JP2000143579A - カルボキシル基を有する(メタ)アクリレート化合物およびその製造方法 - Google Patents

カルボキシル基を有する(メタ)アクリレート化合物およびその製造方法

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JP2000143579A
JP2000143579A JP10324255A JP32425598A JP2000143579A JP 2000143579 A JP2000143579 A JP 2000143579A JP 10324255 A JP10324255 A JP 10324255A JP 32425598 A JP32425598 A JP 32425598A JP 2000143579 A JP2000143579 A JP 2000143579A
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Toyokazu Yanagii
豊和 楊井
Yukio Yoshida
幸夫 吉田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カルボキシル基を有するポリアルキレングリ
コールの(メタ)アクリレートの提供、およびその工業
的に実施可能な製造法の提供すること。 【解決手段】 下記一般式(1)で表わされる、カルボ
キシル基を有する(メタ)アクリレート化合物、および
その製法として、下記一般式(2)で表されるポリアル
キレングリコール(メタ)アクリレートと酸無水物を反
応させる。 [CH2=CR-COO-(A-O)n-CO]2-R'-[COOH]2 (1) CH2=CR-COO-(A-O)n-H (2) (式中、RはHまたはメチル基であり、Aは置換基を有
していてもよい炭素数2〜4のアルキレン基であり、n
は1から50の整数であり、R'はテトラカルボン酸化
合物のカルボン酸残基である。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は樹脂原料として有用
な、カルボキシル基を含有する新規な反応性アクリレー
ト化合物及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリアルキレングリコールのジ(メタ)
アクリレート化合物は、硬化して柔軟な皮膜となるの
で、インキ、塗料等に使用されるアクリル樹脂の極めて
有用な原料の一つとなっている。またその低分子量のも
のは、アクリル樹脂分野で反応性希釈剤としても重要で
ある。一方、カルボキシル基(−COOH)を有するア
クリル樹脂は、アミノ基を有するナイロン等の樹脂や、
水酸基を有する金属、シリカ等の無機化合物等の素材と
の密着性改善に有効である。さらにアクリル樹脂の水溶
解性およびアルカリ水溶液溶解性、とりわけ紫外線硬化
を利用したパターン形成の際のアルカリ現像工程におけ
る現像時間の短縮や未硬化部分の除去性の改善に有効で
あることが認められている。このため、カルボキシル基
を有するポリアルキレングリコール(メタ)アクリレー
ト化合物が必要とされ、また工業的に操作の容易なその
製造方法が求められてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】新規なカルボキシル基
を有するポリアルキレングリコールの(メタ)アクリレ
ートの提供、およびその工業的に実施可能な製造法の提
供が本発明の目的である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、末端に水
酸基を有するポリアルキレングリコール(メタ)アクリ
レートとテトラカルボン酸無水物とを反応させて得られ
る、1分子中に2つのポリアルキレングリコール(メ
タ)アクリレート基と2つのカルボキシル基を持つ化合
物が、かかる問題点を解決しうることを見い出し、本発
明を完成するに至った。
【0005】すなわち本発明の第1は、下記一般式
(1)で表わされる、カルボキシル基を有する(メタ)
アクリレート化合物を提供する。 [CH2=CR-COO-(A-O)n-CO]2-R'-[COOH]2 (1) (式中、RはHまたはメチル基であり、Aは置換基を有
していてもよい炭素数2〜4のアルキレン基であり、n
は1から50の整数であり、R'はテトラカルボン酸化
合物のカルボン酸残基である。) 本発明の第2は、下記一般式(2)で表わされる、ポリ
アルキレングリコール(メタ)アクリレート CH2=CR-COO-(A-O)n-H (2) (式中、RはHまたはメチルであり、Aは置換基を有し
ていてもよい炭素数2〜4のアルキレン基であり、nは
1から50の整数である。)と、下記一般式(3):
【0006】
【化2】
【0007】で表わされる、酸無水物を反応させること
を特徴とする、下記一般式(1)で表わされる、カルボ
キシル基を有する(メタ)アクリレート化合物の製造方
