JP2002193907A - 2−シアノアクリレートの製造方法 - Google Patents
2−シアノアクリレートの製造方法Info
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Abstract
な操作で微量酸分を分離でき、精製モノマー収率を高位
に維持しつつ、高品質の精製2−シアノアクリレートを
得ることのできる方法の提供。 【解決手段】シアノアセテートとホルムアルデヒドとの
縮合体を解重合する工程、並びに得られた粗製2−シア
ノアクリレートを蒸留精製する工程を含む2−シアノア
クリレートの製造方法において、前記解重合工程で高沸
点酸分を分縮除去することを特徴とする2−シアノアク
リレートの製造方法。
Description
分として広く用いられている精製された2−シアノアク
リレートの製造方法に関するものであり、特に製造工程
中の解重合および蒸留精製工程の改良に関するものであ
る。
傍に存在する微量の水分により速やかに重合を開始し、
各種の材質からなる被着材の殆ど全てを数秒から数分程
度の極めて短い時間に接着し、かつその接着力も強力な
ため、電気、電子、機械部品、精密機械、家庭用品およ
び医療等の広範囲な分野で瞬間接着剤の主成分として使
用されている。
は、シアノアセテートおよびホルムアルデヒドを原料と
する方法(USP2721858:特公昭35-103
09号)が工業的に有利な方法として、今日一般に広く
採用されている。当該製造方法は、次の3つの工程から
なっている。すなわち第1工程ではシアノアセテートお
よびホルムアルデヒドをピペリジン等の塩基性触媒の存
在下に有機溶媒中で縮合させ、第2工程では第1工程で
得られた縮合体を重合抑制剤および五酸化二リン等の解
重合触媒の存在下に高温減圧条件で解重合し、第3工程
では解重合によって得られた粗製2−シアノアクリレー
トを蒸留して精製2−シアノアクリレートを得るという
ものである。
造方法では、第2工程において2−シアノアクリレート
と共に高沸点の酸分も留出し、粗製2−シアノアクリレ
ートの品質を低下させ、結果として精製2−シアノアク
リレートの品質の悪化を招いていた。また、精製2−シ
アノアクリレートの収率を維持する目的で、第3工程に
おける粗製2−シアノアクリレートの蒸留収率を高めよ
うとすると、蒸留後期において2−シアノアクリレート
と共に留出する高沸点の酸分が混入し、精製2−シアノ
アクリレートの品質を更に悪化させてしまうといった問
題があった。
アクリレートからなる接着剤組成物は、被着体が、紙、
木材、皮革等の酸性材質でかつ多孔質なものであると、
被着体の表面での接着剤組成物の硬化速度が不十分にな
るという問題点を有していた。
響を与える物質は、組成物中に存在する微量の酸分、特
に特定の方法で測定される酸分であり、また酸分の量が
0.30×10-6グラム当量数/g以下であれば、当該
接着剤組成物は、著しく速い硬化性を示すことがわかっ
ている(特開平10−140091)。
酸分を除去するために粗製2−シアノアクリレートの蒸
留精製を繰返すといった手段が検討されてきた。しか
し、この方法で前記酸分量以下の精製2−シアノアクリ
レートを得るためには、高沸点の酸分が多く留出する前
に蒸留を終了する必要があり、蒸留収率の低下を招いて
いた。また、蒸留操作を余分に行うことによる生産性の
低下という問題もあった。
シアノアクリレートの製造において、簡単な操作で微量
酸分を分離でき、精製モノマー収率を高位に維持しつ
つ、高品質の精製2−シアノアクリレートを得ることの
できる方法の提供である。
を解決すべく鋭意検討した結果、前記微量酸分は主に解
重合工程で生成し蒸留工程に持ち込まれること、更に酸
分のうち低沸点のものは蒸留精製工程の低沸カットで簡
単に除去できるものの、蒸留後期において酸分の留出が
