JPH1121306A - メタクリル系樹脂の製造方法 - Google Patents

メタクリル系樹脂の製造方法

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JPH1121306A
JPH1121306A JP17457197A JP17457197A JPH1121306A JP H1121306 A JPH1121306 A JP H1121306A JP 17457197 A JP17457197 A JP 17457197A JP 17457197 A JP17457197 A JP 17457197A JP H1121306 A JPH1121306 A JP H1121306A
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JP
Japan
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formula
coo
polymerization
represented
methyl methacrylate
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Pending
Application number
JP17457197A
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English (en)
Inventor
Akira Yanagase
昭 柳ヶ瀬
Seiji Tone
誠司 刀禰
Hideko Tokunaga
英子 徳永
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リビング重合は阻害せず、ラジカル重合の併
発を防ぐ。 【解決手段】 式(1)の化合物、式(2)の重合開始
剤、及び式(3)または式(4)の触媒を用い、酸素共
存下でメタクリル酸メチル系単量体(混合物)をリビン
グ重合する。 【化1】 【化2】 (Me2N)3+8 (3) Bu4+9 (4)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐熱分解性に優れた
メタクリル系樹脂の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、メタクリル樹脂に耐熱分解性を付
与する方法としてはアクリル酸メチルやアクリル酸エチ
ル等のアクリル酸エステルを共重合する方法などが行わ
れている。しかし、この様なアクリル酸エステルを共重
合させると耐熱性が低下する点が問題である。
【0003】また、ラジカル重合で合成したメタクリル
樹脂はポリマー鎖末端に炭素−炭素間の二重結合を持つ
ものを含むので、この二重結合を減少させることを目的
として連鎖移動剤や、開始剤を選択して末端構造を熱分
解しにくい構造(例えば不飽和結合を有しないアルキル
末端を有する構造)に制御する方法が考えられる。その
例として直鎖アルキルメルカプタンとターシャリブチル
パーオキシエステルを組み合わせた方法(特公昭57−
51849号公報)や、カルボン酸2−メルカプトエチ
ルエステルを用いた方法(特公平2−22087号公
報)が知られている。
【0004】しかし、これらの方法では炭素−炭素間の
二重結合の生成を完全に抑制することはできず、メタク
リル系樹脂の耐熱分解性の向上は不十分である。
【0005】一方、リビング重合法では不均化停止など
の自己停止反応が起こらないため炭素−炭素間の二重結
合が生成しない。また、この重合方法では開始剤末端の
構造は開始剤の構造及び連鎖移動剤の構造により制御さ
れる。リビング重合の連鎖移動反応を用いたメタクリル
樹脂の製造法としては、18<pKa<25の範囲のp
Kaを持つ炭素酸を連鎖移動剤として用いてグループト
ランスファー重合する方法が知られている(特開昭61
−133212号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの方法では、
ポリマー鎖末端の構造を制御できるが、ラジカル重合の
併発を防ぐことはできない。そのため、リビング重合は
阻害せず、ラジカル重合の併発を防ぐ方法が望まれてい
る。本発明の目的はかかる方法を提供することにあり、
これによってメタクリル樹脂が本来所有する耐熱性やそ
の他の物性を損なうことなく耐熱分解性を改善したメタ
クリル系樹脂を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、式
(1)で示される化合物を用い、かつ重合開始剤として
式(2)で示される化合物から選ばれる一種を用い、更
に触媒として式(3)及び式(4)で示される化合物か
ら選ばれる一種を用い、酸素共存下でメタクリル酸メチ
