説明

ビシナル置換型官能基含有重合体及びその用途

【課題】新規なビシナル置換型官能基含有重合体およびその用途を提供する。
【解決手段】一般式(I)で示されるビシナル置換型官能基含有重合体。


(I)
(式中、Aはエチレン等の重合により形成される基であり、GPCによる重量平均分子量が400〜500,000のものを表しZは水素原子、アルキル基等を表し、X、Yは、一方が水酸基、ポリアルキレングリコール基等を表し、他方は−E−R1、−NR23、−CR456[Eは酸素原子または硫黄原子を表し、R1〜R6は水素原子、炭化水素基等を表す]のいずれかで示される基等を表わす。)並びに、前記(1)記載のビシナル置換型官能基含有重合体を含む帯電防止剤、トナー用離型剤、顔料分散剤、塩化ビニル樹脂用滑剤、エマルジョン組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規なビシナル置換型官能基含有重合体とその用途に関する。具体的には、エチレン単独、エチレンとα-オレフィン、またはα-オレフインの重合体であって、該オレフィンの重合により形成される基のGPCによる重量平均分子量が400〜500,000であり、かつ末端に特定の官能基を有する新規な重合体、ならびにその用途に関する。
【背景技術】
【0002】
エチレン系重合体あるいはα-オレフィン重合体は、分子構造が非極性であり、他物質との親和性に乏しいため各種の官能基を導入することが試みられており、例えば、末端に官能基を導入した以下の重合体が報告されている。
(1)片末端に二重結合を含有する液状エチレン系重合体または液状α-オレフィン重合体の末端にマレイン酸等の炭素数3ないし10の不飽和カルボン酸類を結合した重合体(例えば特許文献1)、末端をエポキシ化変性した重合体(例えば特許文献2)、末端をヒドロキシル化変性した重合体(例えば特許文献3)、
(2)片末端に二重結合を含有するシンジオタクティックなα-オレフィン重合体の末端をエポキシ化、ヒドロキシル化あるいはスルホン化変性した重合体(例えば特許文献4)、
(3)片末端に二重結合を含有するエチレン系重合体の末端をヒドロキシル化、エポキシ化、マレイン化、スルホン化、シリル化、ハロゲン化変性した重合体(例えば特許文献5および6)、
(4)低分子量ポリエチレンの酸化により得られる片末端ヒドロキシル重合体から誘導される末端ハロゲン重合体、末端カルボキシル重合体、末端アミノ重合体等(例えば特許文献7)。
【0003】
これらの報告例の内、(1)から(3)の重合体群は、片末端に二重結合を含有する重合体の変性により得られる重合体であり、種々の用途に用いられているが、変性方法が限られていること、変性方法によっては官能基含有率が低いことなどから使用できる用途の範囲が限られていた。
【0004】
前記(4)の重合体群は、低分子量ポリエチレンの片末端ヒドロキシル化体の変性によって得られる重合体群であり、例えば、平均炭素数50までのポリエチレン末端を80〜85%変性した第一級アルコールであるユニリン(Unilin、登録商標)等の化学変性により製造されるものが知られている。しかし、原料であるユニリンの分子量が比較的低分子量に限られていること、重合体がポリエチレンに限られていること等から使用範囲が限定されていた。
【0005】
【特許文献1】特公平7-78098号公報
【特許文献2】特公平7-91338号公報
【特許文献3】特公平7-103181号公報
【特許文献4】USP5,252,677号
【特許文献5】特開2001-2731号公報
【特許文献6】特開2003-73412号公報
【特許文献7】特開平1-217007号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、重合体末端の隣接する二つの位置に特定の官能基を有する新規なビシナル置換型官能基含有重合体を提供することである。更に、本発明の課題は、該ビシナル置換型官能基含有重合体を含む新規な材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、
(1)一般式(I)で示されるビシナル置換型官能基含有重合体、
【0008】
【化1】

(I)
(式中、Aは、エチレン単独、エチレンと炭素数3〜20のα-オレフィン、または炭素数が3〜20のα-オレフィン単独の重合により形成される基であり、GPCによる重量平均分子量が400〜500,000のものを表し、Zは水素原子、アルキル基、アラルキル基を表す。X、Yは、一方が水酸基、ポリアルキレングリコール基またはアシルオキシ基を表し、他方は下記一般式(II)、一般式(III)、一般式(IV)のいずれかで示される基、シアノ基、カルボキシル基、エステル基またはアミド基を表し、XとYは互いに結合して5員環を形成していてもよい。)
【0009】
【化2】

(II)
(式中、Eは酸素原子または硫黄原子を表し、R1は水素原子、炭化水素基、アシル基、ポリアルキレングリコール基、下記一般式(XI)
【0010】
【化3】

(XI)
(式中、R12はm+1価の炭化水素基を表し、Gは同一または相異なり、-OR13、-NR1415(R13〜R15はポリアルキレングリコール基を表す)で表される基を表し、mは1〜50の整数を表す)で表される基を表す)
【0011】
【化4】

(III)
(式中、R2,R3は同一または相異なり、水素原子、炭化水素基、アシル基、ポリアルキレングリコール基、上記一般式(XI)で表される基を表す)
【0012】
【化5】

(IV)
(式中、R4〜R6は同一または相異なり、水素原子、炭化水素基、アシル基、シアノ基、カルボキシル基、エステル基、アミド基を表す)
(2)前記(1)記載のビシナル置換型官能基含有重合体を含む樹脂組成物、帯電防止剤、接着剤、塗料用組成物、トナー用離型剤、顔料分散剤、塩化ビニル樹脂用滑剤、エマルション組成物、酸素補足性組成物等の用途
に関するものである。
【発明の効果】
【0013】
本発明により重合体末端の隣接する二つの位置に特定の官能基を有する新規なビシナル置換型官能基含有重合体を提供することができる。該ビシナル置換型官能基含有重合体は高価なモノマー原料を使用しないため経済性の面においても有利である。
【0014】
また、本発明の新規なビシナル置換型官能基含有重合体により、塗料改質剤、艶出し剤、天然ワックス用配合剤、樹脂の成型加工性改良剤、紙質向上剤、インキ用耐摩耗性向上剤、ホットメルト添加剤、電気絶縁剤、ポリオレフィンフィルム用防曇剤、油性化合物用増粘剤(ゲル化剤)、脂質小胞用材料、ポリオレフィンの親水化剤、撥水化剤、農薬製剤等の成型助剤、帯電防止剤、接着剤、塗料用組成物、トナー用離型剤、顔料分散剤、塩化ビニル樹脂用滑剤、エマルション組成物、酸素補足性組成物等に適した材料を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明のビシナル置換型官能基含有重合体は、重合体片末端のα位とβ位に官能基X、Yを有する重合体のことであり、前記一般式(I)で示される重合体である。α位とβ位に官能基を有することからビシナル置換型官能基含有重合体と称している。
【0016】
一般式(I)中、Aで表される基を形成する炭素数3〜20のα-オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、3,3-ジメチル-1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、3-メチル-1-ヘキセン、4-メチル-1-ヘキセン、アリルシクロペンタン、アリルシクロヘキサン、アリルベンゼン、ビニルシクロプロパン、ビニルシクロヘキサン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンなどを例示することができる。これらの中の1種又は2種以上が用いられる。この中でも特にプロピレン、1-ブテンが好ましい。
【0017】
一般式(I)において、Aで表される基のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCと略す)により測定した重量平均分子量(Mw)は400〜500,000であり、好ましくは800〜200,000,更に好ましくは1,000〜100,000である。
【0018】
本発明のビシナル置換型官能基含有重合体は、対応する一般式(S)
【0019】
【化6】

(S)
(式中、A、Zは一般式(I)と同様の原子または基を示す)で示される末端エポキシ基含有重合体から製造することができ、Aで表される基の重量平均分子量は該末端エポキシ基含有重合体の重量平均分子量から、エポキシ基の分子量42とZで表される基の分子量を差し引いた値として求めることができる。
【0020】
一般式(I)においてAで表される基のGPCにより測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比、すなわち分子量分布(Mw/Mn)は、1.0〜4.0が好ましく、より好ましくは1.0〜3.0、更に好ましくは1.0〜2.5の範囲である。
【0021】
重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、ミリポア社製GPC-150を用い以下のようにして測定した。すなわち、分離カラムは、TSK GNH HTであり、カラムサイズは直径7.5mm、長さ300mmのものを使用した。カラム温度は140℃とし、移動相にはオルトジクロルベンゼン(和光純薬)及び酸化防止剤としてBHT(武田薬品)0.025質量%を用い、1.0ml/分で移動させた。試料濃度は0.1質量%とし、試料注入量は500マイクロリットルとした。検出器として示差屈折計を用いた。標準ポリスチレンは東ソー社製を用いた。
【0022】
本発明の一般式(I)中、Zのアルキル基としては、直鎖、分岐または環状の炭素数1〜18のアルキル基が好ましい。アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、n-へキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-デシル基、n-テトラデシル基、n-オクタデシル基、シクロプロパン、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロプロピルメチル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基等が挙げられる。
【0023】
本発明の一般式(I)中、Zのアラルキル基としては、炭素数7〜15のアラルキル基が好ましい。アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ベンズヒドリル基、フェニルプロピル基等が挙げられる。
【0024】
一般式(I)のX、Yのポリアルキレングリコール基としては下記一般式(V)
【0025】
【化7】

(V)
(式中、R7はアルキレン基を表し、R8は水素原子またはアルキル基を表し、nは1〜10,000の整数を表す)
で表される基である。ここで、ポリアルキレングリコール基には一般式(V)中、nが1の場合も包含される。
【0026】
一般式(II)、(III)のR1〜R3、一般式(XI)のR13〜R15のポリアルキレングリコール基としては下記一般式(T)
【0027】
【化8】

(T)
(式中、R7はアルキレン基を表し、R8は水素原子またはアルキル基を表し、nは1〜10,000の整数を表す)で表される基である。ここで、ポリアルキレングリコール基には一般式(T)中、nが1の場合も包含される。
【0028】
7のアルキレン基としては、炭素数1〜20のアルキレン基が好ましい。アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、エチルエチレン基、ジメチルエチレン基、フェニルエチレン基、クロロメチルエチレン基、ブロモメチルエチレン基、メトキシメチルエチレン基、アリールオキシメチルエチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、シクロヘキシレン基等が挙げられる。R7は単独のアルキレン基でもよく2種以上のアルキレン基が混在していてもよい。
【0029】
8のアルキル基としては、直鎖、分岐または環状の炭素数1〜18のアルキル基が好ましい。アルキル基の具体例としては、一般式(I)のZと同様のものが挙げられる。
【0030】
一般式(I)のX、Yのアシルオキシ基としては、炭素数2〜15のアシルオキシ基が好ましく、ヘテロ原子を含む官能基が結合していてもよい。アシルオキシ基としては、例えば、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、3-カルボキシプロピオニルオキシ基、3-カルボキシ-2-プロペノイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ヘキサノイルオキシ基、オクタノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、4-トリフルオロメチルベンゾイルオキシ基、3-ニトロベンゾイルオキシ基、2-カルボキシベンゾイルオキシ基、ナフトイルオキシ基、パーフルオロヘプタノイルオキシ基、パーフルオロオクタノイルオキシ基等を挙げることができる。
【0031】
一般式(II)、一般式(III)、一般式(IV)中、R1〜R6の炭化水素基としてはアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基が好ましく、ヘテロ原子を含む官能基が結合していてもよい。
【0032】
この場合のアルキル基としては、直鎖、分岐または環状の炭素数1〜18のアルキル基が好ましい。アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、ジヒドロキシプロピル基、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-3-ヒドロキシプロパン、テトラデシル基、オクタデシル基、シクロプロピルメチル基、シクロヘキシルメチル基、ブロモデシル基、トリフルオロエチル基、ヘキサフルオロ-2-プロピル基、パーフルオロオクチル基等が挙げられる。
【0033】
アルケニル基としては、直鎖または分岐の炭素数2〜6のアルケニル基が好ましい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、フルオロアリル基、イソプロペニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられる。
【0034】
アラルキル基としては、炭素数7〜15のアラルキル基が好ましい。アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、ジフルオロベンジル基、ペンタフルオロフェニルメチル基、ビス(4-メトキシフェニル)メチル基、フェネチル基、ベンズヒドリル基、フェニルプロピル基等が挙げられる。
【0035】
また、アリール基としては、炭素数6〜15のアリール基が好ましい。アリール基としては、例えば、フェニル基、ジクロロフェニル基、メトキシフェニル基、メトキシカルボニルフェニル基、ニトロフェニル基、ヘキサフルオロフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられる。
【0036】
一般式(II)、一般式(III)、一般式(IV)中、R1〜R6のアシル基としては、炭素数2〜15のアシル基が好ましい。アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、カルボキシプロピオニル基、カルボキシプロペノイル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、オクタノイル基、ベンゾイル基、トリフルオロメチルベンゾイル基、ニトロベンゾイル基、カルボキシベンゾイル基、ナフトイル基、パーフルオロヘプタノイル基、パーフルオロオクタノイル基等を挙げることができる。
【0037】
一般式(I)のX、Y、一般式(IV)のR4〜R6のエステル基としては、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基またはアリールオキシカルボニル基が好ましい。アルコキシカルボニル基またはアリールオ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、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、ブチルシクロヘキシルオキシカルボニル基、シクロペンチルエトキシカルボニル基、ビニルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、フルオロフェノキシカルボニル基、メトキシカルボニルフェニルフェノキシカルボニル基、ナフトキシカルボニル基等を挙げることができる。
【0038】
一般式(I)のX、Y、一般式(IV)のR4〜R6のアミド基としては、カルバモイル基、N-メチルカルバモイル基、N,N-ジメチルカルバモイル基、N-(2-ヒドロキシエチル)カルバモイル基、N,N-ジブチルカルバモイル基、ピロリジニルカルボニル基、1-ピペリジニルカルボニル基等を挙げることができる。
【0039】
一般式(XI)で表される基は、m個のGで表される基を有する炭化水素基を表す。R12はm+1価の炭化水素基を表しヘテロ原子を含む官能基が結合していてもよい。
Gは同一または相異なり、-OR13、-NR1415で表される基を表す。R13〜R15で表されるポリアルキレングリコール基は一般式(T)で表されるものと同様である。
【0040】
XとYが結合して5員環を形成する場合の-X-Y-で表される2価の基は、下記の何れかの基が好ましい。
-O-CO-O-
-O-CR910-O-
-O-CO-CHL-
(Lは水素原子、シアノ基、エステル基、カルボキシル基を表し、R9〜R10は水素原子、アルキル基、アリール基を表す)
この場合のLのエステル基としては、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基またはアリールオキシカルボニル基が好ましい。エステル基の具体例としては、一般式(I)のX、Y、一般式(IV)のR4〜R6と同様のものが挙げられる。
【0041】
9〜R10で表されるアルキル基としては、直鎖、分岐または環状の炭素数1〜18のアルキル基が好ましい。アルキル基の具体例としては、一般式(I)のZと同様のものが挙げられる。
【0042】
9〜R10で表されるアリール基としては炭素数6〜15のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ジクロロフェニル基、メトキシフェニル基、ニトロフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられる。
【0043】
<ビシナル置換型官能基含有重合体の製造方法>
一般式(I)で示されるビシナル置換型官能基含有重合体は、対応する末端エポキシ基含有重合体から製造することができる。末端エポキシ基含有重合体は、対応する片末端二重結合含有重合体をエポキシ化することにより得ることができる(特許文献2、4、5,および6)。該片末端二重結合含有重合体の分子量は、重合触媒の種類、エチレンまたはα-オレフィンの圧力等の反応条件により、調節することができる(特許文献5、6)。
【0044】
ここで原料として用いる末端エポキシ基含有重合体のエポキシ基含有率は、全片末端の50%以上が好ましく、より好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上、更により好ましくは90%以上である。
【0045】
末端エポキシ基含有重合体の全片末端中のエポキシ含有率は1H-NMRによって決定される。例えば、エチレンのみからなる片末端二重結合含有重合体をエポキシ化して得られた末端エポキシ基含有重合体の場合、飽和末端におけるメチル基の3プロトン分のピーク(A)が0.65〜0.9ppm、エポキシ基付け根の3プロトン分のピーク(B)が1プロトンずつ2.3〜2.4ppm、2.6〜2.7ppm、2.8〜2.9ppmに観測される。エポキシ変性が十分でない場合は、末端二重結合の3プロトン分のピーク(C)が4.85〜5.0ppmに2プロトン、5.5〜5.8ppmに1プロトン観測される。各ピーク(A)、(B)および(C)のピーク面積を各々SA、SBおよびSCとすれば、エポキシ基含有率(Ep(%))は下記式にて算出される。
【0046】
Ep(%)=SB/(SA+SB+SC)×200
なお、1H-NMRについては、測定サンプル管中で重合体を、ロック溶媒と溶媒を兼ねた重水素化-1,1,2,2-テトラクロロエタンに完全に溶解させた後、120℃において測定した。ケミカルシフトは、重水素化-1,1,2,2-テトラクロロエタンのピークを5.92ppmとして、他のピークのケミカルシフト値を決定した。
【0047】
本発明では、一般式(S)で表される末端エポキシ基含有重合体を、後述する反応剤と反応させることによりビシナル置換型官能基含有重合体を製造することができる。
【0048】
本発明のビシナル置換型官能基含有重合体の官能基含有率は、全片末端の50%以上が好ましく、より好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上、更により好ましくは90%以上である。ビシナル置換型官能基含有重合体の官能基含有率は1H-NMRによって決定される。例えば、エチレンのみからなる末端エポキシ基含有重合体を官能基化して得られたビシナル置換型官能基含有重合体の場合、ビシナル置換型官能基付け根の3プロトン分のピーク(D)が1プロトンずつ3.2〜3.4ppm、3.4〜3.5ppm、3.6〜3.8ppmに観測される。官能基化が十分でない場合は、エポキシ基付け根の3プロトン分のプロトンピーク(E)が1プロトンずつ2.3〜2.4ppm、2.6〜2.7ppm、2.8〜2.9ppmに観測される。各ピーク(D)および(E)のピーク面積を各々SDおよびSEとし、原料の末端エポキシ基含有重合体のエポキシ基含有率をEp(%)とすれば、ビシナル置換型官能基含有重合体の官能基含有率(Fc(%))は下記式にて算出される。
【0049】
Fc(%)=SD/(SD+SE)×Ep(%)
[(1)一般式(I)においてX、Yの一方が水酸基である重合体の製造方法]
[(1a)X、Yの一方が水酸基で、他方が一般式(II)で示される基である重合体の製造方法]
原料となる末端エポキシ基含有重合体に、酸または塩基触媒存在下、一般式(VI)
【0050】
【化9】

