JPH0220507A - 4―アセトキシスチレンの懸濁重合法および4―ヒドロキシスチレンポリマーへの加水分解法 - Google Patents

4―アセトキシスチレンの懸濁重合法および4―ヒドロキシスチレンポリマーへの加水分解法

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JPH0220507A
JPH0220507A JP1130300A JP13030089A JPH0220507A JP H0220507 A JPH0220507 A JP H0220507A JP 1130300 A JP1130300 A JP 1130300A JP 13030089 A JP13030089 A JP 13030089A JP H0220507 A JPH0220507 A JP H0220507A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は4−アセトキシスチレンホモポリマーおよび4
−ヒドロキシスチレンホモポリマーの製造法に関する。
(従来の技術) 4−ヒドロキシスチレン(換言すればp−ビニルフェノ
ール)のホモポリマーおよびコポリマーは周知のポリマ
ーであり、たと丸ば金属組成物、ホトレジスト、エポキ
シ樹脂、およびエポキシ樹脂硬化剤の製造に使用された
。4−ヒドロキシスチレンのポリマーは4−ヒドロキン
スチレン自体を重合させることによって製造しうろ。然
しながら、4−ヒドロキシスチレンは不安定な化合物で
あり、自然に重合するのを防ぐために冷凍保存しなけれ
ばならない。冷凍下においてさえ、このモノマーは徐々
に重合して低分子量ポリマーになる。これに対して4−
ヒドロキシスチレンの酢酸エステルであろ4−アセトキ
シスチレンは安定であり、容易に均質重合および共重合
させて低分子量、中分子量および高分子量のポリマーと
することができる。重合後に、フェノールエステル基を
加水分月7して4−ヒドロキシスチレン・ポリマーとす
る乙とができる。
コーワンらのJournal of Organic 
Chemistry、  23. 544−549 (
1958)の報文にはフェノールから4−ヒドロキシス
チレンを製造する5工程の方法が記載されている。フェ
ノールをまずアセチル化して4−ヒドロキシアセトフェ
ノンを製造し、次いでこれをアセチル化して4−アセト
キシアセトフェノンとする。この化合物を水素化して4
−7セトキシフエニルメチルカルピ、ノールとし次いで
これを脱水して4−アセトキシスチレンとする。この4
−アセトキシスチレンをKOHを使用して鹸化して4−
ヒドロキシスチレンを製造する。
ナトリウム・メチラートを使用してメタノール中でポリ
(4−アセトキシスチレン)のエステル交換反応を行う
ことは米国特許第2.276、138号に記載されてい
る。アセテート基の約84%が交換反応によって除かれ
る。パラマンのJournalof the Chem
ical 5ociety、164.2617−262
4の報文には交差結合ポリ(4−ヒドロキシスチレン)
を、該ポリマーをアルカリ性水性ジオキサン中で2日間
還流させることによって、加水分解することが記載され
ている。米国特許第4.544.704号にはスチレン
とp−イソプロペニルフェニルアセテートとのコポリマ
ーを少量のベンジルトリメチルアンモニウムクロライド
を相転移剤として使用してメタノールおよびトルエン中
の水性NaOHにより加水分解することが記載されてい
る。
アルシャットらのJournal of F’olym
er 5cience、  12.2017−2025
 (1974)にはスチレンとアセトキシスチレンとの
コポリマーをジオキサン中のヒドラジン水和物を使用し
て加水分解してビニルフェノールポリマーを製造するこ
とが記載されている。
米国特許出願継続番号第乙541号(1987年1月2
8日出願)には4−アセトキシスチレンを塩基により加
水分解して4−ヒドロキシスチレンのポリマーとするこ
とが記載されている。
これらの従来技術の方法において、ビニルポリマーは通
常は溶液として回収される。固体の形体でポリマーを得
