JP7150064B2

JP7150064B2 - ジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法

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Publication number: JP7150064B2
Application number: JP2020568428A
Authority: JP
Inventors: ヒョンソクカン，; ピルジェソン，; キョンジュンヨン，; ミンホリ，; ヒジンチャン，
Original assignee: Hanwha Solutions Corp
Current assignee: Hanwha Solutions Corp
Priority date: 2018-06-11
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2022-10-07
Anticipated expiration: 2039-05-14
Also published as: KR102359646B1; JP2021526572A; CN112262163A; TWI761682B; KR102294873B1; CN112262163B; KR20190140194A; TW202000713A; US11807696B2; EP3805283A1; US20210246231A1; EP3805283A4; KR20210096025A; WO2019240386A1

Description

本発明は、低い多分散指数で分子量分布が狭く、均一な物性を有するジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法に関する。

ジシクロペンタジエン（dicyclopentadiene、ＤＣＰＤ）樹脂は、非晶性ポリアルファオレフィン（amorphous polyalphaolefin、ＡＰＡＯ）、エチレンビニルアセテート（ethylenevinyl acetate、ＥＶＡ）およびスチレン系ブロック共重合体（styrenic block copolymers、ＳＢＣｓ）などの様々な高分子と混合され、水添反応により、粘着剤または接着剤の粘着付与樹脂として使用される。この際、粘着剤または接着剤の種類および用途に応じて様々な物性が求められ、これを満たすために、高分子との相溶性および接着力の改善のための研究開発が活発に行われている。

触媒の存在下で加熱して製造されたジシクロペンタジエン樹脂は、前記触媒によって、水添反応の際、各種の腐食の問題が生じ得る。また、重合触媒の金属によって水添触媒の活性が低下し、水添反応がスムーズに行われないという欠点がある。さらに、低い収率で生産性が著しく低いという問題がある。

これを解決するために、触媒を使用せずに熱重合をしてこれを解決しようとしたが、通常の非触媒および非開始剤の状態で重合反応を行うことで、収率を向上させ、残留金属の問題を解決することができたものの、ジシクロペンタジエン系樹脂の分子量分布が均一でなく、物性が一定でないという問題があった。

前記のような問題を解決するための本発明の目的は、収率に優れるだけでなく、狭い分子量分布で均一な物性を有するジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法を提供することであり、本発明者らは、これについて様々な研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

また、本発明の他の目的は、水添反応の後にも低分子量の有機物の放出などの表面汚染を防止できるジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法を提供することである。

また、本発明のさらに他の目的は、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体またはＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体を共単量体として含んで高い相溶性を有し、水添反応の後に接着力が向上したジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法を提供することである。

前記目的を達成するために研究したところ、本発明によるジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法は、ａ）ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体の混合単量体またはジシクロペンタジエン、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体を含む単量体組成物を、非触媒の条件下で連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）で熱重合する１次熱重合ステップと、ｂ）前記１次熱重合の反応生成物に対して、非触媒の条件下で押し出し流れ反応器（ＰＦＲ）で熱重合する２次熱重合ステップとを含む。

本発明の一様態による前記ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体の混合単量体は、ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体を５０：５０～９９：１の重量比で含んでもよい。

本発明の一様態による前記オレフィン系単量体は、ピペリレン、イソプレン、エチレン、プロピレン、１‐ブテン、１‐ペンテン、１‐ヘキセン、１‐ヘプテン、１‐オクテン、１‐デセン、１‐ウンデセン、１‐ドデセン、１‐テトラデセン、１‐ヘキサデセン、および混合Ｃ５留分から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物を含んでもよい。

本発明の一様態による前記芳香族ビニル系単量体は、スチレン、α‐メチルスチレン、ｐ‐メチルスチレン、インデン、メチルインデン、ビニルトルエン、混合Ｃ９留分およびこれらの誘導体から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物であってもよい。

本発明の一様態による前記ａ）ステップでの反応温度（Ｔ_１）は２１０～２７０℃であり、前記ｂ）ステップでの反応温度（Ｔ_２）は１８０～３００℃であってもよい。

本発明の一様態による前記ａ）ステップでの反応時間は１０～１８０分であり、前記ｂ）ステップでの反応時間は１０～３６０分であってもよい。

本発明の一様態による前記ジシクロペンタジエン系樹脂は、多分散指数（ＰＤＩ）が２．５以下であってもよい。

本発明の一様態による前記ｂ）ステップの後、水添反応工程をさらに行ってもよい。

本発明によるジシクロペンタジエン樹脂は、ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系混合単量体またはジシクロペンタジエン、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体を含む単量体組成物を、非触媒、非開始剤の条件下で熱重合したものである。

本発明の一様態による前記ジシクロペンタジエン系樹脂は、連続撹拌タンク反応器（ＣＳＴＲ）で１次熱重合した後、押し出し流れ反応器（ＰＦＲ）で２次熱重合する連続重合で製造されてもよい。