(VI)
(式中、E、R1は一般式(II)と同様の原子または基を表す)で示される化合物(以下、反応剤Aと表記する)を反応させることにより、X、Yの一方が水酸基で、他方が一般式(II)で示される基である重合体を得ることができる。
【0051】
一般式(VI)としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、オクタノール、アリルアルコール、シクロヘキサノール、プロペニルアルコール、ヘキセノール、ブロモデカノール、トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロ-2-プロパノール、パーフルオロオクタノール、ベンジルアルコール、ジフルオロベンジルアルコール、ペンタフルオロフェニルメタノール、ビス(4-メトキシフェニル)メタノール、フェネチルアルコール、フェニルプロピルアルコール、フェノール、ジクロロフェノール、メトキシフェノール、メトキシカルボニルフェノール、ニトロフェノール、ヘキサフルオロフェノール、メチルフェノール、ジメチルフェノール、ナフチルアルコール等のアルコール類、グリセリン、ブタントリオール、ペンタエリスリトール等の多価アルコール類、チオメタノール、チオエタノール等のチオアルコール類、酢酸、プロピオン酸、マレイン酸、コハク酸、マロン酸、ブタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、アクリル酸、メタクリル酸、安息香酸、トリフルオロメチル安息香酸、ニトロ安息香酸、フタル酸、ナフチル酸、パーフルオロヘプタン酸、パーフルオロオクタン酸等のカルボン酸類、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、フェニルエチレングリコール、モノプロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、プロパンジオール、クロロプロパンジオール、ブロモプロパンジオール、メトキシプロパンジオール、アリルオキシプロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンメタンジオール等のポリアルキレングリコール類を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく2種以上の混合物でもよい。ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールについては、二官能性、三官能性、四官能性の化合物を全て含むものとする。
【0052】
酸触媒としては例えば、塩酸、硫酸、リン酸等の鉱酸類、p-トルエンスルホン酸等のスルホン酸類、アンバーリスト-15(登録商標)等の固体酸類、三フッ化ホウ素エーテル錯体、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、三塩化アルミニウム、三臭化アルミニウム、四塩化スズ、二塩化亜鉛等のルイス酸を挙げることができる。
【0053】
塩基触媒としては例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等のアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、トリエチルアミン等の有機アミン類、アンバーリスト-21(登録商標)、アンバーリスト-93(登録商標)等の弱塩基性イオン交換樹脂等が挙げられる。
【0054】
酸または塩基触媒の使用量は、末端エポキシ基含有重合体に対して、0.01〜10質量倍が好ましく、より好ましくは0.1〜5質量倍、最も好ましくは0.5〜2質量倍である。これらの酸または塩基触媒は単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いても構わない。
【0055】
反応溶媒としては、原料の末端エポキシ基含有重合体に対して不活性なものが使用でき、例えばn-ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、酢酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等のエーテル類、クロロホルム、ジクロルエタン、トリクロルエタン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素などが挙げられる。原料の末端エポキシ基含有重合体がその溶媒に対して不溶でない限り、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素が好ましい。溶媒の使用量は原料の溶解性に作用するが、原料の末端エポキシ基含有重合体に対し0.8〜100質量倍が好ましく、より好ましくは1〜50質量倍、更に好ましくは2〜20質量倍である。
【0056】
反応は、例えば次のようにして行うことができる。反応器に、末端エポキシ基含有重合体、反応剤A、酸または塩基触媒を入れて混合し、均一に溶解するまで昇温する。ここで反応剤Aをあらかじめアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩として使用してもよい。反応温度は用いる末端エポキシ基含有重合体が溶解する温度が好ましい。反応温度は、25〜300℃が好ましく、より好ましくは50〜250℃、更に好ましくは80〜200℃である。使用する化合物、溶媒によっては反応温度が沸点を超える場合があるためオートクレーブ等適切な反応装置を選択する。反応時間は使用する触媒の量、反応温度、重合体類の反応性等の反応条件により変わるが、通常数分から50時間である。
【0057】
反応後は晶析操作、洗浄等の簡単な操作により、過剰の触媒、反応剤A、反応溶媒を除去して目的とするビシナル置換型官能基含有重合体を得ることができる。上記反応において、原料の末端エポキシ基含有重合体の製造工程から単離精製せずに上記反応を実施することもできる。
【0058】
また、一般式(I)においてX、Yともに水酸基である重合体の製造方法としては、アルコール等の相溶化溶媒の共存下、末端エポキシ基含有重合体と水を反応させる方法が好ましい。
【0059】
[(1b)X、Yの一方が水酸基で、他方が一般式(III)で示される基である重合体の製造方法]
原料となる末端エポキシ基含有重合体に、一般式(VII)
【0060】
【化10】

(VII)
(式中、R2,R3は一般式(III)と同様の原子または基を表す)で示される化合物を反応させることにより、X、Yの一方が水酸基で、他方が一般式(III)で示される基である重合体を得ることができる。反応は、酸または塩基触媒を共存させてもよい。
【0061】
一般式(VII)としては、例えば、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、メチルプロピルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、エチルプロピルアミン、ブチルアミン、デシルアミン、オクタデシルアミン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、ヘキサメチレンイミン、エチレンジアミン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジエチレントリアミン、N-(アミノエチル)プロパンジアミン、イミノビスプロピルアミン、スペルミジン、スペルミン、トリエチレンテトラミン、シクロプロピルアミン、シクロブチルアミン、N-メチルシクロヘキシルアミン、ジアミノシクロヘキサン、ベンジルアミン、トリス(アミノプロピル)アミン、トリス(アミノエチル)アミン、アミノメチルヘプタンジアミン、アニリン、クロロアニリン、トルイジン、アミノフェノール、メチレンジアニリン、フェニレンジアミン、アミノナフタレン、ジェファーミン類(登録商標)等を挙げることができる。ジェファーミン(登録商標)としては末端にアミノ基を含有するポリアルキレングリコール類全てを含むものとする。
【0062】
酸、塩基触媒とその使用量、反応溶媒とその使用量については、(1a)と同様である。
【0063】
反応方法は、(1a)の場合と同様に行うことができるが、酸、塩基触媒の非存在下でも反応は進行する。
【0064】
[(1c)X、Yの一方が水酸基で、他方が一般式(IV)で示される基である重合体の製造方法]
原料となる末端エポキシ基含有重合体に、一般式(VIII)
【0065】
【化11】

(VIII)
(式中、R4〜R6は一般式(IV)と同様の原子または基を表す。Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム原子、珪素原子、スズ原子を表し、Qはハロゲン原子を表し、lは1〜4の整数を、mは0〜3の整数を表す)で示される有機金属化合物を反応させることにより、X、Yの一方が水酸基で、他方が一般式(IV)で示される基である重合体を得ることができる。
【0066】
Qで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【0067】
Mで示されるアルカリ金属としては、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子、ルビジウム原子、セシウム原子が挙げられる。
【0068】
Mで示されるアルカリ土類金属としては、ベリリウム原子、マグネシウム原子、カルシウム原子、ストロンチウム原子、バリウム原子が挙げられる。
【0069】
一般式(VIII)で表される有機金属化合物としては、例えば、酢酸エチル-ナトリウムエノレート、マロン酸ジエチル-ナトリウムエノレート、マロノニトリル-カリウムエノレート、コハク酸ジエチル-リチウムエノレート、2-シアノ酢酸エチル-ナトリウムエノレート等のエノレート類、 メチルリチウム、n-ブチルリチウム、tert-ブチルリチウム、ジエチル亜鉛、トリプロピルアルミニウム等の有機金属化合物等を挙げることができる。
【0070】
これらの有機金属化合物の製造は、一般的な方法を用いる事ができる。
【0071】
反応方法は、(1a)の場合と同様に行うことができる。この場合、酸、塩基触媒を用いないで反応を行うことができる。また、反応後は、水またはメタノール、エタノール等の低級アルコールで処理して金属を取り除くことができる。
【0072】
反応溶媒とその使用量については(1a)と同様である。
【0073】
[(1d)X、Yの一方が水酸基で、他方がシアノ基、カルボキシル基、エステル基、アミド基で示される基である重合体の製造方法]
原料となる末端エポキシ基含有重合体にシアノ化剤を反応させることにより、X、Yの一方が水酸基で、他方がシアノ基の重合体が得られる。
【0074】
得られたシアノ基を含む重合体を加水分解によりカルボキシル基に誘導できる。更にこのカルボキシル基をエステル化することによりエステル基に誘導でき、アミド化することによりアミド基に誘導できる。これらの加水分解、エステル化、アミド化は、一般的な方法を用いる事ができる。
【0075】
シアノ化剤としてはシアン化ナトリウム、シアン化カリウム、トリメチルシリルシアニド、ジエチルアルミニウムシアニド、アセトンシアノヒドリン等を挙げることができる。シアノ化剤の使用量は原料の末端エポキシ基含有重合体の0.9〜20質量倍が好ましく、より好ましくは1〜10質量倍、更に好ましくは1.1〜10質量倍である。
【0076】
反応方法は、(1a)の場合と同様に行うことができる。この場合、酸、塩基触媒を用いないで反応を行うことができる。
【0077】
反応溶媒とその使用量については(1a)と同様である。
【0078】
[(2)一般式(I)においてX、Yの一方がポリエチレングリコール基である重合体の製造方法]
一般式(I)においてXまたはYの一方が水酸基のビシナル置換型官能基含有重合体(以下、重合体Aと表記する)を原料とし、該水酸基にエポキシ化合物を反応させることにより、一般式(I)においてX、Yの一方がポリエチレングリコール基である重合体を得ることができる。
【0079】
上記水酸基に付加重合するエポキシ化合物としては、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシド、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは2種以上併用してもよい。これらの中で、好ましくは、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシド、スチレンオキシドである。より好ましくはプロピレンオキシド、及びエチレンオキシドである。
【0080】
本反応に用いる触媒としては、例えばアルカリ金属水酸化物が挙げられる。また、ホスファゼニウム化合物、ホスフィンオキシド化合物、及びホスファゼン化合物(以下、P=N結合を有する化合物と表記する)を用いることもできる。
【0081】
アルカリ金属水酸化物としては、例えば水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビシウム、水酸化セシウム等が挙げられる。
【0082】
ホスファゼニウム化合物としては、例えば、テトラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロキシド、テトラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムメトキシド、テトラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムエトキシド、テトラキス[トリ(ピロリジン-1-イル)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムtert-ブトキシド等が挙げられる。
【0083】
ホスフィンオキシド化合物としては、例えば、トリス[トリス(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフィンオキシド、又はトリス[トリス(ジエチルアミノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフィンオキシド等が挙げられる。
【0084】
ホスファゼン化合物としては、例えば、1-tert-ブチル-2,2,2-トリメチルホスファゼン、1-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-2,2,4,4,4-ペンタイソプロピル-2λ5,4λ5-カテナジ(ホスファゼン)、1-tert-ブチル-2,2,2-トリアリルホスファゼン、1-シクロヘキシル-2,2,4,4,4-ペンタアリル-2λ5,4λ5-カテナジ(ホスファゼン)、1-エチル-2,4,4,4-トリベンジル-2-トリベンジルホスフォラニリデンアミノ-2λ5,4λ5-カテナジ(ホスファゼン)、1-メチル-2,2,2-トリシクロペンチルホスファゼンまたは1-プロピル-2,2,4,4,4-シクロヘキシル-2λ5,4λ5-カテナジ(ホスファゼン)等が挙げられる。
【0085】
触媒であるアルカリ金属水酸化物の使用量は原料の重合体Aの1モルに対して、0.05〜0.5モルが好ましく、より好ましくは0.1〜0.3モルの範囲である。
【0086】
触媒であるP=N結合を有する化合物の使用量は、重合速度、経済性等の点から、原料の重合体Aの1モルに対して1×10-4〜5×10-1モルが好ましい。より好ましくは5×10-4〜1×10-1モル、更に好ましくは1×10-3〜1×10-2モルである。
【0087】
原料である重合体Aにエポキシ化合物を付加重合する温度は、重合速度、副反応抑制の点から、15〜130℃が好ましい。より好ましくは40〜120℃、更に好ましくは50〜110℃の範囲である。エポキシ化合物の付加重合温度を上記範囲内の低い温度で行う場合は、原料の重合体Aに対するP=N結合を有する化合物の濃度を先に述べた範囲内で高めることが好ましい。
【0088】
エポキシ化合物の付加重合反応の圧力は、副反応抑制の点から、882kPa以下が好ましい。通常、耐圧反応器内でエポキシ化合物の付加重合が行われる。エポキシ化合物の反応は減圧状態から開始しても、大気圧の状態から開始してもよい。大気圧の状態から開始する場合には、窒素、又は、ヘリウム等の不活性気体存在下で行うことが望ましい。反応圧力は、より好ましくは686kPa以下、更に好ましくは490kPa以下である。エポキシ化合物としてプロピレンオキシドを用いる場合には、反応圧力は490kPa以下が好ましい。
【0089】
反応におけるエポキシ化合物の供給方法は、必要量のエポキシ化合物の一部を一括して供給し、残部を連続的に供給する方法、又は、全てのエポキシ化合物を連続的に供給する方法等が用いられる。必要量のエポキシ化合物の一部を一括して供給する方法においては、エポキシ化合物の重合反応初期の反応温度は、上記温度範囲内でより低温側とし、エポキシ化合物の装入後に、次第に反応温度を上昇する方法が好ましい。
【0090】
エポキシ化合物としてプロピレンオキシド及びエチレンオキシドを併用する場合の重合方法には、(a)プロピレンオキシドを重合した後、エチレンオキシドをブロックで共重合するエチレンオキシドキャップ反応、(b)プロピレンオキシドとエチレンオキシドをランダムに共重合するランダム反応、(c)プロピレンオキシドを重合した後、エチレンオキシドを重合し、次いで、プロピレンオキシドを重合するトリブロック共重合反応が挙げられる。これらの中で好ましい重合方法は、エチレンオキシドキャップ反応とトリブロック共重合反応である。
【0091】
付加重合器の最大圧力は、エポキシ化合物の装入速度、重合温度、触媒量等に影響される。エポキシ化合物の装入速度は、付加重合機の最大圧力が882kPaを超えないように制御することが好ましい。エポキシ化合物の装入が完了すると、付加重合器の内圧は徐々に低下する。内圧の変化が認められなくなるまで付加重合反応を継続することが好ましい。ポリアルキレングリコール基を含有するビシナル置換型官能基含有重合体の水酸基価(OHV)を基準とすると、OHVが2〜200mgKOH/gとなるまで付加重合を継続することが好ましい。
【0092】
エポキシ化合物の付加重合反応に際して、溶媒を使用することもできる。溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ペプタン等の脂肪族炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。
【0093】
次に、上記のようにして製造されたポリアルキレングリコール基を含有するビシナル置換型官能基含有重合体の精製方法について説明する。ポリアルキレングリコール基を含有する粗製ビシナル置換型官能基含有重合体中に残存するアルカリ金属水酸化物またはP=N結合を有する化合物は、塩酸、リン酸等の鉱酸類、酢酸等の有機酸、炭酸ガス等による中和、吸着剤による吸着除去、水あるいは水/有機溶媒を用いた水洗、イオン交換樹脂によるイオン交換等の方法により除去することができる。
【0094】
一般式(I)においてX、Yの一方がポリエチレングリコール基であり、他方が一般式(II)で表され、かつR1が一般式(XI)で表される重合体の製造方法としては、まず、原料となる末端エポキシ基含有重合体と一般式(XII)
【0095】
【化12】

