JPH05509348A - 選択したビニルモノマー類の重合 - Google Patents

選択したビニルモノマー類の重合

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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】 選択したビニルモノマー類の重合 発明の分野 本発明は、ビニルモノマーと、アリールのジアゾ化物またはシアン酸塩およびハ ロゲン化ニトリル、エステルまたはケトンとを接触させることによる、選択した ビニルモノマー類の重合方法に関する。
発明の背景 米国特許番号4.761.360には、ハロゲン化銀、還元剤、重合性化合物( ビニルモノマー)およびジアゾ化銀を含んでいる感光材料が記述されている。こ の混合物は、この材料を光に暴露するまでは安定であり(実際これが有利である と述べられている)、そしてその後加熱すると、この時点でこのビニルモノマー が重合する、と報告されている。本方法では光触媒を用いていないと共にハロゲ ン化銀が存在していないため、米国特許番号4.761.360は本方法と異な っている。
(:、 Walling著「溶液中のフリーラジカルJ (Free Radi cal in 5olution) 、John Wiley & 5ons、  Inc、、New York、 1957.51g−519頁およびW。
E、 BachmannおよびR^、 Hoffman著、R3Adamsli 集「有機反応J (Organic Reactions) 、II巻、Joh n Wiley & 5ons、 Inc、、New York、 1944. 226−230頁には、アリールジアゾヒドロキサイド類(これらは、水酸化ナ トリウムと接触したときそれらのナトリウム塩との平衡状態にあると述べられて いる)は、室温で容易に分解してフリーラジカルを生じる、ことが述べられてい る。
本発明の目的は、選択したビニル化合物を重合させて成形用樹脂またはコーテイ ング物として有益なポリマー類を製造する方法を提供するものである。更に、こ の直ぐに利用できる方法を用いるとき、それによって得られるポリマー類は、し ばしば、追加的ビニルモノマーを添加する以前に「元の」重合が完結した後でさ えも、更に一層のビニルモノマー類の重合を誘発し得る異例の特性を有している 。これは、それら自身が有効な特性(以下に示す)を有するブロックコポリマー 類を生じさせる利点を示す。
発明の要約 (a)アクリル酸類、アクリル酸エステル類およびクロロブレンから成る群から 選択されるビニルモノマー;(b)式M” (OCN)、を有するシアン酸塩、 または式Ar−N=N−0−l/nM″″1を有するジアゾ化物[ここで、 nは、M上のイオン電荷である整数であり、Mは、金属イオンであり、そして Arは、アリールまたは置換アリール基である] :および(c)N−クロロス クシニミド、N−プロモスクシニミド、または式 %式% から成る群から選択され、 Xは、塩素、臭素およびヨウ素がら成る群から選択され、各々のR1は、独立し て、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、YおよびXから成る群から選 択され、そして各々のR2は、独立して、ヒドロカルビルまたは置換ヒドロカル ビルである] を有するハロゲン化化合物; を接触させることを含む、ビニルモノマー類の重合方法を開示する。
発明の詳細 本方法で有効なビニルモノマー類の中には、アクリル系の酸類およびエステル類 が存在している。この言葉アクリル系は、式を有する化合物を意味しており、こ こで、この開放原子価は、ヒドロカルビルオキシまたは置換ヒドロカルビルオキ シ基に連結して、エステルを形成するか、或はヒドロキシ基に連結して酸を形成 している。この基R3は、4個以下の炭素原子を含んでいるアルキル基または水 素である。
好適なR3基はメチルおよび水素である。
好適なアクリル系モノマー類は、アクリル酸、メタアクリル酸、アクリル酸メチ ル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタアクリル酸メチル、メタアクリ ル酸ブチル、メタアクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタア クリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチルおよびメタアクリル 酸2−ヒドロキシエチルである。
