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WO2015146196A1 - 新規重合体、樹脂組成物、樹脂成形体、および新規重合体の製造方法 - Google Patents

新規重合体、樹脂組成物、樹脂成形体、および新規重合体の製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2015146196A1
WO2015146196A1 PCT/JP2015/001796 JP2015001796W WO2015146196A1 WO 2015146196 A1 WO2015146196 A1 WO 2015146196A1 JP 2015001796 W JP2015001796 W JP 2015001796W WO 2015146196 A1 WO2015146196 A1 WO 2015146196A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
polymer
ring structure
formula
novel polymer
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/001796
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
進悟 ▲徳▼原
倫明 北村
中西 秀高
周 齊藤
弘康 渡部
Original Assignee
株式会社日本触媒
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日本触媒 filed Critical 株式会社日本触媒
Publication of WO2015146196A1 publication Critical patent/WO2015146196A1/ja

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/48Isomerisation; Cyclisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/52Amides or imides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/14Methyl esters, e.g. methyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2800/00Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed
    • C08F2800/20Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as weight or mass percentages
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics

Definitions

  • the present invention relates to a novel polymer having a ring structure in the main chain, a method for producing the same, a resin composition containing the polymer, and a resin molded body.
  • a resin composition containing a transparent polymer such as an acrylic polymer, polycycloolefin, polycarbonate, polystyrene, and polyester is widely used for optical members such as lenses, prisms, optical fibers, and optical films.
  • the acrylic polymer has characteristics such as high optical transparency and a high balance of weather resistance, mechanical strength, molding processability and surface hardness.
  • Acrylic polymers also include polymers having a ring structure in the main chain.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 4825409 discloses an acrylic polymer having a lactone ring structure in the main chain.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2006-3283344 discloses an acrylic polymer having a glutarimide structure in the main chain.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-31537) discloses an acrylic polymer having an N-substituted maleimide structure in the main chain.
  • Tg glass transition temperature
  • the heat resistance of the resin composition containing the said polymer and the resin molded object comprised from the said composition will improve.
  • the resin molding is an optical member, a recent strong demand for a product including the optical member, as a specific example, a light source, a power supply unit, and the like from the viewpoint of compactness of the product, high performance, improvement of design flexibility, etc. There is an increased possibility of being able to meet the design requirements for arranging optical members in the vicinity of heating elements such as batteries and circuit boards.
  • One of the objects of the present invention is to provide a novel polymer having a ring structure in the main chain and a method for producing the same.
  • the novel polymer of the present disclosure has a pyrrolidinone ring structure in the main chain.
  • a novel polymer of the present disclosure viewed from another aspect is a precursor polymer formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer, and has an ester group and / or a carboxyl group and an amide group as side chains. It is a polymer formed by cyclization of a precursor polymer.
  • the resin composition of the present disclosure includes the novel polymer of the present disclosure.
  • the resin molded body of the present disclosure is composed of the resin composition of the present disclosure.
  • the polymer is cyclized to obtain a novel polymer having a pyrrolidinone ring structure in the main chain.
  • a novel polymer having a ring structure in the main chain and a method for producing the same are provided.
  • FIG. 2 is a diagram showing infrared spectroscopic analysis (IR) spectra of polymers (1-1) and (1-2) produced in Example 1 together with their differences.
  • 1 is a diagram showing a 1 H-nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum of a polymer (1-1) produced in Example 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a 1 H-NMR spectrum of a polymer (1-2) produced in Example 1.
  • FIG. 3 is a view showing IR spectra of polymers (3-1) and (3-2) produced in Example 3 together with their differences.
  • FIG. 3 is a diagram showing a 1 H-NMR spectrum of a polymer (3-1) produced in Example 3.
  • FIG. 1 is a diagram showing a 1 H-nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum of a polymer (1-1) produced in Example 1.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • FIG. 1 is a diagram showing a 1 H-NMR spectrum of a polymer (1-2) produced in Example 1.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 3 is a diagram showing a 1 H-NMR spectrum of a polymer (3-2) produced in Example 3.
  • FIG. 6 is a view showing IR spectra of the polymers (5-1) and (5-2) produced in Example 5 together with their differences.
  • 6 is a diagram showing a 1 H-NMR spectrum of a polymer (5-1) produced in Example 5.
  • FIG. 6 is a diagram showing a 1 H-NMR spectrum of a polymer (5-2) produced in Example 5.
  • the first aspect of the present disclosure provides a novel polymer having a pyrrolidinone ring structure in the main chain.
  • the second aspect of the present disclosure provides, in addition to the first aspect, a novel polymer further having at least one selected from a (meth) acrylic acid ester unit and a (meth) acrylic acid unit as a structural unit.
  • a precursor polymer formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer, the precursor polymer having an ester group and / or a carboxyl group and an amide group as side chains is cyclic.
  • a novel polymer is provided.
  • polymerization of a monomer group in which the precursor polymer includes a vinyl monomer A having an ester group and / or a carboxyl group and a vinyl monomer B having an amide group in addition to the third aspect, polymerization of a monomer group in which the precursor polymer includes a vinyl monomer A having an ester group and / or a carboxyl group and a vinyl monomer B having an amide group.
  • a novel polymer is provided which is a copolymer formed by polymerization of a monomer group containing a vinyl monomer C having an ester group and / or carboxyl group and an amide group.
  • the fifth aspect of the present disclosure provides, in addition to the fourth aspect, a novel polymer in which the vinyl monomer A is at least one selected from (meth) acrylic acid ester and (meth) acrylic acid.
  • the sixth aspect of the present disclosure provides, in addition to the fourth aspect, a novel polymer in which the precursor polymer is a homopolymer of the vinyl monomer C.
  • the seventh aspect of the present disclosure provides, in addition to any one of the first to sixth aspects, a novel polymer having a pyrrolidinone ring structure represented by the following formula (1) in the main chain.
  • R 1 is a hydrogen atom or a —COR 4 group
  • R 4 is a hydrogen atom, a methyl group, a phenyl group, a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms, or a 3 to 18 carbon atoms.
  • R 2 is a hydrogen atom or a —COOR 5 group
  • R 5 is a hydrogen atom, a methyl group, a phenyl group, a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms. .
  • R 3 is a hydrogen atom, a methyl group or a —NHCOR 6 group
  • R 6 is a hydrogen atom, a methyl group, a phenyl group, a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 18 carbon atoms. It is a group.
  • the pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) may be continuous on the main chain.
  • the ring structures adjacent to each other are the carbon atom at the 3-position of one of the ring structures and the other ring structure.
  • a spiro ring structure in which the carbon atom at the 5-position is the same carbon atom, and R 3 bonded to the carbon atom at the 3-position and R 2 bonded to the carbon atom at the 5-position do not exist.
  • the eighth aspect of the present disclosure provides the novel polymer in which, in addition to the seventh aspect, R 2 and R 3 in the formula (1) are each independently a hydrogen atom or a methyl group.
  • the ninth aspect of the present disclosure provides a novel polymer having a unit X1 represented by the following formula (2) as a constituent unit in addition to any one of the first to seventh aspects.
  • R 3 is a hydrogen atom, a methyl group, or a —NHCOR 6 group
  • R 6 is a hydrogen atom, a methyl group, a phenyl group, a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms, or a carbon number 3 to 18 cycloalkyl groups
  • R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, a phenyl group, a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms.
  • R 3 is a —NHCOR 6 group
  • R 4 , R 5, and R 6 are each independently a methyl group, a carbon number
  • a novel polymer which is a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms.
  • the eleventh aspect of the present disclosure provides, in addition to any one of the first to eighth aspects, a novel polymer having a unit X2 represented by the following formula (3) as a structural unit.
  • R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a methyl group
  • R 4 is a hydrogen atom, a methyl group, a phenyl group, a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms, Or a cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms.
  • the twelfth aspect of the present disclosure provides a novel polymer having a glass transition temperature of 110 ° C. or higher in addition to any of the first to eleventh aspects.
  • a thirteenth aspect of the present disclosure in addition from the first to the twelfth one aspect of, the infrared absorption spectrum, the following range wavenumber 1690 cm -1 or 1710 cm -1, a stretching vibration of the carbonyl group of pyrrolidinone ring structure Provided is a novel polymer in which an assigned absorption peak is observed.
  • the novel polymer when the novel polymer is heated at 200 ° C. or higher, the difference in the infrared absorption spectrum before and after the heating is 1690 cm ⁇ 1.
  • a novel polymer in which an absorption peak is observed in a range of 1710 cm ⁇ 1 or less.
  • the fifteenth aspect of the present disclosure provides a novel polymer having a residual alcohol content of 10 to 3000 ppm in addition to any one of the first to fourteenth aspects.
  • the sixteenth aspect of the present disclosure provides a resin composition including the novel polymer according to any one of the first to fifteenth aspects.
  • the seventeenth aspect of the present disclosure provides a resin molded body composed of the resin composition of the sixteenth aspect.
  • the eighteenth aspect of the present disclosure provides a resin molded body that is an optical member in addition to the seventeenth aspect.
  • a precursor polymer formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer, the precursor polymer having an ester group and / or a carboxyl group and an amide group as side chains is provided.
  • polymerization of a monomer group in which the precursor polymer includes a vinyl monomer A having an ester group and / or a carboxyl group and a vinyl monomer B having an amide group in addition to the nineteenth aspect, polymerization of a monomer group in which the precursor polymer includes a vinyl monomer A having an ester group and / or a carboxyl group and a vinyl monomer B having an amide group.
  • a method for producing a novel polymer which is a copolymer formed by polymerization of a monomer group containing a vinyl monomer C having an ester group and / or a carboxyl group and an amide group, provide.
  • the twenty-first aspect of the present disclosure provides a method for producing a novel polymer, in addition to the nineteenth or twentieth aspect, wherein the cyclization of the precursor polymer proceeds by heating the precursor polymer.
  • the polymer (A) of the present disclosure is a novel polymer having a pyrrolidinone ring structure in the main chain.
  • the polymer (A) is typically an amorphous thermoplastic polymer.
  • the pyrrolidinone ring structure has a 5-membered amide ring structure (cyclic amide structure) as a basic skeleton.
  • This cyclic amide structure is also a 5-membered lactam structure ( ⁇ -lactam structure).
  • the polymer having a pyrrolidinone ring structure in the main chain means that at least one of the five atoms constituting the basic skeleton of the pyrrolidinone ring structure which is a 5-membered ring, typically an amide bond (—NHCO—). It means that three carbon atoms not constituting are located in the main chain of the polymer and constitute the main chain.
  • the polymer (A) has characteristics derived from a pyrrolidinone ring structure located in the main chain.
  • the characteristics are, for example, thermal characteristics and optical characteristics.
  • the thermal characteristic is, for example, the glass transition temperature (Tg), and the Tg of the polymer (A) is higher than when the main chain does not have a pyrrolidinone ring structure.
  • the optical characteristic is, for example, a birefringence characteristic.
  • the birefringence expression (phase difference expression) of the polymer (A) is improved by the pyrrolidinone ring structure located in the main chain.
  • the pyrrolidinone ring structure has an effect of imparting positive or negative intrinsic birefringence to the polymer (A). More specifically, the pyrrolidinone ring structure basically has a function of imparting positive intrinsic birefringence to the polymer (A), but when the substituent bonded to the basic skeleton of the ring structure is bulky, the polymer (A) may have negative intrinsic birefringence.
  • the positive or negative of the intrinsic birefringence as the polymer (A) is determined by the balance between the birefringence characteristics of the respective structural units of the polymer (A). For example, even when the pyrrolidinone ring structure has an effect of imparting positive intrinsic birefringence to the polymer (A), when the polymer (A) further has a structural unit having an effect of imparting negative intrinsic birefringence, Intrinsic birefringence as a combination (A) may be negative.
  • the polymer (A) may have other characteristics, for example, hydrophilicity, adhesion, hydrolysis resistance, thermal decomposition resistance based on a (cyclic) amide structure included in the pyrrolidinone ring structure.
  • the polymer (A) can be used for various applications based on these characteristics.
  • the application is, for example, an optical member.
  • the thermal and optical properties of the polymer (A) described above can be advantageous features of the optical member.
  • High Tg leads to the improvement of the heat resistance of the optical member containing a polymer (A), for example, and such an optical member improves the freedom degree of design of the product provided with the said optical member.
  • an optical film which is a kind of optical member, can be disposed in the vicinity of a heating element such as a light source, a power supply unit, or a circuit board, so that a liquid crystal display (LCD) or the like The degree of freedom in designing the image display apparatus is improved.
  • a heating element such as a light source, a power supply unit, or a circuit board
  • High birefringence expression leads to, for example, an improvement in retardation value per unit thickness for an optical film, and an optical film that achieves a designed retardation value while being thinner is realized.
  • the birefringence expression can be evaluated by, for example, the stress optical coefficient Cr. The larger the absolute value of Cr, the higher the birefringence expression.
  • the effect of imparting positive intrinsic birefringence to the polymer (A) leads to, for example, realization of a positive retardation film in which the thickness direction retardation Rth is positive. Adhesiveness, hydrolysis resistance and high thermal decomposition resistance are also advantageous as an optical member.
  • the use of the polymer (A) is not limited to optical members.
  • Applications of the polymer (A) include, for example, pressure-sensitive adhesives, conductive adhesives, photosensitive adhesives, building material adhesives, printed circuit board adhesives, transparent sheet or film adhesives, and organic or inorganic fibers.
  • Adhesives such as adhesives; pressure-sensitive adhesive sheets, pressure-sensitive adhesives for films, pressure-sensitive adhesives for electronic devices, heat-resistant pressure-sensitive adhesives, heat-conductive pressure-sensitive adhesives, conductive pressure-sensitive adhesives; secondary battery electrodes, functional fibers , Conductive fine particles, metal fine particles, scaly fillers, dyes, ink jets, color filters, inks, toners, various binder resins; gas barriers, water vapor barriers, display elements, semiconductor encapsulants, solar cells, electronic devices, etc.
  • Sealing material Medical or daily antibacterial, disinfecting and sterilizing material; hard coat, easy adhesion coat, UV curable resin, EB curable resin, rust inhibitor, anti-fogging agent
  • Various functional coating materials used for antistatic agents, flame retardant coating agents, shielding coatings, insulation coatings; powder coatings such as thermosetting powder coatings; organic fillers, water retention agents, moisturizing agents, etc.
  • the polymer (A) has, for example, a pyrrolidinone ring structure represented by the following formula (1) in the main chain.
  • a pyrrolidinone ring structure represented by the following formula (1) in the main chain.
  • three carbon atoms carbon atoms at the 3rd, 4th and 5th positions of the ring structure) that do not constitute an amide bond are the main chain of the polymer (A).
  • the ring structure shown in Formula (1) may be a structural unit (repeating unit) of the polymer (A) or a structure constituting a part of the structural unit. In the latter case, the structural unit includes a pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) as a part of its molecular structure.
  • R 1 is a hydrogen atom or a —COR 4 group
  • R 4 is a hydrogen atom, a methyl group, a phenyl group, a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms, or a 3 to 18 carbon atoms.
  • R 2 is a hydrogen atom or a —COOR 5 group
  • R 5 is a hydrogen atom, a methyl group, a phenyl group, a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms. .
  • R 3 is a hydrogen atom, a methyl group or a —NHCOR 6 group
  • R 6 is a hydrogen atom, a methyl group, a phenyl group, a linear alkyl group having 2 to 18 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 18 carbon atoms. It is a group.
  • R 4 to R 6 may be the same as or different from each other.
  • the carbon number of the linear alkyl group is preferably 2 to 12, and more preferably 2 to 4.
  • the straight chain alkyl group is, for example, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group.
  • the cycloalkyl group preferably has 3 to 12 carbon atoms, and more preferably 3 to 6 carbon atoms.
  • the cycloalkyl group is, for example, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, or a cyclohexyl group.
  • R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a methyl group.
  • the pyrrolidinone ring structure on the main chain of the polymer (A) may be in a discontinuous state.
  • R 1 , R 2 and R 3 are a combination in which R 1 is a —COR 4 group, R 2 is a —COOR 5 group, and R 3 is a methyl group.
  • R 1 is a —COR 4 group
  • R 2 is a —COOR 5 group
  • R 3 is a —NHCOCH 3 group.
  • R 4 and R 5 are, for example, methyl groups.
  • R 1 , R 2 and R 3 are a combination in which R 1 is a —COR 4 group, and R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 4 can be a hydrogen atom, a methyl group, a linear alkyl group or a cycloalkyl group, a methyl group, a linear alkyl group, or a methyl group.
  • R 1 , R 2 and R 3 is a combination in which R 1 is a —COCH 3 group, R 2 is a hydrogen atom, and R 3 is a methyl group.
  • the pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) may be continuous on the main chain of the polymer (A). In this case, a continuous pyrrolidinone ring structure forms a spiro ring structure with adjacent ring structures.
  • the pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) constitutes a part of the structural unit of the polymer (A), for example, the structural unit possessed by the polymer (A) has the ring structure represented by the formula (1).
  • the structural unit has a structure in which an alkylene group such as a methylene group is bonded to the carbon atom at the 3-position or the 5-position (a more specific example is a structural unit represented by the formula (2) described later)
  • the continuation of the structural unit in the main chain of the polymer (A) is that the pyrrolidinone ring structure is continuous on the main chain because the alkylene group constituting the main chain of the polymer (A) is located between the ring structures. Not applicable. In this case, it can be said that the pyrrolidinone ring structures are not adjacent to each other on the main chain.
  • the two adjacent ring structures are the carbon atom at the 3-position of one ring structure and the 5 of the other ring structure.
  • a spiro ring structure in which the carbon atom at the position is the same carbon atom is formed. And there is no R 3 bonded to the 3rd carbon atom and R 2 bonded to the 5th carbon atom.
  • the structure represented by the formula (4) is a spiro ring structure in which two pyrrolidinone ring structures are continuous on the main chain of the polymer (A).
  • the carbon atom at the 3rd position of the left ring structure and the carbon atom at the 5th position of the right ring structure adjacent to the ring structure are the same carbon atom.
  • three carbon atoms from the 3rd position to the 5th position constitute the main chain of the polymer (A).
  • R 3 bonded to the 3rd carbon atom of the left ring structure and R 2 bonded to the 5th carbon atom of the right ring structure.
  • it may be the R 1 of R 1 and the right ring structure of the left ring structure optionally substituted by one or more identical to each other, may be identical to one another.
  • the structure shown in Formula (5) is a spiro ring structure in which three pyrrolidinone ring structures are continuous on the main chain.
  • the carbon atom at the 3rd position of the leftmost ring structure and the carbon atom at the 5th position of the central ring structure adjacent to the ring structure are the same carbon atom.
  • the carbon atom at the 3rd position of the central ring structure and the carbon atom at the 5th position of the rightmost ring structure adjacent to the ring structure are the same carbon atom.
  • three carbon atoms from the 3rd position to the 5th position constitute the main chain of the polymer (A).
  • R 3 bonded to the third carbon atom of the leftmost ring structure, R 2 bonded to the fifth carbon atom of the central ring structure and R 3 bonded to the third carbon atom, and 5 of the rightmost ring structure There is no R 2 attached to the carbon atom at the position.
  • R 1 of each ring structure may be the same as or different from each other, and may be the same as each other.
  • R 2 and / or R 3 may not be present.
  • R 2 and / R 3 are not present but are adjacent to the ring structure of the carbon atom to which the group is bonded (the bond to the outside of the ring structure to which the group belongs). It can also be expressed as forming.
  • the number of continuous is not limited.
  • the polymer (A) in which the pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) continues throughout the main chain in other words, the pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) as a structural unit, only the structural unit.
  • the polymer (A) has a structural unit P containing a pyrrolidinone ring structure (for example, a pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1)).
  • the structural unit P may be composed only of a pyrrolidinone ring structure, or may be composed of a pyrrolidinone ring structure and another molecular structure.
  • the other molecular structure is, for example, a molecular structure that is bonded to the carbon atom at the 3-position and / or 5-position of the pyrrolidinone ring structure and constitutes the main chain of the polymer (A) together with the ring structure.
  • An example is an alkylene group such as the methylene group described above.
  • R 3 ⁇ R 5 of formula (2) is the same as R 3 ⁇ R 5 of formula (1).
  • the structural unit X1 shown in Formula (2) is a unit composed of a pyrrolidinone ring structure and a methylene group bonded to the 3-position carbon atom of the ring structure.
  • the carbon atom of the methylene group and the 3rd to 5th carbon atoms of the ring structure constitute the main chain of the polymer (A).
  • the pyrrolidinone ring structure of the structural unit X1 includes a tertiary amide structure as a molecular structure constituting a part of the ring (a tertiary amide structure is included as a part of the ring structure).
  • the pyrrolidinone ring structure included in the structural unit X1 is a pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1), in which R 1 is a —COR 4 group and R 2 is a —COOR 5 group.
  • the structural unit X1 has an effect of imparting positive intrinsic birefringence to the polymer (A).
  • the structural unit having the action of giving positive (or negative) intrinsic birefringence to the polymer means that when the homopolymer of the unit is formed, the homopolymer exhibits positive (or negative) intrinsic birefringence.
