JP4788935B2 - 分子末端に重合性不飽和基を有するアクリル系重合体 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、塗料、接着剤及び成型材料などに有用な分子末端に重合性不飽和基を有するアクリル系重合体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
単量体を重合して得られる重合体の分子末端に重合性不飽和基を有するオリゴマー又はポリマーは、マクロモノマーと呼ばれ、塗料、接着剤、成型材料等に幅広く利用されている。このマクロモノマーの製造法として、イオン重合やラジカル重合が知られているが、マクロモノマーの主鎖の構成が、アクリル系単量体を主成分とする場合、通常、ラジカル重合により末端に官能基を有するプレポリマーを調製した後、その官能基と反応性を有する化合物を反応させて製造される。
【0003】
より具体的には、アクリル系単量体、アゾ系開始剤又は過酸化物系開始剤、連鎖移動剤としてメルカプト酢酸を用いて重合を行い、分子末端にカルボキシル基を有するプレポリマーを調製し、そのカルボキシル基とグリシジルメタクリレートを反応させる方法や、アクリル系単量体、アゾ系開始剤又は過酸化物系開始剤、連鎖移動剤としてメルカプトエタノールを用いて重合を行い、分子末端に水酸基を有するプレポリマーを調製し、その水酸基と2-イソシアネートエチルメタクリレートを反応させる方法等がある。
【0004】
これらの官能基を有するメルカプタン類を連鎖移動剤としてプレポリマーを調製する方法は、通常、溶液重合で行われており、重合温度、ラジカル重合開始剤量、ラジカル連鎖移動剤としての有機溶剤やメルカプタン類などの使用量あるいは種類を適宜調整することにより、重合速度、発熱制御等の重合反応の制御、及び、分子量や分子量分布等のポリマー分子設計を行っている。この方法で得られる重合体の分子末端は、ラジカル重合開始剤として用いた化合物、若しくは、連鎖移動剤として用いた化合物、連鎖移動した際の溶剤化合物などの残基が結合しているか、または、不均化停止した際の不飽和基を有することとなる。つまり、得られる重合体は、末端基までは充分に制御できておらず、種々の末端基を有す重合体の混合物となってしまう。
【0005】
このため、これら従来のプレポリマーを調製する方法では、重合性不飽和基が導入されていない分子が得られたり、重合性不飽和基が設計通りに導入されない分子が得られてしまう。この様なマクロモノマーを、塗料、接着剤及び成型材料などの原料として用いた場合、設計通りの物性が得られないことが多い。
【0006】
また、プレポリマーの調製法として、乳化重合及び懸濁重合の水系ラジカル重合法が知られているが、乳化重合又は懸濁重合の場合、プレポリマーの重合後、分散媒である水から分離するための沈殿、濾過、洗浄、乾燥、プレポリマーの官能基と反応性を有する化合物を反応させるための溶剤への溶解などの操作が必要であり、工程が煩雑となる。
【0007】
さらに、プレポリマーの調製法として、塊状重合法が知られている。塊状重合法は、溶媒及び分散媒を使用しないことから有機溶剤、水、分散剤、乳化剤などを用いる必要がなく、重合に関与する有機溶剤のような不純物を含まないので、反応系が簡潔となるばかりでなく、得られる重合体中に乳化剤や分散剤などの不純物の混入がなく、さらには目的のプレポリマーを得るために、分散媒の除去も不要である。
【0008】
しかしながら、一般に、塊状重合法では、重合反応速度が著しく速く、事実上この塊状重合法を制御することはきわめて困難である。また、重合速度が制御できずに高温度で生成した重合体は、不均化停止により分子の末端基が不安定な状態となったり、低分子量体化したり、逆に先に生成していた重合体からの水素引き抜きなどにより、重合体の分岐化やゲル化が起こりやすい。このため重合体の分子量、分子量分布などの分子設計が困難になることはもとより、重合体の分岐化や不均化停止末端などの生成などにより、明確な分子構造の設計が困難となる。さらに、ゲル化物が急激にかつ大量に生成することがあり、最悪の場合、反応物の温度上昇を抑止できなくなり爆発の危険すらある。
【0009】
