド付加物、(メタ)アクリル酸トリフルオロメチルメチル、(メタ)アクリル酸2−トリフルオロメチルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロエチルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロエチル−2−パーフルオロブチルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロエチル、(メタ)アクリル酸パーフルオロメチル、(メタ)アクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロメチル−2−パーフルオロエチルメチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロヘキシルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロデシルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロヘキサデシルエチル等の(メタ)アクリル酸系モノマー;スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、クロルスチレン、スチレンスルホン酸及びその塩等のスチレン系モノマー;パーフルオロエチレン、パーフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン等のフッ素含有ビニルモノマー;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のケイ素含有ビニル系モノマー;無水マレイン酸、マレイン酸、マレイン酸のモノアルキルエステル及びジアルキルエステル;フマル酸、フマル酸のモノアルキルエステル及びジアルキルエステル;マレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、ヘキシルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基含有ビニル系モノマー;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド基含有ビニル系モノマー;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル、桂皮酸ビニル等のビニルエステル類;エチレン、プロピレン等のアルケン類;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、塩化アリル、アリルアルコール等が挙げられる。これらは、単独で用いても良いし、複数を共重合させても構わない。なかでも、生成物の物性等から、スチレン系モノマー及び(メタ)アクリル酸系モノマーが好ましい。より好ましくは、アクリル酸エステルモノマー及びメタクリル酸エステルモノマーであり、更に好ましくは、アクリル酸ブチルである。本発明においては、これらの好ましいモノマーを他のモノマーと共重合させても構わなく、その際は、これらの好ましいモノマーが重量比で40%含まれていることが好ましい。なお上記表現形式で例えば(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸および/あるいはメタクリル酸を表す。
【0016】
架橋性シリル基を末端に持つ重合体において、一般式1中のYで示される加水分解性基としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、具体的には、水素、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基、アルケニルオキシ基等が挙げられ、加水分解性がマイルドで取り扱いやすいという点から、アルコキシ基が特に好ましい。該加水分解性基や水酸基は1個のケイ素原子に1〜3個の範囲で結合することができ、a+mb、すなわち、加水分解性基の総和は1〜5の範囲が好ましい。加水分解性基や水酸基が架橋性ケイ素基中に2個以上結合するときは、それらは同一であっても、異なっていてもよい。架橋性ケイ素化合物を構成するケイ素原子は1個でもよく、2個以上であってもよいが、シロキサン結合により連結されたケイ素原子の場合は20個程度まであってもよい。
【0017】
アルケニル基を末端に持つ重合体において、一般式2のアルケニル基をさらに詳しく説明すると、まず、一般式3で示される、炭化水素基を介して主鎖に結合するアルケニル基が挙げられる。
H2C=C(R4)−R5− (3)
(式中、R4は上記に同じ、R5は直接結合、または炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、炭素数7〜20のアラルキレン基で1個以上のエーテル結合を含有していてもよい)
直接結合以外のR5の具体例としては、例えば、−(CH2)n−(nは1〜20の整数)、−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)(CH2)2−、−CH2CH(CH3)−、−C(CH3)2−、−(CH2)n−O−(CH2)m−(n、mは1〜20の整数、ただしn+m≦20)、o−,m−,p−C6H4−、o−,m−,p−(CH2)n−C6H4−(CH2)m−(n、mは0〜14の整数、ただしn+m≦14)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0018】
一般式2のアルケニル基としてはこの他に、一般式4で示される、エーテル結合を介して主鎖に結合されるアルケニル基、一般式5、6で示されるエステル結合を介して主鎖に結合されるアルケニル基、さらに、一般式7で示されるカーボネート基を介して主鎖に結合されるアルケニル基が挙げられる。
H2C=C(R4)−R5−O− (4)
H2C=C(R4)−R5−OC(O)− (5)
H2C=C(R4)−R5−C(O)O− (6)
H2C=C(R4)−R5−OC(O)O− (7)
(上記各式中、R4、R5は前記に同じ)
R5の具体例としては、既に例示したものをすべて好適に用いることができる。
【0019】
このような水酸基をさらに詳しく説明すると、まず一般式8で示す、炭化水素基により主鎖に結合している水酸基が挙げられる。
HO−R6− (8)
(式中、R6は直接結合、または炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、炭素数7〜20のアラルキレン基で1個以上のエーテル結合を含有していてもよい)
直接結合以外のR6の具体例としては、例えば、−(CH2)n−(nは1〜20の整数)、−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)(CH2)2−、−CH2CH(CH3)−、−C(CH3)2−、−(CH2)n−O−(CH2)m−(n、mは1〜20の整数、ただしn+m≦20)、−CH(C6H5)−、−C(CH3)(C6H5)−、o−,m−,p−C6H4−、o−,m−,p−(CH2)n−C6H4−(CH2)m−(n、mは0〜14の整数、ただしn+m≦14)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0020】
末端の水酸基としてはこの他に、一般式9で示される、エーテル結合を介して主鎖に結合される水酸基、一般式10、11で示されるエステル結合を介して主鎖に結合される水酸基、さらに、一般式12で示されるカーボネート基を介して主鎖に結合される水酸基が挙げられる。
HO−R7−O− (9)
HO−R7−OC(O)− (10)
HO−R7−C(O)O− (11)
HO−R7−OC(O)O− (12)
(R7は炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、炭素数7〜20のアラルキレン基で1個以上のエーテル結合を含有していてもよい)R7の具体例としては、R6の具体例として示した基(ただし直接結合を除く)をすべて好適に用いることができる。
重合体主鎖の合成
本発明の重合体の主鎖は、限定はされないが、リビングラジカル重合法で製造されることが好ましい。
【0021】
リビングラジカル重合は、重合末端の活性が失われることなく維持されるラジカル重合である。リビング重合とは狭義においては、末端が常に活性を持ち続ける重合のことを示すが、一般には、末端が不活性化されたものと活性化されたものが平衡状態にある擬リビング重合も含まれる。本発明における定義も後者である。リビングラジカル重合は近年様々なグループで積極的に研究がなされている。その例としては、コバルトポルフィリン錯体(J.Am.Chem.Soc.1994、116、7943)やニトロキシド化合物などのラジカル捕捉剤を用いるもの(Macromolecules、1994、27、7228)、有機ハロゲン化物等を開始剤とし遷移金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合(Atom Transfer Radical Polymerization)などがあげられる。本発明において、これらのうちどの方法を使用するかは特に制約はないが、制御の容易さなどから原子移動ラジカル重合が好ましい。原子移動ラジカル重合は、有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤、遷移金属を中心金属とする金属錯体を触媒として重合される。(例えば、Matyjaszewskiら、J.Am.Chem.Soc.1995,117,5614,Macromolecules 1995,28,7901,Science 1996,272,866、国際公開特許WO96/30421及びWO97/18247、あるいはSawamotoら、Macromolecules 1995,28,1721を参照)。これらの方法によると一般的に非常に重合速度が高く、ラジカル同士のカップリングなどの停止反応が起こりやすいラジカル重合でありながら、重合がリビング的に進行し、分子量分布の狭い(すなわちMw/Mn値が1.1〜1.5程度である)重合体が得られ、分子量はモノマーと開始剤の仕込み比によって自由にコントロールすることができる。
【0022】
この原子移動ラジカル重合では、有機ハロゲン化物、特に、反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する有機ハロゲン化物(例えば、α位にハロゲンを有するエステル化合物や、ベンジル位にハロゲンを有する化合物)、あるいはハロゲン化スルホニル化合物等を開始剤として用いることが好ましい。上記リビングラジカル重合の触媒として用いられる遷移金属錯体としては特に限定されず、好ましいものとして、7、8、9、10、11族の遷移金属錯体が、さらに好ましいものとして、0価の銅、1価の銅、2価のルテニウム、2価の鉄又は2価のニッケルの錯体が挙げられる。なかでも、銅の錯体が好ましい。1価の銅化合物を具体的に例示するならば、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅、シアン化第一銅、酸化第一銅、過塩素酸第一銅等である。銅化合物を用いる場合、触媒活性を高めるために2,2′−ビピリジル及びその誘導体、1,10−フェナントロリン及びその誘導体、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ヘキサメチルトリス(2−アミノエチル)アミン等のポリアミン等の配位子が添加される。また、2価の塩化ルテニウムのトリストリフェニルホスフィン錯体(RuCl2(PPh3)3)も触媒として好適である。ルテニウム化合物を触媒として用いる場合は、活性化剤としてアルミニウムアルコキシド類が添加される。更に、2価の鉄のビストリフェニルホスフィン錯体(FeCl2(PPh3)2)、2価のニッケルのビストリフェニルホスフィン錯体(NiCl2(PPh3)2)、及び、2価のニッケルのビストリブチルホスフィン錯体(NiBr2(PBu3)2)も、触媒として好適である。
【0023】
この重合法においては、通常、有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物が開始剤として用いられる。具体的に例示するならば、
C6H5−CH2X、C6H5−C(H)(X)CH3、C6H5−C(X)(CH3)2(ただし、上の化学式中、C6H5はフェニル基、Xは塩素、臭素、またはヨウ素)
R8−C(H)(X)−CO2R9、R8−C(CH3)(X)−CO2R9、R8−C(H)(X)−C(O)R9、R8−C(CH3)(X)−C(O)R9、
(式中、R8及びR9は、同一若しくは異なって、は水素原子または炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、またはアラルキル基、Xは塩素、臭素、またはヨウ素)
R8−C6H4−SO2X
(上記の各式において、R8は水素原子または炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、またはアラルキル基、Xは塩素、臭素、またはヨウ素)
等が挙げられる。
【0024】
本発明の末端構造を1分子内に2つ以上有する重合体を得るためには、2つ以上の開始点を持つ有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物が開始剤として用いるのが好ましい。具体的に例示するならば、
【0025】
【化1】
【0026】
【化2】
【0027】
等があげられる。
この重合において用いられるビニル系モノマーとしては特に制約はなく、既に例示したものをすべて好適に用いることができる。
この重合は無溶媒又は各種の溶媒中で行うことができる。上記溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、アニソール、ジメトキシベンゼン等のエーテル系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等のアルコール系溶媒;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒等が挙げられる。これらは、単独又は2種以上を混合して用いることができる。また、エマルジョン系もしくは超臨界流体CO2を媒体とする系においても重合を行うことができる。
【0028】
この重合は、室温〜200℃の範囲で行うことができ、好ましくは、50〜150℃の範囲である。
末端官能基の導入
重合体の末端に架橋性シリル基、あるいは、アルケニル基、あるいは、水酸基を導入する方法としては、限定はされないが、原子移動ラジカル重合の開始剤として重合を開始する官能基以外の官能基を有する有機ハロゲン化物又はハロゲン化スルホニル化合物を用いる方法、又は、重合体の末端のハロゲン基等の官能基を変換する方法、そして、これらの方法の組み合わせが挙げられる。
【0029】
原子移動ラジカル重合において、重合を開始する官能基以外の官能基を有する有機ハロゲン化物又はハロゲン化スルホニル化合物を開始剤として用いれば、片末端に官能基を有し、他の末端にハロゲン基を有するビニル系重合体が得られる。このようにして得られる重合体の停止末端のハロゲン基を必要な官能基に変換すれば、両末端に官能基を有するビニル系重合体を得ることができる。その変換方法としては、後に記述する方法を使用することができる。また、重合体の停止末端のハロゲン基を置換できる、同一または異なった官能基を合計2個以上有する化合物を用いて、ハロゲン末端どうしをカップリングさせることによっても、両末端に官能基を有するビニル系重合体を得ることができる。末端ハロゲンを置換できる、同一または異なった官能基を合計2個以上有する化合物としては特に制限はないが、ポリオール、ポリアミン、ポリカルボン酸、ポリチオール、およびそれらの塩、アルカリ金属硫化物等が好ましい。
【0030】
上記の官能基を有する有機ハロゲン化物又はハロゲン化スルホニル化合物に関して、その官能基としては、アルケニル基、架橋性シリル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基、アミド基等が挙げられる。
アルケニル基を有する有機ハロゲン化物としては限定されず、例えば、一般式13に示す構造を有するものが例示される。
R10R11C(X)−R12−R13−C(R3)=CH2 (13)
(式中、R3は水素、またはメチル基、R10、R11は水素、または、炭素数1〜20の1価のアルキル基、アリール基、またはアラルキル、または他端において相互に連結したもの、R12は、−C(O)O−(エステル基)、−C(O)−(ケト基)、またはo−,m−,p−フェニレン基、R13は直接結合、または炭素数1〜20の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいても良い、Xは塩素、臭素、またはヨウ素)
置換基R10、R11の具体例としては、水素、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。R10とR11は他端において連結して環状骨格を形成していてもよい。
【0031】
一般式13で示される、アルケニル基を有する有機ハロゲン化物の具体例としては、
XCH2C(O)O(CH2)nCH=CH2、H3CC(H)(X)C(O)O(CH2)nCH=CH2、(H3C)2C(X)C(O)O(CH2)nCH=CH2、CH3CH2C(H)(X)C(O)O(CH2)nCH=CH2、
【0032】
【化3】
【0033】
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、nは0〜20の整数)XCH2C(O)O(CH2)nO(CH2)mCH=CH2、H3CC(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mCH=CH2、(H3C)2C(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mCH=CH2、CH3CH2C(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mCH=CH2、
【0034】
【化4】
【0035】
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、nは1〜20の整数、mは0〜20の整数)
o,m,p−XCH2−C6H4−(CH2)n−CH=CH2、o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−(CH2)n−CH=CH2、o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−(CH2)n−CH=CH2、
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、nは0〜20の整数)o,m,p−XCH2−C6H4−(CH2)n−O−(CH2)m−CH=CH2、o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−(CH2)n−O−(CH2)m−CH=CH2、o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−(CH2)n−O−(CH2)mCH=CH2、
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、nは1〜20の整数、mは0〜20の整数)
o,m,p−XCH2−C6H4−O−(CH2)n−CH=CH2、o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)n−CH=CH2、o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)n−CH=CH2、
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、nは0〜20の整数)o,m,p−XCH2−C6H4−O−(CH2)n−O−(CH2)m−CH=CH2、o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)n−O−(CH2)m−CH=CH2、o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)n−O−(CH2)m−CH=CH2、
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、nは1〜20の整数、mは0〜20の整数)
アルケニル基を有する有機ハロゲン化物としてはさらに一般式14で示される化合物が挙げられる。
H2C=C(R3)−R13−C(R10)(X)−R14−R11 (14)
(式中、R3、R10、R11、R13、Xは上記に同じ、R14は、直接結合、−C(O)O−(エステル基)、−C(O)−(ケト基)、または、o−,m−,p−フェニレン基を表す)
R13は直接結合、または炭素数1〜20の2価の有機基(1個以上のエーテル結合を含んでいても良い)であるが、直接結合である場合は、ハロゲンの結合している炭素にビニル基が結合しており、ハロゲン化アリル化物である。この場合は、隣接ビニル基によって炭素−ハロゲン結合が活性化されているので、R14としてC(O)O基やフェニレン基等を有する必要は必ずしもなく、直接結合であってもよい。R13が直接結合でない場合は、炭素−ハロゲン結合を活性化するために、R14としてはC(O)O基、C(O)基、フェニレン基が好ましい。
【0036】
一般式14の化合物を具体的に例示するならば、
CH2=CHCH2X、CH2=C(CH3)CH2X、CH2=CHC(H)(X)CH3、CH2=C(CH3)C(H)(X)CH3、CH2=CHC(X)(CH3)2、CH2=CHC(H)(X)C2H5、CH2=CHC(H)(X)CH(CH3)2、CH2=CHC(H)(X)C6H5、CH2=CHC(H)(X)CH2C6H5、CH2=CHCH2C(H)(X)−CO2R、CH2=CH(CH2)2C(H)(X)−CO2R、CH2=CH(CH2)3C(H)(X)−CO2R、CH2=CH(CH2)8C(H)(X)−CO2R、CH2=CHCH2C(H)(X)−C6H5、CH2=CH(CH2)2C(H)(X)−C6H5、CH2=CH(CH2)3C(H)(X)−C6H5、
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、Rは炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基)
等を挙げることができる。
【0037】
アルケニル基を有するハロゲン化スルホニル化合物の具体例を挙げるならば、o−,m−,p−CH2=CH−(CH2)n−C6H4−SO2X、o−,m−,p−CH2=CH−(CH2)n−O−C6H4−SO2X、
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、nは0〜20の整数)等である。
【0038】
架橋性シリル基を有する有機ハロゲン化物としては特に限定されず、例えば一般式15に示す構造を有するものが例示される。
R10R11C(X)−R12−R13−C(H)(R3)CH2−[Si(R15)2-b(Y)bO]m−Si(R16)3-a(Y)a (15)
(式中、R3、R10、R11、R12、R13、Xは上記に同じ、R15、R16は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基、または(R')3SiO−(R'は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR'は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R9またはR10が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基または加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するときそれらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,または3を、また、bは0,1,または2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする)
一般式15の化合物を具体的に例示するならば、
XCH2C(O)O(CH2)nSi(OCH3)3、CH3C(H)(X)C(O)O(CH2)nSi(OCH3)3、(CH3)2C(X)C(O)O(CH2)nSi(OCH3)3、XCH2C(O)O(CH2)nSi(CH3)(OCH3)2、CH3C(H)(X)C(O)O(CH2)nSi(CH3)(OCH3)2、(CH3)2C(X)C(O)O(CH2)nSi(CH3)(OCH3)2、
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、ヨウ素、nは0〜20の整数、)
XCH2C(O)O(CH2)nO(CH2)mSi(OCH3)3、H3CC(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mSi(OCH3)3、(H3C)2C(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mSi(OCH3)3、CH3CH2C(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mSi(OCH3)3、XCH2C(O)O(CH2)nO(CH2)mSi(CH3)(OCH3)2、H3CC(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)m−Si(CH3)(OCH3)2、(H3C)2C(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)m−Si(CH3)(OCH3)2、CH3CH2C(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)m−Si(CH3)(OCH3)2、
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、ヨウ素、nは1〜20の整数、mは0〜20の整数)
o,m,p−XCH2−C6H4−(CH2)2Si(OCH3)3、o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−(CH2)2Si(OCH3)3、o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−(CH2)2Si(OCH3)3、o,m,p−XCH2−C6H4−(CH2)3Si(OCH3)3、o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−(CH2)3Si(OCH3)3、o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−(CH2)3Si(OCH3)3、o,m,p−XCH2−C6H4−(CH2)2−O−(CH2)3Si(OCH3)3、o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−(CH2)2−O−(CH2)3Si(OCH3)3、o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−(CH2)2−O−(CH2)3Si(OCH3)3、o,m,p−XCH2−C6H4−O−(CH2)3Si(OCH3)3、o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)3Si(OCH3)3、o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)3−Si(OCH3)3、o,m,p−XCH2−C6H4−O−(CH2)2−O−(CH2)3−Si(OCH3)3、o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)2−O−(CH2)3Si(OCH3)3、o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)2−O−(CH2)3Si(OCH3)3、
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素)
等が挙げられる。
【0039】
上記架橋性シリル基を有する有機ハロゲン化物としてはさらに、一般式16で示される構造を有するものが例示される。
(R16)3-a(Y)aSi−[OSi(R15)2-b(Y)b]m−CH2−C(H)(R3)−R13−C(R10)(X)−R14−R11 (16)
(式中、R3、R10、R11、R13、R14、R15、R16、a、b、m、X、Yは上記に同じ)
このような化合物を具体的に例示するならば、
(CH3O)3SiCH2CH2C(H)(X)C6H5、(CH3O)2(CH3)SiCH2CH2C(H)(X)C6H5、(CH3O)3Si(CH2)2C(H)(X)−CO2R、(CH3O)2(CH3)Si(CH2)2C(H)(X)−CO2R、(CH3O)3Si(CH2)3C(H)(X)−CO2R、(CH3O)2(CH3)Si(CH2)3C(H)(X)−CO2R、(CH3O)3Si(CH2)4C(H)(X)−CO2R、(CH3O)2(CH3)Si(CH2)4C(H)(X)−CO2R、(CH3O)3Si(CH2)9C(H)(X)−CO2R、(CH3O)2(CH3)Si(CH2)9C(H)(X)−CO2R、(CH3O)3Si(CH2)3C(H)(X)−C6H5、(CH3O)2(CH3)Si(CH2)3C(H)(X)−C6H5、(CH3O)3Si(CH2)4C(H)(X)−C6H5、(CH3O)2(CH3)Si(CH2)4C(H)(X)−C6H5、
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、Rは炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基)
等が挙げられる。
【0040】
上記ヒドロキシル基を持つ有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物としては特に限定されず、下記のようなものが例示される。
HO−(CH2)n−OC(O)C(H)(R)(X)
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、Rは水素原子または炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基、nは1〜20の整数)上記アミノ基を持つ有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物としては特に限定されず、下記のようなものが例示される。
H2N−(CH2)n−OC(O)C(H)(R)(X)
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、Rは水素原子または炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基、nは1〜20の整数)
上記エポキシ基を持つ有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物としては特に限定されず、下記のようなものが例示される。
【0041】
【化5】
【0042】
(上記の各式において、Xは塩素、臭素、またはヨウ素、Rは水素原子または炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基、nは1〜20の整数)以下に末端官能基変換により架橋性シリル基、アルケニル基、水酸基を導入する方法について記述する。これらの官能基はお互いに前駆体となりうるので、架橋性シリル基から溯る順序で記述していく。
【0043】
架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体の合成方法としては、(A)アルケニル基を少なくとも1個有するビニル系重合体に架橋性シリル基を有するヒドロシラン化合物を、ヒドロシリル化触媒存在下に付加させる方法(B)水酸基を少なくとも1個有するビニル系重合体に一分子中に架橋性シリル基とイソシアネート基のような水酸基と反応し得る基を有する化合物を反応させる方法(C)ラジカル重合によりビニル系重合体を合成する際に、1分子中に重合性のアルケニル基と架橋性シリル基を併せ持つ化合物を反応させる方法(D)ラジカル重合によりビニル系重合体を合成する際に、架橋性シリル基を有する連鎖移動剤を用いる方法(E)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体に1分子中に架橋性シリル基と安定なカルバニオンを有する化合物を反応させる方法;などがあげられる。
【0044】
(A)の方法で用いるアルケニル基を少なくとも1個有するビニル系重合体は種々の方法で得られる。以下に合成方法を例示するが、これらに限定されるわけではない。
(A−a)ラジカル重合によりビニル系重合体を合成する際に、例えば下記の一般式17に挙げられるような一分子中に重合性のアルケニル基と重合性の低いアルケニル基を併せ持つ化合物を第2のモノマーとして反応させる方法。
【0045】
H2C=C(R23)−R24−R25−C(R26)=CH2 (17)
(式中、R23は水素またはメチル基を示し、R24は−C(O)O−、またはo−,m−,p−フェニレン基を示し、R25は直接結合、または炭素数1〜20の2価の有機基を示し、1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい。R26は水素、または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜10のアラルキル基を示す)
なお、一分子中に重合性のアルケニル基と重合性の低いアルケニル基を併せ持つ化合物を反応させる時期に制限はないが、特にリビングラジカル重合で、ゴム的な性質を期待する場合には重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、第2のモノマーとして反応させるのが好ましい。
【0046】
(A−b)リビングラジカル重合によりビニル系重合体を合成する際に、重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、例えば1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエンなどのような重合性の低いアルケニル基を少なくとも2個有する化合物を反応させる方法。
(A−c)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体に、例えばアリルトリブチル錫、アリルトリオクチル錫などの有機錫のようなアルケニル基を有する各種の有機金属化合物を反応させてハロゲンを置換する方法。
【0047】
(A−d)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体に、一般式18に挙げられるようなアルケニル基を有する安定化カルバニオンを反応させてハロゲンを置換する方法。
M+C-(R27)(R28)−R29−C(R26)=CH2 (18)
(式中、R26は上記に同じ、R27、R28はともにカルバニオンC-を安定化する電子吸引基であるか、または一方が前記電子吸引基で他方が水素または炭素数1〜10のアルキル基、またはフェニル基を示す。R29は直接結合、または炭素数1〜10の2価の有機基を示し、1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい。M+はアルカリ金属イオン、または4級アンモニウムイオンを示す)
R27、R28の電子吸引基としては、−CO2R、−C(O)Rおよび−CNの構造を有するものが特に好ましい。
【0048】
(A−e)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体に、例えば亜鉛のような金属単体あるいは有機金属化合物を作用させてエノレートアニオンを調製し、しかる後にハロゲンやアセチル基のような脱離基を有するアルケニル基含有化合物、アルケニル基を有するカルボニル化合物、アルケニル基を有するイソシアネート化合物、アルケニル基を有する酸ハロゲン化物等の、アルケニル基を有する求電子化合物と反応させる方法。
【0049】
(A−f)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体に、例えば一般式(19)あるいは(20)に示されるようなアルケニル基を有するオキシアニオンあるいはカルボキシレートアニオンを反応させてハロゲンを置換する方法。
H2C=C(R26)−R30−O-M+ (19)
(式中、R26、M+は上記に同じ。R30は炭素数1〜20の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい)
H2C=C(R26)−R31−C(O)O-M+ (20)
(式中、R26、M+は上記に同じ。R31は直接結合、または炭素数1〜20の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい)
などが挙げられる。
【0050】
上述の反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体の合成法は、前述のような有機ハロゲン化物等を開始剤とし、遷移金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合法が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。
またアルケニル基を少なくとも1個有するビニル系重合体は、水酸基を少なくとも1個有するビニル系重合体から得ることも可能であり、以下に例示する方法が利用できるがこれらに限定されるわけではない。水酸基を少なくとも1個有するビニル系重合体の水酸基に、
(A−g)ナトリウムメトキシドのような塩基を作用させ、塩化アリルのようなアルケニル基含有ハロゲン化物と反応させる方法。
【0051】
(A−h)アリルイソシアネート等のアルケニル基含有イソシアネート化合物を反応させる方法。
(A−i)(メタ)アクリル酸クロリドのようなアルケニル基含有酸ハロゲン化物をピリジン等の塩基存在下に反応させる方法。
(A−j)アクリル酸等のアルケニル基含有カルボン酸を酸触媒の存在下に反応させる方法;等が挙げられる。
【0052】
本発明では(A−a)(A−b)のようなアルケニル基を導入する方法にハロゲンが直接関与しない場合には、リビングラジカル重合法を用いてビニル系重合体を合成することが好ましい。制御がより容易である点から(A−b)の方法がさらに好ましい。
反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体のハロゲンを変換することによりアルケニル基を導入する場合は、反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有する有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤、遷移金属錯体を触媒としてビニル系モノマーをラジカル重合すること(原子移動ラジカル重合法)により得る、末端に反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体を用いるのが好ましい。制御がより容易である点から(A−f)の方法がさらに好ましい。
【0053】
また、架橋性シリル基を有するヒドロシラン化合物としては特に制限はないが、代表的なものを示すと、一般式21で示される化合物が例示される。
H−[Si(R21)2-b(Y)bO]m−Si(R22)3-a(Y)a (21)
(式中、R21、R22、a、b、m、Yは前記に同じ。)
これらヒドロシラン化合物の中でも、特に一般式(22)
H−Si(R22)3-a(Y)a (22)
(式中、R22、Y、aは前記に同じ)
で示される架橋性基を有する化合物が入手容易な点から好ましい。
【0054】
上記の架橋性シリル基を有するヒドロシラン化合物をアルケニル基に付加させる際には、遷移金属触媒が通常用いられる。遷移金属触媒としては、例えば、白金単体、アルミナ、シリカ、カーボンブラック等の担体に白金固体を分散させたもの、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール、アルデヒド、ケトン等との錯体、白金−オレフィン錯体、白金(0)−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体が挙げられる。白金化合物以外の触媒の例としては、RhCl(PPh3)3,RhCl3,RuCl3,IrCl3,FeCl3,AlCl3,PdCl2・H2O,NiCl2,TiCl4等が挙げられる。
【0055】
(B)および(A−g)〜(A−j)の方法で用いる水酸基を少なくとも1個有するビニル系重合体の製造方法は以下のような方法が例示されるが、これらの方法に限定されるものではない。
(B−a)ラジカル重合によりビニル系重合体を合成する際に、例えば下記の一般式(23)に挙げられるような一分子中に重合性のアルケニル基と水酸基を併せ持つ化合物を第2のモノマーとして反応させる方法。
H2C=C(R23)−R24−R25−OH (23)
(式中、R23、R24、R25は上記に同じ)
なお、一分子中に重合性のアルケニル基と水酸基を併せ持つ化合物を反応させる時期に制限はないが、特にリビングラジカル重合で、ゴム的な性質を期待する場合には重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、第2のモノマーとして反応させるのが好ましい。
【0056】
(B−b)リビングラジカル重合によりビニル系重合体を合成する際に、重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、例えば10−ウンデセノール、5−ヘキセノール、アリルアルコールのようなアルケニルアルコールを反応させる方法。
(B−c)例えば特開平5−262808に示される水酸基含有ポリスルフィドのような水酸基含有連鎖移動剤を多量に用いてビニル系モノマーをラジカル重合させる方法。
(B−d)例えば特開平6−239912、特開平8−283310に示されるような過酸化水素あるいは水酸基含有開始剤を用いてビニル系モノマーをラジカル重合させる方法。
(B−e)例えば特開平6−116312に示されるようなアルコール類を過剰に用いてビニル系モノマーをラジカル重合させる方法。
(B−f)例えば特開平4−132706などに示されるような方法で、反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個に有するビニル系重合体のハロゲンを加水分解あるいは水酸基含有化合物と反応させることにより、末端に水酸基を導入する方法。
(B−g)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体に、一般式(24)に挙げられるような水酸基を有する安定化カルバニオンを反応させてハロゲンを置換する方法。
M+C−(R27)(R28)−R29−OH (24)
(式中、R27、R28、R29、は上記に同じ)
R27、R28の電子吸引基としては、−CO2R、−C(O)Rおよび−CNの構造を有するものが特に好ましい。
【0057】
(B−h)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体に、例えば亜鉛のような金属単体あるいは有機金属化合物を作用させてエノレートアニオンを調製し、しかる後にアルデヒド類、又はケトン類を反応させる方法。
(B−i)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体に、例えば一般式25あるいは26に示されるような水酸基を有するオキシアニオンあるいはカルボキシレートアニオンを反応させてハロゲンを置換する方法。
