JP2676855B2 - シアノ基含有(メタ)アクリル酸エステル - Google Patents

シアノ基含有(メタ)アクリル酸エステル

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ラジカル開始剤あるいは熱により重合可能
であり、また不飽和化合物類と共重合しうる新規なアク
リル酸エステル及びメタクリル酸エステル(以下、両者
をあわせて(メタ)アクリル酸エステルと表す)、さら
に詳しくは、例えば合成ゴムの分野において改良された
性能を有するゴム状重合体またはゴム状共重合体を提供
しうる新規な(メタ)アクリル酸エステルに関する。
[従来の技術] ε−カプロラクトンオリゴマーの(メタ)アクリル酸
エステルとしては、特開昭58−213767号、特開昭59−80
676号に開示されているように、いくつかのものがこれ
までに知られているが、一般式 (ここでRは水素またはメチル基であり、nは1以上の
整数であり、その数平均値は10以下である。) で表わされるシアノ基を含有する(メタ)アクリル酸エ
ステルは、先行技術において開示されたことはなく、ま
た従来のε−カプロラクトンオリゴマーの(メタ)アク
リル酸エステルの場合、それらから合成される重合体あ
るいは共重合体は、ガソリン等の燃料油に対する耐油性
が充分なものではなかった。
[発明が解決しようとする課題] 耐油性を重視する用途に使用される合成ゴムの分野に
おいて、ゴムのもう一つの重要な性能である耐寒性を保
持しつつ耐油性の改良された合成ゴムを開発することは
極めて難しいことであった。例えば合成ゴムの耐油性を
改良するには、シアノ基に代表される極性基を有する単
量体(例えばアクリロニトリル)を一成分として導入す
ることにより重合体の極性を高めることにより実現され
るが、重合体の極性の増加によりガラス転移温度が高く
なるため耐寒性が損われるという問題点があった。
[課題を解決するための手段] 本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、単独での重合
あるいは他の不飽和化合物との共重合により、ガラス転
移点が低くかつ耐油性、とりわけガソリン等の燃料油に
対する耐油性に優れた重合体あるいは共重合体を提供し
得る新規なシアノ基含有(メタ)アクリル酸エステルを
提供することにある。
すなわち、本発明は、一般式(I) (ここでRは水素またはメチル基であり、nは1以上の
整数であり、その数平均値は10以下である。) で表わされる構造を有するシアノ基含有ε−カプロラク
トンオリゴマー(メタ)アクリル酸エステルを提供する
ものである。
本発明のシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマー
(メタ)アクリル酸エステルは、下記一般式(II) (ここでnは1以上の整数であり、その数平均値は10以
下である。) で表わされる構造を有するシアノ基含有ε−カプロラク
トンオリゴマーとアクリル酸またはメタクリル酸とを反
応させる方法、あるいは該オリゴマーとハロゲン化アク
リロイルまたはハロゲン化メタクリロイルとを反応させ
る方法等により容易に合成することができる。
式(II)で表わされる構造を有するシアノ基含有ε−
カプロラクトンオリゴマーは、エチレンシアンヒドリン
にε−カプロラクトンを触媒の存在下で開環付加する公
知の方法により合成される。ε−カプロラクトンの開環
付加反応において使用される触媒としてはテトラエトキ
シチタン、テトラブトキシチタン等の有機チタン化合
物、ジn−ブチルスズジラウレート、ジブチルスズオキ
サイド等の有機スズ化合物、塩化第一スズ等のハロゲン
化スズ化合物、過塩素酸等が知られている。また上記化
合物におけるε−カプロラクトンの付加量すなわちnの
数平均値は、反応に供するエチレンシアンヒドリンとε
−カプロラクトンのモル比を変えることにより調節する
ことが可能である。
本発明のシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマー
(メタ)アクリル酸エステルは、上記式(II)で表わさ
れるシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマーとアク
リル酸またはメタクリル酸、あるいはハロゲン化アクリ
ロイルまたはハロゲン化メタクリロイルとのエステル化
反応により得られるが、該エステル化反応は例えば、式
(II)で表わされるシアノ基含有ε−カプロラクトンオ
リゴマーとアクリル酸またはメタクリル酸をベンゼン、
トルエン、キシレン、シクロヘキサン等の有機溶媒に溶
解し、硫酸、パラトルエンスルホン酸等の酸の存在下に
加熱することにより行われる。
本発明のシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマー
(メタ)アクリル酸エステルは、分子量、即ちε−カプ
ロラクトンの付加量nが異なる化合物の混合物である
が、nの数平均値は10以下である。nが大きくなると重
合性の低下が見られ好ましくない。
本発明のシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマー
(メタ)アクリル酸エステルは、ラジカル重合により容
易に重合体を得ることが可能であり、得られる重合体は
ガラス転移点が低くかつ潤滑油、燃料油等の油に対して
優れた耐性を示す。また該(メタ)アクリル酸エステル
混合物は、他の不飽和化合物と容易に共重合することが
可能であり、不飽和化合物の重合あるいは共重合により
製造されるアクリルゴム等の公知の合成ゴム類の耐油性
を、耐寒性を損うことなく改良することが可能である。
また合成ゴムの分野に限らず、種々の重合体の改質剤と
しても有用である。
[実施例] 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
以下の記述において部は重量部を表わす。また実施例
で述べる測定値の測定方法及び条件は、以下のとおりで
ある。
<赤外吸収スペクトル> 少量のサンプルを2枚のKBr板にはさみ、室温、窒素
雰囲気下で測定した。
13C−NMR> 溶媒及び基準物質としてCDCl3を使用し、濃度20重量
%、室温で測定した。
<水酸基定量> JIS K0070に従って測定したKOH価から求めた。
<二重結合量> モルホリン法(例えば、高分子学会高分子実験学編集
委員会編高分子実験学第2巻「単量体I」の225頁に記
載されている方法)に従って定量した。
<ガラス転移点> 示差走査熱量計(DSC)により、昇温速度10℃で測定
した。
<耐油性> 加硫ゴムを燃料油Cに40℃で72時間浸漬した後の体積
変化により評価した。
実施例1 撹拌機と凝縮器のついた三ッ口フラスコにエチレンシ
アンヒドリン383.4部とε−カプロラクトン148.2部、テ
トラブトキシチタン0.075部を仕込み、150℃、窒素雰囲
気下で約5時間反応を行った。反応後のエチレンシアン
ヒドリン及びεカプロラクトンの転化率は各々8.9%、9
8%であった。更に減圧下で加熱することにより反応物
から未反応のエチレンシアンヒドリンを除去し、水酸基
を末端に持つシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマ
ーを得た。末端水酸基量から算出したシアノ基含有ε−
カプロラクトンオリゴマーの平均分子量は370であっ
た。得られたシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマ
ー250部、アクリル酸65部、トルエン500部、ヒドロキノ
ン6.5部、硫酸3部を、撹拌機、凝縮器及び分離器のつ
いたフラスコ中に仕込み、エステル化反応を行った。反
応により生成する水は、溶剤とともに蒸留、凝縮し分離
器により系外に取除き、溶剤のみを反応系中に戻した。
水の生成がなくなった時点で冷却し反応を終了した。得
られた反応溶液を20%水酸化ナトリウム水溶液で中和し
た後、20%塩化ナトリウム水溶液で数回洗浄し、溶剤を
減圧除去して目的とする淡黄色のシアノ基含有ε−カプ
ロラクトンオリゴマーアクリル酸エステルを得た。
得られたシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマー
アクリル酸エステルの赤外吸収スペクトルよりシアノ基
およびアクリロイル基の存在が確認された。また図1に
得られたシアノ含有基ε−カプロラクトンオリゴマーア
クリル酸エステルの13C−NMRのスペクトルおよび各吸収
ピークの帰属を、表1に元素分析の結果を示す。末端不
飽和基量から算出した該シアノ基含有ε−カプロラクト
ンオリゴマーアクリル酸エステルの分子量は、460であ
りこれから算出されるε−カプロラクトンの付加量nの
数平均値は3.0であった。得られたシアノ基含有ε−カ
プロラクトンオリゴマーアクリル酸エステルは式(I)
において、R=H、nの数平均値が3.0の化合物に相当
する。
実施例2 エチレンシアンヒドリン355部、ε−カプロラクトン1
14部を使用した以外は実施例1と同様の方法により、水
酸基を末端に持つシアノ基含有ε−カプロラクトンオリ
ゴマーを合成した。反応後のエチレンシアンヒドリン、
ε−カプロラクトンの転化率は各々12.8%、100%であ
り、末端水酸基量から算出したシアノ基含有ε−カプロ
ラクトンオリゴマーの分子量は210であった。アクリル
酸100部、ヒドロキノン10部を使用した他は実施例1と
同様の方法でエステル化反応を行い目的とするシアノ基
含有ε−カプロラクトンオリゴマーアクリル酸エステル
を得た。
得られたシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマー
アクリル酸エステルの赤外吸収スペクトルよりシアノ基
およびアクリロイル基の存在が確認された。また図2に
得られたシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマーア
クリル酸エステルの13C−NMRのスペクトルおよび各吸収
ピークの帰属を、表1に元素分析の結果を示す。末端不
飽和基量から算出した該シアノ基含有ε−カプロラクト
ンオリゴマーアクリル酸エステルの分子量は、309であ
りこれから算出されるε−カプロラクトンの付加量nの
数平均値は、1.6であった。得られたシアノ基含有ε−
カプロラクトンオリゴマーアクリル酸エステルは式
(I)において、R=H、nの数平均値が1.6の化合物
に相当する。
実施例3 実施例2と同様の方法でシアノ基含有ε−カプロラク
トンオリゴマーを合成した。反応後のエチレンシアンヒ
ドリン、ε−カプロラクトンの転化率は各々12.5%、10
0%であり、末端水酸基量から算出したシアノ基含有カ
プロラクトンオリゴマーの分子量は215であった。メタ
クリル酸125部、ヒドロキノン12.5部を使用した他は実
施例1と同様の方法でエステル化反応を行い目的とする
シアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマーメタクリル
酸エステルを得た。
得られたシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマー
メタクリル酸エステルの赤外吸収スペクトルよりシアノ
基およびメタクリロイル基の存在が確認された。また図
3に得られたシアノ基含有ε−カプロラクトンオリゴマ
ーメタクリル酸エステルの13C−NMRのスペクトルおよび
各吸収ピークの帰属を、表1に元素分析の結果を示す。
末端不飽和基量から算出した該シアノ基含有ε−カプロ
ラクトンオリゴマーメタクリル酸エステルの分子量は、
322でありこれから算出されるε−カプロラクトンの付
加量nの数平均値は、1.6であった。得られたε−カプ
ロラクトンオリゴマーメタクリル酸エステルは式(I)
において、R=CH3、nの数平均値が1.6の化合物に相当
する。
参考例1〜6 実施例1〜3で得られたシアノ含有基ε−カプロラク
トンオリゴマー(メタ)アクリル酸エステルを使用して
以下の方法により、重合体を合成した。表2に示す組成
のモノマー混合物100部とn−ドデシルメルカプタン0.0
3部の混合物をドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
4部、ナトリウムナフタレンスルホネート1部、リン酸
三カリウム0.2部及び蒸留水200部からなる乳化剤溶液と
混合撹拌して乳化した。開始剤として硫酸第一鉄、エチ
レンジアミン四酢酸三ナトリウム、パラメンタンハイド
ロパーオキサイドを用いて10℃で重合を行なった。得ら
れた共重合体ラテックスを80℃の塩化ナトリウム水溶液
に投入して共重合体を単離し十分に水洗したのち乾燥を
行い共重合体エラストマーを得た。表3に示す処方に従
って各々の共重合体の加硫シートを作製し、ガラス転移
点及び耐油性の評価を行なった。
表2の結果から明らかなように本発明のシアノ基含有
ε−カプロラクトンオリゴマー(メタ)アクリル酸エス
テルはガラス転移点を高くすることなく、即ち耐寒性を
損なうことなく耐油性の改良された重合体を与えること
が可能であった。
[発明の効果] 以上の結果より、本発明により優れた特性を重合体に
付与しうる新規な(メタ)アクリル酸エステルが与えら
れることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
図1は実施例1で合成されたシアノ基含有ε−カプロラ
クトンオリゴマーアクリル酸エステルの13C−NMRスペク
トルを示す図である。 図2は実施例2で合成されたシアノ基含有ε−カプロラ
クトンオリゴマーアクリル酸エステルの13C−NMRスペク
トルを示す図である。 図3は実施例3で合成されたシアノ基含有ε−カプロラ
クトンオリゴマーメタクリル酸エステルの13C−NMRスペ
クトルを示す図である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 (ここでnは1以上の整数であり、その数平均値は1〜
    10である) で表わされる構造を有するシアノ基含有ε−カプロラク
    トンオリゴマーアクリル酸エステル。
  2. 【請求項2】一般式 (ここでnは1以上の整数であり、その数平均値は1〜
    10である) で表わされる構造を有するシアノ基含有ε−カプロラク
    トンオリゴマーメタクリル酸エステル。
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