  • a unit. Whether the intrinsic birefringence of the polymer (A) is positive or negative is determined not only by the constitutional unit X1 but also by the balance with the birefringence characteristics exhibited by other constitutional units of the polymer (A).
  • the structural unit X1 is a unit in which, for example, R 3 to R 5 are all methyl groups.
  • the polymer (A) having such a structural unit X1 includes, for example, a copolymer of methyl methacrylate (MMA) and methyl acetamide acrylate (AcAAM) as a precursor polymer (B), and adjacent MMA units. It can be formed by a cyclization reaction between AcAAM units.
  • R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 4 is the same as R 4 in formula (1).
  • the structural unit X2 shown in Formula (3) is a unit composed of a pyrrolidinone ring structure and a methylene group bonded to the 3-position carbon atom of the ring structure.
  • the carbon atom of the methylene group and the 3rd to 5th carbon atoms of the ring structure constitute the main chain of the polymer (A).
  • the pyrrolidinone ring structure of the structural unit X2 includes a tertiary amide structure as a molecular structure constituting a part of the ring (a tertiary amide structure is included as a part of the ring structure).
  • the pyrrolidinone ring structure included in the structural unit X2 is a pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1), in which R 1 is a —COR 4 group.
  • R 2 is, for example, a hydrogen atom.
  • R 3 is, for example, a methyl group.
  • R 4 may be a hydrogen atom, a methyl group, a linear alkyl group or a cycloalkyl group, a methyl group, a linear alkyl group, or a methyl group.
  • the structural unit X2 has an effect of imparting positive intrinsic birefringence to the polymer (A).
  • the structural unit X2 is a unit in which, for example, R 2 is a hydrogen atom, and R 3 and R 4 are both methyl groups.
  • the polymer (A) having such a structural unit X2 includes, for example, a copolymer of methyl methacrylate (MMA) and N-vinylacetamide (NVA) as a precursor polymer (B) and adjacent MMA units. It can be formed by proceeding a cyclization reaction between NVA units.
  • MMA methyl methacrylate
  • NVA N-vinylacetamide
  • the polymer (A) is a copolymer composed of the structural unit P and the structural unit Q other than the structural unit P, even if it is a homopolymer composed only of the structural unit P containing a pyrrolidinone ring structure. May be.
  • the copolymer may be a random copolymer, a block copolymer, or a graft copolymer.
  • the polymer (A) can have two or more structural units P, and can have two or more structural units Q.
  • the structural unit Q includes, for example, (meth) acrylic acid ester units, (meth) acrylic acid units, N-substituted maleimide units, aromatic vinyl compound units, unsaturated carboxylic acid compound units, vinyl cyanide compound units, heteroaromatics.
  • the polymer (A) may have at least one selected from a (meth) acrylic acid ester unit and a (meth) acrylic acid unit as a structural unit Q. In this case, the optical transparency of the polymer (A) becomes higher, and it is more suitable for use as an optical member, for example.
  • the polymer (A) which is a copolymer preferably has a (meth) acrylic acid ester unit as the structural unit Q.
  • the (meth) acrylic acid ester unit includes, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, Cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, ⁇ -hydroxyacryl It is a structural unit (derived from each of these monomers) formed by polymerization of each (meth) acrylic acid ester of methyl acid and ethyl ⁇ -hydroxyacrylate.
  • the (meth) acrylate unit is preferably a methyl methacrylate (MMA) unit, an ethyl methacrylate unit, an n-butyl methacrylate unit, a cyclohexyl methacrylate unit, an isobornyl methacrylate unit, or a benzyl methacrylate unit, and the MMA unit is More preferred.
  • MMA methyl methacrylate
  • the optical transparency of the polymer (A) is further increased.
  • the polymer (A) When the content of (meth) acrylic acid ester units in the polymer (A) exceeds 50% by weight, the polymer (A) is an acrylic polymer.
  • the total content of (meth) acrylic acid ester units may be 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, and further 90% by mass or more.
  • a copolymer with a (meth) acrylic acid ester such as MMA is used as the precursor polymer (B).
  • the precursor polymer (B) can be subjected to a cyclization reaction to form a polymer (A).
  • the polymer (A) has a (meth) acrylate unit as an unreacted unit. sell.
  • the polymer (A) when the polymer (A) is formed by advancing the cyclization reaction to the precursor polymer (B) which is a copolymer having a (meth) acrylic acid ester unit as a structural unit,
  • the union (A) can also be regarded as a derivative of (meth) acrylic acid ester.
  • the polymer (A) when the total content of the structural unit P and the (meth) acrylic acid ester unit in the polymer (A) exceeds 50% by mass, the polymer (A) is an acrylic polymer.
  • the total content may be 60% by weight or more, 70% by weight or more, 80% by weight or more, and further 90% by weight or more.
  • a precursor polymer (B) that is a copolymer with (meth) acrylic acid ester that is, a precursor polymer that is a copolymer having (meth) acrylic acid ester units as constituent units ( In B), as long as an ester group and / or a carboxyl group and an amide group are present in the side chain of the polymer (B), the monomer that is a partner for copolymerization with the (meth) acrylate is not limited.
  • the monomer may be, for example, an amide acrylate ester, or may be an amide group-containing vinyl monomer such as N-vinylformamide such as N-vinylformamide or N-vinylacetamide.
  • N-substituted maleimide units include, for example, N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-isopropylmaleimide, Nt-butylmaleimide, N-tribromophenylmaleimide, N- It is a structural unit derived from each monomer of laurylmaleimide and N-benzylmaleimide.
  • the N-substituted maleimide unit is preferably an N-cyclohexylmaleimide unit or an N-phenylmaleimide unit.
  • Aromatic vinyl compound units include, for example, styrene, ⁇ -methylstyrene, ⁇ -chlorostyrene, pt-butylstyrene, p-methylstyrene, p-chlorostyrene, o-chlorostyrene, 2,5-dichlorostyrene, It is a structural unit derived from each aromatic vinyl compound of 3,4-dichlorostyrene and divinylbenzene.
  • the aromatic vinyl compound unit is preferably a styrene unit.
  • the unsaturated carboxylic acid compound unit is a structural unit formed by polymerization of an acid such as crotonic acid and alkali metal salts, ammonium salts, and organic amine salts thereof.
  • the unsaturated carboxylic acid compound unit does not include a (meth) acrylic acid unit.
  • the vinyl cyanide compound unit is, for example, a (meth) acrylonitrile unit.
  • the ⁇ , ⁇ -unsaturated monomer unit having a heteroaromatic group is, for example, at least one selected from a vinylcarbazole unit, a vinylpyridine unit, a vinylimidazole unit, and a vinylthiophene unit.
  • the structural unit Q is a vinyl compound unit excluding the above-mentioned units, such as vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride, ethylene, propylene, butene, isoprene, N-vinyl-2-pyrrolidone; divinyl adipate, divinyl sebacate, etc.
  • Divinyl esters; sulfonic acids such as vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-phenylpropane sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, and alkali metal salts, ammonium salts, organic amine salts thereof
  • the polymer (A) may have a structural unit having ultraviolet (UVA) absorption ability.
  • the structural unit is, for example, a structural unit formed by polymerization of a benzotriazole derivative, a triazine derivative or a benzophenone derivative into which a polymerizable group is introduced.
  • the polymerizable group to be introduced can be appropriately selected, and is, for example, a vinyl group.
  • the content rate of the structural unit P in a polymer (A) is not limited, in order to acquire the characteristic derived from the structural unit P more reliably, it is 30 mass% or more, for example, 35 mass% or more is preferable, and 40 mass % Or more is more preferable.
  • the upper limit of the content rate of the structural unit P is not specifically limited, 100 mass% or less may be sufficient.
  • the polymer (A) further includes other structural unit Q, in particular, a (meth) acrylate unit
  • the upper limit of the structural unit P is, for example, 90% by mass or less, 85% by mass or less, and 82% by mass or less. sell.
  • each structural unit in the polymer (A) can be determined by a known method such as 1 H nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) or infrared spectroscopic analysis (IR).
  • 1 H-NMR 1 H nuclear magnetic resonance
  • IR infrared spectroscopic analysis
  • the pyrrolidinone ring structure of the polymer (A) in the main chain can be confirmed by a known method such as 1 H-NMR or IR. Examples of specific confirmation, in the infrared absorption spectrum, the range of wave number 1690 cm -1 or 1710 cm -1, whether absorption peak attributed to the stretching vibration of the carbonyl group of pyrrolidinone ring structure is observed Confirmation. In the infrared absorption spectrum, the fact that the absorption peak attributed to the stretching vibration of the carbonyl group of the pyrrolidinone ring structure is in the above-mentioned wave number range is published on September 15, 2006 as an infrared absorption region in a 5-membered lactam ring. It is described in “Identification Method of Organic Compounds by Spectrum, 7th Edition, Tokyo Chemical Doujin”.
  • the pyrrolidinone ring structure Specific structure of the pyrrolidinone ring structure, the content of the ring structure in the polymer (A), and the type and content of the structural unit Q when the polymer (A) is a copolymer further having the structural unit Q Depending on the case, it may be difficult to confirm the absorption peak in the infrared absorption spectrum. However, depending on the structure of the polymer (A), reheating the polymer (A) may cause a cyclization reaction between the remaining structural units without the cyclization reaction proceeding during the formation of the polymer (A). In some cases, the same ring structure as that already existing in the polymer (A) can be formed.
  • the pyrrolidinone ring structure of the main chain can be confirmed by taking the difference between the infrared absorption spectra before and after the reheating of the polymer (A).
  • the polymer (A) upon heating the polymer at 200 ° C. or higher, the difference between the infrared absorption spectra before and after heating, the absorption peak in the range of less wave numbers 1690 cm -1 or 1710 cm -1 It can be an observed polymer.
  • the polymer (A) exhibits a high Tg based on the pyrrolidinone ring structure of the main chain.
  • the Tg of the polymer (A) is, for example, 110 ° C. or higher.
  • the Tg of the polymer (A) is 120 ° C. or higher, 130 ° C. or higher, and more preferably 160 ° C. or higher. Can take the value of
  • the polymer (A) is formed by a dealcoholization cyclocondensation reaction described later, alcohol generated during the cyclization reaction may remain in the polymer (A). At this time, the content of residual alcohol in the polymer (A) is, for example, 10 to 3000 ppm.
  • the polymer (A) may be crosslinked with a crosslinking agent or the like.
  • the polymer (A) can be formed, for example, by the following method for producing the polymer (A).
  • a precursor polymer (B) formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer, the precursor polymer having an ester group and / or a carboxyl group and an amide group as side chains (B) is cyclized to obtain a polymer (A) having a pyrrolidinone ring structure in the main chain.
  • a cyclization condensation reaction proceeds between an ester group and / or a carboxyl group and an amide group to form a 5-membered amide ring structure.
  • the ester group and / or the carboxyl group is changed to a carbonyl group containing a carbon atom at the 2-position of the pyrrolidinone ring structure, and the amide group is changed to an amine group containing a nitrogen atom at the 1-position of the pyrrolidinone ring structure.
  • This amine group is a secondary or tertiary amine group as shown in Formula (1).
  • R 1 ⁇ R 4 of formula (6) is the same as R 1 ⁇ R 4 of formula (1).
  • R 7 is a hydrogen atom or an organic residue having 1 to 18 carbon atoms.
  • the organic residue is, for example, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, or a propyl group; an unsaturated aliphatic hydrocarbon group such as an ethenyl group or a propenyl group; an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group or a naphthyl group;
  • the unsaturated aliphatic hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group one or more hydrogen atoms are substituted with at least one group selected from a hydroxyl group, a carboxyl group, an ether group and an ester group ;
  • R 7 is preferably a linear alkyl group or a cycloalkyl group, and the carbon number thereof is preferably 1 to 12, and more preferably 1 to 4.
  • R 7 can be a linear al
  • the cyclization reaction is allowed to proceed to the precursor polymer (B) having the molecular structure on the left side to form the polymer (A) having the structural unit P on the right side.
  • This cyclization reaction is a condensation reaction in which a broken line portion shown on the left side is bonded and R 7 OH is eliminated.
  • R 7 is a hydrogen atom
  • water is eliminated, that is, this reaction is a dehydration cyclocondensation reaction.
  • R 7 is an organic residue
  • the alcohol is eliminated, that is, this reaction is a dealcoholization cyclocondensation reaction.
  • R 7 is a methyl group
  • methanol is eliminated.
  • This reaction proceeds in the molecular chain of the precursor polymer (B).
  • the structural unit P on the right side of the formula (6) includes a pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) and a methylene group bonded to the 3-position carbon atom of the ring structure.
  • the precursor polymer (B) has an ester group and / or a carboxyl group in its side chain and an amide group. More specifically, the precursor polymer (B) of the formula (6) has an ester group (carboxyl ester group; R 7 is an organic residue) and / or a carboxyl group (R 7 is a hydrogen atom) in the side chain.
  • the precursor polymer (B) can be formed by polymerization of a monomer group containing a vinyl monomer.
  • the precursor polymer (B) of the formula (6) is formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer A having an ester group and / or a carboxyl group and a vinyl monomer B having an amide group. Copolymer.
  • the side chain ester group and / or carboxyl group and amide group have one methylene group (one carbon atom) located in the main chain of the precursor polymer (B). I) It is in the inserted positional relationship.
  • the —COR 4 group is bonded to the nitrogen atom of the side chain of the precursor polymer (B) of the formula (6), but the nitrogen atom in the pyrrolidinone ring structure of the structural unit P on the right side is R 1 (hydrogen atom or -COR 4 groups) are bonded. That is, the polymer (A) can take a hydrogen atom as R 1 . This is because the —COR 4 group may be eliminated by heat applied to the polymer during or after the cyclization reaction. The same applies to the examples of the reaction to form the polymer (A) from the precursor polymer (B) shown below.
  • the elimination of the —COR 4 group can be promoted, for example, by using a catalyst (cyclization catalyst) in the cyclization reaction described later and leaving the catalyst in the polymer after cyclization.
  • R 3 of formula (7) is the same as R 3 of formula (1)
  • R 7 is the same as R 7 in formula (6)
  • R 3 may be a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 and R 4 of formula (8) is the same as R 2 and R 4, respectively formula (1).
  • R 2 may be a hydrogen atom or a methyl group.
  • the vinyl monomer A represented by the formula (7) is a (meth) acrylic acid ester unit (R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 7 is an organic residue) or a (meth) acrylic acid unit (R 3 Is a hydrogen atom or a methyl group, and R 7 is a hydrogen atom). Since the optical transparency of the formed polymer (A) becomes higher, the vinyl monomer A is preferably acrylic acid or methyl methacrylate (MMA).
  • MMA methyl methacrylate
  • the vinyl monomer B represented by the formula (8) includes N-vinylformamide (R 2 and R 4 are hydrogen atoms), N-vinylcarboxylic acid amide (R 2 is a hydrogen atom, R 4 is a methyl group, a linear alkyl group, or It may be an amide group-containing vinyl monomer such as a cycloalkyl group.
  • R 4 may be a hydrogen atom, a methyl group or a linear alkyl group, may be a methyl group or a linear alkyl group, or may be a methyl group.
  • the vinyl monomer B shown in formula (8) is N-vinylacetamide (see formula (9)).
  • the precursor polymer (B) may be a polymer formed by polymerization of a monomer group including two or more kinds of vinyl monomers A and / or two or more kinds of vinyl monomers B. That is, the precursor polymer (B) has two or more structural units derived from two or more vinyl monomers A and / or two or more structural units derived from two or more vinyl monomers B. Also good.
  • R 3 ⁇ R 5 of formula (10) is the same as R 3 ⁇ R 5 of formula (2).
  • R 7 is the same as R 7 in formula (6).
  • a cyclization reaction reaction that binds the broken line portion in the molecular structure on the left side and desorbs R 7 OH
  • the polymer (A) having the structural unit P on the right side is formed.
  • the structural unit P on the right side is the structural unit X1 shown in Formula (2).
  • the precursor polymer (B) of the formula (10) is a copolymer formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer A having an ester group and / or a carboxyl group and a vinyl monomer B having an amide group It is. However, in the precursor polymer (B) of the formula (10), the vinyl monomer B further has an ester group and / or a carboxyl group together with an amide group.
  • R 3 and R 7 of formula (11) is the same as R 3 and R 7 of formula (6), respectively formula (2).
  • R 4 and R 5 of formula (12) is the same as R 4 and R 5, respectively formula (2).
  • Monomer B shown in Formula (12) may be an amide acrylate ester.
  • Amide acrylate is a vinyl monomer having both an ester group and / or a carboxyl group and an amide group.
  • the vinyl monomer B represented by the formula (8) and the formula (12) may be an amide acrylate ester.
  • the amide acrylate ester include methyl acetamidoacrylate (AcAAM), ethyl acetamidoacrylate, and acetamidoacrylic. N-butyl acid, n-d dodecyl acetamidoacrylate, cyclohexyl acetamidoacrylate, and phenyl acetamidoacrylate.
  • the structural unit Y1 is a (meth) acrylate unit
  • the polymer (A) formed from the precursor polymer (B) can have an unreacted (meth) acrylate unit as a structural unit.
  • the vinyl monomer A represented by the formulas (7) and (11) and the vinyl monomer B represented by the formulas (8) and (12) may be the same vinyl monomer depending on the type of the substituent. That is, the precursor polymer (B) may be a homopolymer of the same vinyl monomer. As can be understood from the molecular structure shown in each formula, this vinyl monomer is a vinyl monomer C having both an ester group and / or a carboxyl group and an amide group. That is, the precursor polymer (B) may be a polymer formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer C having an ester group and / or a carboxyl group and an amide group. When the precursor polymer (B) is such a homopolymer, the increase in Tg from the precursor polymer (B) when the polymer (A) is formed is particularly large.
  • Vinyl monomer C is, for example, an amide acrylate ester.
  • a cyclization reaction for forming a polymer (A) from a precursor polymer (B) that is a homopolymer of vinyl monomer C is shown in the following formula (13).
  • the cyclization reaction is allowed to proceed to the precursor polymer (B), which is a homopolymer of amide acrylate ester, to form the polymer (A).
  • R 4 and R 5 of formula (13) is the same as R 4 and R 5 of formula (1).
  • the structural unit P including the pyrrolidinone ring structure shown in the formula (1) in which R 2 is a —COOR 5 group and R 3 is a —NHCOR 4 group is formed.
  • a cyclization reaction reaction that binds the broken line portion in the molecular structure on the left side and desorbs R 5 OH
  • the polymer (A) having the structural unit P on the right side is formed.
  • Another example of the cyclization reaction for forming the polymer (A) from the precursor polymer (B) which is a homopolymer of vinyl monomer C is shown in the following formula (14).
  • the cyclization reaction is allowed to proceed to the precursor polymer (B), which is a homopolymer of amide acrylate ester, to form the polymer (A).
  • R 4 and R 5 of formula (14) is the same as R 4 and R 5 of formula (1).
  • the polymer (A) in which the spiro ring structure of two pyrrolidinone ring structures adjacent on the main chain is formed is formed.
  • Each pyrrolidinone ring structure is a structure represented by formula (1) in which R 2 is a —COOR 5 group and R 3 is a —NHCOR 4 group.
  • a cyclization reaction (bonding a broken line part in the molecular structure on the left side and R 5 OH between the left and center vinyl monomers C adjacent to each other and between the vinyl monomers C adjacent to the center and right ends. (Desorption reaction) is in progress.
  • a polymer which is a homopolymer having only a constitutional unit composed of a pyrrolidinone ring structure represented by formula (1) by advancing a cyclization condensation reaction between all adjacent vinyl monomers C It is also possible to form (A). Further, in the precursor polymer (B) which is a copolymer of vinyl monomers A and B, depending on the type of vinyl monomer B, a pyrrolidinone ring may be formed by a cyclization reaction in a region where the structural units derived from monomer B are continuous. A spiro ring structure of the structure can be formed.
  • the polymer (A) in which a spiro ring structure is formed is expected to have particularly remarkable characteristics based on the pyrrolidinone ring structure.
  • the characteristic is, for example, a very high Tg.
  • Such a polymer (A) having a very high Tg is expected to be used for applications requiring extremely high heat resistance.
  • the polymer (B) can be a random copolymer or an alternating copolymer.
  • the precursor polymer (B) may be a copolymer of two or more amide acrylate esters.
  • the precursor polymer (B) is a copolymer formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer A and a vinyl monomer B
  • the monomer group may further include a vinyl monomer C.
  • the precursor polymer (B) is a polymer formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer C
  • the monomer group further includes a vinyl monomer A and / or a vinyl monomer B. Also good.
  • the precursor polymer (B) may further have a structural unit derived from a monomer other than the vinyl monomers A to C.
  • the polymer (A) further having the structural unit can be formed.
  • the said structural unit is structural unit Q other than the structural unit P mentioned above in description of a polymer (A), for example.
  • the formation method of a precursor polymer (B) is not specifically limited.
  • a monomer may be selected so that the formed precursor polymer (B) has an ester group and / or a carboxyl group and an amide group as side chains, and a monomer group including the monomer may be polymerized.
  • the monomer group may contain monomers other than the monomer essential for the formation of the polymer (B) as necessary.
