JP4193672B2 - ノルボルネン系樹脂及びその製造方法 - Google Patents
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- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
Description
このような本発明のノルボルネン系樹脂の製造方法では、前記一般式(3)で表されるノルボルネン系単量体(3)を、必要に応じて前記一般式(4)で表されるノルボルネン系単量体(4)とともに開環(共)重合し、次いで水素添加することが好ましい。
<ノルボルネン系樹脂>
本発明のノルボルネン系樹脂は、下記一般式(1)で表される構造単位(1)を必須の成分として含み、さらに必要に応じて下記一般式(2)で表される構造単位(2)を含ん
でもよい。このような本発明のノルボルネン樹脂は、通常、後述する特定のノルボルネン系単量体の、開環(共)重合体またはその水素添加物である。なお、本発明において、(共)重合とは、重合または共重合を表す。
ハロゲン原子;酸素原子、窒素原子、硫黄原子もしくはケイ素原子を含む連結基を有しても良い置換もしくは非置換の炭素数1〜30の炭化水素基;よりなる群から選ばれる原子もしくは基を表す。R15は、下記一般式(1−1)または一般式(1−2)で表される基を示す。)
(1−1)においてgおよびhは0または正の整数である。ただし、g=h=0のときは、R20、R16、R17、R23、およびR24の少なくともいずれか1つに水素以外の置換基を有するか、または、R17とR20またはR24とR20は相互に結合して炭素環または複素環(これらの炭素環または複素環は単環構造でも良いし、他の環が縮合して多環構造を形成しても良い。)を形成する。一般式(1−2)においてiは0または1以上の整数である。)
とR42は一体化して2価の炭化水素基を形成しても良く、R39またはR40とR41またはR42とは相互に結合して炭素環または複素環(これらの炭素環または複素環は単環構造でも良いし、他の環が縮合して多環構造を形成しても良い。)を形成しても良い。)
ここで、上記一般式(1)、一般式(1−1)、一般式(1−2)、一般式(2)において、R1〜R14、R33〜R42、およびR16〜R32により表される、水素原子;ハロゲン
原子;酸素原子、硫黄原子、窒素原子、またはケイ素原子を含む連結基を有しても良い置換または非置換の炭素数1〜30の炭化水素基;ならびに極性基について説明する。
数1〜10の2価の炭化水素基(例えば、-(CH2)l-、lは1〜10の整数、で表されるア
ルキレン基);酸素原子、窒素原子、イオウ原子またはケイ素原子を含む連結基(例えば、カルボニル基(-CO-)、カルボニルオキシ基(-COO-)、スルホニル基(-SO2-)、スルホニルエステル基(-SO2-O-)、エーテル結合(-O-)、チオエーテル結合(-S-)、イミノ基(-NH-)
、アミド結合(-NHCO-)、シロキサン結合(-Si(R)2O-、Rはメチル、エチル等のアルキル基);あるいはこれらの2種以上が組合さって連なったものが挙げられる。
キシ基、およびベンゾイルオキシ基等のアリールカルボニルオキシ基が挙げられ;アルコキシカルボニル基としては、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられ;アリーロキシカルボニル基としては、例えばフェノキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基、フルオレニルオキシカルボニル基、ビフェニリルオキシカルボニル基等が挙げられ;トリオルガノシロキシ基としては例えばトリメチルシロキシ基、トリエチルシロキシ基等が挙げられ;トリオルガノシリル基としてはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基等が挙げられ;アミノ基としては第1級アミノ基が挙げられ、アルコキシシリル基としては例えばトリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基等が挙げられる。
はそれからなる成形体が耐熱安定に優れ、熱による着色、変質などが生じにくいので好ましい。
0.2〜5.0、好ましくは0.3〜4.0、さらに好ましくは0.35〜2.0程度;ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、テトラヒドロフラン溶媒、ポリスチレン換算)による分子量測定での数平均分子量(Mn)が、通常1000〜50万、好ましくは2000〜30万、さらに好ましくは5000〜30万程度、重量平均分子量(Mw)が、通常5000〜200万、好ましくは1万〜100万、さらに好ましくは3万〜50万程度;ηinhが0.2未満程度であるのが望ましい。
<ノルボルネン系樹脂の製造方法>
本発明のノルボルネン系樹脂の製造方法では、下記一般式(3)で表されるノルボルネン系単量体(3)を、必要に応じて下記一般式(4)で示されるノルボルネン系単量体(4)とともに、開環(共)重合する。また、本発明のノルボルネン系樹脂の製造方法では、下記一般式(3)で表されるノルボルネン系単量体(3)を、必要に応じて下記一般式(4)で示されるノルボルネン系単量体(4)とともに開環(共)重合し、次いで水素添加するのが好ましい。上述した本発明のノルボルネン系樹脂は、このような本発明のノルボルネン系樹脂の製造方法により製造することができる。