HO−R30−O-M+ (25)
(式中、R30およびM+は前記に同じ)
HO−R31−C(O)O-M+ (26)
(式中、R31およびM+は前記に同じ)
等が挙げられる。
【0058】
本発明では(B−a)〜(B−e)のような水酸基を導入する方法にハロゲンが直接関与しない場合には、リビングラジカル重合法を用いてビニル系重合体を合成することが好ましい。制御がより容易である点から(B−b)の方法がさらに好ましい。
反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体のハロゲンを変換することにより水酸基を導入する場合は、有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤、遷移金属錯体を触媒としてビニル系モノマーをラジカル重合すること(原子移動ラジカル重合法)により得る、末端に反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体を用いるのが好ましい。制御がより容易である点から(B−i)の方法がさらに好ましい。
【0059】
また、一分子中に架橋性シリル基とイソシアネート基のような水酸基と反応し得る基を有する化合物としては、例えばγ−イソシアナートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられ、必要により一般に知られているウレタン化反応の触媒を使用できる。
【0060】
(C)の方法で用いる一分子中に重合性のアルケニル基と架橋性シリル基を併せ持つ化合物としては、例えばトリメトキシシリルプロピル(メタ)アクリレート、メチルジメトキシシリルプロピル(メタ)アクリレートなどのような、下記一般式27で示すものが挙げられる。
H2C=C(R23)−R24−R32−[Si(R21)2-b(Y)bO]m−Si(R22)3-a(Y)a (27)
(式中、R21、R22、R23、R24、Y、a、b、mは上記に同じ。R32は、直接結合、または炭素数1〜20の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい。)
一分子中に重合性のアルケニル基と架橋性シリル基を併せ持つ化合物を反応させる時期に特に制限はないが、特にリビングラジカル重合で、ゴム的な性質を期待する場合には重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、第2のモノマーとして反応させるのが好ましい。
(D)の連鎖移動剤法で用いられる、架橋性シリル基を有する連鎖移動剤としては例えば特公平3−14068、特公平4−55444に示される、架橋性シリル基を有するメルカプタン、架橋性シリル基を有するヒドロシランなどが挙げられる。
【0061】
(E)の方法で用いられる、上述の反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体の合成法は、前述のような有機ハロゲン化物等を開始剤とし、遷移金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合法が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。一分子中に架橋性シリル基と安定化カルバニオンを併せ持つ化合物としては一般式28で示すものが挙げられる。
【0062】
M+C-(R27)(R28)−R33−C(H)(R34)−CH2−[Si(R21)2-b(Y)bO]m−Si(R22)3-a(Y)a (28)
(式中、R21、R22、R27、R28、Y、a、b、m、は前記に同じ。R33は直接結合、または炭素数1〜10の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい、R34は水素、または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜10のアラルキル基を示す。)
R27、R28の電子吸引基としては、−CO2R、−C(O)Rおよび−CNの構造を有するものが特に好ましい。
上述のような方法により合成される重合体は、分子量分布の狭いビニル系重合体である。従って、数平均分子量が等しく分子量分布の広い重合体に比べて粘度が低いために、硬化性組成物として用いる際に、取扱いが容易である。
用途
以下に本発明の重合体について、その末端の官能基別に用途について説明するが、本発明の重合体の用途はこれに限定されるものではない。
【0063】
本発明の末端に架橋性シリル基を有するビニル系重合体は、従来公知の各種縮合触媒の存在下、あるいは非存在下にシロキサン結合を形成することにより架橋、硬化する。硬化物の性状としては、重合体の分子量と主鎖骨格に応じて、ゴム状のものから樹脂状のものまで幅広く作成することができる。従ってこの重合体はシーリング材や接着剤、弾性接着剤、粘着剤、塗料、粉体塗料、発泡体、電気電子用ポッティング剤、フィルム、ガスケット、各種成形材料等に利用することができる。
【0064】
本発明の末端にアルケニル基を有するビニル系重合体は、そのもの単独、あるいは適当な架橋剤を用いることにより、硬化物を与える。
中でも末端に(メタ)アクリロイル基を有するビニル系重合体は、各種重合開始剤の存在下、あるいは非存在下に加熱することにより硬化物を与える。また、各種の光重合開始剤の存在下、光照射により架橋硬化する。
【0065】
末端にアルケニル基を有するビニル系重合体の硬化剤としては、各種の多価ハイドロジェンシリコン化合物を用いることができる。この際、硬化反応の触媒として従来公知のヒドロシリル化触媒を用いることができる。
本発明の末端にアルケニル基を有するビニル系重合体を硬化させると、その分子量と主鎖骨格に応じて、ゴム状のものから樹脂状のものまで幅広く作成することができる。硬化物の具体的な用途としては、シーリング材、接着剤、粘着剤、弾性接着剤、塗料、粉体塗料、発泡体、電気電子用ポッティング剤、フィルム、ガスケット、各種成形材料、人工大理石等である。
【0066】
本発明の末端に水酸基を有するビニル系重合体は、水酸基と反応し得る官能基を2個以上有する化合物を硬化剤として用いることにより、均一に硬化する。硬化剤の具体例としては、例えば、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物、メチロール化メラミンおよびそのアルキルエーテル化物または低縮合化物等のアミノプラスト樹脂、多官能カルボン酸およびそのハロゲン化物等が挙げられる。これらの硬化剤を使用して硬化物を作成する際には、それぞれ適当な硬化触媒を使用することができる。
【0067】
本発明の末端に水酸基を有するビニル系重合体を硬化させると、その分子量と主鎖骨格に応じて、ゴム状のものから樹脂状のものまで幅広く作成することができる。硬化物の具体的な用途としては、シーリング材、接着剤、粘着剤、弾性接着剤、塗料、粉体塗料、発泡体、電気電子用ポッティング剤、フィルム、ガスケット、各種成形材料、人工大理石等である。
【0068】
【実施例】
以下にこの発明のビニル系重合体を実施例に基づき説明するが、この発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【0069】
【製造例1】
2―アリロキシエチルメタクリレートの製造例
撹拌機、温度計、還流冷却管、ディーンスターク管を取り付けた三つ口フラスコに、メタクリル酸(137.7g、1.6mol)、エチレングリコールモノアリルエーテル(80.7g、0.8mol)、p−トルエンスルホン酸(0.76g、4.0mmol)、およびトルエン(650mL)を仕込んだ。120℃で5時間反応させた後、p−トルエンスルホン酸を0.12g追加し、さらに同じ温度で6時間反応させ、p−トルエンスルホン酸を0.1g追加した。同じ温度でさらに9時間反応させて反応を終了した。この間、液体クロマトグラフィーでメタクリル酸とエチレングリコールモノアリルエーテルを追跡し、転化率は最終的に98%に達した。NaHCO3水溶液を加えて中和し、2層を分離した。水層をトルエンで1回抽出し、有機層をCaCl2で乾燥した後、揮発分を減圧下留去した。粗生成物を減圧蒸留する(60℃、2mmHg)ことにより、下式に示す2−アリロキシエチルメタクリレートを98.7g得た(収率73%)。
H2C=C(CH3)CO2(CH2)2OCH2CH=CH2
【0070】
【製造例2】
アルケニル基を有するカルボン酸塩の製造(1)
水酸化カリウムの1/2Nエタノ−ル溶液(200mL)にウンデシレン酸(18.8g、0.102mol)を撹拌しながら0℃でゆっくり滴下した。揮発分を減圧下留去することにより粗生成物を得た。粗生成物をアセトンで洗浄後、減圧下加熱することにより下式に示すウンデシレン酸のカリウム塩の白色固体を得た(8.88g、収率88%)。
CH2=CH−(CH2)8−CO2 -K+
【0071】
【製造例3】
アルケニル基を有するカルボン酸塩の製造例(2)
メタノ−ル(245mL)に4−ペンテン酸(49g、0.489mol)、カリウム−tert−ブトキシド(54.9g、0.489mol)を仕込み、0℃で撹拌した。揮発分を減圧下留去することにより下式に示すペンテン酸カリウム塩を得た。
CH2=CH−(CH2)2−CO2 -K+
【0072】
【製造例4】
水酸基を有する開始剤の製造例
窒素雰囲気下、エチレングリコール(10.9mL、195mmol)とピリジン(3g、39mmol)のTHF溶液(10mL)に2−ブロモプロピオン酸クロライド(2mL、3.35g、19.5mmol)を0℃でゆっくり滴下した。そのままの温度で溶液を2時間撹拌した。希塩酸(20mL)と酢酸エチル(30mL)を加え、2層を分離した。有機層を希塩酸、およびブラインで洗浄し、Na2SO4で乾燥した後、揮発分を減圧下留去し、粗成生物を得た(3.07g)。この粗生成物を減圧蒸留することにより(70〜73℃、0.5mmHg)、下式に示す、ヒドロキシエチル−2−ブロモプロピオネートを得た(2.14g、56%)。
H3CC(H)(Br)C(O)O(CH2)2−OH
【0073】
【製造例5】
アルケニル基を有する開始剤の製造例(1)
50mLの2口フラスコを窒素置換し、2−アリルオキシエタノール(2.5mL、23.4mmol)、ピリジン(3mL)、およびTHF(10mL)を仕込んだ。溶液を0℃に冷却し、2−ブロモプロピオン酸クロライド(2mL、19.52mmol)をゆっくり滴下した。そのままの温度で1時間撹拌を続けた後、酢酸エチル(10mL)を加え、生成したピリジンの塩酸塩を濾過により除去した。濾液を希塩酸(10mL)、NaHCO3水溶液(10mL)、さらにブライン(10mL)で洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、揮発分を減圧化留去した。得られた粗生成物を減圧蒸留することにより、下式に示すアリルオキシエチル−2−ブロモプロピオネートを得た。(78.5〜81℃(1.3mmHg)、2.986g)。
CH3C(H)(Br)C(O)O−CH2CH2−O−CH2CH=CH2
【0074】
【実施例1】
1Lの耐圧反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(112mL、100g、0.78mol)、製造例4で得られた水酸基含有開始剤(3.07g、15.6mmol)、臭化第一銅(2.24g、15.6mmol)、2,2'−ビピリジル(4.87g、31.2mmol)、酢酸エチル(90mL)、アセトニトリル(22mL)を仕込み、窒素バブリングを行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、2時間反応させた。反応容器を室温にもどし、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(3.92mL、4.06g、31.2mmol)を加え、110℃で2時間反応させた。混合物を酢酸エチル(200mL)で希釈し、不溶分を濾別した後、濾液を10%塩酸で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥した後、溶媒を減圧下留去し、末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を82g得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、5100、分子量分布は1.29であった。
【0075】
次に、上記のようにして得られた末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(50g)およびピリジン(10mL)のトルエン溶液(100mL)に、窒素雰囲気下、75℃で、ウンデセン酸クロリド(7.22mL、6.81g、33.6mmol)をゆっくりと滴下し、75℃で3時間撹拌した。生成した白色固体を濾過し、有機層を希塩酸およびブラインで洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、減圧下に濃縮することにより、アルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(43g)を得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、5400、分子量分布は1.30であった。また、オリゴマー1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1H NMR分析より、2.28個であった。
【0076】
次に、30mLの耐圧反応容器に、上でで得られた両末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸ブチル)(2g)、メチルジメトキシシラン(0.32mL)、オルトギ酸メチル(0.09mL、アルケニル基に対し3当量)、0価白金の1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジビニルジシロキサン錯体(8.3×10-8mol/Lキシレン溶液、アルケニル基に対し、10-4当量)を仕込み、100℃で1時間撹拌した。揮発分を減圧下留去することにより、下式に示す、両末端にメチルジメトキシシリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を2g得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により5900、分子量分布は1.37であった。また、オリゴマー1分子当たりに導入されたシリル基は、1H NMR分析より、2.24個であった。
【0077】
次に、上記のようにして得られた両末端にメチルジメトキシシリル基を有するポリ(アクリル−n−酸ブチル)(1g)と硬化触媒(日東化成製、U−220、ジブチルスズジアセチルアセトナート、30mg)をよく混合し、型枠に流し込んで、減圧乾操器を用いて室温で脱泡した。室温に7日間放置することにより、均一なゴム状硬化物が得られた。ゲル分率は78%であった。
【0078】
【実施例2】
末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
1Lの耐圧反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(112mL、100g、0.78mol)、参考例1で得られた水酸基含有開始剤(3.07g、15.6mmol)、臭化第一銅(2.24g、15.6mmol)、2,2'−ビピリジル(4.87g、31.2mmol)、酢酸エチル(90mL)、アセトニトリル(22mL)を仕込み、窒素バブリングを行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、2時間反応させた。反応容器を室温にもどし、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(3.92mL、4.06g、31.2mmol)を加え、110℃で2時間反応させた。混合物を酢酸エチル(200mL)で希釈し、不溶分を濾別した後、濾液を10%塩酸とブラインで洗浄、有機層をNa2SO4で乾燥した。溶媒を減圧下留去し、末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を82g得た。この重合体の粘度は25Pa・sであり、数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)により、5100、分子量分布は1.29であった。また、1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりの平均の水酸基の個数は2.39個であった。
末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
上で得た末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(50g)およびピリジン(10mL)のトルエン溶液(100mL)に、窒素雰囲気下、75℃で、ウンデセン酸クロリド(7.22mL、6.81g、33.6mmol)をゆっくりと滴下し、75℃で3時間撹拌した。生成した白色固体を濾過し、有機層を希塩酸およびブラインで洗浄し、有機層をNa2SO4で乾燥した。減圧下で濃縮することにより、アルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(43g)を得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)により、5400、分子量分布は1.30であった。また、1H−NMR分析より求めた重合体1分子当たりに導入されたアルケニル基は、2.28個であった。
末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
30mLの耐圧反応容器に、上記で得られた両末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸ブチル)(2g)、メチルジメトキシシラン(0.32mL)、オルトギ酸メチル(0.09mL、アルケニル基に対し3当量)、白金ビス(ジビニルテトラメチルジシロキサン)(8.3×10-8mol/Lキシレン溶液、アルケニル基に対し、10−4当量)を仕込み、100℃で1時間撹拌した。揮発分を減圧下留去することにより、架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を2g得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)により5900、分子量分布は1.37であった。また、1H−NMR分析より求めた重合体1分子当たりに導入されたシリル基は、2.24個であった。
【0079】
【参考例1】
実施例2の架橋性シリル基末端重合体(1g)と硬化触媒(日東化成製、U−220、ジブチルスズジアセチルアセトナート、30mg)をよく混合し、型枠に流し込んで、減圧乾燥器を用いて室温で脱泡した。室温に7日間放置することにより、均一なゴム状硬化物が得られた。トルエン抽出により求めたゲル分率は78%であった。
【0080】
【参考例2】
実施例2の末端に架橋性シリル基を有する重合体100重量部、水1重量部、ジブチルスズジメトキサイド1重量部をよく混合し、型枠に流し込んで、減圧乾操器を用いて室温で脱泡した。50℃で20時間加熱硬化させることにより、均一なゴム状硬化物シートが得られた。トルエン抽出により求めたゲル分率は88%であった。ゴム状硬化物シートから2(1/3)号形ダンベル試験片を打ち抜き、オートグラフを用いて引っ張り試験を行った(200mm/min)。破断強度は0.32MPa、破断伸びは34%であった。
【0081】
【実施例3】
末端にハロゲンを有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
500mlの耐圧反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(112mL、100g、0.78mol)、ジブロモキシレン(4.12g、15.6mmol)、臭化第一銅(2.24g、15.6mmol)、2,2'−ビピリジル(4.87g、31.2mmol)、酢酸エチル(90mL)、アセトニトリル(20mL)を仕込み、窒素バブリングを行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、2時間反応させた。反応容器を室温にもどし、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(3.92mL、4.06g、31.2mmol)を加え、110℃で2時間反応させた。混合物を酢酸エチル(200mL)で希釈し、活性アルミナのカラムを通して銅触媒を除去精製することにより末端にBr基を有する重合体を得た。得られた重合体の数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で5700、分子量分布1.37であった。
末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
窒素雰囲気下、500mlフラスコに上記で得た末端にハロゲンを有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)84g、ペンテン酸カリウム7.7g(56mmol)、DMAc80mlを仕込み、70℃で4時間反応させた。反応混合液中の未反応のペンテン酸カリウムおよび生成した臭化カリウムを水抽出精製により除去し、末端にアルケニル基を有する重合体を得た。この重合体70gとこれと等重量の珪酸アルミ(協和化学製:キョ−ワ−ド700PEL)をトルエンに混合し、100℃で撹拌した。4時間後、珪酸アルミを濾過し、濾液の揮発分を減圧下加熱して留去することによって重合体を精製した。得られた重合体の数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で4760、分子量分布1.73であった。また1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりのアルケニル基の個数は1.78個であった。
末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
200ml耐圧反応管に上記で得た末端にアルケニル基を有する重合体60g、メチルジメトキシシラン8.4mL(68.1mmol)、オルトギ酸メチル2.5mL(22.9mmol)、白金ビス(ジビニルテトラメチルジシロキサン)5×10-3mmolを仕込み、100℃で4時間反応させ、架橋性ケイ素基含有重合体を得た。得られた重合体の数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で6000、分子量分布1.44であった。また1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりの架橋性シリル基の個数は1.59個であった。
【0082】
【参考例3】
実施例3で得た末端に架橋性シリル基を有する重合体100重量部に水1重量部、ジブチル錫ジメトキサイド1重量部を混合攪拌し、厚さ2mmの型枠に流し込んだ。減圧乾燥器を用いて室温で脱泡し、50℃で2日間加熱硬化させることにより、均一なゴム状硬化物シートが得られた。トルエン抽出により求めたゲル分率は93%であった。ゴム状硬化物シートから2(1/3)号形ダンベル試験片を打ち抜き、オートグラフを用いて引っ張り試験を行った(200mm/min)。破断強度は0.26MPa、破断伸びは75%であった。
【0083】
【実施例4】
末端にハロゲンを有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
50mlフラスコに臭化第一銅0.63g(4.4mmol)、ペンタメチルジエチレントリアミン0.76g(4.4mmol)、アセトニトリル5ml、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル1.6g(4.4mmol)、アクリル酸ブチル44.7g(349mmol)を仕込み、凍結脱気をおこなった後、窒素雰囲気下で70℃7時間反応させた。活性アルミナのカラムを通して銅触媒を除去精製することにより末端にBr基を有する重合体を得た。得られた重合体の数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で10700、分子量分布1.15であった。
末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
窒素雰囲気下、200mlフラスコに上記で得た末端にハロゲンを有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)35g、ペンテン酸カリウム2.2g(16.1mmol)、DMAc35mLを仕込み、70℃で4時間反応させた。反応混合液中の未反応のペンテン酸カリウムおよび生成した臭化カリウムを水抽出精製により除去し、末端にアルケニル基を有する重合体を得た。得られた重合体の数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で11300、分子量分布1.12であった。また1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりのアルケニル基の個数は1.82個であった。
末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
200mL耐圧反応管に上記で得た末端にアルケニル基を有する重合体15g、メチルジメトキシシラン1.8mL(14.5mmol)オルトギ酸メチル0.26mL(2.4mmol)、白金ビス(ジビニルテトラメチルジシロキサン)10-4mmolを仕込み、100℃で4時間反応させ、末端に架橋性シリル基を有する重合体を得た。得られた重合体の粘度は44Pa・sであり、数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で11900、分子量分布1.12であった。また1H−NMR分析により重合体1分子あたりの架橋性ケイ素基の個数は1.46個であった。
【0084】
【参考例4】
実施例4で得た末端に架橋性シリル基を有する重合体100重量部に水1重量部、ジブチルスズジメトキサイド1重量部を混合攪拌し、厚さ2mmの型枠に流し込んだ。減圧乾操器を用いて室温で脱泡し、50℃で10日間加熱硬化させることにより、均一なゴム状硬化物シートが得られた。トルエンン抽出により求めたゲル分率は98%であった。ゴム状硬化物シートから2(1/3)号形ダンベル試験片を打ち抜き、オートグラフを用いて引っ張り試験を行った(200mm/min)。破断強度は0.35MPa、破断伸びは77%であった。
【0085】
【実施例5】
末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
100mLのガラス反応容器に、アクリル酸ブチル(50.0mL、44.7g、0.349mol)、臭化第一銅(1.25g、8.72mmol)、ペンタメチルジエチレントリアミン(1.82mL、1.51g、8.72mmol)、およびアセトニトリル(5mL)を仕込み、冷却後減圧脱気したのち窒素ガスで置換した。よく撹拌した後、ジエチル2,5−ジブロモアジペート(1.57g、4.36mmol)を添加し、70℃で加熱撹拌した。60分後に1,7−オクタジエン(6.44mL、4.80g、43.6mmol)を添加し、70℃で加熱撹拌を2時間継続した。混合物を活性アルミナで処理した後、揮発分を減圧下加熱して留去した。生成物を酢酸エチルに溶解させ、2%塩酸、ブラインで洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、揮発分を減圧下加熱して留去することにより、末端にアルケニル基を有する重合体を得た。得られた重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により13100、分子量分布は1.22であった。また1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりのアルケニル基の個数は2.01個であった。
末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
上記で得られた、末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(30.5g)、重合体と等重量の珪酸アルミ(協和化学製:キョ−ワ−ド700PEL)をトルエンに混合し、100℃で撹拌した。4時間後、珪酸アルミを濾過し、濾液の揮発分を減圧下加熱して留去することによって重合体を精製した。
200mLの耐圧ガラス反応容器に、精製した上記重合体(23.3g)、ジメトキシメチルシラン(2.55mL、20.7mmol)、オルトぎ酸ジメチル(0.38mL、3.45mmol)、および白金触媒を仕込んだ。ただし、白金触媒の使用量は、重合体のアルケニル基に対して、モル比で2×10-4当量とした。反応混合物を100℃で3時間加熱した。混合物の揮発分を減圧留去することにより、末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を得た。得られた重合体の数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で13900、分子量分布1.25であった。また1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりの架橋性ケイ素基の個数は1.58個であった。
【0086】
【参考例5】
実施例5で得た末端に架橋性シリル基を有する重合体100重量部に水1重量部、ジブチル錫ジメトキサイド1重量部を混合攪拌し、厚さ2mmの型枠に流し込んだ。減圧乾燥器を用いて室温で脱泡し、50℃で10日間加熱硬化させることにより、均一なゴム状硬化物シートが得られた。トルエン抽出により求めたゲル分率は85%であった。ゴム状硬化物シートから2(1/3)号形ダンベル試験片を打ち抜き、オートグラフを用いて引っ張り試験を行った(200mm/min)。破断強度は0.34MPa、破断伸びは86%であった。
【0087】
【実施例6】
末端にハロゲンを有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
50mLフラスコに臭化第一銅0.63g(4.4mmol)、ペンタメチルジエチレントリアミン0.76g(4.4mmol)、アセトニトリル5mL、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル0.78g(2.2mmol)、アクリル酸ブチル44.7g(349mmol)を仕込み、凍結脱気をおこなった後、窒素雰囲気下で70℃6時間反応させた。活性アルミナのカラムを通して銅触媒を除去精製することにより末端にBr基を有する重合体を得た。得られた重合体の数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で23600、分子量分布1.14であった。
末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
窒素雰囲気下、200mLフラスコに上記で得た末端にBr基を有する重合体34g、ペンテン酸カリウム1.0g(7.6mmol)、DMAc34mLを仕込み、70℃で4時間反応させた。反応混合液中の未反応のペンテン酸カリウムおよび生成した臭化カリウムを水抽出精製により除去し、末端にアルケニル基を有する重合体を得た。この末端にアルケニル基を有する重合体と等重量(30.5g)の珪酸アルミ(協和化学製:キョ−ワ−ド700PEL)とをトルエンに混合し、100℃で撹拌した。4時間後、珪酸アルミを濾過し、濾液の揮発分を減圧下加熱して留去することによって重合体を精製した。得られた重合体の数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で24800、分子量分布1.14であった。また1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりのアルケニル基の個数は1.46個であった。
末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
200ml耐圧反応管に上記で得た末端にアルケニル基を有する重合体21g、メチルジメトキシシラン0.94ml(7.6mmol)オルトギ酸メチル0.13ml(1.3mmol)、白金ビス(ジビニルテトラメチルジシロキサン)2×10-4mmolを仕込み、100℃で4時間反応させ、末端に架橋性シリル基を有する重合体を得た。得られた重合体の粘度は100Pa・sであり、数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で25400、分子量分布1.16であった。また1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりの架橋性シリル基の個数は1.48個であった。
【0088】
【参考例6】
実施例6で得た末端に架橋性シリル基を有する重合体100重量部に水1重量部、ジブチル錫ジメトキサイド1重量部を混合攪拌し、厚さ2mmの型枠に流し込んだ。減圧乾操器を用いて室温で脱泡し、50℃で2日間加熱硬化させることにより、均一なゴム状硬化物シートが得られた。トルエン抽出により求めたゲル分率は94%であった。ゴム状硬化物シートから2(1/3)号形ダンベル試験片を打ち抜き、オートグラフを用いて引っ張り試験を行った(200mm/min)。破断強度は0.40MPa、破断伸びは323%であった。
【0089】
【比較例1】
架橋性ケイ素基含有モノマーを用いた架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
トルエン400g、アクリル酸ブチル385g、メタクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル15g、アゾビスイソブチロニトリル6gを1Lフラスコ中で窒素バブリングしながら105℃で7時間重合した。トルエンを留去することにより架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)が得られた。この重合体の粘度は74Pa・sであり、数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)により、8500、分子量分布は2.47であった。また1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりの平均の水酸基の個数は1.40個であった。
【0090】
【比較参考例1】
比較例1の架橋性シリル基を有する重合体100重量部に水1重量部、ジブチル錫ジメトキサイド1重量部を混合攪拌し、厚さ2mmの型枠に流し込んだ。減圧乾操器を用いて室温で脱泡し、50℃で10日間加熱硬化させることにより、均一なゴム状硬化物シートが得られた。トルエン抽出により求めたゲル分率は78%であった。ゴム状硬化物シートから2(1/3)号形ダンベル試験片を打ち抜き、オートグラフを用いて引っ張り試験を行った(200mm/min)。破断強度は0.14MPa、破断伸びは69%であった。
【0091】
【比較例2】
架橋性ケイ素基含有モノマーを用いた架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
トルエン210g、アクリル酸ブチル293g、メタクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル7.2g、アゾビスイソバレロニトリル1.8gを1Lフラスコ中で窒素バブリングしながら105℃で7時間重合した。トルエンを留去することにより架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)が得られた。この重合体の粘度は110Pa・sであり、数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)により9600、分子量分布は2.86であった。
実施例2から6と比較例1、2の結果を表1にまとめた。
【0092】
【表1】
【0093】
ゴム的な性質が要求される用途の場合、モジュラス/破断時強度/破断時伸びのバランスを向上させるため、重合体分子量の高分子量化が望まれる。特に本発明の様な架橋性官能基を有する重合体においては、分子量がゴム設計の重要な指標となる架橋点間分子量と密接に関連しているため、その傾向が強い。 数平均分子量は架橋点間分子量を左右する重要なパラメーターの一つであり、上記物性バランスの向上のためにはこれを大きくできることが望ましい。
【0094】
本発明の架橋性シリル基を有するビニル系重合体は分子量分布を狭く制御できるので、ほぼ同じ数平均分子量の重合体で比較した場合の粘度は非常に低くなり、その結果取扱い性に優れた原料となる(実施例4の粘度は比較例2の半分以下)。また粘度に制限がある場合は、ほぼ同じ粘度ではより数平均分子量の高い重合体が合成可能なため、よりモジュラス/強度/伸びバランスの優れた硬化物が得られる(実施例7)。またリビングラジカル重合法により架橋性シリル基を有するビニル系重合体を得ているため、一分子当たりの平均の架橋性シリル基の量がほぼ同じであっても、架橋性シリル基を含有しない重合体の量が少なくなり、ゲル分の高い硬化物を得ることができる(実施例4と比較例1)。
【0095】
【参考例7】
硬化物の耐熱性
参考例4で得た架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の硬化物シートの一部を150℃のオーブンに入れ、24時間後に取り出し、表面状態を観察した。表面状態に異常はなかった。
【0096】
【比較例3】
末端に架橋性シリル基を有するポリジメチルシロキサン(シリコーン)の合成
200mlフラスコに分子量17,200の末端ビニルポリジメチルシロキサン(アヅマックス製DMS−V25:不飽和基当量0.11eq/kg)97g、メチルジメトキシシラン2.3g(21.4mmol)、白金ビス(ジビニルテトラメチルジシロキサン)10-3mmolを加え、70℃で6時間反応した。得られた架橋性シリル基末端ポリジメチルシロキサンの数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で11900、分子量分布2.52であった。1HNMR(300MHz)で不飽和基由来のピークは消失し、ポリマ−主鎖由来のケイ素原子に結合したメチルプロトンとメトキシシリル基のプロトンの強度比から求めたポリジメチルシロキサンポリマー1分子当たりの架橋性ケイ素基の個数は2であった。粘度は6ポイズであった。
【0097】
【比較参考例2】
硬化物の耐熱性
比較例3の架橋性シリル基を有する重合体100重量部に水1重量部、ジブチルスズジメトキサイド1重量部を混合攪拌し、厚さ2mmの型枠に流し込んだ。減圧脱泡し、50℃で10日間加熱硬化させた。得られた硬化物シートの一部を150℃のオーブンに入れ、24時間後に取り出し、表面状態を観察した。表面に異常はなかった。
【0098】
【比較例4】
末端にアリル基を有するポリイソブチレンの合成
窒素置換した2Lの耐圧ガラス製重合容器に、モレキュラーシーブスで乾燥させたエチルシクロヘキサン205mlおよびトルエン819ml、p−ジクミルクロライド2.89g(12.5mmol)を加えた。
イソブチレンモノマー332ml(3.91mol)を重合容器に導入し、次に2−メチルピリジン0.454g(4.88mmol)と四塩化チタン6.69ml(61.0mmol)加えて重合を開始した。反応時間70分後に、アリルトリメチルシラン6.86g(60.0mmol)を加えてポリマー末端にアリル基の導入反応を行った。反応時間120分後に、反応溶液を水で洗浄したあと、溶剤を留去することにより末端にアリル基を有するポリイソブチレンを得た。
末端に架橋性シリル基を有するポリイソブチレンの合成
上記で得られた末端にアリル基を有する重合体200gを約75℃まで昇温した後、メチルジメトキシシラン1.5[eq/ビニル基]、白金(ビニルシロキサン)錯体5×10-5[eq/ビニル基]を添加し、ヒドロシリル化反応を行った。FT−IRにより反応追跡を行い、約20時間で1640cm-1のオレフィン吸収が消失した。
得られた末端に架橋性シリル基を有するポリイソブチレンの粘度は360Pa・sであり、数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)で4800、分子量分布1.52であった。また1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりの架橋性シリル基の個数は1.66個であった。
【0099】
【比較参考例3】
硬化物の耐熱性
比較例4の末端に架橋性シリル基を有する重合体100重量部に水1重量部、ジブチル錫ジメトキシド1重量部を混合攪拌し、厚さ2mmの型枠に流し込んだ。減圧脱泡し、50℃で10日間加熱硬化させた。得られた硬化物シートの一部を150℃のオーブンに入れ、24時間後に取り出し、表面状態を観察した。表面は溶解しており、一部液状物が流れ出していた。
【0100】
参考例7および比較参考例2、3の結果を表2に示した。
【0101】
【表2】
【0102】
本発明の架橋性シリル基を有するビニル系重合体の硬化物は、シリコーン系重合体と同レベルの耐熱性を有し、ポリイソブリレン系よりも耐熱性に優れているので、耐熱性の要求される用途に用いることができる。
【0103】
【参考例8】
促進耐候性
参考例4で得た架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の硬化物シートの一部をサンシャイン・ウエザオ・メーターを用いて促進耐候性試験をおこない、表面状態の観察をおこなった。1000時間経過後も表面の溶解や変色は起こっていなかった。
【0104】
【比較参考例4、5】
参考例4で得た架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の硬化物の代わりに、比較参考例4では比較例3で得たシリコーン系重合体を、比較参考例5では比較例4で得たポリイソブチレン系重合体を用いて参考例8と同様に促進耐候性試験をおこなった。比較参考例4は1000時間経過後も表面の溶解や変色は起こっていなかった。一方比較参考例5では500時間経過後に表面の溶解が始まっていた。
【0105】
本発明の架橋性シリル基を有するビニル系重合体を用いた組成物は、シリコーン系重合体組成物と同レベルの耐候性を有しており、ポリイソブリレン系よりもはるかに優れているので、耐候性の要求される用途に用いることができる。
【0106】
【参考例9】
一液深部硬化性
実施例5で得た架橋性シリル基を有する重合体100重量部をトルエンで共沸脱水した。窒素雰囲気下でメチルトリメトキシシラン1重量部、ジブチルスズジアセチルアセトナート1重量部を順次添加し、サンプル瓶に密栓保存することにより一液配合物を作製した。恒温恒湿室(23℃60%RH)で1週間保存後、サンプルチューブに払い出した。払い出し24時間後に硬化部分を取り出し、その深さ方向の厚みを測定した結果、3mmであった。
【0107】
【比較参考例6、7】
一液深部硬化性
実施例5で得た重合体の代わりに、比較参考例6では比較例3で得たシリコーン系重合体を、比較参考例7では比較例4で得たポリイソブチレン系重合体を用いて参考例9と同様に深部硬化性を測定した。比較参考例6の深部硬化性は3mmであった。比較参考例7では、表面に薄皮が張っただけで内部は硬化していなかった。
本発明の架橋性シリル基を有するビニル系重合体組成物は、シリコーン系組成物と同レベルの一液深部硬化性を有しており、ポリイソブリレン系組成物よりもはるかに優れているため、一液型のシーラントなどの組成物として用いることができる。
【0108】
【参考例10】
接着性
