JP2586092B2 - 多官能(メタ)アクリル酸エステルの製造法 - Google Patents

多官能(メタ)アクリル酸エステルの製造法

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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は淡色で透明性の良好なアクリル酸もしくはメ
タクリル酸エステル〔以下、(メタ)アクリル酸と略記
する〕の多官能エステルの製法に関する。
〔従来技術及び問題点〕 一般に多官能(メタ)アクリル酸エステルを製造する
に際して、蒸留精製工程を経ると重合を起こし、収率が
低下する等の欠点があるため、水洗浄法等が採用されて
いる。多官能(メタ)アクリル酸エステルは架橋剤とし
て、また、合成樹脂、合成繊維、塗料等の改質剤として
広く利用され、高透明性の製品が望まれているが、水洗
浄のみで着色の少ない、淡色高透明性の製品を得ること
は極めて困難であった。
高透明性の多官能(メタ)アクリル酸エステルを得る
方法として、特公昭48−11084号公報によれば合成反応
に際して次亜リン酸化合物を共存させる方法が知られて
いるが、この方法では脱色が不十分であるため、溶媒を
除去した後さらに活性炭で処理することが提案されてい
る。また、特開昭49−26227号公報には、多官能(メ
タ)アクリル酸の合成反応における重合防止剤として銅
化合物とポリヒドロキシ化合物を併用する方法が記載さ
れているが、この方法ではP−トルエンスルホン酸触媒
等を多量に用いなければならず、結果的に中和剤が多量
に必要なため経済的に不利である。
また特公昭60−42777号公報には多官能(メタ)アク
リル酸エステルの合成における重合防止剤として硫酸第
一鉄または硫酸銅を使用し、反応液を活性炭処理する方
法が提案されている。さらに、特開昭61−165349号公報
には重合防止剤としてハイドロキノンまたはハイドロキ
ノンモノメチルエーテルまたは塩化銅を使用し、固体の
脱色剤(活性炭及び/又は活性白土)を共存させて反応
させ反応後に活性炭の大部分を分離し、次いで濾過助剤
としてセライトを加え吸引濾過することが提案されてい
る。しかし、いずれの方法も通常のアルカリ及び水洗浄
のみで製品APHA30以下の淡色な製品を得ることは極めて
困難であり、いずれも活性炭、活性白土等の使用とセラ
イト等の濾過助剤を必要とし、操作工程が複雑であり、
かつ経済的に不利である。
本発明の目的は、高純度で淡色かつ高透明の多官能
(メタ)アクリル酸エステルを工業的に有利に製造する
方法を提供することにある。
本発明は、(メタ)アクリル酸と多価アルコールとを
反応させて多官能(メタ)アクリル酸エステルを製造す
る方法において、酸触媒及びピロガロールの存在下に分
子状酸素含有ガスを吹き込みながら反応させ、反応後に
水を加えて酸触媒を抽出して除去した後、アルカリ水溶
液で過剰の(メタ)アクリル酸を中和、洗浄、除去する
ことを特徴とする多官能(メタ)アクリル酸エステルの
製造法である。
本発明において、原料として使用する多価アルコール
はアルコール性水酸基を2個以上有する化合物である。
例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロ
ピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,6−ヘ
キサンジオール、ネオペンチルグリコール、水素化ビス
フェノールA、トリメチロールエタン、トリメチロール
プロパン、ペンタエリトリット、ジペンタエリトリット
などがあげられれる。
酸触媒としては、通常、重金属(特に鉄、銅、スズ、
鉛などを含む)分が50ppm以下のものを用いる。酸触媒
中の重金属成分が50ppmを以上の場合は、重合防止剤必
要量の増加、及び製品の色数の点で好ましくない。
本発明で用いるピロガロールは、純度98重量%以上、
融点132〜137℃で乾燥減量1%以下、重金属(特に鉄、
銅、スズ、鉛などを含む)分が100ppm以下のものが好ま
しい。ピロガロールの使用量は(メタ)アクリル酸に対
して0.01〜3重量%で、特に0.1〜0.5重量%が好まし
い。0.01重量%以下で重合防止効果は少なく、3重量%
以上では後の精製工程の負担となる。
反応に際しては通常、生成水との共沸溶媒、例えばベ
ンゼン、トルエン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等が
使用される。
反応温度は通常、80〜130℃である。反応に際しては
分子状酸素含有ガス(好ましくは空気)を反応液中に吹
き込む。反応液の温度が60℃に達した時点では分子状酸
素含有ガスの吹き込みを開始しているのが好ましい。分
子状酸素含有ガスを吹き込まない場合、80℃以上で(メ
