JPH07316115A - N−ビニルホルムアミド並びにアクリルエステル及びメタクリルエステルとのミカエル付加物 - Google Patents

N−ビニルホルムアミド並びにアクリルエステル及びメタクリルエステルとのミカエル付加物

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JPH07316115A JP7121477A JP12147795A JPH07316115A JP H07316115 A JPH07316115 A JP H07316115A JP 7121477 A JP7121477 A JP 7121477A JP 12147795 A JP12147795 A JP 12147795A JP H07316115 A JPH07316115 A JP H07316115A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 構造式 【化1】 (式中、R1は水素またはメチル基であり、またR2は1
〜20個の炭素原子を含む直鎖また分枝鎖のアルキル、
シクロアルキル、アリールアルキル、アルキルオキシア
ルキル、オリゴアルキレンオキシまたはアリール基であ
る)によって表わされる3−(N−ビニルホルムアミ
ド)プロピオネートからなるN−ビニル化合物。 【効果】 本化合物は、N−ビニルホルムアミドをアク
リル酸エステルまたはメタクリル酸エステルと Michael
付加反応させることにより得られ、これらの化合物は
遊離基重合におけるモノマーとして、特に光硬化性のコ
ーティングの成分として有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は遊離ラジカル重合でのモノ
マーとして、特に光硬化性コーティングの成分として有
用な化合物に関する。
【0002】
【発明の背景】N−ビニルアミドの部類の不飽和モノマ
ーは、ある範囲の有用な特性をもつホモポリマーおよび
コポリマーを製造するために遊離ラジカル重合反応に使
用されてきた。このうちN−ビニルラクタム、特にN−
ビニル−2−ピロリドンは商業的に広く入手でき、また
アクリルエステルおよびメタクリルエステルを含めある
範囲のコモノマーと迅速に反応するため広汎に使用され
ている。他の環式および非環式のN−アルキル置換(第
3)N−ビニルカルボン酸アミドの重合についても記述
がなされている。N−ビニルホルムアミドおよびN−ビ
ニルアセトアミドのような第2N−ビニルアミド類もま
たアクリル化合物とよく共重合し、また親水性ポリマー
の製造に有用であり、このポリマーは引続いて加水分解
してビニルアミン官能基を導入することができる。
【0003】種々なタイプの液体および固体の光重合可
能な組成物の成分として、いくつかのN−ビニルアミド
モノマーが提案されてきた。ビニルアミドは、一つの種
類として、これらを用いるためのいくつかの有用な特性
をもち、それらには他の化学物質との良好な相溶性、ア
クリレートとの共重合性、酸素に重合抑制に比較的耐性
を有すること、および接着を促進する有利な特性が含ま
れる。
【0004】Lorenz らの米国特許第4,129,709
号はN−ビニル−2−ピロリドン、アクリル化オリゴマ
ー、および760mmHgで少なくとも200℃である沸点
を有するアクリル酸エステルからなるコーティング組成
物を開示している。これらの組成物は200〜750nm
の活性放射線への曝露によりまたは電子ビームにより硬
化できる。Tu らの米国特許第4,319,811号はト
リアクリレートまたはテトラアクリレート単量体とN−
ビニルイミドモノマー、望ましくはN−ビニル−2−ピ
ロリドンのようなN−ビニルラクタムとからなる放射線
で硬化性コーティングについて記載している。Priola
および共同研究者の米国特許第4,348,427号は、
アクリル化オリゴマーおよび(または)不飽和ポリエス
テルオリゴマーと、アミド、ラクタム、ピペリドンおよ
び尿素の部類の少なくとも一つの不飽和化合物との混合
物からなる組成物、およびこれらを200〜400nmの
範囲の紫外線に曝露することにより硬化することについ
て記載している。
【0005】Cornforth らの米国特許第5,281,68
2号は、N−ビニルホルムアミドと、エポキシアクリレ
ート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレー
トおよびこれらの混合物からなる群から選択するオリゴ
マーとを含有する放射線で硬化できる改良された処方物
につき教示している。Elzer らの米国特許第4,725,
524号は、アクリルまたはメタクリルオリゴマー、フ
ィルム形成性の適合しうる水溶性ポリマー、一つまたは
それ以上の光重合性の適合しうるモノマー、光開始剤お
よび他の添加剤を含有する乾燥フィルムフォトレジスト
を開示している。Barzynski らの米国特許第4,205,
139号および第4,424,314号は、少なくとも二
つのN−ビニル基を有し、少なくとも一つのカルボニル
基がこのN−ビニル基の窒素に結合しており、一方この
カルボニル基が窒素または炭素原子に結合している、N
