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JP2009275130A - Alicyclic polymer having silicon-containing group, and method for producing the same - Google Patents

Alicyclic polymer having silicon-containing group, and method for producing the same Download PDF

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JP2009275130A
JP2009275130A JP2008128269A JP2008128269A JP2009275130A JP 2009275130 A JP2009275130 A JP 2009275130A JP 2008128269 A JP2008128269 A JP 2008128269A JP 2008128269 A JP2008128269 A JP 2008128269A JP 2009275130 A JP2009275130 A JP 2009275130A
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JP
Japan
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polymer
group
catalyst
formula
repeating unit
Prior art date
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Application number
JP2008128269A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Hagiwara
守 萩原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2008128269A priority Critical patent/JP2009275130A/en
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a readily producible polymer having excellent heat stability, film-forming properties, and gas permeability. <P>SOLUTION: The polymer comprises a repeating unit represented by formula (1) (wherein, R<SP>1</SP>and R<SP>2</SP>are mutually independently a 1-12C alkyl group which may be substituted; a and b are each 0, 1, 2, 3, or a combination thereof), and has a 5,000-5,000,000 Mn (number-average molecular weight). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、脂環式重合体に関し、詳細には特定のケイ素含有基をペンダントとして有することで脂環式重合体とケイ素含有化合物の両方の性質を兼備した、耐熱性に優れた脂環式重合体及びそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to an alicyclic polymer, and more specifically, it has both the properties of an alicyclic polymer and a silicon-containing compound by having a specific silicon-containing group as a pendant, and has excellent heat resistance. The present invention relates to polymers and methods for producing them.

官能基を置換基として有するノルボルネン系モノマーをメタセシス重合に付して得られるポリマーは、耐熱性、電気特性、低吸水性等に優れた官能基含有ポリマーとして注目されている。該ポリマーは、金属やガラス等の無機材料に対する密着性に優れ、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、着色剤、硬化剤、難燃剤等の有機材料との相溶性にも優れるため、広範囲な複合材料用途への利用が期待されている。   A polymer obtained by subjecting a norbornene-based monomer having a functional group as a substituent to metathesis polymerization is attracting attention as a functional group-containing polymer excellent in heat resistance, electrical characteristics, low water absorption and the like. The polymer has excellent adhesion to inorganic materials such as metals and glass, and also has excellent compatibility with organic materials such as antioxidants, plasticizers, ultraviolet absorbers, colorants, curing agents, flame retardants, etc. It is expected to be used for various composite materials.

該ポリマーに関する報告はいくつかなされている。例えば、極性基を有するノルボルネン誘導体と、反応性シリル基を有するシクロアルケンを共重合して得られるポリマー(特許文献1、2)、ケイ素含有を有するノルボルネン誘導体を重合して得られるポリマー(特許文献4)が知られている。しかし、これらのポリマーは熱的に不安定であるという問題がある。 Several reports on the polymer have been made. For example, a polymer obtained by copolymerizing a norbornene derivative having a polar group and a cycloalkene having a reactive silyl group (Patent Documents 1 and 2), a polymer obtained by polymerizing a norbornene derivative having a silicon content (Patent Documents) 4) is known. However, there is a problem that these polymers are thermally unstable.

また、ノルボルネン系モノマーのメタシシス重合によって得られる重合体の二重結合をヒドロシリル化し、さらに所望により水素添加して得られるポリマーが知られている(特許文献3)。しかし、ポリマー主鎖に対するシリル化反応は反応率が著しく低く、ケイ素含有有機基を多く導入することが困難である。
特開昭52−52999号公報 特開平1−294681号公報 特開平5−214079号公報 特開2007−291150号公報
Further, there is known a polymer obtained by hydrosilylating a double bond of a polymer obtained by metascission polymerization of a norbornene-based monomer and further hydrogenating if desired (Patent Document 3). However, the silylation reaction for the polymer main chain has a remarkably low reaction rate, and it is difficult to introduce a large number of silicon-containing organic groups.
JP 52-52999 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-294681 Japanese Patent Laid-Open No. 5-214079 JP 2007-291150 A

そこで、本発明は熱的に安定な膜を形成することが可能であり、且つ、ケイ素含有基を多く備えて酸素透過性能にも優れる脂環式重合体及びその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an alicyclic polymer capable of forming a thermally stable film and having a large number of silicon-containing groups and excellent oxygen permeation performance, and a method for producing the same. And

即ち、本発明は、下記式(1)で示される繰り返し単位を含有し、GPCにより測定されるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が5,000〜5,000,000である重合体である。 That is, this invention is a polymer which contains the repeating unit shown by following formula (1), and the number average molecular weight (Mn) of polystyrene conversion measured by GPC is 5,000-5,000,000. .