顕著となり、これが精製2−シアノアクリレートの品質
を低下させていることを発見した。また、前記蒸留後期
において顕著に留出される酸分は2−シアノアクリレー
トに比べ沸点が高いため、解重合工程における分縮除去
が可能であること、酸分を除去した粗製2−シアノアク
リレートを蒸留精製することにより結果として精製2−
シアノアクリレートの酸分低減が図られること、更に蒸
留後期留分を分留し、当該留分を粗製2−シアノアクリ
レートに戻すリサイクル蒸留を行うといった操作を繰返
すことにより、精製2−シアノアクリレートの収率を高
位に維持しつつ、品質向上が図られることを発見し、本
発明を完成するに至った。
する。本発明に適用される2−シアノアクリレートを一
般式で示すと以下の通りのものである。
ていてもよい炭素数が1〜20の飽和または不飽和の、
直鎖型鎖状炭化水素基、分岐型鎖状炭化水素基、環状炭
化水素基または芳香族炭化水素基である。
の具体例としては、2−シアノアクリル酸のメチル、エ
チル、クロロエチル、n−プロピル、i−プロピル、ア
リル、プロパギル、n−ブチル、i−ブチル、n−ペン
チル、n−ヘキシル、アミル、2−メチル−3−ブテニ
ル、3−メチル−3−ブテニル、2−ペンテニル、n−
ヘキシル、6−クロロヘキシル、シクロヘキシル、フェ
ニル、テトラヒドロフルフリル、2−ヘキセニル、4−
メチルーペンテニル、3−メチルー2−シクロヘキセニ
ル、ノルボルニル、ヘプチル、シクロヘキサンメチル、
シクロヘプチル、1−メチル−シクロヘキシル、2−メ
チル−シクロヘキシル、3−メチル−シクロヘキシル、
2−エチルヘキシル、n−オクチル、シクロオクチル、
シクロペンタンメチル、2,3−ジメチルシクロヘキシ
ル、n−ノニル、イソノニル、オキソノニル、n−デシ
ル、イソデシル、n−ドデシル、2−エトキシエチル、
2−エトキシ−2−エトキシエチル、ブトキシ−エトキ
シーエチル、2,2,2−トリフルオロエチル、ヘキサ
フルオロイソプロピル、ラウリル、イソトリデシル、ミ
リスチル、セチル、ステアリル、オレイル、ベヘニル、
ヘキシルデシル、オクチルドデシル、ベンジル、クロロ
フェニル、2−ペンチルオキシエチル、2−ヘキシルオ
キシエチル、2−シクロヘキシルオキシエチル、2−
(2−エチルヘキシルオキシ)エチルおよび2−フェノ
キシエチル等が挙げられ、これらはシアノアクリレート
系瞬間接着剤の主成分または副成分として用いられるも
のである。
を原料とする2−シアノアクリレートの製造方法につい
て、より詳細に説明すると以下の通りである。
ドを、塩基性触媒および溶媒の存在下、加熱して縮合し
て縮合体を得る工程である。縮合工程で用いられるシア
ノアセテートは、製品たる2−シアノアクリレートに対
応するものであり、ホルムアルデヒドは、特に限定され
るものではないが、具体的な化合物としては、ホルムア
ルデヒドガス、ホルマリン水溶液、ホルムアルデヒドと
アルコールの反応生成物、パラホルムアルデヒドおよび
トリオキサン等が挙げられ、これらは単独または混合し
て用いられ、とりわけパラホルムアルデヒドが好適であ
る。
リジン、モルホリン、キノリン、イソキノリン、エチル
アミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エタノー
ルアミン、ピリジン酢酸塩等の有機塩基性物質や、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウムおよびアンモニア等無機
塩基性物質が挙げられ、これらは単独または混合して用
いられる。縮合工程で用いられる溶媒としては、トルエ
ン、キシレン、ベンゼン、トリクロロエチレン、シクロ
ヘキサン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソ
プロパノール、トリクレジルフォスフェート、ジオクチ