  • the monomer is, for example, a monomer that becomes the structural unit Q by polymerization.
  • the monomer group includes, for example, a vinyl monomer A having an ester group and / or a carboxyl group and a vinyl monomer B having an amide group.
  • the monomer group includes, for example, a vinyl monomer C having an ester group and / or a carboxyl group and an amide group.
  • An example of the vinyl monomer A is at least one selected from (meth) acrylic acid esters and (meth) acrylic acid.
  • Examples of the vinyl monomer B are amide group-containing vinyl monomers such as N-vinylformamide and N-vinylcarboxylic amide.
  • the vinyl monomer B may be at least one selected from N-vinylformamide and N-vinylacetamide.
  • Another example of vinyl monomer B and an example of vinyl monomer C are amidoacrylates.
  • the polymerization method of the monomer group is not particularly limited, and a known polymerization method such as solution polymerization can be applied.
  • the polymerization solvent is not particularly limited.
  • aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene
  • ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone
  • chloroform methylene chloride, 1,2-dichloroethane, and the like
  • Halogen-containing hydrocarbons alcohols such as methanol and ethanol
  • water, dimethyl sulfoxide (DMSO), and tetrahydrofuran a known polymerization method such as solution polymerization can be applied.
  • the polymerization solvent is not particularly limited.
  • aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene
  • ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone
  • a polymerization initiator In the polymerization of the precursor polymer (B), a polymerization initiator, a chain transfer agent, and the like can be used as necessary.
  • the polymerization initiator is not particularly limited. For example, cumene hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, t-butylperoxyisopropyl carbonate, t-amyl peroxide Organic peroxides such as oxy-2-ethylhexanoate and t-amylperoxyisononanoate; azo compounds such as azobisisobutyronitrile (AIBN).
  • AIBN azobisisobutyronitrile
  • Polymerization conditions such as polymerization temperature can be set as appropriate.
  • the monomer in the precursor polymer (B) formed by polymerization is compared with the content of each monomer contained in the monomer group subjected to polymerization.
  • the method for cyclizing the precursor polymer (B) is not limited. For example, by heating the precursor polymer (B), a cyclization condensation reaction that is an amide cyclization reaction can proceed in the molecular chain of the polymer (B) to form the polymer (A).
  • the heating temperature is, for example, 70 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, and more preferably in the order of 150 ° C. or higher, 200 ° C. or higher.
  • the heating of the precursor polymer (B) can be carried out in any state such as a state in which the precursor polymer (B) is in a solid state or a state in which the precursor polymer (B) is dissolved in a solvent. In the case of heating in a solid state, it is preferable to use a precursor polymer (B) having a large surface area such as powder and particles for the rapid progress of the cyclization reaction.
  • the degree of decompression is, for example, 26.6 kPa or less in absolute pressure. That is, you may advance a cyclization reaction by heating a precursor polymer (B) under the pressure of 26.6 kPa or less.
  • the degree of decompression is preferably 13.3 kPa or less, and more preferably 2.7 kPa or less.
  • a catalyst that promotes the reaction may be used as necessary.
  • heating in a state where the precursor polymer (B) is dissolved in a solvent is preferable for a uniform reaction.
  • the catalyst for example, at least one selected from acids, bases and salts thereof, metal complexes, and metal oxides can be used.
  • kinds of acids, bases and salts thereof, metal complexes, and metal oxides are not particularly limited.
  • the acid is not limited, and examples thereof include hydrochloric acid, sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid, phosphoric acid, phosphorous acid, phenylphosphonic acid, organic carboxylic acid, and phosphate ester.
  • the base is not limited, and examples thereof include metal hydroxides, amines, imines, alkali metal derivatives, alkoxides, and ammonium hydroxide salts.
  • the salt of an acid and a base is not limited, For example, they are a metal carboxylate and a metal carbonate.
  • a metal complex is not limited, For example, the example of the organic component is acetylacetone.
  • the metal oxide is not limited, and examples thereof include zinc oxide, calcium oxide, and magnesium oxide.
  • metal carboxylates are particularly preferred.
  • the metal of the metal carboxylate is not limited as long as it does not impair the properties of the polymer (A), resin composition (C) or resin molding formed, and does not cause environmental pollution at the time of disposal.
  • alkali metals such as lithium, sodium, and potassium
  • alkaline earth metals such as magnesium, calcium, strontium, and barium
  • zinc zirconium
  • the carboxylic acid constituting the metal carboxylate is not limited.
  • formic acid acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, octylic acid, nonanoic acid, decanoic acid, lauric acid, myristic Acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, tridecanoic acid, pentadecanoic acid, heptadecanoic acid, lactic acid, malic acid, citric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, maleic acid and adipic acid.
  • a specific metal carboxylate zinc acetate, zinc propionate, zinc octylate, or zinc stearate is preferable.
  • the polymer (A) of the present disclosure viewed from the aspect of such a production method is a precursor polymer (B) formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer, and includes an ester group and / or a carboxyl group. It is a polymer formed by cyclizing a precursor polymer (B) having a group and an amide group as side chains.
  • the precursor polymer (B) includes, for example, a copolymer formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer A having an ester group and / or a carboxyl group and a vinyl monomer B having an amide group. Can be coalesced. Further, the precursor polymer (B) can be a polymer formed by polymerization of a monomer group including a vinyl monomer C having an ester group and / or a carboxyl group and an amide group. It can also be a homopolymer. Examples of vinyl monomers A, B and C are as described above. Specifically, the vinyl monomer A is at least one selected from, for example, (meth) acrylic acid ester and (meth) acrylic acid.
  • the resin composition (C) of the present disclosure includes a polymer (A).
  • the resin composition is typically a thermoplastic resin composition, and is an amorphous thermoplastic resin composition.
  • the resin composition (C) can contain two or more polymers (A).
  • Resin composition (C) exhibits various properties derived from polymer (A).
  • the characteristic is, for example, a thermal characteristic or an optical characteristic.
  • the thermal characteristic is, for example, Tg, and the Tg of the resin composition (C) is high due to the polymer (A).
  • the Tg of the resin composition (C) is, for example, 110 ° C. or higher, and can take values of 120 ° C. or higher, 140 ° C. or higher, and 160 ° C. or higher depending on the type and content of the polymer (A).
  • the optical characteristics are, for example, birefringence characteristics, and the resin composition (C) is derived from the polymer (A) and exhibits high birefringence expression (phase difference expression characteristics).
  • High retardation development can be evaluated by, for example, an absolute value of a high stress optical coefficient Cr.
  • the resin composition (C) exhibits positive intrinsic birefringence, and at this time, for example, a positive retardation film can be formed by the resin composition (C).
  • the intrinsic birefringence as the resin composition (C) is determined not only by the polymer (A) but also by the intrinsic birefringence exhibited by other polymers contained in the resin composition (C).
  • Resin composition (C) may have various other properties derived from polymer (A). Based on these characteristics, the resin composition (C) can be used for applications similar to those for the polymer (A) described above, including optical members.
  • Resin composition (C) may contain a polymer other than polymer (A).
  • a resin composition (C) for an optical member in order to ensure optical transparency, it is preferable that another polymer is compatible with a polymer (A).
  • the other polymer examples include olefin polymers such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene polymer, and poly (4-methyl-1-pentene); halogen-containing polymers such as vinyl chloride and chlorinated vinyl resins.
  • Acrylic polymers such as polymethyl methacrylate; polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate; polyamides such as nylon 6, nylon 66 and nylon 610; polyacetals; polycarbonates; polyphenylene oxides; polyphenylene sulfides; Ketone; Polysulfone; Polyethersulfone; Polyoxypentylene; Polyamideimide; Rubbery polymer.
  • the resin composition (C) can contain two or more of these polymers.
  • the content of the polymer (A) in the resin composition (C) is usually 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more.
  • the resin composition (C) may contain only the polymer (A) as a polymer.
  • Resin composition (C) can contain materials other than polymers, such as additives.
  • Additives include, for example, antioxidants, light stabilizers, weather stabilizers, heat stabilizers and other stabilizers; phase difference adjusting agents such as phase difference increasing agents, phase difference reducing agents, phase difference stabilizers; glass fibers, Reinforcing materials such as carbon fibers; UV absorbers; near infrared absorbers; flame retardants such as tris (dibromopropyl) phosphate, triallyl phosphate, antimony oxide; antistatic agents including anionic, cationic, and nonionic surfactants Agents; colorants such as inorganic pigments, organic pigments, dyes; organic fillers, inorganic fillers, resin modifiers, plasticizers, lubricants.
  • the content of the additive in the resin composition (C) is preferably less than 7% by mass, more preferably 2% by mass or less, and further preferably 1% by mass or less.
  • the formation method of the resin composition (C) is not particularly limited. If it is a resin composition (C) comprising the polymer (A), the polymer (A) may be used as it is as the resin composition (C), and the resin composition (C) In the case of containing an additive, the polymer (A) can be formed by mixing the other polymer and / or additive with a known mixing method. Mixing can be carried out, for example, by pre-blending with a mixer such as an omni mixer and then kneading the resulting mixture.
  • a mixer such as an omni mixer
  • a kneading machine is not specifically limited,
  • well-known kneading machines such as extruders, such as a single screw extruder and a twin screw extruder, and a pressure kneader, can be used.
  • the resin molded body of the present disclosure is composed of a thermoplastic resin composition (C) containing a polymer (A).
  • the use of the resin molding is not limited, and can be selected according to the properties obtained from the polymer (A) and other polymers and / or additives contained in the resin composition (C).
  • the resin molded body of the present disclosure is an optical member used for optical applications, for example.
  • the optical member is, for example, a lens, a prism, an optical fiber, or an optical film.
  • Optical films include, for example, protective films for substrates of various optical disks (VD, CD, DVD, MD, LD, etc.), retardation films and polarizer protective films provided in image display devices such as liquid crystal display devices (LCD), and A viewing angle compensation film, a light diffusion film, a reflection film, an antireflection film, an antiglare film, a brightness enhancement film, and a conductive film for a touch panel.
  • the resin molded body of the present disclosure may have heat resistance derived from the high Tg of the polymer (A). For this reason, the freedom degree of the use of the resin molding of this indication is high, and various effects are acquired by use of the resin molding of this indication. For example, the degree of freedom in designing an image display device such as an LCD is improved by using the resin molding of the present disclosure which is an optical film.
  • the resin molded body of the present disclosure can have high optical transparency.
  • the total light transmittance obtained in accordance with the provisions of JIS K7361 can be 85% or more, 90% or more, and further 91% or more of a resin molded body, typically a film. .
  • the resin molded body of the present disclosure may have a low haze on the surface.
  • the resin molded body of the present disclosure can be a retardation film.
  • the retardation film is, for example, a positive retardation film having a positive retardation Rth in the thickness direction.
  • the retardation film can be, for example, a ⁇ / 4 plate or an elliptically polarizing plate.
  • the resin molded body of the present disclosure can be combined with other members.
  • Functional coating layers may be formed on the surface of the resin molded body of the present disclosure as necessary.
  • Functional coating layers include, for example, antistatic layers, adhesive layers, adhesive layers, easy adhesion layers, antiglare (non-glare) layers, antifouling layers such as photocatalyst layers, antireflection layers, hard coat layers, and UV shielding layers.
  • the method for forming the resin molded body of the present disclosure is not particularly limited.
  • the resin composition of the present disclosure can be formed by molding the resin composition (C) by a known molding method such as a melt extrusion method, a casting method, or a press molding method. As needed, you may combine a shaping
  • the product including the resin molded body of the present disclosure is not particularly limited, and is, for example, an image display device.
  • An image display apparatus is provided with the resin molding of this indication which is an optical film, for example.
  • the image display device is not particularly limited. For example, reflective, transmissive, and transflective LCDs; TN, STN, OCB, HAN, VA, IPS, and other driving LCDs; electro A luminescence (EL) display; a plasma display (PD); a field emission display (FED).
  • MMA, NVA, and AcAAM are abbreviations for methyl methacrylate, N-vinylacetamide, and methyl 2-acetamidoacrylate, respectively.
  • composition of constituent unit in polymer The content of AcAAM units in the prepared precursor polymer was calculated from the amount of unreacted monomer remaining in the polymerization solution obtained during the polymerization reaction. The amount of unreacted monomer was determined by gas chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation, GC2010).
  • Tg Glass transition temperature
  • the Tg of the produced polymer was determined in accordance with JIS K7121 regulations. Specifically, it is obtained by using a differential scanning calorimeter (manufactured by Rigaku, DSC-8230) by heating a sample of about 10 mg from room temperature to 300 ° C. (heating rate 20 ° C./min) in a nitrogen gas atmosphere. The DSC curve was evaluated by the starting point method. ⁇ -alumina was used as a reference.
  • Stress optical coefficient Cr The stress optical coefficient Cr (measurement wavelength 590 nm) when the produced polymer was used as a film was determined as follows.
  • the produced polymer was formed into a film by hot pressing at 210 ° C. to obtain an unstretched film (thickness 190 ⁇ m) of the polymer.
  • the produced unstretched film was cut out with a size of 20 mm ⁇ 60 mm to obtain a test piece for Cr evaluation.
  • a weight having a weight that applies a stress of 1 N / mm 2 or less is selected and attached to the test piece at the time of stretching, and then the temperature is kept constant at Tg + 20 ° C. It was accommodated in a machine (manufactured by ASONE, DOV-450A) and left for 1 hour.
  • test piece When the test piece is stored in a constant temperature dryer, the other short side of the test piece is fixed with a chuck, and the test piece is uniaxially free in the long side direction (vertical direction) due to the stress applied to the test piece by the weight. It was made to extend
  • the heater of the dryer was turned off, and the test piece was allowed to cool slowly in the dryer.
  • the test piece (uniaxially stretched film) is taken out, and the thickness of the taken out test piece and the in-plane retardation Re for light with a wavelength of 590 nm are measured, The in-plane birefringence ⁇ n of the test piece was calculated. Separately from this, the cross-sectional area of the test piece after being stretched by the weight load was obtained, and the stress ⁇ (Pa) applied to the film was calculated from the cross-sectional area and the weight load.
  • the slope of ⁇ n with respect to the obtained ⁇ was obtained by the least square method, and this was defined as the stress optical coefficient Cr (Pa ⁇ 1 ).
  • the sign of the stress optical coefficient Cr is positive.
  • the intrinsic birefringence of the polymer is positive.
  • the sign of the stress optical coefficient Cr is negative. In this case, the intrinsic birefringence of the polymer is negative. The larger the absolute value of Cr, the higher the expression of birefringence due to stretching.
  • the in-plane phase difference Re (nm) of the test piece was obtained using a phase difference measuring device (manufactured by Oji Scientific Instruments, KOBRA-WR).
  • the in-plane phase difference Re is the refractive index nx in the slow axis direction (direction showing the maximum refractive index in the film plane) in the test piece (film) plane, and the fast axis direction (slow axis direction in the same plane). This is a value represented by the formula (nx ⁇ ny) ⁇ d, using the refractive index ny in the direction perpendicular to) and the film thickness d (nm).
  • the value of nx ⁇ ny corresponds to the in-plane birefringence ⁇ n.
  • Example 1 14.90 parts by mass of AcAAM, 84.75 parts by mass of chloroform and 0.068 parts by mass of azobisisobutyronitrile (AIBN) were placed in a reaction vessel, and the inside of the vessel was purged with nitrogen. Next, the container was heated in an oil bath at 60 ° C. for 10 hours to proceed the solution polymerization of AcAAM. Next, after the formed polymerization solution is put into excess methyl ethyl ketone and reprecipitated, the obtained precipitate is vacuum-dried at a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 60 ° C. for 1 hour or more to remove volatile components. Removal of the solid polymer (1-1) as a precursor polymer was obtained. The Tg of the polymer (1-1) was 198 ° C. The polymer (1-1) is a homopolymer of AcAAM.
  • AIBN azobisisobutyronitrile
  • the polymer (1-1) was heated for 1 hour under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. to obtain a solid polymer (1-2).
  • the Tg of the polymer (1-2) could not be evaluated at the above measurement temperature up to 300 ° C., and is considered to exceed 300 ° C.
  • FIG. 1 shows the difference obtained by subtracting the IR spectrum of the polymer (1-1) from the IR spectrum of the polymer (1-2) in addition to the IR spectra of the polymers (1-1) and (1-2). Also shown.
  • the absorption peak appearing in the difference spectrum corresponds to the molecular structure of the polymer (1-2) formed by the heating at 240 ° C.
  • the vertical axis in FIG. 1 indicates “absorption”, but the baselines of the spectra are offset from each other in order to make the comparison of the three spectra including the difference spectrum easier. No specific numerical value is shown on the vertical axis of. The same applies to the subsequent FIG.
  • polymer (1-1) does not have a pyrrolidinone ring structure represented by formula (1), but polymer (1-2) has a pyrrolidinone ring structure represented by formula (1) in the main chain, It was confirmed that the pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) was formed by the above heating.
  • the cyclization rate of the polymer (1-2) was determined from 13 C-NMR measurement by a decoupling method with a reverse gate. Assignment of each peak in the 13 C-NMR profile was performed by edited-HSQC. The cyclization rate of the polymer (1-2) was determined from the integrated value of the peak attributed to the quaternary carbon in the main chain structure and the integrated value of the peak attributed to the primary carbon of the methoxy group. When the cyclization reaction does not proceed, the integrated value of the peak attributed to the quaternary carbon in the main chain structure is the same as the integrated value of the peak attributed to the primary carbon of the methoxy group from the monomer structure.
  • the peak integrated value of the methoxy group decreases due to the demethanol reaction, while the peak integrated value of the quaternary carbon in the main chain structure does not change. That is, after the cyclization reaction, the ratio between the peak integration value of the methoxy group and the peak integration value of the quaternary carbon in the main chain structure indicates the ratio of the remaining methoxy group, and this ratio is the ratio of the cyclization reaction. It means to show an unreacted rate.
  • the unreacted rate (uncyclized rate) of the polymer (1-2) thus determined was 26%, that is, the cyclized rate was 74%. Since the cyclization rate is 50% or more, it is assumed that a spiro ring structure in which two or more pyrrolidinone ring structures are continuous is formed in the polymer (1-2).
  • Example 2 1.07 parts by mass of AcAAM, 14.15 parts by mass of MMA, 84.75 parts by mass of chloroform and 0.032 parts by mass of AIBN were placed in a reaction vessel, and the inside of the vessel was replaced with nitrogen. Next, the container was heated in an oil bath at 60 ° C. for 10 hours to allow solution polymerization of AcAAM and MMA to proceed. Next, after the formed polymerization solution is poured into excess isopropyl alcohol for reprecipitation, the obtained precipitate is vacuum-dried for 1 hour or more under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 60 ° C. Then, a solid polymer (2-1) as a precursor polymer was obtained. The Tg of the polymer (2-1) was 129 ° C., and the content of AcAAM units in the polymer (2-1) was 41.7% by mass. The polymer (2-1) is a copolymer of AcAAM and MMA.
  • the polymer (2-1) was heated for 1 hour under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. to obtain a solid polymer (2-2).
  • the Tg of the polymer (2-2) was 148 ° C.
  • Example 3 2.10 parts by mass of AcAAM, 13.10 parts by mass of MMA, 84.75 parts by mass of chloroform and 0.032 parts by mass of AIBN were placed in a reaction vessel, and the inside of the vessel was replaced with nitrogen. Next, the sealed container was heated in an oil bath at 60 ° C. for 10 hours to proceed solution polymerization of AcAAM and MMA. Next, after the formed polymerization solution is poured into excess isopropyl alcohol for reprecipitation, the obtained precipitate is vacuum-dried for 1 hour or more under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 60 ° C. Then, a solid polymer (3-1) as a precursor was obtained. Tg of the polymer (3-1) was 138 ° C., and the content of AcAAM units in the polymer (3-1) was 54.8% by mass. The polymer (3-1) is a copolymer of AcAAM and MMA.
  • the polymer (3-1) was heated for 1 hour under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. to obtain a solid polymer (3-2).
  • the Tg of the polymer (3-2) was 171 ° C.
  • the IR evaluation results of the polymers (3-1) and (3-2) are shown in FIG. In FIG. 4, in addition to the IR spectra of the polymers (3-1) and (3-2), the difference obtained by subtracting the IR spectrum of the polymer (3-1) from the IR spectrum of the polymer (3-2) is shown. Also shown. The absorption peak appearing in the difference spectrum corresponds to the molecular structure of the polymer (3-2) formed by the heating at 240 ° C.
  • the polymer (3-1) does not have the pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1), but the polymer (3-2) has the pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) in the main chain, It was confirmed that the pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) was formed by the above heating.
  • the Cr of the polymer (3-2) was + 65 ⁇ 10 ⁇ 11 Pa ⁇ 1 , and the polymer (3-2) had a positive intrinsic birefringence.
  • the positive value of Cr is determined from the specific molecular structure of the pyrrolidinone ring structure formed by the cyclization reaction between the MMA unit and the AcAAM unit. ) In the main chain.