Figure 2009275130

(式中、R及びRは、互いに独立に、炭素数1〜12の、置換されていてよいアルキル基であり、aは0、1、2、3又はこれらの組合せであり、bは0、1、2、3又はこれらの組合せである)
Figure 2009275130

(Wherein R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, which may be substituted, a is 0, 1, 2, 3 or a combination thereof, and b is 0, 1, 2, 3 or a combination thereof)

上記本発明の重合体は、従来のノルボルネン系ポリマーに比べて、熱安定性に優れる。また、ポリシクロオレフィンが有する造膜性、強靭性に加えて、シリコーンが有する弾性、ガス透過性などの特徴を持つ。さらに、各種有機溶剤にも溶けるので、ガス分離膜、化粧品材料、接着剤、繊維処理剤などの原料として有用である。   The polymer of the present invention is excellent in thermal stability as compared with conventional norbornene-based polymers. Moreover, in addition to the film-forming property and toughness which polycycloolefin has, it has the characteristics which silicone has, such as elasticity and gas permeability. Furthermore, since it is soluble in various organic solvents, it is useful as a raw material for gas separation membranes, cosmetic materials, adhesives, fiber treatment agents and the like.

また、本発明の方法によれば、ケイ素含有量の多い脂環式ポリマーを効率よく得ることができる。   Moreover, according to the method of the present invention, an alicyclic polymer having a high silicon content can be obtained efficiently.

上記式(1)中、R及びRは、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、ブチル基、ペンチル基等であり、これらの水素原子の一部又は全部がフッ素原子等で置換されていてよい。これらの中で、メチル基が好ましい。 In the above formula (1), R 1 and R 2 are, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, a butyl group, a pentyl group, etc., and some or all of these hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, etc. May have been. Of these, a methyl group is preferred.

aは0、1、2、又はこれらの組合せであり、例えばaが0の繰り返し単位と1の繰り返し単位とが混合して存在する重合体、であってよい。aは、ガス透過性の点で、好ましくは0、1又はこれらの組合せであり、最も好ましくは0である。bも、0、1または2、又はこれらの組合せである。重合性の点で、好ましくは、bは0、1又はこれらの組合せであり、最も好ましくは0である。 a is 0, 1, 2, or a combination thereof. For example, a may be a polymer in which a repeating unit of 0 and a repeating unit of 1 exist. From the viewpoint of gas permeability, a is preferably 0, 1 or a combination thereof, and most preferably 0. b is also 0, 1 or 2, or a combination thereof. In view of polymerizability, b is preferably 0, 1 or a combination thereof, and most preferably 0.

上記(1)の繰り返し単位は、下記式(3)で示される有機ケイ素化合物のメタセシス重合により得られる式(4)のポリマーを水素化することで得られる。   The repeating unit (1) can be obtained by hydrogenating a polymer of the formula (4) obtained by metathesis polymerization of an organosilicon compound represented by the following formula (3).

Figure 2009275130

ここで、R、R、a及びbは上述の通りである。
Figure 2009275130

Here, R 1 , R 2 , a and b are as described above.

Figure 2009275130

ここで、R、R、a及びbは上述の通りである。
Figure 2009275130

Here, R 1 , R 2 , a and b are as described above.

式(3)の有機ケイ素化合物としては、下記のものが例示され、ここでMeはメチル基を表す。また、これらの混合物を使用してもよい。   Examples of the organosilicon compound of the formula (3) include the following, where Me represents a methyl group. Moreover, you may use these mixtures.

Figure 2009275130
Figure 2009275130

該有機ケイ素化合物は、下記ビニル基含有ポリシロキサンとシクロペンタジエンをDiels−Alder反応に付することによって容易に調製することができる。調製法の詳細は、後記実施例で説明する。   The organosilicon compound can be easily prepared by subjecting the following vinyl group-containing polysiloxane and cyclopentadiene to a Diels-Alder reaction. The details of the preparation method will be described in Examples below.