ルフタレートおよびジフェニルフェニルホスホネート等
が挙げられ、これらは単独または混合して用いられる。
本発明の縮合工程で最終的に得られる縮合体は、引き続
いて行われる解重合工程で良好に2−シアノアクリレー
トに分解されるように、公知の適切な前処理を施される
ことが好ましい。前処理として、例えば原料中に含まれ
ていた水や縮合工程中に発生する水を、水と共沸混合物
を作る溶媒を用いた場合には共沸により除去し、そうで
ない場合は留去される。また触媒は酸性物質を用いて失
活させたり、水洗除去したり、溶媒と共に除去したりす
る。
および重合抑制剤を加え、減圧下高温で解重合し、粗製
2−シアノアクリレートをガスとして取り出し、これを
凝縮させる工程である。解重合工程で用いられる解重合
触媒としては、五酸化二リン、リン酸、ポリリン酸およ
びパラトルエンスルホン酸等が挙げられ、とりわけ五酸
化二リンが反応性が良く好ましい。解重合工程で用いら
れる重合抑制剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキ
ノンモノメチルエーテル、ピロガロール、ジ−t−ブチ
ルフェノールおよびt−ブチルピロカテコール等が挙げ
られ、特にハイドロキノンが好ましい。また、解重合工
程では、解重合時の反応容器内の粘稠性を低下させるた
めにトリクレジルホスフェート、ジオクチルフタレー
ト、ジフェニルフェニルホスホネート等の高沸点溶媒を
添加することもできる。
水分や不純物である重合物等を除去するための蒸留操作
を行う。蒸留において有機溶剤を使用した場合には、こ
れらの有機溶剤を留去した後に、好ましくは0.01〜
1.33kPaの減圧下に加熱して粗製2−シアノアク
リレートを蒸留精製する。蒸留の際には、釜側にある粗
製2−シアノアクリレートに、五酸化二リン、SO2や
パラトルエンスルホン酸、BF3、プロパンサルトンま
たはメタンスルホン酸等のアニオン重合禁止剤を添加す
るのが好ましい。また、ハイドロキノンやハイドロキノ
ンモノメチルエーテルまたはピロガロール等のラジカル
重合禁止剤の添加も好ましいものである。なお、解重合
反応で得られた粗製2−シアノアクリレートをそのまま
蒸留精製工程に導き、解重合反応と同時に連続的に蒸留
を行うことも可能である。
合反応器より生成する留分から、2−シアノアクリレー
トの沸点以上で凝縮する高沸点酸分を分縮除去するもの
である。具体的には高沸点酸分を含む留分を分縮器で分
縮後、次いで残りの留分を全縮器で全縮する方法が挙げ
られる。分縮器の温度は、2−シアノアクリレートが凝
縮しないが沸点に極力近い温度とすれば2−シアノアク
リレートの収率が良く好ましいものの、あまりに沸点に
近いと2−シアノアクリレートの一部が凝縮・重合を起
こす恐れがある。従って、分縮器の温度は、その圧力に
おける2−シアノアクリレートの沸点より10℃以上高
くかつ110℃以下とすることが好ましい。全縮器の温
度は低い方が好ましいが、あまり低いと経済的でないの
で、−30〜50℃の範囲が好ましい。
ートは蒸留されるが、本発明では、前記解重合工程で分
縮除去した残余の高沸点酸分を含有する留分を分留する
ものである。具体的には、蒸留精製工程における後期留
分には高沸点酸分が多く含まれるため、後期留分を分留
し当該留分を粗製2−シアノアクリレートに戻すリサイ
クル蒸留を行えばよい。後期留分としては、初留分を除
去後で、留出開始から留分が70%を超えた分を分留す
れば良いが、留分中の酸分を測定して判断すればより正
確である。一般的にリサイクル蒸留とは、分留した留分
を、次のバッチの蒸留精製工程の原料に添加し、再利用
することを指し、本発明でも分留した後期留分を、次の
バッチの蒸留精製工程の原料である粗製2−シアノアク
リレートに戻すものである。但し、蒸留精製工程が連続
の場合にも応用可能である。リサイクル蒸留を繰返すこ