アクリル系単量体の中でも、メタクリル酸メチルは、比較的重合速度が遅いという特性を有していることから、塊状重合によっても反応制御が可能であり、古くからその制御法は検討がなされており、分子量、分子量分布を制御するために、連鎖移動剤としてメルカプタンが使用されている。重合開始は、アゾ系重合開始剤又は過酸化物系重合開始剤の添加、もしくは、高温での熱開始重合を利用している。このため、これらの反応で得られる重合体には、重合開始剤由来の化合物が重合体末端に結合しているか、または、熱開始重合の場合には重合体単量体の過酸化物由来の化合物が末端に結合した重合体が含まれるようになり、末端に結合してる化合物の厳密な制御ができていない。
【0010】
また、こうしたメルカプタンを用いた塊状重合反応では、重合中におけるメルカプタン消費速度と、開始剤の消費速度が等速に成らず、重合中にメルカプタンが消費され尽くしても開始剤が反応系に残存している為に、均一に反応を制御することが困難であることが多く、また、塊状重合に供されるモノマーにも制限がある。
【0011】
このような理由から、充分に末端を制御した重合体を得るための重合方法や重合触媒や重合開始剤が、必要とされている。
【0012】
ところで、重合反応は使用するモノマーによって触媒が異なり、例えばエチレン等の重合触媒としてチタノセンのようなメタロセン化合物が用いられているが、このメタロセン化合物は、光重合において増感剤と共に使用することを除けば、このメタロセン化合物はα-オレフィン以外のモノマーの重合触媒として使用することはほとんど知られていない。特開平9-5996号公報には、付加重合可能なエチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個有する化合物並びに光重合開始系としてチタノセン化合物および該チタノセン化合物を増感し得る増感剤とを含む光重合組成物において、該組成物がさらに、複素環式チオール化合物を含有するものである光重合性組成物の発明が開示されている。この公報に開示されている発明では、チタノセン化合物は光重合触媒として使用されているのであり、チタノセン化合物を塊状重合の触媒として使用することに関する記載はない。また、この公報に記載されている複素環式チオール化合物は、可視光増感剤である。
【0013】
一般に、チタノセン化合物のようなメタロセン化合物において、硫黄含有化合物は、メタロセン化合物の触媒作用を低減させる化合物であり、上記のように可視光増感剤のような特定の作用効果を示す化合物として硫黄含有化合物を使用することは触媒としてのメタロセン化合物の使用に際しては極めて例外的な使用方法である。即ち、一般には硫黄含有化合物は、触媒としてのメタロセン化合物に対しては触媒毒となる化合物であり、従って、硫黄化合物を、メタロセン化合物を触媒とする反応系に添加されることは好ましくないとされている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、乳化剤又は分散剤などを含まず、分子末端に溶剤化合物残基やアゾ系及び過酸化物系などの従来公知の開始剤残基が無く、分子末端が確実に重合性不飽和基であるアクリル系重合体を提供することである
【0015】
【課題を解決する手段】
本発明の重合性不飽和基を分子末端に有するアクリル系重合体は、重合開始剤として分子内にチオール基及び水酸基を有する化合物を用いた塊状重合により得られるアクリル系プレポリマーと、分子内にカルボキシル基及び重合性不飽和基を有する化合物とを用い、それらを反応させることにより得られるが、アクリル系プレポリマーを調製する際に、重合開始剤として分子内にチオール基及び水酸基を有する化合物を用い、下記[I]式で表される金属化合物を重合開始剤の触媒として用いることにより、得られる重合体の分子末端に従来公知のアゾ系開始剤又は過酸化物形開始剤に由来する開始剤残基を有することなく、窒素雰囲気下での塊状重合であるため、重合体が着色したり、乳化重合及び懸濁重合における乳化剤又は分散剤を含まず、溶液重合における溶剤化合物残基が分子末端に導入されることがない。
【化3】
(上記[I]式において、Mは、周期表4A族、4B族、5A族、5B族の金属、クロム、ルテニウム及びパラジウムよりなる群から選ばれる金属であり、R1およびR2は、それぞれ独立に、置換基を有することもある脂肪族炭化水素基、置換基を有することもある脂環式炭化水素基、置換基を有することもある芳香族炭化水素基および置換基を有することもあるケイ素含有基よりなる群から選ばれる少なくとも一種の基、若しくは、水素原子または単結合のいずれかであり、さらに、R1およびR2が共同して上記式[I]で表される化合物中の2個の5員環を結合していてもよく、また、複数の隣接するR1またはR2は、共同して環状構造を形成していてもよく、aおよびbは、それぞれ独立に、1〜5の整数であり、Xは水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換されていることもある炭化水素基またはハロゲン原子であり、nは0または金属Mの価数−2の整数である)