  • Example 4 3.07 parts by mass of AcAAM, 12.16 parts by mass of MMA, 84.75 parts by mass of chloroform and 0.032 parts by mass of AIBN were added to the reaction vessel, and the inside of the vessel was purged with nitrogen. Next, the container was heated with an oil bath at 60 ° C. for 10 hours to proceed the container polymerization of AcAAM and MMA. Next, after the formed polymerization solution is poured into excess isopropyl alcohol for reprecipitation, the obtained precipitate is vacuum-dried for 1 hour or more under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 60 ° C. Then, a solid polymer (4-1) as a precursor was obtained. The Tg of the polymer (4-1) was 159 ° C., and the content of AcAAM units in the polymer (4-1) was 81.7% by mass. The polymer (4-1) is a copolymer of AcAAM and MMA.
  • the polymer (4-1) was heated under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. for 1 hour to obtain a solid polymer (4-2).
  • the Tg of the polymer (4-2) was 179 ° C.
  • Example 5 14.0 parts by weight of NVA, 26.0 parts by weight of MMA, 59.9 parts by weight of methyl ethyl ketone and 0.08 parts by weight of t-amylperoxy-2-ethylhexanoate (manufactured by Arkema Yoshitomi, Luperox (registered) (Trademark) 575) was placed in a reaction vessel, and the inside of the vessel was purged with nitrogen. Next, the container was heated in an oil bath at 70 ° C. for 4 hours to proceed solution polymerization of NVA and MMA.
  • the polymer (5-1) is a copolymer of NVA and MMA.
  • the polymer (5-1) was heated for 1 hour under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. to obtain a solid polymer (5-2).
  • the Tg of the polymer (5-2) was 133 ° C. That is, an increase in Tg was confirmed before and after this heating.
  • the residual amount of methanol in the polymer (5-2) was evaluated by gas chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation, GC2010), it was 40 ppm.
  • FIG. 7 shows the difference obtained by subtracting the IR spectrum of the polymer (5-1) from the IR spectrum of the polymer (5-2) in addition to the IR spectra of the polymers (5-1) and (5-2). Also shown.
  • the absorption peak appearing in the difference spectrum corresponds to the molecular structure of the polymer (5-2) formed by the above heating at 240 ° C. Note that although the vertical axis in FIG. 7 indicates “absorption”, the baselines of the respective spectra are offset from each other in order to make the comparison of the three spectra including the difference spectrum easier. No specific numerical value is shown on the vertical axis of.
  • the 1 H-NMR evaluation results of the polymers (5-1) and (5-2) are shown in FIGS.
  • the peak attributed to the proton of the methine group located in the main chain of the NVA unit is 3.10-3.20 ppm
  • the acetamide of the NVA unit is The peak attributed to the proton of the methyl group contained in the structure is 0.90 to 1.10 ppm
  • the peak attributed to the methyl ester structure is 3.50 to 3.60 ppm
  • the proton of the secondary amide structure nitrogen Peaks attributed to protons bonded to atoms were confirmed at 6.90-7.50 ppm.
  • the peak attributed to the proton of the methine group located in the main chain of the NVA unit decreases and the peak attributed to the pyrrolidinone ring is 2.30-2. Newly confirmed at 40 ppm.
  • the 2.50 ppm peak in the NMR spectrum of the polymer (5-2) is attributed to residual protons in the measurement solvent. That is, polymer (5-1) does not have a pyrrolidinone ring structure represented by formula (1), but polymer (5-2) has a pyrrolidinone ring structure represented by formula (1) in the main chain, It was confirmed that the pyrrolidinone ring structure represented by the formula (1) was formed by the above heating.
  • the Cr of the polymer (5-2) was + 90.8 ⁇ 10 ⁇ 11 Pa ⁇ 1 . Further, since the value of Cr was positive, it was confirmed that the polymer (5-2) had positive intrinsic birefringence. The positive value of Cr is judged from the specific molecular structure of the pyrrolidinone ring structure formed by the cyclization reaction between the MMA unit and the NVA unit. ) In the main chain.
  • Example 6 7.2 parts by weight of NVA, 32.8 parts by weight of MMA, 59.9 parts by weight of methyl ethyl ketone and 0.08 parts by weight of t-amylperoxy-2-ethylhexanoate (manufactured by Arkema Yoshitomi, Luperox (registered) (Trademark) 575) was obtained in the same manner as in Example 5 except that a solid precursor polymer (6-1), which is a copolymer of NVA and MMA, was obtained except that the reaction vessel was accommodated.
  • the Tg of the polymer (6-1) was 108 ° C., and the content of NVA units in the polymer (6-1) was 15.0% by mass.
  • the polymer (6-1) was heated for 1 hour under conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. to obtain a solid polymer (6-2).
  • the Tg of the polymer (6-2) was 126 ° C. That is, an increase in Tg was confirmed before and after this heating.
  • the residual amount of methanol in the polymer (6-2) was evaluated in the same manner as in Example 5, it was 30 ppm.
  • the Cr of the polymer (6-2) was + 4.7 ⁇ 10 ⁇ 11 Pa ⁇ 1 . Further, since the value of Cr was positive, it was confirmed that the polymer (6-2) had positive intrinsic birefringence.
  • the positive value of Cr is determined from the specific molecular structure of the pyrrolidinone ring structure formed by the cyclization reaction between the MMA unit and the NVA unit. ) In the main chain.
  • Example 7 0.45 parts by mass of AcAAM, 14.55 parts by mass of MMA, 15.00 parts by mass of methyl ethyl ketone and 0.03 parts by mass of AIBN were placed in a reaction vessel, and the inside of the vessel was replaced with nitrogen. Next, the container was heated in an oil bath at 65 ° C. for 2 hours to allow solution polymerization of AcAAM and MMA to proceed. Next, after the formed polymerization solution is poured into excess methanol and reprecipitated, the resulting precipitate is vacuum-dried for 1 hour under conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 100 ° C. to remove volatile components. As a result, a solid polymer (7-1) as a precursor polymer was obtained. The polymer (7-1) had a Tg of 110 ° C., and the content of AcAAM units in the polymer (7-1) was 17.9% by mass. The polymer (7-1) is a copolymer of AcAAM and MMA.
  • Example 8 0.60 parts by mass of AcAAM, 14.40 parts by mass of MMA, 15.00 parts by mass of methyl ethyl ketone and 0.03 parts by mass of AIBN were placed in a reaction vessel, and the inside of the vessel was replaced with nitrogen. Next, the container was heated in an oil bath at 65 ° C. for 2 hours to allow solution polymerization of AcAAM and MMA to proceed. Next, after the formed polymerization solution is poured into excess methanol and reprecipitated, the resulting precipitate is vacuum-dried for 1 hour under conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 100 ° C. to remove volatile components. As a result, a solid polymer (8-1) as a precursor polymer was obtained. The Tg of the polymer (8-1) was 117 ° C., and the content of AcAAM units in the polymer (8-1) was 25.4% by mass. The polymer (8-1) is a copolymer of AcAAM and MMA.
  • Example 9 1.20 parts by mass of NVA, 6.80 parts by mass of MMA, 12.00 parts by mass of methyl ethyl ketone and 0.016 parts by mass of t-amyl peroxyisononanoate (manufactured by Atofina Yoshitomi, trade name: Luperox 570)
  • the reaction vessel was accommodated and the inside of the vessel was purged with nitrogen. Next, the container was heated in an oil bath at 80 ° C. for 4 hours to proceed solution polymerization of NVA and MMA.
  • the polymer (9-1) was obtained.
  • the polymer (9-1) had a Tg of 113 ° C., and the content of NVA units in the polymer (9-1) was 8.0% by mass.
  • the polymer (9-1) is a copolymer of NVA and MMA.
  • Example 10 2.00 parts by mass of NVA, 6.00 parts by mass of MMA, 12.00 parts by mass of methyl ethyl ketone and 0.016 parts by mass of t-amyl peroxyisononanoate (manufactured by Atofina Yoshitomi, trade name: Luperox 570)
  • the reaction vessel was accommodated and the inside of the vessel was purged with nitrogen. Next, the container was heated in an oil bath at 80 ° C. for 4 hours to proceed solution polymerization of NVA and MMA.
  • the polymer (10-1) is a copolymer of NVA and MMA.
  • Example 11 The polymer (7-2) produced in Example 7 was further heated for 2 hours under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. to obtain a solid polymer (11-2).
  • the Tg of the polymer (11-2) was 140 ° C.
  • the Cr of the polymer (11-2) was + 60 ⁇ 10 ⁇ 11 Pa ⁇ 1 , and the polymer (11-2) had a positive intrinsic birefringence.
  • the positive value of Cr is judged from the specific molecular structure of the pyrrolidinone ring structure formed by the cyclization reaction between the MMA unit and the AcAAM unit and the subsequent elimination of the —COR 4 group. This further supports that the ring structure is present in the main chain of the polymer (11-2).
  • Example 12 The polymer (8-2) produced in Example 8 was further heated for 2 hours under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. to obtain a solid polymer (12-2).
  • the Tg of the polymer (12-2) was 154 ° C.
  • the Cr of the polymer (12-2) was + 87 ⁇ 10 ⁇ 11 Pa ⁇ 1 , and the polymer (12-2) had a positive intrinsic birefringence.
  • the positive value of Cr is judged from the specific molecular structure of the pyrrolidinone ring structure formed by the cyclization reaction between the MMA unit and the AcAAM unit and the subsequent elimination of the —COR 4 group. This further supports that the ring structure is present in the main chain of the polymer (12-2).
  • Example 13 The polymer (9-2) produced in Example 9 was further heated for 2 hours under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. to obtain a solid polymer (13-2).
  • the Tg of the polymer (13-2) was 137 ° C.
  • the Cr of the polymer (13-2) was + 39 ⁇ 10 ⁇ 11 Pa ⁇ 1 , and the polymer (13-2) had a positive intrinsic birefringence.
  • the positive value of Cr is judged from the specific molecular structure of the pyrrolidinone ring structure formed by the cyclization reaction between the MMA unit and the NVA unit and the subsequent elimination of the —COR 4 group. This further supports that the ring structure is present in the main chain of the polymer (13-2).
  • Example 14 The polymer (10-2) produced in Example 10 was further heated for 2 hours under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. to obtain a solid polymer (14-2).
  • the Tg of the polymer (14-2) was 144 ° C.
  • Example 15 8.40 parts by mass of the polymer (11-2) produced in Example 11 was dissolved in 75.60 parts by mass of acetone. This solution and a solution obtained by dissolving 1.60 parts by mass of styrene-acrylonitrile copolymer (styrene / acrylonitrile ratio of 73% by weight / 27% by weight, weight average molecular weight 220,000) in 14.40 parts by mass of acetone. Mixed. Next, the obtained mixed solution was heated for 1 hour under conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. to remove volatile components, thereby obtaining a solid resin composition (15-3).
  • the resin composition (15-3) includes a polymer (11-2) and a styrene-acrylonitrile copolymer. Only one point of Tg of 136 ° C. was confirmed for the resin composition (15-3), that is, the polymer (11-2) and the styrene-acrylonitrile copolymer were in a compatible state in the composition. confirmed.
  • the Cr of the resin composition (15-3) is + 2 ⁇ 10 ⁇ 11 Pa ⁇ 1, that is, the intrinsic birefringence of the resin composition (15-3) is the positive intrinsic birefringence of the polymer (11-2). And the negative intrinsic birefringence of the styrene-acrylonitrile copolymer cancel each other out.