ろためには、非溶媒による沈澱、塩の形体のポリマーの
酸性化、噴霧乾燥などのような手段によって溶媒から固
体ポリマーを回収しなければならない。このような方法
は時間がかかり、経費が嵩み、添加物および/またはエ
ネルギーを必要とする。
米国特許出願継続番号第115.128号(1987年
10月3日出@)には4−アセトキシスチレンモノマー
を水性懸濁液中で重合させ、次いでこのポリマーを加水
分解してポリ (4−ヒドロキシスチレン)とすること
が記載されている。これらのポリマーの溶液はときとし
て不溶性副生物を含み、この副生物は若干の用途におい
て問題を引き起こすことがある。
(発明の要約) 本発明は4−アセトキシスチレンポリマーおよび4−ヒ
ドロキシスチレン・ポリマーの新規な製造法に関する。
−面において、本発明はポリ(4−アセトキシスチレン
)の水性懸濁液の製造法に関する。別の面において、本
発明は水性懸濁液のポリ(4−アセトキシスチレン)を
加水分解してポリ (4−ヒドロキシスチレン)を製造
する方法に関する。
本発明の方法によって、一方の触媒が100℃以下で1
時間の半減期をもら他方の触媒が100℃を越える温度
で1時間の半減期をもつ少なくとも2種のフリーラジカ
ル重合触媒およびポリアクリル酸の存在下に4−アセト
キシスチレンを水中に懸濁させる。重合は少な(とも2
段階で行い、第1段階は95℃以下であり第2段階は9
5℃を越える温度である。
生成ポリマーを懸濁状態のままアンモニアで加水分解し
てポリ (4−ヒドロキシスチレン)となし、このポリ
マーを水性懸濁液から粒状形体で回収する。
(発明の態様) 本発明の方法の実施において、4−1セトキレスチレン
を水を基準にして約,000〜500,5〜2重量%好
ましくは約,000〜500,75〜15重量%の量の
懸濁助剤としてのポリアクリル酸は約so、 ooo〜
500゜000好ましくは約15,000〜500,0
00〜25,000〜500,000の分子量をもつ。
アセトキシスチレンモノマーはモノマーと水の基準にし
て約5〜約30重量%の量で水に加える。
分散させた4−アセトキシスチレンモノマーの懸濁重合
は少なくとも2種のフリーラジカル重合触媒を使用して
行う。
一方の触媒は100℃以下の温度で1時間の半減期をも
ち、他方の触媒は100℃を越える温度で1時間の半減
期をもつ。
好ましくは一方の触媒は約70〜100℃、最も好まし
くは約85〜95℃において1時間の半減期をもつ。他
方の触媒は好ましくは約101〜140℃、最も好まし
くは約115〜125℃において1時間の半減期をもつ
この重合法で使用するそれぞれのフリーラジカル触媒の
量はモノマーの重量を基準にして約01〜10重量%、
好ましくは約05〜6重量%である。最も好ましくは、
低い方の1時間半減期温度をもつ触媒をモノマーを基準
にして約2〜6重量%の量で使用し、他方の触媒を約0
5〜2重量%の量で使用する。
100℃以下の温度において1時間の半減期をもつ有用
なフリーラジカル重合触媒の例として、ベンゾイルパー
オキサイド、ジイソノナノイルパーオキサイド、デカノ
イルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、コハ
ク酸パーオキサイド、アセチルパーオキサイド、t−ア
ミルパーオキシ・ピバレート、t−ブチルパーオキシ・
ピバレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチ
ルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t−アミルパー
オキシ−2−エチルヘキサノエート、t−プチルバーオ
キレー2−エチルヘキサ、フェート、し−ブチルパーオ
キシイソブチレート、t−ブチルパーオキシベンゾエー
ト、2゜2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニト
リル) 、2.2’−アゾビス(イソブチロニトリル)
 、2.2’−アゾビス(メチルブチロニトリル)など
があげられる。特に好ましい触媒はベンゾイルパーオキ
