(57)【要約】【課題】耐熱性、流動性及び引張強度、引張弾性率等の機械的特性に優れるポリフェニレンエーテル共重合体を提供する。【解決手段】少なくとも、特定の２，５−二置換フェニレン構造及び特定のフェニレン構造を構成単位として有する共重合体であり、熱重量測定法による熱分解温度が３９０℃以上であることを特徴とする、ポリフェニレンエーテル共重合体。好ましい共重合体は、２，５−ジメチルフェニレン構造と２，６−ジメチルフェニレン構造を有する共重合体であり、銅−アミン触媒を用い、２，５−ジメチルフェニレンエーテルと２，６−ジメチルフェニレンエーテルを酸化カップリング重合して得られたものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、一般式（Ｉ）で表される２，５−二置換フェニレン構造及び一般式（ＩＩ）で表されるフェニレン構造を構成単位として有する共重合体であり、熱重量測定法による熱分解温度が３９０℃以上であることを特徴とする、ポリフェニレンエーテル共重合体。
【化１】
2010248414.tif 000014
（一般式（Ｉ）中、２つのＲ１は同一でも異なっていてもよく、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。一般式（ＩＩ）中、２つのＲ２は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表し、２つのＲ３は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。ただし、２つのＲ２がともに水素原子になることはなく、一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）が同一となることもない。）
【請求項２】
一般式（ＩＩ）において、Ｒ３が水素原子である、請求項１に記載のポリフェニレンエーテル共重合体。
【請求項３】
一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）において、Ｒ１及びＲ２がともにメチル基である、請求項１又は２に記載のポリフェニレンエーテル共重合体。
【請求項４】
数平均分子量が６０００以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリフェニレンエーテル共重合体。
【請求項５】
ポリフェニレンエーテル共重合体中に占める一般式（Ｉ）で表される２，５−二置換フェニレン構造の割合が、０．０１〜７０％である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のポリフェニレンエーテル共重合体。
【請求項６】
直鎖状である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のポリフェニレンエーテル共重合体。
【請求項７】
銅−アミン触媒を用いて酸化カップリング重合されたものであり、該銅−アミン触媒のアミンが、２−フェニルピリジン、２−トルイルピリジン、２−ニトロフェニルピリジン、２−メトキシピリジン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラエチルエチレンジアミン、テトラプロピルエチレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のポリフェニレンエーテル共重合体。
【請求項８】
銅−アミン触媒の銅が、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のポリフェニレンエーテル共重合体。
【請求項９】
銅−アミン触媒を用い、少なくとも、一般式（ＩＩＩ）で表される２，５−二置換フェノール及び一般式（ＩＶ）で表されるフェノールを酸化カップリング重合することを特徴とする、ポリフェニレンエーテル共重合体の製造方法。
【化２】
2010248414.tif 000015
（一般式（ＩＩＩ）中、２つのＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。一般式（ＩＶ）中、２つのＲ５は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表し、２つのＲ６は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。ただし、２つのＲ５がともに水素原子になることはなく、一般式（ＩＩＩ）及び一般式（ＩＶ）が同一となることもない。）
【請求項１０】
ポリフェニレンエーテル共重合体の熱重量測定法による熱分解温度が３９０℃以上である、請求項９に記載のポリフェニレンエーテル共重合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２，５−二置換フェニレン構造を有するポリフェニレンエーテル共重合体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２，６−ジメチルフェノールの触媒的酸化重合により得られるポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）は、高いガラス転移温度を有し、また、耐酸性や耐アルカリ性、並びに電気絶縁特性、低吸湿性、寸法安定性に優れることから、各種のポリマーとのブレンドやアロイ化により、エンジニアリングプラスチックとして広く使用されている（非特許文献１）。しかし、ポリ（２，６-ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）は、成形加工においてヤケの発生や変色が起こりやすく溶融状態での耐熱性向上が課題である。しかし、高いガラス転移温度を有しているため、ポリ（２，６-ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）を単独で使用するためには高温で樹脂を溶融する必要があり、耐熱性の点から好ましくない。このような問題を回避するために、通常は、スチレン系樹脂とアロイ化することによって、温度を過度に上げることなく、成形加工時等の樹脂流動性を確保しているのが現状である。
【０００３】
一方、１つのオルト位に置換基のない２，５−ジメチルフェノールは、１，４位で選択的に酸化カップリング重合すると分子内に対象軸が現れることから、得られるポリ（２,５−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）は、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）とは異なる性能を示すことが期待され、２，５−ジメチルフェノールを酸化カップリング重合して得られる重合体について種々の検討がなされている（非特許文献２〜４）。しかし、２，５ジメチルフェノールの酸化カップリング重合では、１，３，４，６位の全てでカップリング反応が起きる可能性があり、２，６ジメチルフェノールの酸化共重合のような位置選択的な酸化重合の制御は難しく、分岐したポリマーやゲルが生成したり、ポリマーが一旦溶融することでポリマーの結晶性が変化する等、得られる重合体は極めて不安定であることが報告されている。
【０００４】
このような状況の中で、銅イオンに種々のアミンを担持させた錯体を触媒として用いることで、２，５-ジメチルフェノールの位置選択的な酸化カップリング重合が進行することが報告されている（特許文献１〜４及び非特許文献５）。
【０００５】
また、メソポーラスシリカ内部に銅−アミン触媒を固定し、この細孔内で重合を行うことにより、２，５-ジメチルフェノールの位置選択的な酸化重合が進行することも知られている（特許文献５、６及び非特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６０４８５号公報
【特許文献２】特開２００１−３０２７８７号公報
【特許文献３】ＥＰ１０２９８８２Ａ２
【特許文献４】特開２００８−２０８２５４号公報
【特許文献５】ＷＯ２００４／０９６８８８Ａ１
【特許文献６】特開２００５−３３６４５７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Hay, A. S. Prog. Polym. Sci. 1999, 24, 45.
【非特許文献２】Hay, Allan S.,Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Letters(1965), 3(10), 8879.
