説明

両末端ハロゲン化オリゴオレフィン及びそれを用いたトリブロック共重合体

【課題】機能性コポリマーの製造原料として有用な両末端ハロゲン化オリゴオレフィン、およびそれを用いたトリブロック共重合体を提供。
【解決手段】下記一般式(1)で表される両末端ハロゲン化オリゴオレフィン、および下記一般式(2)で表されるトリブロック共重合体。




(式Xはハロゲン原子、nは10〜1000の整数、Aはビニル系重合体ブロックである。)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規構造を有する両末端ハロゲン化オリゴオレフィン、それを用いたトリブロック共重合体、及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリプロピレンおよびポリ1−ブテンなどの汎用高分子は、安価であるとともに、その優れた性質を利用して種々の用途に用いられている。
【0003】
しかしながら、これらの汎用高分子は非極性であり、かつ官能基を導くことが困難であるために、他の極性物質との相互作用が乏しく、他の極性基を有する高分子との混合による強化が困難である。また、塗装性、接着性に劣るという問題点を有する。
【0004】
近年、こうした問題点を解決するための新機能化ポリプロピレンに関する研究が活発に行われている。その1つとして、メタロセン系触媒を用いた重合反応によって合成した片末端ビニリデンポリプロピレンの官能基化を経たジブロック共重合体の合成が挙げられる。これは、重合条件の選択により成長末端でβ位の水素の脱離が選択的に起こり、片末端にビニリデン型の2重結合が生成することに基づくものである。片末端2重結合は、容易に様々な官能基に変換できるため、ポリプロピレンの機能化に非常に有用である。しかしながら、この場合、分子鎖中の官能基が片末端にしか存在しないので、物性の改良に限界がある。
【0005】
このような技術的背景の下で、すでに本発明者らは、ポリオレフィンの高度制御熱分解により得られる両末端ビニリデン結合含有オレフィンオリゴマーを出発原料とし、当該ビニリデン基の官能基変換を経由して合成される種々の機能性コポリマーを提供した(特許文献1〜3参照)。
【特許文献1】特開2003−292589号公報
【特許文献2】特許第3959043号公報
【特許文献3】特開2004−107508号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、新規構造を有し、機能性コポリマーの製造原料として使用可能な両末端ハロゲン化オリゴオレフィン、それを用いたトリブロック共重合体、及びそれらの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、高度制御熱分解により得られる両末端ビニリデン結合含有オリゴオレフィンのビニリデン結合を官能基変換することにより、両末端ハロゲン化オリゴオレフィンが得られることを見出した。さらに、当該両末端ハロゲン化オリゴオレフィンを開始剤として、種々のビニル系モノマーを用いて原子移動ラジカル重合(Atom Transfer Radical Polymerization:ATRP)を行うことが可能であり、それにより高分子量のトリブロック共重合体が得られることを見出し、本発明を完成した。
【0008】
すなわち本発明は、下記一般式(1)で表される両末端ハロゲン化オリゴオレフィンに関する。
【化1】

(式中、RおよびRは、それぞれ独立して水素、メチル基、又はフェニル基を表す。また、各Rは、H、−CH、−C、および−CHCH(CHからなる群から独立に選択され、Xはハロゲン原子、nは10〜1000の整数である。)
【0009】
さらに、本発明は、Rが−CH、RおよびRがいずれもメチル基、XがBrである前記両末端ハロゲン化オリゴオレフィンに関する。
【0010】
また本発明は、下記一般式(2)で表されるトリブロック共重合体に関する。
【化2】

(式中、RおよびRは、それぞれ独立して水素、メチル基、又はフェニル基を表す。また、各Rは、H、−CH、−C、および−CHCH(CHからなる群から独立に選択され、Xはハロゲン原子、nは10〜1000の整数である。またAは、ビニル系重合体ブロックを意味し、下記一般式(3)で表される。