サイドである。
100℃を越丸ろt」度において1時間の半減期をもつ
有用なフリーラジカル重合触媒の例として、t−プチル
パーオキンマレイン酸、L−プチルハイドロパーオギサ
イド、n−ブチル−4,4−ビス(し−ブチルパーオキ
シ)バレレート、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)
 −3,3,5−1−リメチルシクロヘキサン、1,1
−レ(1−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1
−ジ(1−アミルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2
−ジ(を−ブチルパーオキシ)ブタン、2,2−ジ(1
−アミルパーオキシ)プロパン、t−ブチル(2−エチ
ルヘキシル)モノパーオキシカーボネート、t−アミル
(2−エチルヘキシル)モノパーオキシカーボネート、
t−ブチルパーオキシアセテ−1・、t−ブチルパーオ
キシベンゾニーh、1,1−アゾビス(シアノシクロヘ
キサン)などがあげられろ。特に好ましい触媒はt−ブ
チル(2−エチルヘキシル)モノパーオキシカーボネー
トおよびL−ブチルパーオキシベンゾエート[1−ブチ
ルパーベンゾエートとも呼ぶ〕である。
本発明の重合法は十分な攪拌を行いながら反応器にすべ
ての反応試剤を加えてモノマーの微細懸濁液を形成し、
次いでこれを2段階の温度において重合させろことによ
って行われろ。第1段階は約70〜95℃好ましくは8
0〜90℃の温度において、モノマーの少なくとも約5
0重量%好ましくは約70〜95%が重合してポリマー
になるに十分な時間行われろ。第2段階は95℃を越久
100℃までの温度すなわち大気圧での還流温度におい
て実質的にすべての、すなわち少な(とも99%のモノ
マーがポリマーに転化するに十分な時間行われろ。好ま
しくは第2段階は還流温度において行われる。
この方法のそれぞれの段階を完了するに要する時間は、
使用する特定の触媒、触媒の量、および反応を実施する
温度に応じて変化する。一般に、第1段階の反応は約1
〜3時間行われ、第2段階の反応は約1〜24時間行わ
れる。
重合が完了したとき、生成したポリ (4−7セトキシ
スチレン)は遠心分離および/または濾過により水を除
くことによって粒状形体で回収することができる。洗浄
および乾燥後に、乙のポリマーば接着剤、エンジニアリ
ング樹脂、粉末被覆などのための変性剤として使用する
ことができろ。
好ましくは4−アセトキシスチレンの重合が完了した後
に、生成ポリマーをアンモニアで加水分解して重合媒質
中に懸濁したままの状態でポリ (4−ヒドロキシスチ
レン)にすることができる。
アンモニアは水酸化アンモニウムすなわち水中約101
景%から約30重量%までのアンモニア水溶液として使
用するのが好ましい。好ましくはアンモニア水溶液は約
25〜30重社%のアンモニアを含む。アンモニアはガ
ス状で使用することもできろ。ガス状アンモニアを使用
する場合、それは水性反応媒質液面下のスパーン(撒布
)として反応器に導入するのが好ましい。
アセトキレ基を加水分解してフェノール基にするために
使用する7ノモニアの量は、加水分解すべきアセトキン
基の各当量当たり少なくとも約2モルである。完全な加
水分解を望むならば、懸、蜀ポリマー中の4−アセI・
キシスチレンのモル当量当たり少なくとも2モルの窒素
塩基を加又ろ。完全な量以下の加水分解を望むならば、
より少Iの窒素塩基を使用するが依然として加水分解す
べき4−アセトキシスチレンの各当量当たり2当量を基
準にしてその址を決める。
アンモニア添加後に、懸濁液を、所望量の加水分解かえ
られるまで約30〜95℃、好ましくは約60〜90℃
に加熱する。一般に所要時間は約2〜10時間である。
加水分解反応中、懸濁ポリマ〜は固体の微粉砕形体で懸
濁液中にとどまる。驚くべきことに、加水分解反応は粒
子表面においてのみならず粒子内部にも起ころ。加水分
解反応が完了したとき、デカンテーシヨン、濾過またば
遠心分離によって水を除(。洗浄および乾燥後にポリマ