−ビニル化合物を含有する硬化性組成物を教示してい
る。
【0006】商業的に最も重要な種類の放射線で硬化可
能な組成物は、不飽和アクリル化合物の遊離ラジカル光
重合に依存する。これらの系は、ウレタン、エポキシ
ド、ポリエステルおよびその他のようないくつかの主要
な樹脂化学物質の一つから誘導される、アクリル系エス
テルを末端基とするオリゴマーを一般にベースとする。
このアクリル化オリゴマーは種々の非重合性物質(顔
料、充填材、流動化剤、酸化防止剤など)、ならびに光
開始剤および共触媒とともにしばしば配合され、そして
硬化に先立って基材に塗布される。硬化は接着重合性ド
ライフィルムが形成されるまで、その処方物を紫外線ま
たはその他の種類の放射線に曝露することによって実施
される。ここで一般的に述べる処方物は印刷インキ、保
護コーティング、接着剤などとして用いられるものであ
る。
【0007】実際には、照射前に適切な流動と基材上で
の平坦化とが十分に可能となるようにオリゴマーの粘度
を低下するために、希釈剤モノマーを上記処方物に含有
させることがしばしば必要である。これは、印刷および
コーティング工業にとって普通の方法によって用いられ
る処方物について特にあてはまる。この目的に使用する
希釈剤モノマーは二つの大きな種類つまり多官能性(あ
るいはポリ不飽和)タイプおよび単官能性(またはモノ
不飽和)タイプの化合物に属する。多官能性モノマー
は、硬質で化学的耐性のあるフィルムを生成する高い硬
化速度および高い架橋密度を与えるが、十分に低い粘度
が得られず、また硬化の際のフィルムの過度な収縮性の
ため接着性を劣悪にもする。単官能モノマーは粘度を低
下するのに通常より効果的であり、また多くの基材に対
して一層良好な接着性を示す、より柔軟で、より伸長性
のあるフィルムを得ることができる。
【0008】多数の不飽和化合物が希釈剤として潜在的
には有用であるが、実用的であると判明したものは比較
的少ない。このことは、この技術で使用する反応性単量
体が多くの物理的および性能上の要求に合致せねばなら
ないことによる。この要求には高い流動性、低い蒸気
圧、淡い色、弱い匂い、高い引火点、低い毒性および刺
激性、広汎な相溶性および他の不飽和化合物との迅速な
共重合可能性がある。
【0009】モノ不飽和N−ビニルアミドは光硬化性化
合物として上記した有用な特性をもつが、これらモノマ
ーのうち希釈剤として使用するための基準のすべてに合
格するものは極めて少ない。例えば、低級アルキル第3
N−ビニルアミド(例えばN−メチル−N−ビニルホル
ムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミド)は優
れた溶媒であるが、揮発性が過大でありまた比較的低い
引火点(200°Fより低い)をもつ。より高級な第2
および第3N−ビニルアミド(例えばN−ビニルアセト
アミド、N−ビニルベンズアミド、N−ビニルカプロラ
クタム、N−フェニル−N−ビニルアセトアミド、N−
ビニル−2−ピペリジノン、N−ビニルスクシンイミ
ド、N−ビニルモルホリノン)は揮発性がより低くまた
親水性がより低いが、室温を越える融点をもつので、液
体系での希釈剤または共反応体としては好ましくない。
これらのモノマーの多くはまた許容できない程に硬化速
度が遅い。
【0010】Kurtz および Disselnkoetter は Liebigs
Ann. Chem. 764巻 (1972年) の69〜93ページに、
シアン化カリウム触媒を使用して、N−ビニルホルムア
ミドをベンゼン中でアクリロニトリルと反応させる3−
(N−ビニルホルムアミド)プロピオニトリルの製造を
記載している。この化合物の応用については報告がな
い。しかしながらこの物質は光硬化性モノマーとしては
ある種の欠点をもつことも判っている。別な不利点はこ
れの製造に際して毒性の著しい触媒を使用することであ
る。
【0011】N−ビニルの種類のうち、N−ビニル−2
−ピロリドン(NVP)のみは、それが良好な溶媒特
性、低い蒸気圧および液体光硬化系での高い硬化速度を
組合わせて有するため、技術面から商業上広汎に受け入
れられている。ごく最近、N−ビニルホルムアミド(N
VF)が同等なまたは一層優れた性能を有することが示
されている。しかしながらNVPおよびNVFにはとも
にある種の不利点がやはりある。特に、これらのモノマ
ーはともに比較的高いガラス転移点(150〜175
℃)を有し、これが、得られるフィルム特性に対してあ
る程度の制約を課すことになる。さらに、両モノマーは
比較的親水性であり、そのために、硬化されたフィルム
の水感受性が有害なまでに増大する可能性がある。
【0012】N−ビニルアミドの好ましい溶媒特性およ
び重合特性を同時に示しまたN−ビニルアミドを放射線
で硬化できる液体処方物の成分として実用的にするのに
必要な所望の物理的特性も有し、また従来技術において
好んで用いられる液体モノマーつまりNVPおよびNV
Fよりも広い範囲のTgと疎水性とをさらに有する新規
なN−ビニルモノマーを提供することが本発明の目的で
ある。
【0013】
【発明の概要】本発明はN−ビニルホルムアミド(NV