【化3】

(ただし式中、Rはメチル基又は水素を、Rは、−COOCH、−COOC、−COOnBu、−COOtBu、−CONHCH(CH、−COOCHCHOH、−COOCHCHN(CH、−CN、−COOH又はフェニル基を表す。また、mは1〜10000の整数である。))
【0011】
また本発明は、下記一般式(1)で表される両末端ハロゲン化オリゴオレフィン
【化4】

(式中、RおよびRは、それぞれ独立して水素、メチル基、又はフェニル基を表す。また、各Rは、H、−CH、−C、および−CHCH(CHからなる群から独立に選択され、Xはハロゲン原子、nは10〜1000の整数である。)を開始剤として、
(メタ)アクリル酸メチル、(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n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリロニトリル、又はスチレンを原子移動ラジカル重合させることを特徴とする、トリブロック共重合体の製造方法に関する。
【0012】
また本発明は、両末端ビニリデン結合含有オリゴオレフィンをヒドロキシル化し、さらにα−ハロアシルハライドとエステル化反応を行うことを特徴とする、上記一般式(1)で表される両末端ハロゲン化オリゴオレフィンの製造方法を含む。
【0013】
また本発明は、上記一般式(1)で表される両末端ハロゲン化オリゴオレフィンを開始剤として、一種又は二種以上のビニル系モノマーを原子移動ラジカル重合させることにより得られるトリブロック共重合体を含む。
【0014】
さらに本発明は、上記一般式(2)で表されるトリブロック共重合体を、原子移動ラジカルカップリング反応させることにより得られるマルチブロック共重合体を含む。
【発明の効果】
【0015】
本発明による両末端ハロゲン化オリゴオレフィンは、原子移動ラジカル重合の重合開始剤として種々のモノマーと作用し、トリブロック共重合体を生成することができるので、機能性コポリマーの製造原料として有用である。
【0016】
また、本発明のトリブロック共重合体は、両末端ハロゲン化オリゴオレフィンを開始剤として、ビニル系モノマーを原子移動ラジカル重合して構成される。係るトリブロック共重合体は、両末端のブロックと、それをつなぐブロックが相異する性質を有するものであることから、極性の相異する2種類以上の重合体の相溶化剤等として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
両末端ハロゲン化オリゴオレフィン
本発明に係る両末端ハロゲン化オリゴオレフィンは上記一般式(1)の構造を有する。
【0018】
一般式(1)において、繰り返し単位数nに関しては特に制限がないが、通常10〜1000の整数である。RおよびRは、それぞれ独立して水素、メチル基、又はフェニル基を表す。RおよびRは、全て水素原子であってもよく、また少なくとも1個が水素原子以外の官能基に置換されていてもよい。2個が水素原子以外の官能基に置換される場合には、それらの置換基は同じでも異なっていてもよい。反応性の観点から、Rが水素でRがメチル基、Rが水素でRがフェニル基、又はRとRの両方がメチル基であるものが好ましい。また、Xはハロゲン原子を意味し、好ましくはCl、Br、又はIであり、反応性の観点からBrが最も好ましい。
【0019】
また、一般式(1)において、各Rは、H、−CH、−C、および−CHCH(CHからなる群から独立に選択される。すなわち、オリゴオレフィン鎖を構成するオリゴオレフィンが、オリゴプロピレン(Rがすべて−CH)、オリゴ1−ブテン(Rがすべて−C)、エチレン・プロピレン共重合体(RがH又は−CH)、エチレン・1−ブテン共重合体(RがH又は−C)、プロピレン・1−ブテン共重合体(Rが、−CH3又は−C)又はオリゴ4−メチル−1−ペンテン(Rがすべて−CHCH(CH)であるもの等が含まれる。なお、共重合体に関してはランダム共重合体およびブロック共重合体の両方を含む。
【0020】