Figure 2009275130
Figure 2009275130

式(4)の重合体を得るためのメタセシス重合は、定法に従いトルエンやキシレンなどの芳香族系炭化水素溶媒にモノマーを溶解して、重合触媒の存在下で、常圧下40〜60℃の温度で、窒素雰囲気下攪拌して行なう。前記重合触媒としては、カルベン型錯体と称されるタングステン、モリブデンやルテニウム系錯体などが使用でき、好ましくは、Grubbs第一世代触媒、Grubbs第二世代触媒あるいはHoveyda−Grubbs触媒などが使用される。後述する水素化触媒としても使用できることからルテニウムカルベン錯体触媒、例えば、ベンジリデン‐ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウムが特に好ましい。触媒の使用量は原料のモノマーに対し1〜1000ppmであり、好ましくは5〜500ppmである。5ppmより少ないと重合速度が遅くて実用性に乏しい。通常、メタセシス重合のためには500ppmあれば十分であるが、後述する水素化工程でも引き続き使用する場合には、より多くても問題はない。   In the metathesis polymerization for obtaining the polymer of the formula (4), a monomer is dissolved in an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene or xylene according to a conventional method, and the temperature is 40 to 60 ° C. under normal pressure in the presence of a polymerization catalyst. And stirring under a nitrogen atmosphere. As the polymerization catalyst, tungsten, molybdenum or ruthenium complex called carbene complex can be used, and preferably, Grubbs first generation catalyst, Grubbs second generation catalyst, Hoveyda-Grubbs catalyst or the like is used. A ruthenium carbene complex catalyst such as benzylidene-bis (tricyclohexylphosphine) dichlororuthenium is particularly preferable because it can be used as a hydrogenation catalyst described later. The usage-amount of a catalyst is 1-1000 ppm with respect to the monomer of a raw material, Preferably it is 5-500 ppm. If it is less than 5 ppm, the polymerization rate is slow and the practicality is poor. Usually, 500 ppm is sufficient for metathesis polymerization, but if it is used continuously in the hydrogenation step described later, there is no problem even if it is more.

式(3)の有機ケイ素化合物に加えて、他のオレフィン化合物をコモノマーとして使用しメタセシス重合に付してもよい。該オレフィン化合物としては、ノルボルネン系脂環式有機化合物が使用可能である。好ましくは、式(5)で示される脂環式有機化合物が使用される。これにより、式(6)の繰り返し単位をも有する重合体が得られ、さらにそれらを水素化することで、式(2)の繰り返し単位をも有する重合体が得られる。繰り返し単位(2)は、繰り返し単位(1)と、ブロック状又はランダム状に結合されていてよい。   In addition to the organosilicon compound of formula (3), other olefin compounds may be used as comonomers and subjected to metathesis polymerization. As the olefin compound, a norbornene-based alicyclic organic compound can be used. Preferably, an alicyclic organic compound represented by the formula (5) is used. Thereby, the polymer which also has a repeating unit of Formula (6) is obtained, and the polymer which also has a repeating unit of Formula (2) is obtained by further hydrogenating them. The repeating unit (2) may be combined with the repeating unit (1) in a block shape or a random shape.

Figure 2009275130
Figure 2009275130

Figure 2009275130
Figure 2009275130

Figure 2009275130
式(2)、(5)、(6)において、R及びRは、互いに独立に、水素原子または一価の有機基である。該一価の基としては、アルキル基、アリール基、アルカリール基、アルコキシ基、アルコキシシリル基、ポリグリセリル基、ヒドロキシポリ(オキシアルキル)基、ポリシロキシシリル基、及びこれらの水素原子の一部もしくは全部がフッ素原子に置換された基を挙げることができ、好ましくは、炭素数1〜7のアルキル基、パーフルオロアルキル基、アルコキシシリル基、ポリグリセリル基、ヒドロキシポリ(オキシアルキル)基、ポリシロキシシリル基から選ばれる。造膜性の点で、水素原子またはメチル基がより好ましい。cは0、1、2又はこれらの組合せであり、重合性の点で、0、1又はこれらの組合せが好ましく、最も好ましくは0である。
Figure 2009275130
In the formulas (2), (5) and (6), R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group. Examples of the monovalent group include an alkyl group, an aryl group, an alkaryl group, an alkoxy group, an alkoxysilyl group, a polyglyceryl group, a hydroxypoly (oxyalkyl) group, a polysiloxysilyl group, and a part of these hydrogen atoms or A group in which all of them are substituted with fluorine atoms can be mentioned, and preferably, an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a perfluoroalkyl group, an alkoxysilyl group, a polyglyceryl group, a hydroxypoly (oxyalkyl) group, a polysiloxysilyl group. Selected from the group. From the viewpoint of film forming property, a hydrogen atom or a methyl group is more preferable. c is 0, 1, 2 or a combination thereof, and 0, 1 or a combination thereof is preferable, and 0 is most preferable from the viewpoint of polymerizability.

式(5)で示される脂環式有機化合物として、下記化合物を例示することが出来る。 As the alicyclic organic compound represented by the formula (5), the following compounds can be exemplified.

Figure 2009275130
(これらの式中、Rは、互いに独立に、炭素数1〜12の、水素原子の一部もしくは全部がフッ素原子で置換されていてよいアルキル基である。)
Figure 2009275130
(In these formulas, R is independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, in which some or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms.)

