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JPH0940784A - 重合体の製造方法 - Google Patents

重合体の製造方法

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Publication number
JPH0940784A
JPH0940784A JP19671595A JP19671595A JPH0940784A JP H0940784 A JPH0940784 A JP H0940784A JP 19671595 A JP19671595 A JP 19671595A JP 19671595 A JP19671595 A JP 19671595A JP H0940784 A JPH0940784 A JP H0940784A
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JP
Japan
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polymer
group
acid
vinyl
parts
Prior art date
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Application number
JP19671595A
Other languages
English (en)
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JP3602616B2 (ja
Inventor
Toshiaki Sato
寿昭 佐藤
Naoki Fujiwara
直樹 藤原
Atsushi Naohara
敦 直原
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
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Publication of JPH0940784A publication Critical patent/JPH0940784A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ビニル系単量体、ジエン系単量体およびオキ
シアルキレン系単量体から選ばれた少なくとも1種の単
量体からなるエポキシ基を有する重合体(A)と片末端
のみにチオール基(保護された基を含む)もしくはチオ
エステル基を有する重合体(B)を反応させることを特
徴とする重合体の製造方法。 【効果】 本発明によれば、従来の共重合では得ること
のできない種々の重合体の組み合わせからなる重合体
(グラフト重合体、ブロック重合体、分岐状重合体、三
次元架橋体)を容易に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はグラフト重合体の新
規な製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、グラフト重合体の合成方法として
各種の手法が提案されている(例えば、山下雄他編著;
マクロモノマーの化学と工業、アイピーシー出版部、
(1988))。それによると、重合(ラジカル重合、
イオン重合、リビング重合)や反応を駆使し、(1)幹
重合体の存在下に枝重合体となる単量体を重合する方
法、(2)幹重合体中の官能基を利用して枝重合体とな
る単量体を重合する方法(例えば、過酸化物を導入した
ポリプロピレンを利用して重合を行う方法、ポリビニル
アルコールとセリウムイオンにより重合を行う方法)、
(3)枝重合体となるマクロモノマーと幹重合体となる
単量体を共重合する方法などが提案されている。しかし
ながら、(1)はグラフト重合体の構造の制御が困難で
あり、(2)は適用できる重合体の種類が限定され、
(3)は事前にマクロモノマーの合成が必要なためコス
トアップすることから工業的な実施が難しいといった問
題点を有しており、新規な重合体の合成手法の開発が期
待されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明は、製造が非常に容易で、かつ製造コストの
低い新規な重合体の製造方法、特に従来の方法では製造
が難しいグラフト重合体の新規な製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、ビニル系単量体、ジ