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による分子末端に重合性不飽和基を有することを特徴とするアクリル系重合体の実施の形態について説明する。
本発明によるこのアクリル系重合体は、不活性ガス雰囲気下に、重合開始剤として分子内にチオール基及び水酸基を有する化合物を用いて、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とする重合性単量体を塊状重合させてなり、GPCによる数平均分子量が500以上100,000以下であるアクリル系プレポリマーと、分子内にカルボキシル基及び重合性不飽和基を有する化合物とを反応させて得られる。
【0017】
前記のアクリル系プレポリマーは、不活性ガス雰囲気下に、重合開始剤として分子内にチオール基及び水酸基を有する化合物を用いて、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とする重合性単量体を塊状重合させて得られる。
【0018】
この塊状重合の開始剤に用いる化合物は、分子内にチオール基及び水酸基を有している。具体的には、メルカプトメタノール、1-メルカプトエタノール、1-メルカプトプロパノール、1-メルカプト-2,3-プロパンジオール,1-メルカプト-2-ブタノール、1-メルカプト-2,3-ブタンジオール、1-メルカプト-3,4-ブタンジオール,1-メルカプト-3,4,4’-ブタントリオール、2-メルカプト-3-ブタノール、2-メルカプト-3,4-ブタンジオール、2-メルカプト-3,4,4’-ブタントリオール等を挙げることができる。
【0019】
前記重合開始剤である分子内にチオール基及び水酸基を有する化合物は、後述するアクリル系単量体100モルに対して、0.01〜100モル、好ましくは、0.1〜50モル添加する。
【0020】
また、前記重合開始剤である分子内にチオール基及び水酸基を有する化合物の重合開始剤効率を上げるために、次式[I]で表される有機金属化合物を重合系に添加することが好ましい。前記有機金属化合物は、重合開始剤である分子内にチオール基及び水酸基を有する化合物の分解触媒として作用する。
【化4】
ただし、上記式[I]において、Mは、周期表4A族、4B族、5A族、5B族の金属、クロム、ルテニウムおよびパラジウムよりなる群から選ばれる金属である。具体的にはMは、チタン、ジルコニウム、クロム、ルテニウム、バナジウム、パラジウム、錫などである。また、式[I]において、R1およびR2は、それぞれ独立に、置換基を有することもある脂肪族炭化水素基、置換基を有することもある脂環族炭化水素基、置換基を有することもある芳香族炭化水素基、置換基を有することもあるケイ素含有基よりなる群から選ばれる少なくとも一種の基、水素原子または単結合のずれかであるさらに、R1およびR2が共同して該2個の5員環を結合していてもよく、また、複数の隣接するR1またはR2は、共同して環状構造を形成していてもよい。また、式[I]において、およびbは、それぞれ独立に、1〜4の整数であり、Xは塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子または水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換されていることもある炭化水素基であり、nは0または金属Mの価数−2の整数である。このような有機金属化合物の例としては、ジシクロペンタジエン-Ti-ジクロライド、ジシクロペンタジエン-Ti-ビスフェニル、ジシクロペンタジエン-Ti-ビス-2,3,4,5,6- ペンタフルオロフェニ-1-イル、ジシクロペンタジエン-Ti-ビス-2,3,5,6- テトラフルオロフェニ-1-イル、ジシクロペンタジエン-Ti-ビス-2,5,6- トリフルオロフェニ-1-イル、ジシクロペンタジエン-Ti-ビス-2,6- ジフルオロフェニ-1-イル、ジシクロペンタジエン-Ti-ビス-2,4- ジフルオロフェニ-1-イル、ジメチルシクロペンタジエニル-Ti-ビス-2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニ-1-イル、ジメチルシクロペンタジエニル-Ti-ビス-2,3,5,6-テトラフルオロフェニ-1-イル、ジメチルシクロペンタジエニル-Ti-ビス-2,6-ジフルオロフェニ-1-イル、ジメチルシクロペンタジエニル-Ti-ビス-2,6-ジフルオロ-3-(ピル-1-イル)-フェニ-1-イルのようなチタノセン化合物;ジシクロペンタジエニル-Zr-ジクロライド、ジメチルシクロペンタジエニル-Zr-ジクロライドのようなジルコノセン化合物;及びルテノセン化合物、クロモノセン化合物などを挙げることができる。これらの有機金属化合物は単独であるいは組み合わせて使用することができる。