実施例5で得た架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)100重量部に、膠質炭酸カルシウム120重量部、ジオクチルフタレート50重竜部、アミノ基を有する架橋性シリル基含有化合物A−1120(日本ユニカー製)2重量部、ジブチルスズジアセチルアセトナート1重量部を加えてよく混合し、ガラス基材上にビード状に施工した。室温で7日放置後、界面に切り込みを入れて引き剥がすことにより、接着性を評価した。破壊状況は配合硬化物の凝集破壊であった。
本発明の架橋性シリル基を有するビニル系重合体の組成物は、十分な接着性を有しており、接着性のある硬化性組成物として充分用いることができる。
【0109】
【参考例11】
塗装性
実施例5で得た架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)100重量部に、酸化チタン10重量部、膠質炭酸カルシウム100重量部、重質炭酸カルシウム40重量部、オクチル酸スズ3重量部とラウリルアミン0.75重量部の反応物を加えてよく混合し、シートを作製した。シート作製の翌日に、10%の水で希釈したアクリルエマルジョン塗料(水性トップ、日本ペイント製)を塗布した。問題なく塗布できた。
【0110】
【比較参考例8】
塗装性
参考例11において実施例5で得た架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の代わりに比較例3で得た架橋性ケイ素基を有するポリジメチルシロキサンを用いて同様の実験をおこなった。塗料を塗ってもすぐにはじいてしまった。
本発明の架橋性シリル基を有するビニル系重合体を用いた組成物は、シリコーン系重合体を用いた組成物と異なり、十分な塗装性を有していた。したがって塗装可能なシーラントなどの硬化性組成物として用いることが可能である。
【0111】
【参考例12】
汚染性
実施例5で得た架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)100重量部に、酸化チタン10重量部、膠質炭酸カルシウム100重量部、重質炭酸カルシウム40重量部、オクチル酸スズ3重量部とラウリルアミン0.75重量部の反応物を加えてよく混合し、プライマー(No.40、横浜ゴム製)を塗布した御影石の目地に充填し、屋外に暴露した。8カ月を経過しても目地周りはきれいであった。
【0112】
【比較参考例9】
参考例12において実施例5で得た架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の代わりに比較例3で得た架橋性シリル基を有するポリジメチルシロキサンを用いて同様の実験をおこなった。8ヶ月経過すると目地の周辺が薄黒く汚れていた。
本発明の架橋性シリル基を有するビニル系重合体を用いた組成物は、シリコーン系重合体を用いた組成物と異なり、御影石の汚染がなかった。従って汚染のないシーラントなどの硬化性組成物として用いることが可能である。
【0113】
【参考例13】
粘着剤
実施例4と同様の処方で得た架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)100重量部に、特殊ロジンエステル(スーパーエステルA−100、荒川化学製)の40%トルエン溶液175重量部(ロジンエステルとして70重量部)、#918(スズ触媒、三共有機製)2重量部を混合し、PETフィルム上に100μmのコーターを用いて塗布した。室温で1日放置後、50℃で1日加熱した。JIS Z 0237に従って、180度引き剥がし粘着力をおこなった結果、4.5N/25mmであった。
本発明の架橋性シリル基を有するビニル系重合体は、粘着剤として使用可能である。
【0114】
【実施例7】
30mLの耐圧ガラス反応容器に、アクリル酸ブチル(5mL、4.47g、34.9mmol)、α,α'−ジブロモ−p−キシレン(185mg、0.70mmol)、臭化第一銅(100mg、0.70mmol)、2,2'−ビピリジル(217mg、1.40mmol)、酢酸エチル(4mL)、およびアセトニトリル(1mL)を仕込み、窒素バブリングを10分間行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、2時間反応させた。混合物を冷却した後、メチルジメトキシシリルプロピルメタクリレート(650mg、2.8mmol)を添加し、100℃で2時間反応させた。混合物を冷却後、酢酸エチル(20mL)で希釈し、生成した不溶固体をろ過した後、濾液を塩化アンモニウム水溶液で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、揮発分を減圧下留去し、末端にメチルジメトキシシリル基を有するポリ(アクリル酸ブチル)を4.78g得た(90%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により7100、分子量分布は1.74であった。また、1H NMR分析により、1分子あたりに導入されたシリル基は3.2個であった。
【0115】
【実施例8】
1Lの耐圧反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(112mL、100g、0.78mol)、製造例1で合成された水酸基含有開始剤(3.07g、15.6mmol)、臭化第一銅(2.24g、15.6mmol)、2,2'−ビピリジル(4.87g、31.2mmol)、酢酸エチル(90mL)、アセトニトリル(22mL)を仕込み、窒素ガスを10分間吹き込んで溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、1時間反応させた。反応容器を室温にもどし、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(3.92mL、4.06g、31.2mmol)を加え、100℃で1時間反応させた。混合物を酢酸エチルで希釈し、不溶分を濾別した後、濾液を10%塩酸で3回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥した後、溶媒を減圧下留去し、末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を82g得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、5900、分子量分布は1.35であった。
【0116】
次に、上記のようにして得られた末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(68g)およびピリジン(14mL)のトルエン溶液(100mL)に、窒素雰囲気下、75℃で、ウンデセン酸クロリド(7.1mL、33.0mmol)をゆっくりと滴下し、60℃で反応させた。生成した白色固体を濾過し、有機層を希塩酸およびブラインで洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、減圧下に濃縮することにより、末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(64g)を得た。重合体のトルエン溶液に珪酸アルミ(協和化学製:キョ−ワ−ド700PEL)を添加して還流温度で撹拌し、重合体中の微量不純物を除去した。オリゴマ−1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1HNMR分析より、2.8個であった。
【0117】
次に、100mLの耐圧ガラス反応容器に、上記重合体(25.3g)、ジメトキシメチルヒドロシラン(4.8mL、38.7mmol)、オルトぎ酸ジメチル(1.4mL、12.9mmol)、及び、白金触媒を仕込んだ。ただし、白金触媒の使用量は、重合体のアルケニル基に対して、モル比で10-4当量とした。反応混合物を100℃で3時間加熱した。混合物の揮発分を減圧留去することにより、末端にシリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を得た。オリゴマ−1分子当たりに導入されたシリル基は、1H NMR分析より、2.2個であった。
【0118】
【参考例14】
実施例7で合成された末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸ブチル)(2.5g)と硬化触媒(日東化成製、U−220、75mg)をよく混合し、型枠に流し込んで、減圧乾操器を用いて室温で脱泡した。室温に7日間放置することにより、均一なゴム状硬化物が得られた。ゲル分率は54%であった。
【0119】
【参考例15】
実施例8で合成された末端にシリル基を有するポリ(アクリル酸ブチル)に、ジブチルスズジメトキシド及び水を加えてよく混合した。スズ触媒及び水の使用量は、それぞれ重合体に対して1重量部とした。
このようにして得られた組成物を型枠に流し込んで、減圧脱気し、50℃で20時間加熱硬化させ、ゴム弾性を有するシート状硬化物を得た。硬化物をトルエンに24時間浸漬し、前後の重量変化からそのゲル分率を測定すると、88%であった。
【0120】
シート状硬化物から2(1/3)号形ダンベル試験片を打ち抜き、島津製オートグラフを用いて、引っ張り試験を行った(測定条件:23℃、200mm/min)。破断強度は0.32MPa、破断伸びは34%であった。
【0121】
【実施例9】
次に、30mLの耐圧ガラス反応容器に、アクリル酸ブチル(2.5mL、2.24g、17.45mmol)、α,α'−ジブロモ−p−キシレン(92.5mg、0.35mmol)、臭化第一銅(50mg、0.35mmol)、2,2'−ビピリジル(163mg、1.05mmol)、および酢酸エチル(2mL)、アセトニトリル(0.5mL)を仕込み、窒素ガスを10分間吹き込んで溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、1時間反応させた。室温に冷却した後、製造例1で得られたアリロキシエチルメタクリレート(600mg、3.5mmol)を窒素ガス雰囲気下で添加して封管した。混合物を80℃に加熱し、1時間反応させた。混合物を酢酸エチル(20mL)で希釈し、生成した不溶固体をろ過した後、濾液を希塩酸で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、揮発分を減圧下留去し、下式に示す両末端にアルケニル基を有するポリアクリル酸ブチルを1.97g得た(重合収率88%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により6700、分子量分布は1.60であった。また、オリゴマー1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1HNMR分析より、5.4個であった。
【0122】
【化6】
【0123】
【実施例10】
30mLの耐圧ガラス反応容器に、アクリル酸ブチル(5mL、4.47g、34.9mmol)、α,α'−ジブロモ−p−キシレン(180mg、0.69mmol)、臭化第一銅(98mg、0.69mmol)、2,2'−ビピリジル(319g、2.06mmol)、および酢酸エチル(4mL)、アセトニトリル(1ml)を仕込み、窒素ガスを10分間吹き込んで溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、1時間反応させた。混合物を冷却後、窒素雰囲気下でアリルトリブチル錫(0.51mL、1.64mmol)を添加し、100℃で1時間反応させた。混合物を酢酸エチル(20mL)で希釈し、生成した不溶固体をろ過した後、濾液を希塩酸で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、揮発分を減圧下留去し、下式に示す両末端にアルケニル基を有するポリアクリル酸ブチルとブロモトリブチル錫の混合物を得た(収量4.48g)。重合体の数平均分子量はGPC測定により(ポリスチレン換算)により6300、分子量分布は1.57であった。また、オリゴマー1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1H NMR分析より、2.2個であった。
【0124】
【化7】
【0125】
【実施例11】
50mLの2口フラスコを窒素置換し、2−アリルオキシエタノール(2.5mL、23.4mmol)、ピリジン(3mL)、およびTHF(10mL)を仕込んだ。溶液を0℃に冷却し、2−ブロモプロピオン酸クロライド(2mL、19.52mmol)をゆっくり滴下した。そのままの温度で1時間撹拌を続けた後、酢酸エチル(10mL)を加え、生成したピリジンの塩酸塩を濾過により除去した。濾液を希塩酸(10mL)、NaHCO3水溶液(10mL)、さらにブライン(10mL)で洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、揮発分を減圧化留去した。得られた粗生成物を減圧蒸留することにより、下式に示すアリルオキシエチル−2−ブロモプロピオネートを得た。(78.5〜81℃(1.3mmHg)、2.986g)。
【0126】
CH3C(H)(Br)C(O)O−CH2CH2−O−CH2CH=CH2
次に、30mLの耐圧ガラス反応容器に、アクリル酸ブチル(2.5mL、2.24g、17.45mmol)、上で得られたアルケニル基を有する開始剤(165mg、0.698mmol)、臭化第一銅(100mg、0.698mmol)、2,2'−ビピリジル(218mg、1.40mmol)、アセトニトリル(0.5mL)、酢酸エチル(2mL)を仕込み、窒素ガスを10分間吹き込んで溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、50分反応させた。室温に冷却した後、混合物を酢酸エチル(20mL)で希釈し、生成した不溶固体をろ過した後、濾液を希塩酸で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、揮発分を減圧下留去して、片末端にアルケニル基、他の末端には臭素を有するポリ(アクリル酸ブチル)を1.90g得た(79%)。重合体の数平均分子量はGPC測定により(ポリスチレン換算)により3600、分子量分布は1.51であった。また、オリゴマー1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1H NMR分析より、0.75個であった。
【0127】
次に、撹拌子、還流冷却管を備えた50mLの3つ口フラスコに、上記のようにして得られた重合体(1.90g)、Na2S・9H2O(70.2mg、0.293mmol)、およびエタノール(3mL)を仕込み、還流温度で3時間撹拌した。室温に冷却した後、酢酸エチル(10mL)、希塩酸(10mL)を加え、2層を分離した。有機層を希塩酸とブラインで洗浄し、Na2SO4で乾燥した後、揮発分を減圧下留去することにより、下式に示す両末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸)ブチルを1.69g得た。重合体の数平均分子量はGPC測定により(ポリスチレン換算)により5100、分子量分布は1.73であった。
【0128】
【化8】
【0129】
【実施例12】
窒素雰囲気下、エチレングリコール(10.9mL、195mmol)とピリジン(3g、39mmol)のTHF溶液(10mL)に2−ブロモプロピオン酸クロライド(2mL、3.35g、19.5mmol)を0℃でゆっくり滴下した。そのままの温度で溶液を2時間撹拌した。希塩酸(20mL)と酢酸エチル(30mL)を加え、2層を分離した。有機層を希塩酸、およびブラインで洗浄し、Na2SO4で乾燥した後、揮発分を減圧下留去し、粗成生物を得た(3.07g)。この粗生成物を減圧蒸留することにより(70〜73℃、0.5mmHg)、下式に示す、ヒドロキシエチル−2−ブロモプロピオネートを得た(2.14g、56%)。
H3CC(H)(Br)C(O)O(CH2)2−OH
1Lの耐圧反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(112mL、100g、0.78mol)、上で得られた水酸基含有開始剤(3.07g、15.6mmol)、臭化第一銅(2.24g、15.6mmol)、2,2'−ビピリジル(4.87g、31.2mmol)、酢酸エチル(90mL)、アセトニトリル(22mL)を仕込み、窒素バブリングを行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、2時間反応させた。反応容器を室温にもどし、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(3.92mL、4.06g、31.2mmol)を加え、110℃で2時間反応させた。混合物を酢酸エチル(200mL)で希釈し、不溶分を濾別した後、濾液を10%塩酸で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥した後、溶媒を減圧下留去し、末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を82g得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、5100、分子量分布は1.29であった。
【0130】
次に、上記のようにして得られた末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(50g)およびピリジン(10mL)のトルエン溶液(100mL)に、窒素雰囲気下、75℃で、ウンデセン酸クロリド(7.22mL、6.81g、33.6mmol)をゆっくりと滴下し、75℃で3時間撹拌した。生成した白色固体を濾過し、有機層を希塩酸およびブラインで洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、減圧下に濃縮することにより、下式に示す末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(43g)を得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、5400、分子量分布は1.30であった。また、オリゴマー1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1HNMR分析より、2.28個であった。
【0131】
【化9】
【0132】
【比較例5】
特開平6−211922の製造例3に従って、両末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を合成した。すなわち、撹拌子と滴下ロートを備え付けた100mLの3つ口フラスコに、2−ヒドロキシエチルジスルフィド(30.8g、24.4mL、0.2mol)を加えた。フラスコを100℃に加熱し、アクリル酸−n−ブチル(12.8g、14.32mL、0.1mol)とAIBN(0.328g、0.002mol)の混合物を30分かけて滴下した。混合物をさらに1時間、100℃にて撹拌した。トルエン(20mL)を加え、混合物を分液ロートに静置し、下層を分離した。上層を水で3回洗浄し、Na2SO4で乾燥した後、減圧下、揮発分を留去することにより、両末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を得た(12.18g、95%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、4300、分子量分布は4.22であった。
【0133】
次に、上記のようにして得られた末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(10.51g)およびピリジン(2mL)のトルエン溶液(15mL)に、窒素雰囲気下、60℃で、ウンデセン酸クロリド(0.898mL、848mg、4.18mmol)をゆっくりと滴下し、60℃で3時間撹拌した。生成した白色固体を濾過し、有機層を希塩酸およびブラインで洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、減圧下に濃縮することにより、下式に示す末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(7.45g)を得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、4400、分子量分布は4.31であった。
【0134】
【参考例16〜19および比較参考例10】
硬化物の作成
実施例9〜12、および比較例5で得られた両末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸ブチル)をトルエンに溶解し、重合体と等量の珪酸アルミ(協和化学製:キョーワード700PEL)を添加して1時間撹拌し、重合体中の微量不純物を除去した。
【0135】
次に、精製されたそれぞれのポリ(アクリル酸ブチル)と、下式に示す多価ハイドロジェンシリコン化合物、および、0価白金の1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジビニルジシロキサン錯体(8.3×10-8mol/Lキシレン溶液)をよく混合した。多価ハイドロジェンシリコン化合物の使用量は、重合体のアルケニル基とハイドロジェンシリコン化合物のヒドロシリル基がモル比で1/1.2となる量、また、白金触媒の使用量は、重合体のアルケニル基に対して、モル比で10-4〜10-3当量とした。
【0136】
このようにして得られた組成物の一部を130℃のホットプレート上にて硬化試験を行い、ゲル化時間を測定した。また、残りの組成物を減圧下に脱気し、型枠に流し込んで加熱硬化させ、ゴム状の硬化物を得た。硬化物をトルエンに24時間浸漬し、前後の重量変化からそのゲル分率を測定した。結果を表3に示した。
【0137】
【化10】
【0138】
【表3】
【0139】
【実施例13】
実施例9において、アクリル酸−n−ブチルのかわりにアクリル酸メチルを使用する以外は同様にして、末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸メチル)を得た(収率93%)。重合体の数平均分子量はGPC測定により(ポリスチレン換算)により7900、分子量分布は2.0であった。また、オリゴマー1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1H NMR分析より平均3.3個であった。
【0140】
【実施例14】
還流管付き500mL三つ口フラスコで、触媒として臭化第一銅(1.50g、10.5mmol)、配位子としてペンタメチルジエチレントリアミン(1.65mL)、開始剤としてジエチル−2,5−ジブロモアジペート(9.42g、26.2mol)、溶媒としてアセトニトリル(30mL)を用いて、アクリル酸−n−ブチル(300mL)を窒素雰囲気下70℃で重合し、アクリル酸−n−ブチルの重合率が93%の時点で、1,7−オクタジエン(38.6mL,0.261mol)を添加し、同温度で加熱した。反応混合物を酢酸エチルで希釈し、活性アルミナのカラムを通して触媒を除き、揮発分を減圧留去することにより、末端にアルケニル基を有する重合体を得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により13800、分子量分布は1.28であった。オリゴマ−1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1H NMR分析より、1.84個であった。
【0141】
【実施例15】
30mLの耐圧ガラス反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(7.5mL、6.72g、51.3mmol)、α,α' −ジブロモ−p−キシレン(270mg、1.03mmol)、臭化第一銅(150mg、1.03mmol)、2,2' −ビピリジル(322mg、2.06mmol)、酢酸エチル(6mL)、及び、アセトニトリル(1.5mL)を仕込み、窒素ガスを10分間吹き込んで溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、1.5時間反応させた。混合物を酢酸エチル(20mL)で希釈し、生成した不溶固体をろ過した後、濾液を希塩酸で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、揮発分を減圧下留去し、末端にハロゲンを有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を5.0g得た(重合収率75%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により5600、分子量分布は1.32であった。
【0142】
上記重合体(5.00g)、製造例2で合成されたウンデシレン酸カリウム塩(476mg、2.14mmol)、及び、ジメチルアセトアミド(10mL)を仕込み、窒素雰囲気下、70℃で6時間反応させた。混合物の揮発分を減圧留去した後、酢酸エチルを加えて不溶分を濾別した。濾液の揮発分を減圧留去することにより、末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)4.77gを得た。オリゴマ−1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1H NMR分析より、1.70個であった。
【0143】
【実施例16】
実施例15と同様にして、触媒として臭化第一銅(1.50g、10.5mmol)、配位子としてペンタメチルジエチレントリアミン(0.69mL)、開始剤としてジエチル−2,5−ジブロモアジペート(9.42g、26.2mol)、溶媒としてアセトニトリル(30mL)を用いて、アクリル酸−n−ブチル(300mL)を窒素雰囲気下70℃で重合し、末端にハロゲンを有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により11300、分子量分布は1.16であった。
【0144】
次に、カルボン酸塩として製造例3で製造されたペンテン酸カリウム塩を用いて実施例15と同様の操作により、末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を得た。オリゴマ−1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1H NMR分析より、1.84個であった。
【0145】
【実施例17】
30mLの耐圧ガラス反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(5mL、4.47g、34.9mmol)、α,α'−ジブロモ−p−キシレン(180mg、0.69mmol)、臭化第一銅(98mg、0.69mmol)、2,2'−ビピリジル(319g、2.06mmol)、および酢酸エチル(4mL)、アセトニトリル(1ml)を仕込み、窒素ガスを10分間吹き込んで溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、1時間反応させた。混合物を冷却後、窒素雰囲気下でアリルトリブチル錫(0.51mL、1.64mmol)を添加し、100℃で1時間反応させた。混合物を酢酸エチル(20mL)で希釈し、生成した不溶固体をろ過した後、濾液を希塩酸で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、揮発分を減圧下留去し、末端にアルケニル基を有するポリアクリル酸−n−ブチルとブロモトリブチル錫の混合物を得た(収量4.48g)。重合体の数平均分子量はGPC測定により(ポリスチレン換算)により6300、分子量分布は1.57であった。また、オリゴマー1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1H NMR分析より、2.2個であった。
【0146】
【実施例18】
30mLの耐圧ガラス反応容器に、アクリル酸メチル(5mL、4.78g、55.5mmol)、2−メチル−2−ブロモプロピオン酸アリル(0.354mL、460mg、2.22mmol)、臭化第一銅(318mg、2.22mmolmmol)、2,2'−ビピリジル(1.04g、6.66mmol)、アセトニトリル(1mL)、酢酸エチル(4mL)を仕込み、真空脱気を3回行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を80℃に加熱し、3時間反応させた。室温に冷却した後、混合物を酢酸エチル(20mL)で希釈し、生成した不溶固体をろ過した後、濾液を希塩酸で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、揮発分を減圧下留去して、片末端にアルケニル基、他の末端には臭素を有するポリ(アクリル酸メチル)を3.93g得た(75%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により2700、分子量分布は1.48であった。また、オリゴマー1分子当たりに導入されたアルケニル基は、1H NMR分析より、0.81個であった。
【0147】
次に、撹拌子、還流冷却管を備えた50mLの3つ口フラスコに、上記のようにして得られた重合体(1.17g)、Na2S・9H2O(57.6mg、0.240mmol)、およびエタノール(2mL)を仕込み、還流温度で3時間撹拌した。室温に冷却した後、酢酸エチル(10mL)、希塩酸(10mL)を加え、2層を分離した。有機層を希塩酸とブラインで洗浄し、Na2SO4で乾燥した後、揮発分を減圧下留去することにより、末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸メチル)を1.11g得た。重合体の数平均分子量はGPC測定により(ポリスチレン換算)により4200、分子量分布は1.71であった。
【0148】
【実施例19】
1Lの耐圧反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(112mL、100g、0.78mol)、製造例3で得られた水酸基含有開始剤(3.07g、15.6mmol)、臭化第一銅(2.24g、15.6mmol)、2,2'−ビピリジル(4.87g、31.2mmol)、酢酸エチル(90mL)、アセトニトリル(22mL)を仕込み、窒素バブリングを行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、2時間反応させた。反応容器を室温にもどし、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(3.92mL、4.06g、31.2mmol)を加え、110℃で2時間反応させた。混合物を酢酸エチル(200mL)で希釈し、不溶分を濾別した後、濾液を10%塩酸で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥した後、溶媒を減圧下留去し、末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を82g得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、5100、分子量分布は1.29であった。
【0149】
次に、上記のようにして得られた末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(50g)およびピリジン(10mL)のトルエン溶液(100mL)に、窒素雰囲気下、75℃で、ウンデセン酸クロリド(7.22mL、6.81g、33.6mmol)をゆっくりと滴下し、75℃で3時間撹拌した。生成した白色固体を濾過し、有機層を希塩酸およびブラインで洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、減圧下に濃縮することにより、末端にアルケニル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(43g)を得た。
【0150】
【参考例20〜29】
硬化物の作成
製造例13〜19で得られた末端にアルケニル基を有する重合体を珪酸アルミ(協和化学製、キョーワード700PEL)で処理し、重合体中の微量不純物を除去した。
【0151】
次に、精製されたポリ(アクリル酸エステル)と、多価ハイドロジェンシリコン化合物、および、0価白金の1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジビニルジシロキサン錯体(8.3×10-8mol/Lキシレン溶液)をよく混合した。多価ハイドロジェンシリコン化合物として、下記に示す化合物(S−1、S−2)、もしくはα−メチルスチレンで一部変性したメチルハイドロジェンシロキサン(S−3:SiH価7.69mmol/g)を用いた。多価ハイドロジェンシリコン化合物の使用量は、重合体のアルケニル基とハイドロジェンシリコン化合物のSiH基がモル比で1/1.2〜1/1.5となる量とした。また、白金触媒の使用量は、重合体のアルケニル基に対して、所定量添加した。
【0152】
このようにして得られた組成物の一部を130℃のホットプレート上にて硬化試験を行い、ゲル化時間を測定した。また、残りの組成物を減圧下に脱気し、型枠に流し込んで加熱硬化させ、100℃に加熱し、ゴム状の硬化物を得た。硬化物をトルエンに24時間浸漬し、前後の重量変化からそのゲル分率を測定した。結果を表4に示した。
【0153】
【化11】
【0154】
【表4】
【0155】
【実施例20】
30mLの耐圧反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(5mL、4.47g、34.9mmol)、製造例4で得られた水酸基含有開始剤(138mg、0.698mmol)、臭化第一銅(100mg、0.698mmol)、2,2'−ビピリジル(218mg、1.40mmol)、酢酸エチル(4mL)、アセトニトリル(1mL)を仕込み、窒素バブリングを行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、2時間反応させた。反応容器を室温にもどし、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(0.176mL、182mg、1.40mmol)を加え、100℃で2時間反応させた。混合物を酢酸エチル(20mL)で希釈し、不溶分を濾別した後、濾液を10%塩酸で2回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥した後、溶媒を減圧下留去し、下式に示す末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を4.44g得た(収率93%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、6100、分子量分布は1.32であった。また、NMR測定により、重合体1分子当たりの水酸基は、平均3.3個であった。この重合体の粘度をE型粘度系により測定したところ(剪断速度:10sec-1、23℃)、388ポイズであった。
【0156】
【化12】
【0157】
【比較例6】
特開平5−262808の実施例1に従い、両末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を合成した。すなわち、撹拌子と滴下ロートを備え付けた100mLの3つ口フラスコに、2−ヒドロキシエチルジスルフィド(30.8g、24.4mL、0.2mol)を加えた。フラスコを100℃に加熱し、アクリル酸−n−ブチル(12.8g、14.32mL、0.1mol)とAIBN(0.328g、0.002mol)の混合物を30分かけて滴下した。混合物をさらに1時間、100℃にて撹拌した。トルエン(20mL)を加え、混合物を分液ロートに静置し、下層を分離した。上層を水で3回洗浄し、Na2SO4で乾燥した後、減圧下、揮発分を留去することにより、両末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を得た(12.18g、95%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、4300、分子量分布は4.22であった。この重合体の粘度をE型粘度系により測定したところ(剪断速度:10sec-1、23℃)、490ポイズであった。また、1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりの平均の水酸基の個数は1.42個であった。
【0158】
実施例20および比較例6で得られた重合体の性状を表5にまとめた。
【0159】
【表5】
【0160】
実施例20の重合体は比較例6の重合体よりも、数平均分子量がかなり高いにも関わらず、粘度は低い。ここにおいて、本発明の重合体の分子量分布が狭いことの優位性が明らかである。
【0161】
【参考例30および比較参考例11】
ウレタン硬化物の作成
実施例20、および比較例6で得られた両末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を、それぞれ、下式に示す3官能イソシアネート化合物(一方社油脂製B−45)、およびスズ系触媒(日東化成製、U−220、ジブチルスズジアセチルアセトネート)と、よく混合した。なお、混合割合は、(メタ)アクリル系重合体の水酸基と、イソシアネート化合物のイソシアネート基がモル比で1/1となる量、また、スズ系触媒は、重合体100重量部に対し、0.1重量部とした。
【0162】
上記各混合物を減圧下に脱泡し、型枠に流し込んで80℃で15時間加熱硬化させた。得られたシート状硬化物の一部をトルエンに24時間浸漬し、前後の重量変化から、ゲル分率を算出した。また、シート状硬化物からJISK6301に準拠した3号ダンベルを打ち抜き、引張速度200mm/minで引張試験を行なった。結果を表6に示した。
【0163】
【化13】
【0164】
【表6】
【0165】
参考例30の方が、比較参考例11よりも破断強度、伸び、ゲル分率のすべてにおいて上回る。本発明の重合体の進歩性が明らかである。
【0166】
【実施例21】
末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
1Lの耐圧反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(112mL、100g、0.78mol)、製造例4で得られた水酸基含有開始剤(3.07g、15.6mmol)、臭化第一銅(2.24g、15.6mmol)、2,2'−ビピリジル(4.87g、31.2mmol)、酢酸エチル(90mL)、アセトニトリル(20mL)を仕込み、窒素バブリングを行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、2時間反応させた。反応容器を室温にもどし、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(3.92mL、4.06g、31.2mmol)を加え、110℃で2時間反応させた。混合物を酢酸エチル(200mL)で希釈し、不溶分を濾別した後、濾液を10%塩酸とブラインで洗浄、有機層をNa2SO4で乾燥した。溶媒を減圧下留去し、末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を82g得た。この重合体の粘度は25Pa・sであり、数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)により、5100、分子量分布は1.29であった。また、1H−NMR分析より求めた重合体1分子あたりの平均の水酸基の個数は2.39個であった。
末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
上記で合成した末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(4.94g、OH=2.30mmol)をトルエン存在下50℃で共沸脱水を行なった。ここへオクチル酸スズ(4.9mg)およびトルエン(6mL)を加え、50℃でメチルジメトキシシリルプロピルイソシアネート(0.524g、2.77mmol)を滴下した。、滴下終了後、70℃に反応温度を上げ4時間反応を継続した。1H−NMRで水酸基の結合したメチレン基のシグナル(3.8ppm)が消失したことにより、未反応の水酸基はないものと判断した。揮発分を減圧により留去し、末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を得た。この重合体の粘度は22Pa・sであり、数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)により、4900、分子量分布は1.60であった。
【0167】
【参考例31】
実施例21で得た末端に架橋性シリル基を有する重合体100重量部に対し、ジブチルスズジアセチルアセトナート1重量部を混合し、型枠に流し込んで、減圧乾燥器を用いて室温で脱泡した。50℃で20時間加熱硬化させることにより、均一なゴム状硬化物シートが得られた。トルエン抽出により求めたゲル分率は93%であった。
ゴム状硬化物シートから2(1/3)号形ダンベル試験片を打ち抜き、オートグラフを用いて引っ張り試験を行った(200mm/min)ところ破断強度は0.31MPa、破断伸びは35%であった。
【0168】
【比較例7】
水酸基含有ジスルフィドを用いた末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)の合成
比較例6で合成した末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(4.52g、OH=1.85mmol)をトルエン存在下50℃で共沸脱水を行なった。ここへオクチル酸スズ(4.52mg)およびトルエン(6mL)を加え、50℃でメチルジメトキシシリルプロピルイソシアネート(0.421g、2.22mmol)を滴下した。、滴下終了後、70℃に反応温度を上げ4時間反応を継続した。1H−NMRで水酸基の結合したメチレン基のシグナル(3.8ppm)が消失したことにより、未反応の水酸基はないものと判断した。揮発分を減圧により留去し、末端に架橋性シリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を得た。この重合体の粘度は53Pa・sであり、数平均分子量はGPC測定(移動相クロロホルム、ポリスチレン換算)により、4700、分子量分布は3.71であった。
【0169】
【比較参考例12】
比較例7の末端に架橋性シリル基を有する重合体100重量部に対し、ジブチルスズジアセチルアセトナート1重量部を混合し、型枠に流し込んで、減圧乾操器を用いて室温で脱泡した。50℃で20時間加熱硬化させることにより、均一なゴム状硬化物シートが得られた。トルエン抽出により求めたゲル分率は82%であった。抽出分を濃縮して1H−NMRを測定したが、その中には架橋性シリル基は存在していなかった。
【0170】
ゴム状硬化物シートから2(1/3)号形ダンベル試験片を打ち抜き、オートグラフを用いて引っ張り試験を行った(200mm/min)ところ破断強度は0.21MPa、破断伸びは93%であった。
【0171】
【実施例22】