  • Such a resin composition exhibits a characteristic (low retardation characteristic) that has a small retardation (near zero) when formed into a stretched film.
  • Example 16 5.00 parts by mass of the polymer (13-2) produced in Example 13 was dissolved in 45.00 parts by mass of acetone. This solution and a solution obtained by dissolving 5.00 parts by mass of a styrene-acrylonitrile copolymer (the ratio of styrene / acrylonitrile is 73% by weight / 27% by weight, weight average molecular weight 220,000) in 45.00 parts by mass of acetone. Mixed. Next, the obtained mixed solution was heated under the conditions of a pressure of 0.13 kPa and a temperature of 240 ° C. for 1 hour to remove volatile components, thereby obtaining a solid resin composition (16-3).
  • the resin composition (16-3) includes a polymer (13-2) and a styrene-acrylonitrile copolymer. Only one point of Tg of 121 ° C. was confirmed for the resin composition (16-3), that is, the polymer (13-2) and the styrene-acrylonitrile copolymer were in a compatible state in the composition. confirmed.
  • Table 1 summarizes the compositions and properties of the precursor polymers and polymers produced in Examples 1-14.
  • the compositions and properties of the resin compositions prepared in Examples 15 and 16 are summarized in Table 2 below.
  • the novel polymer of the present disclosure can be used for an optical member, for example.
  • the optical member is, for example, a lens, a prism, an optical fiber, or an optical film.

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Abstract

 本開示の重合体は、主鎖にピロリジノン環構造を有する重合体であり、ピロリジノン環構造は、例えば、以下の式(1)に示す構造である。この重合体は、主鎖に環構造を有する新規重合体である。式(1)のRは水素原子又は-COR基、Rは水素原子又は-COOR基、Rは水素原子、メチル基又は-NHCOR基である。R、RおよびRは互いに独立して、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。

Description

新規重合体、樹脂組成物、樹脂成形体、および新規重合体の製造方法
 本発明は、環構造を主鎖に有する新規重合体とその製造方法、ならびに当該重合体を含む樹脂組成物および樹脂成形体に関する。
 アクリル重合体、ポリシクロオレフィン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステルなどの透明な重合体を含む樹脂組成物が、レンズ、プリズム、光ファイバー、光学フィルムのような光学部材の用途に幅広く使用されている。なかでもアクリル重合体は、光学的な透明性が高く、耐候性、機械的強度、成形加工性および表面硬度のバランスが高いといった特長を有する。
 透明な重合体の中に、主鎖に環構造を有する重合体がある。上述した重合体のなかでは、ポリシクロオレフィン、ポリカーボネート、およびポリエステルの一種であるポリエチレンテレフタレート(PET)などがこれに該当する。アクリル重合体にも、主鎖に環構造を有する重合体が存在する。例えば、特許文献1(特許第4825409号)には、主鎖にラクトン環構造を有するアクリル重合体が開示されている。特許文献2(特開2006-328334号公報)には、主鎖にグルタルイミド構造を有するアクリル重合体が開示されている。特許文献3(特開2007-31537号公報)には、主鎖にN-置換マレイミド構造を有するアクリル重合体が開示されている。
 一般に、アクリル重合体のガラス転移温度(Tg)は高いものでも100℃前後であるが、これらの文献には、主鎖に環構造を有するアクリル重合体がより高いTgを有することが示されている。重合体のTgが向上すると当該重合体を含む樹脂組成物、および当該組成物から構成される樹脂成形体の耐熱性が向上する。樹脂成形体が光学部材である場合、光学部材を備える製品に対する近年の強い要請、具体的な例として、製品のコンパクト化、高性能化、デザインの自由度向上などの観点から光源、電源部、バッテリー、回路基板といった発熱体の近傍に光学部材を配置する設計上の要請、に対応できる可能性が増すことになる。
特許第4825409号 特開2006-328334号公報 特開2007-31537号公報
 本発明の目的の一つは、主鎖に環構造を有する新規重合体とその製造方法の提供にある。
 本開示の新規重合体は、主鎖にピロリジノン環構造を有する。
 別の側面から見た本開示の新規重合体は、ビニルモノマーを含む単量体群の重合により形成された前駆重合体であって、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを側鎖として有する前駆重合体を環化してなる重合体である。
 本開示の樹脂組成物は、上記本開示の新規重合体を含む。
 本開示の樹脂成形体は、上記本開示の樹脂組成物から構成される。
 本開示の新規重合体の製造方法では、ビニルモノマーを含む単量体群の重合により形成された前駆重合体であって、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを側鎖として有する前駆重合体を環化して、主鎖にピロリジノン環構造を有する新規重合体を得る。
 本開示によれば、主鎖に環構造を有する新規重合体とその製造方法が提供される。
実施例1で作製した重合体(1-1)および(1-2)の赤外分光分析(IR)スペクトルを、その差分とともに示す図である。 実施例1で作製した重合体(1-1)のH-核磁気共鳴(NMR)スペクトルを示す図である。 実施例1で作製した重合体(1-2)のH-NMRスペクトルを示す図である。 実施例3で作製した重合体(3-1)および(3-2)のIRスペクトルを、その差分とともに示す図である。 実施例3で作製した重合体(3-1)のH-NMRスペクトルを示す図である。 実施例3で作製した重合体(3-2)のH-NMRスペクトルを示す図である。 実施例5で作製した重合体(5-1)および(5-2)のIRスペクトルを、その差分とともに示す図である。 実施例5で作製した重合体(5-1)のH-NMRスペクトルを示す図である。 実施例5で作製した重合体(5-2)のH-NMRスペクトルを示す図である。
 本開示の第1態様は、主鎖にピロリジノン環構造を有する新規重合体を提供する。
 本開示の第2態様は、第1態様に加え、(メタ)アクリル酸エステル単位および(メタ)アクリル酸単位から選ばれる少なくとも1種を構成単位としてさらに有する新規重合体を提供する。
 本開示の第3態様は、ビニルモノマーを含む単量体群の重合により形成された前駆重合体であって、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを側鎖として有する前駆重合体を環化してなる新規重合体を提供する。
 本開示の第4態様は、第3態様に加え、前記前駆重合体が、エステル基および/またはカルボキシル基を有するビニルモノマーAと、アミド基を有するビニルモノマーBとを含む単量体群の重合により形成された共重合体、またはエステル基および/またはカルボキシル基と、アミド基とを有するビニルモノマーCを含む単量体群の重合により形成された重合体である新規重合体を提供する。
 本開示の第5態様は、第4態様に加え、前記ビニルモノマーAが、(メタ)アクリル酸エステルおよび(メタ)アクリル酸から選ばれる少なくとも1種である新規重合体を提供する。
 本開示の第6態様は、第4態様に加え、前記前駆重合体が、前記ビニルモノマーCのホモポリマーである新規重合体を提供する。
 本開示の第7態様は、第1から第6のいずれかの態様に加え、以下の式(1)に示すピロリジノン環構造を主鎖に有する新規重合体を提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式(1)において、Rは、水素原子または-COR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。Rは、水素原子または-COOR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。Rは、水素原子、メチル基または-NHCOR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。
 式(1)に示すピロリジノン環構造は前記主鎖上で連続していてもよく、この場合、互いに隣接する当該環構造は、一方の前記環構造の3位の炭素原子と他方の前記環構造の5位の炭素原子とが同一の炭素原子であるスピロ環構造を形成し、当該3位の炭素原子に結合したRおよび当該5位の炭素原子に結合したRは存在しない。
 本開示の第8態様は、第7態様に加え、前記式(1)において、RおよびRは、互いに独立して、水素原子またはメチル基である新規重合体を提供する。
 本開示の第9態様は、第1から第7のいずれかの態様に加え、以下の式(2)に示す単位X1を構成単位として有する新規重合体を提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 式(2)において、Rは、水素原子、メチル基または-NHCOR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。RおよびRは、互いに独立して、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。
 本開示の第10態様は、第9態様に加え、前記式(2)において、Rが-NHCOR基であり、R、RおよびRが互いに独立して、メチル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である新規重合体を提供する。
 本開示の第11態様は、第1から第8のいずれかの態様に加え、以下の式(3)に示す単位X2を構成単位として有する新規重合体を提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 式(3)において、RおよびRは、互いに独立して、水素原子またはメチル基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。
 本開示の第12態様は、第1から第11のいずれかの態様に加え、ガラス転移温度が110℃以上である新規重合体を提供する。
 本開示の第13態様は、第1から第12のいずれかの態様に加え、赤外吸収スペクトルにおいて、波数1690cm-1以上1710cm-1以下の範囲に、ピロリジノン環構造のカルボニル基の伸縮振動に帰属される吸収ピークが観察される新規重合体を提供する。
 本開示の第14態様は、第1から第13のいずれかの態様に加え、前記新規重合体を200℃以上で加熱したときに、加熱前後の赤外吸収スペクトルの差分において、波数1690cm-1以上1710cm-1以下の範囲に吸収ピークが観察される新規重合体を提供する。
 本開示の第15態様は、第1から第14のいずれかの態様に加え、残留アルコールの含有量が10~3000ppmである新規重合体を提供する。
 本開示の第16態様は、第1から第15のいずれかの態様の新規重合体を含む樹脂組成物を提供する。
 本開示の第17態様は、第16態様の樹脂組成物から構成される樹脂成形体を提供する。
 本開示の第18態様は、第17態様に加え、光学部材である樹脂成形体を提供する。
 本開示の第19態様は、ビニルモノマーを含む単量体群の重合により形成された前駆重合体であって、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを側鎖として有する前駆重合体を環化して、主鎖にピロリジノン環構造を有する新規重合体を得る、新規重合体の製造方法を提供する。
 本開示の第20態様は、第19態様に加え、前記前駆重合体が、エステル基および/またはカルボキシル基を有するビニルモノマーAと、アミド基を有するビニルモノマーBとを含む単量体群の重合により形成された共重合体、または、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを有するビニルモノマーCを含む単量体群の重合により形成された重合体である、新規重合体の製造方法を提供する。
 本開示の第21態様は、第19または第20態様に加え、前記前駆重合体の環化を当該前駆重合体の加熱により進行させる、新規重合体の製造方法を提供する。
 [重合体(A)]
 本開示の重合体(A)は、主鎖にピロリジノン環構造を有する新規重合体である。重合体(A)は、典型的には非晶性の熱可塑性重合体である。
 ピロリジノン環構造は、基本骨格として5員環のアミド環構造(環状アミド構造)を有する。この環状アミド構造は、5員環のラクタム構造(γ-ラクタム構造)でもある。重合体が主鎖にピロリジノン環構造を有するとは、5員環であるピロリジノン環構造の基本骨格を構成する5つの原子のうち少なくとも1つの原子、典型的にはアミド結合(-NHCO-)を構成しない3つの炭素原子、が当該重合体の主鎖に位置し、主鎖を構成することを意味する。
 重合体(A)は、主鎖に位置するピロリジノン環構造に由来する特性を有する。特性は、例えば、熱的特性、光学的特性である。
 熱的特性は、例えばガラス転移温度(Tg)であり、重合体(A)のTgはピロリジノン環構造を主鎖に有さない場合に比べて高くなる。
 光学的特性は、例えば複屈折特性である。主鎖に位置するピロリジノン環構造によって、重合体(A)の複屈折発現性(位相差発現性)が向上する。ピロリジノン環構造は、重合体(A)に正または負の固有複屈折を与える作用を有する。より具体的に、ピロリジノン環構造は、基本的に重合体(A)に正の固有複屈折を与える作用を有するが、環構造の基本骨格に結合した置換基が嵩高いなどの場合、重合体(A)に負の固有複屈折を与えることがある。重合体(A)としての固有複屈折の正負は、当該重合体(A)が有する各構成単位が示す複屈折特性の兼ね合いにより決定される。例えば、ピロリジノン環構造が重合体(A)に正の固有複屈折を与える作用を有する場合においても、負の固有複屈折を与える作用を有する構成単位を重合体(A)がさらに有するとき、重合体(A)としての固有複屈折が負になることがある。
 重合体(A)は、その他の特性、例えば、ピロリジノン環構造に含まれる(環状)アミド構造に基づく親水性、密着性、耐加水分解性、耐熱分解性などを有しうる。
 重合体(A)はこれらの各特性に基づき、種々の用途に使用できる。用途は、例えば、光学部材である。上述した重合体(A)の熱的特性および光学的特性は、光学部材の有利な特徴になりうる。高いTgは、例えば、重合体(A)を含む光学部材の耐熱性の向上につながり、このような光学部材は、当該光学部材を備える製品の設計の自由度を向上させる。具体的な一例として、光学部材の一種である光学フィルムについて、当該フィルムを光源、電源部、回路基板などの発熱体に近接して配置することが可能となるため、液晶表示装置(LCD)などの画像表示装置の設計の自由度が向上する。高い複屈折発現性は、例えば、光学フィルムについて単位厚さあたりの位相差値の向上につながり、より薄いながらも設計された位相差値を達成した光学フィルムが実現する。複屈折発現性は、例えば、応力光学係数Crにより評価できる。Crの絶対値が大きいほど、複屈折発現性が高い。重合体(A)に正の固有複屈折を与える作用は、例えば、厚さ方向の位相差Rthが正である正の位相差フィルムの実現につながる。密着性、耐加水分解性および耐熱分解性の高さも、光学部材としての有利な点となる。
 重合体(A)の用途は光学部材に限定されない。重合体(A)の用途は、例えば、感圧性接着剤、導電性接着剤、感光性接着剤、建材用接着剤、プリント基板用接着剤、透明シートまたはフィルム用接着剤、有機または無機繊維用接着剤などの接着剤;粘着シート、フィルム用粘着剤、電子デバイス用粘着剤、耐熱性粘着剤、熱伝導性粘着剤、導電性粘着剤などの粘着剤;二次電池の電極、機能性ファイバー、導電微粒子、金属微粒子、鱗片状フィラー、染料、インクジェット、カラーフィルター、インク、トナーなどに用いる各種のバインダー樹脂;ガスバリア、水蒸気バリア、表示素子、半導体封止、太陽電池、電子デバイスなどに用いる各種の封止材(剤);医療用または日用の抗菌、除菌および滅菌材;ハードコート、易接着コート、UV硬化樹脂、EB硬化樹脂、錆止め、防曇剤、帯電防止剤、難燃用コーティング剤、遮蔽コート、絶縁コートなどに用いる各種の機能性コーティング材(剤);熱硬化性粉体塗料などの粉体塗料;有機フィラー、保水剤、保湿剤などの化粧品用成分;キャパシタ、コンデンサ、電子機器などに用いるプリント基板および実装基板(フレキシブル基板を含む);潤滑油添加剤、粘度調整剤、粘度指数向上剤などの合成潤滑剤;ナノフィラー、ナノ微粒子、ナノ構造成型用材料などのナノ材料;パルプの凝集剤、分散剤、紙力増強剤などの紙の製造および加工に用いる薬剤;耐熱性が必要なプラスチック部材、フィルム、レンズ、包装材料、タイヤ、光学フィルム、偏光子保護フィルムなどの熱可塑性樹脂;高機能繊維、ナノ繊維、圧電繊維、不織布、フィルター用多孔質膜などの繊維;インク、インクジェット用インク、トナー、マイクロカプセルなどの記憶材料用ゲル化剤;各種の溶液またはペーストの粘度を調整する際に使用する増粘剤、より具体的な例として、二次電池の電極活性粒子を含むペースト、歯磨粉、液体洗剤などに使用される増粘剤;ガラスファイバーまたはカーボンファイバーといったファイバーに使用する分散剤または結束剤;である。
 重合体(A)は、例えば、以下の式(1)に示すピロリジノン環構造を主鎖に有する。この環構造では、式(1)に示すように、アミド結合を構成していない3つの炭素原子(環構造の3位、4位および5位の炭素原子)が重合体(A)の主鎖に位置する(主鎖を構成する)。式(1)に示す環構造は、重合体(A)の構成単位(繰り返し単位)であっても、構成単位の一部を構成する構造であってもよい。後者の場合、当該構成単位は、その分子構造の一部として式(1)に示すピロリジノン環構造を含むことになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式(1)において、Rは、水素原子または-COR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。Rは、水素原子または-COOR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。Rは、水素原子、メチル基または-NHCOR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。R~Rは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
 直鎖アルキル基の炭素数は2~12が好ましく、2~4がより好ましい。直鎖アルキル基は、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基である。シクロアルキル基の炭素数は3~12が好ましく、3~6がより好ましい。シクロアルキル基は、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基である。
 ある実施形態では、式(1)において、RおよびRは、互いに独立して、水素原子またはメチル基である。このとき、重合体(A)の主鎖上のピロリジノン環構造は連続しない状態でありうる。
 R、RおよびRの組み合わせの具体例は、Rが-COR基であり、Rが-COOR基であり、Rがメチル基である組み合わせである。別の例は、Rが-COR基であり、Rが-COOR基であり、Rが-NHCOCH基である組み合わせである。これらのとき、RおよびRは、例えばメチル基である。
 R、RおよびRの組み合わせの別の具体例は、Rが-COR基であり、RおよびRが、互いに独立して、水素原子またはメチル基である組み合わせである。このとき、Rは、水素原子、メチル基、直鎖アルキル基またはシクロアルキル基でありうるし、メチル基または直鎖アルキル基でありうるし、メチル基でありうる。R、RおよびRの組み合わせのさらなる具体例は、Rが-COCH基であり、Rが水素原子であり、Rがメチル基である組み合わせである。
 式(1)に示すピロリジノン環構造は、重合体(A)の主鎖上で連続していてもよい。この場合、連続するピロリジノン環構造は、隣接する環構造同士でスピロ環構造を形成する。ただし、式(1)に示すピロリジノン環構造が重合体(A)の構成単位の一部を構成する場合、例えば、重合体(A)が有する構成単位が、式(1)に示す環構造の3位または5位の炭素原子にメチレン基などのアルキレン基が結合した構造を有する構成単位である場合(より具体的な例は、後述の式(2)に示す構成単位である場合)、重合体(A)の主鎖における当該構成単位の連続は、環構造の間に重合体(A)の主鎖を構成するアルキレン基が位置していることから、主鎖上におけるピロリジノン環構造の連続に該当しない。この場合、ピロリジノン環構造同士は主鎖上で隣接していない、ともいえる。
 式(1)に示すピロリジノン環構造が重合体(A)の主鎖上で連続する場合、互いに隣接する2つの環構造は、一方の環構造の3位の炭素原子と他方の環構造の5位の炭素原子とが同一の炭素原子であるスピロ環構造を形成する。そして、当該3位の炭素原子に結合したRおよび当該5位の炭素原子に結合したRは存在しない。
 このような連続するピロリジノン環構造の例を、以下の式(4),(5)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 式(4)に示す構造は、2つのピロリジノン環構造が重合体(A)の主鎖上で連続しているスピロ環構造である。左側の環構造の3位の炭素原子と、当該環構造に隣接する右側の環構造の5位の炭素原子とは同一の炭素原子である。いずれの環構造についても、3位から5位の3つの炭素原子が重合体(A)の主鎖を構成する。左側の環構造の3位の炭素原子に結合したRおよび右側の環構造の5位の炭素原子に結合したRは存在しない。なお、左側の環構造のRと右側の環構造のRとは互いに同一であっても異なっていてもよく、互いに同一でありうる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式(5)に示す構造は、3つのピロリジノン環構造が主鎖上で連続しているスピロ環構造である。左端の環構造の3位の炭素原子と、当該環構造に隣接する中央の環構造の5位の炭素原子とは同一の炭素原子である。中央の環構造の3位の炭素原子と、当該環構造に隣接する右端の環構造の5位の炭素原子とは同一の炭素原子である。いずれの環構造についても3位から5位の3つの炭素原子が重合体(A)の主鎖を構成する。左端の環構造の3位の炭素原子に結合したR、中央の環構造の5位の炭素原子に結合したRおよび3位の炭素原子に結合したR、ならびに右端の環構造の5位の炭素原子に結合したRは存在しない。なお、各環構造のRは互いに同一であっても異なっていてもよく、互いに同一でありうる。
 このように、式(1)に示すピロリジノン環構造が重合体(A)の主鎖上で連続する場合、Rおよび/またはRが存在しないことがある。このとき、Rおよび/Rは、存在しないのではなく、当該基が結合している炭素原子の結合の手(当該基が属する環構造の外部への結合の手)とともに隣接する環構造を形成している、と表現することもできる。
 式(1)に示すピロリジノン環構造が重合体(A)の主鎖上で連続する場合、連続する数は限定されない。ある一つの例では、主鎖全体にわたって式(1)に示すピロリジノン環構造が連続する重合体(A)、換言すれば、式(1)に示すピロリジノン環構造を構成単位として、当該構成単位のみからなるホモポリマーである重合体(A)、でありうる。
 重合体(A)は、ピロリジノン環構造(例えば、式(1)に示すピロリジノン環構造)を含む構成単位Pを有することになる。構成単位Pは、ピロリジノン環構造のみから構成されていてもよいし、ピロリジノン環構造と他の分子構造とから構成されていてもよい。他の分子構造は、例えば、ピロリジノン環構造の3位および/または5位の炭素原子に結合して、当該環構造とともに重合体(A)の主鎖を構成する分子構造であり、より具体的な例は、上述したメチレン基などのアルキレン基である。
 ピロリジノン環構造と他の分子構造とから構成される構成単位Pの一例を、以下の式(2)に示す。式(2)のR~Rは、式(1)のR~Rと同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式(2)に示す構成単位X1は、ピロリジノン環構造と、当該環構造の3位の炭素原子に結合したメチレン基とから構成される単位である。メチレン基の炭素原子および環構造の3位から5位の炭素原子は、重合体(A)の主鎖を構成する。構成単位X1のピロリジノン環構造は、第三級アミド構造を、環の一部を構成する分子構造として含んでいる(第三級アミド構造を、環構造の一部として含んでいる)。構成単位X1が含むピロリジノン環構造は、式(1)に示すピロリジノン環構造であって、Rが-COR基であり、Rが-COOR基である環構造である。