(XII)
(式中、Eは酸素原子または硫黄原子を表し、R12はm+1価の炭化水素基を表し、Tは同一または相異なり水酸基、アミノ基を表し、mは1〜50の整数を表す)
で示される反応剤A’とを(1a)に記載した方法により反応させ、一般式(I)においてX、Yの一方が水酸基、他方が下記一般式(XIII)で示される基で表される重合体を得る。
【0096】
【化13】

(XIII)
(式中、E、R12、T、mは一般式(XII)の定義と同様である)
得られた重合体の水酸基およびTで表される水酸基またはアミノ基に、上述の方法によりエポキシ化合物を重合させることにより得ることができる。
【0097】
一般式(I)においてX、Yの一方がポリエチレングリコール基であり、他方が一般式(III)で表され、かつR2、R3が一般式(XI)で表される重合体の製造方法としては、まず、原料となる末端エポキシ基含有重合体と一般式(XVI)
【0098】
【化14】

(XIV)
(式中、R12は同一または相異なりm+1価の炭化水素基を表し、Tは同一または相異なり水酸基、アミノ基を表し、mは1〜50の整数を表す)
で示される反応剤A’’とを(1a)に記載した方法により反応させ、一般式(I)においてX、Yの一方が水酸基、他方が下記一般式(XV)で示される基で表される重合体を得る。
【0099】
【化15】

(XV)
(式中、R12、T、mは一般式(XIV)の定義と同様である)
得られた重合体の水酸基およびTで表される水酸基またはアミノ基に、上述の方法によりエポキシ化合物を重合させることにより得ることができる。
【0100】
反応試剤A’としては、グリセリン、ペンタエリスリトール、ブタントリオール、ジペンタエリスリトール、ポリペンタエリスリトール、ジヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシベンゼン等を挙げることができる。
【0101】
反応試剤A’’としては、アミノフェノール、ヘキサメチレンイミン、エチレンジアミン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジエチレントリアミン、N-(アミノエチル)プロパンジアミン、イミノビスプロピルアミン、スペルミジン、スペルミン、トリエチレンテトラミン、ポリエチレンイミン等を挙げることができる。
【0102】
[(3)一般式(I)においてX、Yの一方がアシルオキシ基である重合体の製造方法]
前記重合体Aを原料とし、該水酸基等をアシル化することにより、一般式(I)においてX、Yの一方がアシルオキシ基である重合体を得ることができる。アシル化は、重合体Aと、対応する酸ハロゲン化物あるいは酸無水物を塩基触媒存在下反応させる一般的な方法で実施できる。
【0103】
酸ハロゲン化物としては、例えば塩化アセチル、臭化プロピオニル、塩化アクリロイル、塩化メタクリロイル、臭化ヘキサノイル、ヨウ化オクタノイル、塩化ベンゾイル、ヨウ化4-トリフルオロメチルベンゾイル、臭化3-ニトロベンゾイル、塩化ナフトイル、臭化パーフルオロヘプテノイル、ヨウ化パーフルオロオクテノイル等を挙げることができる。
【0104】
酸無水物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水アクリル酸、無水メタクリル酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水コハク酸等を挙げることができる。
【0105】
塩基触媒としては(1a)で例示した触媒を挙げることができる。
【0106】
[(4)一般式(I)においてXとYが互いに結合して5員環を形成する重合体の製造方法]
[(4a)-X-Y-で表される2価の基が -O-CO-O- である重合体の製造方法]
原料となる末端エポキシ基含有重合体に触媒存在下、二酸化炭素を反応させることにより、-X-Y-で表される2価の基が -O-CO-O- である重合体を得ることができる。
【0107】
触媒としては、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、塩化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化セシウム等のアルカリ金属ハロゲン化物、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物、トリエチルアミン過塩素酸塩等の三級アンモニウム塩、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムヨージド等の四級アンモニウム塩、四級アンモニウム塩を活性基として保有する塩基性アニオン交換樹脂、酸化マグネシウム等を挙げることができる。
【0108】
本発明における、触媒の使用量は特に限定されないが、原料である末端エポキシ基含有重合体と二酸化炭素の総重量に対して0.1〜200質量%が好ましく、より好ましくは1.0〜50質量%である。これらの触媒は単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
【0109】
本反応は無溶媒で行うことが可能であるが、必要に応じて溶媒を使用することも可能である。使用できる溶媒とその使用量は(1a)と同様である。
【0110】
反応は、液相、気相、液-気混合相の何れでも行うことができる。更に常圧、加圧、減圧の何れの状態で実施する事も可能である。反応効率の面から液相反応で行うことが好ましい。
【0111】
液相反応において、原料または生成物の沸点以上の反応温度で反応を行う場合には、原料および反応生成物に対して不活性な気体(例えばアルゴン、窒素またはヘリウムなど)により加圧状態として反応を行う事もできる。
【0112】
反応温度は特に限定はされないが、好ましくは0〜250℃、更に好ましくは50〜200℃の範囲である。
【0113】
反応時間は特に限定されないが、好ましくは数分から30時間程度であり、更に好ましくは0.5〜15時間程度である。
【0114】
原料である末端エポキシ基含有重合体と二酸化炭素の仕込み組成は特に限定はされないが、例えば末端エポキシ基含有重合体の高い転化率を達成するには末端エポキシ基含有重合体に対する二酸化炭素のモル比を高くすることが好ましい。本発明においては末端エポキシ基含有重合体に対する二酸化炭素のモル比は0.05〜50の範囲で行うことが好ましく0.5〜25の範囲が更に好ましい。
【0115】
本反応後、生成物である末端カーボネートは晶出、洗浄等の精製方法により単離精製される。
【0116】
また、-X-Y-で表される2価の基が-O-CO-O-である重合体は、一般式(I)におけるXとYが両方とも水酸基のもの(重合体Bと表す)を、カーボネート化剤を用いてカーボネート化することによっても合成できる。カーボネート化剤としては、ホスゲン、ジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルクロロホーメート、フェニルクロロホーメートを挙げることができる。カーボネート化においては、塩基触媒および溶媒を共存させても良い。塩基触媒とその使用量、反応溶媒とその使用量は(1a)と同様である。
【0117】
反応は、前記重合体B、カーボネート化剤、塩基触媒を混合し、加熱撹拌することにより進行する。反応温度は用いる重合体が溶解する温度が好ましいが、25℃から300℃が好ましく、より好ましくは50℃〜250℃、更に好ましくは80〜200℃である。使用する化合物、溶媒によっては反応温度が沸点を超える場合があるためオートクレーブ等適切な反応装置を選択する。反応時間は使用する触媒の量、反応温度、重合体類の反応性等の反応条件により変わるが、通常数分から50時間である。本発明の製造方法では、副生物の生成が少なく、反応後は晶析操作、洗浄等の簡単な操作により、過剰の触媒、反応溶媒を除いて目的とするビシナル置換型官能基含有重合体を得ることができる。
【0118】
[(4b)-X-Y-で表される2価の基が-O-CR910-O- である重合体の製造方法]
原料の末端エポキシ基含有重合体のエポキシ基とカルボニル化合物を、触媒存在下、反応させることにより、-X-Y-で表される2価の基が-O-CR910-O- である重合体を得ることができる。ここで用いられるカルボニル化合物としては、該構造に対応するR910C=Oで表されるカルボニル化合物であり、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、イソブチルメチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノンを挙げることができる。カルボニル化合物の使用量は、原料の末端エポキシ基含有重合体1モルに対し、1〜100モルが好ましく、より好ましくは1.1〜50モル、更に好ましくは1.2〜20モルの範囲である。
【0119】
本反応で使用できる触媒としては、例えば塩基触媒およびベンジルピリジニウム塩を挙げることができる。塩基触媒とその使用量は(1a)と同様である。
【0120】
ベンジルピリジニウム塩としては、例えば、メトキシベンジルシアノピリジニウム塩、ベンジルシアノピリジニウム塩等を挙げることができる。触媒として使用するベンジルピリジニウム塩の使用量は、原料の末端エポキシ基含有重合体1モルに対し、0.0001〜1モルの範囲が好ましく、より好ましくは0.001〜0.1モルの範囲内である。
【0121】
反応の条件は特に制限されないが、例えば室温〜80℃で5〜120分間撹拌することにより反応を行うことができる。
【0122】
本反応は無溶媒で行うことが可能であるが、溶媒を使用することも可能である。使用できる溶媒とその使用量は(1a)と同様である。また、-X-Y-で表される2価の基が-O-CR910-O- である重合体は、前記重合体Bの水酸基をR910C=Oで表されるカルボニル化合物によりアセタール化することによっても合成できる。反応は、アルコールによるカルボニル化合物のアセタール化反応の一般的な方法により行うことができる。
【0123】
[(4c)-X-Y-で表される2価の基が -O-CO-CHL- である重合体の製造方法]
一般式(I)において、X、Yの一方が水酸基であり、他方が一般式(X)
【0124】
【化16】