【非特許文献３】Marystela Ferreira, Hamilton Varela, Roberto M. Torresi, Germano Tremiliosi-Filho, Electrochimica Acta 52(2006), 434-442
【非特許文献４】Two-stage oxidative polymerization of 2,6-xylenol to high-molecular-weight poly(phenylene oxide). Synthesis of oligomers. II. Relative activities of phenol, resols, and xylenols. Bialy, Jan. Inst. Tworzyw Sztucznych, Warsaw, Pol. Polimery (Warsaw, Poland) (1969), 14(11), 535-8. CODEN: POLIA4 ISSN: 0032-2725
【非特許文献５】Yasuo Suzuki, Yuji Shibasaki, Mitsuru Ueda, Chemistry Letters Vol.36, No.10(2007), 1234-1235
【非特許文献６】Y. Shibasaki, M. Nakamura, R. Ishimaru, J.N. Kondo, K. Domen, M. Ueda, Macromolecules 2004, 37, 9657.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記のような方法で得られた２，５−ジメチルフェノールの単独重合体は、その剛直な構造で結晶性が高いため、有機溶剤に対する溶解性が低く、耐衝撃性等の機械的特性も不十分であるいという問題がある。また、メソポーラスシリカを用いる方法では、得られる重合体とメソポーラスシリカを十分に分離することが難しく、工業的な実施が困難である。さらに、ポリマーは重合溶剤に対しても溶解性が低いため重合中に析出してしまい、得られる重合体の分子量は小さく、従来のポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）同様、溶融状態での耐熱性、流動性等が不十分である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記のような成形加工時等の樹脂溶融状態での耐熱性を向上させ、さらに、成形加工に十分な流動性を確保するために鋭意検討を行った結果、従来のポリフェニレンエーテルに２，５−二置換フェニレン構造を導入し、十分な分子量を確保することにより、耐熱性、流動性及び機械的強度に優れる新規なポリフェニレンエーテル共重合体が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明の第１の要旨は、
少なくとも、一般式（Ｉ）で表される２，５−二置換フェニレン構造及び一般式（ＩＩ）で表されるフェニレン構造を構成単位として有する共重合体であり、熱重量測定法による熱分解温度が３９０℃以上であることを特徴とする、ポリフェニレンエーテル共重合体に存する。
【００１１】
【化１】
2010248414.tif 000002
【００１２】
【化２】
2010248414.tif 000003
（一般式（Ｉ）中、２つのＲ１は同一でも異なっていてもよく、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。一般式（ＩＩ）中、２つのＲ２は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表し、２つのＲ３は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。ただし、２つのＲ２がともに水素原子になることはなく、一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）が同一となることもない。）
【００１３】
さらに、本発明の第２の要旨は、
銅−アミン触媒を用い、少なくとも、一般式（ＩＩＩ）で表される２，５−二置換フェノール及び一般式（ＩＶ）で表されるフェノールを酸化カップリング重合することを特徴とする、ポリフェニレンエーテル共重合体の製造方法に存する。
【００１４】
【化３】
2010248414.tif 000004
【００１５】
【化４】
2010248414.tif 000005
（一般式（ＩＩＩ）中、２つのＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。一般式（ＩＶ）中、２つのＲ５は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表し、２つのＲ６は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。ただし、２つのＲ５がともに水素原子になることはなく、一般式（ＩＩＩ）及び一般式（ＩＶ）が同一となることもない。）
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、耐熱性、流動性及び引張強度、引張弾性率等の機械的特性に優れた新規なポリフェニレンエーテル共重合体を得ることができる。従って、本発明のポリフェニレンエーテル共重合体は、スチレン系樹脂等の他樹脂とアロイ化することなく、また、アロイ化が必要な場合でも少ない他樹脂の配合で十分な流動性を確保することができ、成形加工の選択肢が広がる。さらに、耐熱性が非常に優れているため、より高度な耐熱性が要求される、電気・電子部品、機械・機構部品、車両部品及び建材等、広範囲な分野に非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例７、比較例１及び参考例１のＩＲスペクトルである。
【図２】実施例３の１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルである。
【図３】本発明のポリフェニレンエーテル共重合体中のモノマー配列の例である。
【図４】実施例３及び比較例１の空気雰囲気下で測定されたＴＧ曲線である。
【図５】実施例３及び比較例１の動的粘弾性測定結果である。
【図６】実施例１〜３及び比較例１を用いて作成したフィルムのデジタルカメラ写真である。
【図７】比較例１の末端変性ポリフェニレンエーテル単独重合体のＴＧ曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明におけるポリフェニレンエーテル共重合体は、一般式（Ｉ）で表される２，５−二置換フェニレン構造及び一般式（ＩＩ）で表されるフェニレン構造を構成単位として有する共重合体であり、熱重量測定法による熱分解温度が３９０℃以上である共重合体である。
【００１９】
【化５】
2010248414.tif 000006
【００２０】
【化６】
2010248414.tif 000007
（一般式（Ｉ）中、２つのＲ１は同一でも異なっていてもよく、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。一般式（ＩＩ）中、２つのＲ２は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表し、２つのＲ３は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。ただし、２つのＲ２がともに水素原子になることはなく、一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）が同一となることもない。）