【0021】
この有機金属化合物は、前記分子内にチオール基及び水酸基を有する化合物100モルに対して、通常は0.1〜0.00001モル、好ましくは0.01〜0.0001モルの量で使用される。0.00001モル未満では、開始剤であるチオール基及び水酸基を有する化合物に対する触媒としての効果が低く、1.0モルを超えると、製造コストが高くなり好ましくない。
【0022】
さらに、前記分子内にチオール基及び水酸基を有している化合物の中で、水酸基が2級水酸基である次式[II]で表される化合物は、単独での重合開始剤能が高く好ましい。
【化5】
但し、上記式[II]において、R3〜R7は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基であり、R8は、水酸基、炭素数1〜12のアルコキシ基及び炭素数1〜12のアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも1つの基である。
【0023】
前記アクリル系プレポリマーを調製するために使用するアクリル系単量体は、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分としている。(メタ)アクリル酸アルキルエステルの具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル等が挙げられる。
【0024】
本発明で使用するアクリル系単量体は、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの1種類の単量体でも良いが、2種類以上の単量体を組合わせても良い。更に、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの以外の単量体を組合わせても良く、例えば以下に示す単量体を挙げることができる。
(メタ)アクリル酸および(メタ)アクリル酸アルカリ金属塩などの塩;
(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジルのような(メタ)アクリル酸アリールエステル;
(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸プロポキシエチル、(メタ)アクリル酸ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシプロピルのような(メタ)アクリル酸アルコキシアルキル;
エチレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル、ジエチレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル、トリエチレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル、ポリエチレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル、プロピレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エスエル、ジプロピレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エスエル、トリプロピレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステルのような(ポリ)アルキレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリロニトリル;酢酸ビニル;塩化ビニル;塩化ビニリデン;
(メタ)アクリル酸-2-クロロエチルのようなハロゲン化ビニル化合物;
(メタ)アクリル酸シクロヘキシルのような脂環式アルコールの(メタ)アクリル酸エステル;