原子;酸素原子、窒素原子、硫黄原子もしくはケイ素原子を含む連結基を有しても良い置換もしくは非置換の炭素数1〜30の炭化水素基;よりなる群から選ばれる原子もしくは基を表す。R15は、下記一般式(3−1)または一般式(3−2)で表される基を示す。)
本発明で使用されるノルボルネン系単量体(3)は、上記一般式(3)で表される単量体であって、例えば、テトラヒドロフタル酸無水物とシクロペンタジエンまたはジシクロ
ペンタジエンとの反応から得られる6-オキサ-テトラシクロ[9.2.1.02,10.04,8]トリデカ-12-エン-5,7-ジオンのようなノルボルネン酸無水物と芳香族アミンとの
反応で得られるイミド化合物が挙げられ、より具体的には次の化合物を例示できる。
かつR1〜R14の何れもが水素原子または何れか一つがメチル基であり、さらに、R15が
一般式(3−1)もしくは一般式(3−2)で示される基であるノルボルネン系単量体(3)が、得られるノルボルネン系開環重合体もしくはその水素添加物の耐熱性が高く、ま
た、吸水性を低くする上で好ましい。さらに、一般式(3)のc=0、d=0、e=1、
f=1であり、かつR1〜R14の何れもが水素原子または何れか一つがメチル基であり、
さらに、R15が一般式(3−1)もしくは一般式(3−2)で示される基であり、一般式(3−1)のg=h=0、または、一般式(3−2)のi=0である単量体(1)を用いることが有効である。
本発明で必要に応じて使用されるノルボルネン系単量体(4)は、上記一般式(4)で表される単量体であって、具体例としては、次の化合物を例示できる。
12,5.17,10〕−3−ドデセンが、その製造方法が容易な点で特に好ましい。
好ましくは、メチル基またはエチル基である。
以下、本発明における(共)重合の条件をさらに説明する。
開環(共)重合触媒:
本発明の製造方法において、開環(共)重合に用いる触媒は、上述のノルボルネン系単量体(3)および必要に応じて(4)を開環(共)重合できる触媒であればよく、特に限定されるものではないが、たとえば、文献「Olefin, Academic Press 1997」に記載されている触媒が好ましく用いられる。
ら選ばれた少なくとも1種と、(b)Li、Na、K、Mg、Ca、Zn、Cd、Hg、B、Al、Si、Sn、Pdなどの化合物であって、少なくとも1つの当該元素−炭素結合あるいは当該元素−水素結合を有するものから選ばれた少なくとも1種との組合せからなるメタセシス重合触媒があげられる。またこの場合に触媒の活性を高めるために、後述の添加剤(c)が添加されたものであってもよい。また、その他の触媒として(d)助触媒を用いない周期表第4族〜8族遷移金属−カルベン錯体やメタラシクロブタン錯体などからなるメタセシス触媒が挙げられる。
17号公報に記載の化合物を挙げることができる。
lCl、(C2H5)1.5AlCl1.5、(C2H5)AlCl2、メチルアルモキサン、Li
Hなど特開平1−240517号公報に記載の化合物を挙げることができる。
れる化合物を使用することができる。
(OtBu)2、Mo(=N−2,6−C6H3 iPr2)(=CHtBu)(OtBu)2、R
u(=CHCH=CPh2)(PPh3)2Cl2、Ru(=CHPh2)[P(C6H11)3
]2Cl2などがあげられる。
分子量調節剤:
開環(共)重合で得られる開環(共)重合体の分子量の調節は、重合温度、触媒の種類、溶媒の種類によっても行うことができるが、本発明においては、分子量調節剤を反応系に共存させることにより調節することが好ましい。ここで、好適な分子量調節剤としては、例えばエチレン、プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセンなどのα−オレフィン類およびスチレンを挙げることができ、これらのうち、1−ブテン、1−ヘキセンが特に好ましい。これらの分子量調節剤は、単独であるいは2種以上を混合して用いることができる。分子量調節剤の使用量は、開環(共)重合反応に供されるノルボルネン系単量体(単量体(3)と単量体(4)との合計)1モルに対して0.005〜0.6モル、好ましくは0.02〜0.5モルの範囲であるのが望ましい。
開環(共)重合反応用溶媒:
開環(共)重合反応において用いられる溶媒(単量体、メタセシス触媒および分子量調節剤を溶解または分散する溶媒)としては、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカンなどのアルカン類;シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナンなどのシクロアルカン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメンなどの芳香族炭化水素;クロロブタン、ブロムヘキサン、塩化メチレン、ジクロロエタン、ヘキサメチレンジブロミド、クロロベンゼン、クロロホルム、テトラクロロエチレンなどのハロゲン化アルカン、ハロゲン化アリールなどの化合物;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル、プロピオン酸メチルなどの飽和カルボン酸エステル類;ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどのエーテル類を挙げることができ、これらは単独であるいは混合して用いることができる。これらのうちでは、芳香族炭化水素が好ましい。溶媒の使用量としては、「溶媒:ノルボルネン系単量体(重量比)」が、通常1:1〜10:1となる量、好ましくは1:1〜5:1となる量であるのが望ましい。