(X)
(式中、Lは前記と同様の原子または基を表し、R11は水素原子またはアルキル基を表す)で示される基であるビシナル置換型官能基含有重合体(重合体Cと表す)を、(1c)の方法により合成し、該重合体を酸または塩基触媒存在下、加熱することにより、-X-Y-で表される2価の基が -O-CO-CHL- である重合体を得ることができる。
【0125】
11のアルキル基は、直鎖、分岐または環状の炭素数1〜18のアルキル基が好ましい。アルキル基の具体例としては、一般式(I)のZにおいて例示したものと同様のものが挙げられる。
【0126】
反応は、重合体Cと触媒を溶媒存在下、加熱することにより進行する。酸または塩基触媒とその使用量、反応溶媒とその使用量は(1a)と同様である。
【0127】
反応は、例えば次のようにして行うことができる。反応器に、重合体C、酸または塩基触媒を入れて混合し、均一に溶解するまで昇温する。反応温度は用いる重合体が溶解する温度が好ましい。25℃から300℃が好ましく、より好ましくは50℃〜250℃、更に好ましくは80〜200℃である。使用する化合物、溶媒によっては反応温度が沸点を超える場合があるためオートクレーブ等適切な反応装置を選択する。反応時間は使用する触媒の量、反応温度、重合体類の反応性等の反応条件により変わるが、通常数分から50時間である。
【0128】
反応後は晶析操作、洗浄等の簡単な操作により、過剰の触媒、反応溶媒を除いて目的とする重合体を得ることができる。
【0129】
<ビシナル置換型官能基含有重合体の用途>
以上説明した本発明の重合体、当該重合体を含有する組成物、当該重合体および他の熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物、当該重合体は、帯電防止剤、接着剤、塗装用組成物として有用であり、優れた帯電防止作用も有する。
【0130】
ここで、上記組成物、樹脂組成物、帯電防止剤、接着剤および塗装用組成物中に含まれる本発明の重合体の量は、0.5〜20質量%であるのが好ましく、特に1.0〜10質量%であるのが好ましい。
【0131】
上記樹脂組成物における他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(ABS樹脂)等のポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン等のゴム状(共)重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂等またはこれらの2種以上の混合物などが挙げられる。
【0132】
上記組成物または樹脂組成物には、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の塩、界面活性剤、及び他の高分子帯電防止剤(本発明の重合体による帯電防止剤以外の高分子帯電防止剤)からなる群から選ばれる少なくとも1種が含まれてもよい。これらの成分によれば、上記組成物または樹脂組成物の帯電防止性をさらに向上させることができる。
【0133】
アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の塩としては炭素数1〜20のモノカルボン酸またはジカルボン酸(例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、コハク酸等)、炭素数1〜20のスルホン酸(例えばメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等)、チオシアン酸などの有機酸のアルカリ金属、アルカリ土類金属と塩、ハロゲン化水素酸(例えば塩酸、臭化水素酸等)、臭化水素酸、過塩素酸、硫酸、リン酸などの無機酸の塩が好ましく例示できる。これらの中でも好ましいのは、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等のハライド、酢酸カリウム等の酢酸塩、及び過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩である。
【0134】
上記組成物または樹脂組成物中におけるアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の塩の含有量は、重合体・樹脂全量に対して通常0.001〜3質量%、好ましくは0.01〜2質量%である。
【0135】
界面活性剤としては、非イオン性、アニオン性、カチオン性または両性の界面活性剤を使用することができる。非イオン性界面活性剤としては、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物等のポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤;ポリエチレンオキサイド、グリセリンの脂肪酸エステル、ペンタエリスリットの脂肪酸エステル、ソルビット若しくはソルビタンの脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミンの脂肪族アミド等の多価アルコール型非イオン界面活性剤などが挙げられ、アニオン性界面活性剤としては、例えば、高級脂肪酸のアルカリ金属塩等のカルボン酸塩;高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルキルエーテル硫酸エステル塩等の硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、パラフィンスルホン酸塩等のスルホン酸塩;高級アルコールリン酸エステル塩等のリン酸エステル塩などが挙げられ、カチオン性界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩等の第4級アンモニウム塩などが挙げられる。両性界面活性剤としては、高級アルキルアミノプロピオン酸塩等のアミノ酸型両性界面活性剤、高級アルキルジメチルベタイン、高級アルキルジヒドロキシエチルベタイン等のベタイン型両性界面活性剤などが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。
【0136】
上記界面活性剤の中でも、アニオン性界面活性剤が好ましく、特に、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、パラフィンスルホン酸塩等のスルホン酸塩が好ましい。
【0137】
上記組成物または樹脂組成物中における界面活性剤の含有量は、重合体・樹脂全量に対して通常0.001〜5質量%、好ましくは0.01〜3質量%である。
他の高分子帯電防止剤としては、例えば、公知のポリエーテルエステルアミド等の高分子型帯電防止剤を使用することができ、公知のポリエーテルエステルアミドとしては、例えば特開平7−10989号公報に記載のビスフェノールAのポリオキシアルキレン付加物からなるポリエーテルエステルアミドが挙げられる。
【0138】
他の高分子帯電防止剤としては、ポリオレフィンブロックと親水性ポリマーブロックの結合単位が2から50の繰り返し構造を有するブロックポリマーを使用することができ、例えばUS6552131公報記載のブロックポリマーを挙げることができる。
【0139】
上記組成物または樹脂組成物中における他の高分子帯電防止剤の含有量は、重合体・樹脂全量に対して通常0〜40質量%、好ましくは5〜20質量%である。
【0140】
また、上記組成物または樹脂組成物中には、相溶化剤が含まれてもよい。相溶化剤によれば、本発明の重合体と他の熱可塑性樹脂との相溶性を向上させることができる。かかる相溶化剤としては、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基、ヒドロキシル基及びポリオキシアルキレン基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基(極性基)を有する変性ビニル重合体、例えば特開平3−258850号公報に記載の重合体や、特開平6−345927号に記載のスルホニル基を有する変性ビニル重合体、あるいはポリオレフィン部分と芳香族ビニル重合体部分とを有するブロック重合体などが挙げられる。
【0141】
上記組成物または樹脂組成物中における相溶化剤の含有量は、重合体・樹脂全量に対して通常0.1〜15質量%、好ましくは1〜10質量%である。
【0142】
上記組成物または樹脂組成物には、その用途に応じて、本発明の重合体による効果を阻害しない範囲で他の樹脂用添加剤を任意に添加することができる。かかる樹脂用添加剤としては、例えば、顔料、染料、充填剤、ガラス繊維、炭素繊維、滑剤、可塑剤、離型剤、 酸化防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、抗菌剤等が挙げられる。
【0143】
上記樹脂組成物を成形してなる成形体は、優れた帯電防止性を有するとともに、良好な塗装性及び印刷性を有する。樹脂組成物の成形方法としては、射出成形、圧縮成形、カレンダー成形、スラッシュ成形、回転成形、押出成形、ブロー成形、フィルム成形(キャスト法、テンター法、インフレーション法等)などが挙げられ、目的に応じて任意の方法で成形できる。
【0144】
上記成形体を塗装する方法としては、例えばエアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、静電スプレー塗装、浸漬塗装、ローラー塗装、刷毛塗り等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。塗料としては、例えば、ポリエステルメラミン樹脂塗料、エポキシメラミン樹脂塗料、アクリルメラミン樹脂塗料、アクリルウレタン樹脂塗料等のプラスチックの塗装に一般に用いられる塗料を使用することができる。塗装膜厚は、目的に応じて適宜選択することができるが、通常10〜50μm(乾燥膜厚)である。
【0145】
また、上記成形体に印刷する方法としては、一般的にプラスチックの印刷に用いられている印刷法であれば、いずれであってもよく、例えば、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷等が挙げられる。これらの印刷におけるインキとしては、プラスチックの印刷に通常用いられるものが使用できる。
【0146】
本発明の重合体は以下に示すトナー用離型剤、顔料分散剤、塩化ビニル樹脂用滑剤、エマルション組成物およびその他用途として有用である。
【0147】
[トナー用離型剤]
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体はトナー用離型剤として好適であり、定着ロールへの耐オフセット性を付与する。具体的には、画像鮮明性を向上させる。この離型剤は、結着樹脂(a)および着色剤(b)、ならびに必要に応じて帯電制御剤などとともに静電荷像現像用のトナーの成分として用いられる。この離型剤として用いるビシナル置換型官能基含有重合体のAで表される基の重量平均分子量は、500ないし5,000の範囲が好ましく、より好ましくは800ないし3,000の範囲である。
【0148】
上記の結着樹脂(a)は、静電荷像の現像材に一般的に配合される熱可塑性樹脂からなるものであれば、いずれでもよく、特に制限されない。例えば、スチレン樹脂、スチレン-アクリルエステル酸共重合体、アクリル樹脂、スチレン-ブタジエン樹脂、ケトン樹脂、マレイン酸樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、クマロン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、テルペン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ロジン樹脂等からなるものが挙げられる。これらの中では、適当な軟化点(90℃〜120℃)で定着性が良いスチレン-アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル芳香族樹脂、およびエポキシ樹脂が特に好ましい。
【0149】
上記(b)の着色剤は、静電荷像の現像材に一般的に配合されるものであればいずれでもよく、特に制限されない。例えば、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、アニリンブルー、アルコオイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、キノリンイエロー、ランプブラック、ローズベンガル、ジアゾイエロー、ローダミンBレーキ、カーミン6B、キナクリドン誘導体等の顔料または染料が挙げられ、これらは1種単独でも2種以上を組合せても用いられる。
【0150】
本発明のトナー用離型剤の配合割合は、通常、結着樹脂/着色剤/帯電制御剤/本発明の離型剤の比が、重量比で結着樹脂100/着色剤1〜10/帯電制御剤0〜5/本発明の離型剤0.5〜40程度であり、好ましくは結着樹脂100/着色剤1〜6/帯電制御剤0.5〜2/本発明の離型剤10〜20である。
【0151】
[顔料分散剤]
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は顔料分散剤として好適であり、各種顔料との濡れに優れ、持続性を向上させる。具体的には、高濃度のマスターバッチを可能にさせる。この分散剤は、顔料と混合し、次に被着色樹脂と混合した後、押出機により混練および造粒し、ドライカラー、カラーコンパウンドまたはマスターバッチとして使用される。上記顔料分散剤の配合割合は、顔料100重量部に対して通常25ないし200重量部、好ましくは50ないし150重量部の範囲である。
【0152】
顔料分散剤として用いるビシナル置換型官能基含有重合体のAで表される基の重量平均分子量は、1,000ないし10,000の範囲が好ましく、より好ましくは2,000ないし6,000の範囲である。
【0153】
使用し得る被着色樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン-1、ポリ4-メチルペンテン-1、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ABSなどのスチレン系樹脂、ビスフェノール-Aとホスゲンから得られるポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂およびフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を挙げることができる。
【0154】
特に、本発明の顔料分散剤は、熱可塑性樹脂に対して好適に用いることができる。使用し得る顔料は、従来から合成樹脂の着色に知られている全ての顔料に使用することが出来る。顔料の具体例としては、アルミニウム、銀、金など金属類;炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどの炭酸塩;ZnO、TiO2などの酸化物;Al2O3・nH2O、Fe2O3・nH2Oなどの水酸化物;CaSO4、BaSO4などの硫酸塩;Bi(OH)2NO3などの硝酸塩;PbCl2などの塩化物;CaCrO4、BaCrO4などのクロム酸塩;CoCrO4などの亜クロム酸塩、マンガン酸塩および過マンガン酸塩;Cu(BO)2などの硼酸塩;Na2U2O7・6H2Oなどのウラン酸塩;K3Co(NO2)6・3H2Oなどの亜硝酸塩;SiO2などの珪酸塩;CuAsO3・Cu(OH)2などのひ酸塩および亜ひ酸塩;Cu(C2H3O2)2・Cu(OH)2などの酢酸塩;(NH4)2MnO2(P2O7)2などの燐酸塩;アルミ酸塩、モリブデン酸塩、亜鉛酸塩、アンチモン酸塩、タングステン酸塩セレン化物、チタン酸塩、シアン化鉄塩、フタル酸塩、CaS、ZnS、CdSなどの無機顔料、コチニール・レーキ、マダー・レーキなどの天然有機顔料、ナフトール・グリーンY、ナフトール・グリーンBなどのニトロソ顔料;ナフトールイエローS、ピグメント・クロリン2Gなどのニトロ顔料;パーマネント・レッド4R;ハンザイエロー、ブリリアント・カーミン68、スカーレット2Rなどのアゾ顔料;マラカイン・グリーン、ローダミンBなどの塩基性染料レーキ、アシツド、グリーンレーキ、エオシン・レーキなどの酸性染料レーキ、アリザリン・レーキ、プルプリン・レーキ、などの媒染染料レーキ、チオ・インジゴ・レッドB、インタンスレン・オレンジなどの建染染料顔料、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーンなどのフタロシアニン顔料などの有機顔料が挙げられる。
【0155】
本発明の顔料分散剤は、ドライカラー法による着色、カラーコンパウンド法による着色またはマスターバッチ法による着色のいずれかの方法による着色にも利用できるが、なかでもマスターバッチ法に特に好ましく利用することができる。
【0156】
[塩化ビニル樹脂用滑剤]
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は塩化ビニル樹脂用滑剤として好適であり、滑剤のバランスに優れ、持続性がある。具体的には、生産性を向上させ、消費電力の節減に繋がる。本発明の滑剤を用いたポリ塩化ビニル組成物において、滑剤の配合割合はポリ塩化ビニル100重量部に対し、0.05重量部ないし5重量部の範囲で、好ましくは0.1重量部ないし3重量部である。また、滑剤として用いられるビシナル置換型官能基含有重合体のAで表される基の重量平均分子量は、400ないし10,000の範囲が好ましく、より好ましくは500ないし5,000の範囲である。
【0157】
滑剤として用いるビシナル置換型官能基含有重合体は、一般式(I)においてXまたはYがカルボキシル基である重合体が好ましい。
【0158】
本発明のポリ塩化ビニル樹脂添加剤を含むポリ塩化ビニル樹脂は、ポリ塩化ビニル、またはポリ塩化ビニルにポリエチレン、ポリプロピレン、ABS樹脂、MBS樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタアクリレートなどを混合したものであっても差し使えない。
【0159】
また、これらの組成物には、更に耐熱安定剤を配合してもよい。使用しうる耐熱安定剤としては、ポリ塩化ビニル樹脂に対し安定化効果を示すものであれば何でもよく、例えば、鉛化合物、カドミウム化合物、バリウム化合物、カルシウム化合物、亜鉛化合物、有機スズ化合物、エポキシ化合物、キレーター等およびこれらの混合物が使用される。本発明に係る滑剤を含むポリ塩化ビニル組成物は、更に他の滑剤、充填剤、顔料、染料、可塑剤、帯電防止剤、耐候安定剤を含んでいてもよい。
【0160】
本発明に係る滑剤を含む組成物は、初期滑性が優れるため、金属に対する粘着性が軽減され、安定に成形でき、連続運転を長時間にわたって行うことができる。
【0161】
[エマルション組成物]
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体はエマルション組成物として好適であり、溶融状態の重合体及び水を高圧下にてホモミキサー、ホモジナイザー又はディスパーを用いて高速で撹拌することにより潤滑性、耐摩擦性、離型性、抗菌性に優れた保存安定性に優れたエマルション組成物が得られる。
【0162】
エマルション組成物として用いられるビシナル置換型官能基含有重合体のAで表される基の重量平均分子量は、400ないし20,000の範囲が好ましく、より好ましくは500ないし10,000の範囲であり、ビシナル置換型官能基含有重合体のAで表される基のエチレンから導かれる構成単位75ないし100モル%の範囲が好ましく、より好ましくは90ないし100モル%の範囲である。
【0163】
エマルション組成物として用いるビシナル置換型官能基含有重合体は、一般式(I)においてXまたはYにポリアルキレングリコール基または窒素含有置換基を含む重合体が好ましい。ポリアルキレングリコール基の具体例としては、ポリエチレングリコール又はポリプロンピレングリコールが挙げられる。窒素含有置換基の具体例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ヘキサエチレンヘプタミン等、一般式NH−(CNH)n−NHで表される第一級及び第二級のアミノ基を含む脂肪族直鎖状ポリアミンからなることが好ましい。
【0164】
また、エマルション組成物には、分散系の保存安定性を向上させる目的で、必要によりハロゲンイオン又は有機アニオンをエマルション組成物に含有させておいてもよい。
【0165】
前記ハロゲンイオンの具体例としては塩素、ヨウ素、臭素のイオン、前記有機アニオンの具体例としてメトサルフェート、エトサルフェート、メトフォスフェート、エトフォスフェートが挙げられる。
【0166】
また、エマルション組成物には、分散系の保存安定性を向上させる目的で、必要によりカチオン性界面活性剤をエマルション組成物に含有させておいてもよい。
【0167】
前記カチオン性界面活性剤の具体例として、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、カプリルトリメチルアンモニウムクロライド、ミリスチルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、N−ステアリル−N,N,N−トリ(ポリオキシエチレン)アンモニウムクロライド(エチレンオキサイド合計3モル付加)、セチルベンジルジメチルアンモニウムクロライド、セチルトリエチルアンモニウムブロマイド、ヘキサデシルオクタデシルジメチルアンモニウムクロライド、ステアラミドプロピルジメチルアミンや、その他アルキル(アルキル基の炭素数8〜28)ジメチルベンジルアンモニウム塩、ジアルキル(アルキル基の炭素数8〜28)メチルヒドロキシエチルアンモニウム塩等が挙げられる。
【0168】
本発明におけるエマルション組成物の粒子径としては、体積平均における直径のことをいう。粒子径として10nm〜20μmが好ましい。
【0169】
本発明のエマルション組成物を含むインキ組成物、コーティング組成物、繊維処理組成物は、酸性下で良好な分散性を示し、潤滑性、耐摩擦性、離型性、耐久性、耐水性に優れる。
【0170】
[酸素補足性組成物]
本発明に係る重合体(I)から(III)は酸素補足性組成物として好適であり、特にPET等のポリエステル樹脂に含有することにより、ポリエステル樹脂に酸素遮断性を付与することができる。これにより、例えばPETボトル等に含まれる酸素感受性物質の保存安定性を向上させることができる。
【0171】
当該用途に用いられる樹脂としては特に重合体(I)が有効であり、中でも一般式(2)で表される構造単位とポリエステル類との共重合体が最も有効である。酸素補足は一般式(2)のAで表されるポリオレフィンセグメントが酸素とラジカル的に反応し、ペルオキソラジカルを経由して、水酸基を形成することによってなされる。したがって、3級炭素をより多く含むポリオレフィン、例えばポリプロピレン、C3−C2共重合体等がより有効である。当該ポリオレフィンセグメントに好ましい重量平均分子量は400〜10,000が好ましい。酸素補足性組成物として用いる重合体(I)の重量平均分子量は特に制限はないが、10,000〜500,000が一般的である。酸素補足性組成物として用いる重合体(I)の中のポリオレフィンセグメントの含有率は0.1質量%〜20質量%、好ましくは0.5質量%〜10質量%である。
【0172】
[その他の用途]
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は、ワックスなどの公知の低分子量ポリエチレンが用いられる用途に広く利用することができる。この際には、必要に応じて種々の添加剤を添加して用いることもできる。
【0173】
たとえば本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体を塗料改質剤として用いると、塗膜表面を改質することができる。たとえば艶消し効果に優れ、塗膜の耐摩耗性を向上させることができ、木工塗料に高級感を付与することができ、耐久性を向上させることができる。
【0174】
また本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体をカーワックス、フロアーポリッシュなどの艶出し剤として用いると、光沢に優れ、塗膜物性を向上させることができる。
【0175】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体はクレヨン、ローソクなどの天然ワックスへの配合剤として好適であり、表面硬度および軟化点を向上させることができる。
【0176】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は樹脂成形用離型剤として好適であり、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂に離型性を付与して成形サイクルを向上させることができる。
【0177】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体はゴムとの相溶性に優れており、ゴムに離型性を付与し、粘度調整をするゴム加工助剤として好適である。ゴム加工助剤として用いたときにはフィラーおよび顔料の分散性を向上させ、ゴムに離型性、流動性を付与するのでゴム成形時の成形サイクル、押出特性を向上させることができる。
【0178】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は紙の滑性、表面改質を改良する紙質向上剤として好適であり、紙質向上剤として用いたときには、防湿性、光沢、表面硬度、耐ブロッキング性、耐摩耗性を向上させることができ、紙に高級感を付与し、耐久性を向上させることができる。
【0179】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体はインキ用耐摩耗性向上剤として好適であり、耐摩耗性向上剤として用いたときには、インキ表面の耐摩耗性、耐熱性を向上させることができる。
【0180】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は繊維加工助剤として好適であり、繊維を樹脂加工する際に繊維加工助剤として用いたときには、繊維に柔軟性、滑性を付与することができる。
【0181】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体はホットメルト添加剤として好適であり、ホットメルト接着剤に耐熱性、流動性を付与することができる。自動車、建材などの耐熱性が要求される分野でのホットメルト接着剤の品質を向上させることができる。
【0182】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は電気絶縁剤として好適であり、たとえばフィルムコンデンサーの電気絶縁性、耐熱的を向上させることができる。
【0183】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体はポリオレフィンフィルムの防曇剤として好適であり、樹脂との相溶性に優れ、樹脂表面へのブリードアウトを抑制する。具体的にはフィルムに防曇効果を付与すると共に耐久性を向上させる。末端にポリアルキレングリコール基を含有するものが効果の点で有利である。
【0184】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は油性化合物の増粘剤(ゲル化剤)として好適であり、化粧品または医薬分野向けのクリーム、軟膏、ローション、ゲルを製造する際に有用である。これらを使用することにより、保型性に優れ、高温での経時安定性と顔料分散性を有し、かつ使用感の良好な油性化粧料が得られ、日焼け防止剤、マッサージオイル、口紅、リップクリームおよび軟膏等の医療用途に活用できる。また、油性化合物の増粘剤(ゲル化剤)としての用途はグリース、塗料用のチクソトロピック性向上剤、レオロジー性向上剤としても使用することができ、塗料の垂れ留めおよび塗料の流動性調節に効果がある。末端にポリアルキレングリコール基を含有するものが効果の点で有利である。
【0185】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は高温で安定的に存続する脂質小胞として好適であり、口紅等の化粧用および皮膚科用化合物の粘稠性改良に活用できる。末端にポリアルキレングリコール基を含有するものが効果の点で有利である。
【0186】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体はポリオレフィンの繊維、織物、不織布、フィルム、成型品等に対する優れた親水化剤として有用であり、衛生分野向けのおむつ等に活用できる。末端にポリアルキレングリコール基を含有するものが効果の点で有利であり、ポリマー溶融時にこれらのビシナル置換型官能基含有重合体を添加することにより効果が発現する。
【0187】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は熱可塑性樹脂特に繊維、織物、不織布、フィルム、成型品等に低表面張力流体に対する優れた撥水剤、または防汚染剤として有用であり、医療分野、塗装分野向けの使い捨て可能な不織布保護衣類に活用できる。熱可塑性樹脂としては特にポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリレートが挙げられる。末端にパーフルオロ基またはパーフルオロアシル基を含有するものが効果の点で有利であり、ポリマー溶融時にこれらのビシナル置換型官能基含有重合体を添加することにより効果が発現する。
【0188】
本発明に係るビシナル置換型官能基含有重合体は農薬製剤等の成型助剤として好適であり、水溶性が適度に低いため、農薬の有効成分をコントロールしながら放出することできる。末端にポリアルキレングリコール基を含有するものが効果の点で有利である。
【0189】
[実施例]
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、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、重量平均分子量MwおよびMw/MnはGPCを用い、本文中に記載した方法で測定した。
【0190】
融点(Tm)はDSCを用い測定して得られたピークトップ温度を採用した。
【0191】
(合成例1)
(片末端二重結合含有エチレン系重合体(P−1)の合成)
触媒として使用した化合物(1)は特開2003-73412号公報の合成例6に従って合成し、片末端二重結合含有ポリエチレンは同公報実施例9に従って合成した。
【0192】
充分に窒素置換した内容積2000mlのステンレス製オートクレーブに、室温でヘプタン1000mlを装入し、150℃に昇温した。続いてオートクレーブ内をエチレンで30kg/cmG加圧し、温度を維持した。MMAO(東ソーファインケム社製)のヘキサン溶液(アルミニウム原子換算1.00mmol/ml)0.5ml(0.5mmol)を圧入し、次いで下記化合物(1)のトルエン溶液(0.0002mmol/ml)0.5ml(0.0001mmol)を圧入し、重合を開始した。エチレンガス雰囲気下、150℃で30分間重合を行った後、少量のメタノールを圧入することにより重合を停止した。得られたポリマー溶液を、少量の塩酸を含む3リットルのメタノール中に加えてポリマーを析出させた。メタノールで洗浄後、80℃にて10時間減圧乾燥した。
【0193】
【化17】