30mLの耐圧反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(5mL、4.47g、34.9mmol)、α,α'−ジブロモ−p−キシレン(185mg、0.70mmol)、臭化第一銅(100mg、0.70mmol)、2,2'−ビピリジル(326mg、2.10mmol)、酢酸エチル(4mL)、アセトニトリル(1mL)を仕込み、窒素バブリングを10分間行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、3時間反応させた。反応容器を室温にもどし、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(0.352mL、364mg、2.80mmol)を加えて封管し、80℃で2時間反応させた。混合物を酢酸エチル(20mL)で希釈し、10%塩酸で3回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥した後、溶媒を減圧下留去し、下式に示す末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を4.11g得た(82%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により5900、分子量分布は1.45であった。また、1H NMR分析より、重合体1分子あたりの水酸基は平均3.2個であった。
【0172】
【化14】
【0173】
【実施例23】
実施例20において、アクリル酸−n−ブチルを10mL使用する以外は全く同様にして、化7に示すポリ(アクリル酸−n−ブチル)を6.96g得た(収率75%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、8300、分子量分布は1.32であった。また、1H NMR測定により、重合体1分子当たりの水酸基は、平均2.2個であった。
【0174】
【実施例24】
実施例20において、アクリル酸−n−ブチルを7.5mL使用する以外は全く同様にして、化7に示すポリ(アクリル酸−n−ブチル)を5.75g得た(収率82%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、7500、分子量分布は1.36であった。また、1H NMR測定により、重合体1分子当たりの水酸基は、平均2.1個であった。
【0175】
【実施例25】
50mLの耐圧反応容器に、アクリル酸−n−ブチル(10.94mL、9.78g、76.3mmol)、製造例4で得られた水酸基含有開始剤(301mg、1.53mmol)、臭化第一銅(219mg、1.53mmol)、2,2'−ビピリジル(476mg、3.05mmol)、酢酸エチル(8.8mL)、アセトニトリル(2.2mL)を仕込み、窒素バブリングを行って溶存酸素を除去した後、封管した。混合物を130℃に加熱し、1.3時間反応させた。混合物を酢酸エチル(20mL)で希釈し、10%塩酸で3回、ブラインで1回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥した後、溶媒を減圧下留去し、片末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を5.23g得た(53%)。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により3400、分子量分布は1.31であった。また、1H NMR分析より、重合体1分子あたりの水酸基は平均1.09個であった。
【0176】
次に、撹拌子、還流冷却管を備えた50mLの3つ口フラスコに、上で得られた片末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)(2.15g)、Na2S・9H2O(76.3mg、0.318mmol)、およびエタノール(3mL)を仕込み、還流温度で3時間撹拌した。室温に冷却した後、酢酸エチル(5mL)、10%塩酸(5mL)を加え、2層を分離した。有機層を10%塩酸とブラインで洗浄し、Na2SO4で乾燥した後、揮発分を減圧下留去することにより、下式に示す両末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)を1.93g得た。重合体の数平均分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)により、5700、分子量分布は1.39であった。
【0177】
【化15】
【0178】
【参考例32〜35】
硬化物の作成
実施例22〜25で得られた両末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)と、下式に示す3官能イソシアネート化合物(一方社油脂製B−45)、およびスズ系触媒(日東化成製、U−220、ジブチルスズジアセチルアセトネート)をよく混合した。なお、混合割合は、(メタ)アクリル系重合体の水酸基と、イソシアネート化合物のイソシアネート基がモル比で1/1となる量、また、スズ系触媒は、重合体100重量部に対し、0.1重量部とした。
【0179】
上記混合物を減圧下に脱泡し、型枠に流し込んで80℃で15時間加熱硬化させた。得られた硬化物をトルエンに24時間浸漬し、前後の重量変化から、ゲル分率を算出した。結果を表7に示した。
【0180】
【化16】
【0181】
【表7】
【0182】
【実施例26】
100mLの反応器に、アクリル酸−n−ブチル(20mL、17.9g、0.140mmol)、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル(0.628g、1.74mmol)、臭化第一銅(225mg、1.57mmol)、ペンタメチルジエチレントリアミン(0.328mL、0.272g、1.57mmol)、トルエン(2.0mL)を仕込み、凍結脱気を行った後、窒素置換した。混合物を70℃に加熱し、45分間反応させた。この時点で、モノマーの反応率は82%であった。反応混合物を酢酸エチルで希釈し、活性アルミナのカラムを通し、銅触媒を除き、下式に示す末端に臭素基を持つポリ(アクリル酸−n−ブチル)を得た。生成したポリマーの数平均分子量は10200、分子量分布は1.14であった。
【0183】
得られたポリ(アクリル酸−n−ブチル)(5.00g)、4−ヒドロキシブチル酸ナトリウム塩(0.248g、1.967mmol)をN,N−ジメチルアセトアミド(10mL)中で混合し、70℃で3時間攪拌した。反応溶液を酢酸エチルで希釈し、水で洗浄後、有機層の揮発分を減圧留去することにより下式に示す両末端に水酸基を有する重合体を得た。1H NMR測定により、重合体1分子あたりの水酸基数は、平均1.66個であった。
【0184】
【参考例36】
実施例26で得られた両末端に水酸基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)と3官能イソシアネート化合物(一方社油脂製B−45)をよく混合した。なお、混合割合は重合体の水酸基とイソシアネート化合物のイソシアネート基がモル比で1/3となる量とした。この混合物を減圧下に脱泡し、100℃で24時間加熱硬化させた。得られた硬化物をトルエンに24時間浸漬し、前後の重量変化からゲル分率を算出すると97%であった。
【0185】
【発明の効果】
本発明の、末端に架橋性シリル基、あるいは、アルケニル基、あるいは、水酸基を有するビニル系重合体は、リビングラジカル重合を利用することにより製造されるので、分子量分布が狭い。従って通常のラジカル重合により製造される、同等の分子量を有する重合体に比較して粘度が低く、硬化性組成物として用いる際に、取扱いが容易であると期待される。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vinyl polymer having a crosslinkable silyl group, an alkenyl group, or a hydroxyl group at a terminal. More particularly, the present invention relates to a vinyl polymer having a narrow molecular weight distribution and thus easy handling.
[0002]
[Prior art]
Vinyl polymers having a crosslinkable silyl group in the molecule, particularly (meth) acrylic polymers, are utilized as highly weather resistant paints by utilizing the weather resistance of the main chain and the crosslinking point. These (meth) acrylic polymers are usually produced by a method in which a (meth) acrylic monomer having a crosslinkable silyl group is copolymerized with other monomers, so that the crosslinkable silyl group is an arbitrary component in the molecular chain. Therefore, it is difficult to use for rubber applications. On the other hand, there is an attempt to produce a (meth) acrylic polymer having a crosslinkable silyl group at a molecular end and use it for a sealing material or an adhesive. As a method for producing a (meth) acrylic polymer having a crosslinkable silyl group at the molecular terminal, for example, in JP-B-3-14068, a (meth) acrylic monomer is used as a crosslinkable silyl group-containing mercaptan, a crosslinkable silyl group. And a method of polymerizing in the presence of a radical polymerization initiator having a crosslinkable silyl group. In JP-B-4-55444, an acrylic monomer is converted into a crosslinkable silyl group-containing hydrosilane compound or a tetrahalosilane. A method of polymerizing in the presence is disclosed. JP-A-6-221922 is characterized by first synthesizing an acrylic polymer having a hydroxyl group at a terminal by using a large amount of a hydroxyl group-containing polysulfide with respect to the initiator, and further converting the hydroxyl group. A method for producing a (meth) acrylic polymer having a crosslinkable silyl group at the terminal is described.
[0003]
On the other hand, a polymer having an alkenyl group at the end of the molecular chain is known to be crosslinked by itself or using a curing agent such as a hydrosilyl group-containing compound to give a cured product having excellent heat resistance and durability. ing. Examples of the main chain skeleton of such a polymer include polyether polymers such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, and polytetramethylene oxide, hydrocarbons such as polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene, polyisobutylene, and hydrogenated products thereof. Polymers, polyester polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycaprolactone, polysiloxane polymers such as polydimethylsiloxane, etc., and are used in various applications depending on the properties of the main chain skeleton. Yes.
[0004]
Among the polymers obtained by ionic polymerization or condensation polymerization exemplified above, vinyl polymers obtained by radical polymerization and having a functional group at the terminal are hardly practically used. Among vinyl polymers, vinyl polymers have characteristics that cannot be obtained with the above-described polyether polymers or polyester polymers, such as high weather resistance and transparency. For example, alkenyl groups In the side chain, those having high weather resistance are used.
[0005]
If a vinyl polymer having an alkenyl group at the molecular end can be obtained by a simple method, a cured product having excellent cured product properties can be obtained as compared with those having an alkenyl group in the side chain. Therefore, many researchers have studied the production method so far, but it is not easy to produce them industrially.
JP-A-1-247403 discloses a method for synthesizing a vinyl polymer having an alkenyl group at both ends using an alkenyl group-containing disulfide as a chain transfer agent, and JP-A-6-219922 discloses a disulfide having a hydroxyl group. Used to synthesize vinyl polymers having hydroxyl groups at both ends, and further disclosed methods for synthesizing vinyl polymers having alkenyl groups at both ends by utilizing the reactivity of hydroxyl groups. In this method, it is difficult to reliably introduce alkenyl groups at both ends, and a cured product having satisfactory characteristics cannot be obtained. In order to reliably introduce an alkenyl group at both ends, a large amount of chain transfer agent must be used, which is a problem in the production process. In these methods, since ordinary radical polymerization is used, it is difficult to control the molecular weight and molecular weight distribution (ratio of number average molecular weight to number average molecular weight) of the obtained polymer.
[0006]
In addition, a polymer having a hydroxyl group at a terminal is crosslinked by using a compound having a functional group that reacts with a hydroxyl group, such as an isocyanate compound, as a curing agent, and gives a cured product having excellent heat resistance and durability. It has been known.
As the main chain skeleton of the polymer having a hydroxyl group at the end, as with the alkenyl-terminated polymer, a polyether polymer such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polytetramethylene oxide, polybutadiene, polyisoprene, Examples include hydrocarbon polymers such as polychloroprene, polyisobutylene or hydrogenated products thereof, and polyester polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycaprolactone, etc. Used for applications.
[0007]
Vinyl polymers, especially (meth) acrylic polymers, have characteristics that cannot be obtained with the above polyether polymers, hydrocarbon polymers, or polyester polymers, such as high weather resistance and transparency. Those having a hydroxyl group in the side chain are used for weather-resistant paints and the like.
If a vinyl polymer having a hydroxyl group at the molecular chain terminal can be obtained by a simple method, a cured product having excellent cured properties such as elasticity can be obtained as compared with those having a hydroxyl group in the side chain. Therefore, many methods have been studied by many researchers until now, but it is not easy to manufacture them industrially.
[0008]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-262808 discloses a method of synthesizing a (meth) acrylic polymer having hydroxyl groups at both ends using a disulfide having hydroxyl groups as a chain transfer agent. In order to reliably introduce an alkenyl group, a chain transfer agent must be used in a large amount relative to the initiator, which is a problem in the production process. Japanese Patent Publication No. 1-19402 discloses a method for producing a (meth) acrylic polymer having a hydroxyl group at the terminal using hydrogen peroxide as an initiator. In this method, hydroxyl groups are surely attached to both terminals. Introducing a vinyl monomer having a hydroxyl group (for example, 2-hydroxyethyl methacrylate) is actually employed. Furthermore, in JP-A-4-132706, by polymerization of a (meth) acrylic monomer using a telogen such as methylene dibromide, a (meth) acrylic polymer having halogen at the terminal is obtained, and the terminal halogen is converted to a diol compound, A method for producing a vinyl polymer having a hydroxyl group at the terminal, characterized by reacting and replacing a nucleophilic agent such as a hydroxyl group-containing carboxylic acid or a hydroxyl group-containing amine, is disclosed. Also in this method, since the chain transfer of telogen is not sufficient, it is difficult to introduce hydroxyl groups at both ends at a high ratio.
[0009]
In addition, since any of the above methods uses normal radical polymerization, the resulting polymer has a wide molecular weight distribution (ratio of weight average molecular weight to number average molecular weight) (usually 2 or more), and therefore has a high viscosity. There is. When the viscosity is high, for example, when it is used as a sealing material or an adhesive, there are problems that handling at the time of construction becomes difficult and a filler for reinforcement cannot be blended in a large amount.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the above method for producing a vinyl polymer, since ordinary radical polymerization is used, the resulting polymer has a wide molecular weight distribution (ratio of weight average molecular weight to number average molecular weight) (generally 2 or more), Therefore, there is a problem that the viscosity is high. When the viscosity is high, for example, when it is used as a sealing material or an adhesive, there are problems that handling at the time of construction becomes difficult and a filler for reinforcement cannot be blended in a large amount.
The present invention solves these problems and provides a vinyl polymer that is easy to handle because of its narrow molecular weight distribution.
[0011]
Recently, research on living radical polymerization has been actively conducted (for example, Matyjazewski et al., J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5614, Macromolecules, 1995, 28, 7901, Science 1996, 272, 866. (See Sawamoto et al., Macromolecules 1995, 28, 1721), and by using these polymerization methods, vinyl polymers having a halogen at the terminal and having a narrow molecular weight distribution can be obtained. The present inventor has found that a vinyl polymer having a narrow molecular weight distribution and having a crosslinkable silyl group, alkenyl group or hydroxyl group at the end of the molecule can be obtained by using this novel living radical polymerization method. The invention has been reached.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has at least one cross-linkable silyl group represented by the general formula 1, or an alkenyl group represented by the general formula 2 or a hydroxyl group at the molecular end, and measured by gel permeation chromatography. The vinyl polymer having a ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight of less than 1.8.
-[Si (R1)2-b(Y)bO]m-Si (R2)3-a(Y)a(1)
(Wherein R1And R2Are all alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, or aralkyl groups having 7 to 20 carbon atoms, or (R ′).ThreeA triorganosiloxy group represented by Si— (R ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and three R ′ may be the same or different). , R1 or R2 may be the same or different when two or more are present. Y represents a hydroxyl group or a hydrolyzable group, and when two or more Y are present, they may be the same or different. a represents 0, 1, 2, or 3, and b represents 0, 1, or 2. m is an integer of 0-19. However, it shall be satisfied that a + mb ≧ 1. )
H2C = C (RThree-(2)
(Wherein RThreeIs hydrogen or methyl group)
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention has at least one cross-linkable silyl group represented by the general formula 1, or an alkenyl group represented by the general formula 2 or a hydroxyl group at the molecular end, and measured by gel permeation chromatography. The vinyl polymer having a ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight of less than 1.8.
-[Si (R1)2-b(Y)bO]m-Si (R2)3-a(Y)a(1)
(Wherein R1And R2Are all alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, or aralkyl groups having 7 to 20 carbon atoms, or (R ′).ThreeA triorganosiloxy group represented by Si— (R ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and three R ′ may be the same or different). , R1Or R2When two or more are present, they may be the same or different. Y represents a hydroxyl group or a hydrolyzable group, and when two or more Y are present, they may be the same or different. a represents 0, 1, 2, or 3, and b represents 0, 1, or 2. m is an integer of 0-19. However, it shall be satisfied that a + mb ≧ 1. )
H2C = C (RThree-(2)
(Wherein RThreeIs hydrogen or methyl group)
The number of the crosslinkable silyl group of the general formula 1 or the alkenyl group or the hydroxyl group represented by the general formula 2 is at least 1 per molecule, preferably 1.2 to 4. If it is less than 1, problems such as poor curability when used as a curable composition may occur.
[0014]
The vinyl polymer of the present invention is characterized in that the molecular weight distribution, that is, the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) measured by gel permeation chromatography (GPC) is narrow. Have. The value of the molecular weight distribution is less than 1.8, preferably 1.7 or less, more preferably 1.6 or less, particularly preferably 1.5 or less, particularly preferably 1.4 or less. Yes, most preferably 1.3 or less. The GPC measurement in the present invention is not particularly limited, but usually, chloroform is used as the mobile phase, and the measurement is performed with a polystyrene gel column. The number average molecular weight and the like can be determined in terms of polystyrene.
[0015]
Although the number average molecular weight of the vinyl polymer of the present invention is not particularly limited, a range of 500 to 100,000 is preferable, and a range of 3000 to 50,000 is more preferable. When the molecular weight is 500 or less, the original characteristics of the vinyl polymer are hardly expressed, and when it is 100,000 or more, handling becomes difficult.
It does not specifically limit as a vinyl-type monomer used for manufacture of the principal chain of the vinyl-type polymer of this invention, A various thing can be used. For example, (meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid-n-propyl, (meth) acrylic acid isopropyl, (meth) acrylic acid-n- Butyl, isobutyl (meth) acrylate, (tert-butyl) (meth) acrylate, n-pentyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, (meth) acryl Acid-n-heptyl, (meth) acrylic acid-n-octyl, (meth) acrylic acid-2-ethylhexyl, (meth) acrylic acid nonyl, (meth) acrylic acid decyl, (meth) acrylic acid dodecyl, (meth) Phenyl acrylate, toluyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate (Meth) acrylic acid-3-methoxybutyl, (meth) acrylic acid-2-hydroxyethyl, (meth) acrylic acid-2-hydroxypropyl, (meth) acrylic acid stearyl, (meth) acrylic acid glycidyl, (meth) 2-aminoethyl acrylate, γ- (methacryloyloxypropyl) trimethoxysilane, ethylene oxide adduct of (meth) acrylic acid, trifluoromethylmethyl (meth) acrylate, 2-trifluoromethylethyl (meth) acrylate , 2-perfluoroethylethyl (meth) acrylate, 2-perfluoroethyl-2-perfluorobutylethyl (meth) acrylate, 2-perfluoroethyl (meth) acrylate, perfluoromethyl (meth) acrylate , (Perfluoromethylmethyl) (meth) acrylate, (me T) 2-perfluoromethyl-2-perfluoroethylmethyl acrylate, 2-perfluorohexylethyl (meth) acrylate, 2-perfluorodecylethyl (meth) acrylate, 2-perfluoro (meth) acrylate (Meth) acrylic acid monomers such as hexadecylethyl; styrene monomers such as styrene, vinyltoluene, α-methylstyrene, chlorostyrene, styrenesulfonic acid and their salts; perfluoroethylene, perfluoropropylene, vinylidene fluoride, etc. Fluorine-containing vinyl monomers; silicon-containing vinyl monomers such as vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane; maleic anhydride, maleic acid, monoalkyl esters and dialkyl esters of maleic acid; fumaric acid, monoalkyl esters of fumaric acid and Dialkyl esters; maleimide monomers such as maleimide, methylmaleimide, ethylmaleimide, propylmaleimide, butylmaleimide, hexylmaleimide, octylmaleimide, dodecylmaleimide, stearylmaleimide, phenylmaleimide, cyclohexylmaleimide; nitrile groups such as acrylonitrile and methacrylonitrile Vinyl monomers; amide group-containing vinyl monomers such as acrylamide and methacrylamide; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl pivalate, vinyl benzoate and vinyl cinnamate; alkenes such as ethylene and propylene; butadiene And conjugated dienes such as isoprene; vinyl chloride, vinylidene chloride, allyl chloride, allyl alcohol and the like. These may be used alone or a plurality of these may be copolymerized. Of these, a styrene monomer and a (meth) acrylic acid monomer are preferable from the physical properties of the product. More preferred are acrylic ester monomers and methacrylic ester monomers, and even more preferred is butyl acrylate. In the present invention, these preferable monomers may be copolymerized with other monomers, and in this case, it is preferable that these preferable monomers are contained in a weight ratio of 40%. In the above expression format, for example, (meth) acrylic acid represents acrylic acid and / or methacrylic acid.
