JP2003064050A - 新規な(メタ)アクリル酸エステルおよび当該(メタ)アクリル酸エステルを含む硬化型組成物 - Google Patents
新規な(メタ)アクリル酸エステルおよび当該(メタ)アクリル酸エステルを含む硬化型組成物Info
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Abstract
する組成物で、その硬化物は、硬化性、表面硬度および
耐熱性に優れ、硬化収縮率が小さいものを提供する。 【解決手段】式(1)で表されるジ(メタ)アクリル酸
エステル(式(1)中、Rは分岐があっても良い低級ア
ルキレン基であり、R1は水素原子またはメチル基であ
り、a+bの平均値は2〜10である)またはこれを含
む硬化型組成物。 【化1】
Description
性、耐熱性および表面硬度に優れるジ(メタ)アクリル
酸エステルに関する。
来、(メタ)アクリル基を複数個有する(メタ)アクリ
ル酸エステルは、紫外線や電子線等の活性エネルギー線
硬化型組成物として、インキ、塗料およびレジスト分野
等で用いられている。一般にこれらの分野で(メタ)ア
クリル酸エステルに要求される物性は、速硬化性、高硬
度および高耐熱性である。
酸エステルとして、ビスフェノール骨格を有する4,
4’−ジ(ヒドロキシフェニル)−2,2−プロパン
(ビスフェノールA)のアルキレンオキサイド付加体の
ジ(メタ)アクリル酸エステルがあったが、硬化物の耐
熱性が劣るという欠点がある。一方、3個以上の(メ
タ)アクリル基を有する(メタ)アクリル酸エステルは
耐熱性に優れるものの硬化収縮率が大きいという問題が
ある。
シジエトキシフェニル)スルホンや4,4’−ジ((メ
タ)アクリロイルオキシジエトキシフェニル)スルフィ
ド等の(メタ)アクリル酸エステルにおいてアルキレン
オキサイドの付加モル数が少ないものは、常温で固体で
あり取扱い易くない。本発明者らは、液体で取扱い易
く、その硬化物の硬化性、耐熱性および表面硬度が優れ
た(メタ)アクリル酸エステルを見出すため鋭意研究を
行ったのである。
め本発明者らは、種々の検討を行った結果、特定構造を
有する新規ジ(メタ)アクリル酸エステルが有効である
ことを見出し、本発明を完成させたのである。以下、本
発明を詳細に説明する。尚、本明細書においては、アク
リロイルまたはメタクリロイルを(メタ)アクリロイル
と、アクリル基またはメタクリル基を(メタ)アクリル
基と、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル
を(メタ)アクリル酸エステルと、アクリル酸またはメ
タクリル酸を(メタ)アクリル酸等と表す。
(メタ)アクリル酸エステル(式(1)中、Rは分岐が
あっても良い炭素数1〜6の低級アルキレン基であり、
好ましくは炭素数2〜4の分岐があっても良いアルキレ
ン基であり、R1は水素原子またはメチル基であり、a
およびbは、0から10までの整数で、a+bの平均値
は2〜10であり、好ましくは2〜4である)に関す
る。
は、式(2)(式(2)中、Rは分岐があっても良い炭
素数1〜6の低級アルキレン基であり、好ましくは炭素
数2〜4の分岐があっても良いアルキレン基であり、a
およびbは、0から10までの整数で、a+bの平均値
は2〜10であり、好ましくは2〜4である)で表され
る化合物と(メタ)アクリル酸とをエステル化反応させ
ることにより得ることができる。
ば後記式(3)で表される2,4’−ジ(ヒドロキシエ
トキシフェニル)スルホンがある。この式(3)の化合
物は、後記式(4)で表される2,4’−ジ(ヒドロキ
シフェニル)スルホン(市販品としては、日華化学(株)
製BPS−24がある)とエチレンオキサイドより公知
の方法を用いて合成することができる。このとき、式
(4)の化合物1モルに対しエチレンオキサイドを3モ
ル以上用いれば、a+bが3以上のものが得られる。ま
た、このエチレンオキサイドの代わりにプロピレンオキ
サイドを用いれば、式(2)においてRの炭素数が3の
ものを得ることができる。このように、エチレンオキサ
イドまたはプロピレンオキサイド等のエポキシ化合物の
種類を変えたりモル数を変えることにより、式(2)で
表される化合物を得ることができる。
リル酸とのエステル化反応の条件は、特に制約されるも
のではないが、一般的にp−トルエンスルホン酸や硫酸
等のエステル化触媒を用い、有機溶媒類の存在下、70
℃〜150℃の温度で反応させることにより得ることが
できる。このとき、ハイドロキノンのようなラジカル重
合禁止剤の存在下で行うのが好ましい。(メタ)アクリ
ル酸の使用割合は、式(2)で表される化合物1モルに
対して1〜5モルが好ましく、2.1〜4モルがより好
ましい。
て用いる(メタ)アクリル酸よりも酸性度が大きいもの
であれば特に制限されないが、好ましいものとしては、
塩酸、臭化水素酸、硫酸およびリン酸等の無機酸、ベン
ゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリクロロ
酢酸、シュウ酸およびギ酸等の有機酸またはそれらの
塩、陽イオン交換樹脂等の固体酸、塩化亜鉛、塩化ス
ズ、塩化第二鉄および塩化第二銅等のルイス酸、並びに
活性白土等を挙げることができる。これらの中でも、硫
酸、リン酸、p−トルエンスルホン酸またはp−トルエ
ンスルホン酸ナトリウムが好ましい。エステル化触媒の
使用量は、一般的なエステル化反応における使用量と同
じで良く、本発明の化合物1モルに対して、0.000
1〜0.2モルが好ましく、0.005〜0.1モルが
より好ましい。
ルを捕捉しうる化合物であれば特に制限されないが、好
ましいものとして、ハイドロキノン、メトキシハイドロ