2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリンのようなオキサゾリン基含有重合性化合物;
(メタ)アクリロイルアジリジン、(メタ)アクリル酸-2-アジリジニルエチルのようなアジリジン基含有重合性化合物;
アリルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸グリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸-2-エチルグリシジルエーテルのようなエポキシ基含有ビニル単量体;
(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸-4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールまたはポリエチレングリコールとのモノエステル、ラクトン類と(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチルとの付加物のようなヒドロキシル基含有ビニル化合物;
フッ素置換(メタ)アクリル酸アルキルエステル等の含フッ素ビニル単量体;
(メタ)アクリル酸を除く、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸のような不飽和カルボン酸、これらの塩並びにこれらの(部分)エステル化合物および酸無水物;
2-クロルエチルビニルエーテル、モノクロロ酢酸ビニルのような反応性ハロゲン含有ビニル単量体;
(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミドのようなアミド基含有ビニル単量体;
ビニルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、トリメトキシシリルプロピルアリルアミン、2-メトキシエトキシトリメトキシシランのような有機ケイ素基含有ビニル化合物単量体;ならびに、
エチルデンノルボルネン、ピペリジン、イソプレン、ペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、クロロプレン、ブタジエン、メチルブタジエン、シクロブタジエン、メチルブタジエンのようなジエン化合物。
が挙げられる。
【0025】
さらに、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリル酸エステルのような多価(メタ)アクリル酸エステル、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、2,2-ビス[4-((メタ)アクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン等のような分子内に重合性不飽和基を2個以上有する単量体を組み合わせて、多分岐構造の重合体としても良い。
【0026】
前記アクリル系プレポリマーは、不活性ガス雰囲気下に、重合開始剤として前記分子内にチオール基及び水酸基を有する化合物を用いて、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とする重合性単量体を塊状重合させてえられるが、GPCによる数平均分子量が500以上100,000以下である必要があり、500〜10,000であることが好ましい。数平均分子量が500未満であると、1分子中に含まれるアクリル骨格の含有率が低く、(メタ)アクリル骨格特有の性質が発現せず、前記化合物(b)と反応させる際に、結晶性の増大のために析出現象を招いたり、前記化合物(b)と反応させた後、前記化合物(c)との反応させる場合において、その析出現象のために反応率の低下を招きやすい。さらに、数平均分子量が100,000を超えると、前記化合物(b)、前記化合物(c)との反応の際に、粘度の上昇及び流動性の低下等により作業性が低下すると共に、反応率の低下を引き起こしやすい。
【0027】
本発明で使用する分子内にカルボキシル基及び重合性不飽和基を有する化合物の重合性不飽和基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリール基等であり、具体的な化合物としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。
【0028】