エン系単量体およびオキシアルキレン系単量体から選ば
れた少なくとも1種の単量体からなるエポキシ基を有す
る重合体(A)と片末端のみにチオール基(保護された
基を含む)もしくはチオエステル基を有する重合体
(B)を反応させることを特徴とする重合体の製造方法
を見出し、本発明を完成させるに至った。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明に使用するビニル系単量
体、ジエン系単量体およびオキシアルキレン系単量体か
ら選ばれた少なくとも1種の単量体からなるエポキシ基
を有する重合体(A)は、分子鎖中にエポキシ基を有す
る重合体であれば、その構造(エポキシ基および連結基
の種類)、エポキシ基の位置(重合体の側鎖あるいは末
端)、エポキシ基の含有量および重量平均分子量に特に
制限はないが、通常、エポキシ基の含有量が0.1〜1
00モル%、重量平均分子量が103 〜3000×10
3の重合体が用いられる。
【0006】該重合体は、たとえば、(1)ビニルモノ
マーとエポキシ基を有するモノマーとのラジカル共重
合、(2)二重結合を有する重合体の酸化、(3)エピ
クロルヒドリン等のエピハロヒドリンと水酸基を有する
重合体との反応等によって得る事ができる。
【0007】(1)で使用できるビニルモノマーを例示
すると、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテ
ンなどのオレフィン類;ブタジエン、イソプレン、クロ
ロプレン等の共役ジエン類;アクリル酸、メタクリル
酸、クロトン酸、(無水)フタル酸、(無水)マレイン
酸、(無水)イタコン酸などの不飽和酸類あるいはその
塩あるいは炭素数1〜18のモノまたはジアルキルエス
テル類;炭素数1〜10のモノまたはジふっ化アルキル
エステル類;アクリルアミド、炭素数1〜18のN−ア
ルキルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミ
ド、2−アクリルアミドプロパンスルホン酸あるいはそ
の塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンあるいは
その酸塩あるいはその4級塩などのアクリルアミド類;
メタクリルアミド、炭素数1〜18のN−アルキルメタ
クリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、2
−メタクリルアミドプロパンスルホン酸あるいはその
塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンあるいは
その酸塩あるいはその4級塩などのメタクリルアミド
類;N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、
N−ビニルアセトアミドなどのN−ビニルアミド類;ア
クリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビ
ニル類;炭素数1〜18のアルキルビニルエーテル、ヒ
ドロキシアルキルビニルエーテル、アルコキクシアルキ
ルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデ
ン、臭化ビニルなどのハロゲン化ビニル類;トリメトキ
シビニルシランなどのビニルシラン類、酢酸アリル、塩
化アリル、アリルアルコール、ジメチルアリルアルコー
ル、トリメチル−(3−アクリルアミド−3−ジメチル
プロピル)−アンモニウムクロリド、アクリルアミド−
2−メチルプロパンスルホン酸などが挙げられる。エポ
キシ基を有するモノマーとしては、メタクリル酸グリシ
ジル、1-ヒドロキシ-2,3- エポキシ-7- オクテン、4-ビ
ニルフェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエ
ーテル、ブタジエンモノエポキサイド、1,2-エポキシ-5
- ヘキセン、1,2-エポキシ-7- オクテン、1,2-エポキシ
-9- デセン、N-(2,3- エポキシ) プロピル- アクリルア
ミド、N-(2,3- エポキシ) プロピル- メタクリルアミド
等が挙げられる。
【0008】ビニル系単量体、ジエン系単量体およびオ
キシアルキレン系単量体から選ばれた少なくとも1種の
単量体からなるエポキシ基を有する重合体(A)の代表