法を提供する。 [CH2=CR-COO-(A-O)n-CO]2-R'-[COOH]2 (1) (式中、RはHまたはメチルであり、Aは置換基を有し
ていてもよい炭素数2〜4のアルキレン基であり、nは
1から50の整数であり、R'はテトラカルボン酸化合
物のカルボン酸残基である。)
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の前記一般式(1)で表わ
されるカルボキシル基を有する(メタ)アクリレート化
合物は、前記一般式(2)で表わされるポリアルキレン
グリコール(メタ)アクリレートと前記一般式(3)で
表わされる酸無水物を反応させて得られる。本発明で使
用される一般式(2)で表わされるポリアルキレングリ
コール(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリル酸に
アルキレンオキサイドを開環付加重合させる方法、(メ
タ)アクリル酸とポリアルキレングリコールをエステル
化反応させる方法、又は(メタ)アクリル酸アルキレン
グリコールエステルにアルキレンオキサイドを開環付加
重合させる方法等により得ることができる。一般式
(1)における(メタ)アクリロイル基に対するアルキ
レンエーテル基のモル数は1〜50モルである。
【0009】本発明で使用されるアルキレンオキサイド
としては、下記一般式(4)のオキシラン化合物、一般
式(5)のオキセタン化合物、一般式(6)のテトラヒ
ドロフラン化合物、及びこれらの混合物等が挙げられ
る。
【0010】
【化3】
【0011】
【化4】
【0012】
【化5】
【0013】これらアルキレンオキサイドの置換基は、
ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートの合成
方法において副反応をもたらさないものなら何であって
も差し支えなく、水素の他、脂肪族炭化水素、脂環族炭
化水素、不飽和結合を持つ脂肪族炭化水素、不飽和結合
を持つな脂環族炭化水素、芳香族炭水素、これらが結合
したもの、さらに以上の構造であってエーテル、エステ
ル、ハロゲン、ケトン等の不活性な官能基を有していて
もよい。
【0014】アルキレンオキサイドの中ではオキシラン
化合物が好ましい。オキシラン化合物としては、エチレ
ンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブテンオキサイ
ド、α−オレフィンオキサイド類、スチレンオキサイ
ド、これらの混合物等が挙げられる。オキシラン化合物
は工業的に多くの種類のものが安価に入手可能であり、
また得られる付加重合体が低融点、低粘度であるので扱
いやすい。
【0015】一般式(2)で表わされるポリアルキレン
グリコール(メタ)アクリレートの中には、上市されて
いるものがあり、利用が容易である。市販されている商
品で本発明に用い得る化合物例としては、アクリル酸の
エチレンオキサイド付加物(ブレンマーAETM)、メタ
クリル酸のエチレンオキサイド付加物(ブレンマーPE
TM)、アクリル酸のプロピレンオキサイド付加物(ブレ
ンマーAPTM)、メタクリル酸のプロピレンオキサイド
付加物(ブレンマーPPTM)(いずれも日本油脂製)な
どが挙げられる。これらは、下記式(7)の反応により
得られる。
【0016】
【化6】
【0017】上記化合物で、例えば「ブレンマーAP4
00TM」はアクリル酸に約5〜7モルのプロピレンオキ
サイドが付加したものであるが、本発明ではさらに付加
数を上げて合成したものを使用してもよい。また、小さ
い付加数nも使用可能で、メタクリル酸にエチレンオキ
サイド2モルを付加させた物質や、n=1であるHEA
(ヒドロキシエチルアクリレート)、HEMA(ヒドロ
キシエチルメタクリレート)、HPA(ヒドロキシプロ
ピルアクリレート)、HPMA(ヒドロキシプロピルメ
タクリレート)等を使用することも出来る。アルキレン
オキサイドの付加モル数は前述のように1〜50モルで
あるが、付加モル数が大きすぎると、最終生成物中のカ
ルボキシル基の密度が低くなり、密着性等の改善が不十
分になる。
【0018】(メタ)アクリル酸へのアルキレンオキサ
イドの付加は、単一のアルキレンオキサイドが付加して
得られるものであっても、二種以上のアルキレンオキサ
イドを使用してそれらがブロック的に付加して得られる
ものであっても、ランダム的に付加して得られるもので
あってもよい。ブロック重合体としては、例えば(メ
タ)アクリル酸にエチレンオキサイドを付加した後に、
プロピレンオキサイドを付加したもの、あるいは(メ
タ)アクリル酸にエチレンオキサイドを付加した後にテ
トラヒドロフランを付加したものも本発明の(メタ)ア
クリレート化合物(1)の原料(2)として使用出来
る。ランダム重合体としては、例えば(メタ)アクリル
酸にエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを混合
したものを付加反応させて得られる物質等もやはり本発