キノン、エトキシハイドロキノン、メチルハイドロキノ
ン、フェノチアジン、t−ブチルカテコールおよび次亜
リン酸等、従来より知られている通常のラジカル重合禁
止剤が使用可能である。これらのラジカル重合禁止剤は
単独で用いても良いし、2種類以上を併用しても良い。
通常は、(メタ)アクリル酸に対して10〜10000
ppmの範囲で使用することが好ましく、100〜50
00ppmがより好ましい。
れる(メタ)アクリル酸と反応するもの、例えば、アル
コール類やアミン類等以外のものであれば、特に限定し
ない。しかし、本発明においては、反応の進行に伴って
生成する水を反応系外に留去することによって反応が促
進されることから、系内で生成した水を系外に容易に留
去できる溶媒、すなわち水に不溶でありなおかつ水と共
沸するような有機溶媒が好ましい。このようなものの例
としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、ジ
クロロエタン、トリクロロエタン、n−ヘキサンやn−
ヘプタン等を挙げることができる。これらの中で水と近
い沸点を有し水と共沸し、しかも安価で比較的環境への
負荷が少ないトルエンが特に好ましく使用できる。有機
溶媒の使用量は、特に限定されるものではないが、通常
は(メタ)アクリル酸と式(2)で表される化合物との
合計100質量部に対して、200質量部以下であり、
好ましくは50〜100質量部である。
好ましくは約100〜135℃の範囲で行われる。反応
は通常、常圧下で行われるが、用いる有機溶媒の沸点に
よっては、反応温度が合成に適した温度範囲内になるよ
うに加圧または減圧下で行っても良い。本発明において
反応時間は特に限定されるものではないが、通常、1〜
20時間の範囲で行われる。
化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液を加えて反応系
中のエステル化触媒や未反応の(メタ)アクリル酸等を
中和した後に、有機溶媒層と水層とを分離し、得られた
有機溶媒層から有機溶媒を減圧留去するか、または得ら
れた有機溶媒層をそのまま、もしくは得られた有機溶媒
層を濃縮した後に、得られたジ(メタ)アクリル酸エス
テル含有有機溶媒に対しこの溶解性が低い溶媒を加えて
析出する方法によってジ(メタ)アクリル酸エステルを
回収することもできる。析出に用いる溶媒としては、メ
タノール、エタノールやイソプロパノール等の低級脂肪
族アルコール等が挙げられ、これら以外にもn−ヘキサ
ンやn−ヘプタン等のような非極性溶媒も使用できる。
これらは単独で用いても良いし、2種類以上を混合した
溶媒を用いても良い。
は、その硬化物が硬化性、表面硬度および耐熱性に優
れ、また硬化時の収縮率が小さく、なおかつ液体のため
取扱いが容易であり、紫外線および電子線等の活性エネ
ルギー線ならびに熱による硬化型組成物の成分として有
用である。
たはこれを含む組成物は、活性エネルギー線の照射によ
り光ラジカル重合させて硬化させ、インキ、塗料および
レジスト分野等で使用することができる。活性エネルギ
ー線としては、可視光線、紫外線や電子線等を挙げるこ
とができる。特に特別な装置を必要とせず簡便であるた
め、可視光線または紫外線が好ましい。可視光線または
紫外線硬化型組成物とする場合は,組成物に光重合開始
剤を配合することができる。なお、電子線による硬化型
組成物とする場合は、重合開始剤を必ずしも配合する必
要はない。
ン、ベンゾインメチルエーテルおよびベンゾインプロピ
ルエーテル等のベンゾイン類;アセトフェノン、2,2
−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−
ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジ
クロロアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシル
フェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチ
オ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパン−1−オ
ンおよびN,N−ジメチルアミノアセトフェノン等のア
セトフェノン類;2−メチルアントラキノン、1−クロ
ロアントラキノンおよび2−アミルアントラキノン等の
アントラキノン類;2,4−ジメチルチオキサントン、
2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサ
ントンおよび2,4−ジイソプロピルチオキサントン等
のチオキサントン類;アセトフェノンジメチルケタール
およびベンジルジメチルケタール等のケタール類;ベン
ゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4’−ジクロ
ロベンゾフェノン、4,4’−ビスジエチルアミノベン
ゾフェノン、ミヒラーズケトンおよび4−ベンゾイル−
4’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノ
ン類;並びに2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェ
ニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。これらの光
重合開始剤は、単独で使用しても2種以上を併用しても
良い。なお、光重合開始剤を配合する場合は、本発明の
ジ(メタ)アクリル酸エステル100質量部に対して、
0.05〜12質量部が好ましく、より好ましくは0.