[0016]
In the polymer having a crosslinkable silyl group at the terminal, the hydrolyzable group represented by Y in the general formula 1 is not particularly limited, and any conventionally known hydrolyzable group can be used. An atom, an alkoxy group, an acyloxy group, a ketoximate group, an amino group, an amide group, an aminooxy group, a mercapto group, an alkenyloxy group and the like can be mentioned, and an alkoxy group is particularly preferable because it is mild and easy to handle. The hydrolyzable group or hydroxyl group can be bonded to one silicon atom in the range of 1 to 3, and a + mb, that is, the total sum of hydrolyzable groups is preferably in the range of 1 to 5. When two or more hydrolyzable groups or hydroxyl groups are bonded to the crosslinkable silicon group, they may be the same or different. The number of silicon atoms constituting the crosslinkable silicon compound may be one or two or more. In the case of silicon atoms linked by a siloxane bond, up to about 20 silicon atoms may be used.
[0017]
In the polymer having an alkenyl group at the terminal, the alkenyl group represented by the general formula 2 will be described in more detail. First, an alkenyl group represented by the general formula 3 and bonded to the main chain via a hydrocarbon group may be mentioned.
H2C = C (RFour-RFive-(3)
(Wherein RFourIs the same as above, RFiveIs a direct bond, or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkylene group having 7 to 20 carbon atoms, and may contain one or more ether bonds)
R other than direct bondFiveAs a specific example, for example,-(CH2)n-(N is an integer from 1 to 20), -CH (CHThree) CH2-, -CH (CHThree) (CH2)2-, -CH2CH (CHThree)-, -C (CHThree)2-,-(CH2)n-O- (CH2)m-(N and m are integers of 1 to 20, where n + m≤20), o-, m-, p-C6HFour-, O-, m-, p- (CH2)n-C6HFour-(CH2)m-(N and m are integers of 0 to 14, where n + m ≤ 14) and the like, but are not limited thereto.
[0018]
In addition to this, the alkenyl group represented by the general formula 2 is bonded to the main chain via an ether bond represented by the general formula 4 and the ester bond represented by the general formulas 5 and 6 as represented by the general formula 4. And an alkenyl group bonded to the main chain via a carbonate group represented by the general formula 7.
H2C = C (RFour-RFive-O- (4)
H2C = C (RFour-RFive-OC (O)-(5)
H2C = C (RFour-RFive-C (O) O- (6)
H2C = C (RFour-RFive-OC (O) O- (7)
(In the above formulas, RFour, RFiveIs the same as above)
RFiveAs specific examples, all of those already exemplified can be preferably used.
[0019]
Such hydroxyl group will be described in more detail. First, the hydroxyl group bonded to the main chain by a hydrocarbon group represented by the general formula 8 can be mentioned.
HO-R6-(8)
(Wherein R6Is a direct bond, or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkylene group having 7 to 20 carbon atoms, and may contain one or more ether bonds)
R other than direct bond6As a specific example, for example,-(CH2)n-(N is an integer from 1 to 20), -CH (CHThree) CH2-, -CH (CHThree) (CH2)2-, -CH2CH (CH3)-, -C (CHThree)2-,-(CH2)n-O- (CH2)m-(N and m are integers of 1 to 20, where n + m≤20), -CH (C6HFive)-, -C (CHThree) (C6HFive)-, O-, m-, p-C6HFour-, O-, m-, p- (CH2)n-C6HFour-(CH2)m-(N and m are integers of 0 to 14, where n + m ≤ 14) and the like, but are not limited thereto.
[0020]
In addition to this, as a terminal hydroxyl group, a hydroxyl group bonded to the main chain via an ether bond represented by general formula 9, a hydroxyl group bonded to the main chain via an ester bond represented by general formulas 10 and 11, Furthermore, the hydroxyl group couple | bonded with a principal chain through the carbonate group shown by General formula 12 is mentioned.
HO-R7-O- (9)
HO-R7-OC (O)-(10)
HO-R7-C (O) O- (11)
HO-R7-OC (O) O- (12)
(R7May be an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkylene group having 7 to 20 carbon atoms, and may contain one or more ether bonds) R7As a specific example, R6All of the groups shown as specific examples (except for a direct bond) can be preferably used.
Synthesis of polymer backbone
The main chain of the polymer of the present invention is not limited, but is preferably produced by a living radical polymerization method.
[0021]
Living radical polymerization is radical polymerization in which the activity at the polymerization terminal is maintained without loss. In the narrow sense, living polymerization refers to polymerization in which the terminal always has activity, but generally includes pseudo-living polymerization in which the terminal is inactivated and the terminal is in equilibrium. . The definition in the present invention is also the latter. In recent years, living radical polymerization has been actively researched by various groups. Examples include cobalt porphyrin complexes (J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 7943), those using radical scavengers such as nitroxide compounds (Macromolecules, 1994, 27, 7228), organic halides, etc. And atom transfer radical polymerization using a transition metal complex as a catalyst. In the present invention, there is no particular limitation as to which of these methods is used, but atom transfer radical polymerization is preferred from the viewpoint of ease of control. In atom transfer radical polymerization, polymerization is performed using an organic halide or a sulfonyl halide compound as an initiator and a metal complex having a transition metal as a central metal as a catalyst. (For example, Matyjaszewski et al., J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5614, Macromolecules 1995, 28, 7901, Science 1996, 272, 866, International Publications WO 96/30421 and WO 97/18247, or Sawamoto et al. 1995, 28, 1721). According to these methods, in general, the polymerization rate is very high and radical polymerization such as coupling between radicals is likely to occur, but the polymerization proceeds like a living and the molecular weight distribution is narrow (that is, Mw / Mn). A polymer having a value of about 1.1 to 1.5 is obtained, and the molecular weight can be freely controlled by the charging ratio of the monomer and the initiator.
[0022]
In this atom transfer radical polymerization, an organic halide, particularly an organic halide having a highly reactive carbon-halogen bond (for example, an ester compound having a halogen at the α-position or a compound having a halogen at the benzyl-position), or a halogen It is preferable to use a sulfonyl chloride compound or the like as an initiator. The transition metal complex used as the catalyst for the living radical polymerization is not particularly limited, and preferable transition metal complexes of groups 7, 8, 9, 10, and 11 are more preferably zero-valent copper, 1 And a complex of divalent copper, divalent ruthenium, divalent iron, or divalent nickel. Of these, a copper complex is preferable. Specific examples of monovalent copper compounds include cuprous chloride, cuprous bromide, cuprous iodide, cuprous cyanide, cuprous oxide, cuprous perchlorate, etc. is there. When a copper compound is used, 2,2′-bipyridyl and its derivatives, 1,10-phenanthroline and its derivatives, tetramethylethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, hexamethyltris (2-aminoethyl) amine, etc. in order to increase the catalytic activity A ligand such as a polyamine is added. In addition, tristriphenylphosphine complex of divalent ruthenium chloride (RuCl2(PPhThree)Three) Is also suitable as a catalyst. When a ruthenium compound is used as a catalyst, an aluminum alkoxide is added as an activator. Furthermore, a divalent iron bistriphenylphosphine complex (FeCl2(PPhThree)2) Bivalent nickel bistriphenylphosphine complex (NiCl)2(PPhThree)2), And a bivalent nickel bistributylphosphine complex (NiBr)2(PBuThree)2) Is also suitable as a catalyst.
[0023]
In this polymerization method, an organic halide or a sulfonyl halide compound is usually used as an initiator. For example,
C6HFive-CH2X, C6HFive-C (H) (X) CHThree, C6HFive-C (X) (CHThree)2(However, in the above chemical formula, C6H5 is a phenyl group, X is chlorine, bromine, or iodine)
R8-C (H) (X) -CO2R9, R8-C (CHThree) (X) -CO2R9, R8-C (H) (X) -C (O) R9, R8-C (CHThree) (X) -C (O) R9,
(Wherein R8And R9Are the same or different, are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, or an aralkyl group, and X is chlorine, bromine, or iodine)
R8-C6HFour-SO2X
(In each of the above formulas, R8Is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, or an aralkyl group, X is chlorine, bromine, or iodine)
Etc.
[0024]
In order to obtain a polymer having two or more terminal structures of the present invention in one molecule, an organic halide having two or more starting points or a sulfonyl halide compound is preferably used as an initiator. For example,
[0025]
[Chemical 1]
[0026]
[Chemical formula 2]
[0027]
Etc.
There is no restriction | limiting in particular as a vinyl-type monomer used in this superposition | polymerization, All already illustrated can be used suitably.
This polymerization can be carried out without solvent or in various solvents. Examples of the solvent include hydrocarbon solvents such as benzene and toluene; ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran, diphenyl ether, anisole and dimethoxybenzene; halogenated hydrocarbon solvents such as methylene chloride, chloroform and chlorobenzene; acetone Ketone solvents such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butyl alcohol and tert-butyl alcohol; nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile and benzonitrile; acetic acid Examples thereof include ester solvents such as ethyl and butyl acetate; carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate. These can be used individually or in mixture of 2 or more types. Polymerization can also be carried out in an emulsion system or a system using supercritical fluid CO2 as a medium.
[0028]
This polymerization can be performed in the range of room temperature to 200 ° C, and preferably in the range of 50 to 150 ° C.
Introduction of terminal functional groups
The method of introducing a crosslinkable silyl group, alkenyl group, or hydroxyl group at the end of the polymer is not limited, but has a functional group other than the functional group that initiates polymerization as an initiator of atom transfer radical polymerization. Examples thereof include a method using an organic halide or a sulfonyl halide compound, a method for converting a functional group such as a halogen group at the terminal of a polymer, and a combination of these methods.
[0029]
In atom transfer radical polymerization, if an organic halide or sulfonyl halide compound having a functional group other than the functional group that initiates polymerization is used as an initiator, it has a functional group at one end and a halogen group at the other end. A vinyl polymer is obtained. A vinyl polymer having functional groups at both ends can be obtained by converting the halogen group at the terminal end of the polymer thus obtained into a necessary functional group. As the conversion method, a method described later can be used. A vinyl having functional groups at both ends can also be obtained by coupling halogen ends to each other using a compound having two or more of the same or different functional groups in total that can replace the halogen group at the terminal end of the polymer. A polymer can be obtained. There are no particular restrictions on the compound having two or more of the same or different functional groups that can replace the terminal halogen, but polyols, polyamines, polycarboxylic acids, polythiols, and salts thereof, alkali metal sulfides, and the like are preferable.
[0030]
Regarding the organic halide or sulfonyl halide compound having the above functional group, examples of the functional group include an alkenyl group, a crosslinkable silyl group, a hydroxyl group, an epoxy group, an amino group, and an amide group.
The organic halide having an alkenyl group is not limited, and examples thereof include those having a structure represented by the general formula 13.
RTenR11C (X) -R12-R13-C (RThree) = CH2(13)
(Wherein RThreeIs hydrogen or a methyl group, RTen, R11Is hydrogen, or a monovalent alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, or aralkyl, or those interconnected at the other end, R12-C (O) O- (ester group), -C (O)-(keto group), or o-, m-, p-phenylene group, R13Is a direct bond, or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms and may contain one or more ether bonds, X is chlorine, bromine, or iodine)
Substituent RTen, R11Specific examples thereof include hydrogen, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group and the like. RTenAnd R11May be linked at the other end to form a cyclic skeleton.
[0031]
Specific examples of the organic halide having an alkenyl group represented by the general formula 13 include
XCH2C (O) O (CH2)nCH = CH2, HThreeCC (H) (X) C (O) O (CH2)nCH = CH2, (HThreeC)2C (X) C (O) O (CH2)nCH = CH2, CHThreeCH2C (H) (X) C (O) O (CH2)nCH = CH2,
[0032]
[Chemical Formula 3]
[0033]
(In each of the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, n is an integer of 0 to 20) XCH2C (O) O (CH2)nO (CH2)mCH = CH2, HThreeCC (H) (X) C (O) O (CH2)nO (CH2)mCH = CH2, (HThreeC)2C (X) C (O) O (CH2)nO (CH2)mCH = CH2, CHThreeCH2C (H) (X) C (O) O (CH2)nO (CH2)mCH = CH2,
[0034]
[Formula 4]
[0035]
(In each of the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, n is an integer of 1 to 20, and m is an integer of 0 to 20)
o, m, p-XCH2-C6HFour-(CH2)n-CH = CH2, O, m, p-CHThreeC (H) (X) -C6HFour-(CH2)n-CH = CH2, O, m, p-CHThreeCH2C (H) (X) -C6HFour-(CH2)n-CH = CH2,
(In each of the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, and n is an integer of 0 to 20) o, m, p-XCH2-C6HFour-(CH2)n-O- (CH2)m-CH = CH2, O, m, p-CHThreeC (H) (X) -C6HFour-(CH2)n-O- (CH2)m-CH = CH2, O, m, p-CHThreeCH2C (H) (X) -C6HFour-(CH2)n-O- (CH2)mCH = CH2,
(In each of the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, n is an integer of 1 to 20, and m is an integer of 0 to 20)
o, m, p-XCH2-C6HFour-O- (CH2)n-CH = CH2, O, m, p-CHThreeC (H) (X) -C6HFour-O- (CH2)n-CH = CH2, O, m, p-CHThreeCH2C (H) (X) -C6HFour-O- (CH2)n-CH = CH2,
(In each of the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, and n is an integer of 0 to 20) o, m, p-XCH2-C6HFour-O- (CH2)n-O- (CH2)m-CH = CH2, O, m, p-CHThreeC (H) (X) -C6HFour-O- (CH2)n-O- (CH2)m-CH = CH2, O, m, p-CHThreeCH2C (H) (X) -C6HFour-O- (CH2)n-O- (CH2)m-CH = CH2,
(In each of the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, n is an integer of 1 to 20, and m is an integer of 0 to 20)
Examples of the organic halide having an alkenyl group further include compounds represented by the general formula 14.
H2C = C (RThree-R13-C (RTen) (X) -R14-R11 (14)
(Wherein RThree, RTen, R11, R13, X is the same as above, R14Represents a direct bond, —C (O) O— (ester group), —C (O) — (keto group), or o-, m-, p-phenylene group)
R13Is a direct bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms (which may contain one or more ether bonds). The groups are bonded and are allylic halides. In this case, since the carbon-halogen bond is activated by the adjacent vinyl group, R14It is not always necessary to have a C (O) O group or a phenylene group, and a direct bond may be used. R13In order to activate the carbon-halogen bond,14Is preferably a C (O) O group, a C (O) group, or a phenylene group.
[0036]
If the compound of the general formula 14 is specifically illustrated,
CH2= CHCH2X, CH2= C (CHThree) CH2X, CH2= CHC (H) (X) CHThree, CH2= C (CHThree) C (H) (X) CHThree, CH2= CHC (X) (CHThree)2, CH2= CHC (H) (X) C2HFive, CH2= CHC (H) (X) CH (CHThree)2, CH2= CHC (H) (X) C6HFive, CH2= CHC (H) (X) CH2C6HFive, CH2= CHCH2C (H) (X) -CO2R, CH2= CH (CH2)2C (H) (X) -CO2R, CH2= CH (CH2)ThreeC (H) (X) -CO2R, CH2= CH (CH2)8C (H) (X) -CO2R, CH2= CHCH2C (H) (X) -C6HFive, CH2= CH (CH2)2C (H) (X) -C6HFive, CH2= CH (CH2)ThreeC (H) (X) -C6HFive,
(In the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, or an aralkyl group)
Etc.
[0037]
Specific examples of halogenated sulfonyl compounds having an alkenyl group include o-, m-, and p-CH.2= CH- (CH2)n-C6HFour-SO2X, o-, m-, p-CH2= CH- (CH2)n-OC6HFour-SO2X,
(In the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, and n is an integer of 0 to 20).
[0038]
It does not specifically limit as an organic halide which has a crosslinkable silyl group, For example, what has the structure shown in General formula 15 is illustrated.
RTenR11C (X) -R12-R13-C (H) (RThree) CH2-[Si (R15)2-b(Y)bO]m-Si (R16)3-a(Y)a(15)
(Wherein RThree, RTen, R11, R12, R13, X is the same as above, R15, R16Are all alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, aryl groups, aralkyl groups, or (R ′).ThreeA triorganosiloxy group represented by SiO— (R ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and three R ′ may be the same or different). , R9Or RTenWhen two or more are present, they may be the same or different. Y represents a hydroxyl group or a hydrolyzable group, and when two or more Y exist, they may be the same or different. a represents 0, 1, 2, or 3, and b represents 0, 1, or 2. m is an integer of 0-19. However, it shall be satisfied that a + mb ≧ 1)
If the compound of the general formula 15 is specifically illustrated,
XCH2C (O) O (CH2)nSi (OCHThree)Three, CHThreeC (H) (X) C (O) O (CH2)nSi (OCHThree)Three, (CHThree)2C (X) C (O) O (CH2)nSi (OCHThree)Three, XCH2C (O) O (CH2)nSi (CHThree) (OCHThree)2, CHThreeC (H) (X) C (O) O (CH2)nSi (CHThree) (OCHThree)2, (CHThree)2C (X) C (O) O (CH2)nSi (CHThree) (OCHThree)2,
(In the above formulas, X is chlorine, bromine, iodine, n is an integer of 0-20)
XCH2C (O) O (CH2)nO (CH2)mSi (OCHThree)Three, HThreeCC (H) (X) C (O) O (CH2)nO (CH2)mSi (OCHThree)Three, (HThreeC)2C (X) C (O) O (CH2)nO (CH2)mSi (OCHThree)Three, CHThreeCH2C (H) (X) C (O) O (CH2)nO (CH2)mSi (OCHThree)Three, XCH2C (O) O (CH2)nO (CH2)mSi (CHThree) (OCHThree)2, HThreeCC (H) (X) C (O) O (CH2)nO (CH2)m-Si (CHThree) (OCHThree)2, (HThreeC)2C (X) C (O) O (CH2)nO (CH2)m-Si (CHThree) (OCHThree)2, CHThreeCH2C (H) (X) C (O) O (CH2)nO (CH2)m-Si (CHThree) (OCHThree)2,
(In the above formulas, X is chlorine, bromine, iodine, n is an integer of 1-20, m is an integer of 0-20)
o, m, p-XCH2-C6HFour-(CH2)2Si (OCHThree)Three, O, m, p-CHThreeC (H) (X) -C6HFour-(CH2)2Si (OCHThree)Three, O, m, p-CHThreeCH2C (H) (X) -C6HFour-(CH2)2Si (OCHThree)Three, O, m, p-XCH2-C6HFour-(CH2)ThreeSi (OCHThree)Three, O, m, p-CHThreeC (H) (X) -C6HFour-(CH2)ThreeSi (OCHThree)Three, O, m, p-CHThreeCH2C (H) (X) -C6HFour-(CH2)ThreeSi (OCHThree)Three, O, m, p-XCH2-C6HFour-(CH2)2-O- (CH2)ThreeSi (OCHThree)Three, O, m, p-CHThreeC (H) (X) -C6HFour-(CH2)2-O- (CH2)ThreeSi (OCHThree)Three, O, m, p-CHThreeCH2C (H) (X) -C6HFour-(CH2)2-O- (CH2)ThreeSi (OCHThree)Three, O, m, p-XCH2-C6HFour-O- (CH2)ThreeSi (OCHThree)Three, O, m, p-CHThreeC (H) (X) -C6HFour-O- (CH2)ThreeSi (OCHThree)Three, O, m, p-CHThreeCH2C (H) (X) -C6HFour-O- (CH2)Three-Si (OCHThree)Three, O, m, p-XCH2-C6HFour-O- (CH2)2-O- (CH2)Three-Si (OCHThree)Three, O, m, p-CHThreeC (H) (X) -C6HFour-O- (CH2)2-O- (CH2)ThreeSi (OCHThree)Three, O, m, p-CHThreeCH2C (H) (X) -C6HFour-O- (CH2)2-O- (CH2)ThreeSi (OCHThree)Three,
(In the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine)
Etc.
[0039]
Examples of the organic halide having a crosslinkable silyl group further include those having a structure represented by general formula 16.
(R16)3-a(Y)aSi- [OSi (R15)2-b(Y)b]m-CH2-C (H) (RThree-R13-C (RTen) (X) -R14-R11 (16)
(Wherein RThree, RTen, R11, R13, R14, R15, R16, A, b, m, X, Y are the same as above)
If such a compound is specifically illustrated,
(CHThreeO)ThreeSiCH2CH2C (H) (X) C6HFive, (CHThreeO)2(CHThree) SiCH2CH2C (H) (X) C6HFive, (CHThreeO)ThreeSi (CH2)2C (H) (X) -CO2R, (CHThreeO)2(CHThree) Si (CH2)2C (H) (X) -CO2R, (CHThreeO)ThreeSi (CH2)ThreeC (H) (X) -CO2R, (CHThreeO)2(CHThree) Si (CH2)ThreeC (H) (X) -CO2R, (CHThreeO)ThreeSi (CH2)FourC (H) (X) -CO2R, (CHThreeO)2(CH3) Si (CH2)FourC (H) (X) -CO2R, (CHThreeO)ThreeSi (CH2)9C (H) (X) -CO2R, (CHThreeO)2(CHThree) Si (CH2)9C (H) (X) -CO2R, (CHThreeO)ThreeSi (CH2)ThreeC (H) (X) -C6HFive, (CHThreeO)2(CHThree) Si (CH2)ThreeC (H) (X) -C6HFive, (CHThreeO)ThreeSi (CH2)FourC (H) (X) -C6HFive, (CHThreeO)2(CHThree) Si (CH2)FourC (H) (X) -C6HFive,
(In the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, or an aralkyl group)
Etc.
[0040]
The organic halide having a hydroxyl group or the sulfonyl halide compound is not particularly limited, and examples thereof include the following.
HO- (CH2) n-OC (O) C (H) (R) (X)
(In the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group, and n is an integer of 1 to 20) Organic having the amino group It does not specifically limit as a halide or a sulfonyl halide compound, The following are illustrated.
H2N- (CH2) n-OC (O) C (H) (R) (X)
(In the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group, and n is an integer of 1 to 20)
The organic halide having the epoxy group or the sulfonyl halide compound is not particularly limited, and examples thereof include the following.
[0041]
[Chemical formula 5]
[0042]
(In the above formulas, X is chlorine, bromine, or iodine, R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group, and n is an integer of 1 to 20). Describes a method for introducing a crosslinkable silyl group, alkenyl group, or hydroxyl group. Since these functional groups can be precursors to each other, they are described in the order from the crosslinkable silyl group.
[0043]
As a method for synthesizing a vinyl polymer having at least one crosslinkable silyl group, (A) a hydrosilane compound having a crosslinkable silyl group is added to a vinyl polymer having at least one alkenyl group in the presence of a hydrosilylation catalyst. Method of adding (B) Method of reacting a vinyl polymer having at least one hydroxyl group with a compound having a group capable of reacting with a hydroxyl group such as a crosslinkable silyl group and an isocyanate group in one molecule (C) By radical polymerization Method of reacting a compound having both a polymerizable alkenyl group and a crosslinkable silyl group in one molecule when synthesizing a vinyl polymer (D) When synthesizing a vinyl polymer by radical polymerization, (E) A method using a chain transfer agent having a group 1 for a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond A method of reacting a compound having a stable carbanion and crosslinkable silyl group in the child; and the like.
[0044]
The vinyl polymer having at least one alkenyl group used in the method (A) can be obtained by various methods. Although the synthesis method is illustrated below, it is not necessarily limited to these.
(Aa) When synthesizing a vinyl polymer by radical polymerization, for example, a compound having both a polymerizable alkenyl group and a low polymerizable alkenyl group in one molecule as shown in the following general formula 17 is used. The method of making it react as a monomer of 2.
[0045]
H2C = C (Rtwenty three-Rtwenty four-Rtwenty five-C (R26) = CH2(17)
(Wherein Rtwenty threeRepresents hydrogen or a methyl group, Rtwenty fourRepresents —C (O) O— or o-, m-, p-phenylene group, R25 represents a direct bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and has one or more ether bonds. May be included. R26Represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms)
There is no limitation on the timing of reacting a compound having both a polymerizable alkenyl group and a low polymerizable alkenyl group in one molecule. It is preferable to react as the second monomer at the end or after completion of the reaction of the predetermined monomer.
[0046]
(Ab) When synthesizing a vinyl polymer by living radical polymerization, for example, 1,5-hexadiene, 1,7-octadiene, 1,9-decadiene at the end of the polymerization reaction or after completion of the reaction of a predetermined monomer. A method of reacting a compound having at least two alkenyl groups having low polymerizability, such as
(Ac) Various organometallic compounds having an alkenyl group such as organotin such as allyltributyltin and allyltrioctyltin on a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond A method of replacing halogen by reaction.
[0047]
(Ad) A method in which halogen is substituted by reacting a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond with a stabilized carbanion having an alkenyl group as shown in general formula 18.
M+C-(R27) (R28-R29-C (R26) = CH2(18)
(Wherein R26Is the same as above, R27, R28Are both carbanion C-Are one of the electron-withdrawing groups and the other is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a phenyl group. R29Represents a direct bond or a divalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, and may contain one or more ether bonds. M + represents an alkali metal ion or a quaternary ammonium ion)
R27, R28As an electron withdrawing group,2Those having the structures of R, -C (O) R and -CN are particularly preferred.
[0048]
(Ae) An enolate anion is prepared by reacting a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond with, for example, a single metal such as zinc or an organometallic compound. A method of reacting with an electrophilic compound having an alkenyl group, such as an alkenyl group-containing compound having a leaving group such as an acetyl group, a carbonyl compound having an alkenyl group, an isocyanate compound having an alkenyl group, an acid halide having an alkenyl group .
[0049]
(Af) An oxyanion or carboxylate anion having an alkenyl group as represented by the general formula (19) or (20) is added to a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond. A method of replacing halogen by reaction.
H2C = C (R26-R30-O-M+(19)
(Wherein R26, M+Is the same as above. R30Is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms and may contain one or more ether bonds)
H2C = C (R26-R31-C (O) O-M+(20)
(Wherein R26, M+Is the same as above. R31May be a direct bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms and may contain one or more ether bonds)
Etc.
[0050]
The above-described method for synthesizing a vinyl polymer having at least one carbon-halogen bond having high reactivity is an atom transfer radical polymerization method using an organic halide as described above as an initiator and a transition metal complex as a catalyst. For example, but not limited to.
Further, the vinyl polymer having at least one alkenyl group can be obtained from a vinyl polymer having at least one hydroxyl group, and the methods exemplified below can be used, but are not limited thereto. In the hydroxyl group of a vinyl polymer having at least one hydroxyl group,
(Ag) A method of reacting a base such as sodium methoxide with an alkenyl group-containing halide such as allyl chloride.
[0051]
(Ah) A method of reacting an alkenyl group-containing isocyanate compound such as allyl isocyanate.
(Ai) A method in which an alkenyl group-containing acid halide such as (meth) acrylic acid chloride is reacted in the presence of a base such as pyridine.
(Aj) A method in which an alkenyl group-containing carboxylic acid such as acrylic acid is reacted in the presence of an acid catalyst;
[0052]
In the present invention, when a halogen is not directly involved in a method for introducing an alkenyl group such as (Aa) and (Ab), it is preferable to synthesize a vinyl polymer using a living radical polymerization method. The method (Ab) is more preferable from the viewpoint of easier control.
When an alkenyl group is introduced by converting the halogen of a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond, an organic halide having at least one highly reactive carbon-halogen bond, or A vinyl heavy polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond at the terminal, obtained by radical polymerization of a vinyl monomer using a sulfonyl halide compound as an initiator and a transition metal complex as a catalyst (atom transfer radical polymerization method). It is preferable to use coalescence. In view of easier control, the method (Af) is more preferable.
[0053]
Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a hydrosilane compound which has a crosslinkable silyl group, If a typical thing is shown, the compound shown by General formula 21 will be illustrated.
H- [Si (Rtwenty one)2-b(Y)bO]m-Si (Rtwenty two)3-a(Y)a (21)
(Wherein Rtwenty one, Rtwenty two, A, b, m and Y are the same as above. )
Among these hydrosilane compounds, in particular, the general formula (22)
H-Si (Rtwenty two)3-a(Y)a (22)
(Wherein Rtwenty two, Y and a are the same as above)
The compound which has a crosslinkable group shown by is preferable from a point with easy acquisition.
[0054]
When the hydrosilane compound having a crosslinkable silyl group is added to an alkenyl group, a transition metal catalyst is usually used. Examples of the transition metal catalyst include platinum simple substance, alumina, silica, carbon black and the like in which a platinum solid is dispersed, chloroplatinic acid, a complex of chloroplatinic acid and alcohol, aldehyde, ketone, etc., platinum-olefin. Complex, platinum (0) -divinyltetramethyldisiloxane complex is mentioned. Examples of catalysts other than platinum compounds include RhCl (PPhThree)Three, RhClThree, RuClThree, IrClThree, FeClThree, AlClThree, PdCl2・ H2O, NiCl2, TiClFourEtc.
[0055]
Examples of the method for producing a vinyl polymer having at least one hydroxyl group used in the methods (B) and (Ag) to (Aj) include the following methods, but are limited to these methods. It is not something.
(Ba) When synthesizing a vinyl polymer by radical polymerization, for example, a compound having both a polymerizable alkenyl group and a hydroxyl group in one molecule as shown in the following general formula (23) is used as the second monomer. How to react as.