本発明の一様態による前記ジシクロペンタジエン系樹脂は、数平均分子量が２００～１，２００ｇ／ｍｏｌであり、重量平均分子量が２５０～４，０００ｇ／ｍｏｌであり、Ｚ平均分子量（Ｍｚ）が３００～５，０００ｇ／ｍｏｌであってもよい。

本発明によるジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法は、非触媒および非開始剤の熱重合を行うことで、過剰な架橋反応を抑制し、連続重合の際、優れた分子量および狭い分子量分布を有するジシクロペンタジエン系樹脂を提供できるという利点がある。

また、本発明によるジシクロペンタジエン系樹脂は、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体またはＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体を共単量体として含んで高い相溶性を有し、水添反応の後に接着力が向上し、分子量分布が狭い均一な物性を有するジシクロペンタジエン系樹脂を提供できるという利点がある。

以下、実施形態により本発明によるジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法についてより詳細に説明する。ただし、下記の実施形態は、本発明を詳細に説明するための参照であって、本発明はこれに制限されるものではなく、様々な形態に実現され得る。

また、他に定義されない限り、すべての技術的用語および科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者の一人によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。本願で説明に使用される用語は、単に特定の実施形態を効果的に述べるためのものであって、本発明を制限することを意図しない。

本明細書において、「ジシクロペンタジエン系樹脂」は、ジシクロペンタジエンを単量体として重合されるか、他の単量体とともに重合された樹脂を意味し、具体的には、ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体の混合単量体またはジシクロペンタジエン、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体を含む単量体組成物で重合された樹脂を意味する。前記樹脂を水添反応させて得られた水添樹脂も含む意味として使用される。

本明細書において、明示的な言及がない限り、「反応器の体積」または「反応器の内部体積」は、反応器内で反応物または流体が占有可能な有効体積（effective volume）を意味するものと定義する。

前記目的を達成するための本発明は、均一な物性の実現が可能な非触媒および非開始剤の熱重合のジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法およびこれより製造されたジシクロペンタジエン系樹脂に関する。

本発明を具体的に説明すると、以下のとおりである。

本発明によるジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法は、ａ）ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体の混合単量体またはジシクロペンタジエン、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体を含む単量体組成物を非触媒、非開始剤の条件下で連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）で熱重合する１次熱重合ステップと、ｂ）前記１次熱重合の反応生成物に対して、非触媒、非開始剤の条件下で押し出し流れ反応器（ＰＦＲ）で熱重合する２次熱重合ステップとを含む。

具体的に説明すると、本発明によるジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法は、２段階に分けて行われ、先ず、触媒および開始剤を含んでいない単量体組成物を連続撹拌槽型反応器（Continuous Stirred Tank Reactor、ＣＳＴＲ）で１次熱重合する。次に、これより製造された１次重合物を前記連続撹拌槽型反応器に連結された押し出し流れ反応器（Plug Flow Reactor、ＰＦＲ）に供給して２次熱重合し、ジシクロペンタジエン系樹脂を製造する。このように段階別の重合によって製造されることで、重合反応熱を容易に制御することができ、単量体の転化率または重合率が著しく向上し、分子量分布が狭いことで均一な物性を有するジシクロペンタジエン系樹脂を生産することができる。

既存のジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法のうち非触媒熱重合法は、通常、分子量分布が広くて、ジシクロペンタジエン系樹脂の一定な物性が提供されないという限界があったが、本発明は、上述のように、連続撹拌槽型反応器（Continuous Stirred Tank Reactor、ＣＳＴＲ）および押し出し流れ反応器（Plug Flow Reactor、ＰＦＲ）で行われる工程を採択することで、狭い分子量分布を有するように調節することができ、均一な物性、および粘着剤として使用の際、長期使用による移行の増加に対する汚染防止などの著しい効果を奏することができるジシクロペンタジエン系樹脂を提供することができる。

本発明の一様態により、前記ジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法は、前記連続撹拌槽型反応器にジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体の混合単量体またはジシクロペンタジエン、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体を含む単量体組成物を供給して撹拌しながら１次熱重合を行い、１次重合物を製造するステップを含み、この際、如何なる開始剤または触媒を使用することなく熱重合だけで重合する。

本発明において、非触媒、非開始剤とは、人為的に触媒の役割をする金属触媒、カチオン触媒、アニオン触媒またはラジカル重合を人為的に誘導するペルオキシド開始剤、アゾ係開始剤またはレドックス触媒などをいずれも含んでいない概念である。

本発明の一様態により、前記単量体組成物は、ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体の混合単量体またはジシクロペンタジエン、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体を含む。より具体的には、ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体の混合単量体またはジシクロペンタジエン、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体に溶媒をさらに含んでもよい。