F)をアクリル酸エステルまたメタクリル酸エステルに
Michael(ミカエル)付加して得られる3−(N−ビニ
ルホルムアミド)プロピオネートおよび2−メチル−3
−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネートからなる
不飽和モノマーに関する。本発明により得られるこの物
質は、一般構造式:
【化2】 (式中、R1は水素またはメチル基であり、またR2は1
〜約20個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキ
ル、シクロアルキル、アリールアルキル、アルキルオキ
シアルキル、オリゴアルキレンオキシまたはアリール基
である)を有する。
【0014】本発明の化合物はナトリウムメトキシド、
ナトリウムエトキシド、またはブチルリチウムのような
塩基性触媒の存在下でN−ビニルホルムアミドをアクリ
ルエステルまたはメタクリルエステルと反応させること
により製造される。反応は0〜100℃の温度において
モノマー単独の混合物中でかあるいは適当な溶媒中で実
施される。反応は2〜100時間進行させ、その後、真
空蒸留によって精製された生成物を回収するのが好まし
い。
【0015】本発明に従って製造される化合物は、モノ
マーとして特に光硬化性コーティングに有用である。こ
の化合物は優れた溶媒特性、低い粘度、液体範囲が広い
こと、低い蒸気圧、淡い色相、優れた色安定性、良好な
接着性および遊離ラジカル光重合での速い硬化速度を示
す。さらに、本発明により規定される物質は広い範囲の
Tgと疎水性とを供与するように選択できる。
【0016】本発明によると、これらのモノマーは放射
線硬化において有用である一方、例えば塊状重合、懸濁
重合、乳濁重合または溶液重合のような別なタイプのポ
リマー合成、および放射線硬化に普通に用いられるもの
(例えばエチレン、ビニルアセテート、ビニルクロライ
ド、マレエートエステルアクリロニトリルなど)とは異
なるコモノマーとのポリマー合成により広い有用性が認
められる。従って本発明は技術上既知の任意の方法によ
るこれらモノマーの単独重合または共重合をも包含する
ものである。
【0017】
【発明の詳述】本発明はN−ビニルホルムアミドをアク
リル酸エステルまたメタクリル酸エステルに Michael付
加して得られる3−(N−ビニルホルムアミド)プロピ
オネートおよび2−メチル−3−(N−ビニルホルムア
ミド)プロピオネートからなる新規な不飽和モノマーに
関する。本発明により得られるこの物質は、一般構造
式:
【化3】 (式中、R1は水素またはメチル基であり、またR2は1
〜約20個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキ
ル、シクロアルキル、アリールアルキル、アルキルオキ
シアルキル、オリゴアルキレンオキシまたはアリール基
である)を有する。好ましい態様においてR1は水素で
ありまたR2は炭素原子1〜8個をもつ直鎖または分枝
鎖アルキル基である。
【0018】本化合物はN−ビニルホルムアミド(NV
F)をアクリルまたはメタクリル酸エステルに親核的に
付加することにより容易に製造される。この反応はモノ
マー単独の単純な混合物中でかまたは溶媒中で実施する
ことができる。NVFおよび(メタ)アクリレートエス
テル類は、約1:10〜約20:1のモル比で、また望
ましくは(メタ)アクリレート1当量あたりNVF約
1.1モルの比で反応混合物中に存在する。ベンゾキノ
ンのような遊離基抑制剤もまた添加される。反応は空気
中でまた大気圧または他の圧力で実施するのが好まし
い。
【0019】反応はアルカリ金属もしくはアルカリ土類
金属または第4アミンの水酸化物またはアルコキシドの
ような塩基性の強い触媒の存在下で実施する。メトキシ
ド、エトキシド、イソプロポキシドおよびt−ブトキシ
ドの部類の塩基が好ましい。ナトリウムメトキシドが特
に好ましい。他の有用な触媒にはアリール−およびアル
キル−リチウム、カリウムおよびナトリウムがある。第
3アミン、アミジンまたは金属アミド例えばナトリウム
アミドまたはリチウムジイソブチルアミドのような別な
強塩基の使用もまた無水炭酸塩の使用と同様に考慮する
ことができる。触媒は反応体の全重量の約0.0005
〜約5重量%、望ましくは0.1〜0.5重量%の量で反
応混合物中に存在する。一般に触媒の適切な水準は(メ
タ)アクリルエステルの当量および反応体のモル比に依
存して変化するであろう。触媒の添加に続いて、反応物
または反応溶液は0°〜100℃、望ましくは20〜6
0℃の温度に保たれ、そして約2〜約100時間にわた
って反応させる。
【0020】原則的にモノマーは、段階的添加あるいは
連続的のいずれか最も適当な方法により、回分式に反応
させることができる。合成はモノマー単独の混合物中で
実施するのが有利であるが、両方の反応物に対して不活
性な溶媒を用いることができる。用いることのできる溶
媒にはアミド、低級炭化水素、塩素化炭化水素および芳
香族が含まれる。好ましい溶媒はエステル(例えばエチ
ルアセテート)およびエーテル(例えば、エチルエーテ
ル、テトラヒドロフラン)である。