これらのコモノマーの使用量は、重合体の用途、所望の皮膜強度の程度に依存して、種々調整することができる。ガス透過膜用には、式(3)の化合物に対して、重量比で0〜2.0程度使用することが好ましい。また、重合触媒、重合条件等は、該コモノマーを使用しない場合と同様であってよい。   The amount of these comonomers used can be variously adjusted depending on the use of the polymer and the desired degree of film strength. For the gas permeable membrane, it is preferable to use about 0 to 2.0 by weight with respect to the compound of the formula (3). Further, the polymerization catalyst, polymerization conditions, and the like may be the same as in the case where the comonomer is not used.

本発明の重合体は、GPCで測定されるスチレン換算の数平均分子量(Mn)が5,000〜5,000,000、好ましくは50,000〜500,000である。Mnが前記下限値未満の重合体は、皮膜の強度が不足し、前記上限値を超える重合体は、製膜性に劣る場合がある。   The polymer of the present invention has a number average molecular weight (Mn) in terms of styrene measured by GPC of 5,000 to 5,000,000, preferably 50,000 to 500,000. A polymer whose Mn is less than the lower limit value has insufficient film strength, and a polymer whose Mn exceeds the upper limit value may be inferior in film-forming properties.

本発明の重合体において、主鎖炭素−炭素二重結合の水素化された割合(水素化率)は50%以上であり、熱安定性の観点から、80%以上であるのが好ましく、90%以上であるのがより好ましい。後述する実施例において示すように、99.5%程度も水素化することができる。従って、本発明の重合体は、下記式(4)及び/又は(6)で示される繰り返し単位を、全繰り返し単位数の50%以下、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、最も好ましくは0.5%以下で含む。   In the polymer of the present invention, the ratio of hydrogenated main chain carbon-carbon double bonds (hydrogenation rate) is 50% or more, and preferably 80% or more from the viewpoint of thermal stability, 90 % Or more is more preferable. As shown in the examples described later, about 99.5% can be hydrogenated. Therefore, in the polymer of the present invention, the repeating unit represented by the following formula (4) and / or (6) is 50% or less of the total number of repeating units, preferably 20% or less, more preferably 10% or less, Preferably it is contained at 0.5% or less.

Figure 2009275130
(式中、R、R、a、及びbは上述のとおりである。)
Figure 2009275130
(Wherein R 1 , R 2 , a, and b are as described above.)

Figure 2009275130

(式中、R、R及びcは上述の通りである。)
Figure 2009275130

(Wherein R 3 , R 4 and c are as described above.)

上記水素化率は例えば、シロキサン含有ポリシクロオレフィンのH−NMRスペクトルにおける主鎖炭素−炭素二重結合に由来するピーク強度と水素化物のH−NMRスペクトルにおける主鎖炭素−炭素二重結合に由来するピーク強度とを比較することより求めることができる。 The hydrogenation rate is, for example, the peak intensity derived from the main chain carbon-carbon double bond in the 1 H-NMR spectrum of the siloxane-containing polycycloolefin and the main chain carbon-carbon double bond in the 1 H-NMR spectrum of the hydride. It can obtain | require by comparing with the peak intensity derived from.

水素化反応は、例えば、水素化触媒の存在下に水素ガスを用いて、シロキサン含有ポリシクロオレフィンの主鎖炭素−炭素二重結合に水素を付加することにより行うことができる。   The hydrogenation reaction can be performed, for example, by adding hydrogen to the main chain carbon-carbon double bond of the siloxane-containing polycycloolefin using hydrogen gas in the presence of a hydrogenation catalyst.

用いる水素化触媒は、均一系触媒、不均一触媒等、特に限定されず、オレフィン化合物の水素化に際して一般的に用いられているものを適宜使用することができる。   The hydrogenation catalyst to be used is not particularly limited, such as a homogeneous catalyst and a heterogeneous catalyst, and those generally used for hydrogenation of olefin compounds can be appropriately used.

均一触媒としては、例えば、ウィルキンソン錯体として知られるジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム、前記メタシシス重合触媒で説明したルテニウムカルベン錯体触媒、特開7−2929、特開11−109460、特開11−158256、特開11−193323等に記載されているルテニウム化合物からなる遷移金属錯体触媒等が挙げられる。   Examples of the homogeneous catalyst include dichlorotris (triphenylphosphine) rhodium known as Wilkinson complex, ruthenium carbene complex catalyst described in the above metasis polymerization catalyst, JP-A-7-2929, JP-A-11-109460, JP-A-11-158256. And transition metal complex catalysts composed of ruthenium compounds described in JP-A-11-193323 and the like.