ーは使用に供せられる。
本発明の方法によって製造されるポリ−7−は少なくと
も約6、000から約50,000〜500,000ま
での分子i(MW)をもつ。この範囲内の分子量は触媒
の選択、各段階で使用する触媒の量、鎖転移剤の使用に
より、および第1段階の重合反応の程度を調節すること
によって久られろ。
金属処理組成物に使用する際のポリ (4−ヒドロキシ
スチし・ン)の好ましい分子量範囲は約6.000〜3
,000〜500,000である。これらの分子量は、
100℃以下で1時間の半減期をもつ触媒を約3〜6重
量%使用することによって、および第1段階の反応を約
75〜95重量%のモノマーがポリマーに重合するに十
分な時間行うことによって、得ろことができろ。鎮転移
剤なと又はメルカプタンおよびアルコールを使用する乙
ともできろ。好ましい鎖転移剤はa−メチルスヂレンニ
景体である。
(′A施例) 下記の実施例により本発明を更に具体的に説明する。こ
れらの実施例において部および%は他に特別の記載のな
い限り1最基準である。
実施例1 適当な反応器に250部の水および2.5部のポリアク
リル酸(分子量19,000〜500,000)を加え
る。撹拌を始め、2017部の4アセトキシスチレン(
A S M) 、Q、 6!4のベンゾイルパーオキサ
イドおよび026部のt−ブチルパーベンゾエートから
成るモノマー/触媒溶液を加えろ。加熱して温度を85
℃に上昇させろ。温度を85℃に2時間保つ。次いで温
度を9分間にわたって100℃に上昇させ、100℃に
2時間保持する。
冷却後に、濾過して水性重合媒質を除くことによってポ
リ(4−アセトキシスチレン)を回収する。微粉砕ポリ
マーを洗浄および乾煙する。このポリマーはMw24.
400およびMn10、900の分子量をもつ。ガスク
ロマトグラフ分析はポリマ中08重量%のASM残渣を
示す。
衷度週又 適当な反応器に250部の水および2.5部のポリアク
リル酸(分子量19,000〜500, Goo)を加
えろ。攪拌を始め、068部のベンゾイルパーオキサイ
ドおよび022部のも一ブチル(2−エチルヘキシル)
モノパーオキシカーボネートのモノマー/M[溶液を加
えろ。加熱して温度を85℃に上昇させる。温度を85
℃に1時間保持し次いで40分間にわたって100℃に
上昇させる。100〜101℃での加熱を1時間25分
つづける。この反応時間の終わりに、ポリ (4−アセ
トキシスチレン)の微粉砕粒子の懸濁液を得ろ。このポ
リマーは23.000の分子量(Mw)をもつ。
この水性懸濁液に19.23部の水中28重量%アンモ
ニアを加える。攪拌しながら加熱して温度を85℃に上
昇させる。
温度を85℃に4時間保つ。加熱期間中、粒子の外観、
形状または寸法の変化は検出されない。加熱期間の終わ
りに、懸濁液を濾過して固体の微粉砕ポリマーを回収す
る。アンモニア臭が検出されなくなるまでポリマーを数
回水洗する。赤外分析によって測定して、このポリマー
は実質的に完全に加水分解したポリ(4−ヒドロキシス
チレン)である。テトラとドロフランに溶解したとき、
不溶解物のない透明溶液がえられる。
実施例3 適当な反応器に500部の水および5部のポリアクリル
酸(分子m 19,000〜500,000)を加える
。攪拌を始め、9部のベンゾイルパーオキサイド、60
6部のα−メチルスチレン・二量体、152部のt−ブ
チルパーベンゾエートおよび3001部の4−アセトキ
シスチレンから成る溶液を加え、上記の水中に分散させ
る。加熱して温度を85℃に上昇させる。温度を84〜
88℃に2時間保つ。この加熱期間の終わりに、GC分
析は14.0%の七ツマ−が未重合で残っていたことを
示す。温度を100℃に上昇させ、この温度に185時
間保つ。GC分析は03%のモノマーが未重合で残って
いることを示す。このポリマーはGPCで分析して16
.200の分子:i(Mw)および7.900の分子量
(Mn)を示す。
生成ポリ (4−アセトキシスチレン)懸濁液を18℃
に冷却し、264部の28%水性アンモニアを加える。
温度を85℃に上昇させ、82〜85℃の温度に7時間
保つ。赤外分析はアセトキシ基の不完全な加水分解を示