1〜5質量部である。
を併用することができる。光増感剤としては、N,N−
ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメ
チルアミノ安息香酸イソアミルエステル、トリエチルア
ミンおよびトリエタノールアミン等が挙げられる。
たはこれを含む組成物は、加熱硬化させ使用することも
できる。このとき、熱重合開始剤を配合してもよい。熱
重合開始剤としては、種々の化合物を使用することがで
き、特に有機過酸化物およびアゾ系開始剤等が好まし
い。有機過酸化物の具体例としては、1,1−ビス(t
−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、
1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5
−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキ
シルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−
ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘ
キサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロ
ヘキサン、2,2−ビス(4,4−ジ−ブチルパーオキ
シシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(t−ブチ
ルパーオキシ)シクロドデカン、t−ヘキシルパーオキ
シイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキ
シマレイン酸、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−ト
リメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレ
ート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(m−トルオイル
パーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロ
ピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ2−エチ
ルヘキシルモノカーボネート、t−ヘキシルパーオキシ
ベンゾエート、2,5−ジーメチル−2,5−ジ(ベン
ゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシア
セテート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタ
ン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、n−ブチル−
4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレレート、ジ
−t−ブチルパーオキシイソフタレート、α、α’−ビ
ス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、
ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−
ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミ
ルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、p
−メンタンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル
−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、
ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、t−
ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、1,1,3,
3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメ
ンハイドロパーオキサイド、t−ヘキシルハイドロパー
オキサイドやt−ブチルハイドロパーオキサイド等が挙
げられる。アゾ系化合物の具体例としては、1,1’−
アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2
−(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル、2−フェ
ニルアゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニト
リル、アゾジ−t−オクタンやアゾジ−t−ブタン等が
挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上
を併用しても良い。また、有機過酸化物は、還元剤と組
み合わせることによりレドックス重合させることも可能
である。これら熱重合開始剤の使用量としては、本発明
のジ(メタ)アクリル酸エステルまたはこれを含む組成
物100質量部に対して、10質量部を超えないことが
好ましい。熱重合開始剤を用いる場合は、通常のラジカ
ル熱重合の常套手段にしたがって行えばよく、場合によ
っては光重合開始剤と併用し、光硬化させた後にさらに
反応率を向上させる目的で熱硬化を行うこともできる。
タ)アクリル酸エステルは、光ラジカル重合性モノマー
または熱ラジカル重合性モノマーとして単独で使用する
こともでき、また他のラジカル重合性モノマーと併用も
しくはその他成分と併用して組成物として使用すること
もできる。本発明のジ(メタ)アクリル酸エステルまた
はこれを含む組成物は、必要に応じてさらに顔料、染
料、離型剤、消泡剤、レベリング剤、光安定剤(例えば
ヒンダードアミン等)、酸化防止剤、重合防止剤、帯電
防止剤、密着性改良剤(例えば各種ポリマー類)、無機
フィラーおよび有機フィラー等を添加することもでき
る。本発明のジ(メタ)アクリル酸エステルまたはこれ
を含む組成物を活性エネルギー線硬化型組成物として使