とにより、精製2−シアノアクリレートの収率を高位に
維持しつつ、品質の向上を図ることができる。
トを保存するためには、2−シアノアクリレートのアニ
オン重合禁止剤やラジカル重合禁止剤を配合すると良
い。アニオン重合禁止剤の具体例としては、SO2、B
F3のごとき酸性ガス、メタンスルホン酸、ヒドロキシ
プロピルスルホン酸、パラトルエンスルホン酸のごとき
スルホン酸化合物、三フッ化ホウ素エチルエーテル、三
フッ化ホウ素フェノール、三フッ化ホウ素メタノール、
三フッ化ホウ素n−ブチルエーテル、酢酸三フッ化ホウ
素のごときBF3錯体、ポリリン酸、五酸化二リン、ア
ルキルリン酸エステルのごときリン酸化合物、ピロメリ
ット酸、アコニット酸、シアノ酢酸、カプリン酸のごと
き有機酸等が挙げられるが、SO2、BF3、BF3錯
体、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸がとり
わけ好ましい。本発明に使用可能なラジカル重合禁止剤
の具体例としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモ
ノメチルエーテル、ピロガロール、ジ−t−ブチルフェ
ノールおよびt−ブチルピロカテコール等が挙げられ、
中でもハイドロキノンが好ましい。
く本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。図1に示す反応器は本発明による解重合工
程を行うために使用するものである。
下の方法により測定した。 [酸分測定方法] 容量200mlの三角フラスコに試料3gを取り精秤
する。 この試料に試薬特級アセトン90mlを加えて希釈す
る。 よく振り混ぜた後、蒸留水3mlを加える。 指示薬として、ブロモフェノールブルー溶液(キシダ
化学株式会社製;pH試験用)数滴を加える。 ミクロビュレットを用いて1/100規定のNaOH
水溶液を1滴ずつ滴下し、溶液の色が黄色から青色に変
わる点を中和終了点とする。
成物の接着速度は、以下の方法により測定されたセット
タイムにより評価した。 [酸性紙セットタイム]JIS−K−6861に準拠して
測定した。但し、試験片としては厚さ0.3mmの酸性
紙を55×90mmに切断したものを用い、第一の試験
片の面上に接着剤試料3滴を滴下して第二の試験片を垂
直に立てて接着し、第二の試験片が倒れなくなるまでに
要する時間をストップウォッチにて計測する。
アノ酢酸エチルとパラホルムアルデヒドとの縮合体16
2.5kgを仕込み、五酸化二リン1.2kgとハイド
ロキノン1.8kgを加えた。反応器を0.3〜0.8
kPaの減圧下に徐々に昇温していったところ、反応器
内部が150℃になった辺りから粗製エチル−2−シア
ノアクリレートガスが出始め、内部温度を150〜20
0℃に保ったまま解重合を続ける一方、分縮器2内を9
0〜110℃に保ち、全縮器3内を−30〜10℃に保
つ。解重合された粗製エチル−2−シアノアクリレート
ガス中の高沸点酸分は、分縮器で凝縮され、高沸点酸分
回収受器4に回収される。一方、分縮器をガス状態で通
過した粗製エチル−2−シアノアクリレートは、全縮器
で凝縮され、粗製2−シアノアクリレート回収受器5に
回収される。粗製エチル−2−シアノアクリレートの留
出がなくなった時点で解重合を終了したが、この間13
1.6kgの粗製エチル−2−シアノアクリレートを得
ることができた(収率:81.0%)。
3kg当たり五酸化二リン3.9gとハイドロキノン1
5gを加えて蒸留し、初留分を5%留去させた後、ま
ず、前期留分として70.0%(2.1kg)の精製エ
チル−2−シアノアクリレートを得た。前記留分を回収
した後、さらに蒸留を継続し、後期留分として14.5
%(0.44kg)の精製エチル−2−シアノアクリレ
ートを得た。
ノアクリレートにSO2を20ppm、ハイドロキノン