【0021】精製された3−(N−ビニルホルムアミド)
プロピオネート付加物は、0.01〜約50トルの真空
下での蒸留により反応貴混合物から回収するのが好まし
い。蒸留は回分式にあるいは例えばワイプドフィルム蒸
発器でのように連続的に行うことができる。精製に関し
て可能な他の方法には、触媒の中和に引続いての未反応
の出発物質の真空除去、あるいは溶媒抽出が含まれる。
ある場合には、反応混合物からの3−(N−ビニルホル
ムアミド)付加物の単離は必要ないであろう。例えば粗
生成物、未反応のNVFおよび(または)(メタ)アク
リルエステルの量が問題とならない応用のために好適で
あろう。
【0022】この技術においては広い範囲のアクリルお
よびメタクリルモノマーは共反応物(または Michael
受容体)として有用である可能性がある。これらのモノ
マーには1〜約20個の炭素原子を有する1価アルコー
ルのメタ(アクリル)エステル、例えばメチルアクリレ
ート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、n
−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−
ブチルアクリレート、シアノエチルアクリレート、N,
N−ジメチルアミノエチルアクリレート、2−エトキシ
エチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレー
ト、ヒドロキシプロピルアクリレート、シクロヘキシル
アクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、テト
ラヒドロフルフリルアクリレート、オクチル/デシルア
クリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリ
レート、イソボルニルアクリレート、2−フェノキシエ
チルアクリレート、メチルメタクリレートおよびブチル
メタクリレートが含まれる。
【0023】上記の(メタ)アクリレートエステルから
誘導されるポリマーはTgおよび疎水性のような特性に
ついてある範囲を有することが当技術において明らかで
ある。NVFを適当な(メタ)アクリルエステルに付加
することにより、Michael 受容体(つまりアクリレート
エステルまたはメタクリレートエステル)のTgおよび
疎水性を、得られるN−ビニルアミドモノマーに導入す
ることができることが判っている。さらに、放射線硬化
に使用するのに通常揮発性および引火性が高すぎるアク
リレートエステル(例えばメチルアクリレート、ブチル
アクリレート、およびエチルヘキシルアクリレート)
は、低い揮発性と高い引火点とを示す3−(N−ビニル
ホルムアミド)付加物を生成するためにNVFのための
Michael受容体として使用できる。下記の表は本発明に
より製造されるいくつかの3−(N−ビニルホルムアミ
ド)プロピオネートの物理的特性を従来技術のN−ビニ
ルアミドと比較する。
【0024】
【表1】
【0025】上記したごとく、3−(N−ビニルホルム
アミド)プロピオネートエステルは室温で無色の液体で
あり、有利な低い揮発性を示し、またNVFおよびNV
Pと同等なまたはそれらより高い引火点を有する。さら
に、メチルプロピオネートエステルおよびエチルプロピ
オネートエステルの例によって認められるように、NV
Fを対応するアクリレートと付加すると、N−ビニルホ
ルムアミド出発物質よりも著しく低いホモポリマーTg
を有するN−ビニルモノマーが生成する。
【0026】比較のために、従来技術のNVF/アクリ
ロニトリル付加物(3−(N−ビニルホルムアミド)プ
ロピオニトリル)を Kurtz および Disselnkoetter の
方法に従って製造した。蒸留した生成物は着色しており
また色彩安定性が劣ることが判った。さらに、プロピオ
ニトリルモノマーの色はこの物質を含有する硬化フィル
ム中で永続することが判った。このような着色は、本技
術においては不利であるとみなされる。何故ならば、例
えば、顔料または染料が含有されている処方物が着色コ
ーティングまたはインキとして使用される時、あるいは
この処方物に着色したバックグラウンド上あるいは図面
上で透明ワニスとして使用する時のように処方物中に含
有させる顔料または染料のスペクトル特性に干渉する可
能性がある。対照的に、本発明のプロピオネートエステ
ル付加物は生成時に実質的に無色であり、また高温での
長期の保管の後でさえ変色に対して優れた耐性を示す。
このプロピオネートエステルの別な利点はそれ単独の粘
度がより低く、そのために以下の表で示されるように、
アクリル化オリゴマーの粘度を減少させる効果が高くな
る。
【0027】
【表2】
【0028】上記したモノエステルに加えて、N−ビニ
ルホルムアミドのために可能な他の反応物は多価アルコ
ールの(メタ)アクリルエステルである。このような官
能性のより高い Michael 受容体には、2〜約6のヒド
ロキシル官能基を有するアルコールのエステル化によっ
て得られるメタクリレートが含まれる。これらの化合物
の例にはエチレングリコールジアクリレート、1,4−
ブタンジオールジアクリレート、ヘキサンジオールジア