用する場合、紫外線や電子線等の活性エネルギー線の照
射方法は一般的な方法を用いることができる。また、本
発明のジ(メタ)アクリル酸エステルまたはこれを含む
組成物を熱重合型組成物として使用する場合、一般的な
熱重合の方法を用いることができる。
に具体的に説明する。なお,以下においての「部」は、
質量部を示す。
−0385)123部、アクリル酸63部、トルエン1
86部、p−トルエンスルホン酸7.4部、メチルハイ
ドロキノン0.2部をディーンスタークトラップ(水分
離器)、冷却管、温度計および攪拌棒を備えた500m
L容量の3つ口フラスコに仕込み、撹拌しながら加熱し
た。エステル化反応中の生成水はトルエンとともに共沸
させて除き、水が13.8部生成した時点で反応を停止
した。反応温度は120〜140℃であった。反応液
は、10%水酸化ナトリウム水溶液で中和した後、4%
硫酸アンモニウム水溶液で洗浄した。この洗浄した反応
液から溶媒を減圧除去し、式(5)で表されるアクリル
酸エステルを137部得た。
(25℃)は610Pa・sであり、また合成反応中お
よび後処理の過程で結晶化することはなかった。式
(5)について高分解能核磁気共鳴(1H−NMR、2
70MHz)による測定を行なった結果を下記に示す
(この測定は、基準物質としてテトラメチルシランを用
い、溶媒は重クロロホルムを用いて測定した)。
O−2)123部、アクリル酸63部、トルエン186
部、p−トルエンスルホン酸7.4部、メチルハイドロ
キノン0.2部をディーンスタークトラップ(水分離
器)、冷却管、温度計および攪拌棒を備えた500mL
容量の3つ口フラスコに仕込み、撹拌しながら加熱し
た。エステル化反応中の生成水はトルエンとともに共沸
させて除き、水が13.8部生成した時点で反応液を冷
却した。反応温度は120〜140℃であった。反応液
をトルエンで希釈した後、10%水酸化ナトリウム水溶
液で中和し、4%硫酸アンモニウム水溶液で洗浄した。
この洗浄した反応液から溶媒を減圧除去し、式(7)で
表されるアクリル酸エステルを192部得た。得られた
アクリル酸エステルは白色固体であった。式(7)につ
いて高分解能核磁気共鳴(1H−NMR、270MH
z)による測定を行なった結果を下記に示す(この測定
は、基準物質としてテトラメチルシランを用い、溶媒は
重クロロホルムを用いて測定した)。
性能を評価した。表1の配合組成に従い(表において組
成欄の数字は質量部である)作製した組成物をバーコー
ターを用いて鉄板上に塗布(厚さ10μm)した。その
後、ランプ出力80W/cmの高圧水銀ランプを照射し
て(照射量93mJ/cm2)硬化させた。
布性、硬化性、鉛筆硬度、ガラス転移温度(以下Tgと
いう)および硬化収縮率等を測定し、この結果を表2に
記載した。
鉄板上に塗布したときの塗布性能を評価した。 2)硬化性試験 調製した組成物をバーコーターで鉄板上に塗布(厚さ1
0μm)した後、出力80W/cmの高圧水銀ランプを
照射し(照射量93mJ/cm2)、硬化するまでの照
射量(mJ/cm2)を求めた。 3)鉛筆硬度 硬化性試験で作製した硬化物の表面硬度をJIS K 5
400に準拠して測定した。 4)Tg 粘弾性スペクトルの測定により得られるtanδの値が
極大(振動周波数10Hz)となる温度をTgとした。 5)硬化収縮率 25℃における組成物の比重とその硬化物比重を測定
し、硬化収縮率を求めた。
本発明のジ(メタ)アクリル酸エステルを用いた組成物
は、液状のため取扱いが容易であり、またその硬化物
は、硬化性、表面硬度および耐熱性に優れ、また硬化収
縮率が小さい。
は、液状のため取扱いが容易であり、その硬化物の表面
硬度と耐熱性に優れ、また硬化収縮率が小さく、紫外線
や電子線等により硬化する組成物の成分として有用であ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記式(1)で表されるジ(メタ)アク
リル酸エステル。 【化1】 (式(1)中、Rは分岐があっても良い低級アルキレン
基であり、R1は水素原子またはメチル基であり、a+
bの平均値は2〜10である)。 - 【請求項2】 請求項1に記載のジ(メタ)アクリル酸
エステルを含有することを特徴とする硬化型組成物。 - 【請求項3】 さらにラジカル重合開始剤を含有するこ
とを特徴とする請求項2に記載の硬化型組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001251743A JP4739602B2 (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 新規な(メタ)アクリル酸エステルおよび当該(メタ)アクリル酸エステルを含む硬化型組成物 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5242170B2 (ja) * | 2005-12-28 | 2013-07-24 | 株式会社カネカ | 光ラジカル硬化/熱ラジカル硬化併用硬化性組成物 |
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JPH01253732A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-11 | Canon Inc | 光重合性組成物および記録媒体 |
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JP2000302749A (ja) * | 1999-04-26 | 2000-10-31 | Hitachi Chem Co Ltd | (メタ)アクリル酸ポリオキシエチレン化ビスフェノ−ルsエステル、その製造法及び感光性樹脂組成物 |
-
2001
- 2001-08-22 JP JP2001251743A patent/JP4739602B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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---|---|
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