本発明の一様態により、前記Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体は、具体例としては、ピペリレン、イソプレン、エチレン、プロピレン、１‐ブテン、１‐ペンテン、１‐ヘキセン、１‐ヘプテン、１‐オクテン、１‐デセン、１‐ウンデセン、１‐ドデセン、１‐テトラデセン、１‐ヘキサデセン、および混合Ｃ５留分などから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物を含むことができる。好ましくは、Ｃ_４‐Ｃ_１０オレフィン系単量体を含むことができる。具体例としては、ピペリレン、イソプレン、１‐ブテン、１‐ペンテン、１‐ヘキセン、１‐ヘプテン、１‐オクテンおよび１‐デセンなどから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物を含むことができる。

前記混合Ｃ５留分は、イソプレン、ピペリレン、シクロペンタジエン、１‐ペンテン、２‐メチル‐２‐ブテンおよびｎ‐ペンタンなどの混合物で構成されたものである。具体的には、混合Ｃ５留分は、イソプレン１０～２０重量％、ピペリレン１０～２０重量％、シクロペンタジエン０．５～１．５重量％、１‐ペンテン２～４重量％、２‐メチル‐２‐ブテン１～３重量％およびｎ‐ペンタン２５～３５重量％で構成されてもよい。より具体的には、全世界で使用されるＣ５留分のほとんどは、ピペリレンが主な単量体であるピペリレン濃縮留分であり得る。

本発明の一様態により、前記芳香族ビニル系単量体は、好ましくはＣ_６‐Ｃ_２０芳香族ビニル系単量体を含むことができ、具体例としては、スチレン、α‐メチルスチレン、ｐ‐メチルスチレン、インデン、メチルインデン、ビニルトルエン、混合Ｃ９留分およびこれらの誘導体などから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物を含むことができる。

前記混合Ｃ９留分は、スチレン、ビニルトルエン、インデン（Indene）、α‐メチルスチレン、ベンゼン、トルエンおよびキシレン（ＢＴＸ）などの混合物で構成されたものである。具体的には、混合Ｃ９留分は、スチレン１０～２０重量％、ビニルトルエン１０～２０重量％、インデン（Indene）１０～２０重量％、α‐メチルスチレン１～７重量％およびキシレン４０～６０重量％で構成されてもよい。

前記のような単量体で構成される場合、低い軟化点をはじめ、向上した品質を有するとともに、高い分子量および低い分子量分布を有し、優れた接着力の実現が可能で、接着剤または粘着剤として提供され得る。

本発明の一様態により、前記ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体の混合単量体は、ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体を５０：５０～９９：１の重量比で含んでもよい。好ましくは７０：３０～９９：１重量比、より好ましくは７５：２５～９９：１重量比、さらに好ましくは８０：２０～９９：１重量比で含んでもよい。前記のような含量で含む場合、他の樹脂との相溶性が向上し、狭い分子量分布を有するとともに、接着力を向上させることができる。

本発明の一様態により、前記ジシクロペンタジエン、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体は、ジシクロペンタジエンに共単量体であるＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体を５０：５０～９９：１重量比で含んでもよい。好ましくは５５：４５～９９：１重量比、より好ましくは６０：４０～９９：１重量比で含んでもよい。

この際、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体は、１：９９～５０：５０重量比、より好ましくは１０：９０～５０：５０重量比で含んでもよい。

前記のような含量で含む場合、副反応を抑制することができ、重合反応率を高めることができ、狭い分子量分布で優れた接着力を実現することができる。

本発明の一様態により、前記単量体組成物は、溶媒に溶解された状態で使用することができ、前記溶媒は、本発明が属する技術分野において通常使用されるものを使用することができる。具体例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ノナン、デカン、ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合溶媒であってもよいが、これに制限されるものではない。

本発明の一様態により、前記単量体組成物は、酸化防止剤および重合禁止剤などの本発明が属する技術分野において通常使用される添加剤をさらに含んでもよい。

本発明の一様態により、前記連続撹拌槽型反応器は、本発明が属する技術分野において通常使用されるものであれば特に制限されず、前記単量体組成物の連続した投入および混合とともに重合反応を行うことができる。前記のように連続撹拌槽型反応器で１次熱重合を行うことで、反応が行われる間に温度が均一に維持され、局所高温点（hot spot）の発生確率が低く、狭い分子量分布を有することができる。

本発明の一様態により、前記ａ）ステップでの反応温度（Ｔ_１）は、２１０～２７０℃であってもよく、好ましくは２２０～２７０℃であってもよい。前記反応温度で行う場合、単量体の転化率または重合率に優れ、架橋反応などの副反応の発生を抑制することで低い多分散指数を有することができ、狭い分子量分布で均一な物性を実現することができる。

本発明の一様態により、前記ａ）ステップでの反応圧力は、１～４０ｂａｒであってもよく、好ましくは５～３５ｂａｒ、より好ましくは１０～３０ｂａｒであってもよい。前記反応圧力で行う場合、安全事故の危険が生じない線で単量体の反応性を高めることができる。

本発明の一様態により、前記ａ）ステップでの反応時間は、１０～１８０分であってもよく、好ましくは２０～１５０分、より好ましくは３０～１００分であってもよい。前記反応時間で行う場合、原料の混合による副反応を抑制することができ、狭い分子量分布を提供することができる。