【００２１】
一般式（Ｉ）中のＲ１における炭化水素基としては、例えば、炭素原子数１〜３０のアルキル基、炭素原子数３〜３０のシクロアルキル基、炭素原子数６〜３０のアリール基、炭素原子数７〜３０のアラルキル基を表す。具体的には、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、１−エチルプロピル基、２−メチルブチル基、２，３−ジメチルブチル基、２−、３−若しくは４−メチルペンチル基又はヘプチル基、ヘンジル基、フェニル基、１−フェニルメチル基、２−フェニルメチル基、４−メチルフェニル基、４−エチルフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等が挙げられる。
【００２２】
一般式（Ｉ）中のＲ１における置換炭化水素基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アミノ基等で置換された炭化水素基を表す。置換炭化水素基の置換される炭化水素基としては、上記Ｒ１の炭化水素基で例示したものと同様のものを挙げることができる。
【００２３】
Ｒ１としては、炭素原子数１〜２０の第１級若しくは第２級アルキル基、炭素原子数６〜８のアリール基が好ましい。
第１級アルキル基の好適な例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル、イソペンチル基、２−メチルブチル基、２，３−ジメチルブチル基、２−、３−若しくは４−メチルペンチル基又はヘプチル基が挙げられる。
第２級アルキル基の好適な例としては、例えば、イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基又は１−エチルプロピル基が挙げられる。
Ｒ１は第１級若しくは第２級の炭素原子数１〜４のアルキル基又はフェニル基であることがさらに好ましく、特にメチル基であることが好ましい。
【００２４】
一般式（ＩＩ）中のＲ２、Ｒ３の炭化水素基及び置換炭化水素基としては、一般式（Ｉ）中のＲ１と同様のものを挙げることができる。
Ｒ２としては、炭素原子数１〜２０の第１級若しくは第２級アルキル基、炭素原子数６〜８のアリール基が好ましい。
第１級アルキル基の好適な例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル、イソペンチル基、２−メチルブチル基、２，３−ジメチルブチル基、２−、３−若しくは４−メチルペンチル基又はヘプチル基が挙げられる。
第２級アルキル基の好適な例としては、例えば、イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基又は１−エチルプロピル基が挙げられる。
Ｒ２は第１級若しくは第２級の炭素原子数１〜４のアルキル基又はフェニル基であることがさらに好ましく、特にメチル基であることが好ましい。
【００２５】
Ｒ３としては、水素原子、炭素原子数１〜２０の第１級若しくは第２級アルキル基、炭素原子数６〜８のアリール基が好ましい。
第１級アルキル基の好適な例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル、イソペンチル基、２−メチルブチル基、２，３−ジメチルブチル基、２−、３−若しくは４−メチルペンチル基又はヘプチル基が挙げられる。
第２級アルキル基の好適な例としては、例えば、イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基又は１−エチルプロピル基が挙げられる。
Ｒ３は、水素原子、第１級若しくは第２級の炭素原子数１〜４のアルキル基又はフェニル基であることがさらに好ましく、特に水素原子であることが好ましい。
【００２６】
一般式（Ｉ）で表される２，５−二置換フェニレン構造は２種以上であってもよく、一般式（ＩＩ）で表されるフェニレン構造も２種以上であってもよいが、本発明においては、一般式（Ｉ）で表される２，５−二置換フェニレン構造も一般式（ＩＩ）で表されるフェニレン構造も１種である共重合体であることが特に好ましい。
【００２７】
好適なポリフェニレンエーテル共重合体としては、例えば、２，５−ジメチルフェニレン構造と２，６−ジメチルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジメチルフェニレン構造と２，６−ジエチルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジエチルフェニレン構造と２，６−ジメチルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジメチルフェニレン構造と２，６−ジプロピルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジエチルフェニレン構造と２，６−ジプロピルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジプロピルフェニレン構造と２，６−ジメチルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジプロピルフェニレン構造と２，６−ジエチルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジメチルフェニレン構造と２−エチル−６−メチルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジメチルフェニレン構造と２−エチル−６−プロピルフェニレン構造を有する共重合体等の２，５−ジアルキルフェニレン構造と２，６−ジアルキルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジメチルフェニレン構造と２，３，６−トリメチルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジメチルフェニレン構造と２，３，６−トリエチルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジエチルフェニレン構造と２，３，６−トリメチルフェニレン構造を有する共重合体、２，５−ジプロピルフェニレン構造と２，３，６−トリメチルフェニレン構造を有する共重合体等の２，５−ジアルキルフェニレン構造と２，３，６−トリアルキルフェノニル構造を有する共重合体、上記の共重合体にさらにスチレンをグラフト重合させたグラフト共重合体等が挙げられる。これらの中でも、２，５−ジアルキルフェニレン構造と２，６−ジアルキルフェニレン構造を有する共重合体が好ましく、２，５−ジメチルフェニレン構造と２，６−ジメチルフェニレン構造を有する共重合体が特に好ましい。
【００２８】
