JP2572983B2 - オキシテトラメチレン構造を有する重合反応性単量体組成物ならびにその製法 - Google Patents

オキシテトラメチレン構造を有する重合反応性単量体組成物ならびにその製法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はオキシテトラメチレン構造を有する重合反応
性単量体ならびにその製法にかかるものである。さらに
詳しくはアクリル樹脂などの付加重合体の製造に用いる
ことができ、その構造特性のゆえに重合体に柔軟性を付
与し、また乳化重合によるアクリルエマルションの製造
に際してはそれ自体界面活性機能を有するため、内部乳
化剤としても機能しうる、新規なオキシテトラメチレン
構造を有する重合反応性単量体組成物ならびにその製法
に関するものである。
従来技術 耐候性、低粘性などオキシテトラメチレン構造が有す
る特性を利用する方策として、テトラヒドロフランを開
環重合させ、分子末端に官能元を付与する試みが種々な
されている。例えばテトラヒドロフランを開環重合し、
両末端に水酸基を導入したポリオキシテトラチレングリ
コールは種々の分子量のものが市販されており、ポリウ
レタン樹脂原料として使用されているし、また同様に両
末端に重合性の2重結合を導入したテトラメチレングリ
コールジメタクリレートが、ポリマーの架橋剤として有
用であることが文献に紹介されている(Matveevaら、In
st.Chem.Phys.,Moscow,1974,21(3),191−3)。これ
らはいづれも両末端に同種の官能基、すなわちヒドロキ
シ基あるいはビニル基を有するものである。尚、P.Remp
pらによるPolymer Bull.,83−89,1980、ならびにE.U.
Journal of Selenee Faculty,Siries A,8[1]45−50,
1984には一方の末端に重合性のビニル基を有し、オキシ
テトラメチレン鎖の繰り返し数がかなり大きい化合物
で、但し他方の末端には反応性官能基のないものが示さ
れている。
塗料分野などで用いられるアクリル系樹脂にあっては
アミノプラスト樹脂、イソシアナート化合物などの硬化
剤との反応、あるいはカルボキシル基、アミノ基、エポ
キシ基などを有する化合物との反応などの点から樹脂中
にヒドロキシル基を組み入れることが屡々要求され、か
かる観点よりすればオキシテトラメチレン鎖の一方の末
端に重合性のビニル基を、また他方の末端にヒドロキシ
ル基を有する単量体が望ましいことは明らかである。分
子末端に重合性基と水酸基を有し、オキシテトラメチレ
ン構造を有するものの例としては、米国特許US4264705
にオキシテトラメチレン鎖の繰り返し数nが2のものが
開示されているが、分子鎖が短いためポリマーを構成す
る際の材料としては低粘性、高弾性などの特性が期待で
きない。
発明が解決しようとする問題点 そこでフレキシブルなオキシテトラメチレン構造を有
し、重合性基と水酸基の2種類の官能基を導入した、よ
り広範な用途への適用が期待され、しかもその製造に際
しては反応速度、反応収率の点でも充分なレベルに達
し、工業的に有利に製造が可能な、新規な分子末端に重
合性基と水酸基を有し、オキシテトラメチレン構造で表
される単量体を提供することが本発明の目的である。
問題点を解決するための手段 本発明に従えば、上記目的が 実質的に、式 (式中Rは水素またはメチル基、nは3〜100の実数)
で表される(メタ)アクリレートからなるオキシテトラ
メチレン構造を有する重合反応性単量体組成物により達
成せられる。
本発明にかかる単量体組成物はオキシテトラメチレン
鎖の繰り返し数nが3以上、100以下であり、且つOH基
を有する点において前述のRemppらの化合物と相違し、
重合体に極めて望ましい柔軟性を与えることができ、塗
料分野で特に有用なアクリル系樹脂の製造に用いること
ができる。
本発明の単量体組成物は下記いづれかの方法により有
利に製造せられる。すなわち第1の方法は(メタ)アク
リル酸ハロゲン化物とルイス酸金属塩によりテトラヒド
ロフランを開環重合させ、水あるいはアルカリ水溶液あ
るいは水酸化4級アンモニウムで重合反応を停止せしめ