(1)
【0194】
得られた重合物はホモポリエチレンで、この片末端二重結合含有エチレン系重合体についてH-NMR 測定を行ったところ、不純物である両末端飽和ポリエチレンを含む末端メチル基の積分値S=3.49、ビニル基の積分値S=3.00から片末端ビニル基含有率(U)は92%であった。この片末端二重結合含有エチレン系重合体(P−1)(単体)のH-NMR の測定結果および物性は以下の通りであった。
H-NMR :δ(C6D6) 0.81 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 1.10 - 1.45 (m), 1.93 (m, 2H), 4.80 (dd, 1H, J = 9.2, 1.6 Hz), 4.86 (dd, 1H, J = 17.2, 1.6 Hz), 5.60 - 5.72 (m, 1H)
融点(Tm)123℃
Mw=1900、Mw/Mn=2.24(GPC)
【0195】
(合成例2)
(末端エポキシ基含有重合体(E−1)の合成)
500mlセパラブルフラスコに上記片末端二重結合含有エチレン系重合体(P−1)100g(Mn850として,ビニル基108mmol)、トルエン300g、NaWO0.85g(2.6mmol)、CH(nC17)NHSO0.60g(1.3mmol)、およびリン酸0.11g(1.3mmol)を仕込み、撹拌しながら30分間加熱還流し、重合物を完全に溶融させた。内温を90℃にした後、30%過酸化水素水37g(326mmol)を3時間かけて滴下した後、内温90〜92℃で3時間撹拌した。その後、90℃に保ったまま25%チオ硫酸ナトリウム水溶液34.4g(54.4mmol)を添加して30分撹拌し、過酸化物試験紙で反応系内の過酸化物が完全に分解されたことを確認した。次いで、内温90℃でジオキサン200gを加え、生成物を晶析させ、固体をろ取しジオキサンで洗浄した。得られた固体を室温下、50%メタノール水溶液中で撹拌、固体をろ取しメタノールで洗浄した。更に当該固体をメタノール400g中で撹拌して、ろ取しメタノールで洗浄した。室温、1〜2hPaの減圧下乾燥させることにより、末端エポキシ基含有重合体(E−1)の白色固体96.3gを得た(収率99%,オレフィン転化率100%)。
【0196】
この末端エポキシ基含有重合体(E−1)についてH-NMR測定を行ったところ、不純物である両末端飽和ポリエチレンを含む末端メチル基(シフト値:0.88ppm)の積分値Sc=3.6、エポキシ基付け根のメチレン基とメチン基(シフト値:2.38, 2.66, 2.80 - 2.87 ppm)の積分値S=3.0、S=0から、末端エポキシ基含有率(Ep)は90%であることが分かった。この末端エポキシ基含有重合体(E−1)(単体)のH-NMR の測定結果および物性は以下の通りであった。
H-NMR : δ(C2D2Cl4) 0.88(t, 3H, J = 6.92 Hz), 1.18 - 1.66 (m), 2.38 (dd, 1H, J = 2.64, 5.28 Hz), 2.66 (dd, 1H, J = 4.29, 5.28 Hz) 2.80-2.87 (m, 1H)
融点(Tm)121℃
Mw=2058、
Mw/Mn=1.84(GPC)
末端エポキシ基含有重合体(E−1)の構造式:
【0197】
【化18】


(2)
【0198】
(合成例3)
(片末端二重結合含有エチレン系重合体(P−2)の合成)
充分に乾燥、窒素置換した100mlの反応器に、5-クロル-3-クミルサリチルアルデヒド15.4g(56.1mmol)、トルエン60ml、メチルアミン4.42g(40%メタノール溶液、56.9mmol)を仕込み、室温で5時間撹拌した。この反応溶液を減圧濃縮することにより、下記式(3)で示される赤褐色オイル16.0g(収率99%)を得た。
1H-NMR δ(CDCl3) 1.71 (s, 6H), 3.33 (s, 3H), 7.10 - 7.44 (m, 7H), 8.16 (s, 1H), 13.8 (s, 1H)
【0199】
【化19】


(3)
【0200】
充分に乾燥、アルゴン置換した500mlの反応器に、化合物(3) 12.1g(42.0mmol)とジエチルエーテル150mlを仕込み、-78℃に冷却し撹拌した。これにn-ブチルリチウム27.8ml(n-ヘキサン溶液、1.57M、43.7mmol)を30分かけて滴下し、そのままの温度で2時間撹拌した後、ゆっくりと室温まで昇温し、室温でさらに3時間撹拌してリチウム塩を調整した。この溶液を、-78℃に冷却したZrCl4(THF)2錯体4.84g(20.8mol)を含むテトラヒドロフラン溶液150mlに滴下した。滴下終了後、ゆっくりと室温まで昇温しながら撹拌を続けた。さらに室温で12時間撹拌した後、反応液を溶媒留去した。得られた固体を塩化メチレン200mlに溶解し、不溶物をガラスフィルターで除去した。ろ液を減圧濃縮し、析出した固体をジエチルエーテル80ml、n-ヘキサン150mlで再沈し、減圧乾燥することにより下記式(4)で示される黄色粉末の化合物11.4g(収率75%)を得た。
1H-NMR δ(CDCl3) 1.67 (s, 6H), 1.92 (s, 6H), 2.30 (s, 6H), 7.00 - 7.60 (m, 12H), 7.70 (s, 2H), 7.79 (s, 2H)
FD-質量分析:734
【0201】
【化20】