 構成単位X1は、重合体(A)に正の固有複屈折を与える作用を有する。なお、正(または負)の固有複屈折を重合体に与える作用を有する構成単位とは、当該単位のホモポリマーを形成したときに、当該ホモポリマーが正(または負)の固有複屈折を示す単位をいう。重合体(A)としての固有複屈折の正負は、構成単位X1だけではなく、重合体(A)が有する他の構成単位が示す複屈折特性との兼ね合いにより定まる。
 構成単位X1は、例えば、R~Rがいずれもメチル基である単位である。このような構成単位X1を有する重合体(A)は、例えば、メタクリル酸メチル(MMA)とアセトアミドアクリル酸メチル(AcAAM)との共重合体を前駆重合体(B)として、隣り合うMMA単位とAcAAM単位との間に環化反応を進行させて形成できる。
 ピロリジノン環構造と他の分子構造とから構成される構成単位Pの別の一例を、以下の式(3)に示す。式(3)において、RおよびRは、互いに独立して、水素原子またはメチル基である。Rは、式(1)のRと同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 式(3)に示す構成単位X2は、ピロリジノン環構造と、当該環構造の3位の炭素原子に結合したメチレン基とから構成される単位である。メチレン基の炭素原子および環構造の3位から5位の炭素原子は、重合体(A)の主鎖を構成する。構成単位X2のピロリジノン環構造は、第三級アミド構造を、環の一部を構成する分子構造として含んでいる(第三級アミド構造を、環構造の一部として含んでいる)。構成単位X2が含むピロリジノン環構造は、式(1)に示すピロリジノン環構造であって、Rが-COR基である環構造である。このとき、Rは、例えば水素原子である。このとき、Rは、例えばメチル基である。Rは、水素原子、メチル基、直鎖アルキル基またはシクロアルキル基でありうるし、メチル基または直鎖アルキル基でありうるし、メチル基でありうる。
 構成単位X2は、重合体(A)に正の固有複屈折を与える作用を有する。
 構成単位X2は、例えば、Rが水素原子であり、RおよびRがいずれもメチル基である単位である。このような構成単位X2を有する重合体(A)は、例えば、メタクリル酸メチル(MMA)とN-ビニルアセトアミド(NVA)との共重合体を前駆重合体(B)として、隣り合うMMA単位とNVA単位との間に環化反応を進行させて形成できる。
 重合体(A)は、ピロリジノン環構造を含む構成単位Pのみから構成されるホモポリマーであっても、構成単位Pと、構成単位P以外の構成単位Qとから構成される共重合体であってもよい。共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体でありうる。
 重合体(A)は2種以上の構成単位Pを有しうるし、2種以上の構成単位Qを有しうる。
 重合体(A)が構成単位Pと構成単位Qとから構成される共重合体である場合、重合体(A)は、構成単位Qの種類および含有率に応じて様々なさらなる特性を示す。構成単位Qは、例えば、(メタ)アクリル酸エステル単位、(メタ)アクリル酸単位、N-置換マレイミド単位、芳香族ビニル化合物単位、不飽和カルボン酸化合物単位、シアン化ビニル化合物単位、複素芳香族基を有するα,β-不飽和単量体単位である。
 重合体(A)は、(メタ)アクリル酸エステル単位および(メタ)アクリル酸単位から選ばれる少なくとも1種を構成単位Qとして有していてもよい。この場合、重合体(A)の光学的な透明性がより高くなり、例えば光学部材としての用途により好適となる。共重合体である重合体(A)は、(メタ)アクリル酸エステル単位を構成単位Qとして有することが好ましい。
 (メタ)アクリル酸エステル単位は、例えば、(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-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、α-ヒドロキシアクリル酸メチル、α-ヒドロキシアクリル酸エチルの各(メタ)アクリル酸エステルの重合により形成される(これら各単量体に由来する)構成単位である。(メタ)アクリル酸エステル単位は、メタクリル酸メチル(MMA)単位、メタクリル酸エチル単位、メタクリル酸n-ブチル単位、メタクリル酸シクロヘキシル単位、メタクリル酸イソボルニル単位、メタアクリル酸ベンジル単位が好ましく、MMA単位がより好ましい。このとき、重合体(A)の光学的な透明性がさらに高くなる。
 重合体(A)における(メタ)アクリル酸エステル単位の含有率が50重量%を超える場合、当該重合体(A)はアクリル重合体である。アクリル重合体である重合体(A)は、アクリル重合体が一般に有する特性、例えば、高い光学的透明性、ならびに機械的強度、成形加工性および表面硬度の高いバランスを示す。アクリル重合体である重合体(A)において(メタ)アクリル酸エステル単位の含有率の合計は、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、さらには90質量%以上でありうる。
 式(2),(3)に示す構成単位X1,X2をはじめとして、構成単位Pの種類によっては、MMAなどの(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体を前駆重合体(B)として、当該前駆重合体(B)に環化反応を進行させて重合体(A)を形成できるが、この場合、重合体(A)は、未反応の単位として(メタ)アクリル酸エステル単位を有しうる。
 また、上述のように、(メタ)アクリル酸エステル単位を構成単位として有する共重合体である前駆重合体(B)に環化反応を進行させて重合体(A)を形成する場合、当該重合体(A)は、(メタ)アクリル酸エステルの誘導体と捉えることもできる。この場合、重合体(A)における構成単位Pおよび(メタ)アクリル酸エステル単位の含有率の合計が50質量%を超えるとき、重合体(A)はアクリル重合体である。含有率の合計は、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、さらには90質量%以上でありうる。なお、後述のように、(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体である前駆重合体(B)、すなわち、(メタ)アクリル酸エステル単位を構成単位として有する共重合体である前駆重合体(B)において、当該重合体(B)の側鎖にエステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とが存在する限り、(メタ)アクリル酸エステルとの共重合の相手であるモノマーは限定されない。当該モノマーは、例えば、アミドアクリル酸エステルでありうるし、例えば、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミドのようなN-ビニルカルボン酸アミドなどのアミド基含有ビニル単量体でありうる。
 N-置換マレイミド単位は、例えば、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-イソプロピルマレイミド、N-t-ブチルマレイミド、N-トリブロモフェニルマレイミド、N-ラウリルマレイミド、およびN-ベンジルマレイミドの各単量体に由来する構成単位である。N-置換マレイミド単位は、N-シクロヘキシルマレイミド単位、N-フェニルマレイミド単位が好ましい。
 芳香族ビニル化合物単位は、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、α-クロロスチレン、p-t-ブチルスチレン、p-メチルスチレン、p-クロロスチレン、o-クロロスチレン、2,5-ジクロロスチレン、3,4-ジクロロスチレン、ジビニルベンゼンの各芳香族ビニル化合物に由来する構成単位である。芳香族ビニル化合物単位は、スチレン単位が好ましい。
 不飽和カルボン酸化合物単位は、例えば、クロトン酸などの酸およびこれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩の重合により形成される構成単位である。なお、本明細書において、不飽和カルボン酸化合物単位には(メタ)アクリル酸単位が含まれない。
 シアン化ビニル化合物単位は、例えば、(メタ)アクリロニトリル単位である。
 複素芳香族基を有するα,β-不飽和単量体単位は、例えば、ビニルカルバゾール単位、ビニルピリジン単位、ビニルイミダゾール単位およびビニルチオフェン単位から選ばれる少なくとも1種である。
 構成単位Qは、上述した単位を除くビニル化合物単位、例えば、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレン、プロピレン、ブテン、イソプレン、N-ビニル-2-ピロリドン;アジピン酸ジビニル、セバシン酸ジビニルなどのジビニルエステル類;ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-フェニルプロパンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸などのスルホン酸およびこれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩;の重合により形成される構成単位でありうる。
 重合体(A)は、紫外線(UVA)吸収能を有する構成単位を有しうる。当該構成単位は、例えば、重合性基を導入したベンゾトリアゾール誘導体、トリアジン誘導体またはベンゾフェノン誘導体の重合により形成される構成単位である。これらの誘導体において、導入する重合性基は適宜選択でき、例えばビニル基である。
 重合体(A)における構成単位Pの含有率は限定されないが、構成単位Pに由来する特性をより確実に得るためには、例えば30質量%以上であり、35質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましい。構成単位Pの含有率の上限は特に限定されず、100質量%またはそれ以下であってもよい。重合体(A)が他の構成単位Q、特に(メタ)アクリル酸エステル単位をさらに有する場合、構成単位Pの上限は例えば90質量%以下であり、85質量%以下、82質量%以下でありうる。
 重合体(A)における各構成単位の含有率は、公知の手法、例えばH核磁気共鳴(H-NMR)あるいは赤外線分光分析(IR)により求めることができる。
 重合体(A)が主鎖に有するピロリジノン環構造は、公知の手法、例えばH-NMRあるいはIRにより確認できる。具体的な確認の例は、赤外吸収スペクトルにおいて、波数1690cm-1以上1710cm-1以下の範囲に、ピロリジノン環構造のカルボニル基の伸縮振動に帰属される吸収ピークが観察されるか否かの確認である。赤外吸収スペクトルにおいてピロリジノン環構造のカルボニル基の伸縮振動に帰属される吸収ピークが上記波数の範囲にあることは、5員環のラクタム環における赤外吸収域として、2006年9月15日刊行「『有機化合物のスペクトルによる同定法 第7版』東京化学同人」に記載されている。
 ピロリジノン環構造の具体的な構造、重合体(A)における当該環構造の含有率、および重合体(A)が構成単位Qをさらに有する共重合体であるときの構成単位Qの種類および含有率によっては、赤外吸収スペクトルにおける上記吸収ピークが確認しづらいことがある。しかし、重合体(A)の構成によっては、重合体(A)を再加熱することで、重合体(A)の形成時に環化反応が進行することなく残留した構成単位間に改めて環化反応を進行させて、既に重合体(A)に存在している環構造と同じ環構造を形成できることがある。このとき、重合体(A)の再加熱の前後における赤外吸収スペクトルの差分をとることにより、主鎖のピロリジノン環構造を確認できる。すなわち、このとき重合体(A)は、当該重合体を200℃以上で加熱したときに、加熱前後の赤外吸収スペクトルの差分において、波数1690cm-1以上1710cm-1以下の範囲に吸収ピークが観察される重合体でありうる。
 重合体(A)は、主鎖のピロリジノン環構造に基づき、高いTgを示す。重合体(A)のTgは、例えば110℃以上である。ピロリジノン環構造の種類およびその含有率、あるいはピロリジノン環構造を含む構成単位Pの構造およびその含有率によっては、重合体(A)のTgは、120℃以上、130℃以上、さらには160℃以上の値をとりうる。
 後述の脱アルコール環化縮合反応により重合体(A)を形成した場合、当該重合体(A)には、環化反応時に生成したアルコールが残留しうる。このとき、重合体(A)における残留アルコールの含有量は、例えば10~3000ppmである。
 重合体(A)は、架橋剤等によって架橋されていてもよい。
 重合体(A)は、例えば、以下に示す重合体(A)の製造方法により形成できる。
 [重合体(A)の製造方法]
 本開示の製造方法では、ビニルモノマーを含む単量体群の重合により形成された前駆重合体(B)であって、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを側鎖として有する前駆重合体(B)を環化して、主鎖にピロリジノン環構造を有する重合体(A)を得る。この環化では、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基との間に環化縮合反応を進行させて5員環のアミド環構造を形成する。このとき、エステル基および/またはカルボキシル基が、ピロリジノン環構造の2位の炭素原子を含むカルボニル基に変化し、アミド基が、ピロリジノン環構造の1位の窒素原子を含むアミン基に変化する。このアミン基は、式(1)に示すように、第2級または第3級アミン基である。
 このような反応の例を、以下の式(6)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式(6)のR~Rは、式(1)のR~Rと同様である。Rは、水素原子または炭素数1~18の有機残基である。有機残基は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基;エテニル基、プロペニル基などの不飽和脂肪族炭化水素基;フェニル基、ナフチル基などの芳香族炭化水素基;上記アルキル基、上記不飽和脂肪族炭化水素基および上記芳香族炭化水素基において、水素原子の一つ以上が、水酸基、カルボキシル基、エーテル基およびエステル基から選ばれる少なくとも1種の基により置換された基;である。Rは、直鎖アルキル基またはシクロアルキル基が好ましく、その炭素数は、1~12が好ましく、1~4がより好ましい。Rは直鎖アルキル基でありうるし、シクロアルキル基でありうる。
 式(6)に示す反応では、左辺の分子構造を有する前駆重合体(B)に環化反応を進行させて、右辺の構成単位Pを有する重合体(A)を形成する。この環化反応は、左辺に示す破線部が結合し、ROHが脱離する縮合反応である。Rが水素原子のとき水が脱離し、すなわち、この反応は脱水環化縮合反応である。Rが有機残基のときアルコールが脱離し、すなわち、この反応は脱アルコール環化縮合反応である。例えば、Rがメチル基のとき、メタノールが脱離する。この反応は、前駆重合体(B)の分子鎖内で進行する。式(6)の右辺の構成単位Pは、式(1)に示すピロリジノン環構造と、当該環構造の3位の炭素原子に結合したメチレン基とを含む。
 前駆重合体(B)は、その側鎖にエステル基および/またはカルボキシル基を有するとともにアミド基を有する。より具体的に、式(6)の前駆重合体(B)は、側鎖にエステル基(カルボキシルエステル基;Rが有機残基)および/またはカルボキシル基(Rが水素原子)を有する構成単位と、側鎖にアミド基を有する構成単位とを有する共重合体である。いずれの構成単位もビニルモノマーに由来する単位である。このように、前駆重合体(B)は、ビニルモノマーを含む単量体群の重合により形成できる。より具体的に、式(6)の前駆重合体(B)は、エステル基および/またはカルボキシル基を有するビニルモノマーAと、アミド基を有するビニルモノマーBとを含む単量体群の重合により形成された共重合体である。この前駆重合体(B)において、側鎖のエステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とは、その間に、前駆重合体(B)の主鎖に位置するメチレン基が一つ(炭素原子が一つ)挿入された位置関係にある。式(6)に示す例では、前駆重合体(B)の主鎖に位置する3つの炭素原子、側鎖に位置するカルボキシル基および/またはエステル基の炭素原子、ならびにアミド基の窒素原子により、ピロリジノン環構造が形成される。
 式(6)の前駆重合体(B)の側鎖の窒素原子には-COR基が結合しているが、右辺の構成単位Pのピロリジノン環構造における窒素原子にはR(水素原子または-COR基)が結合している。すなわち、重合体(A)ではRとして水素原子をとりうる。これは、環化反応時またはそれ以降に重合体に加えられる熱により、-COR基の脱離が生じうるためである。これ以降に示す、前駆重合体(B)から重合体(A)を形成する反応の例においても同様である。-COR基の脱離は、例えば、後述する環化反応において触媒(環化触媒)を使用するとともに当該触媒を環化後の重合体に残留させることにより促進できる。
 このときのビニルモノマーAの例を以下の式(7)に、ビニルモノマーBの例を以下の式(8)に示す。式(7)のRは式(1)のRと同様であり、Rは式(6)のRと同様である。Rは、水素原子またはメチル基でありうる。式(8)のRおよびRは、それぞれ式(1)のRおよびRと同様である。Rは、水素原子またはメチル基でありうる。式(7)に示すビニルモノマーAは、(メタ)アクリル酸エステル単位(Rが水素原子またはメチル基であり、Rが有機残基である)、または(メタ)アクリル酸単位(Rが水素原子またはメチル基であり、Rが水素原子である)でありうる。形成した重合体(A)の光学的な透明性がより高くなることから、ビニルモノマーAは、アクリル酸またはメタクリル酸メチル(MMA)が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式(8)に示すビニルモノマーBは、N-ビニルホルムアミド(RおよびRが水素原子)、N-ビニルカルボン酸アミド(Rが水素原子、Rがメチル基、直鎖アルキル基またはシクロアルキル基)などのアミド基含有ビニル単量体でありうる。Rは、水素原子、メチル基または直鎖アルキル基でありうるし、メチル基または直鎖アルキル基でありうるし、メチル基でありうる。Rが水素原子であり、Rがメチル基である場合、式(8)に示すビニルモノマーBは、N-ビニルアセトアミドである(式(9)参照)。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 前駆重合体(B)は、2種以上のビニルモノマーAおよび/または2種以上のビニルモノマーBを含む単量体群の重合により形成された重合体であってもよい。すなわち、前駆重合体(B)は、2種以上のビニルモノマーAに由来する2種以上の構成単位および/または2種以上のビニルモノマーBに由来する2種以上の構成単位を有していてもよい。
 式(6)に示す反応のより具体的な例を、以下の式(10)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 式(10)のR~Rは、式(2)のR~Rと同様である。Rは、式(6)のRと同様である。式(10)に示す反応では、左辺の分子構造を有する前駆重合体(B)に環化反応(左辺の分子構造における破線部を結合させるとともにROHを脱離させる反応)を進行させて、右辺の構成単位Pを有する重合体(A)を形成する。右辺の構成単位Pは、式(2)に示す構成単位X1である。
 式(10)の前駆重合体(B)は、エステル基および/またはカルボキシル基を有するビニルモノマーAと、アミド基を有するビニルモノマーBとを含む単量体群の重合により形成された共重合体である。ただし、式(10)の前駆重合体(B)では、ビニルモノマーBがアミド基とともにエステル基および/またはカルボキシル基をさらに有する。
 このときのビニルモノマーAの例を以下の式(11)に、ビニルモノマーBの例を以下の式(12)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式(11)のRおよびRは、それぞれ式(2)のRおよび式(6)のRと同様である。式(12)のRおよびRは、それぞれ式(2)のRおよびRと同様である。
 式(12)に示すモノマーBは、アミドアクリル酸エステルでありうる。アミドアクリル酸エステルは、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とをともに有するビニルモノマーである。
 式(8)および式(12)に示すビニルモノマーBは、いずれもアミドアクリル酸エステルでありうるが、アミドアクリル酸エステルは、例えば、アセトアミドアクリル酸メチル(AcAAM)、アセトアミドアクリル酸エチル、アセトアミドアクリル酸n-ブチル、アセトアミドアクリル酸n-dドデシル、アセトアミドアクリル酸シクロヘキシル、アセトアミドアクリル酸フェニルである。
 前駆重合体(B)がビニルモノマーAとビニルモノマーBとの共重合体であるとき、当該重合体(B)におけるモノマーAに由来する構成単位Y1と、モノマーBに由来する構成単位Y2との含有率の比は特に限定されないが、質量比にして、例えばY1:Y2=95~50:5~50であり、90~50:10~50が好ましく、85~50:15~50がより好ましい。構成単位Y1が(メタ)アクリル酸エステル単位である場合、当該前駆重合体(B)から形成した重合体(A)は、未反応の(メタ)アクリル酸エステル単位を構成単位として有しうる。
 式(7)および(11)に示すビニルモノマーAと、式(8)および(12)に示すビニルモノマーBとは、置換基の種類によっては同一のビニルモノマーでありうる。すなわち、前駆重合体(B)は、当該同一のビニルモノマーのホモポリマーであってもよい。このビニルモノマーは、各式に示す分子構造から理解できるように、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とをともに有するビニルモノマーCである。すなわち、前駆重合体(B)は、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを有するビニルモノマーCを含む単量体群の重合により形成された重合体であってもよい。前駆重合体(B)がこのようなホモポリマーである場合、重合体(A)を形成したときの前駆重合体(B)からのTgの上昇が特に大きくなる。
 ビニルモノマーCは、例えば、アミドアクリル酸エステルである。
 ビニルモノマーCのホモポリマーである前駆重合体(B)から重合体(A)を形成する環化反応の例を、以下の式(13)に示す。式(13)に示す例では、アミドアクリル酸エステルのホモポリマーである前駆重合体(B)に環化反応を進行させて、重合体(A)を形成している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 式(13)のRおよびRは、式(1)のRおよびRと同様である。式(13)に示す例では、Rが-COOR基であり、Rが-NHCOR基である式(1)に示すピロリジノン環構造を含む構成単位Pを形成している。式(13)に示す反応では、左辺の分子構造を有する前駆重合体(B)に環化反応(左辺の分子構造における破線部を結合させるとともにROHを脱離させる反応)を進行させて、右辺の構成単位Pを有する重合体(A)を形成する。
 ビニルモノマーCのホモポリマーである前駆重合体(B)から重合体(A)を形成する環化反応の別の例を、以下の式(14)に示す。式(14)に示す例では、アミドアクリル酸エステルのホモポリマーである前駆重合体(B)に環化反応を進行させて、重合体(A)を形成している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 式(14)のRおよびRは、式(1)のRおよびRと同様である。式(14)に示す例では、主鎖上で隣接する2つのピロリジノン環構造のスピロ環構造が形成された重合体(A)を形成している。各ピロリジノン環構造は、Rが-COOR基であり、Rが-NHCOR基である式(1)に示す構造である。式(14)では、互いに隣接する左端および中央のビニルモノマーC間、ならびに互いに隣接する中央および右端のビニルモノマーC間で環化反応(左辺の分子構造における破線部を結合させるとともにROHを脱離させる反応)を進行させている。ここから理解できるように、全ての隣接するビニルモノマーC間で環化縮合反応を進行させることにより、式(1)に示すピロリジノン環構造から構成される構成単位のみを有するホモポリマーである重合体(A)を形成することも可能である。また、ビニルモノマーAおよびBの共重合体である前駆重合体(B)においても、ビニルモノマーBの種類によっては、当該モノマーBに由来する構成単位が連続した領域において、環化反応によりピロリジノン環構造のスピロ環構造を形成しうる。
 スピロ環構造が形成された重合体(A)、特に当該ホモポリマーである重合体(A)は、ピロリジノン環構造に基づく特性が特に顕著となることが期待される。当該特性は、例えば非常に高いTgである。このような非常に高いTgを有する重合体(A)は、非常に高い耐熱性が要求される用途への使用が期待される。
 前駆重合体(B)が共重合体である場合、当該重合体(B)は、ランダム共重合体、交互共重合体でありうる。
 前駆重合体(B)は、2種以上のアミドアクリル酸エステルの共重合体でありうる。
 前駆重合体(B)が、ビニルモノマーAとビニルモノマーBとを含む単量体群の重合により形成された共重合体である場合、当該単量体群はビニルモノマーCをさらに含んでいてもよい。前駆重合体(B)が、ビニルモノマーCを含む単量体群の重合により形成された重合体である場合、当該単量体群は、ビニルモノマーAおよび/またはビニルモノマーBをさらに含んでいてもよい。
 前駆重合体(B)は、ビニルモノマーA~C以外の単量体に由来する構成単位をさらに有していてもよい。この場合、当該構成単位をさらに有する重合体(A)を形成できる。当該構成単位は、例えば、重合体(A)の説明において上述した、構成単位P以外の構成単位Qである。
 (前駆重合体(B)の形成)
 前駆重合体(B)の形成方法は特に限定されない。形成した前駆重合体(B)がエステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを側鎖として有するようにモノマーを選択し、当該モノマーを含む単量体群を重合すればよい。単量体群は、必要に応じて、重合体(B)の形成に必須であるモノマー以外のモノマーを含んでいてもよい。当該モノマーは、例えば、重合により構成単位Qとなるモノマーである。