例を例示すると、エチレン−メタクリル酸グリシジル共
重合体、メタクリル酸メチル−メタクリル酸グリシジル
共重合体、メタクリル酸ドデシル−メタクリル酸グリシ
ジル共重合体、スチレン−メタクリル酸グリシジル共重
合体、アクリル酸エチル−メタクリル酸グリシジル共重
合体、アクリル酸n-ブチル−メタクリル酸グリシジル共
重合体、アクリル酸2-エチルヘキシル共重合体、酢酸ビ
ニル−アリルグリシジルエーテル共重合体、エチレン−
酢酸ビニル−アリルグリシジルエーテル共重合体、1,4-
ポリブタジエンの部分酸化物、1,2-ポリブタジエンの部
分酸化物、1,4-ポリイソプレンの部分酸化物、SEPS
の部分酸化物、ビスフェノールAとエピクロルヒドリン
から合成される末端エポキシ構造の重合体、ポリエチレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラ
メチレングリコール等の両末端または片末端エポキシ化
物等が挙げられる。
【0009】本発明に使用する片末端のみにチオール基
(保護された基を含む)もしくはチオエステル基を有す
る重合体(B)は、分子中にチオール基(保護された基
を含む)もしくはチオエステル基を有する重合体であれ
ば、その構造(連結基、エステル種および保護基の種
類)、チオール基(保護された基を含む)もしくはチオ
エステル基の位置(重合体の側鎖あるいは末端)および
重量平均分子量に特に制限はないが、通常、重量平均分
子量が100〜3000×103 の重合体が用いられ
る。該重合体は、たとえば、(1)チオ酢酸、チオ安息
香酸等のチオカルボン酸を連鎖移動剤に用いたビニルモ
ノマーのラジカル重合(チオエステル基の導入)とこれ
に引き続く加水分解(チオール基の導入)、(2)片末
端に水酸基などの末端官能基を有するポリオキシアルキ
レンからの変換などにより得ることができる。(1)で
使用できるビニルモノマーを例示すると、エチレン、プ
ロピレン、1−ブテン、イソブテンなどのオレフィン
類;ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等の共役ジ
エン類;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、(無
水)フタル酸、(無水)マレイン酸、(無水)イタコン
酸などの不飽和酸類あるいはその塩あるいは炭素数1〜
18のモノまたはジアルキルエステル類;炭素数1〜1
0のモノまたはジふっ化アルキルエステル類;アクリル
アミド、炭素数1〜18のN−アルキルアクリルアミ
ド、N,N−ジメチルアクリルアミド、2−アクリルア
ミドプロパンスルホン酸あるいはその塩、アクリルアミ
ドプロピルジメチルアミンあるいはその酸塩あるいはそ
の4級塩などのアクリルアミド類;メタクリルアミド、
炭素数1〜18のN−アルキルメタクリルアミド、N,
N−ジメチルメタクリルアミド、2−メタクリルアミド
プロパンスルホン酸あるいはその塩、メタクリルアミド
プロピルジメチルアミンあるいはその酸塩あるいはその
4級塩などのメタクリルアミド類;N−ビニルピロリド
ン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド
などのN−ビニルアミド類;アクリロニトリル、メタク
リロニトリルなどのシアン化ビニル類;炭素数1〜18
のアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニル
エーテル、アルコキクシアルキルビニルエーテルなどの
ビニルエーテル類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ
化ビニル、フッ化ビニリデン、臭化ビニルなどのハロゲ
ン化ビニル類;トリメトキシビニルシランなどのビニル
シラン類、酢酸アリル、塩化アリル、アリルアルコー
ル、ジメチルアリルアルコール、トリメチル−(3−ア
クリルアミド−3−ジメチルプロピル)−アンモニウム
クロリド、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホ
ン酸などが挙げられる。
【0010】片末端のみにチオール基(保護された基を
含む)もしくはチオエステル基を有する重合体(B)の
代表例を例示すると、片末端のみにアセチルチオ基、ベ
ンゾイルチオ基あるいはチオール基を有するポリメタク
リル酸メチル、ポリメタクリル酸デシル、ポリスチレ
ン、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸n-ブチル、