上記の開環(共)重合により得られるノルボルネン系樹脂では、構造単位(1)中のXと構造単位(2)中のYはいずれも-CH=CH-で表されるオレフィン性不飽和基の状態であ
る。係る開環(共)重合体は、そのまま本発明のノルボルネン系樹脂として使用することもできるが、耐熱安定性の観点からさらに水素添加を行うことが望ましく、上記のオレフィン性不飽和基が水素添加されて前記XとYとが-CH2-CH2-で表される基に転換された水
素添加物を本発明のノルボルネン系樹脂として使用することが好ましい。このため本発明のノルボルネン系樹脂の製造方法では、上述の開環(共)重合に続いて、水素添加を行うことが好ましい。
.0、好ましくは0.3〜4.0、さらに好ましくは0.35〜2.0であるのが望ましい。また、ノルボルネン系樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、テトラヒドロフラン溶媒、ポリスチレン換算)による分子量の測定では数平均分子量(Mn)は、通常1000〜50万、好ましくは2000〜30万、さらに好ましくは5000〜30万であり、重量平均分子量(Mw)は、通常5000〜200万、好ましくは1万〜100万、さらに好ましくは3万〜50万であるのが望ましい。ηinhが0.2未満、
Mnが1000未満あるいはMwが5000未満であると、成形物の強度が著しく低下する。一方、ηinhが5.0以上、Mnが50万以上あるいはMwが200万以上であると
、開環重合体またはその水素添加物の溶融粘度あるいは溶液粘度が高くなりすぎて、所望の成形品を得ることが困難になる場合がある。
ル−6−t−ブチルフェノール)、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、ペンタエリスリトール テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドキシフェニル)プロピ
オネート]、4,4−チオビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、1,1−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3,3’,3”、5,5’,5”−ヘキサ−t−ブチル−a、a’、a”−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾールなどのフェノール系、ヒドロキノン系酸化防止剤、または例えばトリス(4−メトキシ−3,5−ジフェニル)フォスファイト、トリス(ノニルフェニル)フォスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイトなどのりん系酸化
防止剤をあげることができ、これらの酸化防止剤の1種または2種以上を添加することにより、開環(共)重合体またはその水素添加物の酸化安定性を向上することができる。また、紫外線吸収剤、例えば2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−[(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]]などを添加することによって耐光性を向上することができる。また、本発明に係るノルボルネン系樹脂には、加工性を向上させる目的で、滑剤などの添加剤を添加することもできる。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(ガラス転移温度:Tg)
セイコーインスツルメンツ社製DSC6200を用いて、昇温速度を毎分20℃、窒素気流下で測定を行った。
(重量平均分子量および分子量分布)
東ソー株式会社製HLC-8020ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、
テトラヒドロフラン(THF)溶媒を用い、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、分
子量分布(Mw/Mn)を測定した。Mnは数平均分子量を表す。
(構造確認)
核磁気共鳴分光計(NMR)はBruker社製AVANCE500を用い、重水素化クロロホルム中で1H−NMRおよび13C−NMRを測定した。
(位相差、複屈折評価)
ガラス板上に樹脂のトルエンないし塩化メチレン溶液をキャストし、乾燥後、厚さ50〜200μm、残留溶媒0.5〜0.8%の無色透明なフィルムを得た。フィルムのTg+10℃の温度にて1.3〜2.0倍に1軸延伸した。この延伸フィルムをレターデーション測定器(KOBRA21DH:王子計測社製)を用いてレターデーション(Re)を測定した。
<6-(2、4-ジメトキシフェニル)-6-アザ-テトラシクロ[9.2.1.02,10.04,8] テトラデカ-12-エン-5,7-ジオン(下記構造式(A))の合成>
ステンレス製の密閉容器にテトラヒドロフタル酸無水物(50g、0.33mol)およびジシクロペンタジエン(21.7g、0.16mol)を仕込み、180℃で6時間反応させた。その後、反応系を3mmHgに減圧し、130℃に加熱することにより原料を留去して下記構造式(B)で表される6-オキサ-テトラシクロ[9.2.1.02,10.