本発明の一様態により、前記ａ）ステップでの単量体組成物の単量体の転化率が５～７０％であってもよく、好ましくは１０～６０％、より好ましくは１５～５０％になるまで行うことができる。前記転化率に調節して１次熱重合を行う場合、２次熱重合の際、重合体の収率を著しく高めることができ、チャネリング（channelling）またはデッドゾーンなどの発生を防止し、重合反応効率を向上させることができる。

本発明の一様態により、前記ジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法は、前記１次熱重合の後、前記１次熱重合した１次重合物を押し出し流れ反応器に供給して撹拌なしに２次熱重合し、ジシクロペンタジエン系樹脂を製造するステップを含む。この際、前記押し出し流れ反応器は、１次熱重合を行った連続撹拌槽型反応器に連結されてもよく、これより重合物の供給を受けて連続した重合を行うことができる。

前記連続撹拌槽型反応器でのみ熱重合を行う場合、反応器の内部で未反応物および生成物を含む流体によるチャネリングなどが発生し、重合反応速度および効率が低減し、不均一な物性を有する重合体が製造され得る。

また、前記押し出し流れ反応器でのみ熱重合を行う場合、高温高圧の反応条件下で重合が行われるしかなく、内部に撹拌装置がない反応器として反応器の体積当たり単量体の転化率が高いという利点があるが、撹拌が不十分で、局所高温点と副反応が発生し得る。

本発明による単量体組成物は、前記押し出し流れ反応器に最初から投入して熱重合するものではなく、連続撹拌槽型反応器で１次熱重合を経て所定の水準に重合された反応生成物に対して２次に熱重合反応を行うものであり、重合反応熱の減少で局所高温点の発生が抑制され、狭い分子量分布を有することができ、均一な物性を有するジシクロペンタジエン系樹脂を製造することができる。

また、本発明の一様態により、既存の設備の連続撹拌槽型反応器のサイズを大きくしなくても、前記連続撹拌槽型反応器に前記押し出し流れ反応器を直列に連結することで、必要な生産量に応じて反応器の総体積を容易に調節することができ、これにより、より優れた経済的効果を図ることも可能である。また、本発明による前記のような構成の反応装置を使用することで、重合反応熱をより容易に制御することができ、狭い分子量分布および均一な物性を有するジシクロペンタジエン系樹脂を製造することができる。

本発明の一様態により、前記押し出し流れ反応器は、本発明が属する技術分野において通常使用されるものであれば特に制限されず、前記連続撹拌槽型反応器に直列に連結されていてもよく、１次熱重合した１次重合物の連続した投入とともに連続重合反応を行うことができる。

本発明の一様態により、前記ｂ）ステップでの反応温度（Ｔ_２）は、１８０～３００℃であってもよく、好ましくは１８０～２９０℃、より好ましくは１８０～２８０℃であってもよい。より具体的には、前記ｂ）ステップでの反応温度（Ｔ_２）は、ａ）ステップの反応温度（Ｔ_１）±３０℃であってもよく、好ましくはａ）ステップの反応温度（Ｔ_１）±２０℃、より好ましくはａ）ステップの反応温度（Ｔ_１）±１０℃であってもよい。すなわち、Ｔ_１－３０℃～Ｔ_１＋３０℃であってもよく、好ましくはＴ_１－２０℃～Ｔ_１＋２０℃、より好ましくはＴ_１－１０℃～Ｔ_１＋１０℃であってもよい。前記反応温度で行う場合、副反応を抑制することができ、生産性を高めることができる。

また、前記のような反応温度のように、ａ）ステップとｂ）ステップとの温度差が１０～３０℃に調節されることで、未反応オリゴマーの生成を最小化することができ、軟化点が高くなり、分子量分布が狭いジシクロペンタジエン系樹脂を製造することができる。

本発明の一様態により、前記ｂ）ステップでの反応圧力は、１～４０ｂａｒであってもよく、好ましくは５～３５ｂａｒ、より好ましくは１０～３０ｂａｒであってもよい。前記反応圧力で行う場合、安全事故の危険が生じない線で気化した単量体によりデッドゾーン（dead zone）の発生を抑制することができる。

本発明の一様態により、前記ｂ）ステップでの反応時間は、１０～３６０分であってもよく、好ましくは２０～２４０分、より好ましくは３０～１４０分であってもよい。より具体的には、前記ｂ）ステップでの反応時間は、ａ）ステップの反応時間の１～４倍、好ましくは１～３倍、より好ましくは１～２倍であってもよい。前記反応時間で行う場合、副反応を抑制し、分子量分布が狭いジシクロペンタジエン系樹脂を製造することができる。

本発明の一様態により、前記押し出し流れ反応器の内部体積は、前記連続撹拌槽型反応器の内部体積の１～３倍であってもよく、好ましくは１～２．５倍、より好ましくは１～２倍であってもよい。前記押し出し流れ反応器の内部体積が前記連続撹拌槽型反応器の内部体積に対して前記のようなサイズを有する場合、初期反応熱の制御が容易で、不純物の発生を抑制することができ、反応温度の制御で重合効率を高めるとともに均一な物性を実現することができる。