H2C = C (Rtwenty three-Rtwenty four-Rtwenty five-OH (23)
(Wherein Rtwenty three, Rtwenty four, Rtwenty fiveIs the same as above)
There is no limitation on the timing of reacting the compound having both a polymerizable alkenyl group and a hydroxyl group in one molecule. However, particularly in the case of living radical polymerization, when the rubber-like properties are expected, the end of the polymerization reaction or a predetermined monomer. After completion of the reaction, it is preferable to react as the second monomer.
[0056]
(Bb) When a vinyl polymer is synthesized by living radical polymerization, an alkenyl alcohol such as 10-undecenol, 5-hexenol or allyl alcohol is reacted at the end of the polymerization reaction or after completion of the reaction of a predetermined monomer. How to make.
(Bc) A method in which a vinyl monomer is radically polymerized using a large amount of a hydroxyl group-containing chain transfer agent such as a hydroxyl group-containing polysulfide described in JP-A-5-262808.
(Bd) A method of radical polymerization of a vinyl monomer using hydrogen peroxide or a hydroxyl group-containing initiator as disclosed in, for example, JP-A-6-239912 and JP-A-8-283310.
(Be) A method of radical polymerization of a vinyl monomer by using an excessive amount of alcohol as disclosed in, for example, JP-A-6-116312.
(Bf) Hydrolysis of a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond or reaction with a hydroxyl group-containing compound by a method such as disclosed in JP-A-4-132706. To introduce a hydroxyl group into the terminal.
(Bg) A method in which a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond is reacted with a stabilized carbanion having a hydroxyl group as listed in the general formula (24) to substitute a halogen.
M + C- (R27) (R28-R29-OH (24)
(Wherein R27, R28, R29Is the same as above)
R27, R28As an electron withdrawing group,2Those having the structures of R, -C (O) R and -CN are particularly preferred.
[0057]
(Bh) An enolate anion is prepared by allowing a metal polymer such as zinc or an organometallic compound to act on a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond, and then aldehydes. Or a method of reacting ketones.
(Bi) By reacting a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond with an oxyanion or carboxylate anion having a hydroxyl group as shown in the general formula 25 or 26, for example, How to replace.
HO-R30-O-M+(25)
(Wherein R30And M+Is the same as above)
HO-R31-C (O) O-M+(26)
(Wherein R31And M+Is the same as above)
Etc.
[0058]
In the present invention, when halogen is not directly involved in the method of introducing a hydroxyl group such as (Ba) to (Be), it is preferable to synthesize a vinyl polymer using a living radical polymerization method. The method (Bb) is more preferable in terms of easier control.
When introducing a hydroxyl group by converting halogen in a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond, an organic halide or a sulfonyl halide compound is used as an initiator, and a transition metal complex is used as a catalyst. It is preferable to use a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond at the terminal obtained by radical polymerization of a vinyl monomer (atom transfer radical polymerization method). The method (Bi) is more preferable from the viewpoint of easier control.
[0059]
Examples of the compound having a crosslinkable silyl group and a group capable of reacting with a hydroxyl group such as an isocyanate group in one molecule include γ-isocyanatopropyltrimethoxysilane, γ-isocyanatopropylmethyldimethoxysilane, and γ-isocyanate. Examples thereof include natopropyltriethoxysilane, and a generally known catalyst for urethanization reaction can be used if necessary.
[0060]
Examples of the compound having both a polymerizable alkenyl group and a crosslinkable silyl group in one molecule used in the method (C) include trimethoxysilylpropyl (meth) acrylate and methyldimethoxysilylpropyl (meth) acrylate. What is shown by the following general formula 27 is mentioned.
H2C = C (Rtwenty three-Rtwenty four-R32-[Si (Rtwenty one)2-b(Y)bO]m-Si (Rtwenty two)3-a(Y)a (27)
(Wherein Rtwenty one, Rtwenty two, Rtwenty three, Rtwenty four, Y, a, b, m are the same as above. R32May contain one or more ether bonds in a direct bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. )
There is no particular limitation on the timing of reacting the compound having both a polymerizable alkenyl group and a crosslinkable silyl group in one molecule. However, particularly in the case of living radical polymerization, when a rubber-like property is expected, the end of the polymerization reaction or a predetermined value is determined. It is preferable to make it react as a 2nd monomer after completion | finish of reaction of this monomer.
Examples of the chain transfer agent having a crosslinkable silyl group used in the chain transfer agent method of (D) include mercaptans having a crosslinkable silyl group and crosslinkable silyl as shown in, for example, Japanese Patent Publication Nos. 3-14068 and 4-55444. And hydrosilane having a group.
[0061]
The method for synthesizing a vinyl polymer having at least one highly reactive carbon-halogen bond, which is used in the method (E), uses an organic halide as described above as an initiator, and a transition metal complex. Examples thereof include, but are not limited to, an atom transfer radical polymerization method using a catalyst. Examples of the compound having both a crosslinkable silyl group and a stabilized carbanion in one molecule include those represented by the general formula 28.
[0062]
M+C-(R27) (R28-R33-C (H) (R34) -CH2-[Si (Rtwenty one)2-b(Y)bO]m-Si (Rtwenty two)3-a(Y)a(28)
(Wherein Rtwenty one, Rtwenty two, R27, R28, Y, a, b, m are the same as above. R33Is a direct bond or a divalent organic group having 1 to 10 carbon atoms and may contain one or more ether bonds, R34Represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms. )
R27, R28As an electron withdrawing group,2Those having the structures of R, -C (O) R and -CN are particularly preferred.
The polymer synthesized by the method as described above is a vinyl polymer having a narrow molecular weight distribution. Therefore, since the viscosity is lower than that of a polymer having an equal number average molecular weight and a wide molecular weight distribution, it is easy to handle when used as a curable composition.
Application
The use of the polymer of the present invention will be described below for each terminal functional group, but the use of the polymer of the present invention is not limited thereto.
[0063]
The vinyl polymer having a crosslinkable silyl group at the terminal of the present invention is crosslinked and cured by forming a siloxane bond in the presence or absence of various conventionally known condensation catalysts. The properties of the cured product can be broadly created from rubbery to resinous depending on the molecular weight and main chain skeleton of the polymer. Therefore, this polymer can be used for sealing materials, adhesives, elastic adhesives, pressure-sensitive adhesives, paints, powder paints, foams, potting agents for electric and electronic use, films, gaskets, various molding materials and the like.
[0064]
The vinyl polymer having an alkenyl group at the terminal of the present invention gives a cured product by itself or using an appropriate crosslinking agent.
Among these, a vinyl polymer having a (meth) acryloyl group at the terminal gives a cured product by heating in the presence or absence of various polymerization initiators. Further, it is crosslinked and cured by light irradiation in the presence of various photopolymerization initiators.
[0065]
As the curing agent for the vinyl polymer having an alkenyl group at the terminal, various polyvalent hydrogen silicon compounds can be used. At this time, a conventionally known hydrosilylation catalyst can be used as a catalyst for the curing reaction.
When the vinyl polymer having an alkenyl group at the terminal of the present invention is cured, it can be widely produced from rubbery to resinous depending on its molecular weight and main chain skeleton. Specific applications of cured products include sealing materials, adhesives, adhesives, elastic adhesives, paints, powder paints, foams, electrical and potting agents, films, gaskets, various molding materials, artificial marble, etc. is there.
[0066]
The vinyl polymer having a hydroxyl group at the terminal of the present invention is uniformly cured by using a compound having two or more functional groups capable of reacting with a hydroxyl group as a curing agent. Specific examples of the curing agent include, for example, a polyisocyanate compound having two or more isocyanate groups in one molecule, an aminoplast resin such as methylolated melamine and an alkyl etherified product or a low-condensed product thereof, a polyfunctional carboxylic acid, and Examples thereof include halides thereof. When producing a cured product using these curing agents, an appropriate curing catalyst can be used.
[0067]
When the vinyl polymer having a hydroxyl group at the terminal of the present invention is cured, it can be widely produced from rubbery to resinous depending on the molecular weight and main chain skeleton. Specific applications of cured products include sealing materials, adhesives, adhesives, elastic adhesives, paints, powder paints, foams, electrical and potting agents, films, gaskets, various molding materials, artificial marble, etc. is there.
[0068]
【Example】
Hereinafter, the vinyl polymer of the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[0069]
[Production Example 1]
Production example of 2-allyloxyethyl methacrylate
In a three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and Dean-Stark tube, methacrylic acid (137.7 g, 1.6 mol), ethylene glycol monoallyl ether (80.7 g, 0.8 mol), p -Toluenesulfonic acid (0.76 g, 4.0 mmol) and toluene (650 mL) were charged. After reacting at 120 ° C. for 5 hours, 0.12 g of p-toluenesulfonic acid was added, and further reacted at the same temperature for 6 hours, and 0.1 g of p-toluenesulfonic acid was added. The reaction was terminated at the same temperature for another 9 hours. During this time, methacrylic acid and ethylene glycol monoallyl ether were traced by liquid chromatography, and the conversion finally reached 98%. NaHCOThreeAn aqueous solution was added to neutralize and the two layers were separated. The aqueous layer is extracted once with toluene, and the organic layer is extracted with CaCl.2After drying, the volatiles were removed under reduced pressure. The crude product was distilled under reduced pressure (60 ° C., 2 mmHg) to obtain 98.7 g of 2-allyloxyethyl methacrylate represented by the following formula (yield 73%).
H2C = C (CHThreeCO2(CH2)2OCH2CH = CH2
[0070]
[Production Example 2]
Production of carboxylate having alkenyl group (1)
Undecylenic acid (18.8 g, 0.102 mol) was slowly added dropwise to a 1 / 2N ethanol solution (200 mL) of potassium hydroxide at 0 ° C. with stirring. Volatile components were distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was washed with acetone and then heated under reduced pressure to obtain a white solid of undecylenic acid potassium salt represented by the following formula (8.88 g, yield 88%).
CH2= CH- (CH2)8-CO2 -K+
[0071]
[Production Example 3]
Production example (2) of carboxylate having alkenyl group
4-Pentenoic acid (49 g, 0.489 mol) and potassium tert-butoxide (54.9 g, 0.489 mol) were charged in methanol (245 mL), and the mixture was stirred at 0 ° C. Volatile components were distilled off under reduced pressure to obtain potassium pentenoate represented by the following formula.
CH2= CH- (CH2)2-CO2 -K+
[0072]
[Production Example 4]
Production example of an initiator having a hydroxyl group
2-Bromopropionic acid chloride (2 mL, 3.35 g, 19.5 mmol) was slowly added dropwise at 0 ° C. to a THF solution (10 mL) of ethylene glycol (10.9 mL, 195 mmol) and pyridine (3 g, 39 mmol) in a nitrogen atmosphere. did. The solution was stirred at that temperature for 2 hours. Dilute hydrochloric acid (20 mL) and ethyl acetate (30 mL) were added, and the two layers were separated. The organic layer is washed with dilute hydrochloric acid and brine, and Na2SOFourAfter drying, the volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product (3.07 g). The crude product was distilled under reduced pressure (70 to 73 ° C., 0.5 mmHg) to obtain hydroxyethyl-2-bromopropionate represented by the following formula (2.14 g, 56%).
HThreeCC (H) (Br) C (O) O (CH2)2-OH
[0073]
[Production Example 5]
Production example (1) of an initiator having an alkenyl group
The 50 mL 2-necked flask was purged with nitrogen, and 2-allyloxyethanol (2.5 mL, 23.4 mmol), pyridine (3 mL), and THF (10 mL) were charged. The solution was cooled to 0 ° C. and 2-bromopropionic acid chloride (2 mL, 19.52 mmol) was slowly added dropwise. After stirring at the same temperature for 1 hour, ethyl acetate (10 mL) was added, and the resulting hydrochloride of pyridine was removed by filtration. The filtrate was diluted with dilute hydrochloric acid (10 mL), NaHCO 3ThreeWashed with aqueous solution (10 mL) and then brine (10 mL). The organic layer is Na2SOFourThe volatile matter was distilled off under reduced pressure. The resulting crude product was distilled under reduced pressure to obtain allyloxyethyl-2-bromopropionate represented by the following formula. (78.5-81 degreeC (1.3mmHg), 2.986g).
CHThreeC (H) (Br) C (O) O-CH2CH2-O-CH2CH = CH2
[0074]
[Example 1]
In a 1 L pressure-resistant reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (112 mL, 100 g, 0.78 mol), the hydroxyl group-containing initiator obtained in Production Example 4 (3.07 g, 15.6 mmol), cuprous bromide ( 2.24 g, 15.6 mmol), 2,2′-bipyridyl (4.87 g, 31.2 mmol), ethyl acetate (90 mL), acetonitrile (22 mL) were charged, and nitrogen bubbling was performed to remove dissolved oxygen. Sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 2 hours. The reaction vessel was returned to room temperature, 2-hydroxyethyl methacrylate (3.92 mL, 4.06 g, 31.2 mmol) was added, and the mixture was reacted at 110 ° C. for 2 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate (200 mL), insolubles were filtered off, and the filtrate was washed twice with 10% hydrochloric acid and once with brine. After the organic layer was dried over Na2SO4, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 82 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal. The number average molecular weight of the polymer was 5100 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.29.
[0075]
Next, poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal obtained as described above (50 g) and a toluene solution (100 mL) of pyridine (10 mL) were added to undecene at 75 ° C. in a nitrogen atmosphere. Acid chloride (7.22 mL, 6.81 g, 33.6 mmol) was slowly added dropwise and stirred at 75 ° C. for 3 hours. The resulting white solid was filtered and the organic layer was washed with dilute hydrochloric acid and brine. The organic layer is Na2SOFourAnd concentrated under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) having an alkenyl group (43 g). The number average molecular weight of the polymer was 5400 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.30. The alkenyl group introduced per oligomer molecule is1According to 1 H NMR analysis, the number was 2.28.
[0076]
Next, in a 30 mL pressure-resistant reaction vessel, poly (butyl acrylate) having alkenyl groups at both ends obtained above (2 g), methyldimethoxysilane (0.32 mL), methyl orthoformate (0.09 mL, 3 equivalents to an alkenyl group), 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-divinyldisiloxane complex of zero-valent platinum (8.3 × 10-810 mol / L xylene solution, alkenyl group-FourEquivalent weight) and stirred at 100 ° C. for 1 hour. Volatile components were distilled off under reduced pressure to obtain 2 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having methyldimethoxysilyl groups at both ends, as shown in the following formula. The number average molecular weight of the polymer was 5900 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.37. In addition, the silyl group introduced per oligomer molecule is1According to 1 H NMR analysis, it was 2.24.
[0077]
Next, poly (acrylic-n-acid butyl) having methyldimethoxysilyl groups at both ends obtained as described above (1 g) and a curing catalyst (manufactured by Nitto Kasei, U-220, dibutyltin diacetylacetonate, 30 mg) ) Were mixed well, poured into a mold, and defoamed at room temperature using a vacuum dryer. A uniform rubber-like cured product was obtained by leaving it to stand at room temperature for 7 days. The gel fraction was 78%.
[0078]
[Example 2]
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal
In a 1 L pressure-resistant reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (112 mL, 100 g, 0.78 mol), the hydroxyl group-containing initiator obtained in Reference Example 1 (3.07 g, 15.6 mmol), cuprous bromide ( 2.24 g, 15.6 mmol), 2,2′-bipyridyl (4.87 g, 31.2 mmol), ethyl acetate (90 mL), acetonitrile (22 mL) were charged, and nitrogen bubbling was performed to remove dissolved oxygen. Sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 2 hours. The reaction vessel was returned to room temperature, 2-hydroxyethyl methacrylate (3.92 mL, 4.06 g, 31.2 mmol) was added, and the mixture was reacted at 110 ° C. for 2 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate (200 mL), insolubles were filtered off, the filtrate was washed with 10% hydrochloric acid and brine, and the organic layer was washed with Na.2SOFourAnd dried. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 82 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal. This polymer had a viscosity of 25 Pa · s, a number average molecular weight of 5100 as measured by GPC (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and a molecular weight distribution of 1.29. Also,1The average number of hydroxyl groups per polymer molecule determined by 1 H-NMR analysis was 2.39.
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having an alkenyl group at the terminal
To a toluene solution (100 mL) of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal obtained above and pyridine (10 mL) at 75 ° C. under a nitrogen atmosphere, undecenoic acid chloride (7.22 mL, 6.81 g, 33.6 mmol) was slowly added dropwise and stirred at 75 ° C. for 3 hours. The resulting white solid was filtered, the organic layer was washed with dilute hydrochloric acid and brine, and the organic layer was washed with Na2SOFourAnd dried. By concentrating under reduced pressure, poly (acrylic acid-n-butyl) (43 g) having an alkenyl group was obtained. The number average molecular weight of the polymer was 5400 according to GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.30. Also,1The number of alkenyl groups introduced per molecule of polymer determined by 1 H-NMR analysis was 2.28.
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group at the terminal
In a 30 mL pressure-resistant reaction vessel, poly (butyl acrylate) having alkenyl groups at both ends obtained above (2 g), methyldimethoxysilane (0.32 mL), methyl orthoformate (0.09 mL, based on alkenyl groups) 3 equivalents), platinum bis (divinyltetramethyldisiloxane) (8.3 × 10-8mol / L xylene solution, 10-4 equivalents relative to the alkenyl group), and stirred at 100 ° C. for 1 hour. The volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain 2 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group. The number average molecular weight of the polymer was 5900 according to GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.37. Also,1The number of silyl groups introduced per molecule of polymer determined by 1 H-NMR analysis was 2.24.
[0079]
[Reference Example 1]
The crosslinkable silyl group-terminated polymer (1 g) of Example 2 and a curing catalyst (manufactured by Nitto Kasei, U-220, dibutyltin diacetylacetonate, 30 mg) were mixed well, poured into a mold, and then using a vacuum dryer. Defoamed at room temperature. A uniform rubber-like cured product was obtained by leaving it to stand at room temperature for 7 days. The gel fraction determined by toluene extraction was 78%.
[0080]
[Reference Example 2]
100 parts by weight of the polymer having a crosslinkable silyl group at the end of Example 2, 1 part by weight of water, and 1 part by weight of dibutyltin dimethoxide are mixed well, poured into a mold, and at room temperature using a vacuum dryer. Defoamed. A uniform rubber-like cured product sheet was obtained by heating and curing at 50 ° C. for 20 hours. The gel fraction determined by toluene extraction was 88%. A 2 (1/3) type dumbbell test piece was punched from the rubber-like cured sheet, and a tensile test was performed using an autograph (200 mm / min). The breaking strength was 0.32 MPa and the breaking elongation was 34%.
[0081]
[Example 3]
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having halogen at its terminal
In a 500 ml pressure-resistant reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (112 mL, 100 g, 0.78 mol), dibromoxylene (4.12 g, 15.6 mmol), cuprous bromide (2.24 g, 15.6 mmol), 2,2′-bipyridyl (4.87 g, 31.2 mmol), ethyl acetate (90 mL) and acetonitrile (20 mL) were charged, and nitrogen bubbling was performed to remove dissolved oxygen, followed by sealing. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 2 hours. The reaction vessel was returned to room temperature, 2-hydroxyethyl methacrylate (3.92 mL, 4.06 g, 31.2 mmol) was added, and the mixture was reacted at 110 ° C. for 2 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate (200 mL), and purified by removing the copper catalyst through a column of activated alumina to obtain a polymer having a Br group at the end. The number average molecular weight of the obtained polymer was 5700 in GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.37.
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having an alkenyl group at the terminal
Under a nitrogen atmosphere, 84 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having halogen at the terminal obtained above, 7.7 g (56 mmol) of potassium pentenoate, and DMAc 80 ml were charged in a 500 ml flask and reacted at 70 ° C. for 4 hours. Unreacted potassium pentenoate and produced potassium bromide in the reaction mixture were removed by water extraction purification to obtain a polymer having an alkenyl group at the terminal. 70 g of this polymer and an equivalent weight of aluminum silicate (manufactured by Kyowa Chemical: Kyowaard 700PEL) were mixed in toluene and stirred at 100 ° C. After 4 hours, the aluminum silicate was filtered, and the polymer was purified by heating and distilling off the volatiles of the filtrate under reduced pressure. The number average molecular weight of the obtained polymer was 4760 by GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.73. Also1The number of alkenyl groups per polymer molecule determined by 1 H-NMR analysis was 1.78.
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group at the terminal
In a 200 ml pressure resistant reaction tube, 60 g of the polymer having an alkenyl group at the terminal obtained above, 8.4 mL (68.1 mmol) of methyldimethoxysilane, 2.5 mL (22.9 mmol) of methyl orthoformate, platinum bis (divinyltetramethyldi) Siloxane) 5 × 10-3mmol was charged and reacted at 100 ° C. for 4 hours to obtain a crosslinkable silicon group-containing polymer. The number average molecular weight of the obtained polymer was 6000 by GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.44. Also1The number of crosslinkable silyl groups per molecule of the polymer determined by 1 H-NMR analysis was 1.59.
[0082]
[Reference Example 3]
1 part by weight of water and 1 part by weight of dibutyltin dimethoxide were mixed and stirred in 100 parts by weight of the polymer having a crosslinkable silyl group at the terminal obtained in Example 3, and poured into a 2 mm thick mold. A uniform rubber-like cured product sheet was obtained by defoaming at room temperature using a vacuum dryer and heat-curing at 50 ° C. for 2 days. The gel fraction determined by toluene extraction was 93%. A 2 (1/3) type dumbbell test piece was punched from the rubber-like cured sheet, and a tensile test was performed using an autograph (200 mm / min). The breaking strength was 0.26 MPa and the breaking elongation was 75%.
[0083]
[Example 4]
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having halogen at its terminal
In a 50 ml flask, 0.63 g (4.4 mmol) of cuprous bromide, 0.76 g (4.4 mmol) of pentamethyldiethylenetriamine, 5 ml of acetonitrile, 1.6 g (4.4 mmol) of diethyl 2,5-dibromoadipate, acrylic After charging 44.7 g (349 mmol) of butyl acid and performing freeze degassing, it was reacted at 70 ° C. for 7 hours in a nitrogen atmosphere. The polymer having a Br group at the end was obtained by removing and purifying the copper catalyst through an activated alumina column. The number average molecular weight of the obtained polymer was 10700 in GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.15.
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having an alkenyl group at the terminal
Under a nitrogen atmosphere, a 200 ml flask was charged with 35 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having halogen at the terminal obtained above, 2.2 g (16.1 mmol) of potassium pentenoate and 35 ml of DMAc, and reacted at 70 ° C. for 4 hours. It was. Unreacted potassium pentenoate and produced potassium bromide in the reaction mixture were removed by water extraction purification to obtain a polymer having an alkenyl group at the terminal. The number average molecular weight of the obtained polymer was 11300 in GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.12. Also1The number of alkenyl groups per polymer molecule determined by 1 H-NMR analysis was 1.82.
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group at the terminal
In a 200 mL pressure-resistant reaction tube, 15 g of the polymer having an alkenyl group at the terminal obtained above, methyldimethoxysilane 1.8 mL (14.5 mmol), methyl orthoformate 0.26 mL (2.4 mmol), platinum bis (divinyltetramethyldisiloxane) ) 10-Fourmmol was charged and reacted at 100 ° C. for 4 hours to obtain a polymer having a crosslinkable silyl group at the terminal. The viscosity of the obtained polymer was 44 Pa · s, and the number average molecular weight was 11900 in GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.12. Also1According to 1 H-NMR analysis, the number of crosslinkable silicon groups per polymer molecule was 1.46.
[0084]
[Reference Example 4]
1 part by weight of water and 1 part by weight of dibutyltin dimethoxide were mixed and stirred in 100 parts by weight of the polymer having a crosslinkable silyl group at the end obtained in Example 4, and poured into a 2 mm thick mold. A uniform rubber-like cured material sheet was obtained by defoaming at room temperature using a vacuum dryer and heating and curing at 50 ° C. for 10 days. The gel fraction determined by toluene extraction was 98%. A 2 (1/3) type dumbbell test piece was punched from the rubber-like cured sheet, and a tensile test was performed using an autograph (200 mm / min). The breaking strength was 0.35 MPa and the breaking elongation was 77%.
[0085]
[Example 5]
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having an alkenyl group at the terminal
In a 100 mL glass reaction vessel, butyl acrylate (50.0 mL, 44.7 g, 0.349 mol), cuprous bromide (1.25 g, 8.72 mmol), pentamethyldiethylenetriamine (1.82 mL, 1.51 g). , 8.72 mmol), and acetonitrile (5 mL) were charged, and after cooling, degassed under reduced pressure, and then replaced with nitrogen gas. After stirring well, diethyl 2,5-dibromoadipate (1.57 g, 4.36 mmol) was added, and the mixture was heated and stirred at 70 ° C. After 60 minutes, 1,7-octadiene (6.44 mL, 4.80 g, 43.6 mmol) was added, and heating and stirring were continued at 70 ° C. for 2 hours. After the mixture was treated with activated alumina, the volatile components were distilled off by heating under reduced pressure. The product was dissolved in ethyl acetate and washed with 2% hydrochloric acid, brine. The organic layer is Na2SOFourThe polymer having alkenyl groups at the ends was obtained by heating and evaporating volatile components under reduced pressure. The number average molecular weight of the obtained polymer was 13100 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.22. Also1The number of alkenyl groups per polymer molecule determined by 1 H-NMR analysis was 2.01.
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group at the terminal
Poly (acrylic acid-n-butyl) having an alkenyl group at the terminal (30.5 g) obtained above and aluminum silicate (Kyowa Kagaku: Kyowaard 700PEL) of the same weight as the polymer in toluene. Mix and stir at 100 ° C. After 4 hours, the aluminum silicate was filtered, and the polymer was purified by heating and distilling off the volatiles of the filtrate under reduced pressure.
In a 200 mL pressure-resistant glass reaction vessel, the purified polymer (23.3 g), dimethoxymethylsilane (2.55 mL, 20.7 mmol), dimethyl orthoformate (0.38 mL, 3.45 mmol), and platinum catalyst are added. Prepared. However, the amount of platinum catalyst used is 2 × 10 in molar ratio to the alkenyl group of the polymer.-FourEquivalent. The reaction mixture was heated at 100 ° C. for 3 hours. The volatile content of the mixture was distilled off under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group at the terminal. The number average molecular weight of the obtained polymer was 13900 in GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.25. Also1The number of crosslinkable silicon groups per polymer molecule determined by 1 H-NMR analysis was 1.58.
[0086]
[Reference Example 5]
1 part by weight of water and 1 part by weight of dibutyltin dimethoxide were mixed and stirred into 100 parts by weight of the polymer having a crosslinkable silyl group at the end obtained in Example 5, and poured into a 2 mm thick mold. A uniform rubber-like cured material sheet was obtained by defoaming at room temperature using a vacuum dryer and heat-curing at 50 ° C. for 10 days. The gel fraction determined by toluene extraction was 85%. A 2 (1/3) type dumbbell test piece was punched from the rubber-like cured sheet, and a tensile test was performed using an autograph (200 mm / min). The breaking strength was 0.34 MPa and the breaking elongation was 86%.
[0087]
[Example 6]
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having halogen at its terminal
In a 50 mL flask, cuprous bromide 0.63 g (4.4 mmol), pentamethyldiethylenetriamine 0.76 g (4.4 mmol), acetonitrile 5 mL, diethyl 2,5-dibromoadipate 0.78 g (2.2 mmol), acrylic After charging 44.7 g (349 mmol) of butyl acid and performing freeze degassing, it was reacted at 70 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere. The polymer having a Br group at the end was obtained by removing and purifying the copper catalyst through an activated alumina column. The number average molecular weight of the obtained polymer was 23600 in GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion) and the molecular weight distribution was 1.14.
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having an alkenyl group at the terminal
Under a nitrogen atmosphere, 34 g of the polymer having a Br group at the terminal obtained above, 1.0 g (7.6 mmol) of potassium pentenoate, and 34 mL of DMAc were charged in a 200 mL flask and reacted at 70 ° C. for 4 hours. Unreacted potassium pentenoate and produced potassium bromide in the reaction mixture were removed by water extraction purification to obtain a polymer having an alkenyl group at the terminal. The polymer having an alkenyl group at the terminal and an equal weight (30.5 g) of aluminum silicate (manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd .: Kyowaard 700PEL) were mixed in toluene and stirred at 100 ° C. After 4 hours, the aluminum silicate was filtered, and the polymer was purified by heating and distilling off the volatiles of the filtrate under reduced pressure. The number average molecular weight of the obtained polymer was 24800 and molecular weight distribution 1.14 by GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion). Also1The number of alkenyl groups per polymer molecule determined by 1 H-NMR analysis was 1.46.