本発明に係る両末端ハロゲン化オリゴオレフィンは、原子移動ラジカル重合の重合開始剤として種々のビニル系モノマーと作用し、トリブロック共重合体を生成することができるので、機能性コポリマーの製造分野において特に有用である。
【0021】
重合させるビニル系モノマーとしては、特に制限されないが、たとえば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピルなどのメタクリル系モノマー、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−アミノエチルなどのアクリル系モノマー、スチレンなどの芳香族アルケニル化合物、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物などがあげられる。これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。二種類以上のモノマーを使用する場合、これらは、同時または逐次的に系内に仕込むことが出来る。同時に仕込む場合、モノマー反応性比に基づいた共重合体を合成することができる。また、逐次的にモノマーを加えれば、鎖長を伸ばしつつ異なるブロックを持つ共重合体を合成することが可能である。
【0022】
これらのビニル系単量体は、トリブロック共重合体に必要とされる性能を付与するために好ましいものを選択することができる。たとえば、耐熱性が要求される場合には、比較的ガラス転移温度の高い化合物を選択することができる。また、耐油性が要求される場合には、アクリロニトリルなどの高極性の化合物を選択することができる。また、トリブロック共重合体を熱可塑性樹脂、ゴム、充填剤などと組み合わせる場合には、それらとの相溶性によっても好ましいものを選択することができる。
【0023】
両末端ハロゲン化オリゴオレフィンの製造方法
本発明に係る両末端ハロゲン化オリゴオレフィンは、両末端ビニリデン結合含有オリゴオレフィンをヒドロキシル化し、さらに適当なα−ハロアシルハライドを用いてエステル化反応を行うことによって合成することができる。
【0024】
原料である両末端ビニリデン結合含有オリゴオレフィンは、本発明者らが開発した高度制御熱分解(Macromolecules, 28, 7973(1995)参照。)によるポリオレフィンの熱分解生成物として得られる。
【0025】
ポリプロピレンを例に説明すると、高度制御熱分解法によって得られるポリプロピレンの熱分解生成物は、数平均分子量Mnが1000〜50000程度、分散度Mw/Mnが2程度、1分子当たりのビニリデン基の平均数が1.5〜1.8程度であり、分解前の原料ポリプロピレンの立体規則性を保持しているという特性を有している。分解前の原料のポリプロピレンの重量平均分子量は、好ましくは1万〜100万の範囲内、さらに好ましくは20万〜80万の範囲内である。
【0026】
熱分解装置としては、Journal of PolymerScience:Polymer Chemistry Edition, 21, 703(1983)に開示された装置を用いることができる。パイレックス(R)ガラス製熱分解装置の反応容器内にポリプロピレンを入れて、減圧下、溶融ポリマー相を窒素ガスで激しくバブリングし、揮発性生成物を抜き出すことにより、2次反応を抑制しながら、所定温度で所定時間、熱分解反応させる。熱分解反応終了後、反応容器中の残存物を熱キシレンに溶解し、熱時濾過後、アルコールで再沈殿させ精製する。再沈物を濾過回収して、真空乾燥することにより両末端ビニリデン結合含有オリゴプロピレンが得られる。
【0027】
熱分解条件は、分解前のポリプロピレンの分子量と最終目的物のブロック共重合体の1次構造から生成物の分子量を予測し、予め実施した実験の結果を勘案して調整する。熱分解温度は300℃〜450℃の範囲が好ましい。300℃より低い温度では、ポリプロピレンの熱分解反応が充分に進行しない恐れがあり、450℃より高い温度では、熱分解生成物の劣化が進行する恐れがある。
【0028】