ル単独またはメタクリル酸メチルを主成分とする単量体
混合物をリビング重合するメタクリル系樹脂の製造方法
にある。
【0008】
【化3】
【0009】
【化4】
【0010】 (Me2N)3+8 (3) Bu4+9 (4) 但し式(1)において、R1はメチル基またはメトキシ
基を、nは0または1を、R2は水素原子または炭素数
20以下のアルキル基を示す。式(2)において、R3
は水素原子、シアノ基またはCH2COOC25を、
4、R5及びR6はそれぞれ独立して水素原子または炭
素数3以下のアルキル基を、R7は水素原子または炭素
数3以下のアルキル基、CH2CH2OSiMe3または
SiMe3 を示す。式(3)において、R8はHF2 -
たはSiMe3 -を示す。式(4)において、R9はF-
m-ClC64COO-、CH3COO-、HF2 -、H(m-
ClC64COO)2 -またはH(CH3COO)2 -を示
す。尚、Meはメチル基である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明で用いられる式(1)の化
合物としては、ベンジルシアニド(n:0、R2:H)、
α−プロピオニトリル(n:0、R2:CH3)、2−フェ
ニルブチロニトリル(n:0、R2:C2H5)、4-メチル
ベンジルシアニド(R1:CH3 、R2:H)、3-メチルベン
ジルシアニド、2-メチルベンジルシアニド、4−メト
キシベンジルシアニド(R1:OCH3 、R2:H)、3−メト
キシベンジルシアニド、2−メトキシベンジルシアニド
等が挙げられるが、α−プロピオニトリルが好ましい。
【0012】式(1)の化合物の量は開始剤1モルに対
して0.1〜20モルが好ましく、さらに好ましくは1
〜10モル等量である。式(1)の化合物の量が多すぎ
る場合は、得られるポリマーに低分子量体が混在して機
械的物性が低下するので好ましくない。少なすぎる場合
は得られたポリマーの耐熱分解性が低下するので好まし
くない。
【0013】本発明で用いられる重合開始剤としては一
般式(2)の化合物が挙げられる。また触媒としては式
(3)または式(4)の化合物が挙げられる。重合開始
剤と触媒はいずれの組合せでも用いることができるが、
式(5)の重合開始剤と式(3)の触媒の組合せが最も
好ましい。
【0014】
【化5】
【0015】開始剤の量は単量体に対して1モル%以下
であることが好ましくは、0.3モル%以下であること
がより好ましい。開始剤の濃度が高すぎる場合には得ら
れる重合体の分子量が低下し機械的物性が低下する。触
媒の量は触媒の種類によって異なるが式(3)で示され
る化合物の場合は開始剤に対して1〜50モル%、一般
式(4)で示される化合物の場合は開始剤に対して0.
1〜15モル%であることが好ましい。触媒の濃度が高
すぎても低すぎても重合が進行しなかったり副反応物が
生成して重合体の物性が低下するので好ましくない。
【0016】本発明はメタクリル酸メチル単独又はメタ
クリル酸メチルを主成分とする単量体混合物に適用され
る。単量体混合物中におけるメタクリル酸メチル以外の
単量体としてはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、
アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル等のアクリ
ル酸エステル類、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プ
ロピル、メタクリル酸n−ブチル等のメタクリル酸エス
テル類、アクリロニトリルなどが挙げられる。
【0017】単量体混合物中におけるメタクリル酸メチ
ルの含有量は85重量%以上であることが好ましい。共
重合性成分が多すぎると得られる重合体の耐熱性が低下
する。重合性原料はメタクリル酸メチル単独であること
が最も好ましい。
【0018】本発明の重合系においては必要に応じて溶
媒を使用することができる。溶媒としてはテトラヒドロ
フラン、トルエンなどが挙げられるが、テトラヒドロフ
ランが最も好ましい。
【0019】本発明で用いられる重合溶液の酸素濃度は
100ppm以上に設定するのが好ましい。酸素濃度が
低すぎる場合にはラジカル重合物が生成、混入して耐熱
分解性が低下する可能性がある。酸素の供給源として
は、シリカゲルまたはモレキュラーシーブスを通して水
分を10ppm以下に乾燥させた乾燥酸素、乾燥空気、
乾燥アルゴン/酸素混合気体が挙げられるが、乾燥空気
または乾燥アルゴン/酸素混合気体を用いることが好ま
しく、乾燥空気を用いることが最も好ましい。溶媒や単
量体(混合物)中に酸素を溶解させることによって重合
溶液中の溶存酸素を調製することができる。例えば溶媒
や単量体(混合物)1ml中に乾燥空気を0.5ml/
min以上でバプリングすることによって、重合溶液中