る方法である。(メタ)アクリル酸ハロゲン化物として
は、例えばアクリル酸クロライド、メタクリル酸クロラ
イド、アクリル酸ブロマイド、メタクリル酸ブロマイド
等が用いられ、またルイス酸の金属塩としては6フッ化
アンチモン銀、4フッ化ホウ素酸銀、過塩素酸銀などが
挙げられる。
反応は常法に従い、例えば(メタ)アクリル酸ハロゲ
ン化物とルイス酸金属塩を含む溶液に、テトラヒドロフ
ランの所定量を滴下し、加熱撹拌することにより実施さ
れ、水あるいはアルカリ水溶液あるいは水酸化4級アン
モニウムを滴下してオキシテトラメチレンの所望重合度
の段階で反応を停止せしめればよい。尚この場合水等の
反応停止剤は一度に多量に加えるとオキシテトラメチレ
ン鎖の末端基が水酸基に変換されずにテトラヒドロフラ
ンの開環重合物がそのまま水あるいは水溶液中に析出分
離するので、反応停止剤は析出物を生じないことを確認
しつつ徐々に添加する必要がある。アルカリ水溶液とし
ては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウ
ム、水酸化カルシウムなどの、それぞれ水溶液が挙げら
れ、水酸化4級アンモニウムとしては水酸化テトラメチ
ルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウムなど
が挙げられる。また上記反応において所望によりジクロ
ロメタンなど反応に影響を及ぼさぬ溶剤を使用すること
もできる。
第2の方法として、本発明の単量体組成物は強プロト
ン酸によりテトラヒドロフランを開環重合させ、(メ
タ)アクリル酸金属塩、あるいは(メタ)アクリル酸ア
ミン塩により重合反応を停止せしめる方法により製造す
ることができる。ここで強プロトン酸としては、例えば
3フッ化メタンスルホン酸、3塩化メタンスルホン酸、
過塩素酸、フッ酸、硫酸、塩化スルホン酸、フッ化スル
ホン酸などが用いられる。また上記の強プロトン酸と5
フッ化アンチモンの如きルイス酸の組合せも用いること
ができる。また(メタ)アクリル酸金属塩としてはアク
リル酸あるいはメタクリル酸のナトリウム塩、カリウム
塩、リチウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、バリ
ウム塩、ストロンチウム塩などが用いられ、(メタ)ア
クリル酸アミン塩としては(メタ)アクリル酸アンモニ
ウム塩などが挙げられる。
反応は第1の方法に準じ、常法により実施せられる。
かくして得られる本発明にかかる単量体組成物はテト
ラヒドロフランの開環重合法を用いるため単一化合物で
はなく、オキシテトラメチレン鎖の繰り返し単位数が幾
分異なるものの混合物として得られるが、アクリル重合
体製造原料として用いる場合にそれらを分離、精製する
ことはあまり意義もないし、また重合性ビニル基の保護
目的からしても好ましくないので、上記オキシテトラメ
チレン鎖の繰り返し単位数nは平均値としてとらえれば
充分である。また、この繰り返し単位数nは3以上であ
れば柔軟性という所期の目的を達成しうるのでかなり大
きい数値まで取りうるが、nが大になるに従い液状から
固体状へと変化し、また溶剤にも溶け難くなるので実用
上は約100まで、好ましくは3〜50の範囲内で選択せら
れる。
本発明にかかる単量体組成物は既に述べた如く付加重
合性のビニル基と反応性のヒドロキシル基を夫々末端に
有し、柔軟構造のオキシテトラメチレン鎖を有するた
め、アクリル系重合体の製造に極めて有用であり、また
親水性のヒドロキシル基と疎水性のオキシテトラメチレ
ン部を有する両親媒性を有するための界面活性機能を有
し、アクリル系重合体のエマルション重合に際し、内部
乳化剤としても有用である。
以下実施例により本発明を説明する。
実施例1 よく乾燥させた300mlフラスコに、水分量が1ppm以下
の高純度チッソガスで充分チッソ置換した後、蒸留した
テトラヒドロフラン(以下THFと略す)153gと6フッ化
アンチモン銀8.2gを水分を持ち込まないよう注意深く仕
込み、撹拌しながら0℃に冷却した。所定の温度に達し
た後、THF20gに溶解させたメタクリル酸クロライド2.5g
を添加した。5分後に2規定水酸化カリウム水溶液10ml