ポリフェニレンエーテル共重合体中に占める上記一般式（Ｉ）で表される２，５−二置換フェニレン構造の割合は、０．０１〜７０％であることが好ましく、０．１〜５０％であることがより好ましく、０．５〜３０％であることがさらに好ましい。２，５−二置換フェニレン構造の割合が０．０１％より少ないと熱分解温度で表される耐熱性が不十分な場合がある。また、７０％より多いと、得られる共重合体の結晶性が高くなったり、ゲル化の進行により溶媒への溶解性が低下し、共重合体の分子量が十分に高くならない場合がある。さらに、得られる共重合体のガラス転移温度が低下する傾向にある。上記２，５−二置換フェニレン構造の割合は、共重合体の赤外線吸収スペクトルから算出することができる。具体的には、８５７ｃｍ−１に観測される２,６−ジメチルフェニレンエーテル単独重合体のＣ−Ｈ面外偏角振動由来の吸収と、８８５ｃｍ−１に観測される２,５−ジメチルフェニレンエーテル単独重合体のＣ−Ｈ面外偏角振動由来の吸収の強度比から、共重合体中の２，５−ジメチルフェニレン構造の割合を算出することができる。
【００２９】
ポリフェニレンエーテル共重合体の数平均分子量（Ｍｎ）は６０００以上であることが好ましく、６５００以上がより好ましい。数平均分子量が６０００未満であると、耐熱性、機械的特性が低下する傾向にある。数平均分子量の上限は特に限定はないが、通常２５０００以下、好ましくは２００００以下、より好ましくは１５０００以下である。数平均分子量が２５０００を超えると樹脂の流動性が低下し成形加工が困難になる場合がある。また、重量平均分子量（Ｍｗ）とＭｎの比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、通常１〜５であり、好ましくは１〜３．５である。Ｍｎ及びＭｗ／Ｍｎは、酸化カップリング重合における雰囲気、溶媒種、触媒種、反応温度、反応時間等の条件、特に、触媒種を適切に選択することにより調整可能である。なお、本発明におけるＭｎ及びＭｗ／Ｍｎとは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により、溶離液クロロホルム、温度４０℃の条件で測定されたポリスチレン換算の値を言う。
【００３０】
ポリフェニレンエーテル共重合体は直鎖状であってもよいし分岐していてもよいが、直鎖状であることが好ましい。直鎖状とするか分岐状とするかは、酸化カップリング重合時の雰囲気、溶媒種、触媒種、反応温度、反応時間等、特に、適切な触媒種を選択することにより調整することができる。酸化カップリング重合の位置選択性を向上させ、共重合体の分岐を抑制するためには、触媒として後述の銅−アミン触媒を用いることが好ましい。なお、本発明において直鎖状とは、共重合体主鎖中の分岐の割合が１％以下であることをいう。なお、直鎖状であることは、溶媒に対する溶解性、分子量、ＮＭＲ測定により確認することができる。
【００３１】
本発明のポリフェニレンエーテル共重合体は、熱重量測定法による熱分解温度が３９０℃以上のものである。好ましい熱分解温度は４００℃以上、さらに好ましくは４１０℃以上である。熱分解温度が３９０℃未満であると、溶融状態での耐熱性が不十分であり、成形加工においてヤケの発生や変色が起こり易い傾向にある。なお、本発明における熱分解温度とは、熱重量測定（ＴＧ）装置を用い、空気雰囲気下、温度範囲４０〜８００℃、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で測定した時の、昇温開始前の重量から５％の重量減少が確認された温度（Ｔｄ５／ａｉｒ）をいう。この熱分解温度が高いほど、耐熱性が高いと判断できる。
【００３２】
また、ポリフェニレンエーテル共重合体のガラス転移温度は、１５０〜２２０℃であることが好ましく、１７０〜２１０℃であることがより好ましい。ガラス転移温度が１５０℃未満であると、荷重たわみ温度が低下する傾向にあり、２２０℃を超えると成形加工時の樹脂流動性を確保できない場合がある。
【００３３】
本発明においては、ポリフェニレンエーテル共重合体の熱分解温度が３９０℃以上となるようにポリフェニレンエーテル共重合体を製造する必要がある。ポリフェニレンエーテル共重合体は、少なくとも一般式（ＩＩＩ）で表される２，５−二置換フェノールと、一般式（ＩＶ）で表されるフェノールを酸化カップリング重合することより製造することができる。
【００３４】
【化７】
2010248414.tif 000008
【００３５】
【化８】
2010248414.tif 000009
（一般式（ＩＩＩ）中、２つのＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。一般式（ＩＶ）中、２つのＲ５は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表し、２つのＲ６は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基又は置換炭化水素基を表す。ただし、２つのＲ５がともに水素原子になることはなく、一般式（ＩＩＩ）及び一般式（ＩＶ）が同一となることもない。）
【００３６】
一般式（ＩＩＩ）中のＲ４の炭化水素基又は置換炭化水素基としては、一般式（Ｉ）中のＲ１の炭化水素基又は置換炭化水素基で例示したものと同様のものを挙げることができる。
一般式（ＩＶ）中のＲ５の炭化水素基又は置換炭化水素基としては、一般式（ＩＩ）中のＲ２の炭化水素基又は置換炭化水素基で例示したものと同様のものを挙げることができる。
一般式（ＩＶ）中のＲ６の炭化水素基又は置換炭化水素基としては、一般式（ＩＩ）中のＲ３の炭化水素基又は置換炭化水素基で例示してものと同様のものを挙げることができる。
【００３７】
本発明においては、共重合体の熱分解温度が３９０℃以上となるように、雰囲気、溶媒種、触媒種、反応温度、反応時間等の重合条件を調整すればよいが、これらの重合条件の中でも、適切な触媒を選択することが、本発明のポリフェニレンエーテル共重合体を得るのに有効である。
【００３８】
触媒としては、例えば、銅、マンガン、コバルト等の重金属化合物とアミン化合物とからなる触媒が挙げられ、特に、十分な分子量の共重合体を得るためには、アミン化合物に銅化合物を配位させた銅−アミン触媒を用いることが好ましい。
【００３９】
銅−アミン触媒に用いる銅化合物としては、例えば、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅、酢酸第一銅、硫酸第一銅、硝酸第一銅、塩化第二銅、臭化第二銅、ヨウ化第二銅、酢酸第二銅、硫酸第一銅、硝酸第二銅等が挙げられ、２種以上を併用してもよい。中でも、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅等のハロゲン化第一銅が好ましい。
【００４０】
アミン化合物としては、脂肪族アミン化合物、芳香族アミン化合物が挙げられる。
脂肪族アミン化合物としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、ジメチル−ｎ−ブチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、Ｎ−メチルシクロヘキシルアミン等の脂環式３級アミンを含めた脂肪族３級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジ−イソプロピルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｔ−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、シクロヘキシルアミン等の脂環式２級アミンを含めた脂肪族２級アミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラエチルエチレンジアミン、テトラプロピルエチレンジアミン、テトラブチルエチレンジアミン、テトラペンチルエチレンジアミン等のテトラアルキルエチレンジアミンが挙げられ、２種以上を併用してもよい。中でも、テトラメチルエチレンジアミン、テトラエチルエチレンジアミン、テトラプロピルエチレンジアミン、テトラブチルエチレンジアミン、テトラペンチルエチレンジアミン等のテトラアルキルエチレンジアミンが好ましい。