クリレート、トリプロピレングリコールジアクリレー
ト、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタ
エリスリトールテトラアクリレート、エチレングリコー
ルジメタアクリレート、トリメチロールプロパントリメ
タクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレー
トなどがある。
【0029】NVFを多官能性(メタ)アクリレートに
付加して得られる化合物は、複数のN−ビニル不飽和を
有しまた本技術において例えば架橋剤として有用であろ
う。従来技術のポリ(N−ビニル)モノマーと比較する
と、この多官能性プロピオネートエステルは、多価アル
コールの化学組成を変化させることにより、得ることの
できる特性が著しくより広い範囲にわたることが予想さ
れる。
【0030】本技術の別な態様において、NVF/アク
リレート付加反応は上記したアクリル化オリゴマーを M
ichael 受容体として使用することを含めるように拡張
することができる。この場合、2またはそれ以上の(メ
タ)アクリレート官能基を有するポリウレタンアクリレ
ートまたはエポキシアクリレートオリゴマーのような従
来技術の(メタ)アクリレート樹脂は触媒の存在下でN
VFと反応しN−ビニル末端不飽和をもつ樹脂が生成さ
れる。このようなオリゴマーは分子量が約500〜約
8,000の範囲にありまた放射線硬化において「非ア
クリレート」フィルム形成樹脂として有用であろう。
【0031】さらに、NVFをここに述べる(メタ)ア
クリレートエステルとは別な他の部類の Michael 受容
体モノマーと反応させることにより有用なN−ビニル化
合物を得ることができると予想される。別な受容体モノ
マーには、アクリルアミドおよび置換アクリルアミド、
アクロレイン、ビニルケトン、ビニルスルホネート、ク
ロトネート、フマレートおよびマレエートエステルのよ
うな技術上このような反応を行うことの知られた任意の
物質が含まれる。
【0032】本技術の別な応用においては、本発明にお
いて提供される3−(N−ビニルホルムアミド)プロピ
オネートエステルは他の不飽和化合物の合成において中
間体として有用である。例えばカルボン酸エステルの反
応は例えば本主題の化合物を3−(N−ビニルホルムア
ミド)プロピオン酸への加水分解また他のモノまたはよ
り高級な3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネー
トエステルを生成するためのトランスエステル化のよう
な、他のビニル誘導体を生成するように化合物を変成す
るための方法として使用できるであろう。
【0033】以下の実施例は本発明を一層良く例示する
ためのものであって限定するものではない。実施例1 メチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート
の製造 冷水凝縮器と撹拌機とを備えた1000mlの三つ口丸底
フラスコに215g(2.5モル)のメチルアクリレー
ト、195g(2.75モル)のN−ビニルホルムアミ
ドおよび0.1gのベンゾキノンを装入した。混合物を
周囲温度で2分間撹拌しそして1.5gのナトリウムメ
トキシドを一度に添加した。混合物を周囲温度で約2時
間撹拌しそして一晩放置した。反応混合物を真空下で蒸
留しそして沸点が75℃(0.8mmHg)である生成物を
361g(収率92%)収集して分析した。1H核磁気
共鳴分析により3−(N−ビニルホルムアミド)付加物
であることが確認された。
【0034】実施例2 エチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート
の製造 冷水凝縮器と撹拌機とを備えた100mlの三つ口丸底フ
ラスコに30.9gのエチルアクリレートと21.9gの
NVFとを装入した。2分間混合の後、0.20gのナ
トリウムメトキシドを一度に添加した。混合物を3時間
反応させ、次いで蒸留して沸点88℃(1.0mmHg)の
生成物40.3gを回収した。
【0035】実施例3 ブチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート
の製造 実施例2の方法に従って72.5gのn−ブチルアクリ
レートを43.0gのNVFと反応させた。混合物を4
時間反応させ、次いで蒸留して沸点96℃(0.5mmH
g)の生成物を101.2g回収した。
【0036】実施例4 t−ブチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネ
ートの製造 21.9gのt−ブチルアクリレートを実施例2の方法
に従って42.0gのNVFと反応させた。混合物を7
2時間反応させ、次いで蒸留して沸点80℃(0.5mmH
g)の生成物を51.5g回収した。
【0037】実施例5 エチルヘキシル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピ
オネートの製造 83.1gの2−エチルヘキシルアクリレートを例2の
方法に従って34.4gのNVFと反応させた。混合物