(4)
【0202】
充分に窒素置換した内容積1000mlのステンレス製オートクレーブに、ヘプタン450mlを装入し、室温でプロピレンを100リットル/hrを15分間流通させ、液相及び気相を飽和させた。続いて80℃に昇温した後、プロピレンを4kg/cm2Gに昇圧し、温度を維持した。更にエチレンを8kg/cm2Gになるまで導入し、温度を維持した。MMAO(東ソーファインケム社製)のヘキサン溶液(アルミニウム原子換算1.00mmol/ml)0.25ml(0.25mmol)を圧入し、ついで化合物(4)のトルエン溶液(0.0003mmol/ml)1.0ml(0.0003mmol)を圧入し、重合を開始した。エチレンガスを連続的に供給しながら圧力を保ち、80℃で15分間重合を行った後、5mlのメタノールを圧入することにより重合を停止した。得られたポリマースラリーより溶媒を留去することにより生成物を得た。80℃にて10時間減圧乾燥することにより共重合体38.86gを得た。重合活性は518kg/mmol-Zr・hであり、生成物はポリエチレン換算でMw=1380、Mw/Mn=2.20であり、1H-NMRで測定した片末端ビニル基含有率は99mol%であった。物性は以下の通り。
H-NMR δ(C6D6) 0.81(t, 3H, J = 6.9 Hz), 1.10 - 1.45 (m), 1.95 (m, 2H), 4.84 (dd, 1H, J = 9.2, 1.6 Hz), 4.91 (dd,1H, J = 17.2, 1.6 Hz), 5.67 - 5.78 (m, 1H)
融点(Tm)116℃
Mw=1490,Mw/Mn=2.5(GPC)
片末端ビニル基含有率=99%(H-NMRから計算)。
【0203】
(合成例4)
(末端エポキシ基含有重合体(E−2)の合成)
原料を上記ホモポリエチレンに変えた以外は合成例2と同様にしてエポキシ基含有重合体(E−2)を得た。物性は以下の通り。
H-NMR δ (C2D2Cl4) 0.88(t,3H, J = 6.6 Hz), 1.04 - 1.50 (m), 2.38 (dd, 1H, J = 2.6, 5.3 Hz), 2.66 (dd, 1H, J = 4.0, 5.3 Hz), 2.80 - 2.87 (m, 1H)
融点(Tm)119℃
Mw=1583、Mw/Mn=1.84(GPC)
硬度(針入度)0.1mm
溶融粘度86cp(140℃)
軟化点125℃
5%減量温度323℃(TGA)
末端エポキシ基含有率=98%(H-NMRから計算)。
【0204】
(合成例5)
(片末端二重結合含有エチレン系重合体(P−3)の合成)
[固体成分(A)の調製]
窒素流通下、150℃で5時間乾燥したシリカ(SiO)30gを466mLのトルエンに懸濁した後、メチルアルモキサンのトルエン溶液(Al原子換算で3.08mmol/mL)134.3mLを25℃で30分かけて滴下した。滴下終了後、30分かけて114℃まで昇温し、その温度で4時間反応させた。その後60℃まで降温し、上澄み液をデカンテーションにより除去した。このようにして得られた固体成分をトルエンで3回洗浄した後、トルエンを加え、固体成分(A)のトルエンスラリーを調製した。得られた固体成分(A)の一部を採取し、濃度を調べたところ、スラリー濃度:0.150g/mL、Al濃度:1.179mmol/mLであった。
【0205】
[固体触媒成分(B)の調製]
窒素置換した300mLのガラス製フラスコにトルエン150mLを入れ、撹拌下、上記で調製した固体成分(A)のトルエンスラリー(固体部換算で1.91g)を装入した。次に、化合物(1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.0012mmol/mL)50.0mLを15分かけて滴下し、室温で1時間反応させた。その後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、ヘプタンで3回洗浄し、ヘプタン100mLを加えて固体触媒成分(B)のヘプタンスラリーを調製した。得られた固体触媒成分(B)のヘプタンスラリーの一部を採取して濃度を調べたところ、Zr濃度0.058mmol/mL、Al濃度14.8mmol/mLであった。
【0206】
充分に窒素置換した内容積1000mlのステンレス製オートクレーブに、ヘプタン450mlを装入し、室温でエチレン100リットル/hrを15分間流通させ、液相及び気相を飽和させた。続いてプロピレンを23NL導入し、80℃に昇温した後、エチレンで8kg/cm2Gまで昇圧し、温度を維持した。トリイソブチルアルミニウムのデカン溶液(アルミニウム原子換算1.00mmol/ml)0.5ml(0.5mmol)を圧入し、ついで上記固体触媒成分(B)をZr原子に換算して0.0001mmolを圧入し、重合を開始した。エチレンガスを連続的に供給しながら圧力を保ち、80℃で60分間重合を行った後、5mlのメタノールを圧入することにより重合を停止し、降温後モノマーを脱圧した。得られたポリマースラリーをメタノール2Lと混合撹拌後濾過した。得られた生成物を80℃にて10時間減圧乾燥することによりエチレン−プロピレン共重合体である末端二重結合含有重合体(P−3)53.2gを得た。生成物はMw=1730、Mw/Mn=1.68、融点が108℃、1H-NMRで測定したビニル基/ビニレン基/ビニリデン基=78.4/17.6/3.9であった。
【0207】
(合成例6)
(片末端二重結合含有エチレン系重合体(P−4)の合成)
プロピレン導入量を28NLに変えた以外は合成例5と同様に重合を行ない、エチレン−プロピレン共重合体である末端二重結合含有重合体(P−4)41.4gを得た。生成物はMw=1310、Mw/Mn=1.66、融点が97.5℃、1H-NMRで測定したビニル基/ビニレン基/ビニリデン基=70.6/24.6/4.8であった。
【0208】
(合成例7)
(末端エポキシ基含有重合体(E−3)の合成)
片末端二重結合含有重合体を合成例5で得られた片末端不飽和エチレン−プロピレン共重合体(P−3)(Mw=1730、Mn=994)に変えた以外は合成例2と同様の操作を行い、末端エポキシ基含有重合体(E−3)の白色固体23.9g(オレフィン転化率100%、収率94%)を得た。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.80-0.88(m),0.9-1.6 (m), 2.37-2.40 (1H, dd, J = 2.64, 5.28 Hz), 2.50(m), 2.66 (1H, dd, J = 3.96, 5.28 Hz) 2.80 - 2.86 (1H, m), 2.94(m)
Mw=1720 Mw/Mn=1.58(GPC)
融点(Tm)99.7℃
硬度(針入度)0.2mm
溶融粘度 32cp(140℃)
軟化点 114.5℃
5%減量温度 334℃(TGA)
【0209】
(合成例8)
(末端エポキシ基含有重合体(E−4)の合成)
片末端二重結合含有重合体を合成例6で得られた片末端不飽和エチレン−プロピレン共重合体(P−4)(Mw=1310、Mn=790)に変えた以外は合成例2と同様の操作を行い、末端エポキシ基含有重合体(E−4)の白色固体9.53g(オレフィン転化率100%、収率94%)を得た。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.80-0.88(m), 0.9-1.6 (m), 2.37-2.40 (1H, dd, J = 2.97, 5.28 Hz), 2.50(m), 2.66 (1H, dd, J = 3.96, 5.28 Hz) 2.80 - 2.86 (1H, m), 2.95(m)
Mw=1470 Mw/Mn=1.54(GPC)
融点(Tm)73.6℃
溶融粘度 19cp(140℃)
軟化点 101.5℃
5%減量温度 322℃(TGA)
【実施例1】
【0210】
原料の末端エポキシ基含有重合体は合成例2で合成した末端エポキシ基含有重合体(E−1)を使用した。
【0211】
500 mLセパラブルフラスコにKOH 16g (245 mmol)、ポリエチレングリコール(平均分子量400)100g (250 mmol)、トルエン70g を仕込み、110℃で30分撹拌した。ついで、この溶液に末端エポキシ基含有重合体(E−1)50g(Mn 1120として45 mmol)を加え、110℃にて8時間撹拌した。その後、1モル/L塩酸水溶液を添加し反応を停止させ、更にアセトンを加えて反応生成物を晶析させた後、固体をろ取した。得られた固体を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液とアセトンの混合溶液で撹拌洗浄し、更にアセトン水溶液で1回、アセトンで2回撹拌洗浄した後、固体をろ取した。その後室温にて減圧下乾燥させることにより、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がポリエチレングリコール基(平均分子量400))の白色固体60gを得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.87 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.95-1.58 (m), 3.30 (dd, 1H, J = 7.6, 9.9 Hz), 3.46 (dd, 1H, J= 3.3, 9.9 Hz), 3.53-3.77(m)
融点 (Tm) 121℃
【実施例2】
【0212】
実施例1において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりに2-メトキシエタノールを用いた以外は実施例1と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が2-メトキシエトキシ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.96-1.63 (m), 3.30 (dd, 1H, J = 7.6, 9.9 Hz), 3.33 (s, 3H), 3.47 (dd, 1H, J = 3.3, 9.9 Hz), 3.47-3.54 (m, 2H) 3.58-3.64 (m, 2H) 3.67-3.77 (m, 1H)
IR (cm-1) 3430, 2919, 1474, 1116, 719
融点 (Tm) 121℃
【実施例3】
【0213】
実施例1において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりにテトラエチレングリコールを用いた以外は実施例1と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が11-ヒドロキシ-3,6,9-トリオキサウンデシルオキシ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.97-1.60 (m), 3.30 (dd, 1H, J = 7.3, 9.9 Hz), 3.47 (dd, 1H, J= 3.3, 9.9 Hz), 3.53-3.77(m, 17H)
融点 (Tm) 120℃
【実施例4】
【0214】
実施例1において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりに平均分子量600のポリエチレングリコールを用いた以外は実施例1と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がポリエチレングリコール基(平均分子量600))を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.96-1.77 (m), 3.30 (dd, 1H, J = 7.6, 9.9 Hz), 3.47 (dd, 1H, J= 3.3, 9.9 Hz), 3.38-3.80 (m)
融点 (Tm) 121℃
【実施例5】
【0215】
実施例1において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりに平均分子量1000のポリエチレングリコールを用いた以外は実施例1と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がポリエチレングリコール基(平均分子量1000))を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.95-1.80 (m), 3.30 (dd, 1H, J = 7.6, 9.9 Hz), 3.46 (dd, 1H, J= 3.3, 9.9 Hz), 3.37-3.79 (m)
融点 (Tm) 121℃
【実施例6】
【0216】
実施例1において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりに平均分子量400のポリプロピレングリコールを用いた以外は実施例1と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がポリプロピレンレングリコール基(平均分子量400))を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.95-1.57 (m), 3.18-3.74 (m), 3.78-3.93 (m, 1H)
融点 (Tm) 121℃
【実施例7】
【0217】
実施例1において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりに平均分子量1000のポリプロピレングリコールを用いた以外は実施例1と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がポリプロピレンレングリコール基(平均分子量1000))を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.95-1.58 (m), 3.17-3.73 (m), 3.78-3.93 (m, 1H)
融点 (Tm) 121℃
【実施例8】
【0218】
実施例1において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりに下記(5)式で表されるPolyFoxTM636Fluorosurfactant (OMNOVA SOLUTIONS INC.製)を、トルエンの代わりに1,2,4−トリクロロベンゼンを用いて反応温度を180℃にした以外は実施例1と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、R:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がフッ素含有ポリエーテル基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 1.00-1.70 (m), 3.05-3.85 (m)
融点(Tm)121℃
【0219】
【化21】