言葉「置換ヒドロカルビル(オキ/)」は、ここでは、この重合過程を阻害しな い1個以上の置換基を含んでいるヒドロカルビル(オキシ)基を意味している。
これらの置換基は、ヒドロカルビルセグメント、例えばエーテルとアミノの間に 存在していてもよい。
他の適切な置換基の例には、これに限定されるものではないが、フルオロ、ケト (オキソ)、エステル、アミド、シリルなどが含まれる。
クロロブレンは2−クロロ−1,3−ブタジェンである。
ここで用いるシアン酸塩およびジアゾ化物は金属塩である。言葉「置換」アリー ルは、ここでは、この重合過程を阻害しない1個以上の置換基を含んでいるアリ ール基を意味している。これらの置換基は、ヒドロカルビルセグメント、例えば エーテルとアミノの間に存在していてもよい。他の適切な置換基の例には、これ に限定されるものではないが、フルオロ、ケト(オキソ)、エステル、アミド、 シリル、アルキル、シクロアルキルなどが含まれる。このアリール基が1個以上 の電子求引置換基で置換されているのが好適である。電子求引置換基のいわゆる Hammett定数は約0. 2もしくはそれ以上である(Hammett定数 の表に関しては、H,Jaffe、 chem、 Rev、、53巻、222− 223頁(1953) にれはここでは参照にいれられる)を参照のこと)。特 に好適な置換基はニトロおよびニトリルである。特に好適なアリール基は、p− ニトロフェニルおよびp〜ンアノフェニルである。シアン酸塩およびジアゾ化物 に好適な金属イオンはアルカリ金属イオンおよびテトラヒドロカルビルアンモニ ウムイオン、特にナトリウムおよびカリウムである。
本方法で有益なハロゲン化化合物は、しばしば、アルファーハロゲン化エステル 類、ケトン類およびニトリル類と呼ばれている。好適なハロゲン(基X)は塩素 および臭素である。有益なハロゲン化化合物には、これに限定されるものではな いが、2−ブロモイソ酪酸のアルキルエステル類、2−クロロイソ酪酸のアルキ ルエステル類、2−クロロイソ酪酸エチル、2−ヨードイソ酪酸エチル、2−ブ ロモイソ酪酸エチル、2−プロモマロン酸ジエチル、ブロモメチルp−ニトロフ ェニルケトン、2−ブロモイソブチロニトリル、2−ブロモ酢酸メチル、2−フ ェニル−2−クロロ酢酸フェニル、n−へキシル−2−クロロオクトエートおよ び2〜ブロモマロノニトリルが含まれる。
この方法は、混ぜ物無しく追加的化合物の添加無し)か、或は溶媒、乳化液また は懸濁液中で行われ得る。どのようにこの反応を行おうとも、各々の材料の少な くともいくらかが単−相の中に存在していて、少なくともこの重合を開始させる ことが重要である。例えば、この方法を混ぜ物無しで行う場合、塩である該ジア ゾ化物は、通常は主にビニルモノマーである混ぜ物無し反応媒体の中に不溶であ り得る。従って、非極性溶媒中のイオン性化合物を可溶化することが本分野の技 術者に知られているところの、いわゆるクラウンエーテル類を少量添加すること によって、該ジアゾ化物を可溶化することができる。他のよく知られた方法を使 用してもよい。溶媒は、通常、該モノマー、ポリマー、および少な(とも少量の 該ハロゲン化化合物およびジアゾ化物を溶解し得る化合物を意味しているが、例 えばこの溶媒は、ポリマーを少量のみ溶解するものであってもよい。少量の相溶 化化合物、例えばメタノール、アセトンまたはテトラヒドロフランなどを用いる ことも可能である。この方法は、乳化液または懸濁液中、好適には水系乳化液お よび水系懸濁液の中で行われ得る。これらの種々の方法を実施例の中で説明する 。
この方法は、約−20℃から約120℃、好適には約0℃から約60℃、最も好 適には約10℃から約40℃で行われる。急速な重合では、この温度を調節する 目的で冷却が必要となり得る。酸素を排除するのが好適であり、これを行う便利 な方法は、窒素の如き不活性雰囲気を用いることである。特にこれらの材料およ び/または生成物が2つ以上の相を形成する場合、穏やかな撹拌を用いるのが好 適である。
この方法を用いてブロックコポリマー類を製造することが可能である。
ブロックコポリマーは、「1.、直線状配列のブロックが存在している分子を含 んでいるポリマーを意味している。ブロックは、隣接する部分にはない少なくと も1種の構造もしくは配置上の特徴を該モノマー単位が有する、ポリマー分子の 一部として定義される。ブロックコポリマーにおいて、この特徴となる性質は構 造上の性質である、即ちこれらのブロックの各々は、特徴的モノマー種から誘導 される単位を含んでいる」(IT、 Mark他著「ポリマー科学および工学の 百科事典J (Encyclopediaof Polymer 5cienc e and Engineering、 John Wiley and So nsSNew York、1985.2巻、324頁からの引用)。逐次的にモ ノマーを添加することによってブロックコポリマー類を製造する。即ち、1種以 上のモノマー類を用いてブロックを開始させる。、−れらのモノマー類が消費さ れると(重合すると)、第二モノマー(類)を添加して、次のブロックを生じさ せる。