ポリアクリル酸2-エチルヘキシル、ポリ酢酸ビニル、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、ポリN-ビニルピロリド
ン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル、ポリテトラメチレングリコール等;およびチオ酢酸
ビニル、チオ安息香酸ビニル、チオ酢酸アリル、チオ安
息香酸アリル、アリル2-ヒドロキシ-3- アセチルチオプ
ロピルエーテル、アリル2-ヒドロキシ-3- ベンゾイルチ
オプロピルエーテル、1-アセチルチオ-2- ヒドロキシ-3
- ブテン、1-ベンゾイルチオ-2- ヒドロキシ-3- ブテ
ン、1-アセチルチオ-2- ヒドロキシ-5- ヘキセン、1-ベ
ンゾイルチオ-2- ヒドロキシ-5- ヘキセン、1-アセチル
チオ-2- ヒドロキシ-7- オクテン、1-ベンゾイルチオ-2
- ヒドロキシ-7- オクテン、1-アセチルチオ-2- ヒドロ
キシ-9- デセン、1-ベンゾイルチオ-2- ヒドロキシ-9-
デセン、N-(3-アセチルチオプロピル)- アクリルアミ
ド、N-(3-アセチルチオプロピル)- メタクリルアミ
ド、2-ヒドロキシ-3- アセチルチオ- プロピルメタクリ
レート、アリルイソチウロニウムクロリド等のチオエス
テル基を含有する単量体単位もしくは保護されたチオー
ル基を含有する単量体単位もしくはこれらが加水分解さ
れたチオール基を含有する単量体単位を重合体の末端以
外に含有するポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル
酸デシル、ポリスチレン、ポリアクリル酸エチル、ポリ
アクリル酸n-ブチル、ポリアクリル酸2-エチルヘキシ
ル、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニルコポリマ
ー、ポリN-ビニルピロリドン等が挙げられる。
【0011】本発明によれば、側鎖にエポキシ基を有す
る重合体(A)と片末端のみにチオール基(保護された
基を含む)もしくはチオエステル基を有する重合体
(B)を反応させることにより、グラフト重合体が得ら
れる。この場合の特別なケースとして、重合体(A)と
重合体(B)が同一組成の重合体では、いわゆる分岐状
重合体となる。また、重合体(A)のエポキシ基と重合
体(B)のチオール基(保護された基を含む)もしくは
チオエステル基がともに分子末端のみに存在する場合に
は、いわゆるブロック共重合体が得られる。さらに、重
合体(A)のエポキシ基と重合体(B)のチオール基
(保護された基を含む)もしくはチオエステル基がとも
に側鎖に存在する場合、またはどちらか一方の基が両末
端に存在する場合には架橋された重合体が得られる。
【0012】本発明のエポキシ基を有する重合体(A)
と片末端のみにチオール基(保護された基を含む)もし
くはチオエステル基を有する重合体(B)の反応は、無
溶媒、または重合体(A)および重合体(B)を溶解さ
せる溶剤中で実施される。このような溶剤としては、メ
タノール、エタノール、n-プロピルアルコール、n-ブチ
ルアルコール等のアルコール類、ベンゼン、トルエン、
キシレン等の芳香族類、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン、ジエチルエーテル等のエーテル類やn-ヘキサン等の
炭化水素類が挙げられ、これらの溶剤が単独もしくは混
合して使用される。エポキシ基の構造やチオール基(保
護された基を含む)もしくはチオエステル基の構造によ
り異なるが、通常、溶剤を使用する場合のポリマー(重
合体(A)および重合体(B)をあわせたもの)濃度5
〜90重量%、チオール基(保護された基を含む)もし
くはチオエステル基の濃度/エポキシ基濃度=1.0〜
5.0、反応温度20〜250℃、反応時間0.1〜2
0時間の条件で反応される。ここで、チオールとの反応
に使用される反応触媒としては3級アミン(例えばトリ
エチルアミン、ピリジン等)、ホスフィン(例えばトリ
ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等)、水酸
化ナトリウム、テトラエチルアンモニウムヒドロオキサ
イド、ナトリウムメチラート等の塩基性化合物が有効で
あり、チオエステルとの反応に使用される反応触媒とし
てはトリブチルアンモニウムクロリド、トリブチルアン