(5)
【実施例9】
【0220】
実施例1において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりにフェノールを、水酸化カリウムの代わりに炭酸カリウムを用いた以外は実施例1と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、R:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がフェノキシ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 1.00-1.60 (m), 3.80-3.99 (m, 3H), 6.83-6.88(m, 3H), 7.19-7.24(m, 2H)
融点 (Tm) = 121℃
【実施例10】
【0221】
50 mLフラスコに、実施例1で使用したものと同じ末端エポキシ基含有重合体(E−1) 0.85 g(Mn 1120として0.75mmol)、ジエタノールアミン0.50g (4.8 mmol)、トルエン1.5g を仕込み、120℃にて8時間撹拌した。その後、水を添加し反応を停止させ、更にアセトンを加え、反応生成物を晶析させ、固体をろ取した。得られた固体をアセトン水溶液で1回、更にアセトンで3回撹拌洗浄した後、固体をろ取した。その後、室温にて減圧下乾燥させることにより、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がビス(2-ヒドロキシエチル)アミノ基)の白色固体0.86gを得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.95-1.92 (m), 2.38-2.85 (m, 6H), 3.54-3.71 (m, 5H)
融点 (Tm) 121℃
【実施例11】
【0222】
実施例10において、ジエタノールアミンの代わりに2-アミノエタノールを用いた以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が2-ヒドロキシエチルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.97-1.73 (m), 2.50-2.63 (m, 1H), 2.72-2.88 (m, 3H), 2.62-2.73 (m, 3H)
融点 (Tm) 121℃
【実施例12】
【0223】
実施例10において、ジエタノールアミンの代わりにアニリンを用いた以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がフェニルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.96-1.62 (m), 3.01 (dd, 1H, J = 7.6, 12.9 Hz), 3.23 (dd, 1H, J= 3.3, 12.9 Hz), 3.73-3.85 (m,1H), 6.56-6.72 (m, 3H), 7.05-7.17 (m, 2H)
融点 (Tm) 121 ℃
【実施例13】
【0224】
実施例10において、ジエタノールアミンの代わりにm―アミノフェノールを用いた以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が3-ヒドロキシフェニルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.97-1.69 (m), 2.98 (dd, 1H, J = 8.2, 12.5 Hz), 3.20 (dd, 1H, J= 3.0, 12.5 Hz), 3.70-3.83 (m, 1H), 6.06-6.27 (m, 3H), 6.96 (t, 1H, J = 7.9 Hz)
融点 (Tm) 121 ℃
【実施例14】
【0225】
実施例10において、ジエタノールアミンの代わりにp,p'-メチレンジアニリンを用いた以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が4-(4-アミノフェニルメチル)フェニルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.95-1.61 (m), 2.98 (dd, 1H, J = 7.6, 12.9 Hz), 3.20 (dd, 1H, J= 4.0, 12.9 Hz), 3.72 (s, 2H), 3.60-3.74 (m, 1H), 6.50-6.59 (m, 4H), 6.88-6.98 (m, 4H)
融点 (Tm) 121 ℃
【実施例15】
【0226】
実施例10において、ジエタノールアミンの代わりにエチレンジアミンを用いた以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が2-アミノエチルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.96-1.61 (m), 3.05-3.97 (m, 7H)
融点 (Tm) 121 ℃
【実施例16】
【0227】
実施例10において、ジエタノールアミンの代わりにトリエチレンテトラミンを用いた以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が8-アミノ-3,6-ジアザオクチルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.92-1.57 (m), 3.03-3.94 (m, 15H)
融点 (Tm) 122 ℃
【実施例17】
【0228】
実施例10において、ジエタノールアミンの代わりにテトラエチレンペンタミンを用いた以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が11-アミノ-3,6,9-トリアザウンデシルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.94-1.63 (m), 2.92-3.85 (m, 19H)
融点 (Tm) 123 ℃
【実施例18】
【0229】
実施例10において、ジエタノールアミンの代わりにトリス(2-アミノエチル)アミンを用いた以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がN,N-ビス(2-アミノエチル)-2-アミノエチルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.93-1.65 (m), 2.82-3.65 (m, 15H)
融点 (Tm) 120 ℃
【実施例19】
【0230】
実施例10において、ジエタノールアミンの代わりに分子量約400のポリオキシプロピレンジアミン(両末端がアミンのポリオキシプロピレン、ジェファーミンD400(登録商標))を用いて反応温度を150℃とした以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がω-アミノ(ポリオキシプロピレン)アミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.96-1.83 (m), 3.24-3.92 (m)
融点 (Tm) 121 ℃
【実施例20】
【0231】
1000mlセパラブルフラスコに合成例1で得られた片末端二重結合含有重合体(P−1) 100g(Mn 850として、ビニル基108mmol)、トルエン300g、Na2WO4 1.79g(5.4mmol)、CH3(nC817)3NHSO4 1.27g(2.7mmol)、りん酸 0.23g(2.7mmol)を仕込み、撹拌しながら30分間加熱還流し、重合物を完全に溶解させた。内温を90℃にした後、30%過酸化水素水37g(326mmol)を3時間かけて滴下した後、内温90〜92℃で3時間撹拌した。反応混合物を1H-NMRで測定することにより、末端オレフィンが100%、エポキシ基に変性していることを確認した。その後、90℃に保ったまま25%チオ硫酸ナトリウム水溶液34.4g(54.4mmol)を添加し、30分撹拌した。過酸化物試験紙で反応系内の過酸化物が完全に分解されたことを確認した。内温80℃に冷却後、2-プロパノールを30分かけてゆっくり加えながら生成物を晶析させ、そのスラリー液を65℃で1時間撹拌した後、固体をろ取し、2-プロパノールで洗浄した。得られた固体を室温で、50%メタノール水溶液中で撹拌、固体をろ取しメタノールで洗浄した。更に該固体をメタノール400g中で撹拌して、ろ取しメタノールで洗浄した。60℃、1〜2hPaの減圧下乾燥させることにより、一般式(I)においてX、Y両方とも水酸基である重合体(A:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子)の白色固体106.6gを得た(収率99%、片末端二重結合含有重合体転化率100%)。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.89(3H, t, J = 6.92 Hz), 1.05 - 1.84 (m), 3.41 (2H, dd, J = 5.94, 9.89 Hz) 3.57- 3.63(1H, m)
融点(Tm)122℃
硬度(針入度) 0mm
溶融粘度 214cp(140℃)
軟化点 129℃
5%減量温度 297℃(Thermogravimetric Analysis(TGA))
【実施例21】
【0232】
50mLフラスコに、実施例2で得られたビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が2-メトキシエトキシ基)828 mgと無水コハク酸695 mg、ピリジン417 mg、トルエン5.0 gを仕込み、110℃にて6時間撹拌した。その後、1N塩酸を添加し反応を停止させ、更にアセトンを加え、反応生成物を晶析させ、固体をろ取した。得られた固体をアセトン水溶液で2回、更にアセトンで3回撹拌洗浄した後、固体をろ取した。その後、室温にて減圧下乾燥させることにより、水酸基転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が3-カルボキシプロピオニルオキシ基、他方が2-メトキシエトキシ基)の固体727 mgを得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.96-1.62 (m), 2.61 (s, 4H), 3.34 (s, 3H), 3.46-3.58 (m, 6H), 4.92-5.04 (m, 1H)
融点(Tm) 121℃
【実施例22】
【0233】
25mLフラスコに、実施例2で得られたビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が2-メトキシエトキシ基)204mgとn-ノナン酸 2.2 gを仕込み、150℃にて8時間撹拌した。水を添加し反応を停止させ、更にアセトンを加え、反応生成物を晶析させ、固体をろ取した。得られた固体を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液とアセトンの混合溶液で撹拌洗浄し、更にアセトン水溶液で2回、アセトンで3回撹拌洗浄した後、固体をろ取した。室温にて減圧下乾燥させることにより、水酸基転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方がノナノイルオキシ基、他方が2-メトキシエトキシ基)の固体186 mgを得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.95-1.73 (m), 2.26 (t, 2H, J = 7.3 Hz), 3.32 (s, 3H), 3.43-3.62 (m, 6H), 4.90-5.03 (m, 1H)IR (cm-1) 2905, 1739, 1471, 1168, 719
融点(Tm)117℃
【実施例23】
【0234】
実施例22においてn-ノナン酸の代わりにパーフルオロオクタン酸を用いた以外は実施例22と同様の方法により反応を行い、水酸基転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方がパーフルオロオクタノイルオキシ基、他方が2-メトキシエトキシ基)の固体を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.97-1.78 (m), 3.31 (s, 3H), 3.44-3.62 (m, 6H), 5.12-5.25 (m, 1H)
IR (cm-1) 2961, 1780, 1460, 1217, 719
融点(Tm)120℃
【実施例24】
【0235】
原料の末端エポキシ基含有重合体は合成例4で合成した末端エポキシ基含有重合体(E−2)を使用した。
【0236】
500 mLセパラブルフラスコにKOH 16g (245 mmol)、ポリエチレングリコール(平均分子量400)100g (250 mmol)、トルエン70g を仕込み、110℃で30分撹拌した。ついで、この溶液に末端エポキシ基含有重合体(E−2) 38.7g(Mn 860として45 mmol)を加え、110℃にて8時間撹拌した。その後、1モル/L塩酸水溶液を添加し反応を停止させ、更にアセトンを加えて反応生成物を晶析させた後、固体をろ取した。得られた固体を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液とアセトンの混合溶液で撹拌洗浄し、更にアセトン水溶液で1回、アセトンで2回撹拌洗浄した後、固体をろ取した。室温にて減圧下乾燥させることにより、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=1540)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がポリエチレングリコール基(平均分子量400))の白色固体50gを得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.95-1.78 (m), 3.30 (dd, 1H, J = 7.6, 9.9 Hz), 3.47 (dd, 1H, J = 3.3, 9.9 Hz), 3.50-3.78(m)
融点(Tm)118℃
【実施例25】
【0237】
実施例24において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりに2-メトキシエタノールを用いた以外は実施例24と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=1540)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が2-メトキシエトキシ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.95-1.78 (m), 3.30 (dd, 1H, J = 7.6, 9.9 Hz), 3.34 (s, 3H), 3.47 (dd, 1H, J = 3.3, 9.9 Hz), 3.47-3.55 (m, 2H) 3.57-3.64 (m, 2H) 3.66-3.78 (m, 1H)
融点(Tm)119℃
【実施例26】
【0238】
実施例24において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりに平均分子量600のポリエチレングリコールを用いた以外は実施例24と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=1540)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がポリエチレングリコール基(平均分子量600))を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.95-1.56 (m), 3.30 (dd, 1H, J = 7.6, 9.9 Hz), 3.47 (dd, 1H, J = 3.3, 9.9 Hz), 3.50-3.77 (m)
融点(Tm) 118℃
【実施例27】
【0239】
実施例24において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりに平均分子量1000のポリエチレングリコールを用いた以外は実施例24と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=1540)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がポリエチレングリコール基(平均分子量1000))を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 1.05-1.57 (m), 3.17-3.72 (m), 3.79-3.92 (m, 1H)
融点(Tm)119℃
【実施例28】
【0240】
実施例24において、平均分子量400のポリエチレングリコールの代わりにジプロピレングリコールを用いた以外は実施例24と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=1540)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が2-メチル-5-ヒドロキシ-3-オキサヘキシル基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.6 Hz), 0.97-1.57 (m), 3.18-3.77 (m, 8H), 3.81-3.95 (m, 1H)
融点(Tm) 119℃
【実施例29】
【0241】
50 mLフラスコに、実施例24で使用したものと同じ末端エポキシ基含有重合体(E−2) 0.65 g(Mn 860として0.75mmol)、ジエタノールアミン0.50g (4.8 mmol)、トルエン1.5g を仕込み、120℃にて8時間撹拌した。その後、水を添加し反応を停止させ、更にアセトンを加え、反応生成物を晶析させ、固体をろ取した。得られた固体をアセトン水溶液で1回、更にアセトンで3回撹拌洗浄した後、固体をろ取した。室温にて減圧下乾燥させることにより、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=1540)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がビス(2-ヒドロキシエチル)アミノ基)の白色固体0.67gを得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 7.3 Hz), 0.94-1.57 (m), 2.49 (dd, 1H, J = 9.2, 13.5 Hz), 2.58-2.88 (m, 5H), 3.53-3.78 (m, 5H)
融点(Tm)118℃
【実施例30】
【0242】
実施例29において、ジエタノールアミンの代わりにエチレンジアミンを用いた以外は実施例29と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=1540)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が2-アミノエチルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.95-1.60 (m), 3.28-4.27 (m, 7H)
融点(Tm)120 ℃
【実施例31】
【0243】
実施例29において、ジエタノールアミンの代わりにトリエチレンテトラミンを用いた以外は実施例29と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=1540)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が8-アミノ-3,6-ジアザオクチルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.96-1.73 (m), 2.85-4.20 (m, 15H)
融点(Tm)120 ℃
【実施例32】
【0244】
実施例29において、ジエタノールアミンの代わりにペンタエチレンヘキサミンを用いた以外は実施例29と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応するビシナル置換型官能基含有重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=1540)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方が14-アミノ-3,6,9,12-テトラアザテトラデシルアミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88 (t, 3H, J = 6.9 Hz), 0.94-1.57 (m), 2.60-3.87 (m, 23H)
融点(Tm)119 ℃
【実施例33】
【0245】
実施例20において、片末端二重結合含有重合体(P−1)の代わりに片末端二重結合含有重合体(P−2)を用いた以外は実施例20と同様の方法により反応を行い、一般式(I)においてX、Y両方とも水酸基である重合体(A:エチレンの重合により形成される基(Mw=1540)、Z:水素原子)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88(3H, t, J = 6.92 Hz), 1.13 - 1.70 (m), 3.41 (2H, dd, J = 6.92, 10.88 Hz) 3.57- 3.63(1H, m)
融点(Tm)119℃
硬度(針入度) 1×10-1mm
溶融粘度 84cp(140℃)
軟化点 125.5℃
5%減量温度 366.4℃(Thermogravimetric Analysis(TGA))
【実施例34】
【0246】
実施例4において、末端エポキシ基含有重合体(E−1)の代わりに末端エポキシ基含有重合体(E−3)を用いた以外は実施例4と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応する重合体(一般式(I)においてA:エチレンとプロピレンの共重合により形成される基(Mw=1687)、Z:水素原子またはメチル基、X、Yの一方が水酸基、他方がポリエチレングリコール基(平均分子量600))を得た。物性は以下の通り。
H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.77-0.92 (m), 0.95-1.60 (m), 3.30 (dd, 1H, J = 7.6, 9.9 Hz), 3.47 (dd, 1H, J = 3.3, 9.9 Hz), 3.51-3.88 (m)
融点(Tm) 109℃
【実施例35】
【0247】
実施例10において、末端エポキシ基含有重合体(E−1)の代わりに末端エポキシ基含有重合体(E−3)を用いた以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応する重合体(一般式(I)においてA:エチレンとプロピレンの共重合により形成される基(Mw=1687)、Z:水素原子またはメチル基、X、Yの一方が水酸基、他方がビス(2-ヒドロキシエチル)アミノ基)を得た。物性は以下の通り。
H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.82-0.93 (m), 0.95-1.70 (m), 2.46 (dd, 1H, J = 9.6, 13.2 Hz), 2.61 (dd, 1H, J = 3.0, 13.2 Hz), 2.65-2.86 (m, 4H), 3.54−3.72 (m, 5H)
融点 (Tm) 109℃
【実施例36】
【0248】
実施例4において、末端エポキシ基含有重合体(E−1)の代わりに末端エポキシ基含有重合体(E−4)を用いた以外は実施例4と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応する重合体(一般式(I)においてA:エチレンとプロピレンの共重合により形成される基(Mw=1267)、Z:水素原子またはメチル基、X、Yの一方が水酸基、他方がポリエチレングリコール基(平均分子量600))を得た。物性は以下の通り
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.82-0.93 (m), 0.95-1.65 (m), 3.30 (dd, 1H, J = 7.3, 9.9 Hz), 3.47 (dd, 1H, J = 3.3, 9.9 Hz), 3.50-3.78 (m)
融点 (Tm) 52℃
【実施例37】
【0249】
実施例10において、末端エポキシ基含有重合体(E−1)の代わりに末端エポキシ基含有重合体(E−4)を用いた以外は実施例10と同様の方法により反応を行い、エポキシ転化率100%で、対応する重合体(一般式(I)においてA:エチレンとプロピレンの共重合により形成される基(Mw=1267)、Z:水素原子またはメチル基、X、Yの一方が水酸基、他方がビス(2-ヒドロキシエチル)アミノ基)を得た。物性は以下の通り。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.80-0.90 (m), 0.90-1.56 (m), 2.46 (dd, 1H, J = 9.2, 13.5 Hz), 2.61 (dd, 1H, J = 3.3, 13.5 Hz), 2.61-2.84 (m, 4H), 3.58−3.68 (m, 5H)
融点 (Tm) 81℃
【実施例38】
【0250】
窒素導入管、温度計、冷却管、撹拌装置を備えた500mLフラスコに、実施例20で得られた一般式(I)においてX、Y両方とも水酸基である重合体(A:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子)10g、トルエン 80gを仕込み、撹拌しながら125℃のオイルバスで加熱し、固体を完全に溶解した。90℃まで冷却後、予め5.0gの水に溶解した148mgの85%KOHをフラスコに加え、還流条件で2時間混合した。その後、フラスコ内温度を120℃まで徐々に上げながら、水及びトルエンを留去した。さらに、フラスコ内にわずかな窒素を供給しながらフラスコ内を減圧とすることで、フラスコ内の水及びトルエンを完全に留去した。室温まで冷却後、フラスコ内で凝固した固体を砕き取り出した。
【0251】
加熱装置、撹拌装置、温度計、圧力計、安全弁を備えたステンレス製1.5L加圧反応器に、得られた固体全量及び脱水トルエン 200gを仕込み、気相を窒素に置換した後、撹拌しながら100℃まで昇温した。30分後、エチレンオキサイド 11.8gを加え、3時間かけて徐々に130℃まで昇温した。さらに7時間、130℃で保った後、室温まで冷却し、スラリー液を得た。スラリー液からトルエンを留去することにより一般式(I)においてX、Y両方ともポリエチレングリコール基である重合体(1)(A:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子) 19.5gを得た。得られた重合体のH-NMR分析より、一般式(I)においてポリエチレン基Aの末端メチル基(シフト値:0.88 ppm)の積分値とPEG部分のアルキレン基(シフト値:3.34 - 3.72 ppm)の積分値との比較から、エチレングリコールユニットがXとY合わせて平均26個結合していることが分かった。
H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88(3H, t, J= 6.75 Hz), 1.04 - 1.66 (m), 3.34 - 3.72 (m)
融点(Tm)120℃
【実施例39】
【0252】
窒素導入管、温度計、冷却管、撹拌装置を備えた500mLフラスコに、実施例10で得られた重合体(一般式(I)においてA:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子、X、Yの一方が水酸基、他方がビス(2-ヒドロキシエチル)アミノ基)20.0g、トルエン100gを仕込み、撹拌しながら125℃のオイルバスで加熱し、固体を完全に溶解した。90℃まで冷却後、予め5.0gの水に溶解した411mgの85%KOHをフラスコに加え、還流条件で2時間混合した。その後、フラスコ内温度を120℃まで徐々に上げながら、水及びトルエンを留去した。さらに、フラスコ内にわずかな窒素を供給しながらフラスコ内を減圧とし、さらに内温を150℃まで昇温後、4時間保ち、フラスコ内の水及びトルエンをさらに留去した。室温まで冷却後、フラスコ内で凝固した固体を砕き、取り出した。
【0253】
加熱装置、撹拌装置、温度計、圧力計、安全弁を備えたステンレス製1.5L加圧反応器に、得られた固体のうち18.0g及び脱水トルエン200gを仕込み、気相を窒素に置換した後、撹拌しながら130℃まで昇温した。30分後、エチレンオキサイド18.0gを加え、さらに5時間、130℃で保った後、室温まで冷却し、スラリー液を得た。スラリー液を濾別し、トルエン溶液と、固体を得た。
【0254】
トルエン溶液からトルエンを留去、乾燥することにより、一般式(I)においてX、Yの一方がポリエチレングリコール基、他方が部分構造式(III)(式(III)において、R2、R3両方ともポリエチレングリコール基)で表されるアミノ基である重合体(A:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子)7.7gを得た。得られた重合体のH−NMR分析より、ポリオレフィン基Aの末端メチル基 (シフト値:0.88 ppm)の積分値とPEG部分のアルキレン基(シフト値:3.33 - 3.72 ppm)の積分値との比較から、エチレングリコールユニットが、XまたはYとR2とR3あわせて平均31個結合していることが分かった。当該重合体0.2gを水3.8gに混合し、沸騰させながら10分間撹拌後、さらに超音波を用いて10分撹拌し、室温まで冷却したところ透明なミセルが得られた。ハネウエル社製マイクロトラックUPAを用いて平均粒径を測定したところ平均ミセル粒径は15nmであった。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88(3H, t, J= 6.8 Hz), 1.06 - 1.50 (m), 2.80 - 3.20 (m), 3.33 - 3.72 (m)
融点(Tm) 73℃
【0255】
トルエンに溶解しなかった固体からトルエンを乾燥することにより、トルエン溶液から得られた重合体と同様の構造を有する重合体(2)(一般式(I)においてX、Yの一方がポリエチレングリコール基、他方が部分構造式(III)おいてR2、R3両方ともポリエチレングリコール基であるアミノ基である共重合体(A:エチレンの重合により形成される基(Mw=2015)、Z:水素原子)24.4gを得た。得られた重合体のH−NMR分析より、ポリオレフィン基Aの末端メチル基 (シフト値:0.88 ppm)の積分値とPEG部分のアルキレン基(シフト値:3.32 - 3.69 ppm)の積分値との比較から、エチレングリコールユニットが、XまたはYとR2とR3あわせて平均25個結合していることが分かった。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.88(3H, t, J= 6.8 Hz), 1.04 - 1.50 (m), 2.80 - 3.20 (m), 3.32 - 3.69 (m)
融点(Tm) 116℃
【実施例40】
【0256】
窒素導入管、温度計、冷却管、撹拌装置を備えた500mLフラスコに、実施例35で得られた重合体(一般式(I)においてA:エチレンとプロピレンの共重合により形成される基(Mw=1687)、Z:水素原子またはメチル基、X、Yの一方が水酸基、他方がビス(2-ヒドロキシエチル)アミノ基)19.1g、トルエン150gを仕込み、撹拌しながら125℃のオイルバスで加熱し、固体を完全に溶解した。90℃まで冷却後、予め5.0gの水に溶解した330mgの85%KOHをフラスコに加え、還流条件で2時間混合した。その後、フラスコ内温度を120℃まで徐々に上げながら、水及びトルエンを留去した。さらに、フラスコ内にわずかな窒素を供給しながらフラスコ内を減圧とし、さらに内温を150℃まで昇温後、4時間保ち、フラスコ内の水及びトルエンをさらに留去した。室温まで冷却後、フラスコ内で凝固した固体を砕き、取り出した。
【0257】
加熱装置、撹拌装置、温度計、圧力計、安全弁を備えたステンレス製1.5L加圧反応器に、得られた固体のうち18.4g及び脱水トルエン200gを仕込み、気相を窒素に置換した後、撹拌しながら130℃まで昇温した。30分後、エチレンオキサイド18.4gを加え、さらに3時間、130℃で保った後、室温まで冷却し、スラリー液を得た。スラリー液を濾別し、トルエン溶液と、固体を得た。
【0258】
トルエン溶液からトルエンを留去、乾燥することにより、一般式(I)においてX、Yの一方がポリエチレングリコール基、他方が部分構造式(III)(式(III)において、R2、R3両方ともポリエチレングリコール基)で表されるアミノ基である重合体(A:エチレンとプロピレンの共重合により形成される基(Mw=1687)、Z:水素原子またはメチル基)12.4gを得た。得られた重合体のH-NMR分析より、ポリオレフィン基A、Zのメチル基及びメチレン基(シフト値:0.84-0.91 ppm(メチル基)、 1.08-1.51 ppm(メチレン基))の積分値とPEG部分のアルキレン基(シフト値:3.33 - 3.72 ppm)の積分値との比較から、ポリオレフィンブロックとポリエチレングリコールブロックの重量比は、34:66であった。当該重合体0.2gを水0.8gに混合し80℃で10分間撹拌後、さらに超音波を用いて10分撹拌し、室温まで冷却したところ透明なミセルが得られた。ハネウエル社製マイクロトラックUPAを用いて平均粒径を測定したところ平均ミセル粒径は20nmであった。
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.84-0.91(m), 1.08 - 1.51 (m), 2.80 - 3.20 (m), 3.33 -3.72 (m)
融点(Tm)67℃
【0259】
トルエンに溶解しなかった固体からトルエンを乾燥することにより、トルエン溶液から得られた重合体と同様の構造を有する重合体(一般式(I)においてX、Yの一方がポリエチレングリコール基、他方が部分構造式(III)おいてR2、R3両方ともポリエチレングリコール基であるアミノ基である重合体(A:エチレンとプロピレンの共重合により形成される基(Mw=1687)、Z:水素原子))19.6gを得た。得られた重合体のH-NMR分析より、ポリオレフィン基A、Zのメチル基およびメチレン基(シフト値:0.85-0.92 ppm(メチル基), 1.09-1.51 ppm(メチレン基))の積分値とPEG部分のアルキレン基(シフト値:3.33 - 3.73 ppm)の積分値との比較から、ポリオレフィンブロックとポリエチレングリコールブロックの重量比は、62:38であった。
【0260】
1H-NMR δ(C2D2Cl4) 0.85-0.92(m), 1.09 - 1.51 (m), 2.70 - 3.00 (m), 3.33 - 3.73 (m)
融点(Tm)106℃
【実施例41】
【0261】
(LLDPE樹脂中での帯電防止性評価1)
LLDPE(三井化学エボリューSP2320)45gに、実施例38で得られた重合体(1) 5g(添加量10質量%)、およびアルカリ塩として酢酸カリウム0.15gを添加して、東洋精機製作所製の4C150-01型ラボプラストミルにより180℃で10分間混練し、混練物を取り出した。
【0262】
次に上記混練物を熱プレス成型した。成形は、真空熱プレス機で170℃に加熱しながら3分間加圧し、その後取り出して室温まで急冷する方法で行い、130mmφ×0.5mmの評価用熱プレスシートを得た。
得られた熱プレスシートを、室温23±2℃、湿度50±5%RHに制御された恒温恒湿室に24h放置し、印加電圧500Vで表面抵抗値を測定したところ、1.47×1011Ωであった。また水の接触角は31°であった。
【0263】
[比較例1]
対比として、LLDPE単独、LLDPEと過塩素酸ナトリウム(対ポリマー0.2質量%)、LLDPEと過塩素酸ナトリウム(対ポリマー0.2質量%)とPEG600(対ポリマー全体の10質量%)の場合についても評価した。その結果、全てのケースで表面抵抗は1016Ωのオーダーであり、PEG600を混練したものは不均一な成形体しか得られなかった。
【実施例42】
【0264】
(LLDPE樹脂中での帯電防止性評価2)
実施例38で得られた重合体(1)の代わりに実施例39で得られた重合体(2)を使用したこと以外は実施例41と同様の方法により評価用熱プレスシートを作成し、評価を行ったところ、表面抵抗値は1.11×10Ωであった。また水の接触角は18°であった。
【実施例43】
【0265】
実施例26に記載したビシナル置換型官能基含有重合体を150℃にて溶融し、36%塩酸水40部を撹拌しながら中和した。90℃の蒸留水500部中にT.K.ホモミクサーMARKII(特殊機化工(株)社製)にて5000rpmにて撹拌しながら中和した溶融物を徐々に滴下することで、白色透明のエマルション組成物を得た。得たエマルション組成物を以下の項目に関して測定した。
【0266】
1.分散体の分散状態
100メッシュの金網に分散液を通過させることにより調べた。その評価結果を表−1に示す。
2.エマルション組成物の粒子径(μm)
マイクロトラックHRA(HONEYWELL社製)にて、体積50%平均粒子径を測定したその評価結果を表−1に示す。
3.耐摩擦性A(インキ組成物)
カチオン性アクリルエマルションを下記方法により製造した。
蒸留水200.0部とステアリルトリメチルアンモニウムクロライド0.1部を反応容器に仕込み、窒素気流下で70℃に昇温し、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.6部を添加した。これとは別に、メチルメタアクリレート64.0部、n−ブチルアクリレート20.0部、N、N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのメチルクロライド4級塩16.0部を蒸留水40部中にステアリルトリメチルアンモニウムクロライド0.3部を使って乳化させた乳化混合物を作り、この乳化混合物を4時間で反応容器に滴下して、その後、更に同温度で4時間保持した。続けて2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.1部を添加し、さらに同温度で3時間保持して重合を完結させた。その結果、カチオン性アクリルエマルションを得た。
下記実施例43〜46、に記すエマルション組成物10部及び上記方法で得たカチオン性アクリルエマルション100部、チタンホワイト顔料分散体を30部混合し、インク組成物として調整した。本組成物を30×150mmのライナー紙上に膜厚が5μmとなるように塗工し、120℃にて1分間乾燥した。学振型堅牢度摩擦試験機を用い、荷重を20gfに設定し、100回同一個所をこすり、インキの剥落状態を観測した。評価結果を表−1に示す。
4.耐摩擦性B(コーティング剤組成物)
下記実施例43〜46に記すエマルション組成物5部及び上記方法で得たカチオン性アクリルエマルション100部を混合し潤滑剤コーティング剤を調整した。本組成物を70×150mmの金属板(ジンコート テストピース社製)上に膜厚が3μmとなるように塗工し、120℃にて1分間乾燥した。直径10mmのステンレス製鋼球を用い、荷重を500gfに設定し、50回同一個所をこすり、その耐摩擦係数を測定した。評価結果を表−1に示す。
【実施例44】
【0267】
実施例27に記載したビシナル置換型官能基含有重合体を150℃にて溶融し、36%塩酸水40部を撹拌しながら中和した。90℃の蒸留水500部中にT.K.ホモミクサーMARKII(特殊機化工(株)社製)にて5000rpmにて撹拌しながら中和した溶融物を徐々に滴下することで、白色透明のエマルション組成物を得た。得たエマルション組成物を実施例43の評価項目に関して測定した。
【実施例45】
【0268】
実施例31に記載したビシナル置換型官能基含有重合体を150℃にて溶融し、36%塩酸水40部を撹拌しながら中和した。90℃の蒸留水500部中にT.K.ホモミクサーMARKII(特殊機化工(株)社製)にて5000rpmにて撹拌しながら中和した溶融物を徐々に滴下することで、茶褐色のエマルション組成物を得た。得たエマルション組成物を実施例43の評価項目に関して測定した。
【実施例46】
【0269】
実施例32に記載したビシナル置換型官能基含有重合体を150℃にて溶融し、36%塩酸水40部を撹拌しながら中和した。90℃の蒸留水500部中にT.K.ホモミクサーMARKII(特殊機化工(株)社製)にて5000rpmにて撹拌しながら中和した溶融物を徐々に滴下することで、茶褐色のエマルション組成物を得た。得たエマルション組成物を実施例43の評価項目に関して測定した。
【0270】
【表1】