を析出物が生じないことを確認しつつ徐々に加え、反応
を停止させた。反応終了後、反応液を500ml分液ロート
にとり、100mlのエーテルを加えた後、イオン交換水100
mlを加えて激しく震盪した。静置後水層を除去した。そ
の後水洗を数回繰り返しエーテル層を分離した。無水硫
酸ナトリウムで脱水後、エバポレーターを用いて20℃で
エーテルを減圧下に除去し、生成物19.3gを得た。生成
物は透明な粘稠液体であり、粘度は270センチポイズで
あった。得られた生成物のIRおよび1H−NMRの測定結果
を以下に示す。
IR 3500cm-1:−OH 2900cm-1:−CH2− 1720cm-1:C=0 1640cm-1:C=C 1120cm-1:C−O−C1 H−NMR シグナルaまたはbとdまたはeの面積比から求めた
THFの平均重合度nは22であった。
実施例2 実施例1と同様の方法で−20℃で反応させ、10分後に
反応を終了し、精製・分離を行って生成物9.7gを得た。
生成物は透明な粘稠液体であり粘度は110センチポイズ
であった。実施例1と同様にIRおよびNMRによる分析を
行った結果、実施例1と同様のIR、NMRスペクトルを得
た。NMRから求めた平均重合度nは10であった。
実施例3 実施例1と同様にして0℃、10分の合成条件で反応を
行い、精製・分離して透明粘稠な液体生成物35.2gを得
た。生成物の粘度は620センチポイズであった。IRおよ
びNMRによる分析の結果は実施例1と同様のスペクトル
であり、NMRより求めた平均重合度nは50であった。
実施例4 実施例1と同様にして0℃、15分の合成条件で反応を
行い、精製・分離して透明粘稠な液体生成物70.3gを得
た。生成物の粘度は1200センチポイズであった。IRおよ
びNMRによる分析の結果は実施例1と同様のスペクトル
であり、NMRより求めた平均重合度nは90であった。
実施例5 実施例1と同様にして−40℃、60分の合成条件で反応
を行い、精製・分離して透明粘稠な液体生成物4.7gを得
た。生成物の粘度は35センチポイズであった。IRおよび
NMRによる分析の結果は実施例1と同様のスペクトルで
あり、NMRより求めた平均重合度nは3であった。
実施例6 よく乾燥させた300mlフラスコに、水分量が1ppm以下
の高純度チッソガスで充分チッソ置換した後、蒸留した
THF153gと6フッ化アンチモン銀8.2gを水分を持ち込ま
ないよう注意深く仕込、撹拌しながら0℃に冷却した。
所定の温度に達した後、THF20gに溶解させたメタクリル
酸クロライド2.5gを添加した。5分後にイオン交換水50
mlを加え、反応を停止させた。以下実施例1と同様の方
法で精製・分離して、透明粘稠な液体生成物20.4gを得
た。IRおよびNMRによる分析の結果は実施例1と同様の
スペクトルであり、NMRより求めた平均重合度nは25で
あり、粘度は276センチポイズであった。
実施例7 よく乾燥させた300mlフラスコに、水分量が1ppm以下
の高純度チッソガスで充分チッソ置換した後、蒸留した
THF153gと4フッ化ホウ素酸銀4.7gを水分を持ち込まな
いよう注意深く仕込み、撹拌しながら−20℃に冷却し
た。所定の温度に達した後、THF20gに溶解させたメタク
リル酸クロライド2.5gを添加した。10分後にイオン交換
水50mlを加え、反応を停止させた。以下実施例1と同様
の方法で精製・分離して、透明粘稠な液体生成物8.5gを
得た。IRおよびNMRによる分析の結果は実施例1と同様
のスペクトルであり、NMRより求めた平均重合度nは10
であり、粘度は115センチポイズであった。
実施例8 よく乾燥させた300mlフラスコに、水分量が1ppm以下
の高純度チッソガスで充分チッソ置換した後、蒸留した
THF11.5gを仕込み撹拌しながら0℃に冷却した後、12.0
gの3フッ化メタンスルホン酸を添加して反応させ、発
熱がおさまった時点でさらに蒸留したTHF46.1gを添加し
て反応させた。15分後、17.3gのメタクリル酸ナトリウ
ムを40gの蒸留したTHFに分散させた液中に反応液を投入
し、激しく撹拌して重合反応を停止させた。その後実施
例1と同様の方法で精製・分離して透明粘稠な液体生成