不均一触媒としては、例えば、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム等の金属を、カーボン、シリカ、セライト、アルミナ、酸化チタン等の担体に担持させた水素化触媒、例えば、ニッケル‐アルミナ、パラジウム‐カーボン等を用いることができる。これらの水素化触媒は単独で、あるいは2種類以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the heterogeneous catalyst include a hydrogenation catalyst in which a metal such as nickel, palladium, platinum, rhodium, and ruthenium is supported on a carrier such as carbon, silica, celite, alumina, and titanium oxide, such as nickel-alumina and palladium. -Carbon or the like can be used. These hydrogenation catalysts can be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも、シロキサン含有ポリシクロオレフィンに含まれる官能基等の副反応を起こすことなく、該重合体の主鎖炭素−炭素二重結合を選択的に水素化できる点から、ロジウム、ルテニウム等の貴金属錯体触媒及びパラジウム‐カーボン等のパラジウム担持触媒の使用が好ましく、特にはルテニウムカルベン錯体触媒が好ましい。   Among these, rhodium, ruthenium, and the like can be selectively hydrogenated from the main chain carbon-carbon double bond of the polymer without causing side reactions such as functional groups contained in the siloxane-containing polycycloolefin. The use of a noble metal complex catalyst and a palladium-supported catalyst such as palladium-carbon is preferred, and a ruthenium carbene complex catalyst is particularly preferred.

該ルテニウムカルベン錯体触媒は、開環メタセシス反応触媒及び水素化触媒として使用することができる。この場合には、開環メタセシス反応と水素化反応を連続的に行うことができる。   The ruthenium carbene complex catalyst can be used as a ring-opening metathesis reaction catalyst and a hydrogenation catalyst. In this case, the ring-opening metathesis reaction and the hydrogenation reaction can be performed continuously.

また、ルテニウムカルベン錯体触媒を使用してメタシシス反応と水素化反応を連続的に行う場合、エチルビニルエーテル当のビニル化合物やαオレフィン等の触媒改質剤を添加して該触媒を活性化させてから、水素化反応を開始する方法も好ましく採用される。   In addition, when a metathesis reaction and a hydrogenation reaction are continuously performed using a ruthenium carbene complex catalyst, a catalyst modifier such as ethyl vinyl ether or a vinyl compound or α-olefin is added to activate the catalyst. A method for starting the hydrogenation reaction is also preferably employed.

水素化反応は通常、有機溶媒中で行われる。有機溶媒としては、生成する水素化物の溶解性により便宜選択することができ、前述の重合溶媒と同様の有機溶媒を使用することができる。したがって、重合反応後溶媒を入れ替えることなく、そのままもしくは水素化触媒を添加して反応させることができる。   The hydrogenation reaction is usually performed in an organic solvent. As an organic solvent, it can select conveniently by the solubility of the hydride to produce | generate, The organic solvent similar to the above-mentioned polymerization solvent can be used. Therefore, the reaction can be carried out as it is or after adding a hydrogenation catalyst without replacing the solvent after the polymerization reaction.

水素化反応の条件は、使用する水素化触媒の種類に応じて適宜選択すればよい。水素化触媒の使用量は、メタセシス重合で得られる重合体100重量部に対して、通常100〜10,000ppm、好ましくは500〜5,000ppmである。上述のとおりメタセシス重合工程においても、この量の触媒を使用してもよく、又は、該重合工程では5〜500ppm使用し、水素化工程で追加してもよい。反応温度は100℃〜200℃であり、200℃を超えると副反応が起こりやすくなる。水素の反応圧は通常0.01から10.0MPa、好ましくは0.1〜5.0MPaである。水素圧が0.01MPa以下では水素化反応速度が低下する。5.0MPa以上では高耐圧装置が必要となる   The conditions for the hydrogenation reaction may be appropriately selected according to the type of hydrogenation catalyst used. The usage-amount of a hydrogenation catalyst is 100-10,000 ppm normally with respect to 100 weight part of polymers obtained by metathesis polymerization, Preferably it is 500-5,000 ppm. As described above, this amount of catalyst may be used also in the metathesis polymerization step, or 5 to 500 ppm may be used in the polymerization step and added in the hydrogenation step. The reaction temperature is 100 ° C. to 200 ° C. If the temperature exceeds 200 ° C., side reactions tend to occur. The reaction pressure of hydrogen is usually 0.01 to 10.0 MPa, preferably 0.1 to 5.0 MPa. When the hydrogen pressure is 0.01 MPa or less, the hydrogenation reaction rate decreases. High breakdown voltage device is required at 5.0MPa or more

上記のように行われる水素化反応は重合体内の主鎖炭素−炭素二重結合うち50%以上、好ましくは80%以上、最も好ましくは90%以上を水素化することができる。   The hydrogenation reaction performed as described above can hydrogenate 50% or more, preferably 80% or more, and most preferably 90% or more of the main chain carbon-carbon double bonds in the polymer.