【0271】
分散状態:○均一に分散している ×撹拌しても分散しない
耐摩擦性A:○インキ剥がれが2%未満 ×インキ剥がれが2%以上、
耐摩擦性B:○摩擦係数0.1未満 ×摩擦係数0.1以上、
【産業上の利用可能性】
【0272】
本発明により提供が可能となった新規な重合体、および該重合体を含有してなる組成物は、特に帯電防止剤として有用である。また該重合体を含有してなる樹脂組成物は、帯電防止が要求される成形物、あるいは良好な塗装性・印刷性が要求される成形物に有用である。
【0273】
本発明のビシナル置換型官能基含有重合体は、例えば従来の材料より耐熱性の高いワックス系材料として塗料改質剤、艶出し剤、天然ワックス用配合剤として有用であり、また、樹脂の成型加工性改良剤として樹脂成型用離型剤、ゴム加工助剤、繊維加工助剤として有用である。更に、紙質向上剤、インキ用耐摩耗性向上剤、ホットメルト添加剤、電気絶縁剤、ポリオレフィンフィルム用防曇剤、油性化合物用増粘剤(ゲル化剤)、脂質小胞用材料、ポリオレフィンの親水化剤、撥水化剤、農薬製剤等の成型助剤、接着剤、帯電防止剤、トナー用離型剤、顔料分散剤、塩化ビニル樹脂用滑剤、エマルジョン組成物、酸素補足性組成物としても有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(I)で示されるビシナル置換型官能基含有重合体。
【化1】

(I)
(式中、Aは、エチレン単独、エチレンと炭素数3〜20のα-オレフィン、または炭素数が3〜20のα-オレフイン単独の重合により形成される基であり、GPCによる重量平均分子量が400〜500,000のものを表し、Zは水素原子、アルキル基、アラルキル基を表す。X、Yは、一方が水酸基、ポリアルキレングリコール基またはアシルオキシ基を表し、他方は下記一般式(II)、一般式(III)、一般式(IV)のいずれかで示される基、シアノ基、カルボキシル基、エステル基またはアミド基を表し、XとYは互いに結合して5員環を形成していてもよい。)
【化2】

(II)
(式中、Eは酸素原子または硫黄原子を表し、R1は水素原子、炭化水素基、アシル基、ポリアルキレングリコール基、下記一般式(XI)
【化3】

(XI)
(式中、R12はm+1価の炭化水素基を表し、Gは同一または相異なり、-OR13、-NR1415(R13〜R15はポリアルキレングリコール基を表す)で表される基を表し、mは1〜50の整数を表す)で表される基を表す)
【化4】

(III)
(式中、R2,R3は同一または相異なり、水素原子、炭化水素基、アシル基、ポリアルキレングリコール基、上記一般式(XI)で表される基を表す)
【化5】

(IV)
(式中、R4〜R6は同一または相異なり、水素原子、炭化水素基、アシル基、シアノ基、カルボキシル基、エステル基、アミド基を表す)
【請求項2】
請求項1に記載のいずれかの重合体を含有してなる組成物。
【請求項3】
請求項1に記載のいずれかの重合体とアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の塩、界面活性剤、相溶化剤及び請求項2に記載の重合体以外の高分子帯電防止剤からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有してなる樹脂組成物。
【請求項4】
請求項1に記載のいずれかの重合体と他の熱可塑性樹脂とからなる樹脂組成物。
【請求項5】
請求項1に記載のいずれかの重合体と他の熱可塑性樹脂とさらにアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の塩、界面活性剤、相溶化剤及び請求項2に記載の重合体以外の高分子帯電防止剤からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有してなる樹脂組成物。
【請求項6】
請求項1に記載のいずれかの重合体を含有してなる帯電防止剤。
【請求項7】
請求項1に記載のいずれかの重合体を含有してなる接着剤。
【請求項8】
請求項1に記載のいずれかの重合体を含有してなる塗装用組成物。
【請求項9】
請求項1に記載のいずれかの重合体を含有してなる組成物を成形してなる成形物品。
【請求項10】
請求項1に記載のいずれかの重合体を含有してなる組成物を成形してなる成形体に塗装又は印刷を施してなる成形物品。
【請求項11】
請求項1記載のビシナル置換型官能基含有重合体を含むトナー用離型剤。
【請求項12】
請求項1記載のビシナル置換型官能基含有重合体を含む顔料分散剤。
【請求項13】
請求項1記載のビシナル置換型官能基含有重合体を含む塩化ビニル樹脂用滑剤。
【請求項14】
請求項1記載のビシナル置換型官能基含有重合体を含むエマルション組成物。
【請求項15】
請求項1に記載の重合体を含む酸素補足性組成物。

【公開番号】特開2006−131870(P2006−131870A)
【公開日】平成18年5月25日(2006.5.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−20883(P2005−20883)
【出願日】平成17年1月28日(2005.1.28)
【出願人】(000005887)三井化学株式会社 (2,318)
【Fターム(参考)】