この段階を繰り返してマルチブロックポリマー類を製造することができる。ブロ ックポリマー類が本方法の好適な生成物である。
以下に示す実施例では下記の省略形を用いる:DMF −N、N−ジメチルホル ムアミドEHMA −メタアクリル酸2−エチルヘキシルHEMA −メタアク リル酸2−ヒドロキシエチルMAA −メタアクリル酸 M e OH−メタノール MMA −メタアクリル酸メチル Mn −数平均分子量 Mw −重量平均分子量 P −Pの後に続く頭文字を有するモノマーのポリマーPhまたはφ −フェニ ルまたはフエニ1.ノンTHF −テトラヒドロフラン。
表■、II、III中の実施例に典型的な実験操作寒寒珂鼻 Teflon”コート磁気撹拌棒が入っている3mI、のガラス製小びんAに、 0.0195g (0,103ミリモル)のp−0,NφN=NONaを仕込ん だ。プラスチック製のスクリューキャップを用い、この小びんAをTeflon ”コートゴム隔壁で密封した後、22ゲージのステンレス鋼製針を用いて、この 蒸気空間にN2を約15分間通し、た。2番目の3mLガラス製小びんBに、1 . 07g (1,0ミリモル)のMMA (これを予め、中性アルミナに通す ことで、ラジカル抑制剤を除去した)、0.15mL (1,0ミリモル)のエ チル−2−プロモーイソブチレートおよび0.2mLのメタノールを仕込んだ。
この小びんBを同様に密封した後、約15分間N2パージした。時間ゼロで、シ リンジを用い、小びんBから液体を抜き出して、急速撹拌している小びんAの中 (ご注入した。
小びんA中の反応混合物を約20時間撹拌した。液状生成物のサンプル約Q、5 mLを約0.25m、l−のCDzCl、と−緒にした後、IHNMRで分析し た。PMMAに関する〜3゜6ppmにおけるのビーク積分値/MMAに関する 〜3.7ppmにおけるピーク積分値の比は、約54./46であり、このこと は、変換率(%)が約54%であることを示していた。真空脱溶媒(〜0.02 mm)して未反応のMMAを除去した生成物のサンプルに関してGPC分析を行 った結果、下記の数値が得られた: Mw=3 :1.1.000、Mn=70,500、およびPD=4.41゜■ ]20が共溶媒である実施例では、このH20と該p−02NON=NONaと を混合し、N2パージした後、このH20溶液を、残存している液体の中に注入 した。
実施例27 5Lのフラスコに、2000gのクロロプレン、1gの2−ブロモイソ酪酸エチ ル、60gの不均化ロジン(Resin 90) 、4. 4 gのドデシルメ ルカプタン、1920gの水、8gのLomar PW (ホルムアルデヒド− ナフタレンスルホン酸の縮合物)、3gの亜硫酸ナトリウム、および9.2gの 水酸化ナトリウムを仕込んだ後、窒素雰囲気下で撹拌することにより乳化させた 。1%のp 02N C6H4N=N ONaNa開始剤水溶液9奢Lえること によって重合を開始させ、この時、液体比重計で測定したこの乳化液の比重は0 967から0.972に上昇しまた。15分毎に該開始剤溶液の添加を継続する ことで、比重が」〕昇することによって示されるように、クロロプレンの重合を 維持し、これを、この開始剤溶液の全添加量が88mLに到達するまで行い、こ の時の比重の読みは1.082であった。このクロロプレンの変換率は85.6 %であり、そして全固体濃度は43.2%であった。通常のフリーズロール(f reeze−roll)方法を用いてこのポリマーを単離することにより、10 0℃のムーニー粘度が79の固体状ポリクロロプレン(1430g)が得られた 。
機械的撹拌機、コンデンサ、2個の滴下漏斗、温度計および窒素導入口が備わっ ている1リツトルの4つロフラスコに、130gの脱イオン水、14gのアクリ ル酸ブチル、1gの30%ラウリルスルホン酸ナトリウム水溶液(Dupona l)および15gのブロモイソ酪酸エチルを仕込んだ。このフラスコの内容物を 45分間室温で激しく窒素パージした後、上記フラスコに、脱イオン水12g中 0.5gのp−ニトロフェニルジアゾ化ナトリウムから成る溶液を一度に加えた 。35分後、この反応混合物は発熱を開始し、これは50分間に渡り25.4℃ (または3゜7℃上昇)にピークを示した。このミルク状のオレンジ色をした反 応混合物を更に1時間撹拌した後、50gのアクリル酸ブチルと、脱イオン水2 0g中2gのDuponolR(E、 1. du Pant de Nemo urs and Company。