明の(メタ)アクリレート化合物(1)の原料(2)と
して使用出来る。
【0019】一般式(2)で表わされるポリアルキレン
グリコール(メタ)アクリレートの製造方法は、(メ
タ)アクリル酸のカルボキシル基にアルキレンオキサイ
ドを必要によりアルカリ、酸等の触媒の存在下に開環付
加させる方法がポリアルキレングリコールのジ(メタ)
アクリレートの副生も無く、適している。しかし、アル
キレンオキサイドの開環付加反応が遅い等の場合には、
水等適当な開始剤でアルキレンオキサイドを開環または
開環重合させ、次いで(メタ)アクリル酸と縮合し、必
要なら蒸留等の方法で精製する等、公知の手段を用いて
合成して差し支え無い。またアルキレン基の炭素数が2
〜4のアルキレンジオール又はポリアルキレンジオール
を(メタ)アクリル酸とモノエステル化したものでも差
し支え無い。
【0020】一般式(3)で表わされる酸無水物は、4
価のカルボン酸化合物の2無水物であり、例として、無
水ピロメリット酸、無水フタル酸2量体、ジフェニルエ
ーテルテトラカルボン酸無水物、ジフェニルスルホンテ
トラカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン
酸無水物、ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸
無水物等を上げることが出来る。又は、酸無水物のカル
ボン酸残基(一般式(3)におけるR’)はエーテル、
エステル、ハロゲン、ケトン等の不活性な官能基を含有
していてもよく、例えば下記式(8)で表される無水ト
リメリット酸エチレングリコールエステル(リカシッド
TMEGTM(新日本理化製))などを使用することも出
来る。
【0021】
【化7】
【0022】これらの中で、下記の式(9)で表される
無水ピロメリット酸は入手も容易で、本発明の原料化合
物として好適である。
【0023】
【化8】
【0024】下記式(10)で示すように、一般式
(2)で表わされる(メタ)アクリレート化合物と、一
般式(3)で表わされる酸無水物を加熱下に攪拌混合す
ることにより、一般式(1)で表わされるカルボキシル
基を有する(メタ)アクリレート化合物が得られる。分
子内に酸無水物基を2個有するこれらの物質を用いるこ
とにより、酸無水物基とアルコール末端の水酸基が等モ
ルで定量的に付加するので、水酸基との付加を酸無水物
分子あたり2個に制御できる。その結果、分子内に(メ
タ)アクリロイル基を2個有し、カルボキシル基を2個
有する(メタ)アクリレート化合物(1)を高い選択率
で得ることが可能となる。
【0025】
【化9】
【0026】反応温度は低いと進行が遅く、高いと(メ
タ)アクリロイル基の重合が起きることから40℃〜1
60℃の範囲が好ましい。(メタ)アクリロイル基の重
合を防止する為、反応は酸素存在下に行なうのが好まし
く、また例えばハイドロキノンモノメチルエーテル等の
重合禁止剤の存在下に実施することが好ましい。これら
キノン類等の重合禁止剤は反応マス中に5,000pp
m以下、さらに好ましくは700ppm以下で用いられ
る。
【0027】反応は無触媒で進行するが、必要に応じ、
触媒を使用してもよい。触媒としてはトリエチルアミ
ン、ピリジン、N−メチルイミダゾール、ジアザビシク
ロウンデセン、ジアザビシクロオクタン等の塩基性化合
物;トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、テト
ラブチルアンモニウムブロマイド等のアンモニウム塩;
その他の酸やアルカリ等公知の触媒が挙げられる。
【0028】反応は無溶媒で実施出来るが、溶媒を使用
してもよい。溶媒としてはトルエン、メチルエチルケト
ン、酢酸エチル、1−メトキシ−2−アセトキシプロパ
ン等が挙げられる。またポリエチレングリコールモノメ
チルエーテルモノ(メタ)アクリレートまたはポリエチ
レングリコールジ(メタ)アクリレートのようなモノま
たはポリ(メタ)アクリレート等の反応性希釈剤を溶媒
としても差し支えない。
【0029】一般式(2)で表わされるポリアルキレン
グリコール(メタ)アクリレートと、一般式(3)で表
わされる酸無水物は、2:1のモル比、水酸基と酸無水
物基との比で1:1の当量比で反応が生じる。これらの
原料の比率は、水酸基過剰でも、酸無水物過剰でも有用
な生成物を得ることが出来るが、水酸基/酸無水物基=
5〜0.5当量比で好ましく反応することが出来る。エ
ポキシ化合物等と配合する用途では、酸無水物の残存量
が多いとポットライフを短くすることがあり、水酸基/
酸無水物基=5〜0.9当量比が特に好ましい。
【0030】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0031】実施例1 攪拌装置、温度計および水冷コンデンサーを備えた50
0mlガラス製フラスコにメタクリル酸プロピレンオキ
サイド付加物ブレンマーPP1000TM(日本油脂製、
水酸基価153、プロピレンオキサイド平均付加数4.