04,8]トリデカ-12-エン-5,7-ジオンを主成分とする粗生成物24.3gを得た。得られた6-オキサ-テトラシクロ[9.2.1.02,10.04,8]トリデカ-12-エン-5,7-ジオン粗体のGPCで測定した純度は80%であった。
る前述の粗体(24.3g)、2,4‐ジメトキシアニリン(13.5g、 0.088mol)を仕込み、更に溶媒として酢酸200mlを添加した。昇温すると反応系は均一となり、その後3時間還流を行った。反応系を放冷後、酢酸を減圧留去し、得られた個体をメタノールで洗浄して赤褐色固体28.0g(粗収率:90%) を得た。得られた固体
をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ジクロロメタン)で精製後、さらにメタノールで再結晶し、白色固体11.0g(収率:35%)を得た。得られた6-(2
、4-ジメトキシフェニル)-6-アザ-テトラシクロ[9.2.1.02,10.04,8] テトラデカ-12-エン-5,7-ジオンのIR、1H−NMR、13C−NMRスペクトルを図1、
図2、図3にそれぞれ示す。
ノルボルネン系単量体として、前記構造式Aで表される6-(2、4-ジメトキシフェニル)-6-アザ-テトラシクロ[9.2.1.02,10.04,8] テトラデカ-12-エン-5,7-ジオン 3.8g、および、8−メトキシカルボニル−8−メチルテトラシクロ[4.
4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン 2.5g、分子量調節剤として1−へキセン
0.07gおよびトルエン 25.0gを、窒素置換した反応容器に仕込み、80℃に加
熱した。これにトリエチルアルミニウム(0.6モル/L)のトルエン溶液 0.23ml、
メタノール変性WCl6トルエン溶液(0.025モル/L) 0.69mlを加え、80℃で3
時間反応させることにより、重量平均分子量(Mw)が15.9x104,分子量分布(Mw/Mn)=3.21の重合体が得られた。
.72、固有粘度(ηinh)=0.88、ガラス転移温度(Tg)=190.3℃であった
。また、NMR測定により求めたこの水素添加物の水素添加率は99.0%以上であり、芳香環残存率は100%であった。6-(2、4-ジメトキシフェニル)-6-アザ-テトラ
シクロ[9.2.1.02,10.04,8] テトラデカ-12-エン-5,7-ジオンに由来する構造単位の割合は34.6mol%であった。得られた開環重合水添添加物のIR、1H−
NMR、13C−NMRスペクトルを図4、図5、図6にそれぞれ示す。
ノルボルネン系単量体として下記構造式Cで表される8−メトキシカルボニル−8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセンを50gと、1−へキ
セン 3.6gおよびトルエン 100gを窒素置換した反応容器に仕込み、80℃に加熱した。これにトリエチルアルミニウム(0.6モル/L)のトルエン溶液 0.09ml、メ
タノール変性WCl6トルエン溶液(0.025モル/L) 0.29mlを加え、80℃で3時
間反応させることにより重合体を得た。次いで、実施例1と同様にして水素添加反応を行い、重合体の水素添加物を得た。得られた水素添加物は、ガラス転移温度(Tg)=167℃、重量平均分子量(Mw)=56000、分子量分布(Mw/Mn)=3.2であった。また
、NMR測定によるこの水素添加物の水素添加率は99.0%以上であった。
(Re550/d=Δn550)の結果を表1に示す。また、実施例と同様にしてレターデーション
(Re)の波長依存性について評価した。各波長のレターデーション(Re)と550nmでのレ
ターデーション(Re550)比の測定結果を表1に示す。
Claims (6)
- 下記一般式(1)で表される構造単位(1)を有し、かつ、該構造単位(1)が、下記式(A)で表される化合物から導かれる構造単位であることを特徴とするノルボルネン系樹脂。
- 下記一般式(2)で表される構造単位(2)をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のノルボルネン系樹脂;
- 構造単位(2)の割合が、全構造単位中98モル%以下であることを特徴とする請求項2に記載のノルボルネン系樹脂。
- 前記一般式(1)におけるXおよび前記一般式(2)におけるYの合計の90モル%以上が、−CH2CH2−で表される基であることを特徴とする請求項2または3に記載のノルボルネン系樹脂。
- 下記一般式(3)で表され、下記式(A)で表される単量体を含むノルボルネン系単量体(3)を、必要に応じて下記一般式(4)で表されるノルボルネン系単量体(4)とともに開環(共)重合することを特徴とするノルボルネン系樹脂の製造方法;
- 前記ノルボルネン系単量体(3)を、必要に応じて前記一般式(4)で表されるノルボルネン系単量体(4)とともに開環(共)重合し、次いで水素添加することを特徴とする請求項5に記載のノルボルネン系樹脂の製造方法。
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