本発明の一様態により、前記押し出し流れ反応器は、ケニックス社製のミキサ（kenics mixer）およびスルザー社製のミキサ（sulzer mixer）などから選択されるいずれか一つまたは二つ以上のスタティックミキサ（Static mixer）が直列に連結されてもよい。前記のようなミキサを含むことで、粘性が大きい溶液の流れによる反応器内の圧力降下を防止することができる。

本発明の一様態により、前記連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）と押し出し流れ反応器（ＰＦＲ）の連結区間にフィルタをさらに含んでもよい。前記フィルタは、金属、高分子およびセラミックなどから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物質で製造されてもよく、気孔径が１００ｎｍ～１０μｍ、好ましくは１００ｎｍ～１μｍであってもよく、異物などを濾過させることができるフィルタであれば、特に制限されるものではない。

本発明の一様態により、前記ジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法は、溶媒分離工程を行うことができる。前記のように溶媒分離工程を行うために、押し出し流れ反応器に溶媒分離器が連結されてもよく、効果的に溶媒を排出させることでバルク状のジシクロペンタジエン系樹脂を回収し、粒子化したジシクロペンタジエン系樹脂を取得することができる。

本発明の一様態により、前記ジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法は、比較的短い反応時間にもかかわらず、非触媒および非開始剤の条件下で２段階にわたり熱重合することで、５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは６５％以上の高い収率を有することができ、狭い分子量分布を示すことができる。

本発明の一様態により、前記ｂ）ステップの後、水添反応工程をさらに行ってもよい。前記水添反応は、本発明が属する技術分野において公知の方法によって行われ得る。前記水添反応は、不飽和状態である二重結合に水素が添加されて単結合を形成する反応であり、ジシクロペンタジエン系樹脂に水添反応により二重結合がいずれも無くなった水添ジシクロペンタジエン系樹脂として製造することができる。具体例としては、前記非触媒熱重合である２段階の重合により取得されたジシクロペンタジエン系樹脂を水添触媒がパッキングされた連続水添反応器に投入し、水添反応を行うことができる。

本発明の一様態により、前記水添反応は、５０～１５０ｂａｒの圧力下で１５０～３００℃で行うことができるが、これに制限されるものではない。前記のような圧力および温度で行う場合、分子構造の破壊を防止することができる。

本発明の一様態により、前記水添触媒は、特に制限されるものではないが、公知の水添触媒であれば、如何なるものも使用可能である。具体例としては、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ａｕ、ＲｄおよびラネーＮｉなどから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物であってもよい。

本発明の一様態により、前記水添触媒は、反応性の向上のために、ジシクロペンタジエン系樹脂の単量体１モルに対して、０．００１～０．５、好ましくは０．０５～０．２モル比で含むことができるが、これに制限されるものではない。

本発明の一様態により、前記のように水添反応を経たジシクロペンタジエン系樹脂は、ホットメルト接着剤または減圧型接着剤などとして使用されるか、天然ゴムまたは合成ゴムなどのように様々な樹脂に配合されて接着剤として使用され得る。また、インク、ペイント、ロードマーキング用ペイントなどに粘着または接着付与樹脂として添加され得る。

前記水添反応を経たジシクロペンタジエン系樹脂は、接着剤として使用されるために、ジシクロペンタジエン系樹脂にスチレン‐イソプレン共重合体、スチレン‐イソプレン‐スチレン共重合体、スチレン‐ブタジエン共重合体、スチレン‐ブタジエン‐スチレン共重合体などのスチレン系共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンビニルアセテートおよびプロピレン‐エチレン共重合体などのポリオレフィン系重合体などから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合共重合体；パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの合成ワックスまたは動物性天然ワックス、植物性天然ワックス、芳香族系オイル、ナフテン系オイルおよびパラフィン系オイルなどから選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物をさらに含んで接着剤組成物として提供され得る。

本発明の一様態により、前記のように製造された水添ジシクロペンタジエン系樹脂は、接着剤組成物で製造しても、低分子量の有機物が表面に放出され、時間の経過に伴う接着表面の汚染や周辺の汚染の発生を防止することができる。

本発明の一様態により、前記接着剤組成物は、硬化の後、軟化点が５０～１５０℃、好ましくは１００～１５０℃、より好ましくは１０３～１４０℃であってもよい。前記のような軟化点を有する場合、接着性を向上させることができる。

本発明の一様態により、前記接着剤組成物は、硬化の後、１８０゜剥離強度が０．５ｋｇｆ／２５ｍｍ以上であってもよい。好ましくは０．６ｋｇｆ／２５ｍｍ以上であってもよい。具体的には０．５～２．０ｋｇｆ／２５ｍｍであってもよく、好ましくは０．６～２．０ｋｇｆ／２５ｍｍであってもよい。また、タック力（tack force）が０．９ｋｇｆ以上であってもよく、好ましくは０．９５ｋｇｆ以上であってもよい。具体的には０．９～１．５ｋｇｆであってもよく、好ましくは０．９５～１．５ｋｇｆであってもよい。