を600ppm、18−クラウン−6を500ppm添
加し、試料を調製した。
0.20×10-6グラム当量数/gであり、酸性紙のセ
ットタイムは3秒であった。
チル−2−シアノアクリレート3kgに添加し、五酸化
二リン4.5gとハイドロキノン17.2gを加えて蒸
留し、初留分を5%留去させた後、残りの留分として精
製エチル−2−シアノアクリレート2.9kgを得た
(計2回の蒸留により得られた精製エチル−2−シアノ
アクリレートのシアノ酢酸エチルとパラホルムアルデヒ
ドとの縮合体に対する収率:67.5%)。
例と同じ縮合体162.5kgを仕込み、五酸化二リン
1.2kgとハイドロキノン1.8kgを加えた。反応
器を0.3〜0.8kPaの減圧下に徐々に昇温してい
ったところ、反応器内部が150℃になった辺りから粗
製エチル−2−シアノアクリレートガスが出始め、内部
温度を150〜200℃に保ったまま解重合を続け、1
45.9kgの粗製エチル−2−シアノアクリレートを
得ることができた(収率:89.8%)。
3kg当たり五酸化二リン3.9gとハイドロキノン1
5gを加えて蒸留し、初留分を5%留去させた後、残り
の留分として2.23kg(74.4%)の精製エチル
−2−シアノアクリレートを得ることができた(シアノ
酢酸エチルとパラホルムアルデヒドとの縮合体に対する
精製エチル−2−シアノアクリレートの収率:66.8
%)。
にSO2を20ppm、ハイドロキノンを600pp
m、18−クラウン−6を500ppm添加し、試料を
調製した。
0.35×10-6グラム当量数/gであり、酸性紙のセ
ットタイムは15秒であった。
ト2kg当たり五酸化二リン2.6gとハイドロキノン
10gを加えて再度蒸留し、初留分5%留去させた後、
残りの留分として1.64kg(81.8%)の精製エ
チル−2−シアノアクリレートを得ることができた。
(2回の蒸留精製により最終的に得られた精製エチル−
2−シアノアクリレートのシアノ酢酸エチルとパラホル
ムアルデヒドとの縮合体に対する収率:54.2%)
にSO2を20ppm、ハイドロキノンを600pp
m、18−クラウン−6を500ppm添加し、試料を
調製した。
0.22×10-6グラム当量数/gであり、酸性紙のセ
ットタイムは5秒であった。
トの精製において、簡単な操作で生産性を低下させるこ
となく、接着性能に影響を及ぼす高沸点の酸分を分離で
きるため、高品質の精製2−シアノアクリレートを収率
を高位に維持しつつ、経済的に得ることが可能となる。
置およびその周辺機器の概念図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 シアノアセテートとホルムアルデヒドと
の縮合体を解重合する工程、並びに得られた粗製2−シ
アノアクリレートを蒸留精製する工程を含む2−シアノ
アクリレートの製造方法において、前記解重合工程で高
沸点酸分を分縮除去することを特徴とする2−シアノア
クリレートの製造方法。 - 【請求項2】 シアノアセテートとホルムアルデヒドと
の縮合体を解重合する工程、並びに得られた粗製2−シ
アノアクリレートを蒸留精製する工程を含む2−シアノ
アクリレートの製造方法において、前記解重合工程で高
沸点酸分を分縮除去し、かつ蒸留精製工程で、残余の高
沸点酸分を含有する留分を分留し、当該留分を粗製2−
シアノアクリレートに戻すリサイクル蒸留を行うことを
特徴とする2−シアノアクリレートの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000389506A JP3965909B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 2−シアノアクリレートの製造方法 |
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