モニウムブロミド等の4級アンモニウム塩が有効であ
る。また、チオールの酸化を防止するために、反応系を
脱気あるいは窒素置換したり、酸化防止剤等を添加する
こともできる。
【0013】
【実施例】以下、合成例や実施例により本発明をさらに
具体的に説明するが、本発明はこれらの合成例や実施例
により何等制限されるものではない。なお、合成例や実
施例中の「部」や「%」は、特に断わりのない限り、そ
れぞれ「重量部」および「重量%」を表す。
【0014】(エポキシ基を有する重合体の合成例) 合成例1 攪拌基、還流冷却管、窒素導入管および温度計を備えた
反応器に、メタクリル酸メチルモノマー450部、メタ
クリル酸グリシジル18部およびトルエン485部を仕
込み、窒素ガスを15分バブリングして脱気した。別
途、トルエン15部に2,2'- アゾイソブチロニトリル
4.5部を溶解した開始剤溶液を調製し、窒素ガスのバ
ブリングにより窒素置換した。反応器の昇温を開始し、
内温が60℃となったところで、別途調製した開始剤溶
液を添加し重合を開始した。60℃で4時間重合し冷却
して重合を停止した。この時の固形分濃度は34.5%
であった。続いて重合液を2000容量部のn−ヘキサ
ンに投入してポリマーを回収し、トルエン/n−ヘキサ
ンで2回再沈精製した後、40℃で減圧乾燥した。この
精製ポリマーについて、CDCl3 を溶媒にしてプロト
ンNMR(日本電子製、GX-270)測定およびGPC(T
HF溶媒)測定を実施したところ、メタクリル酸グリシ
ジル単位(エポキシ基)を2.0モル%含有する重量平
均分子量が85×103 のメタクリル酸メチル共重合体
であった。
【0015】合成例2〜5 合成例1と同様にして、表2に示すエポキシ基を有する
重合体を得た。
【0016】(片末端にチオエステル基を有する重合体
の合成例) 合成例6 攪拌基、還流冷却管、窒素導入管および温度計を備えた
反応器に、酢酸ビニルモノマー440部とメタノール1
10部を仕込み、窒素ガスを15分バブリングして脱気
した。別途、チオ酢酸0.25部をメタノール10部に
溶解したチオールの初期添加液、チオ酢酸3.8部にメ
タノールを加えて全量を50容量部にしたチオールの連
続添加液およびメタノール50部に2,2'- アゾイソブチ
ロニトリル0.16部を溶解した開始剤溶液を調製し、
窒素ガスのバブリングにより窒素置換した。反応器の昇
温を開始し、内温が60℃となったところで、別途調製
したチオ酢酸の初期添加液と開始剤溶液をこの順序で添
加し重合を開始した。直ちにチオ酢酸の連続添加液の添
加を開始し、重合を続けた。チオ酢酸の連続添加は、重
合の進行に伴う反応器内の固形分濃度の増加にあわせて
下記の表1の値を目標に実施した。なお、固形分濃度は
サンプリングにより重量法でチェックした。
【0017】
【表1】
【0018】チオ酢酸を連続添加しながら4時間重合
し、冷却して重合を停止した。この時の固形分濃度は5
0.1%であった。続いて30℃、減圧下にメタノール
を時々添加しながら未反応の酢酸ビニルモノマーの除去
を行い、ポリ酢酸ビニルのメタノール溶液(濃度53.
2%)を得た。このメタノール溶液の一部をエーテル中
に投入してポリマーを回収し、アセトン−エーテルで2
回再沈精製した後、40℃で減圧乾燥した。この精製ポ
リマーについて、CDCl3 を溶媒にしてプロトンNM
R(日本電子製、GSX-270 )測定およびGPC(THF
溶媒)測定を実施したところ、重量平均分子量31×1
3 の片末端にアセチルチオ基を有するポリ酢酸ビニル
重合体であった。
【0019】(片末端にチオエステル基を有するメタク
リル酸メチル系重合体の合成例) 合成例7 攪拌基、還流冷却管、窒素導入管および温度計を備えた
反応器に、メタクリル酸メチルモノマー450部、チオ
酢酸6.2部および酒石酸0.016部を仕込み、窒素
ガスを15分バブリングして脱気した。別途、2,2’
−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニ
トリル)の2%メチルエチルケトン溶液を開始剤溶液と
して調製し、窒素ガスのバブリングにより窒素置換し
た。反応器の昇温を開始し、内温が70℃となったとこ
ろで、開始剤溶液24部を4.5時間にわたって連続的
に添加し重合し、冷却して重合を停止した。この時の固
形分濃度は43.1%であった。重合液を5000部の
メタノールに投入してポリマーを回収した後、トルエン