前記のような物性を有する場合、優れたループタックおよび剥離特性を有する接着剤を提供することができる。

本発明によるジシクロペンタジエン系樹脂は、ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系混合単量体またはジシクロペンタジエン、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体を含む単量体組成物を、非触媒、非開始剤の条件下で熱重合したものである。

本発明の一様態による前記ジシクロペンタジエン系樹脂は、上述の製造方法のように、連続撹拌タンク反応器（ＣＳＴＲ）で１次熱重合を行った後、押し出し流れ反応器（ＰＦＲ）で２次熱重合を行う連続重合で製造され得る。

本発明の一様態によるジシクロペンタジエン系樹脂は、ジシクロペンタジエンとジシクロペンタジエン以外の共単量体をともに非触媒熱重合して取得したものであってもよく、下記式１を満たすことができる。この際、共単量体は、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体またはＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体であってもよい。

［式１］
０．１＜ＰＤＩ‐１．４５×ｎ＜１．５

前記式１中、ＰＤＩは、ジシクロペンタジエン系樹脂の多分散指数であり、ｎは、前記単量体組成物のうちジシクロペンタジエン以外の共単量体の重量比（ジシクロペンタジエン以外の共単量体の重量／全単量体組成物の単量体重量）である。

前記式１中、ＰＤＩ‐１．４５×ｎをｚとしたとき、０．１＜ｚ＜１．５、または０．３＜ｚ＜１．５、または０．５＜ｚ＜１．５、または０．５＜ｚ＜１．４９、または０．８＜ｚ＜１．４９、または１．０＜ｚ＜１．４８を満たすことができる。前記式１を満たす場合、分子量分布が狭く、均一な物性を実現することができる。同じ共単量体の重量比を有するジシクロペンタジエン系樹脂において、前記式１のｚ値が小さいほど、分子量分布がより狭いことを意味する。

本発明の一様態により、本発明による非触媒熱重合ジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法で製造されたジシクロペンタジエン系樹脂は、多分散指数（ＰＤＩ）が２．５以下であってもよい。具体的には１．０～２．５であってもよく、好ましくは１．２～２．４であってもよく、より好ましくは１．４～２．２であってもよく、さらに好ましくは１．４～１．８であってもよい。前記のように本発明によるジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法で２段階にわたり非触媒および非開始剤の条件下で熱重合を行う場合、分子量分布を著しく狭めることができる。

本発明の一様態により、前記ジシクロペンタジエン系樹脂は、数平均分子量（Ｍｎ）が２００～１，２００ｇ／ｍｏｌであり、重量平均分子量（Ｍｗ）が２５０～４，０００ｇ／ｍｏｌ、Ｚ平均分子量（Ｍｚ）が３００～５，０００ｇ／ｍｏｌであってもよい。好ましくは、数平均分子量が２５０～１，０００ｇ／ｍｏｌであり、重量平均分子量が３００～３，０００ｇ／ｍｏｌ、Ｚ平均分子量が３５０～４，０００ｇ／ｍｏｌであってもよい。より好ましくは、数平均分子量が２００～８００ｇ／ｍｏｌであり、重量平均分子量が３００～３，０００ｇ／ｍｏｌ、Ｚ平均分子量が４００～４，０００ｇ／ｍｏｌであってもよい。前記のような分子量を有する場合、水添反応の後にも低分子量の有機物放出などの表面汚染を防止することができ、優れた接着力を発現することができる。

かかる特性により前記ジシクロペンタジエン系樹脂は、他の高分子と混合されて優れた接着力を実現するホットメルト粘着剤または接着剤として提供することができる。特に、前記ジシクロペンタジエン系樹脂は、様々な物性の高分子に粘着付与樹脂として機能することができ、様々な技術分野に使用されることが期待される。

以下、実施例を参照して、本発明を詳細に説明する。しかし、これらは、本発明をより詳細に説明するためのものであって、本発明の権利範囲は下記の実施例によって限定されるものではない。

また、明細書で特に断らない添加物の単位は、重量％であってもよい。

［物性測定方法］
１．分子量
ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）（Infinity１２６０）によってポリスチレン換算重量平均分子量（Ｍｗ）、Ｚ平均分子量（Ｍｚ）および数平均分子量（Ｍｎ）を測定した。測定するジシクロペンタジエン系樹脂は、０．０５重量％の濃度になるようにテトラヒドロフラン（tetrahydrofuran）に溶解し、ＧＰＣに１０μｌを注入する。ＧＰＣの移動相は、テトラヒドロフラン（tetrahydrofuran）を使用し、１ｍＬ／分の流速で流入し、分析は、３５℃で行った。カラムは、Guard column １個とPL gel ５μｍ５０A、PL gel ５μｍ１００A、oligopore ３００A ３個を直列に連結した。検出器としては屈折率検出器（ＲＩＤ）を用いて３５℃で測定した。