本発明で使用する分子内にカルボキシル基及び重合性不飽和基を有する化合物は、前記アクリル系プレポリマー中のアクリル系プレポリマー中に存在する水酸基100モルに対して、カルボキシル基が通常は100〜120モル、好ましくは105〜115モルとなるような量で使用される。
【0029】
前記アクリル系プレポリマーと前記分子内にカルボキシル基と重合性不飽和基を有する化合物との反応は、従来公知のエステル化反応を利用すれば良い。より具体的には、パラトルエンスルホン酸又は硫酸等の酸性触媒下、ベンゼン又はトルエン等の水と共沸して留去される有機溶媒の存在下で行う。エステル化終了後、中和、水洗、溶媒留去などを行うことにより、不純物を除去できる。
【0030】
本発明の分子末端に重合性不飽和基を有するアクリル系重合体は、この重合体が粘稠な液体であり、重合性不飽和基を有することから、例えば、粘着剤、接着剤、塗料用ビヒクル、プライマー用樹脂、インキ用バインダー、セメントやモルタル、金属、ガラス等の無機材料表面の被覆コーティング樹脂、シート成形品(例;通気性シート、保護シート、遮水シート、制振シート、転写シート、調光シート、帯電防止シート、導電シート、養生シート、遮音シート、遮光シート、化粧シート、マーキングシート、難燃シート)、フィルム成形品(例;マーキングフィルム、保護フィルム、インキ定着フィルム、ラミネートフィルム)、発泡体(硬質発泡体、軟質発泡体、半硬質発泡体、難燃発泡体などを含む)、反応性可塑剤、可塑剤、希釈剤、相溶化剤、UV硬化型樹脂用のバインダー及び反応性希釈剤、ラジカル硬化シロップ型トラフィックペイント用バインダー樹脂及び希釈剤、中間原料として、ビニル系樹脂合成時のグラフト化剤やブロック化剤、NBR、IIR、SBRなどのゴム用変性剤及び架橋剤、改質剤用原料、マクロマーとしての各種ブロックポリマーなどの樹脂用原料または、改質用原料、添加剤、更には、繊維改質剤、繊維表面処理剤、紙加工剤、紙改質剤、界面活性剤、分散安定剤、分散媒、溶剤、粘度調整剤、吸着剤、毛髪処理剤、トナー用添加剤、帯電制御剤、帯電防止剤、低収縮剤、防曇剤、防汚剤、親水性付与剤、親油性付与剤、医薬担体、農薬用担体、化粧品用配合剤、滑剤、ポリマーアロイ用添加剤、ゲルコート剤、FRP用樹脂、FRP樹脂用添加剤、人工大理石用樹脂、人工大理石用樹脂添加剤、注入成型品用樹脂、UV・EV硬化樹脂用原料、粘着付与剤、各種バインダー(例;磁気記録媒体用バインダー、鋳造用バインダー、焼成体用バインダー、グラスファイバーサイジング材用バインダー)、RIM用ウレタン改質剤、合わせガラス用樹脂、制振材、遮音材、分離膜用樹脂、防音材、吸音材、人工皮革、人工皮膚、合成皮革、各種工業用部品、日用品、トイレタリー用成型品、レジスト材用バインダー、レジスト材用添加剤、レジスト材用希釈剤、レジスト剤、フォトレジスト材用添加剤、希釈剤、バインダーその他、離型調整剤などで利用することが出来る。
【0031】
【実施例】
以下に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例によって限定されるものではない。
【0032】
アクリル系プレポリマーの製造
【製造例1】
撹拌装置、窒素導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコに、ブチルアクリレート90重量部、2-ヒドロキシメチルメタクリレート10重量部、およびルテノセンジクロライド0.1重量部を仕込みフラスコ内に窒素ガスを導入しながらフラスコの内容物を80℃に加熱した。
【0033】
ついで、十分に窒素ガス置換した2-メルカプトエタノール10重量部を撹拌下にフラスコ内に添加した。フラスコ内の内容物の温度が80℃に維持できるように、加熱及び冷却を4時間行った。さらに、十分に窒素ガス置換した2-メルカプトエタノール10重量部を撹拌下のフラスコ内に追加添加した後、フラスコ内の内容物の温度が90℃に維持できるように、さらに加熱及び冷却を行いながら、反応を4時間行った。
【0034】
上記反応後、反応物の一部を採取して、ベンゾキノン溶液(95%THF溶液)を添加し、モノマー残存率をガスクロマトグラフィーを用いて測定したところ、重合率は78%であった。
【0035】
つづいて得られた反応物に、ラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド0.1重量部を添加して未反応モノマーを重合させた後、反応物をエバポレーターに移し、減圧下に80℃まで徐々に加熱しながら残存モノマー及び残存開始剤を除去した。
【0036】