 単量体群は、例えば、エステル基および/またはカルボキシル基を有するビニルモノマーAと、アミド基を有するビニルモノマーBとを含む。単量体群は、例えば、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを有するビニルモノマーCを含む。ビニルモノマーAの例は、(メタ)アクリル酸エステルおよび(メタ)アクリル酸から選ばれる少なくとも1種である。ビニルモノマーBの例は、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルカルボン酸アミドなどのアミド基含有ビニル単量体である。ビニルモノマーBは、N-ビニルホルムアミドおよびN-ビニルアセトアミドから選ばれる少なくとも1種でありうる。ビニルモノマーBの別の例およびビニルモノマーCの例は、アミドアクリル酸エステルである。
 単量体群の重合方法は特に限定されず、溶液重合などの公知の重合方法を適用できる。溶液重合を選択した場合、重合溶媒は特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類;クロロホルム、塩化メチレン、1,2-ジクロロエタンなどのハロゲン系炭化水素類;メタノール、エタノールなどのアルコール類;水、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、テトラヒドロフランである。
 前駆重合体(B)の重合にあたっては、必要に応じて、重合開始剤、連鎖移動剤などを使用できる。重合開始剤は特に限定されないが、例えば、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t-アミルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-アミルパーオキシイソノナノエートなどの有機過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)などのアゾ化合物;である。これらの重合開始剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。なお、重合開始剤の使用量は、単量体群に含まれるモノマーの組み合わせ、あるいは重合条件などに応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。
 重合温度などの重合条件は、適宜、設定できる。
 単量体群に含まれるモノマー間に重合速度差がある場合、重合に供する単量体群に含まれる各モノマーの含有率に比べて、重合により形成した前駆重合体(B)における上記モノマーに由来する各構成単位の含有率について、重合速度が速いモノマーに由来する構成単位の含有率が相対的に大きくなる傾向がある。このため、共重合体である前駆重合体(B)であって、当該重合体(B)を構成する各構成単位の含有率および/または含有率比について望む値を有する重合体(B)を得るために、重合に供する単量体群における各モノマーの含有率に留意したり、重合方法を制御したり(例えば、重合速度の速いモノマーの一部または全てを滴下により重合系に供給する)して、形成した前駆重合体(B)における各構成単位の含有率を適宜調整できる。
 (環化反応)
 前駆重合体(B)を環化する方法は限定されない。例えば、前駆重合体(B)を加熱することにより、当該重合体(B)の分子鎖内でアミド環化反応である環化縮合反応を進行させて重合体(A)を形成できる。
 前駆重合体(B)の加熱により環化反応を進行させる場合、加熱温度は、例えば70℃以上であり、100℃以上が好ましく、150℃以上、200℃以上の順にさらに好ましい。前駆重合体(B)の加熱は、前駆重合体(B)が固体の状態、溶媒に溶解している状態などの任意の状態で実施することができる。固体の状態で加熱する場合は、環化反応の速やかな進行のために、粉末、粒子などの表面積が大きい形態を有する前駆重合体(B)とすることが好ましい。また、式(6),(10),(13),(14)の右辺に記載されている、環化反応により生成したアルコールまたは水を除去することで環化反応を速やかに進行させるために、減圧下における加熱が好ましい。減圧の程度は、例えば、絶対圧にして26.6kPa以下である。すなわち、前駆重合体(B)を26.6kPa以下の圧力下で加熱することにより環化反応を進行させてもよい。減圧の程度は、13.3kPa以下が好ましく、2.7kPa以下がより好ましい。
 環化反応を進行させる際には、必要に応じて、当該反応を促進させる触媒を使用してもよい。触媒を使用する場合、均一な反応のために、前駆重合体(B)が溶媒に溶解している状態での加熱が好ましい。
 触媒には、例えば、酸、塩基およびこれらの塩、金属錯体、ならびに金属酸化物から選ばれる少なくとも1種を使用できる。酸、塩基およびこれらの塩、金属錯体、ならびに金属酸化物の種類は、特に限定されない。形成される重合体(A)、または当該重合体(A)を含む樹脂組成物(C)もしくは樹脂成形体が透明性の重要視される用途に使用される場合、触媒は、これらの透明性が低下せず、着色などの悪影響が生じない範囲で使用することが好ましい。
 酸は限定されず、例えば、塩酸、硫酸、p-トルエンスルホン酸、リン酸、亜リン酸、フェニルホスホン酸、有機カルボン酸、リン酸エステルである。塩基は限定されず、例えば、金属水酸化物、アミン類、イミン類、アルカリ金属誘導体、アルコキシド類、水酸化アンモニウム塩である。酸および塩基の塩は限定されず、例えば、金属カルボン酸塩、金属炭酸塩である。金属錯体は限定されず、例えばその有機成分の例は、アセチルアセトンである。金属酸化物は限定されず、例えば、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウムである。これら例示した触媒のなかでは、酸および塩基の塩が好ましく、特に金属カルボン酸塩が好ましい。金属カルボン酸塩の金属は、形成される重合体(A)、樹脂組成物(C)または樹脂成形体の特性を阻害せず、かつこれらの廃棄時に環境汚染を招くことがない限り限定されず、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属;亜鉛;ジルコニウム;である。金属カルボン酸塩を構成するカルボン酸は限定されず、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、オクチル酸、ノナン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、トリデカン酸、ペンタデカン酸、ヘプタデカン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸である。具体的な金属カルボン酸塩として、酢酸亜鉛、プロピオン酸亜鉛、オクチル酸亜鉛、またはステアリン酸亜鉛が好ましい。
 このような製造方法の側面から見た本開示の重合体(A)は、ビニルモノマーを含む単量体群の重合により形成された前駆重合体(B)であって、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを側鎖として有する前駆重合体(B)を環化してなる重合体である。
 上述のように前駆重合体(B)は、例えば、エステル基および/またはカルボキシル基を有するビニルモノマーAと、アミド基を有するビニルモノマーBとを含む単量体群の重合により形成された共重合体でありうる。また、前駆重合体(B)は、例えば、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを有するビニルモノマーCを含む単量体群の重合により形成された重合体でありうるし、ビニルモノマーCのホモポリマーでもありうる。ビニルモノマーA,BおよびCの例は上述のとおりである。具体的に、ビニルモノマーAは、例えば(メタ)アクリル酸エステルおよび(メタ)アクリル酸から選ばれる少なくとも1種である。
 [樹脂組成物(C)]
 本開示の樹脂組成物(C)は、重合体(A)を含む。樹脂組成物は、典型的には熱可塑性樹脂組成物であり、非晶性の熱可塑性樹脂組成物である。樹脂組成物(C)は2種以上の重合体(A)を含みうる。
 樹脂組成物(C)は重合体(A)に由来する様々な特性を示す。当該特性は、例えば熱的特性、光学的特性である。熱的特性は、例えばTgであり、樹脂組成物(C)のTgは重合体(A)に由来して高くなる。樹脂組成物(C)のTgは、例えば110℃以上であり、重合体(A)の種類および含有率によっては、120℃以上、140℃以上、さらには160℃以上の値をとりうる。
 光学的特性は、例えば複屈折特性であり、樹脂組成物(C)は重合体(A)に由来して高い複屈折発現性(位相差発現性)を示す。高い位相差発現性は、例えば、高い応力光学係数Crの絶対値により評価できる。重合体(A)の種類および含有率によっては樹脂組成物(C)は正の固有複屈折を示し、このとき樹脂組成物(C)によって、例えば正の位相差フィルムを形成できる。なお、樹脂組成物(C)としての固有複屈折は、重合体(A)だけではなく、樹脂組成物(C)が含む他の重合体が示す固有複屈折との兼ね合いにより定まる。
 樹脂組成物(C)は、重合体(A)に由来するその他の種々の特性を有しうる。これらの特性に基づき、樹脂組成物(C)は光学部材をはじめとして、上述した重合体(A)の用途と同様の用途に使用できる。
 樹脂組成物(C)は重合体(A)以外の他の重合体を含んでいてもよい。光学部材に樹脂組成物(C)を用いる場合、光学的透明性を確保するために、他の重合体は重合体(A)と相溶することが好ましい。
 当該他の重合体は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン重合体、ポリ(4-メチル-1-ペンテン)などのオレフィン系重合体;塩化ビニル、塩素化ビニル樹脂などの含ハロゲン系重合体;ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル重合体;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、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610などのポリアミド;ポリアセタール;ポリカーボネート;ポリフェニレンオキシド;ポリフェニレンスルフィド;ポリエーテルエーテルケトン;ポリサルホン;ポリエーテルサルホン;ポリオキシペンジレン;ポリアミドイミド;ゴム質重合体である。樹脂組成物(C)は、2種以上のこれら重合体を含みうる。
 樹脂組成物(C)における重合体(A)の含有率は、通常、50質量%以上であり、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。樹脂組成物(C)は、重合体として重合体(A)のみを含んでいてもよい。
 樹脂組成物(C)は、重合体以外の材料、例えば添加剤、を含むことができる。添加剤は、例えば、酸化防止剤、耐光安定剤、耐候安定剤、熱安定剤などの安定剤;位相差上昇剤、位相差低減剤、位相差安定剤などの位相差調整剤;ガラス繊維、炭素繊維などの補強材;紫外線吸収剤;近赤外線吸収剤;トリス(ジブロモプロピル)ホスフェート、トリアリルホスフェート、酸化アンチモンなどの難燃剤;アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤を含む帯電防止剤;無機顔料、有機顔料、染料などの着色剤;有機フィラー、無機フィラー、樹脂改質剤、可塑剤、滑剤である。樹脂組成物(C)における添加剤の含有率は、好ましくは7質量%未満、より好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。
 樹脂組成物(C)の形成方法は特に限定されない。重合体(A)からなる樹脂組成物(C)であれば、重合体(A)をそのまま樹脂組成物(C)として使用すればよいし、樹脂組成物(C)が上記他の重合体および/または添加剤を含む場合は、重合体(A)と、上記他の重合体および/または添加剤とを公知の混合方法で混合して形成できる。混合は、例えば、オムニミキサーなどの混合機でプレブレンドした後、得られた混合物を混練して実施できる。混練機は特に限定されず、例えば、単軸押出機、二軸押出機などの押出機や加圧ニーダーなど、公知の混練機を使用できる。
 [樹脂成形体]
 本開示の樹脂成形体は、重合体(A)を含む熱可塑性樹脂組成物(C)から構成される。樹脂成形体の用途は限定されず、重合体(A)ならびに樹脂組成物(C)が含む他の重合体および/または添加剤に由来して得られる特性に応じて選択できる。本開示の樹脂成形体は、例えば、光学用途に使用する光学部材である。
 光学部材は、例えば、レンズ、プリズム、光ファイバー、光学フィルムである。光学フィルムは、例えば、各種の光ディスク(VD、CD、DVD、MD、LDなど)の基板の保護フィルム、液晶表示装置(LCD)などの画像表示装置が備える位相差フィルムおよび偏光子保護フィルム、ならびに視野角補償フィルム、光拡散フィルム、反射フィルム、反射防止フィルム、防眩フィルム、輝度向上フィルム、タッチパネル用導電フィルムである。
 本開示の樹脂成形体は、重合体(A)の高いTgに由来する耐熱性を有しうる。このため、本開示の樹脂成形体の用途の自由度は高く、本開示の樹脂成形体の使用により様々な効果が得られる。例えば、光学フィルムである本開示の樹脂成形体の使用により、LCDなどの画像表示装置の設計の自由度が向上する。
 本開示の樹脂成形体は、高い光学的透明性を有しうる。例えば、JIS K7361の規定に準拠して求めた全光線透過率にして、85%以上、90%以上、さらには91%以上の樹脂成形体、典型的にはフィルム、とすることが可能である。
 本開示の樹脂成形体は、表面の低いヘイズを有しうる。例えば、JIS K7136の規定に準拠して求めたヘイズにして、5%以下、3%以下、さらには2%以下のヘイズを有する樹脂成形体、典型的にはフィルム、とすることが可能である。
 本開示の樹脂成形体は、位相差フィルムでありうる。位相差フィルムは、例えば、厚さ方向の位相差Rthが正である正の位相差フィルムである。位相差フィルムは、例えば、λ/4板、楕円偏光板でありうる。
 本開示の樹脂成形体は、他の部材と組み合わせることができる。例えば、光学フィルムである本開示の樹脂成形体を、他の光学部材と組み合わせてもよい。
 本開示の樹脂成形体の表面には、必要に応じて各種の機能性コーティング層が形成されていてもよい。機能性コーティング層は、例えば、帯電防止層、粘接着剤層、接着層、易接着層、防眩(ノングレア)層、光触媒層などの防汚層、反射防止層、ハードコート層、紫外線遮蔽層、熱線遮蔽層、電磁波遮蔽層、ガスバリヤー層である。
 本開示の樹脂成形体のその他の用途は、例えば、上述した重合体(A)の用途と同様の用途である。
 本開示の樹脂成形体の形成方法は特に限定されない。溶融押出法、キャスト法、プレス成形法などの公知の成形手法により樹脂組成物(C)を成形して、本開示の樹脂成形体を形成することができる。必要に応じて、成形手法と公知の他の手法、例えば延伸手法、とを組み合わせてもよい。位相差フィルムを得るためには、樹脂組成物を成形して得たフィルム(原フィルム)の延伸が必要である。
 本開示の樹脂成形体を備える製品は特に限定されず、例えば、画像表示装置である。画像表示装置は、例えば、光学フィルムである本開示の樹脂成形体を備える。画像表示装置は特に限定されず、例えば、反射型、透過型、半透過型のLCD;TN型、STN型、OCB型、HAN型、VA型、IPS型などの各種の駆動方式のLCD;エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ;プラズマディスプレイ(PD);電界放出ディスプレイ(FED:Field Emission Display)である。
 以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、以下に示す実施例に限定されない。
 本実施例において、MMA、NVAおよびAcAAMは、それぞれメタクリル酸メチル、N-ビニルアセトアミドおよび2-アセトアミドアクリル酸メチルの略称である。
 最初に、本実施例において作製した重合体の評価方法を示す。
 [構成単位の構造]
 作製した重合体の構成単位がどのような分子構造を有しているのかについて、赤外分光分析(IR)、H-核磁気共鳴(NMR)および13C-NMRにより評価した。IRの評価は、赤外分光分析装置(Varian製、Excalibur Series)を用いて、全反射測定法(ATR法)により実施した。測定条件は、スキャンスピード5kHz、分解能4cm-1とした。H-NMRの評価は、核磁気共鳴分光計(BRUKER製、AV300M)を用いて実施した。測定溶媒には重クロロホルム(和光純薬製)を使用した。13C-NMRの評価は、核磁気共鳴分光計(BRUKER製、AVANCEIII)を用いて実施した。測定溶媒には重ジメチルスルホキシド(和光純薬製)を使用した。
 [重合体における構成単位の含有率]
 作製した前駆重合体におけるAcAAM単位の含有率は、重合反応時に得られた重合溶液に残留する未反応単量体の量から算出した。未反応単量体の量は、ガスクロマトグラフィー(島津製作所製、GC2010)により求めた。
 [ガラス転移温度(Tg)]
 作製した重合体(前駆重合体を含む)のTgは、JIS K7121の規定に準拠して求めた。具体的には、示差走査熱量計(リガク製、DSC-8230)を用い、窒素ガス雰囲気下、約10mgのサンプルを常温から300℃まで昇温(昇温速度20℃/分)して得られたDSC曲線から、始点法により評価した。リファレンスには、α-アルミナを用いた。
 [応力光学係数Cr]
 作製した重合体をフィルムとしたときの応力光学係数Cr(測定波長590nm)は、以下のようにして求めた。
 最初に、作製した重合体を210℃の熱プレスにより製膜して、当該重合体の未延伸フィルム(厚さ190μm)を得た。次に、作製した未延伸フィルムをサイズ20mm×60mmで切り出して、Cr評価用の試験片を得た。次に、試験片の一方の短辺に、延伸の際、当該試験片に1N/mm以下の応力が加わる重量の錘を選択して取り付けた後、重合体のTg+20℃に保持した定温乾燥機(アズワン製、DOV-450A)に収容し、1時間放置した。試験片を定温乾燥機に収容する際には、試験片の他方の短辺をチャックにより固定し、錘により試験片に加わった応力によって試験片がその長辺方向(鉛直方向)に自由端一軸延伸されるようにした。また、収容する際、試験片におけるチャック-錘間の距離を40mmとした。
 1時間の加熱延伸後、乾燥機のヒーターを切り、そのまま試験片を乾燥機内で自然に徐冷させた。オーブン内の温度が重合体のTg-40℃に達した時点で試験片(一軸延伸フィルム)を取り出し、取り出した試験片の厚さおよび波長590nmの光に対する面内位相差Reを測定して、当該試験片の面内複屈折Δnを算出した。これとは別に、錘の荷重によって延伸された後の試験片の断面積を求め、当該断面積と錘の荷重とから、フィルムに印加された応力σ(Pa)を計算した。錘の重量を変化させながら、それぞれの荷重についてΔnおよびσを求め、得られたσに対するΔnの傾きを最小二乗法により求めて、これを応力光学係数Cr(Pa-1)とした。面内位相差Reを測定する際の配向角が延伸方向(荷重印加方向)に対して0°近傍の場合、応力光学係数Crの符号は正となる。この場合、重合体の固有複屈折は正である。一方、配向角が延伸方向に対して90°近傍の場合、応力光学係数Crの符号は負となる。この場合、重合体の固有複屈折は負である。Crの絶対値が大きいほど、延伸による複屈折の発現性が高くなる。
 試験片の面内位相差Re(nm)は、位相差測定装置(王子計測機器製、KOBRA-WR)を用いて求めた。面内位相差Reは、試験片(フィルム)面内の遅相軸方向(フィルム面内において最大の屈折率を示す方向)の屈折率nx、同面内の進相軸方向(遅相軸方向と直交する方向)の屈折率ny、およびフィルムの厚さd(nm)を用いて、式(nx-ny)×dにより示される値である。nx-nyの値が面内複屈折Δnに相当する。
 (実施例1)
 14.90質量部のAcAAM、84.75質量部のクロロホルムおよび0.068質量部のアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を反応容器に収容し、容器内を窒素置換した。次に、容器を60℃のオイルバスにより10時間加熱して、AcAAMの溶液重合を進行させた。次に、形成された重合溶液を過剰のメチルエチルケトンに投入して再沈殿させた後、得られた沈殿物を圧力0.13kPa、温度60℃の条件下で1時間以上真空乾燥して揮発成分を除去し、前駆重合体である固体状の重合体(1-1)を得た。重合体(1-1)のTgは198℃であった。重合体(1-1)は、AcAAMのホモポリマーである。
 次に、重合体(1-1)を圧力0.13kPa、温度240℃の条件で1時間加熱して、固体状の重合体(1-2)を得た。重合体(1-2)のTgは300℃までの上記測定温度では評価できなかったことから、300℃を超えると考えられる。
 重合体(1-1)および(1-2)のIR評価結果を図1に示す。図1には、重合体(1-1)および(1-2)のIRスペクトルの他、重合体(1-2)のIRスペクトルから重合体(1-1)のIRスペクトルを差し引いた差分を併せて示す。差分スペクトルに現れている吸収ピークが、240℃での上記加熱により形成された重合体(1-2)の分子構造に対応していることになる。なお、図1の縦軸は「吸収」を示すが、差分スペクトルを含む3つのスペクトルの比較をより容易にするために各スペクトルのベースラインを互いにオフセットさせて表示していることから、図1の縦軸には具体的な数値を記載していない。以降の図4についても同様である。
 図1に示すように、差分スペクトルには、ピロリジノン環構造のカルボニル基の伸縮振動に帰属される吸収ピーク(波数1704cm-1)が確認され、240℃の上記加熱により、重合体(1-2)にピロリジノン環構造が形成されていることが確認された。
 重合体(1-1)および(1-2)のH-NMR評価結果を図2,3にそれぞれ示す。図2に示すように、重合体(1-1)のNMRスペクトルでは、AcAAM単位のアセトアミド基に帰属されるピークが1.89-1.96ppmに、メチルエステル構造に帰属されるピークが3.61-3.69ppmに、第二級アミド構造に帰属されるピークが6.65ppmに、それぞれ確認された。一方、重合体(1-2)のNMRスペクトルでは、AcAAM単位の第二級アミド構造に帰属されるピークが消失するとともに、環構造を構成するアセチルアミド基に帰属される大きなピークが2.54ppmに新たに確認された。すなわち、重合体(1-1)は式(1)に示すピロリジノン環構造を有さないが、重合体(1-2)は式(1)に示すピロリジノン環構造を主鎖に有すること、すなわち、上記加熱により式(1)に示すピロリジノン環構造が形成されたことが確認された。
 これとは別に、重合体(1-2)の環化率を、逆ゲート付きデカップリング法による13C-NMR測定から求めた。13C-NMRプロファイルにおける各ピークの帰属は、edited-HSQCにより行った。重合体(1-2)の環化率は、主鎖構造中の4級炭素に帰属されるピークの積分値と、メトキシ基の1級炭素に帰属されるピークの積分値とから求めた。環化反応が進行していない場合、モノマー構造から、主鎖構造中の4級炭素に帰属されるピークの積分値と、メトキシ基の1級炭素に帰属されるピークの積分値とが同じになると想定される。環化反応が進行すると、脱メタノール反応によってメトキシ基のピーク積分値が小さくなる一方で、主鎖構造中の4級炭素のピーク積分値は変化しないと想定される。すなわち、環化反応後において、メトキシ基のピーク積分値と主鎖構造中の4級炭素のピーク積分値との比は、残メトキシ基の割合を示し、これは、当該比が環化反応の未反応率を示すことを意味する。このようにして求めた重合体(1-2)の未反応率(未環化率)は26%であり、すなわち環化率は74%であった。環化率が50%以上であることからも、重合体(1-2)には、2以上のピロリジノン環構造が連続するスピロ環構造が形成されていることが想定される。
 (実施例2)
 1.07質量部のAcAAM、14.15質量部のMMA、84.75質量部のクロロホルムおよび0.032質量部のAIBNを反応容器に収容し、容器内を窒素置換した。次に、容器を60℃のオイルバスにより10時間加熱して、AcAAMとMMAとの溶液重合を進行させた。次に、形成された重合溶液を過剰のイソプロピルアルコールに投入して再沈殿させた後、得られた沈殿物を圧力0.13kPa、温度60℃の条件下で1時間以上真空乾燥して揮発成分を除去し、前駆重合体である固体状の重合体(2-1)を得た。重合体(2-1)のTgは129℃であり、重合体(2-1)におけるAcAAM単位の含有率は41.7質量%であった。重合体(2-1)は、AcAAMとMMAとの共重合体である。
 次に、重合体(2-1)を圧力0.13kPa、温度240℃の条件で1時間加熱して、固体状の重合体(2-2)を得た。重合体(2-2)のTgは148℃であった。
 (実施例3)
 2.10質量部のAcAAM、13.10質量部のMMA、84.75質量部のクロロホルムおよび0.032質量部のAIBNを反応容器に収容し、容器内を窒素置換した。次に、密栓した容器を60℃のオイルバスにより10時間加熱して、AcAAMとMMAとの溶液重合を進行させた。次に、形成された重合溶液を過剰のイソプロピルアルコールに投入して再沈殿させた後、得られた沈殿物を圧力0.13kPa、温度60℃の条件下で1時間以上真空乾燥して揮発成分を除去し、前駆体である固体状の重合体(3-1)を得た。重合体(3-1)のTgは138℃であり、重合体(3-1)におけるAcAAM単位の含有率は54.8質量%であった。重合体(3-1)は、AcAAMとMMAとの共重合体である。
 次に、重合体(3-1)を圧力0.13kPa、温度240℃の条件で1時間加熱して、固体状の重合体(3-2)を得た。重合体(3-2)のTgは171℃であった。
 重合体(3-1)および(3-2)のIR評価結果を図4に示す。図4には、重合体(3-1)および(3-2)のIRスペクトルの他、重合体(3-2)のIRスペクトルから重合体(3-1)のIRスペクトルを差し引いた差分を併せて示す。差分スペクトルに現れている吸収ピークが、240℃での上記加熱により形成された重合体(3-2)の分子構造に対応していることになる。
 図4に示すように、差分スペクトルには、ピロリジノン環構造のカルボニル基の伸縮振動に帰属される吸収ピーク(波数1704cm-1)が確認され、240℃の上記加熱により、重合体(3-2)にピロリジノン環構造が形成されていることが確認された。