２．軟化点
環球式軟化点試験法（Ring and ball softening method）（ＡＳＴＭＥ２８）を用いて測定した。環状の型に樹脂を溶解して投入し、グリセリンで満たされたビーカに載せた後、樹脂で満たされた環にボールを乗せて温度を１分当たり２．５℃ずつ上げて樹脂が溶解してボールが落ちる時の温度（軟化点）を測定した。

［実施例１］
ジシクロペンタジエン９７０ｇ、ピペリレン３０ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件下で３０分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

前記のように製造された１次重合物を前記連続撹拌槽型反応器と連結された内部体積が０．５９０Ｌである押し出し流れ反応器（ＰＦＲ）に連続して供給し、温度２７２℃および圧力２５ｂａｒの条件下で４５分間重合した。重合が完了した生成物を２００℃で３０分間減圧し、ジシクロペンタジエン系樹脂を回収した。

［実施例２］
ジシクロペンタジエン９５０ｇ、ピペリレン５０ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件下で３０分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

前記のように製造された１次重合物を前記連続撹拌槽型反応器と連結された内部体積が０．５９０Ｌである押し出し流れ反応器に連続して供給し、温度２７２℃および圧力２５ｂａｒの条件下で４５分間重合した。重合が完了した生成物を２００℃で３０分間減圧し、ジシクロペンタジエン系樹脂を回収した。

［実施例３］
ジシクロペンタジエン９００ｇ、ピペリレン１００ｇをキシレン溶媒１０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件下で３０分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

［実施例４］
ジシクロペンタジエン７５０ｇ、ピペリレン５０ｇ、スチレン２５０ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件下で３４分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

前記のように製造された１次重合物を前記連続撹拌槽型反応器と連結された内部体積が０．５９０Ｌである押し出し流れ反応器に連続して供給し、温度２７８℃および圧力２５ｂａｒの条件下で５１分間重合した。重合が完了した生成物を２００℃で３０分間減圧し、ジシクロペンタジエン系樹脂を回収した。

［実施例５］
ジシクロペンタジエン６５０ｇ、ピペリレン１００ｇ、スチレン２５０ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件下で３４分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

［実施例６］
ジシクロペンタジエン６００ｇ、ピペリレン１５０ｇ、スチレン２５０ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件下で３４分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

［実施例７］
ジシクロペンタジエン６００ｇ、ピペリレン１００ｇ、スチレン３００ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件下で３６分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

前記のように製造された１次重合物を前記連続撹拌槽型反応器と連結された内部体積が０．５９０Ｌである押し出し流れ反応器に連続して供給し、温度２７８℃および圧力２５ｂａｒの条件下で５４分間重合した。重合が完了した生成物を２００℃で３０分間減圧し、ジシクロペンタジエン系樹脂を回収した。

［比較例１］
ジシクロペンタジエン１，０００ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件の下で３０分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

［比較例２］
ジシクロペンタジエン１，０００ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．５９０Ｌである連続撹拌槽型反応器（ＰＦＲ）に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件下で３０分間１次重合物を製造した。

［比較例３］
ジシクロペンタジエン１，０００ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件の下で３０分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

前記のように製造された１次重合物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）に連続して供給し、温度２７２℃および圧力２５ｂａｒの条件の下で４５分間重合した。重合が完了した生成物を２００℃で３０分間減圧し、ジシクロペンタジエン系樹脂を回収した。

［比較例４］
ジシクロペンタジエン７５０ｇ、スチレン２５０ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件下で３４分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

［比較例５］
ジシクロペンタジエン７００ｇ、スチレン３００ｇをキシレン溶媒１，０００ｇに混合した単量体組成物を準備した。前記単量体組成物を内部体積が０．４１６Ｌである連続撹拌槽型反応器に連続して供給し、温度２６０℃および圧力２５ｂａｒの条件下で３４分間撹拌しながら反応させて１次重合物を製造した。

前記実施例および比較例の反応条件を、下記表１にまとめて示した。

［実験例］
前記実施例および比較例で製造されたジシクロペンタジエン系樹脂の分子量（Ｍｎ、Ｍｗ、Ｍｚ）、多分散指数（ＰＤＩ、Ｍｗ／Ｍｎ）を測定し、表２に示した。

前記表２に示されているように、本発明の実施例によるジシクロペンタジエン系樹脂は、比較例に比べ高い収率および狭い分子量分布を有することを確認することができた。

さらに、比較例２、３の場合、１次および２次重合の反応器の構成を同様にすることで、分子量分布が広く、収率も低いことを確認することができた。これにより、１次および２次重合の際、反応器の構成を異ならせて構成し、第１段階にて連続撹拌槽型反応器で撹拌重合し、２次重合にて押し出し流れ反応器で重合することで、ジシクロペンタジエン系樹脂の優れた収率と狭い分子量分布を実現できることを確認することができた。