物11.3gを得た。実施例1と同様にIRおよびNMRによる分
析の結果実施例1と同様のスペクトルを得た。NMRから
求めた平均重合度nは28であり、粘度は290センチポイ
ズであった。
実施例9 実施例8と同様の方法で0℃、40分の合成条件で反応
を行い、精製・分離して透明粘稠な液体生成物20.7gを
得た。実施例1と同様にして分析を行った結果、NMRよ
り求めた重合度nは51であり、粘度は610センチポイズ
であった。
実施例10 よく乾燥させた300mlフラスコに、水分量が1ppm以下
の高純度チッソガスで充分チッソ置換した後、蒸留した
THF17.3gとジクロロメタン92gおよび6フッ化アンチモ
ン銀8.2gを水分を持ち込まないよう注意深く仕込み、撹
拌しながら20℃に温度を調節した。所定の温度に達した
後、ジクロロメタン10gに溶解させたメタクリル酸クロ
ライド2.5gを添加した。20分後にイオン交換水50mlを加
えて反応を停止させた。その後実施例1と同様の方法で
精製・分離して透明粘稠な液体生成物8.7gを得た。IRお
よびNMRによる分析の結果は実施例1と同様のスペクト
ルであり、NMRより求めた平均重合度nは13であった。
また粘度は136センチポイズであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 171/02 PLQ C09D 171/02 PLQ (72)発明者 山田 光夫 寝屋川市池田中町19番17号 日本ペイン ト株式会社内 (72)発明者 水口 隆三 寝屋川市池田中町19番17号 日本ペイン ト株式会社内 (72)発明者 江口 芳雄 寝屋川市池田中町19番17号 日本ペイン ト株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−94352(JP,A) E.U.J.Selenee Fac ulty,SeriesA,Vol. 8,No.1(1984),P.45−50 Polymer Bulletin, Vol.3,(1980),P.83−89

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式 (式中Rは水素またはメチル基、nは3〜100の実数) で表される(メタ)アクリレートからなるオキシテトラ
    メチレン構造を有する重合反応性単量体組成物。
  2. 【請求項2】(メタ)アクリル酸ハロゲン化物とルイス
    酸金属塩によりテトラヒドロフランを開環重合させ、水
    あるいはアルカリ水溶液あるいは水酸化4級アンモニウ
    ムを添加して重合反応を停止せしめることを特徴とす
    る、実質的に 式 (式中Rは水素またはメチル基、nは3〜100の実数) で表される(メタ)アクリレートからなるオキシテトラ
    メチレン構造を有する重合反応性単量体組成物の製造方
    法。
  3. 【請求項3】強プロトン酸によりテトラヒドロフランを
    開環重合させ、(メタ)アクリル酸金属塩あるいは(メ
    タ)アクリル酸アミン塩により重合反応を停止せしめる
    ことを特徴とする、実質的に 式 (式中Rは水素またはメチル基、nは3〜100の実数) で表される(メタ)アクリレートからなるオキシテトラ
    メチレン構造を有する重合反応性単量体組成物の製造方
    法。
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DE198888303235T DE286454T1 (de) 1987-04-10 1988-04-11 Polymerisierbare vinylmonomere und mit diesen hergestellte vinylharze.

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E.U.J.Selenee Faculty,SeriesA,Vol.8,No.1(1984),P.45−50
Polymer Bulletin,Vol.3,(1980),P.83−89

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