す。追加の17.94部の水性アンモニアを加え、85
℃での加熱を約19時間つづける。更に水性アンモニア
3,000〜500,5部および14,000〜500
,65部を加え、84〜85℃での加熱を約5時間つづ
ける。この加熱期間の終わりに、赤外分析はアセトキシ
基からフェノール基への完全な加水分解を示す。この懸
濁液を濾過し、回収ポリマー粒子をアンモニア臭が検知
されなくなるまで水洗する。テトラヒドロフランにとか
すとき、残渣を含まない透明溶液がえられる。
実施例4 実施例1の方法を使用して、2,000〜500,57
部の4−アセトキシスチレン中の1.21部のベンゾイ
ルパーオキサイド、,000〜500,23部のt−プ
チルパーペンゾエートおよび1.01部のα−メチルス
チレン二量体から成る溶液を、250部の水中の2.5
部のポリアクリル酸(分子量19,000〜500,0
00)の溶液に加える。加熱を86℃で3時間行い、次
いで101℃で20時間行う。第1段階の反応後の残存
モノマー含量は64%であり、反応の終わりにおいて残
存モノマー含量は03%である。分子量は8.700(
Mw)および3.400(Mn)である。
衷施最に1 前記の実施例に述べたと同じ方法を使用して、4−アセ
トキシ基チしンモノマーの追加の懸濁重合を行う。触媒
の量、各段階の重合の温度と時間、残存する4−アセト
キシスチレンモノマー、およびポリマーの分子量を第1
表に示す。第1表に使用した略号の意味は次のとおりで
ある。
BPO・ −ベンゾイルパーオキサイドTBTB・・・
t−ブチルパーベンゾエートMSD・・・a−メチルス
チレン・二量体ASM ・・4−アセトキシスチレンモ
ノマIS・・・・第1段階   2S・・・・・第2段
階第1表 (TBEC)を第2段階(2S)の触媒として使用する
。触媒の量、条件、残存モノマー、および分子量を第2
表に示す。
第2表 前記と同じ方法を使用して、4−7セトキシスチレンモ
ノマーの追加の懸濁重合を行う。これらの実施例におい
て、を−ブチル(2−エチルヘキシル)モノパーオキシ
カーボネート生成した4 アセトキシスチレン・ポリマーは前述のようにアンモニ
アを使用して4−ヒドロキシスチレン・ポリマに加水分
解することができる。
本発明の原理、好ましい態様および操作方法を以上のと
おり詳細に記述した。然しここて保護されろよう意図し
ている本発明は開示された特定の形体に限定されろもの
と解すべきてはない5.開示された特定の形体は本発明
を限定するのではなく例示として説明するためのものだ
からである。本発明の精神から逸脱することなしに変化
と変形が当業者によってなし得ることは明らかである。
手続補正ガ 平成1年7月6日 特許庁長官 吉 1)文 毅 殴 11(件の表示 平成1年特許願第130300号 2発明の名称 3?lfl正をする者 事件との関係   特許出願人 名称  へキスト セラニーズ コーポレーション4代

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、次の(a)、(b)および(c)の諸工程から成る
    ことを特徴とするポリ(4−アセトキシスチレン)水性
    懸濁液の製造法:(a)一方の触媒が100℃以下の温
    度で1時間の半減期をもち他方の触媒が100℃を越え
    る温度で1時間の半減期をもつ少なくとも2種のフリー
    ラジカル重合触媒およびポリアクリル酸の存在において
    、4−アセトキシスチレンモノマーの水中懸濁液を製造
    し; (b)モノマーからポリマーへの転化が少なくとも50
    重量%になるまで上記の懸濁液を70〜95℃の温度に
    おいて加熱し;そして (c)モノマーからポリマーへの転化が実質的に完了す
    るまで上記の懸濁液を95℃を越える温度において加熱
    する。 2、ポリアクリル酸が50,000〜500,000の
    分子量をもち且つ水の重量を基準にして0.5〜2重量
    %の量で存在する請求項1記載の方法。 3、ポリアクリル酸が150,000〜250,000
    の分子量をもち且つ水の重量を基準にして0.75〜1