こうして得られたアクリル系プレポリマー(A)の150℃加熱残分は96.3%であった。また、得られたアクリル系プレポリマー(A)についてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した分子量は、Mw=950、Mn=650、分散指数=1.5であり、23℃における粘度は、0.85(Pa・s)であった。
【0037】
【製造例2】
撹拌装置、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコに、ブチルアクリレート100重量部を仕込みフラスコ内に窒素ガスを導入しながらフラスコの空気を窒素ガスで置換した。さらに、窒素ガスを導入しながらフラスコの内容物を60℃に加熱した。
【0038】
ついで、重合開始剤として、十分に窒素ガス置換した1-メルカプト-2,3-プロパンジオール6重量部を攪拌下のフラスコ内に添加した。フラスコ内の内容物の温度が60℃に維持できるように、加熱及び冷却を4時間行った。
【0039】
上記反応後、反応物の一部を採取して、ベンゾキノン溶液(95%THF溶液)を添加し、モノマー残存率をガスクロマトグラフィーを用いて測定したところ、重合率は75%であった。
つづいて、得られた反応物をエバポレーターに移し、減圧下に80℃まで徐々に加熱しながら残存モノマー及び残存開始剤を除去した。
【0040】
こうして得られたアクリル系プレポリマー(B)の150℃加熱残分は99.6%であった。また、得られたアクリル系プレポリマー(B)についてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した分子量は、Mw=3400、Mn=1700、分散指数=2.0であり、23℃における粘度は、2.6(Pa・s)であった。
【0041】
【比較製造例1】
撹拌装置、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコに、ブチルアクリレート90重量部、及び、2-ヒドロキシメチルメタクリレート10重量部を仕込み、フラスコ内に窒素ガスを導入しながらフラスコの内容物を80℃に加熱した。
【0042】
ついで、撹拌下に2-メルカプトエタノール18重量部を添加し、つづいてラジカル重合開始剤として、アゾビスイソブチロニトリル0.1重量部及び2-メルカプトエタノール2重量部をフラスコ内に1時間かけて徐々に添加した。その添加後、フラスコ内の内容物の温度が80℃に維持できるように、冷却及び加熱を行いながら、反応を7時間行った。
【0043】
上記の反応を計8時間行った後、反応物の一部を採取して、ベンゾキノン溶液(95%THF溶液)を添加し、モノマー残存率をガスクロマトグラフィーを用いて測定したところ、重合率は87%であった。
つづいて、得られた反応物をエバポレーターに移し、減圧下に80℃まで徐々に加熱しながら残存モノマー及び残存開始剤を除去した。
【0044】
こうして得られたアクリル系プレポリマー(C−1)の150℃加熱残分は96.3%であった。また、アクリル系プレポリマー(C−1)についてGPCにより測定した分子量は、Mw=930、Mn=610、分散指数=1.5であり、23℃における粘度は、0.80(Pa・s)であった。
【0045】
【実施例1】
撹拌装置、乾燥窒素ガス導入管、温度計、モレキュラーシーブを装着した還流冷却管、滴下ロート及び分留コンデンサーを備えたフラスコに、製造例1で得られたアクリル系プレポリマー(A)100重量部、トルエン10重量部、濃硫酸1重量部及びモノエチルヒドロキノン0.5重量部を仕込み、フラスコ内の空気を乾燥窒素ガスで置換しながら100℃に加熱した。
【0046】
つづいて、フラスコの内容物を100℃に保ちながら、メタクリル酸26重量部を2時間かけて滴下した。滴下終了後、減圧下に100℃に保ち、トルエン及び縮合水を反応系外に共沸分留しながら、エステル化反応を行った。
【0047】
エステル化反応終了後、フラスコの内容物を40℃まで冷却し、3%炭酸ナトリウム水溶液で洗浄し、さらに水洗を2回行った。
ついで、フラスコの内容物をエバポレーターに移し、減圧下100℃まで徐々に加熱しながら、残留水分及びトルエンを留去し、重合性不飽和基を分子末端に有するアクリル系重合体(1)を得た。
【0048】
得られたアクリル系重合体(1)は、23℃における粘度が0.53(Pa・s)であった。
こうして得られたアクリル系重合体(1)中の残留水酸基をFT−IR(フーリエ変換赤外吸収スペクトル)で調べたところ、水酸基に起因する吸収は完全に消失しており、アクリル酸に由来するアクリロイル基が観察された。