 重合体(3-1)および(3-2)のH-NMR評価結果を図5,6にそれぞれ示す。図5に示すように、重合体(3-1)のNMRスペクトルでは、AcAAM単位のアセトアミド基に帰属されるピークが1.84-1.90ppmに、メチルエステル構造に帰属されるピークが3.58-3.69ppmに、第二級アミド構造に帰属されるピークが6.32ppmに、それぞれ確認された。一方、重合体(3-2)のNMRスペクトルでは、AcAAM単位の第二級アミド構造に帰属されるピークが消失するとともに、環構造を構成するアセチルアミド基に帰属される大きなピークが2.49ppmに新たに確認された。すなわち、重合体(3-1)は式(1)に示すピロリジノン環構造を有さないが、重合体(3-2)は式(1)に示すピロリジノン環構造を主鎖に有すること、すなわち、上記加熱により式(1)に示すピロリジノン環構造が形成されたことが確認された。
 重合体(3-2)のCrは+65×10-11Pa-1であり、重合体(3-2)は正の固有複屈折を有していた。そして、このCrの値が正であることは、MMA単位とAcAAM単位との環化反応により形成されるピロリジノン環構造の具体的な分子構造から判断すると、当該環構造が重合体(3-2)の主鎖に存在していることをさらに支持している。
 (実施例4)
 3.07質量部のAcAAM、12.16質量部のMMA、84.75質量部のクロロホルムおよび0.032質量部のAIBNを反応容器に添加し、容器内を窒素置換した。次に、容器を60℃のオイルバスにより10時間加熱して、AcAAMとMMAとの容器重合を進行させた。次に、形成された重合溶液を過剰のイソプロピルアルコールに投入して再沈殿させた後、得られた沈殿物を圧力0.13kPa、温度60℃の条件下で1時間以上真空乾燥して揮発成分を除去し、前駆体である固体状の重合体(4-1)を得た。重合体(4-1)のTgは159℃であり、重合体(4-1)におけるAcAAM単位の含有率は81.7質量%であった。重合体(4-1)は、AcAAMとMMAとの共重合体である。
 次に、重合体(4-1)を圧力0.13kPa、温度240℃の条件で1時間加熱して、固体状の重合体(4-2)を得た。重合体(4-2)のTgは179℃であった。
 (参考例)
 市販のポリメタクリル酸メチル(PMMA、住友化学製スミペックスEX)のTgおよびCrを評価したところ、Tgは105℃であり、Crは-15×10-11Pa-1であった。
 (実施例5)
 14.0質量部のNVA、26.0質量部のMMA、59.9質量部のメチルエチルケトンおよび0.08質量部のt-アミルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(アルケマ吉富製、ルペロックス(登録商標)575)を反応容器に収容し、容器内を窒素置換した。次に、容器を70℃のオイルバスにより4時間加熱して、NVAとMMAとの溶液重合を進行させた。次に、形成された重合溶液を過剰の2-プロパノールに投入して再沈殿させた後、得られた沈殿物を圧力0.13kPa、温度60℃の条件下で1時間以上真空乾燥して揮発成分を除去し、前駆重合体である固体状の重合体(5-1)を得た。重合体(5-1)のTgは113℃であり、重合体(5-1)におけるNVA単位の含有率は29.0質量%であった。重合体(5-1)は、NVAとMMAとの共重合体である。
 次に、重合体(5-1)を圧力0.13kPa、温度240℃の条件で1時間加熱して、固体状の重合体(5-2)を得た。重合体(5-2)のTgは133℃であった。すなわち、この加熱の前後においてTgの上昇が確認された。重合体(5-2)におけるメタノールの残留量をガスクロマトグラフィー(島津製作所製、GC2010)により評価したところ、40ppmであった。
 重合体(5-1)および(5-2)のIR評価結果を図7に示す。図7には、重合体(5-1)および(5-2)のIRスペクトルの他、重合体(5-2)のIRスペクトルから重合体(5-1)のIRスペクトルを差し引いた差分を併せて示す。差分スペクトルに現れている吸収ピークが、240℃での上記加熱により形成された重合体(5-2)の分子構造に対応していることになる。なお、図7の縦軸は「吸収」を示すが、差分スペクトルを含む3つのスペクトルの比較をより容易にするために各スペクトルのベースラインを互いにオフセットさせて表示していることから、図7の縦軸には具体的な数値を記載していない。
 図7に示すように、差分スペクトルには、ピロリジノン環構造のカルボニル基の伸縮振動に帰属される吸収ピーク(波数1698cm-1)が確認され、240℃の上記加熱により、重合体(5-2)にピロリジノン環構造が形成されていることが確認された。
 重合体(5-1)および(5-2)のH-NMR評価結果を図8,9にそれぞれ示す。図8に示すように、重合体(5-1)のNMRスペクトルでは、NVA単位の主鎖に位置するメチン基のプロトンに帰属されるピークが3.10-3.20ppmに、NVA単位のアセトアミド構造に含まれるメチル基のプロトンに帰属されるピークが0.90-1.10ppmに、メチルエステル構造に帰属されるピークが3.50-3.60ppmに、第二級アミド構造のプロトン(窒素原子に結合したプロトン)に帰属されるピークが6.90-7.50ppmに、それぞれ確認された。一方、重合体(5-2)のNMRスペクトルでは、NVA単位の主鎖に位置するメチン基のプロトンに帰属されるピークが減少するとともに、ピロリジノン環に帰属されるピークが2.30-2.40ppmに新たに確認された。なお、重合体(5-2)のNMRスペクトルにおける2.50ppmのピークは、測定溶媒中の残存プロトンに起因する。すなわち、重合体(5-1)は式(1)に示すピロリジノン環構造を有さないが、重合体(5-2)は式(1)に示すピロリジノン環構造を主鎖に有すること、すなわち、上記加熱により式(1)に示すピロリジノン環構造が形成されたことが確認された。
 重合体(5-2)のCrは+90.8×10-11Pa-1であった。また、Crの値が正であることから、重合体(5-2)は正の固有複屈折を有していることが確認された。そして、このCrの値が正であることは、MMA単位とNVA単位との環化反応により形成されるピロリジノン環構造の具体的な分子構造から判断すると、当該環構造が重合体(5-2)の主鎖に存在していることをさらに支持している。
 (実施例6)
 7.2質量部のNVA、32.8質量部のMMA、59.9質量部のメチルエチルケトンおよび0.08質量部のt-アミルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(アルケマ吉富製、ルペロックス(登録商標)575)を反応容器に収容した以外は、実施例5と同様にして、NVAとMMAとの共重合体である固体状の前駆重合体(6-1)を得た。重合体(6-1)のTgは108℃であり、重合体(6-1)におけるNVA単位の含有率は15.0質量%であった。
 次に、重合体(6-1)を圧力0.13kPa、温度240℃の条件で1時間加熱して、固体状の重合体(6-2)を得た。重合体(6-2)のTgは126℃であった。すなわち、この加熱の前後において、Tgの上昇が確認された。重合体(6-2)におけるメタノールの残留量を実施例5と同様に評価したところ、30ppmであった。
 重合体(6-2)のCrは+4.7×10-11Pa-1であった。また、Crの値が正であることから、重合体(6-2)は正の固有複屈折を有していることが確認された。そして、このCrの値が正であることは、MMA単位とNVA単位との環化反応により形成されるピロリジノン環構造の具体的な分子構造から判断すると、当該環構造が重合体(6-2)の主鎖に存在していることをさらに支持している。
 (実施例7)
 0.45質量部のAcAAM、14.55質量部のMMA、15.00質量部のメチルエチルケトンおよび0.03質量部のAIBNを反応容器に収容し、容器内を窒素置換した。次に、容器を65℃のオイルバスにより2時間加熱して、AcAAMとMMAとの溶液重合を進行させた。次に、形成された重合溶液を過剰のメタノールに投入して再沈殿させた後、得られた沈殿物を圧力0.13kPa、温度100℃の条件下で1時間真空乾燥して揮発成分を除去し、前駆重合体である固体状の重合体(7-1)を得た。重合体(7-1)のTgは110℃であり、重合体(7-1)におけるAcAAM単位の含有率は17.9質量%であった。重合体(7-1)は、AcAAMとMMAとの共重合体である。
 次に、得られた重合体(7-1)10.00質量部と、環化触媒であるオクチル酸亜鉛0.02質量部とをアセトン90.00質量部に溶解し、圧力0.13kPa、温度180℃の条件で揮発成分を除去しながら2時間加熱して、固体状の重合体(7-2)を得た。重合体(7-2)のTgは138℃であった。
 重合体(7-1)および(7-2)に対してH-NMR評価を実施した。評価の結果、重合体(7-1)で見られたAcAAM単位の第二級アミド構造に帰属されるピークが重合体(7-2)では消失したこと、および重合体(7-1)では見られない、環構造を構成するアセチルアミド基に帰属される大きなピークが、重合体(7-2)では2.49ppmに新たに出現したこと、が確認された。すなわち、重合体(7-1)は式(1)に示すピロリジノン環構造を有さないが、重合体(7-2)は式(1)に示すピロリジノン環構造を主鎖に有すること、すなわち、上記加熱により式(1)に示す環構造が形成されたことが確認された。
 (実施例8)
 0.60質量部のAcAAM、14.40質量部のMMA、15.00質量部のメチルエチルケトンおよび0.03質量部のAIBNを反応容器に収容し、容器内を窒素置換した。次に、容器を65℃のオイルバスにより2時間加熱して、AcAAMとMMAとの溶液重合を進行させた。次に、形成された重合溶液を過剰のメタノールに投入して再沈殿させた後、得られた沈殿物を圧力0.13kPa、温度100℃の条件下で1時間真空乾燥して揮発成分を除去し、前駆重合体である固体状の重合体(8-1)を得た。重合体(8-1)のTgは117℃であり、重合体(8-1)におけるAcAAM単位の含有率は25.4質量%であった。重合体(8-1)は、AcAAMとMMAとの共重合体である。
 次に、得られた重合体(8-1)10.00質量部と、環化触媒であるオクチル酸亜鉛0.02質量部とをアセトン90.00質量部に溶解し、圧力0.13kPa、温度180℃の条件で揮発成分を除去しながら2時間加熱して、固体状の重合体(8-2)を得た。重合体(8-2)のTgは143℃であった。
 重合体(8-1)および(8-2)に対してH-NMR評価を実施した。評価の結果、重合体(8-1)で見られたAcAAM単位の第二級アミド構造に帰属されるピークが重合体(8-2)では消失したこと、および重合体(8-1)では見られない、環構造を構成するアセチルアミド基に帰属される大きなピークが、重合体(8-2)では2.49ppmに新たに出現したこと、が確認された。すなわち、重合体(8-1)は式(1)に示すピロリジノン環構造を有さないが、重合体(8-2)は式(1)に示すピロリジノン環構造を主鎖に有すること、すなわち、上記加熱により式(1)に示す環構造が形成されたことが確認された。
 (実施例9)
 1.20質量部のNVA、6.80質量部のMMA、12.00質量部のメチルエチルケトンおよび0.016質量部のt-アミルパーオキシイソノナノエート(アトフィナ吉富製、商品名:ルペロックス570)を反応容器に収容し、容器内を窒素置換した。次に、容器を80℃のオイルバスにより4時間加熱して、NVAとMMAとの溶液重合を進行させた。次に、形成された重合溶液を過剰のメタノールに投入して再沈殿させた後、得られた沈殿物を圧力0.13kPa、温度100℃の条件下で1時間真空乾燥して揮発成分を除去し、前駆重合体である固体状の重合体(9-1)を得た。重合体(9-1)のTgは113℃であり、重合体(9-1)におけるNVA単位の含有率は8.0質量%であった。重合体(9-1)は、NVAとMMAとの共重合体である。
 次に、得られた重合体(9-1)10.00質量部と、環化触媒であるオクチル酸亜鉛0.02質量部とをアセトン90.00質量部に溶解し、圧力0.13kPa、温度180℃の条件で揮発成分を除去しながら2時間加熱して、固体状の重合体(9-2)を得た。重合体(9-2)のTgは128℃であった。
 重合体(9-1)および(9-2)に対してH-NMR評価を実施した。評価の結果、重合体(9-1)で見られたNVA単位の第二級アミド構造に帰属されるピークが重合体(9-2)では消失したこと、および重合体(9-1)では見られない、環構造を構成するアセチルアミド基に帰属される大きなピークが、重合体(9-2)では2.49ppmに新たに出現したこと、が確認された。すなわち、重合体(9-1)は式(1)に示すピロリジノン環構造を有さないが、重合体(9-2)は式(1)に示すピロリジノン環構造を主鎖に有すること、すなわち、上記加熱により式(1)に示す環構造が形成されたことが確認された。
 (実施例10)
 2.00質量部のNVA、6.00質量部のMMA、12.00質量部のメチルエチルケトンおよび0.016質量部のt-アミルパーオキシイソノナノエート(アトフィナ吉富製、商品名:ルペロックス570)を反応容器に収容し、容器内を窒素置換した。次に、容器を80℃のオイルバスにより4時間加熱して、NVAとMMAとの溶液重合を進行させた。次に、形成された重合溶液を過剰のメタノールに投入して再沈殿させた後、得られた沈殿物を圧力0.13kPa、温度100℃の条件下で1時間真空乾燥して揮発成分を除去し、前駆重合体である固体状の重合体(10-1)を得た。重合体(10-1)のTgは114℃であり、重合体(10-1)におけるNVA単位の含有率は13.1質量%であった。重合体(10-1)は、NVAとMMAとの共重合体である。
 次に、得られた重合体(10-1)10.00質量部と、環化触媒であるオクチル酸亜鉛0.02質量部とをアセトン90.00質量部に溶解し、圧力0.13kPa、温度180℃の条件で揮発成分を除去しながら2時間加熱して、固体状の重合体(10-2)を得た。重合体(10-2)のTgは131℃であった。
 重合体(10-1)および(10-2)に対してH-NMR評価を実施した。評価の結果、重合体(10-1)で見られたNVA単位の第二級アミド構造に帰属されるピークが重合体(10-2)では消失したこと、および重合体(10-1)では見られない、環構造を構成するアセチルアミド基に帰属される大きなピークが、重合体(10-2)では2.49ppmに新たに出現したこと、が確認された。すなわち、重合体(10-1)は式(1)に示すピロリジノン環構造を有さないが、重合体(10-2)は式(1)に示すピロリジノン環構造を主鎖に有すること、すなわち、上記加熱により式(1)に示す環構造が形成されたことが確認された。
 (実施例11)
 実施例7で作製した重合体(7-2)を、圧力0.13kPa、温度240℃の条件でさらに2時間加熱して、固体状の重合体(11-2)を得た。重合体(11-2)のTgは140℃であった。
 この重合体(11-2)に対してIR評価を実施したところ、第二級アミド環構造に含まれるカルボニル基の伸縮振動に帰属する吸収ピーク(波数1780cm-1)が確認された。すなわち、240℃の上記さらなる加熱により重合体(11-2)では、重合体(7-2)が有する式(1)に示すピロリジノン環構造に-COR基(Rはメチル基)の脱離が生じ、Rが水素原子であるピロリジノン環構造が形成されたことが確認された。
 重合体(11-2)のCrは、+60×10-11Pa-1であり、重合体(11-2)は正の固有複屈折を有していた。そして、このCrの値が正であることは、MMA単位とAcAAM単位との環化反応、およびその後の-COR基の脱離により形成されるピロリジノン環構造の具体的な分子構造から判断すると、当該環構造が重合体(11-2)の主鎖に存在していることをさらに支持している。
 (実施例12)
 実施例8で作製した重合体(8-2)を、圧力0.13kPa、温度240℃の条件でさらに2時間加熱して、固体状の重合体(12-2)を得た。重合体(12-2)のTgは154℃であった。
 この重合体(12-2)に対してIR評価を実施したところ、第二級アミド環構造に含まれるカルボニル基の伸縮振動に帰属する吸収ピーク(波数1780cm-1)が確認された。すなわち、240℃の上記さらなる加熱により重合体(12-2)では、重合体(8-2)が有する式(1)に示すピロリジノン環構造に-COR基(Rはメチル基)の脱離が生じ、Rが水素原子であるピロリジノン環構造が形成されたことが確認された。
 重合体(12-2)のCrは、+87×10-11Pa-1であり、重合体(12-2)は正の固有複屈折を有していた。そして、このCrの値が正であることは、MMA単位とAcAAM単位との環化反応、およびその後の-COR基の脱離により形成されるピロリジノン環構造の具体的な分子構造から判断すると、当該環構造が重合体(12-2)の主鎖に存在していることをさらに支持している。
 (実施例13)
 実施例9で作製した重合体(9-2)を、圧力0.13kPa、温度240℃の条件でさらに2時間加熱して、固体状の重合体(13-2)を得た。重合体(13-2)のTgは137℃であった。
 この重合体(13-2)に対してIR評価を実施したところ、第二級アミド環構造に含まれるカルボニル基の伸縮振動に帰属する吸収ピーク(波数1780cm-1)が確認された。すなわち、240℃の上記さらなる加熱により重合体(13-2)では、重合体(9-2)が有する式(1)に示すピロリジノン環構造に-COR基(Rはメチル基)の脱離が生じ、Rが水素原子であるピロリジノン環構造が形成されたことが確認された。
 重合体(13-2)のCrは、+39×10-11Pa-1であり、重合体(13-2)は正の固有複屈折を有していた。そして、このCrの値が正であることは、MMA単位とNVA単位との環化反応、およびその後の-COR基の脱離により形成されるピロリジノン環構造の具体的な分子構造から判断すると、当該環構造が重合体(13-2)の主鎖に存在していることをさらに支持している。
 (実施例14)
 実施例10で作製した重合体(10-2)を、圧力0.13kPa、温度240℃の条件でさらに2時間加熱して、固体状の重合体(14-2)を得た。重合体(14-2)のTgは144℃であった。
 この重合体(14-2)に対してIR評価を実施したところ、第二級アミド環構造に含まれるカルボニル基の伸縮振動に帰属する吸収ピーク(波数1780cm-1)が確認された。すなわち、240℃の上記さらなる加熱により重合体(14-2)では、重合体(10-2)が有する式(1)に示すピロリジノン環構造に-COR基(Rはメチル基)の脱離が生じ、Rが水素原子であるピロリジノン環構造が形成されたことが確認された。
 (実施例15)
 実施例11で作製した重合体(11-2)8.40質量部をアセトン75.60質量部に溶解させた。この溶液と、スチレン-アクリロニトリル共重合体(スチレン/アクリロニトリルの比率が73重量%/27重量%、重量平均分子量22万)1.60質量部をアセトン14.40質量部に溶解させた溶液とを混合した。次に、得られた混合溶液を、圧力0.13kPa、温度240℃の条件で1時間加熱して揮発成分を除去し、固体状の樹脂組成物(15-3)を得た。樹脂組成物(15-3)は、重合体(11-2)とスチレン-アクリロニトリル共重合体とを含む。樹脂組成物(15-3)のTgは136℃の一点のみが確認され、すなわち、当該組成物において重合体(11-2)とスチレン-アクリロニトリル共重合体とが相溶した状態にあることが確認された。
 樹脂組成物(15-3)のCrは+2×10-11Pa-1であり、すなわち樹脂組成物(15-3)の固有複屈折は、重合体(11-2)の正の固有複屈折とスチレン-アクリロニトリル共重合体の負の固有複屈折とが打ち消し合うことでゼロ近傍にあった。このような樹脂組成物は、延伸フィルムとしたときに発現する位相差が小さい(ゼロ近傍にある)特性(低位相差特性)を示す。
 (実施例16)
 実施例13で作製した重合体(13-2)5.00質量部をアセトン45.00質量部に溶解させた。この溶液と、スチレン-アクリロニトリル共重合体(スチレン/アクリロニトリルの比率が73重量%/27重量%、重量平均分子量22万)5.00質量部をアセトン45.00質量部に溶解させた溶液とを混合した。次に、得られた混合溶液を、圧力0.13kPa、温度240℃の条件で1時間加熱して揮発成分を除去し、固体状の樹脂組成物(16-3)を得た。樹脂組成物(16-3)は、重合体(13-2)とスチレン-アクリロニトリル共重合体とを含む。樹脂組成物(16-3)のTgは121℃の一点のみが確認され、すなわち、当該組成物において重合体(13-2)とスチレン-アクリロニトリル共重合体とが相溶した状態にあることが確認された。
 実施例1~14で作製した前駆重合体および重合体の組成および特性を、以下の表1にまとめる。実施例15,16で作製した樹脂組成物の組成および特性を、以下の表2にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 本開示の新規重合体は、例えば、光学部材の用途に使用できる。光学部材は、例えば、レンズ、プリズム、光ファイバー、光学フィルムである。

Claims (21)

  1.  主鎖にピロリジノン環構造を有する新規重合体。
  2.  (メタ)アクリル酸エステル単位および(メタ)アクリル酸単位から選ばれる少なくとも1種を構成単位としてさらに有する請求項1に記載の新規重合体。
  3.  ビニルモノマーを含む単量体群の重合により形成された前駆重合体であって、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを側鎖として有する前駆重合体を環化してなる新規重合体。
  4.  前記前駆重合体が、
     エステル基および/またはカルボキシル基を有するビニルモノマーAと、アミド基を有するビニルモノマーBとを含む単量体群の重合により形成された共重合体、または
     エステル基および/またはカルボキシル基と、アミド基とを有するビニルモノマーCを含む単量体群の重合により形成された重合体である請求項3に記載の新規重合体。
  5.  前記ビニルモノマーAが、(メタ)アクリル酸エステルおよび(メタ)アクリル酸から選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載の新規重合体。
  6.  前記前駆重合体が、前記ビニルモノマーCのホモポリマーである請求項4に記載の新規重合体。
  7.  以下の式(1)に示すピロリジノン環構造を主鎖に有する請求項1に記載の新規重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
     式(1)において、Rは、水素原子または-COR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。Rは、水素原子または-COOR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。Rは、水素原子、メチル基または-NHCOR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。
     式(1)に示すピロリジノン環構造は前記主鎖上で連続していてもよく、この場合、互いに隣接する当該環構造は、一方の前記環構造の3位の炭素原子と他方の前記環構造の5位の炭素原子とが同一の炭素原子であるスピロ環構造を形成し、当該3位の炭素原子に結合したRおよび当該5位の炭素原子に結合したRは存在しない。
  8.  前記式(1)において、RおよびRは、互いに独立して、水素原子またはメチル基である請求項7に記載の新規重合体。
  9.  以下の式(2)に示す単位X1を構成単位として有する請求項1に記載の新規重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
     式(2)において、Rは、水素原子、メチル基または-NHCOR基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。RおよびRは、互いに独立して、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。
  10.  前記式(2)において、Rが-NHCOR基であり、R、RおよびRが互いに独立して、メチル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である請求項9に記載の新規重合体。
  11.  以下の式(3)に示す単位X2を構成単位として有する請求項1に記載の新規重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
     式(3)において、RおよびRは、互いに独立して、水素原子またはメチル基であり、Rは、水素原子、メチル基、フェニル基、炭素数2~18の直鎖アルキル基、または炭素数3~18のシクロアルキル基である。
  12.  ガラス転移温度が110℃以上である請求項1に記載の新規重合体。
  13.  赤外吸収スペクトルにおいて、波数1690cm-1以上1710cm-1以下の範囲に、ピロリジノン環構造のカルボニル基の伸縮振動に帰属される吸収ピークが観察される請求項1に記載の新規重合体。
  14.  前記新規重合体を200℃以上で加熱したときに、
     加熱前後の赤外吸収スペクトルの差分において、波数1690cm-1以上1710cm-1以下の範囲に吸収ピークが観察される請求項1に記載の新規重合体。
  15.  残留アルコールの含有量が10~3000ppmである請求項1に記載の新規重合体。
  16.  請求項1~15のいずれかに記載の新規重合体を含む樹脂組成物。
  17.  請求項16に記載の樹脂組成物から構成される樹脂成形体。
  18.  光学部材である請求項17に記載の樹脂成形体。
  19.  ビニルモノマーを含む単量体群の重合により形成された前駆重合体であって、エステル基および/またはカルボキシル基とアミド基とを側鎖として有する前駆重合体を環化して、主鎖にピロリジノン環構造を有する新規重合体を得る、新規重合体の製造方法。
  20.  前記前駆重合体が、
     エステル基および/またはカルボキシル基を有するビニルモノマーAと、アミド基を有するビニルモノマーBとを含む単量体群の重合により形成された共重合体、または、
     エステル基および/またはカルボキシル基と、アミド基とを有するビニルモノマーCを含む単量体群の重合により形成された重合体である請求項19に記載の新規重合体の製造方法。
  21.  前記前駆重合体の環化を、当該前駆重合体の加熱により進行させる請求項19に記載の新規重合体の製造方法。
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