    .5重量%の量で存在する請求項2記載の方法。 4、第1のフリーラジカル重合触媒が70〜100℃の
    温度において1時間の半減期をもつ請求項1記載の方法
    。 5、該触媒が85〜95℃の温度において1時間の半減
    期をもつ請求項4記載の方法。 6、該触媒がベンゾイルパーオキサイドである請求項5
    記載の方法。 7、他方のフリーラジカル重合触媒が101〜140℃
    の温度において1時間の半減期をもつ請求項1記載の方
    法。 8 該触媒が115〜125℃の温度において1時間の
    半減期をもつ請求項7記載の方法。 9、該触媒がt−ブチル(2−エチルヘキシル)モノパ
    ーオキシ・カーボネートである請求項8記載の方法。 10、該触媒がt−ブチルパーオキシ・ベンゾエートで
    ある請求項8記載の方法。 11、それぞれのフリーラジカル重合触媒がモノマーの
    重量を基準にして0.1〜10重量%の量で存在する請
    求項1記載の方法。 12、それぞれの触媒の量が0.5〜6重量%である請
    求項11記載の方法。 13、次の(a)〜(f)の諸工程から成ることを特徴
    とする4−ヒドロキシスチレン・ポリマーの製造法: (a)一方の触媒が100℃以下の温度で1時間の半減
    期をもち他方の触媒が100℃を越える温度で1時間の
    半減期をもつ少なくとも2種のフリーラジカル重合触媒
    およびポリアクリル酸の存在において、4−アセトキシ
    スチレンモノマーの水中懸濁液を製造し; (b)モノマーからポリマーへの転化が少なくとも50
    重量%になるまで上記の懸濁液を70〜95℃の温度に
    おいて加熱し; (c)モノマーからポリマーへの転化が実質的に完了す
    るまで上記の懸濁液を95℃を越える温度において加熱
    し;(d)温度を95℃以下に低下させ; (e)生成ポリマーを加水分解させるべきアセトキシス
    チレンの各当量に対して少なくとも2モルのアンモニア
    の量でアンモニアと反応させ;そして (f)上記の水性懸濁液から微粉砕粒状形体で4−ヒド
    ロキシスチレン・ポリマーを回収する。 14、ポリアクリル酸が50,000〜500,000
    の分子量をもち且つ水の重量を基準にして0.5〜2重
    量%の量で存在する請求項13記載の方法。 15、ポリアクリル酸が150,000〜250,00
    0の分子量をもち且つ0.75〜1.5重量%の量で存
    在する請求項14記載の方法。 16、第1のフリーラジカル重合触媒が70〜100℃
    の温度において1時間の半減期をもつ請求項13記載の
    方法。 17、該触媒が85〜95℃の温度において1時間の半
    減期をもつ請求項16記載の方法。 18、該触媒がベンゾイルパーオキサイドである請求項
    17記載の方法。 19、他方のフリーラジカル重合触媒が101〜140
    ℃の温度において1時間の半減期をもつ請求項13記載
    の方法。 20、該触媒が115〜125℃の温度において1時間
    の半減期をもつ請求項19記載の方法。 21、該触媒がt−ブチル(2−エチルヘキシル)モノ
    パーオキシ・カーボネートである請求項20記載の方法
    。 22、該触媒がt−ブチルパーオキシ・ベンゾエートで
    ある請求項20記載の方法。 23、それぞれのフリーラジカル重合触媒がモノマーの
    重量を基準にして0.1〜10重量%の量で存在する請
    求項13記載の方法。 24、それぞれの触媒の量が0.5〜6重量%である請
    求項23記載の方法。 25、工程(d)を30〜95℃の温度で行う請求項1
    3記載の方法。 26、工程(d)を60〜90℃の温度で行う請求項2
    5記載の方法。 27、アンモニアがガス状アンモニアである請求項13
    記載の方法。 28、アンモニアが水酸化アンモニウムである請求項1
    3記載の方法。
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