の酸素濃度を100ppm以上にすることができる。
【0020】重合溶液中の溶存酸素は、メタノール:水
=1:1に測定を行う溶媒、またはモノマーを混合し、
酒石酸ナトリウムカリウム存在下でメチレンブルーを指
示薬として硫酸第一鉄アンモニウム溶液で滴定すること
により定量される。
【0021】溶媒を使用する場合、単量体濃度は特に限
定されないが、好ましくは5体積%以上、最も好ましく
は20体積%以上である。低すぎると重合速度が遅くな
り工業的に生産効率が低下する。
【0022】重合温度は自由に設定できるが−80℃〜
150℃の範囲が好ましく、0℃〜130℃の範囲がよ
り好ましい。重合温度が低すぎると重合速度が遅くな
り、工業的に生産効率が低下し、高すぎると重合率が向
上しない。
【0023】本発明で製造されるメタクリル系樹脂のゲ
ル・パーミエーション・クロマトグラフィ(GPC)法
により測定した数平均分子量Mnは10000以上であ
ることが好ましく、30000以上であることがより好
ましい。Mnが小さすぎる場合には得られる樹脂の機械
的物性が低下する。
【0024】
【実施例】以下実施例及び比較例により本発明を更に詳
しく説明する。実施例及び比較例における評価方法は以
下の通りである。 1)数平均分子量Mnはゲルパーミエーションクロマト
グラフィを用いて測定した。 2)末端二重結合量は400MHzNMR(日本電子、
GSX−400)を用いて重水素化ジメチルスルホキシ
ドを溶媒として100℃で1HNMRを用いて測定し、
次式を用いて計算した。 末端二重結合量(モル%)=(3/2)×Mn×(Y/
X) 但し、Mn:数平均分子量、X:メトキシ基の積分値,
Y:末端二重結合の積分値である。 3)5%重量減少温度は凍結粉砕して粉体状にしたポリ
マーを90℃で15時間真空乾燥し、示差熱重量測定(T
GA)(島津製作所、TGA-50)を用いてN2下(20
ml/min)、昇温速度10℃/minで測定した。
【0025】またメタクリル酸エステル及びテトラヒド
ロフラン等は以下の方法で精製等して用いた。 メタクリル酸エステルの精製及び酸素溶解:市販品を
モレキュラーシーブ4Aで水分を除去した後、得られた
モノマーを使用直前にCaH2上で減圧蒸留して得られ
た単量体1mlに対して乾燥空気を1ml/minでバ
ブリングして溶存酸素量を120ppmとした。
【0026】テトラヒドロフランの精製及び酸素溶
解:市販品を、NaK合金で水分を除去し、使用直前に
蒸留して得られたテトラヒドロフラン1mlに対して乾
燥空気を1ml/minでバブリングして溶存酸素量を
120ppmとした。 メチルトリメチルシリルジメチルケテンアセタール、
α−プロピオニトリルの精製:市販品をCaH2で使用
直前に減圧蒸留して用いた。 トリスジメチルアンモニウムスルファートリメチルシ
リルジフルオライド:市販品を市販の脱水アセトニトリ
ルにN2ボックス中で溶解させた。
【0027】(実施例1)4つ口フラスコに三方コック
を取り付け、アルゴン置換後、テトラヒドロフラン(溶
存酸素量120ppm)40mlを入れた後、撹拌しな
がらメタクリル酸メチル(溶存酸素量120ppm)3
00mmol、α−プロピオニトリル0.34mmo
l、メチルトリメチルシリルジメチルケテンアセタール
0.17mmol、トリスジメチルアンモニウムスルフ
ァートリメチルシリルジフルオライド0.0068mm
olを順次添加すると61℃まで発熱した。その後、撹
拌を続け、発熱がおさまり系の温度が室温に戻ったとこ
ろでトリスジメチルアンモニウムスルファートリメチル
シリルジフルオライドを0.07mmol添加し、5分
後メタノール5mlを添加し、重合を停止した。メタノ
ールで再沈して100℃で真空乾燥しガスクロマトグラ
フィーで残存溶媒、残存モノマーの除去を確認した。得
られたポリマーは式(6)の構造末端を含むポリメタク
リル酸メチルが65重量%、炭素−炭素不飽和結合を含
まないポリメタクリル酸メチルが35重量%であった。
評価結果を表1に示した。
【0028】
【化6】
【0029】(実施例2)4つ口フラスコに三方コック
を取り付け、アルゴン置換後、テトラヒドロフラン(溶
存酸素量120ppm)40mlを入れた後、撹拌して
いるテトラヒドロフランに対してα−プロピオニトリル
0.25mmolとメチルトリメチルシリルジメチルケ
テンアセタール0.25mmolを滴下して、触媒であ
るトリスジメチルアミノスルファートリメチルシリルジ
フルオライド0.01mmolの存在下で反応させた。
撹拌している前記溶液中にメタクリル酸メチル(溶存酸
素量120ppm)300mmolを添加すると63℃
まで発熱した。その後、撹拌を続け、発熱がおさまり系
の温度が室温に戻ったところでトリスジメチルアンモニ
ウムスルファートリメチルシリルジフルオライドを0.