【００４１】
芳香族アミン化合物としては、例えば、２−フェニルピリジン、２−トルイルピリジン、２−ニトロフェニルピリジン、２−メトキシピリジン、２−メチルピリジン、２−エチルピリジン、２−ｎ−プロピルピリジン、２−イソプロピルピリジン、２，６−ジメチルピリジン、２，６−ジエチルピリジン、２，６−ｎ−プロピルピリジン、２−メチル−６−フェニルピリジン、２−メチルキノリン、２−エチルキノリン、２−ｎ−プロピルキノリン等のピリジン環を有するアミン化合物が挙げられ、２種以上を併用してもよい。中でも、２−フェニルピリジン、２−トルイルピリジン、２−ニトロフェニルピリジン、２−メトキシピリジンが好ましい。
【００４２】
上記の脂肪族、芳香族アミン化合物の中では、銅化合物中の銅イオンへのアミン化合物の配位能力が高く、十分な活性を有する触媒が形成され、ポリフェニレンエーテル共重合体の重合反応が効率よく進行し、さらに重合の位置選択性が向上することにより直鎖状の共重合体が得られやすい点から、テトラメチルエチレンジアミン、テトラエチルエチレンジアミン、テトラプロピルエチレンジアミンが特に好ましい。
【００４３】
銅−アミン触媒は、銅化合物とアミン化合物を適当な溶媒中で反応させ、単離・精製することにより製造することができる。銅イオンに対するアミン化合物の割合は、アミン化合物が脂肪族アミン化合物である場合は銅イオンに対して０．０１〜５０当量であることが好ましく、０．１〜４０当量であることがより好ましく、１〜３０当量であることがさらに好ましい。脂肪族アミン化合物の割合が０．０１当量未満であると、酸化カップリング重合における位置選択性が低下する傾向にあり、５０当量を超えると酸化カップリング重合が速やかに進行しない場合がある。また、アミン化合物が芳香族アミン化合物である場合は、銅イオンに対して５０〜３００当量であることが好ましく、６０〜２００当量であることがより好ましく、７０〜１５０当量であることがさらに好ましい。芳香族アミン化合物の割合が５０当量未満であると、酸化カップリング重合における位置選択性が低下する傾向にあり、３００当量を超えると酸化カップリング重合が速やかに進行しない場合がある。
また、銅−アミン触媒は、該銅化合物を、酸化カップリング重合に用いる反応溶媒中で該アミン化合物に配位させて用いることもできる。
【００４４】
酸化カップリング重合に際し、銅−アミン触媒は任意の量で用いることができるが、一般的には、酸化カップリング重合に用いる全フェノール性モノマーに対する銅イオンのモル量として０．０１〜５モル％となるように用い、０．１〜４．５モル％となるように用いることが好ましく、１〜４モル％となるように用いることがさらに好ましい。全フェノール性モノマーに対する銅イオンのモル数が０．０１モル％未満では、酸化カップリング重合が進行しにくい傾向にあり、５モル％を超えると酸化カップリング重合における位置選択性が低下する場合がある。
【００４５】
酸化カップリング重合は、反応溶媒の存在下で行ってもよいし、不存在下で行ってもよいが、十分な分子量を得るためには反応溶媒の存在下で行うことが好ましい。溶媒は、フェノール性モノマーに対して不活性であり、かつ、反応温度において液体であるものが好ましく、例えば、ベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ニトロベンゼン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド等が挙げられ、２種以上を混合して用いてもよい。中でも、ｏ−ジクロロベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ニトロベンゼンが好ましい。
【００４６】
酸化カップリング重合の雰囲気としては、酸素、空気などを採用することができる。
酸化カップリング重合の反応温度は、反応媒体が液状を保つ温度であれば問題はないが、１５〜１００℃であることが好ましい。反応温度が１５℃未満では、酸化カップリング重合が速やかに進行しにくい傾向にあり、１００℃を超えると酸化カップリング重合における位置選択性が低下する場合がある。
酸化カップリング重合の反応時間は１〜２４時間であることが好ましい。反応時間が１時間未満であると、十分な分子量の共重合体が得られない場合があり、２４時間を超えると、酸化カップリング重合における位置選択性の高い共重合体が得られにくい傾向がある。
【００４７】
本発明のポリフェニレンエーテル共重合体は、単独でも、また、他の樹脂及び／又は添加剤との組成物として用いてもよい。
他の樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられる。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系樹脂、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、ポリ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）（ＡＢＳ樹脂）等のポリスチレン系樹脂、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、ポリ（エチレン−２，６−ジナフタレート）等のポリエステル系樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリメタキシリレンジアジパミド、ポリアミド６Ｉ／６Ｔ、ポリアミド６／６６等のポリアミド系樹脂、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、本発明以外のポリフェニレンエーテル、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリロニトリル等が挙げられ、中でポリスチレン系樹脂が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの他の樹脂は、本発明のポリフェニレンエーテル共重合体との合計量に対し、通常は５０重量％以下、好ましくは４０重量％の割合で混合して用いることができる。
【００４８】
添加剤としては、熱可塑性樹脂に一般的に用いられるものが挙げられ、例えば、熱安定剤、離型剤、酸化防止剤、耐侯性改良剤、耐衝撃性改良剤、無機充填材、造核剤、発泡剤、難燃剤、滑剤、可塑剤、流動性改良剤、着色剤、分散剤、導電剤、摺動性改良剤等が挙げられる。
【００４９】
本発明のポリフェニレンエーテル共重合体を、他の樹脂及び／又は添加剤との組成物とする場合は、ポリフェニレンエーテル共重合体と他の樹脂及び／又は添加剤とをドライブレンドすることにより組成物としてもよいし、ドライブレンドした後に溶融混練して製造してもよい。ドライブレンドに際しては、タンブラー、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー等の混合機を使用することができ、溶融混練に際しては、一軸又は多軸混練押出機、ロール、バンバリーミキサー等を使用することができる。混練温度は、得られるポリフェニレンエーテル共重合体の熱分解温度及びガラス転移温度にもよるが、通常、１５０〜３５０℃、好ましくは１８０〜３２０℃である。
【００５０】