ヒドロキシル化は、上記方法に従って得られた両末端ビニリデン結合含有オリゴオレフィンの2重結合を、ヒドロホウ素化に続く、酸化反応によってヒドロキシル化することにより達成される。例えば、テトラヒドロフランを溶媒とし、まずホウ素化試薬を加えてヒドロホウ素化する。ホウ素化試薬としては、9−ボランビシクロノナンやボラン−テトラヒドロフラン錯体を用いることができる。ヒドロホウ素化後の反応溶液に過酸化水素水を加え、酸化反応させると両末端ヒドロキシル基含有オリゴオレフィンが得られる。
【0029】
続いて、上のように得られた両末端ヒドロキシル基含有オリゴオレフィンを、適当なα−ハロアシルハライドを用いてエステル化反応を行うことにより、一般式(1)で表される両末端ハロゲン化オリゴオレフィンが得られる。
【0030】
ここで、α−ハロアシルハライドとは、α位の炭素がハロゲン化されたアシルハライドを意味し、工業的に容易に入手することが可能である。
【0031】
反応は、酸ハロゲン化物とアルコールによる通常のエステル化反応で行うことができる。具体的には、トリエチルアミン等の塩基の存在下、α−ハロアシルハライドと両末端ヒドロキシル基含有オリゴオレフィンとを反応させれば良い。
【0032】
トリブロック共重合体
本発明に係るトリブロック共重合体は、上で説明した両末端ハロゲン化オリゴオレフィンを開始剤として用い、通常公知のビニル系モノマー、特に、(メタ)アクリル酸メチル、(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n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリロニトリル、又はスチレンを原子移動ラジカル重合させることにより得られ、上記一般式(2)の構造を有する。
【0033】
一般式(1)において、R、R、R、n、およびXに関しては、上で定義した通りであり、Aは上記一般式(3)で表されるビニル系重合体ブロックである。また、繰り返し単位数mは、特に制限はないが、通常1〜10000の整数である。
【0034】
また、特に、アクリル酸t−ブチルによるトリブロック共重合体は、容易に加水分解され、アクリル酸とのトリブロック共重合体(R:H、R:−COOH)を与える。
【0035】
本発明のトリブロック共重合体は両末端のブロックと、それをつなぐブロック(オリゴオレフィンブロック)の極性が相異する。従って、極性の相異する2種類以上の重合体の相溶化剤として利用することができる。また、ビニル系重合体ブロックが親水性の共重合体(例えば、R:H、R:−COOHの場合)に関しては、両親媒性を有することから、界面活性剤として利用することができる。
【0036】
また、本発明のトリブロック共重合体は、両末端にハロゲン原子を有するので、原子移動ラジカルカップリング反応を行うことにより、さらに高分子量化したマルチブロック共重合体を合成することも可能である。
【0037】
ここで、原子移動ラジカルカップリングはラジカルの反応性を応用した公知のカップリング反応である(例えば、e−Polymers 2005、no.49、第1頁〜11頁参照)。一般的に、ビニル系重合体ブロックが、再結合反応を主たる停止反応として生起するスチレンなどのモノマーによって構成されているトリブロック共重合体を使用する場合には、原子移動ラジカルカップリングを行うことにより、直接マルチブロック共重合体を合成することができる。一方、メタクリル酸メチル等停止反応として再結合と不均化の二種類を生起するモノマーによって構成されているトリブロック共重合体は、必要に応じて原子移動ラジカル重合によりスチレン等の再結合反応を生起するモノマーを末端に導入した後で、原子移動ラジカルカップリングさせることでマルチブロック共重合体へと変換することができる。
【0038】
トリブロック共重合体の製造方法
本発明に係るトリブロック共重合体の製造方法は、上で説明した両末端ハロゲン化オリゴオレフィンを開始剤として用い、通常公知のビニル系モノマー、特に、(メタ)アクリル酸メチル、(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n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリロニトリル、又はスチレンを原子移動ラジカル重合させることを特徴とする。
【0039】