タ)アクリル酸の一部が重合して白濁し収率低下の原因
となる。
反応時間は、生成水量によって反応の進行の程度を判
断し、反応生成物の必要純度にあわせて適切な時期に反
応を終了するように選択し、通常、生成水量は理論生成
水量の97%以上になるようにする。反応時間は通常、5
〜12時間の範囲である。
反応終了後、目的生成物に対して、通常、0.5〜1.5重
量倍の共沸溶媒をさらに加え、必要に応じ60℃以下に冷
却する。次に希釈反応液に対して通常、10〜30重量%の
水を加え、撹拌後、静置し、酸触媒を水溶液として抽
出、分離、回収する。この操作で通常、85%以上の触媒
が回収される。また、過剰に加えた未反応(メタ)アク
リル酸も同時に回収され、その回収率は通常、15〜20%
である。回収された触媒溶液は原液のまま、あるいは別
に精製して再使用できる。この触媒分離工程を省略する
と、次のアルカリ洗浄時に界面に浮遊物が生じて収率低
下の原因になり、また淡色の製品が得られない。
触媒を除去した後の反応液に、アルカリ水溶液を添加
する。アルカリ水溶液の濃度は通常、5〜20重量%であ
り、アルカリとしては苛性ソーダが好ましい。添加量は
目的生成物の0.5〜2重量倍である。添加後、40℃以下
の温度で撹拌し、静置し、未反応(メタ)アクリル酸、
触媒の残分をアルカリ塩として、またピロガロールをア
ルカリ水溶液として分離する。このアルカリ洗浄操作は
2〜3回繰り返すのが好ましい。この洗浄により、高透
明性(50%溶液の場合、色数APHA15以下)の多官能(メ
タ)アクリル酸エステルの溶液が得られる。その後、水
洗浄を通常、1〜2回、行う。洗浄後、減圧下に通常、
80℃以下の条件で溶媒を留去することにより、(メタ)
アクリル酸エステルが得られる。
本発明によれば、高純度で淡色かつ高透明性の多官能
(メタ)アクリル酸エステルを得ることができる。
〔実施例〕
以下に実施例をあげて説明する。
実施例1 メタクリル酸313g(3.3モル)、トリメチロールプロ
パン148g(1.1モル)、p−トルエンスルホン酸34g(0.
18モル)、ピロガロール0.6g、シクロヘキサン130gを還
流冷却器、水分離器、温度計、撹拌器、滴下ロートを付
けた1ガラス製フラスコに入れ、空気を20ml/分で吹
き込みながら反応させた。反応時に生成した水は、シク
ロヘキサンと共沸させ、冷却分離後、シクロヘキサンは
反応液に戻し、水は反応系外に取り出した。反応時間10
時間で生成水61.5gを得た後、シクロヘキサン242gを加
えて60℃まで冷却した。次に水100gを加えて、20分撹拌
後、10分間静置し、下層の水溶液としてp−トルエンス
ルホン酸を分離した。次いで、372gの15%苛性ソーダ水
溶液で中和洗浄を3回行った後、水372gで2回洗浄し
た。次に、このシクロヘキサン溶液にトルヒドロキノン
0.01gを添加し、減圧下に60〜80℃に加温してシクロヘ
キサンを留去し、トリメチロールプロパントリメタクリ
レート350g(収率95.4%)を得た。この製品の色数はAP
HA20であった。
実施例2 アクリル酸261g(3.3モル)、トリメチロールプロパ
ン148g(1.1モル)、p−トルエンスルホン酸34g(0.18
モル)、ピロガロール0.5g、シクロヘキサン130gを実施
例1と同様にして反応させた。得られた生成水は61.3g
であった。反応後、シクロヘキサン195gを添加して60℃
まで冷却し、水100gを加えて、p−トルエンスルホン酸
を水溶液として分離した。次いで、325gの15%苛性ソー
ダ水溶液で中和洗浄を3回行った後、水325gで2回洗浄
した。次に、このシクロヘキサン溶液にトルヒドロキノ
ン0.01gを添加し、減圧下に60〜80℃に加温してシクロ
ヘキサンを留去するとトリメチロールプロパントリアク
リレート350g(収率94.0%)が得られた。この製品の色
数はAPHA20であった。
実施例3 メタクリル酸378g(4.4モル)、エチレングリコール1
24g(2.2モル)、p−トルエンスルホン酸20g(0.11モ
ル)、ピロガロール0.8g、シクロヘキサン130gを実施例
1と同様にして反応させた。反応は8.5時間行ない、得
られた生成水は64.3gであった。反応後、シクロヘキサ
ン302gを添加して60℃まで冷却し、水100gを加えて、p
−トルエンスルホン酸を水溶液として分離した。次い
で、216gの15%苛性ソーダ水溶液で中和洗浄を3回行っ
た後、水216gで2回洗浄した。次に、このシクロヘキサ
ン溶液にトルヒドロキノン0.01gを添加し、減圧下に60
〜80℃に加温してシクロヘキサンを留去するとエチレン
グリコールジメタアクリレート279g(収率70.4%)が得
られた。この製品の色数はAPHA10であった。
比較例1 メタクリル酸313g(3.3モル)、トリメチロールプロ
パン148g(1.1モル)、p−トルエンスルホン酸34g(0.