本発明のポリフェニレンエーテル共重合体は、熱可塑性樹脂について一般に用いられている成形法、すなわち射出成形、ガスアシスト射出成形、射出圧縮成形、中空成形、押出成形、シート成形、熱成形、回転成形、積層成形、プレス成形等の各種成形法によって成形し、各種の成形品とすることができる。特に好ましい成形法は、流動性の観点から射出成形である。射出成形にあたっては、樹脂温度を、例えば、２７０〜３２０℃にコントロールするのが好ましい。
【実施例】
【００５１】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、それに先立ち、評価方法を説明する。また、本発明はその要旨を超えない限り、以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００５２】
（１）数平均分子量（Ｍｎ）及び分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）：
下記記載の方法で得られた実施例１〜９及び比較例１について、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により下記条件で数平均分子量（Ｍｎ）及び分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を測定した。
装置：東ソー社製「ＨＬＣ−８２２０」に、下記に示す２本のカラム（直径  ５ｍｍΦ、長さ３０ｍｍ）を接続したもの。
カラム：東ソー社製「ＴＳＫ−ＧＥＬ  ＧＭＨＨＲ−Ｍ  ａｎｄ  ＧＭＨＨＲ−Ｎ」。充填剤として、ポリスチレンゲルを充填したもの。
検出器：屈折率計
溶離液：クロロホルム
温度：４０℃
検量線：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製の標準ポリスチレン（分子量；５８０（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１４）、９５０（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１３）、１２５０（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１０）、１７００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０６）、２４５０（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０５）、３２５０（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０４）、５０５０（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０５）、７０００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０４）、１１６００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０３）、２２０００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０３）、３７９００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０１）、９６４００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０１）、１０７０００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０５）及び５１４０００（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．０２））を用いて作成した。
操作：屈折率差により検出して得られたチャートより、Ｍｗ及びＭｎをポリスチレン換算で求めた。得られたＭｗ及びＭｎの値から、Ｍｗ／Ｍｎを算出した。この時のベースラインは、装置が完全に安定した状態で、高分子量の立ち上り前のベースをそのまま忠実に延長し、低分子側の元のベースラインに戻った地点とをつないで計算した。
【００５３】
（２）赤外線吸収スペクトル：
下記記載の方法で得られた実施例１〜９、比較例１及び参考例１の重合体について、赤外分光器（日本分光社製「Ｊａｓｃｏ  ＩＲ−５５００」）を用い、ＫＢｒ法により赤外線吸収スペクトル（ＩＲスペクトル）を測定した。一例として、図１に、実施例７、比較例１及び参考例１のＩＲスペクトルを示す。また、得られたＩＲスペクトルの８５７ｃｍ−１に観測される２,６−ジメチルフェニレンエーテル単独重合体のＣ−Ｈ面外偏角振動由来の吸収と、８８５ｃｍ−１に観測される２,５−ジメチルフェニレンエーテル単独重合体のＣ−Ｈ面外偏角振動由来の吸収の強度比から、共重合体中の２，５−ジメチルフェニレン構造の割合を算出した。結果を表１に示す。
【００５４】
（３）１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル：
下記記載の方法で得られた実施例１〜９及び比較例１の重合体について、４００ＭＨｚ核磁気共鳴装置（ブルカー社製「Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＣ−４００Ｐ」）を用い、重クロロホルムを溶媒とし、１３Ｃ−ＮＭＲ測定を行った。一例として、実施例３の１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図２に示す。
【００５５】
（４）熱重量測定（ＴＧ）：
下記記載の方法で得られた実施例１〜８及び比較例１の重合体について、熱重量測定装置（セイコーインスツルメンツ社製「ＳＣＣ  ５２００  ｓｙｓｔｅｍ」）を用い測定を行った。空気又は窒素雰囲気下、４０〜８００℃、１０℃／ｍｉｎの条件で昇温し、昇温開始前の重量から５％の重量減少が確認された温度（Ｔｄ５／ａｉｒ、Ｔｄ５／Ｎ２）及び１０％の重量減少が確認された温度（Ｔｄ１０／ａｉｒ、Ｔｄ１０／Ｎ２）を測定した。この熱分解温度が高いほど、耐熱性が高いと判断できる。結果を表２に示す。
【００５６】
（５）末端変性ポリフェニレンエーテル単独重合体の熱重量測定：
三方ガラスコックの付いた５０ｍｌフラスコに、スターラーチップと下記記載の方法で得えられた比較例１のポリフェニレンエーテル単独重合体  ０．１２２ｇ、水酸化カリウム  ０．６５ｇ（１１ｍｍｏｌ）、トルエン６ｍｌ、ジメチルホルムアミド６ｍｌを入れ、内容物が完全に溶解するまで攪拌した。ここにヨードメタン  １．４０ｇ（１０ｍｍｏｌ）を０℃で加え、そのまま２時間攪拌した。反応混合物を分液ロートに移し、ジクロロメタンで有機層を抽出した。これを硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターにて溶液を濃縮、メタノールに滴下することで末端変性したポリフェニレンエーテル単独重合体を得た。最後に減圧乾燥機を用い、１５０℃で１２時間乾燥させた。得られた重合体の収量は０．０４８ｇ、収率は４０％、末端変換率は９９％以上であった。
得られた変性ポリフェニレンエーテル単独重合体を用い、熱重量測定を上記（４）と同様の条件で行った。結果を図７に示す。
【００５７】
（６）ガラス転移温度：