更に95%以上水素化するには、ジイミドによる主鎖炭素−炭素二重結合の還元的水素化が有効である。ヒドラジンやトシルヒドラジドなどのジイミド発生剤を有機溶媒環流下で重合体と反応させると、主鎖炭素−炭素二重結合が、さらに水素化された重合体を収率よく得ることができる。   Further, for hydrogenation of 95% or more, reductive hydrogenation of the main chain carbon-carbon double bond with diimide is effective. When a diimide generator such as hydrazine or tosyl hydrazide is reacted with a polymer under reflux of an organic solvent, a polymer in which the main chain carbon-carbon double bond is further hydrogenated can be obtained in high yield.

還元水素化の条件は、使用するジイミド発生剤の種類に応じて適宜選択すればよい。ジイミド発生剤の使用量は、重合体100重量部に対して、通常0.01〜50重量部、好ましくは0.05から10重量部である。溶媒は、不飽和基を含まないもの、例えば飽和炭化水素系溶媒、であればよく、通常0.01〜50重量部、好ましくは0.05から10重量部である。反応温度は通常50℃〜200℃で、使用した溶媒の還流温度で行うのが好ましい。   What is necessary is just to select the conditions of reductive hydrogenation suitably according to the kind of diimide generator to be used. The usage-amount of a diimide generator is 0.01-50 weight part normally with respect to 100 weight part of polymers, Preferably it is 0.05-10 weight part. The solvent should just be a thing which does not contain an unsaturated group, for example, a saturated hydrocarbon solvent, and is 0.01-50 weight part normally, Preferably it is 0.05-10 weight part. The reaction temperature is usually 50 ° C. to 200 ° C., preferably at the reflux temperature of the solvent used.

次に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の部及び%は、特に断りのない限り重量%である。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to the following Example. In addition, unless otherwise indicated, the part and% in an Example are weight%.

モノマーの合成例:トリス(トリメチルシロキシ)シリルノルボルネンの合成
ジシクロペンタジエン307gとトリストリメチルシロキシビニルシラン750gを2Lの反応器に仕込み、窒素シール下160〜170℃で8時間反応させた。反応液を減圧蒸留したところ、沸点が118〜120℃/5mmHgの留分が757g得られた。H-NMR分析(測定装置 JEOL社製LAMBDA LA−300W)及び赤外分光分析(測定装置 Perkin Elmer社製FT−IR Spectrometer Spectrum One)で構造を確認し、下記構造式で表される化合物であることが確認された。これをモノマーAとする。
Example of monomer synthesis: Synthesis of tris (trimethylsiloxy) silylnorbornene 307 g of dicyclopentadiene and 750 g of tristrimethylsiloxyvinylsilane were charged into a 2 L reactor and reacted at 160 to 170 ° C. for 8 hours under a nitrogen seal. When the reaction solution was distilled under reduced pressure, 757 g of a fraction having a boiling point of 118 to 120 ° C./5 mmHg was obtained. The structure was confirmed by 1 H-NMR analysis (measuring device LAMBDA LA-300W manufactured by JEOL) and infrared spectroscopic analysis (measuring device Perkin Elmer FT-IR Spectrometer Spectrum One), and the compound represented by the following structural formula It was confirmed that there was. This is monomer A.

Figure 2009275130
Figure 2009275130

プレポリマーの合成:トリス(トリメチルシロキシ)シリルノルボルネンのメタセシス重合
撹拌器を備えた5Lの四つ口フラスコにモノマー合成例で合成したモノマーAを50g入れトルエン2Lに溶解させた後、Ar(またはN)置換した。モノマーが均一に拡散するように撹拌しながら加熱し、40℃に保った。そこにGrubbs第一世代触媒[ベンジリデン‐ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム]を0.105gトルエン110mlに溶かした触媒溶液を速やかに加えた。20分後、重合を停止するためにエチルビニルエーテルを1ml加え5分間攪拌して重合体溶液(以下「プレポリマー溶液」とする)を得た。重合体溶液の一部を採取してゲル・パーミネーション・クロマトグラフィー(測定装置 東ソー社製HLC−8220)で、ポリスチレンを標準として用いて分子量を調べたところ、Mn=163,000、Mw/Mn=1.75であった。このプレポリマーのH−NMRスペクトルを図1に示す。
Synthesis of prepolymer: metathesis polymerization of tris (trimethylsiloxy) silylnorbornene 50 g of monomer A synthesized in the monomer synthesis example was placed in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer and dissolved in 2 L of toluene. Ar (or N 2 ) substitution. The mixture was heated with stirring so that the monomer diffused uniformly and kept at 40 ° C. A catalyst solution prepared by dissolving Grubbs first generation catalyst [benzylidene-bis (tricyclohexylphosphine) dichlororuthenium] in 0.105 g of toluene (110 ml) was quickly added thereto. After 20 minutes, 1 ml of ethyl vinyl ether was added to stop the polymerization and stirred for 5 minutes to obtain a polymer solution (hereinafter referred to as “prepolymer solution”). A part of the polymer solution was collected, and its molecular weight was examined by gel permeation chromatography (HLC-8220 manufactured by Tosoh Corporation) using polystyrene as a standard. Mn = 163,000, Mw / Mn = 1.75. The 1 H-NMR spectrum of this prepolymer is shown in FIG.