を96時間反応させ、次いで蒸留して沸点122℃
(0.8mmHg)の生成物を79.8g回収した。
【0038】実施例6 メチル2−メチル−3−(N−ビニルホルムアミド)プ
ロピオネートの製造 冷水凝縮器、油浴および撹拌機を備えた100mlの三つ
口丸底フラスコに33.2gのメチルメタクリレートお
よび23.6gのNVFを装入した。混合物を室温で2
分間撹拌しそして80mgのブチルリチウム(ヘキサン中
の2.5M溶液)を一度に加えた。反応混合物を65℃
で8時間撹拌し、次いで蒸留して沸点75〜77℃
(0.5mmHg)の生成物を29.5g回収した。
【0039】実施例7 メチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート
の単独重合 ホモポリマーのガラス転移温度を測定するためにNVF
/メチルアクリレート付加物のホモポリマーを製造し
た。実施例1で製造した50gの付加物を、撹拌機およ
び油浴を備え、60gのトルエンの入った反応槽内に加
えた。混合物を撹拌しそして100℃に昇温し、そして
0.5gのVazoTM88開始剤(1,1′−アゾビスシクロヘ
キサンカーボニトリル)を一度に添加した。反応を32
時間進行させて、その後、沈殿したポリマーを濾過によ
り回収した。ホモポリマーをゲル透過クロマトグラフィ
ーにより分析しそして55,600の数平均分子量(M
n)と152,100の重量平均分子量(Mw)とを有
することが判った。示差走査熱量計(DSC)を用いて
ガラス転移温度を測定し、それが24℃であることが判
った。
【0040】実施例8 エチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート
の単独重合 NVF/エチルアクリレート付加物のホモポリマーもま
た製造した。実施例2で製造した15.1gの付加物
を、撹拌機と油浴とを備え、13gのエチルアセテート
を入れた反応槽内に添加した。混合物を撹拌し、そして
80℃に昇温し、そして0.03gのVazoTM67(2,2′
−アゾビス−2−メチルブタンニトリル)開始剤を一度
に加えた。反応を29時間進行させ、その後、水中への
沈殿によってポリマーを回収し、濾過しそして真空オー
ブン内で乾燥した。ゲル透過クロマトグラフィー分析に
より、Mnが32,300そしてMwが106,900で
あることを示した。DSCによって測定するとガラス転
移温度は46℃であることが判った。
【0041】実施例9 メチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート
(NVF/MA)のNVFとの共重合 機械撹拌機、水凝縮器、窒素の流入/流出管および添加
漏斗を備えた三つ口丸底フラスコに15.4gのNVF
/MA 0.2gのVazo88、および36.1gのメトキシ
プロパノールを装入した。混合物を100℃に加熱し、
この温度で30分間撹拌した。4.6gのNVFと、1
0.5gのメトキシプロパノール中の0.2gのVazo88と
の混合物を添加漏斗を経て40分にわたって添加した。
混合物を4時間にわたって100℃で連続的に加熱し
た。反応溶液から取り出した試料をガスクロマトグラフ
ィーによって分析すると、76%のNVF/MAと98
%のNVFとがポリマーに変換されたことが示された。
真空下で溶媒を除去し、D2O中に生成物を溶解した。
13C核磁気共鳴により、予想されるコポリマーのNVF
とNVF/MAとの比は40/60であることが示され
た。
【0042】実施例10 メチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート
のブチルアクリレートとの共重合 機械撹拌機、水凝縮器、窒素の流入/流出管および添加
漏斗を備えた三つ口丸底フラスコに11.5gのNVF
/MA 0.1gの Triginox 23、および20.4gのメ
タノールを装入した。混合物を60℃に加熱し、この温
度で30分間撹拌した。9.4gのブチルアクリレート
と、20.1gのメタノール中の0.1gのTriginox 23
との混合物を添加漏斗を経て3時間にわたって添加し
た。混合物を2時間60℃で連続して加熱した。反応溶
液から取り出した試料をガスクロマトグラフィーによっ
て分析すると、77%のNVF/MAと100%のブチ
ルアクリレートとがポリマーに変換されたことが示され
た。真空下で溶媒を除去し、そしてDMSO中に生成物
を溶解した。13C核磁気共鳴により、予想されるコポリ
マーのブチルアクリレートとNVF/MAとの比は5
3:47であることが示された。ゲル透過クロマトグラ
フィー(標準としてポリスチレンを使用)によって測定
されたポリマーの分子量はMwが105,485で、M
nが33,616であった。
【0043】実施例11 メチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート
のビニルプロピオネートとの共重合 機械撹拌機、水凝縮器、窒素の流入/流出管および添加
漏斗を備えた三つ口丸底フラスコに12.4gのNVF
/MA、7.9gのビニルプロピオネート、および35.