原子移動ラジカル重合は、有機ハロゲン化物またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤とし、周期律表第8族、9族、10族または11族元素を中心金属とする金属錯体を触媒として重合することを特徴とする、公知の重合方法である。(たとえば、マティジャスツェウスキー(Matyjaszewski)ら、ジャーナルオブアメリカンケミカルソサエティ(J.Am.Chem.Soc.)、1995年、117巻、5614頁、マクロモレキュールズ(Macromolecules)、1995年、28巻、7901頁、サイエンス(Science)、1996年、272巻、866頁、または、澤本(Sawamoto)ら、マクロモレキュールズ(Macromolecules)、1995年、28巻、1721頁参照)。
【0040】
原子移動ラジカル重合の触媒として用いられる遷移金属錯体としては、とくに制限はないが、好ましいものとして、1価および0価の銅、2価のルテニウム、2価の鉄、ならびに、2価のニッケルの錯体があげられる。これらの中でも、コストや反応制御の点から銅の錯体が好ましい。
【0041】
1価の銅化合物としては、たとえば、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅、シアン化第一銅、酸化第一銅、過塩素酸第一銅などがあげられる。その中でも塩化第一銅、臭化第一銅が、重合の制御の観点から好ましい。
【0042】
使用する配位子は、とくに限定されないが、開始剤、単量体、および溶媒を考慮して、必要とする反応速度の関係から適宜決定すればよい。1価の銅化合物を用いる場合、配位子として、2,2′−ビピリジルおよびその誘導体(たとえば4,4′−ジノリル−2,2′−ビピリジル、4,4′−ジ(5−ノリル)−2,2′−ビピリジルなど)などの2,2′−ビピリジル系化合物、1,10−フェナントロリンおよびその誘導体(たとえば4,7−ジノリル−1,10−フェナントロリン、5,6−ジノリル−1,10−フェナントロリンなど)などの1,10−フェナントロリン系化合物、テトラメチルジエチレントリアミン(TMEDA)、ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)、ヘキサメチル(2−アミノエチル)アミンなどのポリアミンなどを使用することができる。
【0043】
また、2価の塩化ルテニウムのトリストリフェニルホスフィン錯体(RuCl(PPh)も触媒として好ましい。ルテニウム化合物を触媒として用いる場合は、活性化剤としてアルミニウムアルコキシド類を添加してもよい。さらに、2価の鉄のビストリフェニルホスフィン錯体(FeCl(PPh)、2価のニッケルのビストリフェニルホスフィン錯体(NiCl(PPh)、及び2価のニッケルのビストリブチルホスフィン錯体(NiBr(PBu)も触媒として好ましい。
【0044】
重合反応は、通常室温〜200℃の範囲、好ましくは50〜100℃の範囲で行なうことができる。
【実施例】
【0045】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、各実施例において分子量は、GPC分析装置(HLC−8121GPC/HT(東ソー(株)製))で測定した。その際、THFを移動相として測定し、ポリスチレン換算の分子量を求めた。また、NMRはFT−NMR:JNM−GX400(日本電子(株)製)を使用した。SEMは日立製S-3000Nを用いて加速電圧15kVで観察した。
【0046】
(実施例1):両末端ブロモ化オリゴプロピレン(iPP−Br)の合成
下記(1)〜(3)に示す方法により、両末端ブロモ化オリゴプロピレン(iPP−Br)を合成した。
【0047】
(1)両末端ビニリデン結合含有オリゴプロピレン(iPP−TVD)の合成