実施例1
撹拌付きオートクレーブに、プレポリマー溶液を全量入れ、オートクレーブ内を窒素置換し、次いで、Grubbs第一世代触媒[ベンジリデン‐ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム]0.15g、及びエチルビニルエーテル3.0gをトルエン10mlに溶解させた水素化触媒溶液を添加し、水素0.8MPa、160℃で8時間水素化を行った。その後、溶液を大量のメタノール中に攪拌しながら少しずつ滴下し、析出したポリマー(以下「ポリマー1とする」)をろ過によって採取し乾燥させた。重量は49gであり、収率は98%であった。H−NMRより主鎖炭素−炭素二重結合の93%が水素化されていることを確認した。
Example 1
The whole amount of the prepolymer solution is put into an autoclave with stirring, and the inside of the autoclave is purged with nitrogen. A hydrogenation catalyst solution dissolved in 10 ml was added, and hydrogenation was performed at 0.8 MPa hydrogen and 160 ° C. for 8 hours. Thereafter, the solution was added dropwise to a large amount of methanol while stirring, and the precipitated polymer (hereinafter referred to as “polymer 1”) was collected by filtration and dried. The weight was 49 g, and the yield was 98%. From 1 H-NMR, it was confirmed that 93% of the main chain carbon-carbon double bonds were hydrogenated.

実施例2
実施例1で得られたポリマー1の2.7gをメチルシクロヘキサン20mlに溶かし、次いでトシルヒドラジドを2.0g添加し、100℃で8時間還流させた。その後、溶液を大量のメタノール中に攪拌しながら少しずつ滴下し、析出したポリマー(以下「ポリマー2とする」)をろ過によって採取し乾燥させた。ポリマー2の数平均分子量(Mn)は173,000、Mw/Mn=2.14であり、H−NMRより主鎖炭素−炭素二重結合の99.5%が水素化されていることを確認した。ポリマー2のH−NMRスペクトルを図2に示す。
Example 2
2.7 g of the polymer 1 obtained in Example 1 was dissolved in 20 ml of methylcyclohexane, then 2.0 g of tosyl hydrazide was added, and the mixture was refluxed at 100 ° C. for 8 hours. Thereafter, the solution was added dropwise to a large amount of methanol while stirring, and the precipitated polymer (hereinafter referred to as “polymer 2”) was collected by filtration and dried. The number average molecular weight (Mn) of the polymer 2 is 173,000, Mw / Mn = 2.14, and 99.5% of the main chain carbon-carbon double bond is hydrogenated from 1 H-NMR. confirmed. The 1 H-NMR spectrum of polymer 2 is shown in FIG.

TGA測定
プレポリマー、ポリマー1、及びポリマー2の耐熱分解性をTGA測定(試料1mg、Nガス下、10℃/minで500℃まで加熱)で比較した。結果を図3に示す。図3から分かるように、ポリマー1、及びポリマー2の熱分解による重量減少の開始温度は、プレポリマーに比べて顕著に高く、ポリマーの熱安定性が向上していることが確認できた。
TGA measurements <br/> prepolymer, polymer 1, and the thermal decomposition resistance of the TGA measurements of the polymer 2 were compared in (sample 1 mg, N 2 gas under a heating up 500 ℃ 10 ℃ / min). The results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, the onset temperature of weight reduction due to thermal decomposition of polymer 1 and polymer 2 was significantly higher than that of the prepolymer, and it was confirmed that the thermal stability of the polymer was improved.

耐熱性
プレポリマー、及びポリマー2をトルエンに溶解し、ポリテトラフロロエチレン製の板上にキャストして60℃/6時間乾燥し、厚さ100μmのフィルムを作成した。これらのフィルムを、150℃で所定時間エージングした。各時間経過後のフィルムの写真を図4に示す。プレポリマーのフィルム(上段)は、経時で熱による着色が見られるのに対して、ポリマー2(下段)のフィルムに着色は観察されなかった。
Heat resistance Prepolymer and polymer 2 were dissolved in toluene, cast on a plate made of polytetrafluoroethylene, and dried at 60C for 6 hours to prepare a film having a thickness of 100 m. These films were aged at 150 ° C. for a predetermined time. The photograph of the film after progress of each time is shown in FIG. The prepolymer film (upper) was colored with heat over time, whereas the polymer 2 (lower) film was not colored.