Wilmington、 DE)から成る溶液を、1時間かけて同時に加えた。
この添加を行っている間、この反応混合物は再び発熱を開始し、この添加終了後 17分でピークの37.5℃<1.4.4℃上昇)に到達した。この発熱後1時 間で、該モノマーが90%変換し、そして脱イオン水30g中に溶解させた50 gのメタアクリル酸メチルと2gのDuponol Rから成る仕込み物を更に 2回、1時間かけて加えた。この反応混合物は再び発熱し、そしてこの2番目の 添加終了後2時間25分で26.5℃(2,2℃上昇)に上昇した。この反応混 合物を更に1時間撹拌し、この時点での変換率は、全モノマーの82%であった 。この最終生成物は淡いベージュ色の懸濁液であり、これをガラスの上に延伸し た後、120℃で10分間焼くことにより、−48℃と+93℃に2つのTgを 有する透明で黄色な、堅くて柔軟性を示すフィルムが得られた。
本発明の好適な具体例を上に記述してきたが、ここに記述した精密な構成に本発 明を限定することを意図したものではないと理解すべきであり、そして更に、添 付請求の範囲で明記する如き本発明の範囲内に入る全ての変化に対して権利を保 有するものと理解すべきである。
要 約 書 特定のハロゲン化有機化合物の存在下、アクリル系エステル類および酸類および クロロブレンの如き選択ビニルモノマー類を、アリールのジアゾ化物または金属 のシアン酸塩に接触させることで該千ツマー類を重合させる方法。この方法は特 にブロックコポリマー類の製造で有効性を示す。

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.(a)アクリル酸類、アクリル酸エステル類およびクロロプレンから成る群 から選択されるビニルモノマー;(b)式M+n(OCN)nを有するシアン酸 塩、または式Ar−N=N−O−1/nM+nを有するジアゾ化物[ここで、 nは、M上のイオン電荷である整数であり、Mは、金属イオンであり、そして Arは、アリールまたは置換アリール基である];および(c)N−クロロスク シニミド、N−ブロモスクシニミド、または式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、 Yは、 ▲数式、化学式、表等があります▼,および▲数式、化学式、表等があります▼ から成る群から選択され、 Xは、塩素、臭素およびヨウ素から成る群から選択され、各々のR1は、独立し て、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、YおよびXから成る群から選 択され、そして各々のR2は、独立して、ヒドロカルピルまたは置換ヒドロカル ビルである] を有するハロゲン化化合物; を接触させることを含む、ビニルモノマー類の重合方法。
  2. 2.上記ビニルモノマーが、アクリル酸、メタアクリル酸、アクリル酸メチル、 アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸 ブチル、メタアクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタアクリ ル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチルまたはメタアクリル酸2 −ヒドロキシエチルである請求の範囲1記載の方法。
  3. 3.上記ビニルモノマーがクロロプレンである請求の範囲1記載の方法。
  4. 4.上記ジアゾ化物中の上記Ar基がp−ニトロフェニルまたはp−シアノフェ ニルである請求の範囲1記載の方法。
  5. 5.上記Mがアルカリ金属イオンまたはテトラヒドロカルビルアンモニウムイオ ンである請求の範囲1記載の方法。
  6. 6.上記アルカリ金属イオンがナトリウムまたはカリウムである請求の範囲5記 載の方法。
  7. 7.上記ビニルモノマーが、アクリル酸、メタアクリル酸、アクリル酸メチル、 アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸 ブチル、メタアクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタアクリ ル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタアクリル酸2−ヒ ドロキシエチルまたはクロロプレンである請求の範囲5記載の方法。