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group at the terminal
21 g of polymer having an alkenyl group at the terminal obtained above in a 200 ml pressure resistant reaction tube, 0.94 ml (7.6 mmol) of methyldimethoxysilane, 0.13 ml (1.3 mmol) of methyl orthoformate, platinum bis (divinyltetramethyldisiloxane) 2x10-Fourmmol was charged and reacted at 100 ° C. for 4 hours to obtain a polymer having a crosslinkable silyl group at the terminal. The viscosity of the obtained polymer was 100 Pa · s, and the number average molecular weight was 25400 in GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.16. Also1The number of crosslinkable silyl groups per polymer molecule determined by 1 H-NMR analysis was 1.48.
[0088]
[Reference Example 6]
1 part by weight of water and 1 part by weight of dibutyltin dimethoxide were mixed and stirred in 100 parts by weight of the polymer having a crosslinkable silyl group at the terminal obtained in Example 6, and poured into a 2 mm thick mold. A uniform rubber-like cured product sheet was obtained by defoaming at room temperature using a vacuum dryer and heating and curing at 50 ° C. for 2 days. The gel fraction determined by toluene extraction was 94%. A 2 (1/3) type dumbbell test piece was punched from the rubber-like cured sheet, and a tensile test was performed using an autograph (200 mm / min). The breaking strength was 0.40 MPa, and the breaking elongation was 323%.
[0089]
[Comparative Example 1]
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group using a crosslinkable silicon group-containing monomer
400 g of toluene, 385 g of butyl acrylate, 15 g of methyldimethoxysilylpropyl methacrylate, and 6 g of azobisisobutyronitrile were polymerized at 105 ° C. for 7 hours while bubbling nitrogen in a 1 L flask. By distilling off toluene, poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group was obtained. This polymer had a viscosity of 74 Pa · s, a number average molecular weight of 8,500, and a molecular weight distribution of 2.47, as measured by GPC (mobile phase chloroform, polystyrene conversion). Also1The average number of hydroxyl groups per polymer molecule determined by 1 H-NMR analysis was 1.40.
[0090]
[Comparative Reference Example 1]
1 part by weight of water and 1 part by weight of dibutyltin dimethoxide were mixed with 100 parts by weight of the polymer having a crosslinkable silyl group of Comparative Example 1 and poured into a 2 mm thick formwork. A uniform rubber-like cured material sheet was obtained by defoaming at room temperature using a vacuum dryer and heating and curing at 50 ° C. for 10 days. The gel fraction determined by toluene extraction was 78%. A 2 (1/3) type dumbbell test piece was punched from the rubber-like cured sheet, and a tensile test was performed using an autograph (200 mm / min). The breaking strength was 0.14 MPa, and the breaking elongation was 69%.
[0091]
[Comparative Example 2]
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group using a crosslinkable silicon group-containing monomer
210 g of toluene, 293 g of butyl acrylate, 7.2 g of methyldimethoxysilylpropyl methacrylate, and 1.8 g of azobisisovaleronitrile were polymerized at 105 ° C. for 7 hours while bubbling nitrogen in a 1 L flask. By distilling off toluene, poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group was obtained. The polymer had a viscosity of 110 Pa · s, a number average molecular weight of 9600 as measured by GPC (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and a molecular weight distribution of 2.86.
The results of Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 are summarized in Table 1.
[0092]
[Table 1]
[0093]
For applications that require rubber-like properties, it is desired to increase the molecular weight of the polymer in order to improve the balance of modulus / strength at break / elongation at break. Particularly in a polymer having a crosslinkable functional group as in the present invention, the tendency is strong because the molecular weight is closely related to the molecular weight between crosslinking points, which is an important index for rubber design. The number average molecular weight is one of the important parameters that influence the molecular weight between cross-linking points, and it is desirable that the number average molecular weight can be increased in order to improve the physical property balance.
[0094]
Since the vinyl polymer having a crosslinkable silyl group of the present invention can narrowly control the molecular weight distribution, the viscosity when compared with a polymer having almost the same number average molecular weight is extremely low, and as a result, a raw material excellent in handleability. (The viscosity of Example 4 is less than half that of Comparative Example 2). Further, when the viscosity is limited, a polymer having a higher number average molecular weight can be synthesized at substantially the same viscosity, so that a cured product having a better modulus / strength / elongation balance can be obtained (Example 7). In addition, since a vinyl polymer having a crosslinkable silyl group has been obtained by the living radical polymerization method, even if the average amount of the crosslinkable silyl group per molecule is almost the same, a polymer containing no crosslinkable silyl group is used. The amount of coalescence is reduced, and a cured product having a high gel content can be obtained (Example 4 and Comparative Example 1).
[0095]
[Reference Example 7]
Heat resistance of cured product
A part of the cured product sheet of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group obtained in Reference Example 4 was placed in an oven at 150 ° C., taken out after 24 hours, and the surface state was observed. There was no abnormality in the surface condition.
[0096]
[Comparative Example 3]
Synthesis of polydimethylsiloxane (silicone) having a terminal silyl group
In a 200-ml flask, 97 g of terminal vinyl polydimethylsiloxane having a molecular weight of 17,200 (Amax DMS-V25: unsaturated group equivalent 0.11 eq / kg), 2.3 g (21.4 mmol) of methyldimethoxysilane, platinum bis (divinyltetramethyl) Disiloxane) 10-3mmol was added and reacted at 70 ° C. for 6 hours. The number average molecular weight of the obtained crosslinkable silyl group-terminated polydimethylsiloxane was 11900 in GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 2.52.1The peak derived from the unsaturated group disappears in HNMR (300 MHz), and the crosslinkability per molecule of the polydimethylsiloxane polymer determined from the intensity ratio of the methyl proton bonded to the silicon atom derived from the polymer main chain and the proton of the methoxysilyl group. The number of silicon groups was 2. The viscosity was 6 poise.
[0097]
[Comparative Reference Example 2]
Heat resistance of cured product
1 part by weight of water and 1 part by weight of dibutyltin dimethoxide were mixed and stirred in 100 parts by weight of the polymer having a crosslinkable silyl group of Comparative Example 3, and poured into a 2 mm thick mold. Degassed under reduced pressure and cured by heating at 50 ° C. for 10 days. A part of the obtained cured sheet was put in an oven at 150 ° C., taken out after 24 hours, and the surface state was observed. There was no abnormality on the surface.
[0098]
[Comparative Example 4]
Synthesis of polyisobutylene having an allyl group at the end
Into a 2 L pressure-resistant glass polymerization vessel purged with nitrogen, 205 ml of ethylcyclohexane dried with molecular sieves, 819 ml of toluene and 2.89 g (12.5 mmol) of p-dicumulyl chloride were added.
332 ml (3.91 mol) of isobutylene monomer was introduced into the polymerization vessel, and then 0.454 g (4.88 mmol) of 2-methylpyridine and 6.69 ml (61.0 mmol) of titanium tetrachloride were added to initiate the polymerization. After 70 minutes of reaction time, 6.86 g (60.0 mmol) of allyltrimethylsilane was added to carry out an allyl group introduction reaction at the polymer end. After 120 minutes of reaction time, the reaction solution was washed with water, and then the solvent was distilled off to obtain polyisobutylene having an allyl group at the terminal.
Synthesis of polyisobutylene having a crosslinkable silyl group at the end
After 200 g of the polymer having an allyl group at the terminal obtained above was heated to about 75 ° C., methyldimethoxysilane 1.5 [eq / vinyl group], platinum (vinylsiloxane) complex 5 × 10-Five[Eq / vinyl group] was added to carry out a hydrosilylation reaction. Follow up the reaction by FT-IR, about 1640cm in about 20 hours-1Olefin absorption disappeared.
The viscosity of the polyisobutylene having a crosslinkable silyl group at the terminal was 360 Pa · s, and the number average molecular weight was 4800 in GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.52. Also1The number of crosslinkable silyl groups per molecule of the polymer determined by 1 H-NMR analysis was 1.66.
[0099]
[Comparative Reference Example 3]
Heat resistance of cured product
1 part by weight of water and 1 part by weight of dibutyltin dimethoxide were mixed with 100 parts by weight of a polymer having a crosslinkable silyl group at the end of Comparative Example 4 and poured into a 2 mm thick formwork. Degassed under reduced pressure and cured by heating at 50 ° C. for 10 days. A part of the obtained cured sheet was put in an oven at 150 ° C., taken out after 24 hours, and the surface state was observed. The surface was dissolved and part of the liquid was flowing out.
[0100]
The results of Reference Example 7 and Comparative Reference Examples 2 and 3 are shown in Table 2.
[0101]
[Table 2]
[0102]
The cured product of the vinyl polymer having a crosslinkable silyl group of the present invention has the same level of heat resistance as that of the silicone polymer, and is superior in heat resistance to the polyisobrylene type, so that heat resistance is required. Can be used for applications.
[0103]
[Reference Example 8]
Accelerated weather resistance
A part of the cured sheet of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group obtained in Reference Example 4 was subjected to an accelerated weather resistance test using a sunshine weatherometer, and the surface state was observed. It was. Even after 1000 hours, the surface was not dissolved or discolored.
[0104]
[Comparative Reference Examples 4 and 5]
Instead of the cured product of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group obtained in Reference Example 4, in Comparative Reference Example 4, the silicone polymer obtained in Comparative Example 3 was used. Using the polyisobutylene polymer obtained in Comparative Example 4, an accelerated weather resistance test was conducted in the same manner as in Reference Example 8. In Comparative Reference Example 4, the surface did not dissolve or discolor after 1000 hours. On the other hand, in Comparative Reference Example 5, dissolution of the surface started after 500 hours.
[0105]
The composition using the vinyl polymer having a crosslinkable silyl group of the present invention has the same level of weather resistance as that of the silicone polymer composition, and is far superior to the polyisobrylene type. It can be used for applications that require high performance.
[0106]
[Reference Example 9]
One-part deep curing
100 parts by weight of the polymer having a crosslinkable silyl group obtained in Example 5 was azeotropically dehydrated with toluene. Under a nitrogen atmosphere, 1 part by weight of methyltrimethoxysilane and 1 part by weight of dibutyltin diacetylacetonate were sequentially added, and a one-part formulation was prepared by storing in a sealed bottle in a sample bottle. After storing for 1 week in a constant temperature and humidity chamber (23 ° C., 60% RH), the sample was dispensed to the sample tube. As a result of taking out the cured portion after 24 hours from the payout and measuring the thickness in the depth direction, it was 3 mm.
[0107]
[Comparative Reference Examples 6 and 7]
One-part deep curing
Instead of the polymer obtained in Example 5, Comparative Example 6 used the silicone polymer obtained in Comparative Example 3, and Comparative Reference Example 7 used the polyisobutylene polymer obtained in Comparative Example 4 as a reference example. In the same manner as in Example 9, the deep part curability was measured. The deep curability of Comparative Reference Example 6 was 3 mm. In Comparative Reference Example 7, only the thin skin was stretched on the surface, and the inside was not cured.
The vinyl polymer composition having a crosslinkable silyl group of the present invention has the same level of one-component deep-curing property as a silicone composition and is far superior to a polyisobrylene composition. It can be used as a composition such as a liquid sealant.
[0108]
[Reference Example 10]
Adhesiveness
100 parts by weight of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group obtained in Example 5, 120 parts by weight of colloidal calcium carbonate, 50 folds of dioctyl phthalate, and a crosslinkable silyl group-containing compound having an amino group 2 parts by weight of A-1120 (manufactured by Nihon Unicar) and 1 part by weight of dibutyltin diacetylacetonate were added and mixed well, and applied on a glass substrate in a bead shape. After standing at room temperature for 7 days, the adhesiveness was evaluated by cutting and peeling off the interface. The destruction situation was cohesive failure of the blended cured product.
The composition of the vinyl polymer having a crosslinkable silyl group of the present invention has sufficient adhesiveness and can be sufficiently used as a curable composition having adhesiveness.
[0109]
[Reference Example 11]
Paintability
To 100 parts by weight of poly (n-butyl acrylate) having a crosslinkable silyl group obtained in Example 5, 10 parts by weight of titanium oxide, 100 parts by weight of colloidal calcium carbonate, 40 parts by weight of heavy calcium carbonate, tin octylate A reaction product of 3 parts by weight and 0.75 part by weight of laurylamine was added and mixed well to prepare a sheet. The day after the sheet was prepared, an acrylic emulsion paint diluted with 10% water (aqueous top, manufactured by Nippon Paint) was applied. We were able to apply without problem.
[0110]
[Comparative Reference Example 8]
Paintability
A similar experiment was conducted using the polydimethylsiloxane having a crosslinkable silicon group obtained in Comparative Example 3 instead of the poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group obtained in Example 5 in Reference Example 11. I did it. Even if I applied the paint, it repelled immediately.
Unlike the composition using the silicone polymer, the composition using the vinyl polymer having a crosslinkable silyl group of the present invention had sufficient paintability. Therefore, it can be used as a curable composition such as a paintable sealant.
[0111]
[Reference Example 12]
Pollution
To 100 parts by weight of poly (n-butyl acrylate) having a crosslinkable silyl group obtained in Example 5, 10 parts by weight of titanium oxide, 100 parts by weight of colloidal calcium carbonate, 40 parts by weight of heavy calcium carbonate, tin octylate The reaction product of 3 parts by weight and 0.75 part by weight of laurylamine was added and mixed well, filled in a granite joint coated with a primer (No. 40, manufactured by Yokohama Rubber), and exposed outdoors. Even after 8 months, the joint area was clean.
[0112]
[Comparative Reference Example 9]
A similar experiment was conducted using the polydimethylsiloxane having a crosslinkable silyl group obtained in Comparative Example 3 in place of the poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group obtained in Example 5 in Reference Example 12. I did it. After 8 months, the area around the joint was dark and dirty.
Unlike the composition using a silicone polymer, the composition using a vinyl polymer having a crosslinkable silyl group of the present invention was free from granite contamination. Therefore, it can be used as a curable composition such as a sealant without contamination.
[0113]
[Reference Example 13]
Adhesive
40% toluene solution 175 of special rosin ester (Superester A-100, manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd.) was added to 100 parts by weight of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group obtained by the same formulation as in Example 4. Part by weight (70 parts by weight as rosin ester) and 2 parts by weight of # 918 (tin catalyst, manufactured by Sansha Co., Ltd.) were mixed and applied onto a PET film using a 100 μm coater. After standing at room temperature for 1 day, it was heated at 50 ° C. for 1 day. According to JIS Z 0237, it was 4.5 N / 25 mm as a result of carrying out 180 degree peeling adhesion.
The vinyl polymer having a crosslinkable silyl group of the present invention can be used as an adhesive.
[0114]
[Example 7]
In a 30 mL pressure-resistant glass reaction vessel, butyl acrylate (5 mL, 4.47 g, 34.9 mmol), α, α′-dibromo-p-xylene (185 mg, 0.70 mmol), cuprous bromide (100 mg, 0 .70 mmol), 2,2′-bipyridyl (217 mg, 1.40 mmol), ethyl acetate (4 mL), and acetonitrile (1 mL) were added and nitrogen bubbling was performed for 10 minutes to remove dissolved oxygen, followed by sealing. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 2 hours. After the mixture was cooled, methyldimethoxysilylpropyl methacrylate (650 mg, 2.8 mmol) was added and reacted at 100 ° C. for 2 hours. The mixture was cooled, diluted with ethyl acetate (20 mL), the insoluble solid produced was filtered, and the filtrate was washed twice with aqueous ammonium chloride and once with brine. The organic layer is Na2SOFourThe volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain 4.78 g of poly (butyl acrylate) having a methyldimethoxysilyl group at the end (90%). The number average molecular weight of the polymer was 7100 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.74. Also,1According to 1 H NMR analysis, 3.2 silyl groups were introduced per molecule.
[0115]
[Example 8]
In a 1 L pressure-resistant reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (112 mL, 100 g, 0.78 mol), the hydroxyl group-containing initiator synthesized in Production Example 1 (3.07 g, 15.6 mmol), cuprous bromide ( 2.24 g, 15.6 mmol), 2,2′-bipyridyl (4.87 g, 31.2 mmol), ethyl acetate (90 mL), acetonitrile (22 mL) were charged, and dissolved oxygen was removed by blowing nitrogen gas for 10 minutes. After that, it was sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and allowed to react for 1 hour. The reaction vessel was returned to room temperature, 2-hydroxyethyl methacrylate (3.92 mL, 4.06 g, 31.2 mmol) was added, and the mixture was reacted at 100 ° C. for 1 hour. The mixture was diluted with ethyl acetate, insolubles were filtered off, and the filtrate was washed 3 times with 10% hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourAfter drying, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 82 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal. The number average molecular weight of the polymer was 5900 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.35.
[0116]
Next, undecene was added to a toluene solution (100 mL) of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal obtained as described above (68 g) and pyridine (14 mL) at 75 ° C. in a nitrogen atmosphere. Acid chloride (7.1 mL, 33.0 mmol) was slowly added dropwise and reacted at 60 ° C. The resulting white solid was filtered and the organic layer was washed with dilute hydrochloric acid and brine. The organic layer is Na2SOFourAnd concentrated under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) having an alkenyl group at the terminal (64 g). Aluminum silicate (manufactured by Kyowa Chemical: Kyowaard 700PEL) was added to the toluene solution of the polymer and stirred at the reflux temperature to remove trace impurities in the polymer. The alkenyl group introduced per oligomer-1 molecule is1According to HNMR analysis, the number was 2.8.
[0117]
Next, in a 100 mL pressure-resistant glass reaction vessel, the polymer (25.3 g), dimethoxymethylhydrosilane (4.8 mL, 38.7 mmol), dimethyl orthoformate (1.4 mL, 12.9 mmol), and platinum The catalyst was charged. However, the amount of platinum catalyst used is 10 by molar ratio with respect to the alkenyl group of the polymer.-FourEquivalent. The reaction mixture was heated at 100 ° C. for 3 hours. The volatile component of the mixture was distilled off under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) having a silyl group at the terminal. The silyl group introduced per oligomer-1 molecule is1According to 1 H NMR analysis, it was 2.2.
[0118]
[Reference Example 14]
Poly (butyl acrylate) (2.5 g) having a crosslinkable silyl group at the end synthesized in Example 7 and a curing catalyst (manufactured by Nitto Kasei, U-220, 75 mg) were mixed well and poured into a mold. And defoaming at room temperature using a vacuum dryer. A uniform rubber-like cured product was obtained by leaving it to stand at room temperature for 7 days. The gel fraction was 54%.
[0119]
[Reference Example 15]
Dibutyltin dimethoxide and water were added to and mixed well with the poly (butyl acrylate) having a silyl group at the end synthesized in Example 8. The amount of tin catalyst and water used was 1 part by weight with respect to the polymer.
The composition thus obtained was poured into a mold, degassed under reduced pressure, and heated and cured at 50 ° C. for 20 hours to obtain a sheet-like cured product having rubber elasticity. The cured product was immersed in toluene for 24 hours, and the gel fraction was measured from the weight change before and after and was 88%.
[0120]
A 2 (1/3) type dumbbell specimen was punched from the sheet-like cured product, and a tensile test was performed using an autograph manufactured by Shimadzu (measurement conditions: 23 ° C., 200 mm / min). The breaking strength was 0.32 MPa and the breaking elongation was 34%.
[0121]
[Example 9]
Next, in a 30 mL pressure-resistant glass reaction vessel, butyl acrylate (2.5 mL, 2.24 g, 17.45 mmol), α, α′-dibromo-p-xylene (92.5 mg, 0.35 mmol), bromide Cuprous (50 mg, 0.35 mmol), 2,2′-bipyridyl (163 mg, 1.05 mmol), ethyl acetate (2 mL), acetonitrile (0.5 mL) were charged, and nitrogen gas was blown for 10 minutes to dissolve oxygen. Was removed and sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and allowed to react for 1 hour. After cooling to room temperature, allyloxyethyl methacrylate (600 mg, 3.5 mmol) obtained in Production Example 1 was added under a nitrogen gas atmosphere and sealed. The mixture was heated to 80 ° C. and reacted for 1 hour. The mixture was diluted with ethyl acetate (20 mL) and the insoluble solid produced was filtered, and then the filtrate was washed twice with dilute hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourThe volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain 1.97 g of polybutyl acrylate having an alkenyl group at both ends represented by the following formula (polymerization yield: 88%). The number average molecular weight of the polymer was 6700 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.60. The alkenyl group introduced per oligomer molecule is1From HNMR analysis, it was 5.4.
[0122]
[Chemical 6]
[0123]
[Example 10]
In a 30 mL pressure-resistant glass reaction vessel, butyl acrylate (5 mL, 4.47 g, 34.9 mmol), α, α′-dibromo-p-xylene (180 mg, 0.69 mmol), cuprous bromide (98 mg, 0 .69 mmol), 2,2′-bipyridyl (319 g, 2.06 mmol), ethyl acetate (4 mL), and acetonitrile (1 ml) were charged, nitrogen gas was blown for 10 minutes to remove dissolved oxygen, and the tube was sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and allowed to react for 1 hour. After cooling the mixture, allyltributyltin (0.51 mL, 1.64 mmol) was added under a nitrogen atmosphere and reacted at 100 ° C. for 1 hour. The mixture was diluted with ethyl acetate (20 mL) and the insoluble solid produced was filtered, and then the filtrate was washed twice with dilute hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourThen, the volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain a mixture of butyl acrylate and bromotributyltin having alkenyl groups at both ends as shown in the following formula (yield 4.48 g). The number average molecular weight of the polymer was 6300 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.57. The alkenyl group introduced per oligomer molecule is1According to 1 H NMR analysis, it was 2.2.
[0124]
[Chemical 7]
[0125]
Example 11
The 50 mL 2-necked flask was purged with nitrogen, and 2-allyloxyethanol (2.5 mL, 23.4 mmol), pyridine (3 mL), and THF (10 mL) were charged. The solution was cooled to 0 ° C. and 2-bromopropionic acid chloride (2 mL, 19.52 mmol) was slowly added dropwise. After stirring at the same temperature for 1 hour, ethyl acetate (10 mL) was added, and the resulting hydrochloride of pyridine was removed by filtration. The filtrate was diluted with dilute hydrochloric acid (10 mL), NaHCO 3ThreeWashed with aqueous solution (10 mL) and then brine (10 mL). The organic layer is Na2SOFourThe volatile matter was distilled off under reduced pressure. The resulting crude product was distilled under reduced pressure to obtain allyloxyethyl-2-bromopropionate represented by the following formula. (78.5-81 degreeC (1.3mmHg), 2.986g).
[0126]
CHThreeC (H) (Br) C (O) O-CH2CH2-O-CH2CH = CH2
Next, in a 30 mL pressure-resistant glass reaction vessel, butyl acrylate (2.5 mL, 2.24 g, 17.45 mmol), an initiator having the alkenyl group obtained above (165 mg, 0.698 mmol), A cuprous (100 mg, 0.698 mmol), 2,2′-bipyridyl (218 mg, 1.40 mmol), acetonitrile (0.5 mL), and ethyl acetate (2 mL) were charged, and dissolved oxygen was removed by blowing nitrogen gas for 10 minutes. And then sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 50 minutes. After cooling to room temperature, the mixture was diluted with ethyl acetate (20 mL), the insoluble solid produced was filtered, and the filtrate was washed twice with dilute hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourThe volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain 1.90 g of poly (butyl acrylate) having an alkenyl group at one end and bromine at the other end (79%). The number average molecular weight of the polymer was 3600 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.51. The alkenyl group introduced per oligomer molecule is1According to 1 H NMR analysis, it was 0.75.
[0127]
Next, a polymer (1.90 g) obtained as described above, Na, and a 50 mL three-necked flask equipped with a stirrer and a reflux condenser were added.2S ・ 9H2O (70.2 mg, 0.293 mmol) and ethanol (3 mL) were charged, and the mixture was stirred at reflux temperature for 3 hours. After cooling to room temperature, ethyl acetate (10 mL) and dilute hydrochloric acid (10 mL) were added, and the two layers were separated. The organic layer is washed with dilute hydrochloric acid and brine, and Na2SOFourAfter drying, the volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain 1.69 g of poly (acrylic acid) butyl having alkenyl groups at both ends as shown in the following formula. The number average molecular weight of the polymer was 5100 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.73.
[0128]
[Chemical 8]
[0129]
Example 12
2-Bromopropionic acid chloride (2 mL, 3.35 g, 19.5 mmol) was slowly added dropwise at 0 ° C. to a THF solution (10 mL) of ethylene glycol (10.9 mL, 195 mmol) and pyridine (3 g, 39 mmol) in a nitrogen atmosphere. did. The solution was stirred at that temperature for 2 hours. Dilute hydrochloric acid (20 mL) and ethyl acetate (30 mL) were added, and the two layers were separated. The organic layer is washed with dilute hydrochloric acid and brine, and Na2SOFourAfter drying, the volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product (3.07 g). The crude product was distilled under reduced pressure (70 to 73 ° C., 0.5 mmHg) to obtain hydroxyethyl-2-bromopropionate represented by the following formula (2.14 g, 56%).
HThreeCC (H) (Br) C (O) O (CH2)2-OH
In a 1 L pressure-resistant reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (112 mL, 100 g, 0.78 mol), the hydroxyl group-containing initiator obtained above (3.07 g, 15.6 mmol), cuprous bromide (2. 24 g, 15.6 mmol), 2,2′-bipyridyl (4.87 g, 31.2 mmol), ethyl acetate (90 mL), acetonitrile (22 mL) were added, nitrogen bubbling was performed to remove dissolved oxygen, and the sealed tube did. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 2 hours. The reaction vessel was returned to room temperature, 2-hydroxyethyl methacrylate (3.92 mL, 4.06 g, 31.2 mmol) was added, and the mixture was reacted at 110 ° C. for 2 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate (200 mL), insolubles were filtered off, and the filtrate was washed twice with 10% hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourAfter drying, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 82 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal. The number average molecular weight of the polymer was 5100 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.29.
[0130]
Next, poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal obtained as described above (50 g) and a toluene solution (100 mL) of pyridine (10 mL) were added to undecene at 75 ° C. in a nitrogen atmosphere. Acid chloride (7.22 mL, 6.81 g, 33.6 mmol) was slowly added dropwise and stirred at 75 ° C. for 3 hours. The resulting white solid was filtered and the organic layer was washed with dilute hydrochloric acid and brine. The organic layer is Na2SOFourAnd concentrated under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) (43 g) having an alkenyl group at the terminal shown in the following formula. The number average molecular weight of the polymer was 5400 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.30. The alkenyl group introduced per oligomer molecule is1According to HNMR analysis, the number was 2.28.
[0131]
[Chemical 9]
[0132]
[Comparative Example 5]
Poly (n-butyl acrylate) having hydroxyl groups at both ends was synthesized according to Production Example 3 of JP-A-6-219922. That is, 2-hydroxyethyl disulfide (30.8 g, 24.4 mL, 0.2 mol) was added to a 100 mL three-necked flask equipped with a stirring bar and a dropping funnel. The flask was heated to 100 ° C., and a mixture of n-butyl acrylate (12.8 g, 14.32 mL, 0.1 mol) and AIBN (0.328 g, 0.002 mol) was added dropwise over 30 minutes. The mixture was stirred for an additional hour at 100 ° C. Toluene (20 mL) was added, the mixture was placed in a separatory funnel, and the lower layer was separated. The top layer is washed 3 times with water and Na2SOFourAfter drying, the volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) having hydroxyl groups at both ends (12.18 g, 95%). The number average molecular weight of the polymer was 4300 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 4.22.
[0133]
Next, poly (acrylic acid-n-butyl) having a terminal hydroxyl group (10.51 g) and a pyridine (2 mL) solution in toluene (15 mL) obtained as described above were added at 60 ° C. in a nitrogen atmosphere. Undecenoic acid chloride (0.898 mL, 848 mg, 4.18 mmol) was slowly added dropwise and stirred at 60 ° C. for 3 hours. The resulting white solid was filtered and the organic layer was washed with dilute hydrochloric acid and brine. The organic layer is Na2SOFourAnd concentrated under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) (7.45 g) having an alkenyl group at the end represented by the following formula. The number average molecular weight of the polymer was 4400, and the molecular weight distribution was 4.31, as measured by GPC (polystyrene conversion).
[0134]
[Reference Examples 16 to 19 and Comparative Reference Example 10]
Making a cured product
Poly (butyl acrylate) having alkenyl groups at both ends obtained in Examples 9 to 12 and Comparative Example 5 was dissolved in toluene, and the same amount of aluminum silicate as the polymer (Kyowa Chemical Co., Ltd .: Kyoward 700PEL) Was added and stirred for 1 hour to remove trace impurities in the polymer.
[0135]
Next, each of the purified poly (butyl acrylate), a polyvalent hydrogen silicon compound represented by the following formula, and 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-divinyldioxide of zero-valent platinum Siloxane complex (8.3 × 10-8mol / L xylene solution) was mixed well. The amount of polyvalent hydrogen silicon compound used is such that the alkenyl group of the polymer and the hydrosilyl group of the hydrogen silicon compound are 1 / 1.2 in molar ratio, and the amount of platinum catalyst used is the alkenyl group of the polymer. 10 molar ratio to the group-Four-10-3Equivalent.