8gのアセトニトリルを装入した。混合物を10.5g
のアセトニトリル中の0.2gのTriginox 23を反応フラ
スコに一度に添加した。混合物を47時間60℃におい
て連続的に加熱した。反応溶液から取り出した試料をガ
スクロマトグラフィーによって分析すると、83%のN
VF/MAと76%のビニルプロピオネートとがポリマ
ーに変換されたことが示された。真空下で溶媒を除去し
デュウテリオアセトニトリル中に生成物を溶解した。13
C核磁気共鳴分析により、予想されるコポリマーのビニ
ルプロピオネートとNVF/MAとの比は50/50で
あることが示された。ゲル透過クロマトグラフィー(標
準としてポリスチレンを使用)によって測定されたポリ
マーの分子量はMwが19,338で、Mnが8313
であった。このポリマーのガラス転移温度は約40℃で
あった。
【0044】実施例12 感光性組成物中の希釈剤としてのNVF/アクリレート
エステル付加物の相対的性能を従来技術のN−ビニルモ
ノマーと比較して評価した。エポキシアクリレートオリ
ゴマー、二つの多官能性アクリレートモノマーおよび普
通の遊離基開始剤を含有するモデルの処方物中で等重量
分率のN−ビニル化合物を比較した。
【0045】
【表3】
【0046】オリゴマー、アクリレートモノマー、N−
ビニルモノマーおよび光開始剤を含む液状混合物を十分
に撹拌しそしてブルックフィールド粘度を測定した。1
0号のワイアバーを用いて、清浄化された3インチ×5
インチのアルミニウムパネル上に薄い膜を展延した。市
販の300ワット/インチの中圧水銀ランプとコンベア
システムを用いてこのパネルを紫外線下で硬化した。毎
分105フィートのコンベア速度の下での1回の曝露の
後、硬化されたフィルムの特性を評価した。
【0047】硬化の程度は、二重摩擦試験を用いてフィ
ルムの耐水および耐溶媒(メチルエチルケトン)として
の抵抗力を測定することによって示された。フィルムの
硬度はガラスに対して較正された BYK Gardner Pendulu
m Hardness Tester を用いるPersoz 硬度技術によって
評価した(412秒)。各処方物の相対的硬化速度を硬
化比較機(UV Process Supply Inc.)の深さを用いて評
価した。従来技術のN−ビニルモノマー(N−ビニルホ
ルムアミド、N−ビニル−2−ピロリドンおよびN−メ
チル−N−ビニルアセトアミド)を含有する処方物の特
性を下記に示す。
【0048】
【表4】
【0049】予想したとおり、NVFおよびNVPは硬
質で無色の化学的耐性のあるフィルムを生成し、またこ
のシステムで優れた硬化速度を示した。NMNVAは粘
度を低下するのに最も有効であり、またより柔質なフィ
ルムを生成し、そしてモノマーの黄色を保持した。NM
NVAの硬化度は、他のモノマーより著しく低かった
が、このことは光重合速度がより遅いことを示す。一般
にこの試験においては大きな数値が好ましい。何故なら
ば、それは、所定のフィルム厚さを硬化するのにより短
い曝露時間ないしはより速い製造ライン速度を採用でき
ることを意味するからである。NMNVAはまた本応用
で要求されるものより著しく低い引火点をも有した。
【0050】次に3−(N−ビニルホルムアミド)プロ
ピオネートエステルを含有する処方物を上記の方法に従
って評価した。メチル3−(N−ビニルホルムアミド)
プロピオネート(以下NVF/MAと略記する)、エチ
ル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート(N
VF/EA)、およびn−ブチル3−(N−ビニルホル
ムアミド)プロピオネート(NVF/BA)を処方しま
た従来技術の3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオ
ニトリル(NVF/AN)化合物と並行して硬化した。
【0051】
【表5】
【0052】上に示すごとく、これら三つのプロピオネ
ートエステルはすべて、プロピオニトリル付加物よりも
希釈剤として一層有効であった。NVF付加物はすべて
一回の曝露で乾いた表面へと硬化し、化学的耐性のある
架橋フィルムが得られた。NVF/メチルアクリレート
付加物は、NVFおよびNVPより低い処方物粘度を与
え、最も柔軟なフィルムを形成しまた優れた硬化速度を
示した。すべての付加物は、それらのTg値がより低い
ことから予想されるように、NVFに比べてフィルム硬
度を低下させることが認められた。NVF/アクリロニ
トリル付加物は濃黄色を保持した硬化フィルムを生成し
た。このフィルムをCIE尺度に従って測定すると、無
色の対照物のデルタ−E値0に対してデルタ−E値26
(強く着色)を有することが判った。NVF/アクリレ
ートエステル生成物はすべて無色のフィルムに硬化し
た。
【0053】実施例13 メチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート
(NVF/MA)を含有する硬化フィルムの水感受性を
NVFを含有する同一の処方物と比較した。この試験で
用いた処方物は以下のとおりであった。
【表6】
【0054】処方物は実施例12に示した条件下で硬化
し、そして秤量したフィルムの水の収着の程度を、60
℃で1時間水中に浸漬の後測定した。水浸したフィルム
を紙タオルでたたくようにして乾かし、再度秤量し、次
いでオーブン中で100℃にて2時間乾燥した。オーブ
ン乾燥後のフィルムの最終的重量も記録した。膨潤指数
は出発時のもとの重量に対する浸水したフィルムの重量
比と定義される。水への可溶百分率は、出発時重量と比
較したオーブン乾燥後の重量減として定義される。この
試験の結果を下記に示す。
【0055】
【表7】 ここに示されるように、メチル3−(N−ビニルホルム
アミド)プロピオネートを含有する硬化フィルムはより
低い水収着を示しまた等しい重量分率のNVFを含有す
るフィルムより柔軟であった。
フロントページの続き (72)発明者 ウオールター・ルイス・レンズ アメリカ合衆国ペンシルベニア州18062. マキユンジー.ラーチレイン6391 (72)発明者 ロバート・クランツ・ピンシユミツト・ジ ユニア アメリカ合衆国ペンシルベニア州18104. アレンタウン.リバテイーストリート2549

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造式 【化1】 (式中、R1は水素またはメチル基であり、またR2は1
    〜20個の炭素原子を含む直鎖また分枝鎖のアルキル、
    シクロアルキル、アリールアルキル、アルキルオキシア
    ルキル、オリゴアルキレンオキシまたはアリール基であ
    る)によって表わされる3−(N−ビニルホルムアミ
    ド)プロピオネートからなるN−ビニル化合物。
  2. 【請求項2】 R1が水素である請求項1記載の化合
    物。
  3. 【請求項3】 R1が水素であり、またR2が1〜8個の
    炭素原子を含む直鎖または分枝鎖アルキル基である請求
    項1記載の化合物。
  4. 【請求項4】 R1がメチル基である請求項1記載の化
    合物。
  5. 【請求項5】 R1がメチル基であり、またR2が1〜8
    個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖アルキル基である
    請求項1記載の化合物。
  6. 【請求項6】 N−ビニルホルムアミドモノマーをアク
    リル酸エステルまたはメタクリル酸エステルに塩基接触
    下で付加することによって得られる請求項1記載の化合
    物。
  7. 【請求項7】 触媒がアルコキシド、アルキル−または
    アリール−リチウム、カリウムまたはナトリウムの部類
    に属するものである請求項6記載の化合物。
  8. 【請求項8】 R1が水素であり、R2が1〜8個の炭素
    原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキル基であり、また
    触媒がアルコキシドの部類に属するものである請求項6
    記載の化合物。
  9. 【請求項9】 触媒がナトリウムメトキシドである請求
    項8記載の化合物。
  10. 【請求項10】 R2がメチルまたエチル基であり、ま
    た触媒が0.1〜0.5重量%で存在するナトリウムメト
    キシドである請求項8記載の化合物。
  11. 【請求項11】 R1がメチル基であり、R2が1〜8個
    の炭素原子を含みまた触媒がアルキル−またはアリール
    −リチウム、カリウムまたはナトリウム化合物である請
    求項6記載の化合物。
  12. 【請求項12】 触媒がブチルリチウムである請求項1
    1記載の化合物。
  13. 【請求項13】 R2がメチルまたはエチル基である請
    求項11記載の化合物。
  14. 【請求項14】 触媒が0.05〜0.2重量%で存在す
    るブチルリチウムである請求項13記載の化合物。
  15. 【請求項15】 N−ビニル化合物がホモポリマーであ
    る請求項1記載の化合物。
  16. 【請求項16】 N−ビニル化合物が、請求項1記載の
    構造を有する(N−ビニルホルムアミド)プロピオネー
    ト単位を共重合性第2モノマーとともに含むコポリマー
    である請求項1記載の化合物。
  17. 【請求項17】 共重合性第2モノマーが、エチレン、
    ビニルアセテート、ビニルクロライド、マレエートエス
    テルおよびアクリロニトリルからなる群から選択される
    請求項16記載の化合物。
  18. 【請求項18】 請求項1記載の化合物を含有する光硬
    化性コーティング。
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