【0049】
【実施例2】
アクリル系プレポリマー(A)の代わりに、製造例2で得られたアクリル系プレポリマー(B)100重量部を用いたこと以外は実施例1と同様にして、重合性不飽和基を分子末端に有するアクリル系重合体(2)を得た。
【0050】
得られたアクリル系重合体(2)は、150℃における加熱残分が99.8%であり、23℃における粘度が1.2(Pa・s)であった。
こうして得られたアクリル系重合体(2)をFT−IR(フーリエ変換赤外吸収スペクトル)で調べたところ、水酸基に起因する吸収は完全に消失しており、アクリル酸に由来するアクリロイル基が観察された。
【0051】
【比較例1】
アクリル系プレポリマー(A)の代わりに比較製造例1得られたアクリル系プレポリマー(C−1)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、重合性不飽和基を分子末端に有するアクリル系重合体(3)を得た。
【0052】
得られた重合性不飽和基を分子末端に有するアクリル系重合体(3)は、150℃における加熱残分が99.4%であり、23℃における粘度が0.48(Pa・s)であった。
こうして得られたアクリル系重合体(3)をFT−IR(フーリエ変換赤外吸収スペクトル)で調べたところ、水酸基に起因する吸収は完全に消失しており、アクリル酸に由来するアクリロイル基も観察された。
【0053】
【参考例1】
容量200ミリリットルのビーカーにアクリル系重合体(1)100重量部と、開始剤として1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(商品名:パーオクタO、日本油脂(株)社製)0.1重量部を配合して、ビーカー内の内容物が均一になるまでミキサーにて十分に撹拌混合した。得られた配合物をポリエチレン製フィルム(膜厚50μm)にバーコーダーを用いて、塗布厚50μmに塗布し、その上にポリエチレン製フィルム(膜厚50μm)を被せた。これを120℃の乾燥機内にて60分間放置させ、膜化物(1)を得た。
得られた膜化物(1)について、アセトン溶媒を用いたソックスレー抽出を行い、ゲル分率(%)を調べたところ81%であった。
【0054】
【参考例2】
参考例1において、アクリル系重合体(2)を使用したこと以外は同様にして、膜化物(2)を得た。得られた膜化物(2)のゲル分率を調べたところ89%であった。
【0055】
【比較参考例1】
参考例1において、アクリル系重合体(3)を使用したこと以外は同様にして、膜化物(3)を得た。得られた膜化物(3)のゲル分率を調べたところ46%であり、膜化物(1)と比較するとかなり低い値を示した。
これは、アクリル系重合体(3)と比較してアクリル系重合体(1)の方が、1分子中に含まれる重合性不飽和基が多いことを意味している。
【0056】
【発明の効果】
本発明の重合性不飽和基を分子末端に有するアクリル系重合体は、乳化剤又は分散剤などを含まず、分子末端に溶剤化合物残基やアゾ系及び過酸化物系などの従来公知の開始剤残基が無く、分子末端に確実に重合性不飽和基が導入されている。
【0057】
また、本発明の重合性不飽和基を分子末端に有するアクリル系重合体は、無溶剤で粘調な液体として得られるプレポリマー使用することにより、そのプレポリマーに重合性不飽和基を導入する際に、必ずしも溶剤除去をする必要が無いため、分子末端が十分に制御された重合体となる。
Claims (3)
- 不活性ガス雰囲気下に、重合開始剤として分子内にチオール基及び水酸基を有する化合物を用い、
下記[I]式で表される金属化合物を重合開始剤の触媒として用いて、
(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とする重合性単量体を塊状重合させてなり、GPCによる数平均分子量が500以上100,000以下であるアクリル系プレポリマーと、分子内にカルボキシル基及び重合性不飽和基を有する化合物とを、反応させてなることにより分子末端に重合性不飽和基を有することを特徴とするアクリル系重合体。
- 前記分子内にカルボキシル基及び重合性不飽和基を有する化合物のカルボキシル基のモル数が、前記アクリル系プレポリマーの水酸基のモル数100モルに対して、100〜120モルであることを特徴とする請求項1に記載のアクリル系重合体。
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