1mmol添加し、5分後メタノール5mlを添加して
重合を停止した。得られた重合溶液をメタノールで再沈
して100℃で真空乾燥し、ガスクロマトグラフィーで
残存溶媒、残存モノマーの除去を確認した。
【0030】得られたポリマーは式(6)の構造末端を
含むポリメタクリル酸メチルが52重量%、炭素-炭素
不飽和結合を含まないポリメタクリル酸メチルが48重
量%であった。評価結果を表1に示した。
【0031】(比較例1)メタクリル酸メチル98.5
g、アクリル酸メチル1.5g、アゾビスイソブチロニ
トリル0.1g、n−オクチルメルカプタン0.2gを
水1887.7gに1.2%のポリメタクリル酸ナトリ
ウム水溶液11.9gとリン酸ナトリウム0.4gを溶
解した水溶液中に撹拌しながら添加した。80℃で5時
間、100℃で1時間重合を行い洗浄、脱水、乾燥して
粒状ポリマーを得た。評価結果を表1に示した。
【0032】
【表1】
【0033】
【発明の効果】本発明によればメタクリル樹脂が本来所
有する耐熱性や機械的性質等の物性を損なうことなく耐
熱分解性が改善されたメタクリル系樹脂が提供される。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(1)で示される化合物を用い、かつ
    重合開始剤として式(2)で示される化合物から選ばれ
    る一種を用い、更に触媒として式(3)及び式(4)で
    示される化合物から選ばれる一種を用い、酸素共存下で
    メタクリル酸メチル単独またはメタクリル酸メチルを主
    成分とする単量体混合物をリビング重合するメタクリル
    系樹脂の製造方法。 【化1】 【化2】 (Me2N)3+8 (3) Bu4+9 (4) 但し式(1)において、R1はメチル基またはメトキシ
    基を、nは0または1を、R2は水素原子または炭素数
    20以下のアルキル基を示す。式(2)において、R3
    は水素原子、シアノ基またはCH2COOC25を、
    4、R5及びR6はそれぞれ独立して水素原子または炭
    素数3以下のアルキル基を、R7は水素原子または炭素
    数3以下のアルキル基、CH2CH2OSiMe3または
    SiMe3 を示す。式(3)において、R8はHF2 -
    たはSiMe3 -を示す。式(4)において、R9はF-
    m-ClC64COO-、CH3COO-、HF2 -、H(m-
    ClC64COO)2 -またはH(CH3COO)2 -を示
    す。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002162394A (ja) * 2000-11-27 2002-06-07 Satake Corp 堆肥熟成度の測定方法
US6762259B2 (en) 2000-10-12 2004-07-13 Mitsui Chemicals, Inc. Process for the production of living (co)polymers and use of the (co)polymers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6762259B2 (en) 2000-10-12 2004-07-13 Mitsui Chemicals, Inc. Process for the production of living (co)polymers and use of the (co)polymers
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