さらに、本発明の実施例による製造方法で製造されたジシクロペンタジエン系樹脂は、非触媒の条件で熱重合することで、狭い分子量分布を有することができ、均一な物性を実現することができることを確認することができた。

［実施例８］
前記実施例１でのジシクロペンタジエン系樹脂の総重量に対して、パラジウム触媒０．５重量％、水素量４ＮＬ／ｍｉｎを使用し、温度２６０℃、圧力１００ｂａｒの条件下で２回水添反応を行った。

［比較例６］
前記比較例１のジシクロペンタジエン系樹脂に対して、実施例８と同じ方法で水添反応を行った。

［比較例７］
前記比較例２のジシクロペンタジエン系樹脂に対して、実施例８と同じ方法で水添反応を行った。

［比較例８］
前記比較例３のジシクロペンタジエン系樹脂に対して、実施例８と同じ方法で水添反応を行った。

前記実施例８、比較例６、７および８で製造されたジシクロペンタジエン系水添樹脂の接着力を評価するために、スチレン‐ブタジエン‐スチレン共重合体２５重量部、ジシクロペンタジエン系水添樹脂５７重量部、パラフィンオイル可塑剤１８重量部および酸化防止剤０．５重量部を加え、接着剤組成物を製造した。

前記のように製造された接着剤組成物を片面コロナ処理された１００μｍのＰＥＴフィルムに自動塗工機で３６μｍの湿潤厚さで塗布した。塗布されたフィルムを１００℃で３０分間乾燥して溶媒を除去し、ＬＬＯＹＤ社製のＦＴ‐１万能材料試験機を使用して１８０゜の剥離強度（Peel strength）を測定し、ループタックテスト（loop tack test）を行い、表３に示した。

前記表３に示されているように、前記実施例８のジシクロペンタジエン系水添樹脂は、比較例で製造された水添樹脂に比べ、著しく向上した剥離強度およびテック力を有することで、優れた接着力を有することを確認することができた。

また、前記実施例８のジシクロペンタジエン系水添樹脂は、長期使用による移行の増加にも接着表面の汚染や周辺装置の汚染が発生せず、長期的に優れた接着力および維持力を発現することを確認した。

以上で説明した本発明は、例示的なものに過ぎず、本発明が属した技術分野の通常の知識を有する者であれば、これより様々な変形および均等な他の実施例が可能であるという点をよく知ることができる。したがって、本発明は、前記の詳細な説明で言及する形態にのみ限定されるものではないことをよく理解することができる。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想によって定められるべきである。

したがって、本発明の思想は、上述の実施例に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、本特許請求の範囲と均等または等価的な変形があるすべてのものなどは、本発明の思想の範疇に属すると言える。

Claims

ａ）ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体の混合単量体またはジシクロペンタジエン、Ｃ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体および芳香族ビニル系単量体の混合単量体を含む単量体組成物を、非触媒の条件下で連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）で熱重合する１次熱重合ステップと、
ｂ）前記１次熱重合の反応生成物に対して、非触媒の条件下で押し出し流れ反応器（ＰＦＲ）で熱重合する２次熱重合ステップとを含む、ジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法。
前記ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体の混合単量体は、ジシクロペンタジエンおよびＣ_２‐Ｃ_２０オレフィン系単量体を５０：５０～９９：１の重量比で含む、請求項１に記載のジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法。
前記オレフィン系単量体は、ピペリレン、イソプレン、エチレン、プロピレン、１‐ブテン、１‐ペンテン、１‐ヘキセン、１‐ヘプテン、１‐オクテン、１‐デセン、１‐ウンデセン、１‐ドデセン、１‐テトラデセン、１‐ヘキサデセン、および混合Ｃ５留分から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物を含む、請求項１に記載のジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法。
前記芳香族ビニル系単量体は、スチレン、α‐メチルスチレン、ｐ‐メチルスチレン、インデン、メチルインデン、ビニルトルエン、混合Ｃ９留分およびこれらの誘導体から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の混合物である、請求項１に記載のジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法。
前記ａ）ステップでの反応温度（Ｔ_１）は２１０～２７０℃であり、
前記ｂ）ステップでの反応温度（Ｔ_２）は１８０～３００℃である、請求項１に記載のジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法。
前記ａ）ステップでの反応時間は１０～１８０分であり、
前記ｂ）ステップでの反応時間は１０～３６０分である、請求項１に記載のジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法。
前記ジシクロペンタジエン系樹脂は、多分散指数（ＰＤＩ）が２．５以下である、請求項１に記載のジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法。
前記ｂ）ステップの後、水添反応工程をさらに行う、請求項１に記載のジシクロペンタジエン系樹脂の製造方法。
ジシクロペンタジエン系樹脂が、数平均分子量が２００～１，２００ｇ／ｍｏｌであり、重量平均分子量が２５０～４，０００ｇ／ｍｏｌであり、Ｚ平均分子量（Ｍｚ）が３００～５，０００ｇ／ｍｏｌである、請求項１に記載の方法。