熱分解装置として試料量最大5kgのラボスケール高度制御熱分解装置を使用した。市販のイソタクチックポリプロピレン(ノバテックPP(日本ポリプロピレン株式会社製)、グレード:EA9A、メルトフローインデックス(MFR):0.5g/10min)2kgを反応器に仕込み、系内を窒素置換後、2mmHgに減圧して、反応器を200℃に加熱して溶融した。その後、390℃に設定されたメタルバスに反応器を沈め、熱分解を行った。熱分解中は、系内を2mmHg程度の減圧状態に保ち、溶融ポリマーを導入されたキャピラリーから排出される窒素ガスのバブリングによって攪拌した。3時間経過後、反応器をメタルバスからあげ、室温まで冷却した後、反応系を常圧にし、反応器内の残渣を熱キシレンにて溶解した後、メタノールに滴下して再沈殿精製した。得られたポリマーは収率77%、数平均分子量(Mn)が7500、分散度(Mw/Mn)が1.78、一分子当たり末端二重結合の平均数(fTVD)が1.78であった。
【0048】
(2)両末端ヒドロキシル化オリゴプロピレン(iPP−OH)の合成
高度制御熱分解によって得られた両末端ビニリデン結合含有オリゴプロピレン(Mn:1000、Mw/Mn:1.1、fTVD:1.80)20gおよびテトラヒドロフラン(THF)200mlを反応器に仕込み、窒素置換後、60mlのボラン−テトラヒドロフラン錯体(BH−THF)THF溶液(1M)を加え、環流下で3時間加熱した。その後、氷浴中で5N水酸化ナトリウム水溶液60mlを加え、続いて、30%過酸化水素水溶液60mlを加え、環流下で15時間加熱した。反応後、反応混合物をメタノールに注ぎ、再沈殿精製し、両末端ヒドロキシル化オリゴプロピレン(iPP−OH)を得た。
【0049】
(3)両末端臭素化オリゴプロピレン(iPP−Br)の合成
上記の両末端ヒドロキシル化オリゴプロピレン(iPP−OH、Mn:1000)10gと、トリエチルアミン5.6mlおよびクロロホルムを反応器に仕込み、窒素置換後、2−ブロモイソブチリルブロミド(BiBB)のクロロホルム溶液(BiBB/CHCl=5ml/20ml)を滴下し、24時間室温で攪拌した。反応後、1NHCl/メタノール溶液に反応溶液を注ぎ、再沈殿精製し、両末端臭素化オリゴプロピレン(iPP−Br)を合成した。
【0050】
図1に、上記で得られたiPP−Br(図1a)、iPP−OH(図1b)、およびiPP−TVD(図1c)のプロトンNMRを示す。また、図2に、種々の数平均分子量を有するiPP−BrのプロトンNMRを示す。
【0051】
(実施例2):ポリメタクリル酸メチル−ポリプロピレントリブロック共重合体の合成
上記の両末端臭素化オリゴプロピレン0.635g、臭化銅(I)0.1435gをシュレンク管に仕込み、窒素置換後、脱気したメタクリル酸メチル4.26ml、o−キシレン10ml、1,1,4,7,7−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)209μlを加え、室温で30分攪拌した後、80℃で6時間加熱攪拌した。反応終了後、反応溶液をメタノールに注ぎ、再沈殿精製した。得られたトリブロック共重合体は、Mnが10700、Mw/Mnが1.50であった。
【0052】
(実施例3):ポリスチレン−ポリプロピレントリブロック共重合体の合成
上記の両末端臭素化オリゴプロピレン1.275g、臭化銅(I)0.2869gをシュレンク管に仕込み、窒素置換後、脱気したスチレン23ml、トルエン60ml、PMDETA418μlを加え、室温で30分攪拌した後、80℃で6時間加熱攪拌した。反応終了後、反応溶液をメタノールに注ぎ、再沈殿精製した。得られたトリブロック共重合体は、Mnが8700、Mw/Mnが1.24であった。
【0053】
(実施例4):ポリアクリル酸エチル−ポリプロピレントリブロック共重合体の合成
両末端臭素化オリゴプロピレン(Mn:1000)0.0635g、臭化銅(I)0.0143gをシュレンク管に仕込み、窒素置換後、脱気したアクリル酸エチル1.1ml、トルエン3ml、PMDETA 20.9ulを加え、室温で30分撹拌後、120℃で3時間加熱撹拌した。反応後、反応溶液をメタノールに注ぎ、再沈殿精製した。得られたトリブロック共重合体はMn:10700、Mw/Mn:1.57であった。
【0054】
(実施例5)ポリアクリル酸n−ブチル−ポリプロピレントリブロック共重合体の合成