酸素透過性
耐熱性試験と同様の方法で、ポリマー2のキャストフィルムを作成し、理化精機工業株式会社製気体透過率測定装置を用いて酸素透過係数(PO)を測定したところ、250×10−10cm(STP)・cm/cm・s・cmHgであった。
Oxygen permeability <br/> heat resistance test similar method where, to create a cast film of the polymer 2 was measured oxygen permeability coefficient (PO 2) using Rika Seiki Kogyo Co., Ltd. gas permeability measuring device 250 × 10 −10 cm 3 (STP) · cm / cm 2 · s · cmHg.

このとおり、本発明の重合体は、造膜性に優れ、該膜は透明であり熱安定性及びガス透過性等に優れるので、ガス分離膜、化粧品材料、接着剤、繊維処理剤、各種の光学材料の原料として応用が期待される。 As described above, the polymer of the present invention is excellent in film-forming properties, and since the film is transparent and excellent in heat stability, gas permeability, etc., gas separation membranes, cosmetic materials, adhesives, fiber treatment agents, various kinds of Applications are expected as raw materials for optical materials.

プレポリマーのH−NMRスペクトルである。 1 is a 1 H-NMR spectrum of a prepolymer. 実施例2で調製したポリマー2のH−NMRスペクトルである。2 is a 1 H-NMR spectrum of polymer 2 prepared in Example 2. ポリマー1、ポリマー2およびプレポリマーのTGAチャートである。2 is a TGA chart of polymer 1, polymer 2 and prepolymer. ポリマー2およびプレポリマーフィルムの、エージング後の写真である。It is the photograph after aging of the polymer 2 and a prepolymer film.

Claims (8)

下記式(1)で示される繰り返し単位を含有し、GPCにより測定されるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が5,000〜5,000,000である重合体。
Figure 2009275130

(式中、R及びRは、互いに独立に、炭素数1〜12の、フッ素原子で置換されていてよいアルキル基であり、aは0、1、2、3又はこれらの組合せであり、bは0、1、2、3又はこれらの組合せである)
The polymer which contains the repeating unit shown by following formula (1), and the number average molecular weight (Mn) of polystyrene conversion measured by GPC is 5,000-5,000,000.
Figure 2009275130

(In the formula, R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, and a is 0, 1, 2, 3 or a combination thereof. , B is 0, 1, 2, 3, or a combination thereof)
下記式(2)で示される繰り返し単位をさらに有する請求項1記載の重合体。
Figure 2009275130

(式中R及びRは、互いに独立に、水素原子または一価の有機基であり、cは0、1、2又はこれらの組合せである)
The polymer according to claim 1, further comprising a repeating unit represented by the following formula (2).
Figure 2009275130

(Wherein R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group, and c is 0, 1, 2, or a combination thereof)
下記式(4)及び/又は(6)で示される繰り返し単位を、全繰り返し単位数の50%以下で含む請求項1または2記載の重合体。
Figure 2009275130
(式中、R、R、a、及びbは上述の通りである。)
Figure 2009275130

(式中、R、R及びcは上述の通りである。)
The polymer of Claim 1 or 2 which contains the repeating unit shown by following formula (4) and / or (6) in 50% or less of the total number of repeating units.
Figure 2009275130
(In the formula, R 1 , R 2 , a, and b are as described above.)
Figure 2009275130

(Wherein R 3 , R 4 and c are as described above.)
及びRがメチル基であり、aが1である請求項1〜3のいずれか1項記載の重合体。 The polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein R 1 and R 2 are a methyl group, and a is 1. 及びRがメチル基であり、aが0である請求項1〜3のいずれか1記載の重合体。 The polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein R 1 and R 2 are a methyl group, and a is 0. 及びRが、アルキル基、パーフルオロアルキル基、アルコキシシリル基、ポリグリセリル基、ヒドロキシポリオキシアルキル基、ポリシロキシシリル基からなる群より選ばれる、請求項2〜5のいずれか1項記載の重合体。 The R 3 and R 4 are selected from the group consisting of an alkyl group, a perfluoroalkyl group, an alkoxysilyl group, a polyglyceryl group, a hydroxypolyoxyalkyl group, and a polysiloxysilyl group. Polymer. (1)シリル基含有ノルボルネン誘導体モノマーをメタセシス重合に付する工程、
(2)工程(1)で得られた重合体の主鎖二重結合を水素化する工程、
を含む請求項1〜6のいずれか1項記載の重合体の製造方法。
(1) A step of subjecting a silyl group-containing norbornene derivative monomer to metathesis polymerization,
(2) a step of hydrogenating the main chain double bond of the polymer obtained in step (1),
The manufacturing method of the polymer of any one of Claims 1-6 containing these.
前記メタシシス重合反応及び水素化触媒として、ルテニウムカルベン錯体触媒を用いる請求項7項記載の製造方法。 The production method according to claim 7, wherein a ruthenium carbene complex catalyst is used as the metasis polymerization reaction and the hydrogenation catalyst.
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