下記記載の方法で得られた実施例１〜８及び比較例１の重合体について、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置（島津製作所社製「Ｓｈｉｍａｄｚｕ  ＤＳＣ−６０」）を用い、窒素雰囲気下、４０〜３００℃、２０℃／ｍｉｎの速度で昇温し、ガラス転移温度の測定を行った。得られた結果を表２に示す。
【００５８】
（７）動的粘弾性測定：
下記記載の方法で得られた実施例３及び比較例１の重合体について、動的粘弾性測定装置（セイコーインスツルメンツ社製「ＳＣＣ  ５２００  ｓｙｓｔｅｍ」）を用い、温度４０〜３５０℃、昇温速度  ２℃／ｍｉｎ、周波数  １Ｈｚ、データサンプリング間隔０．０３℃の条件で、貯蔵弾性率及びｔａｎδの測定を行った。得られた結果を図５に示す。
【００５９】
（８）機械的特性：
下記記載の方法で得られた実施例１〜４及び比較例１の重合体について、プレス成形機（東洋精機製作所社製「Ｔｏｙｏｓｅｉｋｉ  Ｍｉｎｉ  Ｔｅｓｔ  Ｐｒｅｓｓ−１０」）を用いて、空気雰囲気下、５ＭＰａ、２８０℃、２０分の条件で厚み７５μｍのフィルムをプレス成形した。得られたフィルムを用い、ＪＩＳ  Ｋ７１２７規格に準拠し、引張試験を行った。得られた結果を表４に示す。
【００６０】
（９）フィルム外観：
上記（８）の方法で得られた実施例１〜３及び比較例１のフィルムの外観をデジタルカメラで撮影した。外観写真を図６に示す。
【００６１】
（１０）解離エネルギー：
フェノール誘導体のフェノキシラジカルへの解離エネルギー計算を、密度汎関数（ＤＦＴ）法（Ｂ３ＬＹＰ／６−３１１＋＋Ｇ（ｄ,ｐ））により、各基質の全エネルギーを計算し、それらの差として算出した。結果を表３に示す。なお、表３において、「Ｈ」は水素、「２６ＤＭＰ」は２，６−ジメチルフェノール、「２６ＤＭＰ＊」は２，６−ジメチルフェノキシラジカル、「２６ＤＭＰ−Ｄ」は４−（２’，６’−ジメチルフェノキ）−２，６−ジメチルフェノール、「２６ＤＭＰ−Ｄ＊」は４−（２’，６’−ジメチルフェノキシ）−２，６−ジメチルフェノキシラジカル、「２５ＤＭＰ」は２，５−ジメチルフェノール、「２５ＤＭＰ＊」は２，５−ジメチルフェノキシラジカル、「２５ＤＭＰ−Ｄ」は４−（２’，５’−ジメチルフェノキ）−２，５−ジメチルフェノール、「２５ＤＭＰ−Ｄ＊」は４−（２’，５’−ジメチルフェノキシ）−２，５−ジメチルフェノキシラジカルであることを表す。
【００６２】
[実施例１〜９、比較例１及び参考例１]
銅−アミン触媒を用いた、酸化カップリング重合を行った。下記で使用した２，６−ジメチルフェノール（２６ＤＭＰ）、２，５−ジメチルフェノール（２５ＤＭＰ）、塩化第一銅−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン錯体（塩化第一銅−ＴＭＥＤＡ錯体）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤＡ）、トルエン、メタノールは購入した物をそのまま用いた。また、得られる重合体の数平均分子量ができるだけ１００００程度となるように、重合条件を調整した。
【００６３】
［実施例１］
三方ガラスコックの付いた５００ｍｌ二口フラスコに（残りの口はラバーセプタムで栓をしたもの）、スターラーチップと塩化第一銅−ＴＭＥＤＡ錯体  ０．９５２ｇ（２．０５ｍｍｏｌ）、ＴＭＥＤＡ  ４．７５ｇ（４０．９ｍｍｏｌ）、トルエン  １３０ｍｌ、２５ＤＭＰ  ０．２０ｇ（１．６３ｍｍｏｌ）、２６ＤＭＰ  ９．８０ｇ（８０．２ｍｍｏｌ）を入れ、酸素雰囲気とした。反応容器を２０℃で７時間保持し、攪拌下で酸化カップリング重合を行った。反応終了後、共重合溶液を濃塩酸を含む酸性メタノール１．２ｌに滴下することで、ポリマーを析出させた。沈殿物を回収し、トルエン１７０ｍｌに溶解させ、濃塩酸を含む酸性メタノール１．２ｌに滴下し、ポリマーを再沈殿させた。得られた白色繊維状物を室温で１２時間、減圧乾燥させた。トルエンに溶解させ酸性メタノールに滴下する上記溶解再沈操作をさらに２度繰り返し、最後に１００℃で１２時間減圧乾燥を行い、目的の共重合体を得た。得られた共重合体の収率は７１％、ＩＲスペクトルから求められた共重合体中の２，５−ジメチルフェニレン構造の割合は３％、ＧＰＣにより求められた数平均分子量（Ｍｎ）は８５００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は２．０であった（表１）。
【００６４】
[実施例２〜９]
２５ＤＭＰと２６ＤＭＰの仕込み量、反応時間を表１とする以外は、実施例１と同様にして酸化カップリング重合を行った。得られた共重合体の収率、共重合体中の２，５−ジメチルフェニレン構造の割合、Ｍｎ、Ｍｗ／Ｍｎを表１に示す。
【００６５】
[比較例１]
三方ガラスコックの付いた５００ｍｌ二口フラスコに（残りの口はラバーセプタムで栓をしたもの）、スターラーチップと塩化第一銅−ＴＭＥＤＡ錯体  ０．９５２ｇ（２．０５ｍｍｏｌ）、ＴＭＥＤＡ  ４．７５ｇ（４０．９ｍｍｏｌ）、トルエン  １３０ｍｌ、２６ＤＭＰ  １０．０ｇ（８１．８ｍｍｏｌ）を入れ、酸素雰囲気とした。反応容器を２０℃に１．５時間保持し、攪拌下酸化カップリング重合を行った。その後の操作は実施例１と同様に行った。得られた共重合体の収率、Ｍｎ、Ｍｗ／Ｍｎを表１に示す。
【００６６】
[参考例１]
三方ガラスコックの付いた５００ｍｌ二口フラスコに（残りの口はラバーセプタムで栓をしたもの）、スターラーチップと塩化第一銅−ＴＭＥＤＡ錯体  ０．９５２ｇ（２．０５ｍｍｏｌ）、ＴＭＥＤＡ  ４．７５ｇ（４０．９ｍｍｏｌ）、トルエン  １３０ｍｌ、２５ＤＭＰ  １０．０ｇ（８１．８ｍｍｏｌ）を入れ、酸素雰囲気とした。反応容器を２０℃に８時間保持し、攪拌下酸化カップリング重合を行った。その後の操作は実施例１と同様に行った。得られた共重合体の収率を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2010248414.tif 000010
【００６８】
【表２】
2010248414.tif 000011
【００６９】
【表３】
2010248414.tif 000012
【００７０】
【表４】
2010248414.tif 000013
【００７１】
表１〜４及び図１〜７の結果から、以下のことが明らかとなった。
図１に、実施例７、比較例１及び参考例１のＩＲスペクトルを示した。図１の結果から、実施例７の共重合体のＩＲスペクトルには、２,６−ジメチルフェニレンエーテル単独重合体のＣ＝Ｃ伸縮振動由来の吸収（１６０５及び１４７３ｃｍ−１）、Ｃ−Ｏ−Ｃエーテル伸縮振動由来の吸収（１１８７ｃｍ−１）、Ｃ−Ｈ面外偏角振動由来の吸収（８５７ｃｍ−１）及び、２,５−ジメチルフェニレンエーテル単独重合体のＣ＝Ｃ伸縮振動由来の吸収（１３９３及び１４９８ｃｍ−１）、Ｃ−Ｏ−Ｃエーテル伸縮振動由来の吸収（１１７０ｃｍ−１）、Ｃ−Ｈ面外偏角振動由来の吸収（８８５ｃｍ−１）の全てが観測されたことから、得られた重合体は、２，６−ジメチルフェノールと２，５−ジメチルフェノールからなる共重合体であることが明らかとなった。他の実施例においても、上記の全ての特性ピークが観測され、得られた重合体は２，６−ジメチルフェノールと２，５−ジメチルフェノールからなる共重合体であることが確認された。
【００７２】