18モル)、ハイドロキノン0.6g、シクロヘキサン130gを
実施例1と同様にして反応させた。反応は9.5時間行っ
た。得られた生成水は61.2gであった。反応後、シクロ
ヘキサン242gを添加して60℃まで冷却し、さらに水100g
を加えてp−トルエンスルホン酸を水溶液として分離し
た。次いで、372gの15%苛性ソーダ水溶液で中和洗浄を
3回行った後、水372gで2回洗浄した。次に、このシク
ロヘキサン溶液に対してトルヒドロキノン0.01gを添加
し、減圧下に60〜80℃に加温してシクロヘキサンを留去
するとトリメチロールプロパントリメタクリレート357g
(収率96.0%)が得られた。この製品の色数はAPHA60で
あった。
比較例2 重合防止剤としてハイドロキノン0.6gのかわりにカテ
コール0.6gを用いた他は、比較例1と同一条件で合成反
応及び精製を行った。その結果、トリメチロールプロパ
ントリメタクリレート350g(収率94.1%)が得られた。
この製品色数はAPHA300以上であった。
比較例3 重合防止剤としてハイドロキノン0.6gのかわりにハイ
ドロキノンモノメチルエーテル1.2gを用いた他は、比較
例1と同一条件で合成反応及び精製を行った。その結
果、トリメチロールプロパントリメタクリレート340g
(収率91.4%)が得られた。この製品色数はAPHA90であ
った。
比較例4 比較例1と同一条件で合成反応を行い、反応終了後に
シクロヘキサン242gを加えて60℃まで冷却後、水による
触媒回収を行わずに、15%苛性ソーダ水溶液372gを加え
て20分間撹拌後、10分間静置したところ、析出物が水槽
に発生し、界面付近に多量の浮遊物が生じ、分液ができ
なかった。
比較例5 実施例1と同様の仕込み条件で、空気の代わりに窒素
ガスを反応液中に吹き込んで昇温した。反応液温度が82
℃まで達したときに還流が始まったので反応開始とし反
応を続けたところ5分後に着色の析出物が生じ、時間の
経過とともに増え続けた。90℃以下で10時間反応後、反
応液を40℃まで冷却後、グラスフィルター(17G4)で濾
過したところ、固形物が湿潤状態で95.2g得られた。こ
の濾液を100gの水で洗浄後、アルカリ洗浄3回、水洗2
回後、シクロヘキサンを留去した。その結果、トリメチ
ロールプロパントリメタクリレート270g(収率72.5%)
が得られた。この製品色数はAPHA25であった。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(メタ)アクリル酸と多価アルコールとを
    反応させて多官能(メタ)アクリル酸エステルを製造す
    る方法において、酸触媒及びピロガロールの存在下に分
    子状酸素含有ガスを吹き込みながら反応させ、反応後に
    水を加えて酸触媒を抽出して除去した後、アルカリ水溶
    液で過剰の(メタ)アクリル酸を中和、洗浄、除去する
    ことを特徴とする多官能(メタ)アクリル酸エステルの
    製造法
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