  8. 8.上記ビニルモノマーが、アクリル酸、メタアクリル酸、アクリル酸メチル、 アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸 ブチル、メタアクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタアクリ ル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタアクリル酸2−ヒ ドロキシエチルまたはクロロブレンである請求の範囲4記載の方法。
  9. 9.上記(b)成分がアルカリ金属のシアン酸塩である請求の範囲1記載の方法 。
  10. 10.上記ビニルモノマーが、アクリル酸、メタアクリル酸、アクリル酸メチル 、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル 酸ブチル、メタアクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタアク リル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタアクリル酸2− ヒドロキシエチルまたはクロロブレンである請求の範囲9記載の方法。
  11. 11.上記Xが塩素または臭素である請求の範囲1記載の方法。
  12. 12.上記Xが塩素または臭素である請求の範囲8記載の方法。
  13. 13.上記Xが塩素または臭素である請求の範囲10記載の方法。
  14. 14.上記ハロゲン化化合物が、2−ブロモイソ酪酸のアルキルエステル類、2 −クロロイソ酪酸のアルキルエステル類、2−クロロイソ酪酸エチル、2−ヨー ドイソ酪酸エチル、2−ブロモイソ酪酸エチソル、2−ブロモマロン酸ジエチル 、ブロモメチルp−ニトロフェニルケトン、2−ブロモイソブチロニトリル、2 −ブロモ酢酸メチル、2−フェニル−2−クロロ酢酸フェニル、n−ヘキシル− 2−クロロオクトエートまたは−2−ブロモマロノニトリルである請求の範囲1 記載の方法。
  15. 15.上記ハロゲン化化合物が、2−ブロモイソ酪酸のアルキルエステル類、2 −クロロイソ酪酸のアルキルエステル類、2−クロロイソ酪酸エチル、2−ヨー ドイソ酪酸エチル、2−プロモイソ酪酸エチル、2−ブロモマロン酸ジエチル、 プロモメチルp−ニトロフェニルケトン、2−ブロモイソブチロニトリル、2− ブロモ酢酸メチル、2−フェニル−2−クロロ酢酸フェニル、n−ヘキシル−2 −クロロオクトエートまたは2−ブロモマロノニトリルである請求の範囲7記載 の方法。
  16. 16.上記ハロゲン化化合物が、2−ブロモイソ酪酸のアルキルエステル類、2 −クロロイソ酪酸のアルキルエステル頬、2−クロロイソ酪酸エチル、2−ヨー ドイソ酪酸エチル、2−プロモイソ酪酸エチル、2−ブロモマロン酸ジエチル、 ブロモメチルp−ニトロフェニルケトン、2−ブロモイソブチロニトリル、2− ブロモ酢酸メチル、2−フェニル−2−クロロ酢酸フェニル、n−ヘキシル−2 −クロロオクトエートまたは2−ブロモマロノニトリルである請求の範囲8記載 の方法。
  17. 17.上記ハロゲン化化合物が、2−ブロモイソ酪酸のアルキルエステル類、2 −クロロイソ酪酸のアルキルエステル類、2−クロロイソ酪酸エチル、2−ヨー ドイソ酪酸エチル、2−プロモイソ酪酸エチル、2−ブロモマロン酸ジエチル、 ブロモメチルp−ニトロフェニルケトン、2−ブロモイソブチロニトリル、2− ブロモ酢酸メチル、2−フェニル−2−クロロ酢酸フェニル、n−ヘキシル−2 −クロロオクトエートまたは2−ブロモマロノニトリルである請求の範囲10記 載の方法。
  18. 18.ブロックコポリマーが生じるように逐次的に上記ビニルモノマー類を加え る請求の範囲1記載の方法。
  19. 19.混ぜ物無しで行う請求の範囲1記載の方法。
  20. 20.乳化液として行う請求の範囲1記載の方法。
  21. 21.上記乳化液が水系乳化液である請求の範囲20記載の方法。
  22. 22.懸濁液として行う請求の範囲1記載の方法。
  23. 23.上記懸濁液が水系懸濁液である請求の範囲22記載の方法。
  24. 24.約−20℃から約120℃の温度で行う請求の範囲1記載の方法。
  25. 25.上記温度が約0℃から約60℃である請求の範囲24記載の方法。
  26. 26.上記温度が約10℃から約60℃である請求の範囲25記載の方法。
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