図２に、実施例３の１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル及び１５〜１９ｐｐｍ付近の拡大図を示した。実施例３の共重合体は、共重合体中の９４％が２，６−ジメチルフェニレン構造であるため、強度の強いシグナルａ〜ｅの５本のシグナルは２，６−ジメチルフェノール由来の炭素に帰属される。１５〜１９ｐｐｍ付近を拡大すると、１６ｐｐｍ以降に小さなシグナルが観測される。これは、２，５−ジメチルフェニレン構造由来の炭素の存在を示しており、この小さなシグナルが多数観測されることから、重合がランダムに進行していると考えられる。考えられる共重合体中のモノマー配列を図３に示した。様々なモノマー配列の組み合わせが考えられるため、図２のように、メチル部位のシグナルが複雑に分裂することが理解できる。その他の実施例に関しても同様の結果が得られ、ランダム共重合体であることが確認された。
また、得られた共重合体が溶媒に溶けること、分子量が１００００程度までのびたことから、得られた共重合体は直鎖状であることが判明した。なお、実施例の重合条件をかえることにより、２００００程度まで分子量がのびたことも確認されている。
【００７３】
表１に示したように、数平均分子量が６９００〜１０４００であり、様々な２，５−ジメチルフェニレン構造の割合を有する共重合体が得られた。共重合体中の２，５−ジメチルフェニレン構造の割合は、モノマーの仕込み比によりある程度制御可能であり、２５ＤＭＰの仕込み比が大きい場合（実施例８及び９）は、２，５−ジメチルフェニレン構造の割合が仕込み比に比べ大きく減少していることもわかった。これは、２５ＤＭＰが２６ＤＭＰに比べ酸化カップリング重合しにくいためであると考えられる。
【００７４】
表２に示したように、本発明のポリフェニレンエーテル共重合体は、Ｔｄ５／ａｉｒで表される熱分解温度が３９０℃以上であり、優れた耐熱性を有するものであった（実施例１〜８）。また、ガラス転移温度は、２，５−ジメチルフェニレン構造の増加に伴い低下する傾向にある。耐熱性の向上だけでなく、ある程度のガラス転移温度の低下を実現できたことは、共重合体の射出成形加工が容易となることを意味し、他樹脂とのブレンドやアロイ化をしなくても、共重合体単独で射出成形加工が可能であることを示唆するものである。
一方、２，５−ジメチルフェニレン構造を構造単位として有していないポリフェニレンエーテル単独重合体は、熱分解温度が低く、耐熱性に劣るものであった（比較例１）。
【００７５】
図４に、空気雰囲気下で測定した、実施例３及び比較例１のＴＧ曲線を示す。比較例１の単独重合体は、２８０℃付近で酸化され一旦重量が増加し、その後重量減少している。一方、実施例３の共重合体は４４０℃付近まで安定であり、耐熱性に優れていることがわかった。
【００７６】
図５に、実施例３及び比較例１の動的粘弾測定結果を示す。比較例１の室温における貯蔵弾性率は約２ＧＰａであり、温度の上昇とともに微減し、２００℃を超えたあたりから、急激に減少している。一方、実施例３の場合は、２００℃以下の温度で貯蔵弾性率の低下が見られたが、２１０℃付近で弾性率の低下が緩やかになり、２６０℃付近で逆に増加した。このことは、実施例３の共重合体が熱硬化性の性質を有していることを示唆しており、比較例１の単独重合体に比べて低温で軟化するため加工性に優れ、成型加工後に熱処理することで、機械的・熱的安定性、耐溶剤性などをさらに向上させることができるということを示唆している。
【００７７】
表３に、フェノール誘導体のフェノキシラジカルへの解離エネルギーを示す。２６ＤＭＰの場合，解離エネルギーは３２２．５９９ｋＪ／ｍｏｌである。２６ＤＭＰの二量体である４−（２’，６’−ジメチル）フェノキシ−２，６−ジメチルフェノール（２６ＤＭＰ−Ｄ）の場合、解離エネルギーは３０３．６５２ｋＪ／ｍｏｌである。二量体の方がラジカルの共鳴安定化のため解離エネルギーが低くなっている。一方、２５ＤＭＰの場合、モノマーと二量体の解離エネルギーは、それぞれ３２９．９２７ｋＪ／ｍｏｌ、３１０．２３２ｋＪ／ｍｏｌであり、２６ＤＭＰの場合と比べていずれも高い。このことは、２５ジメチルフェノールユニットが酸化されにくいことを示しており、上記で述べたように、本発明の共重合体が高い耐熱性を示す結果を支持している。
【００７８】
表４に、実施例１〜４及び比較例１の機械的特性の評価結果を示す。得られた共重合体は、機械的特性を損なうことなく、耐熱性と機械的特性のバランスのとれた樹脂であることがわかった。
【００７９】
図６に、実施例１〜３及び比較例１のフィルム外観写真を示す。比較例１の単独重合体は、フィルム成形時に表面が炭化、黒変し不透明であったが、実施例１〜３の共重合体から得られたフィルムは着色も少なく、透明であった。これは、上記ＴＧ測定で得られた耐熱性試験の結果を支持するものである。
【００８０】
以上のように、本発明のポリフェニレンエーテル共重合体は、高い耐熱性を示すことが明らかとなった。この耐熱性向上のメカニズムについて考察する。
図７に、空気及び窒素雰囲気下で測定した、比較例１の単独重合体の末端ＯＨ基を−ＯＣＨ３基に変性した変性重合体のＴＧ曲線を示す。比較例１の末端未変性ポリフェニレンエーテル単独重合体の空気雰囲気下における５％重量減少温度（Ｔｄ５／ａｉｒ）は３８０℃であり、窒素雰囲気下のそれ（Ｔｄ５／Ｎ２）が４３０℃であるため、空気雰囲気下の方が窒素雰囲気下における耐熱性よりも低いことがわかる。一方、重合体の末端を−ＯＣＨ３基で変性すると、空気雰囲気下における安定性が向上し、熱分解温度（Ｔｄ５／ａｉｒ）が窒素雰囲気下とほぼ同等となった。つまり、空気雰囲気下では重合体の末端から分解が起こっているのに対し、窒素雰囲気下では分解挙動が末端構造に依らないことから、重合体中の任意の部分で分解が起こっていると考えられる。
【００８１】
例えば、a成分とｂ成分からなるコポリマーは、通常、ａ成分からなるポリマーと、ｂ成分からなるポリマーの中間的な性質を示す。従って、例えば、ｂ成分の性質をコポリマーに付与するためには、ａ成分にｂ成分を数％共重合させる程度では効果がない。しかし、本発明においては、数平均分子量８５００の共重合体において、コモノマーである２，５−ジメチルフェノールをわずか３％導入するだけで、耐熱性の大幅な向上が認められた。これを理解するためには、ポリマーの分解機構を考える必要がある。
【００８２】
表２に示したように、共重合体と単独重合体の窒素下における耐熱性差は、空気下のそれと比べるとそれほど大きくない。また、ポリフェニレンエーテル重合体は酸化カップリング重合で合成されるため、その解重合（ポリマーの分解反応）は酸化的に進行し、酸素存在下で大きく加速されると考えられる。上記に詳説したように、空気雰囲気下では、重合体の末端から分解が進行していると考えられることから、末端構造を解重合に安定な構造とすることにより、耐熱性を向上させることができると考えられる。
本発明のポリフェニレンエーテル共重合体の末端構造は、２６ＤＭＰ由来の構造と、２５ＤＭＰ由来の構造の２種類が考えられる。この２６ＤＭＰと２５ＤＭＰは、重合時に触媒のアミンによってフェノラートとなるが、この両フェノラートの安定性を比較すると、２６ＤＭＰから生成するフェノラートイオンの方が、メチル基の電子供与によりＨＯＭＯのエネルギーレベルがより高くなり、酸化されやすく不安定である。従って、ポリフェニレンエーテル共重合体の末端が２５ＤＭＰユニットである場合の方が、酸化されにくく安定であると考えられる。本発明において、少量の２５ＤＭＰの導入により耐熱性を大幅に向上させることができたのは、共重合体の末端構造が熱安定性の高い２５ＤＭＰ由来のものであるためと考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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