8)300g(0.82モル)、無水ピロメリット酸8
9.2g(0.41モル)、N−メチルイミダゾール
0.39g、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.0
9gを仕込んだ。次に反応器内を攪拌下、気相部に空気
を流入しつつフラスコを加熱し、液温度を90℃に保っ
て8時間、さらに100℃で3時間、エステル化反応を
行った。反応生成物は淡黄色液体で、GPC分析を行っ
たところ、出発原料である無水ピロメリット酸、メタク
リル酸プロピレンオキサイド付加物は消失して、新たに
高分子側にオリゴマー成分が生成していた。このオリゴ
マー成分の平均分子量はメタクリル酸プロピレンオキサ
イド付加物の約2倍であることから、生成物はメタクリ
ル酸プロピレンオキサイド付加物2モルが無水ピロメリ
ット酸に付加したものであることが確認された。
【0032】実施例2 攪拌装置、温度計および水冷コンデンサーを備えた50
0mlガラス製フラスコにアクリル酸プロピレンオキサ
イド付加物ブレンマーAP400TM(日本油脂製、水酸
基価115、プロピレンオキサイド平均付加数7.2)
292.7g(0.60モル)、無水ピロメリット酸6
3.4g(0.29モル)、ハイドロキノンモノメチル
エーテル0.18gを仕込んだ。次に反応器内を攪拌
下、気相部に空気を流入しつつフラスコを加熱し、液温
度を110℃に保って8時間反応を行った。反応生成物
は淡黄色液体で、GPC分析を行ったところ、出発原料
である無水ピロメリット酸、アクリル酸プロピレンオキ
サイド付加物は消失して、新たに高分子側にオリゴマー
成分が生成していた。このオリゴマー成分の平均分子量
はアクリル酸プロピレンオキサイド付加物の約2倍であ
ることから、生成物はアクリル酸プロピレンオキサイド
付加物2モルが無水ピロメリット酸に付加したものであ
ることが確認された。
【0033】
【発明の効果】本発明の一般式(1)で表わされるカル
ボキシル基を有する(メタ)アクリレート化合物は、
(メタ)アクリロイル基とポリアルキレンエーテル鎖と
カルボキシル基を分子内に有し、金属やその他の素材と
の密着性、さらに水およびアルカリ水溶液溶解性、とり
わけ紫外線硬化を利用したパターン形成のアルカリ現像
工程における現像時間の短縮、未硬化部分の除去性の改
善に効果があり、また、本発明の上記化合物が、工業的
に実施可能な製造法で経済的に安く提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09D 175/04 C09D 175/04 Fターム(参考) 4H006 AA01 AA02 AB46 AB76 AB99 AC46 AC48 BP10 BS30 4J005 AA04 AA05 BD02 4J038 CG141 CH141 CH151 GA06 4J100 AL66P BA02P BA08P BA15P BA16P BA58P BC43P BC44P BC45P CA01 JA38

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で表わされる、カルボ
    キシル基を有する(メタ)アクリレート化合物。 [CH2=CR-COO-(A-O)n-CO]2-R'-[COOH]2 (1) (式中、RはHまたはメチル基であり、Aは置換基を有
    していてもよい炭素数2〜4のアルキレン基であり、n
    は1から50の整数であり、R'はテトラカルボン酸化
    合物のカルボン酸残基である。)
  2. 【請求項2】 下記一般式(2)で表わされる、ポリア
    ルキレングリコール(メタ)アクリレート CH2=CR-COO-(A-O)n-H (2) (式中、RはHまたはメチル基であり、Aは置換基を有
    していてもよい炭素数2〜4のアルキレン基であり、n
    は1から50の整数である。)と、下記一般式(3): 【化1】 で表わされる、酸無水物を反応させることを特徴とす
    る、下記一般式(1)で表わされる、カルボキシル基を
    有する(メタ)アクリレート化合物の製造方法。 [CH2=CR-COO-(A-O)n-CO]2-R'-[COOH]2 (1) (式中、RはHまたはメチルであり、Aは置換基を有し
    ていてもよい炭素数2〜4のアルキレン基であり、nは
    1から50の整数であり、R'はテトラカルボン酸化合
    物のカルボン酸残基である。)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013146354A1 (ja) * 2012-03-29 2015-12-10 三洋化成工業株式会社 ビニル系樹脂及び樹脂組成物

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