−メタノール系で2回再沈精製をおこなった。この精製
ポリマーについて、CDCl3 を溶媒にしてプロトンN
MR(日本電子製、GSX-270 )測定およびGPC(溶媒
THF)測定を実施したところ、重量平均分子量18×
103 の片末端にアセチルチオ基を有するメタクリル酸
メチル重合体であった。
【0020】合成例8 攪拌基、還流冷却管、窒素導入管および温度計を備えた
反応器に、スチレンモノマー400部、チオ酢酸1.8
部および酒石酸0.04部を仕込み、窒素ガスを15分
バブリングして脱気した。別途、チオ酢酸の3%トルエ
ン溶液と2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−4−
メトキシバレロニトリル)の2%メチルエチルケトン溶
液(開始剤溶液)を調製し、窒素ガスのバブリングによ
り窒素置換した。反応器の昇温を開始し、内温が70℃
となったところで、開始剤溶液80部とチオ酢酸溶液4
0部を12時間にわたって連続的に添加しながら重合
し、冷却して重合を停止した。この時の固形分濃度は4
1.3%であった。重合液を5000部のメタノールに
投入してポリマーを回収した後、トルエン−メタノール
系で2回再沈精製をおこなった。この精製ポリマーにつ
いて、CDCl3 を溶媒にしてプロトンNMR(日本電
子製、GSX-270 )測定およびGPC(溶媒THF)測定
を実施したところ、重量平均分子量17×103 の片末
端にアセチルチオ基を有するスチレン重合体であった。
【0021】合成例9〜10 合成例7と同様にして、表2に示す片末端にアセチルチ
オ基を有する重合体を合成した。
【0022】
【表2】
【0023】実施例1 攪拌基、還流冷却管、窒素導入管および温度計を備えた
反応器に、合成例1で得られたエポキシ基を有する重合
体100部と合成例8で得られた重合体200部を計り
取り、これにテトラヒドロフラン450部を加えて窒素
雰囲気下、65℃で加熱撹拌して重合体を溶解した。次
に、メタノール50部にKOH 0.2部を溶解した溶
液を加えて65℃で5時間加熱撹拌した。冷却後、50
00容量部のメタノールに投入してポリマーを回収し、
トルエン/メタノールで2回再沈を実施して精製した。
IRおよびプロトンNMR(CDCl3 )の測定とGP
C(THF溶媒)測定から、ポリメタクリル酸メチルを
幹重合体とし、ポリスチレンを枝重合体とするグラフト
重合体(PMMA−g−PSt)の生成が確認できた。
【0024】実施例2〜9 実施例1と同様にして、表3に示すグラフト重合体を得
た。いずれも目的とするグラフト重合体が得られた。
【0025】
【表3】
【0026】実施例10 エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合体[メタクリ
ル酸グリシジルの含有量15%、MI=3(g/10
分)]60部に、合成例7で得られた片末端にアセチル
チオ基を有するポリメタクリル酸メチル40部とテトラ
ブチルアンモニウムクロリド0.2部を混合後、セグメ
ント式ラボ2軸押出し機(25mm)を用いて、220
℃、230rpm、吐出量0.6kg/hで溶融混練す
ることにより、PE−g−PMMAを得た。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来の
共重合では得ることのできない種々の重合体の組み合わ
せからなる重合体(グラフト重合体、ブロック重合体、
分岐状重合体、三次元架橋体)を容易に得ることができ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビニル系単量体、ジエン系単量体および
    オキシアルキレン系単量体から選ばれた少なくとも1種
    の単量体からなるエポキシ基を有する重合体(A)と片
    末端のみにチオール基(保護された基を含む)もしくは
    チオエステル基を有する重合体(B)を反応させること
    を特徴とする重合体の製造方法。
  2. 【請求項2】 エポキシ基を有する重合体(A)がオレ
    フィン系重合体、メタクリル酸エステル系重合体、アク
    リル酸エステル系重合体、スチレン系重合体、ビニルエ
    ステル系重合体、ビニルアミド系重合体、ジエン系重合
    体またはオキシアルキレン系重合体である請求項1記載
    の重合体の製造方法。
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