両末端臭素化オリゴプロピレン(Mn:1000)0.0635g、臭化銅(I)0.0143gをシュレンク管に仕込み、窒素置換後、脱気したアクリル酸n−ブチル1.4ml、トルエン3ml、PMDETA 20.9ulを加え、室温で30分撹拌後、120℃で3時間加熱撹拌した。反応後、反応溶液をメタノールに注ぎ、再沈殿精製した。得られたトリブロック共重合体はMn:10400、Mw/Mn:2.25であった。
【0055】
(実施例6)ポリアクリル酸t−ブチル−ポリプロピレントリブロック共重合体の合成
両末端臭素化オリゴプロピレン(Mn:1000)0.0635g、臭化銅(I)0.0143gをシュレンク管に仕込み、窒素置換後、脱気したアクリル酸t−ブチル1.5ml、トルエン3ml、PMDETA 20.9ulを加え、室温で30分撹拌後、120℃で3時間加熱撹拌した。反応後、反応溶液をメタノールに注ぎ、再沈殿精製した。得られたトリブロック共重合体はMn:12100、Mw/Mn:1.63であった。
【0056】
(実施例7)ポリアクリル酸t−ブチル−ポリプロピレントリブロック共重合体の加水分解によるポリアクリル酸−ポリプロピレントリブロック共重合体への変換
ポリアクリル酸t−ブチル−ポリプロピレントリブロック共重合体(Mn:10000)1gをフラスコに仕込み、窒素置換後、トリフルオロ酢酸1ml及び脱水クロロホルム5mlを加え、室温で24時間撹拌した。反応後、蒸留にて溶媒、トリフルオロ酢酸及びt−ブチルアルコールを除去して、ポリアクリル酸−ポリプロピレントリブロック共重合体を得た。
【0057】
(実施例8)ポリスチレン−ポリプロピレントリブロック共重合体の原子移動ラジカルカップリングによるポリスチレン−ポリプロピレンマルチブロック共重合体の合成
ポリスチレン−ポリプロピレントリブロック共重合体(Mn:8700)0.87g、銅(0)0.1272g及び臭化銅(I)0.0287gを反応器に仕込み、窒素置換後、脱気したo−キシレン1ml及びPMDETA460μlを仕込み、80℃で5時間撹拌した。反応後、反応溶液をメタノールに注ぎ、再沈殿精製することにより、下記式(4)で表される繰り返し単位を有するマルチブロック共重合体を得た。当該マルチブロック共重合体のMn:25000、Mw/Mn:3.66であった。
【化5】

【0058】
(実施例9)トリブロック共重合体の相溶化性能の評価
下記(1)に示す方法により、トリブロック共重合体(PMMA−iPP−PMMA)を合成し、その相溶化性能を評価した。
【0059】
(1)ポリメタクリル酸メチル−ポリプロピレントリブロック共重合体(PMMA−iPP−PMMA)の合成
両末端臭素化オリゴプロピレン(Mn=14000)0.7g、臭化銅(I)0.0143gをシュレンク管に仕込み、窒素置換後、脱気したメタクリル酸メチル3.19ml、o−キシレン5ml、PMDETA20.9μlを加え、室温で30分撹拌した後、120℃で5時間加熱撹拌した。反応終了後、反応溶液をメタノールに注ぎ、再沈殿精製した。プロトンNMRにより得られたトリブロック共重合体の組成はiPP:PMMA=1:0.89であった。
【0060】
(2)相溶化性能の評価
iPP(日本ポリプロ製、NOVATEC PP EA9、Mn:160,000)とPMMA(アルドリッチ製、Mn:80,000)をそれぞれ2.5g及び上で合成したPMMA−iPP−PMMAを0.5g採取し、キシレン200mlとともにナスフラスコ中で140℃で加熱撹拌した。完全に溶解した後、メタノール2000ml中にゆっくりと滴下し、生成した沈殿を回収後、減圧加温乾燥してブレンドパウダーを得た。ブレンドパウダーを200℃で溶融混練後、200℃でヒートプレスしてシートを作成した。得られたシートを液体窒素で冷却し、破断後、クロロホルム還流下でPMMA相をエッチングした後、破断面をSEMにより観察した。得られたSEM像を図3(a)に示す。また、比較として、PMMA−iPP−PMMAを添加しない以外は上記と同様の条件で実験を行い、同様の条件で作製したサンプルについてSEM像を観察した。得られたSEMを図3(b)に示す。
【0061】
図3(a)を図3(b)と比較することにより、本発明のトリブロック共重合体を添加したサンプルにおいては、PMMAに由来する空孔サイズの大幅な低下が確認され、本発明のトリブロック共重合体が極めて高い相溶化性能を有することが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0062】