[0136]
A part of the composition thus obtained was subjected to a curing test on a hot plate at 130 ° C., and the gelation time was measured. The remaining composition was degassed under reduced pressure, poured into a mold and heat-cured to obtain a rubber-like cured product. The cured product was immersed in toluene for 24 hours, and the gel fraction was measured from the weight change before and after. The results are shown in Table 3.
[0137]
Embedded image
[0138]
[Table 3]
[0139]
Example 13
In Example 9, poly (methyl acrylate) having an alkenyl group at the terminal was obtained in the same manner except that methyl acrylate was used instead of n-butyl acrylate (yield 93%). The number average molecular weight of the polymer was 7900 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 2.0. Moreover, the average number of alkenyl groups introduced per molecule of the oligomer was 3.3 based on 1H NMR analysis.
[0140]
Example 14
In a 500 mL three-necked flask with a reflux tube, cuprous bromide (1.50 g, 10.5 mmol) as a catalyst, pentamethyldiethylenetriamine (1.65 mL) as a ligand, and diethyl-2,5-dibromo as an initiator Using adipate (9.42 g, 26.2 mol) and acetonitrile (30 mL) as a solvent, acrylic acid-n-butyl (300 mL) was polymerized at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the polymerization rate of acrylic acid-n-butyl was At 93%, 1,7-octadiene (38.6 mL, 0.261 mol) was added and heated at the same temperature. The reaction mixture was diluted with ethyl acetate, the catalyst was removed through an activated alumina column, and the volatile component was distilled off under reduced pressure to obtain a polymer having an alkenyl group at the terminal. The number average molecular weight of the polymer was 13800 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.28. The alkenyl group introduced per oligomer-1 molecule is1From 1 H NMR analysis, it was 1.84.
[0141]
Example 15
In a 30 mL pressure-resistant glass reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (7.5 mL, 6.72 g, 51.3 mmol), α, α′-dibromo-p-xylene (270 mg, 1.03 mmol), first bromide Copper (150 mg, 1.03 mmol), 2,2′-bipyridyl (322 mg, 2.06 mmol), ethyl acetate (6 mL), and acetonitrile (1.5 mL) were charged, and nitrogen gas was blown for 10 minutes to dissolve dissolved oxygen. After removal, the tube was sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 1.5 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate (20 mL) and the insoluble solid produced was filtered, and then the filtrate was washed twice with dilute hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourThe volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain 5.0 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a halogen at the terminal (polymerization yield: 75%). The number average molecular weight of the polymer was 5600 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.32.
[0142]
The above polymer (5.00 g), undecylenic acid potassium salt synthesized in Production Example 2 (476 mg, 2.14 mmol), and dimethylacetamide (10 mL) were charged and reacted at 70 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere. . Volatiles of the mixture were removed under reduced pressure, ethyl acetate was added, and insolubles were filtered off. The filtrate was evaporated under reduced pressure to obtain 4.77 g of poly (n-butyl acrylate) having an alkenyl group at the terminal. The alkenyl group introduced per oligomer-1 molecule is1From 1 H NMR analysis, it was 1.70.
[0143]
Example 16
In the same manner as in Example 15, cuprous bromide (1.50 g, 10.5 mmol) as a catalyst, pentamethyldiethylenetriamine (0.69 mL) as a ligand, and diethyl-2,5-dibromoadipate (initiator) 9.42 g, 26.2 mol), and acetonitrile (30 mL) as a solvent, acrylate-n-butyl (300 mL) was polymerized at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and poly (acrylic acid-n-) having a halogen at the terminal was polymerized. Butyl) was obtained. The number average molecular weight of the polymer was 11300 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.16.
[0144]
Next, poly (acrylic acid-n-butyl) having an alkenyl group at the terminal was obtained by the same operation as in Example 15 using the pentenoic acid potassium salt produced in Production Example 3 as the carboxylate. The alkenyl group introduced per oligomer-1 molecule is1From 1 H NMR analysis, it was 1.84.
[0145]
[Example 17]
In a 30 mL pressure-resistant glass reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (5 mL, 4.47 g, 34.9 mmol), α, α′-dibromo-p-xylene (180 mg, 0.69 mmol), cuprous bromide ( 98 mg, 0.69 mmol), 2,2′-bipyridyl (319 g, 2.06 mmol), ethyl acetate (4 mL), and acetonitrile (1 ml) were charged, and nitrogen gas was blown for 10 minutes to remove dissolved oxygen. Tubed. The mixture was heated to 130 ° C. and allowed to react for 1 hour. After cooling the mixture, allyltributyltin (0.51 mL, 1.64 mmol) was added under a nitrogen atmosphere and reacted at 100 ° C. for 1 hour. The mixture was diluted with ethyl acetate (20 mL) and the insoluble solid produced was filtered, and then the filtrate was washed twice with dilute hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourThe volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain a mixture of poly-n-butyl acrylate having an alkenyl group at the end and bromotributyltin (yield 4.48 g). The number average molecular weight of the polymer was 6300 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.57. The alkenyl group introduced per oligomer molecule is1According to 1 H NMR analysis, it was 2.2.
[0146]
Example 18
In a 30 mL pressure-resistant glass reaction vessel, methyl acrylate (5 mL, 4.78 g, 55.5 mmol), allyl 2-methyl-2-bromopropionate (0.354 mL, 460 mg, 2.22 mmol), cuprous bromide (318 mg, 2.22 mmol), 2,2′-bipyridyl (1.04 g, 6.66 mmol), acetonitrile (1 mL), and ethyl acetate (4 mL) were charged, and the vacuum was degassed three times to remove dissolved oxygen. After that, it was sealed. The mixture was heated to 80 ° C. and reacted for 3 hours. After cooling to room temperature, the mixture was diluted with ethyl acetate (20 mL), the insoluble solid produced was filtered, and the filtrate was washed twice with dilute hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourThe volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain 3.93 g of poly (methyl acrylate) having an alkenyl group at one end and bromine at the other end (75%). The number average molecular weight of the polymer was 2700 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.48. The alkenyl group introduced per oligomer molecule is1According to 1 H NMR analysis, it was 0.81.
[0147]
Next, a 50 mL three-necked flask equipped with a stirrer and a reflux condenser was added to the polymer (1.17 g) obtained as described above, Na2S ・ 9H2O (57.6 mg, 0.240 mmol) and ethanol (2 mL) were charged, and the mixture was stirred at reflux temperature for 3 hours. After cooling to room temperature, ethyl acetate (10 mL) and dilute hydrochloric acid (10 mL) were added, and the two layers were separated. The organic layer is washed with dilute hydrochloric acid and brine, and Na2SOFourAfter drying, the volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain 1.11 g of poly (methyl acrylate) having an alkenyl group at the terminal. The number average molecular weight of the polymer was 4200 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.71.
[0148]
Example 19
In a 1 L pressure-resistant reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (112 mL, 100 g, 0.78 mol), the hydroxyl group-containing initiator obtained in Production Example 3 (3.07 g, 15.6 mmol), cuprous bromide ( 2.24 g, 15.6 mmol), 2,2′-bipyridyl (4.87 g, 31.2 mmol), ethyl acetate (90 mL), acetonitrile (22 mL) were charged, and nitrogen bubbling was performed to remove dissolved oxygen. Sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 2 hours. The reaction vessel was returned to room temperature, 2-hydroxyethyl methacrylate (3.92 mL, 4.06 g, 31.2 mmol) was added, and the mixture was reacted at 110 ° C. for 2 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate (200 mL), insolubles were filtered off, and the filtrate was washed twice with 10% hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourAfter drying, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 82 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal. The number average molecular weight of the polymer was 5100 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.29.
[0149]
Next, poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal obtained as described above (50 g) and a toluene solution (100 mL) of pyridine (10 mL) were added to undecene at 75 ° C. in a nitrogen atmosphere. Acid chloride (7.22 mL, 6.81 g, 33.6 mmol) was slowly added dropwise and stirred at 75 ° C. for 3 hours. The resulting white solid was filtered and the organic layer was washed with dilute hydrochloric acid and brine. The organic layer is Na2SOFourAnd concentrated under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) having an alkenyl group at the terminal (43 g).
[0150]
[Reference Examples 20-29]
Making a cured product
The polymer having an alkenyl group at the terminal obtained in Production Examples 13 to 19 was treated with aluminum silicate (manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd., Kyoward 700PEL) to remove trace impurities in the polymer.
[0151]
Next, the purified poly (acrylic acid ester), the polyvalent hydrogen silicon compound, and the 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-divinyldisiloxane complex of zero-valent platinum (8.3) × 10-8mol / L xylene solution) was mixed well. As the polyvalent hydrogen silicon compound, the following compounds (S-1, S-2) or methyl hydrogen siloxane partially modified with α-methylstyrene (S-3: SiH value 7.69 mmol / g) Using. The amount of the polyvalent hydrogen silicon compound used was such that the molar ratio of the alkenyl group of the polymer to the SiH group of the hydrogen silicon compound was 1 / 1.2-1 / 1.5. Moreover, the usage-amount of the platinum catalyst added predetermined amount with respect to the alkenyl group of a polymer.
[0152]
A part of the composition thus obtained was subjected to a curing test on a hot plate at 130 ° C., and the gelation time was measured. The remaining composition was degassed under reduced pressure, poured into a mold and heat-cured, and heated to 100 ° C. to obtain a rubber-like cured product. The cured product was immersed in toluene for 24 hours, and the gel fraction was measured from the weight change before and after. The results are shown in Table 4.
[0153]
Embedded image
[0154]
[Table 4]
[0155]
Example 20
In a 30 mL pressure-resistant reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (5 mL, 4.47 g, 34.9 mmol), the hydroxyl group-containing initiator obtained in Production Example 4 (138 mg, 0.698 mmol), cuprous bromide ( 100 mg, 0.698 mmol), 2,2′-bipyridyl (218 mg, 1.40 mmol), ethyl acetate (4 mL), and acetonitrile (1 mL) were charged, and dissolved oxygen was removed by nitrogen bubbling, and then sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 2 hours. The reaction vessel was returned to room temperature, 2-hydroxyethyl methacrylate (0.176 mL, 182 mg, 1.40 mmol) was added, and the mixture was reacted at 100 ° C. for 2 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate (20 mL), insolubles were filtered off, and the filtrate was washed twice with 10% hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourAfter drying, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 4.44 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the end represented by the following formula (yield: 93%). The number average molecular weight of the polymer was 6100 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.32. Moreover, the average number of hydroxyl groups per polymer molecule was 3.3 by NMR measurement. When the viscosity of this polymer was measured with an E-type viscosity system (shear rate: 10 sec.-123 ° C.) and 388 poise.
[0156]
Embedded image
[0157]
[Comparative Example 6]
According to Example 1 of JP-A-5-262808, poly (acrylic acid-n-butyl) having hydroxyl groups at both ends was synthesized. That is, 2-hydroxyethyl disulfide (30.8 g, 24.4 mL, 0.2 mol) was added to a 100 mL three-necked flask equipped with a stirring bar and a dropping funnel. The flask was heated to 100 ° C., and a mixture of n-butyl acrylate (12.8 g, 14.32 mL, 0.1 mol) and AIBN (0.328 g, 0.002 mol) was added dropwise over 30 minutes. The mixture was stirred for an additional hour at 100 ° C. Toluene (20 mL) was added, the mixture was placed in a separatory funnel, and the lower layer was separated. The top layer is washed 3 times with water and Na2SOFourAfter drying, the volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) having hydroxyl groups at both ends (12.18 g, 95%). The number average molecular weight of the polymer was 4300 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 4.22. When the viscosity of this polymer was measured with an E-type viscosity system (shear rate: 10 sec.-123 ° C.) and 490 poise. Also,1The average number of hydroxyl groups per polymer molecule determined by 1 H-NMR analysis was 1.42.
[0158]
Table 5 summarizes the properties of the polymers obtained in Example 20 and Comparative Example 6.
[0159]
[Table 5]
[0160]
The polymer of Example 20 has a lower viscosity than the polymer of Comparative Example 6, although the number average molecular weight is considerably higher. Here, the advantage of the narrow molecular weight distribution of the polymer of the present invention is clear.
[0161]
[Reference Example 30 and Comparative Reference Example 11]
Making urethane cured product
Poly (n-butyl acrylate) having hydroxyl groups at both ends obtained in Example 20 and Comparative Example 6, respectively, are trifunctional isocyanate compounds represented by the following formula (B-45, manufactured by Yushi Co., Ltd.), and It was mixed well with a tin-based catalyst (Nitto Kasei, U-220, dibutyltin diacetylacetonate). The mixing ratio was such that the hydroxyl group of the (meth) acrylic polymer and the isocyanate group of the isocyanate compound had a molar ratio of 1/1, and the tin-based catalyst was 0.1% relative to 100 parts by weight of the polymer. The amount was 1 part by weight.
[0162]
Each of the above mixtures was degassed under reduced pressure, poured into a mold and cured by heating at 80 ° C. for 15 hours. A part of the obtained sheet-like cured product was immersed in toluene for 24 hours, and the gel fraction was calculated from the weight change before and after. Moreover, the No. 3 dumbbell based on JISK6301 was punched out from the sheet-like cured product, and a tensile test was performed at a tensile speed of 200 mm / min. The results are shown in Table 6.
[0163]
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[0164]
[Table 6]
[0165]
Reference Example 30 is higher than Comparative Reference Example 11 in all of break strength, elongation, and gel fraction. The inventive step of the polymer of the present invention is clear.
[0166]
Example 21
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal
In a 1 L pressure-resistant reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (112 mL, 100 g, 0.78 mol), the hydroxyl group-containing initiator obtained in Production Example 4 (3.07 g, 15.6 mmol), cuprous bromide ( 2.24 g, 15.6 mmol), 2,2′-bipyridyl (4.87 g, 31.2 mmol), ethyl acetate (90 mL), acetonitrile (20 mL) were charged, and nitrogen bubbling was performed to remove dissolved oxygen. Sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 2 hours. The reaction vessel was returned to room temperature, 2-hydroxyethyl methacrylate (3.92 mL, 4.06 g, 31.2 mmol) was added, and the mixture was reacted at 110 ° C. for 2 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate (200 mL), insolubles were filtered off, the filtrate was washed with 10% hydrochloric acid and brine, and the organic layer was washed with Na.2SOFourAnd dried. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 82 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal. This polymer had a viscosity of 25 Pa · s, a number average molecular weight of 5100 as measured by GPC (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and a molecular weight distribution of 1.29. Also,1The average number of hydroxyl groups per polymer molecule determined by 1 H-NMR analysis was 2.39.
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group at the terminal
The poly (n-butyl acrylate) having a hydroxyl group at the terminal synthesized above (4.94 g, OH = 2.30 mmol) was subjected to azeotropic dehydration at 50 ° C. in the presence of toluene. To this, tin octylate (4.9 mg) and toluene (6 mL) were added, and methyldimethoxysilylpropyl isocyanate (0.524 g, 2.77 mmol) was added dropwise at 50 ° C. After completion of the dropping, the reaction temperature was raised to 70 ° C. and the reaction was continued for 4 hours. It was judged that there was no unreacted hydroxyl group due to disappearance of the signal (3.8 ppm) of the methylene group to which the hydroxyl group was bonded in 1H-NMR. Volatile components were distilled off under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group at the terminal. The polymer had a viscosity of 22 Pa · s, a number average molecular weight of 4900, as measured by GPC (mobile phase chloroform, converted to polystyrene), and a molecular weight distribution of 1.60.
[0167]
[Reference Example 31]
To 100 parts by weight of the polymer having a crosslinkable silyl group at the terminal obtained in Example 21, 1 part by weight of dibutyltin diacetylacetonate was mixed, poured into a mold, and defoamed at room temperature using a vacuum dryer. . A uniform rubber-like cured product sheet was obtained by heating and curing at 50 ° C. for 20 hours. The gel fraction determined by toluene extraction was 93%.
A 2 (1/3) type dumbbell test piece was punched from the rubber-like cured sheet, and a tensile test was performed using an autograph (200 mm / min). The breaking strength was 0.31 MPa and the breaking elongation was 35%. It was.
[0168]
[Comparative Example 7]
Synthesis of poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group at the end using a hydroxyl group-containing disulfide
A poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal synthesized in Comparative Example 6 (4.52 g, OH = 1.85 mmol) was subjected to azeotropic dehydration at 50 ° C. in the presence of toluene. To this, tin octylate (4.52 mg) and toluene (6 mL) were added, and methyldimethoxysilylpropyl isocyanate (0.421 g, 2.22 mmol) was added dropwise at 50 ° C. After completion of the dropping, the reaction temperature was raised to 70 ° C. and the reaction was continued for 4 hours. It was judged that there was no unreacted hydroxyl group due to disappearance of the signal (3.8 ppm) of the methylene group to which the hydroxyl group was bonded in 1H-NMR. Volatile components were distilled off under reduced pressure to obtain poly (acrylic acid-n-butyl) having a crosslinkable silyl group at the terminal. This polymer had a viscosity of 53 Pa · s, a number average molecular weight of 4700, as determined by GPC measurement (mobile phase chloroform, polystyrene conversion), and a molecular weight distribution of 3.71.
[0169]
[Comparative Reference Example 12]
1 part by weight of dibutyltin diacetylacetonate was mixed with 100 parts by weight of the polymer having a crosslinkable silyl group at the end of Comparative Example 7, poured into a mold, and defoamed at room temperature using a vacuum dryer. A uniform rubber-like cured product sheet was obtained by heating and curing at 50 ° C. for 20 hours. The gel fraction determined by toluene extraction was 82%. Concentrate the extract1H-NMR was measured, but no crosslinkable silyl group was present therein.
[0170]
A 2 (1/3) type dumbbell test piece was punched from the rubber-like cured sheet, and a tensile test was performed using an autograph (200 mm / min). The breaking strength was 0.21 MPa and the breaking elongation was 93%. It was.
[0171]
[Example 22]
In a 30 mL pressure-resistant reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (5 mL, 4.47 g, 34.9 mmol), α, α′-dibromo-p-xylene (185 mg, 0.70 mmol), cuprous bromide (100 mg) , 0.70 mmol), 2,2′-bipyridyl (326 mg, 2.10 mmol), ethyl acetate (4 mL), acetonitrile (1 mL), nitrogen bubbling was performed for 10 minutes to remove dissolved oxygen, and then the tube was sealed. . The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 3 hours. The reaction vessel was returned to room temperature, 2-hydroxyethyl methacrylate (0.352 mL, 364 mg, 2.80 mmol) was added and sealed, and reacted at 80 ° C. for 2 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate (20 mL) and washed 3 times with 10% hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourAfter drying, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 4.11 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at the terminal end represented by the following formula (82%). The number average molecular weight of the polymer was 5900 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.45. Also,1From 1 H NMR analysis, the average number of hydroxyl groups per molecule of the polymer was 3.2.
[0172]
Embedded image
[0173]
Example 23
In Example 20, 6.96 g of poly (acrylic acid-n-butyl) shown in Chemical formula 7 was obtained in the same manner except that 10 mL of acrylic acid-n-butyl was used (yield 75%). The number average molecular weight of the polymer was 8300 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.32. Also,1According to 1 H NMR measurement, the average number of hydroxyl groups per polymer molecule was 2.2.
[0174]
Example 24
In Example 20, 5.75 g of poly (acrylic acid-n-butyl) shown in Chemical formula 7 was obtained in the same manner except that 7.5 mL of acrylic acid-n-butyl was used (yield 82%). The number average molecular weight of the polymer was 7500 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.36. Also,1By 1 H NMR measurement, the average number of hydroxyl groups per molecule of the polymer was 2.1.
[0175]
Example 25
In a 50 mL pressure-resistant reaction vessel, acrylic acid-n-butyl (10.94 mL, 9.78 g, 76.3 mmol), the hydroxyl group-containing initiator obtained in Production Example 4 (301 mg, 1.53 mmol), first bromide Copper (219 mg, 1.53 mmol), 2,2′-bipyridyl (476 mg, 3.05 mmol), ethyl acetate (8.8 mL), acetonitrile (2.2 mL) were charged, and dissolved oxygen was removed by nitrogen bubbling. After that, it was sealed. The mixture was heated to 130 ° C. and reacted for 1.3 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate (20 mL) and washed 3 times with 10% hydrochloric acid and once with brine. The organic layer is Na2SOFourAfter drying, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 5.23 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at one end (53%). The number average molecular weight of the polymer was 3400 by GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.31. Also,1From 1 H NMR analysis, the average number of hydroxyl groups per polymer molecule was 1.09.
[0176]
Next, in a 50 mL three-necked flask equipped with a stirrer and a reflux condenser, poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at one end obtained above (2.15 g), Na2S ・ 9H2O (76.3 mg, 0.318 mmol) and ethanol (3 mL) were charged, and the mixture was stirred at reflux temperature for 3 hours. After cooling to room temperature, ethyl acetate (5 mL) and 10% hydrochloric acid (5 mL) were added, and the two layers were separated. The organic layer was washed with 10% hydrochloric acid and brine, and Na2SOFourAfter drying, the volatile matter was distilled off under reduced pressure to obtain 1.93 g of poly (acrylic acid-n-butyl) having hydroxyl groups at both ends represented by the following formula. The number average molecular weight of the polymer was 5700 according to GPC measurement (polystyrene conversion), and the molecular weight distribution was 1.39.
[0177]
Embedded image
[0178]
[Reference Examples 32-35]
Making a cured product
Poly (acrylic acid-n-butyl) having hydroxyl groups at both ends obtained in Examples 22 to 25, a trifunctional isocyanate compound represented by the following formula (B-45 manufactured by Yushi Co., Ltd.), and a tin-based catalyst (Nitto) Kasei, U-220, dibutyltin diacetylacetonate) were mixed well. The mixing ratio was such that the hydroxyl group of the (meth) acrylic polymer and the isocyanate group of the isocyanate compound had a molar ratio of 1/1, and the tin-based catalyst was 0.1% relative to 100 parts by weight of the polymer. The amount was 1 part by weight.
[0179]
The above mixture was degassed under reduced pressure, poured into a mold and cured by heating at 80 ° C. for 15 hours. The obtained cured product was immersed in toluene for 24 hours, and the gel fraction was calculated from the weight change before and after. The results are shown in Table 7.
[0180]
Embedded image
[0181]
[Table 7]
[0182]
Example 26
To a 100 mL reactor was added n-butyl acrylate (20 mL, 17.9 g, 0.140 mmol), diethyl 2,5-dibromoadipate (0.628 g, 1.74 mmol), cuprous bromide (225 mg, 1.57 mmol), pentamethyldiethylenetriamine (0.328 mL, 0.272 g, 1.57 mmol) and toluene (2.0 mL) were charged, freeze degassed, and then purged with nitrogen. The mixture was heated to 70 ° C. and allowed to react for 45 minutes. At this point, the monomer conversion was 82%. The reaction mixture was diluted with ethyl acetate, passed through an activated alumina column, the copper catalyst was removed, and poly (acrylic acid-n-butyl) having a bromine group at the end represented by the following formula was obtained. The number average molecular weight of the produced polymer was 10200, and the molecular weight distribution was 1.14.
[0183]
The obtained poly (acrylic acid-n-butyl) (5.00 g), 4-hydroxybutyric acid sodium salt (0.248 g, 1.967 mmol) were mixed in N, N-dimethylacetamide (10 mL), and 70 Stir for 3 hours at ° C. The reaction solution was diluted with ethyl acetate, washed with water, and the volatile matter in the organic layer was distilled off under reduced pressure to obtain a polymer having hydroxyl groups at both ends represented by the following formula.1According to 1 H NMR measurement, the number of hydroxyl groups per polymer molecule was 1.66 on average.
[0184]
[Reference Example 36]
Poly (acrylic acid-n-butyl) having a hydroxyl group at both ends obtained in Example 26 and a trifunctional isocyanate compound (B-45, manufactured by Yushi Co., Ltd.) were mixed well. The mixing ratio was such that the hydroxyl group of the polymer and the isocyanate group of the isocyanate compound were 1/3 in molar ratio. The mixture was degassed under reduced pressure and cured by heating at 100 ° C. for 24 hours. The obtained cured product was immersed in toluene for 24 hours, and the gel fraction was calculated from the change in weight before and after and was 97%.
[0185]
【The invention's effect】
Since the vinyl polymer having a crosslinkable silyl group, alkenyl group, or hydroxyl group at the end of the present invention is produced by utilizing living radical polymerization, the molecular weight distribution is narrow. Therefore, it is expected to be easy to handle when used as a curable composition because it has a lower viscosity than a polymer having an equivalent molecular weight produced by ordinary radical polymerization.
Claims (12)
水酸基が一般式8〜12のいずれかで示される形で主鎖に結合されているビニル系重合体。
HO−R6− (8)
HO−R7−O− (9)
HO−R7−OC(O)− (10)
HO−R7−C(O)O− (11)
HO−R7−OC(O)O− (12)
(式中、R6は、−(CH2)n−(nは2〜20の整数)、−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)(CH2)2−、−CH2CH(CH3)−、−(CH2)n−O−(CH2)m−(n、mは1〜19の整数、ただしn+m≦20)、o−,m−,p−C6H4−、または、o−,m−,p−(CH2)n−C6H4−(CH2)m−(n、mは0〜14の整数、ただしn+m≦14)を表す。
R7は、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、または、炭素数7〜20のアラルキレン基を表し、1個以上のエーテル結合を含有していてもよい。)At least one hydroxyl group per molecule at the molecular end, the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight measured by gel permeation chromatography is less than 1.8, and the main chain is a (meth) acrylic polymer A vinyl polymer,
A vinyl polymer in which a hydroxyl group is bonded to a main chain in a form represented by any one of formulas 8 to 12.
HO-R 6- (8)
HO-R 7 -O- (9)
HO—R 7 —OC (O) — (10)
HO—R 7 —C (O) O— (11)
HO—R 7 —OC (O) O— (12)
(Wherein R 6 represents — (CH 2 ) n — (n is an integer of 2 to 20), —CH (CH 3 ) CH 2 —, —CH (CH 3 ) (CH 2 ) 2 —, —CH 2 CH (CH 3 ) —, — (CH 2 ) n —O— (CH 2 ) m — (n, m is an integer of 1 to 19 , where n + m ≦ 20), o−, m−, pC 6 H 4 -, or, o-, m-, p- (CH 2) n -C 6 H 4 - represents a (n, m is an integer of 0 to 14, provided that n + m ≦ 14) - ( CH 2) m.
R 7 represents an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or an aralkylene group having 7 to 20 carbon atoms, and may contain one or more ether bonds. )
−[Si(R1)2−b(Y)bO]m−Si(R2)3−a(Y)a (1)
(式(1)中、R1およびR2は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、または炭素数7〜20のアラルキル基、または(R′)3SiO−(R′は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR′は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R1またはR2が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基または加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,または3を、また、bは0,1,または2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする。)The crosslinkability represented by the general formula 1 is obtained by reacting the vinyl polymer having a hydroxyl group according to claim 1 with a compound having a crosslinkable silyl group and an isocyanate group, at least one molecule per molecule. Vinyl polymer having a silyl group.
- [Si (R 1) 2 -b (Y) b O] m -Si (R 2) 3-a (Y) a (1)
(In Formula (1), R 1 and R 2 are all alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, or aralkyl groups having 7 to 20 carbon atoms, or (R ′) 3. A triorganosiloxy group represented by Si 2 O 3-(R 'is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and three R's may be the same or different). When two or more R 1 or R 2 are present, they may be the same or different, Y represents a hydroxyl group or a hydrolyzable group, and when two or more Y are present, They may be the same or different, a is 0, 1, 2, or 3, and b is 0, 1, or 2. m is an integer of 0-19. However, it shall be satisfied that a + mb ≧ 1.)
−[Si(R1)2−b(Y)bO]m−Si(R2)3−a(Y)a (1)
(式(1)中、R1およびR2は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、または炭素数7〜20のアラルキル基、または(R′)3SiO−(R′は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR′は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R1またはR2が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基または加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,または3を、また、bは0,1,または2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする。)The vinyl polymer having a hydroxyl group according to any one of claims 1 to 8 is reacted with an alkenyl group-containing halide, an alkenyl group-containing isocyanate compound, an alkenyl group-containing acid halide, or an alkenyl group-containing carboxylic acid to form a molecule. A vinyl polymer having at least one alkenyl group per molecule at the end is prepared, and a hydrosilane compound having a crosslinkable silyl group is added to the vinyl polymer having the alkenyl group. A method for producing a vinyl polymer having at least one crosslinkable silyl group represented by the general formula 1.
- [Si (R 1) 2 -b (Y) b O] m -Si (R 2) 3-a (Y) a (1)
(In Formula (1), R 1 and R 2 are all alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, or aralkyl groups having 7 to 20 carbon atoms, or (R ′) 3. A triorganosiloxy group represented by Si 2 O 3-(R 'is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and three R's may be the same or different). When two or more R 1 or R 2 are present, they may be the same or different, Y represents a hydroxyl group or a hydrolyzable group, and when two or more Y are present, They may be the same or different, a is 0, 1, 2, or 3, and b is 0, 1, or 2. m is an integer of 0-19. However, it shall be satisfied that a + mb ≧ 1.)
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