本発明による両末端ハロゲン化オリゴオレフィンは、原子移動ラジカル重合の重合開始剤として用いることで、種々のモノマーと反応してトリブロック共重合体を生成することが可能なので、機能性コポリマー(相溶性、両親媒性、接着性、耐衝撃性、生体適合性などを有するコポリマー)の製造原料として使用することができる。
【0063】
また、本発明のトリブロック共重合体は、極性の相異する2種類以上の重合体の相溶化剤などとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0064】
【図1】図1は、iPP−Br(図1a)、iPP−OH(図1b)およびiPP−TVD(図1c)のプロトンNMR(400MHz、CDCl)を示す。
【図2】図2は、種々の数平均分子量を有するiPP−BrのプロトンNMR(400MHz、CDCl)を示す。
【図3】図3は、実施例9で得られたSEM像であり、図3(a)はPMMA−iPP−PMMAを添加したサンプルのSEM像を示し、図3(b)はPMMA−iPP−PMMAを添加しないで調製したサンプルのSEM像である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で表される両末端ハロゲン化オリゴオレフィン。
【化1】

(式中、RおよびRは、それぞれ独立して水素、メチル基、又はフェニル基を表す。また、各Rは、H、−CH、−C、および−CHCH(CHからなる群から独立に選択され、Xはハロゲン原子、nは10〜1000の整数である。)。
【請求項2】
が−CH、RおよびRがいずれもメチル基、XがBrである請求項1記載の両末端ハロゲン化オリゴオレフィン。
【請求項3】
下記一般式(2)で表されるトリブロック共重合体。
【化2】

(式中、RおよびRは、それぞれ独立して水素、メチル基、又はフェニル基を表す。また、各Rは、H、−CH、−C、および−CHCH(CHからなる群から独立に選択され、Xはハロゲン原子、nは10〜1000の整数である。またAは、ビニル系重合体ブロックを意味し、下記一般式(3)で表される。
【化3】

(ただし式中、Rはメチル基又は水素を、Rは、−COOCH、−COOC、−COOnBu、−COOtBu、−CONHCH(CH、−COOCHCHOH、−COOCHCHN(CH、−CN、−COOH又はフェニル基を表す。また、mは1〜10000の整数である。))。
【請求項4】
下記一般式(1)で表される両末端ハロゲン化オリゴオレフィン
【化4】

(式中、RおよびRは、それぞれ独立して水素、メチル基、又はフェニル基を表す。また、各Rは、H、−CH、−C、および−CHCH(CHからなる群から独立に選択され、Xはハロゲン原子、nは10〜1000の整数である。)を開始剤として、
(メタ)アクリル酸メチル、(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n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリロニトリル、又はスチレンを原子移動ラジカル重合させることを特徴とする、トリブロック共重合体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−161724(P2009−161724A)
【公開日】平成21年7月23日(2009.7.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−118691(P2008−118691)
【出願日】平成20年4月30日(2008.4.30)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 発行者名:財団法人 化学技術戦略推進機構内 グリーン・サステイナブル ケミストリー ネットワーク 刊行物名:第8回 グリーン・サステイナブル ケミストリー シンポジウム 予稿集 発行年月日:平成20年3月6日
【出願人】(599103731)
【出願人】(596056896)株式会社三栄興業 (12)
【Fターム(参考)】