JPH08337580A - エポキシ基含有ジ(メタ)アクリレート化合物及びその製造方法 - Google Patents

エポキシ基含有ジ(メタ)アクリレート化合物及びその製造方法

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JPH08337580A
JPH08337580A JP7145918A JP14591895A JPH08337580A JP H08337580 A JPH08337580 A JP H08337580A JP 7145918 A JP7145918 A JP 7145918A JP 14591895 A JP14591895 A JP 14591895A JP H08337580 A JPH08337580 A JP H08337580A
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正広 宍戸
Takanari Ishihara
隆也 石原
Hiroaki Yashima
弘明 八島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 反応性に富む二官能の(メタ)アクリレート
化合物にさらにエポキシ基を導入することにより、反応
性を高めた新規なエポキシ基含有ジ(メタ)アクリレー
ト化合物及びその製造方法を提供する。 【構成】 下記一般式(I)で表されるエポキシ基含有
ジ(メタ)アクリレート化合物。 【化1】 (式中、R1及びR2は単結合又は炭素数1〜10のアル
キレン基であって、お互いに同じであっても異なってい
てもよく、R3及びR4は水素原子又はメチル基であ
る。)下記式(II)で表されるジオールと、 HO−R1−HC=CH−R2−OH (II) (式中、R1及びR2は単結合又は炭素数1〜10のアル
キレン基を表す。) (メタ)アクリル酸を酸触媒の存在下で反応させ、次い
で有機過酸化物を該(メタ)アクリル酸エステルに反応
させて該ジオールに由来する炭素−炭素二重結合を選択
的にエポキシ化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高機能性樹脂のモノマー
として、あるいは合成樹脂・繊維・インキ・塗料の分野
の各種ポリマー、オリゴマー若しくはこれらを含有する
樹脂組成物の製造用原料、原料成分又は添加剤として利
用される新規なエポキシ基含有ジ(メタ)アクリレート
化合物及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より各種の(メタ)アクリル酸エス
テルが知られており、様々な分野で利用されている。例
えば、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、2−エ
チルヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレー
ト、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタ
エリスリトールトリアクリレート、ブタンジオールジア
クリレート等が単官能、多官能化合物として一般的に知
られている。
【0003】しかしながら、これらの化合物を印刷イン
キや塗料等に用いた場合には、硬化後の密着性が悪く、
塗膜が剥離する等の問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は反応性に富む
二官能の(メタ)アクリレート化合物にさらにエポキシ
基を導入することにより、反応性を高めた新規なエポキ
シ基含有ジ(メタ)アクリレート化合物及びその製造方
法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は下記
一般式(I)で表されるエポキシ基含有ジ(メタ)アク
リレート化合物を提供するものである。
【0006】
【化3】 (式中、R1及びR2は単結合又は炭素数1〜10のアル
キレン基であって、お互いに同じであっても異なってい
てもよく、R3及びR4は水素原子又はメチル基であ
る。) このような構造を有する本発明のエポキシ基含有ジ(メ
タ)アクリレート化合物は新規な化合物であり、分子内
に重合性が高いアクリロイル基を2個有するため、熱、
紫外線、イオン及びラジカル開始剤の存在下で容易に重
合し、かつ不飽和基含有化合物とも容易に共重合する。
また、反応性の高いエポキシ基が分子内に存在するた
め、それらが更に架橋等の反応ポイントとして働き、硬
度、密着性等の樹脂性能を向上させている。
【0007】このような構造を有する本発明のエポキシ
基含有ジ(メタ)アクリレート化合物を製造する方法と
しては、例えば、本発明の製造方法、すなわち、下記式
(II)で表されるジオールと、 HO−R1−HC=CH−R2−OH (II) (式中、R1及びR2は単結合又は炭素数1〜10のアル
キレン基であって、お互いに同じであっても異なってい
てもよい。) (メタ)アクリル酸を酸触媒の存在下で反応させて記式
(III)で表される(メタ)アクリル酸エステルと
し、
【0008】
【化4】 次いで有機過酸化物をこの(メタ)アクリル酸エステル
に反応させて上記ジオールに由来する炭素−炭素二重結
合を選択的にエポキシ化する方法が好適に用いられる。
【0009】上記ジオール(II)は、例えば不飽和ジ
カルボン酸の選択還元、不飽和ラクトンの開裂、不飽和
ラクトンの選択還元等により得ることができる。ジオー
ル(II)の具体例としては、2−ブテン−1,4−ジ
オール、2−ペンテン−1,5−ジオール、3−ヘキセ
ン−1,6−ジオール等が挙げられる。
【0010】また、ジオールに(メタ)アクリル酸を反
応させるときに用いる酸触媒としては、例えば、硫酸、
p−トルエンスルホン酸などを例示することができる
が、これらに限定されるものではない。
【0011】更にこの反応においては重合禁止剤を添加
することが好ましく、例えば、フェノチアジン、p−メ
トキシフェノール、ヒドロキノンなどを添加することが
できるが、これらに限定されるものではない。
【0012】前記エステル化反応は、通常、適当な溶媒
中で実施するのがよく、特に好適に使用される溶媒とし
て、例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼ
ン、トルエン等のエステル化反応の進行に支障がない溶
媒であって、かつ、生成する水を共沸によって除去しう
るような溶媒を挙げることができる。
【0013】エステル化の反応条件として、(メタ)ア
クリル酸とジオールのモル比((メタ)アクリル酸/ジ
オール)は通常1.0〜8.0、好ましくは2.0〜
3.0の範囲である。
【0014】酸触媒の添加量は(メタ)アクリル酸及び
ジオールの合計量に対して、通常0.1〜10.0重量
%、好ましくは1.5〜3.0重量%である。
【0015】また、溶媒の添加量は、(メタ)アクリル
酸及びジオールの合計量に対して、通常30〜200重
量%、好ましくは50〜100重量%である。
【0016】更に重合禁止剤の添加量は、(メタ)アク
リル酸、ジオール、酸触媒及び溶媒の合計量に対して、
通常0.01〜0.5重量%、好ましくは0.05〜
0.3重量%である。
【0017】このエステル化反応は通常60〜200℃
程度の温度で好適に行うことができるが、適時、用いる
溶媒の沸点付近、あるいはそれ以上の温度に設定した
り、反応の進行と共に昇温するなどして、生成する水を
共沸除去しつつ行う温度が、好適に採用される。
【0018】反応圧力は、通常、減圧から常圧付近に選
定すればよく、生成する水の共沸除去を減圧によって促
進する方法もしばしば好適に採用される。
【0019】また、この反応は、回分式、流通式又はこ
れらを組み合わせた方式で行うこともできる。
【0020】なお、エステル化反応後は、アルカリ水溶
液による触媒の中和、水洗した後に低沸分を留去する。
また、減圧蒸留を行うことで、更に高純度の(メタ)ア
クリル酸エステル(III)が得られる。
【0021】次に生成した上記一般式(III)で表さ
れる(メタ)アクリル酸エステル中のジオールに由来す
る炭素−炭素二重結合を有機過酸化物を用いて選択的に
エポキシ化し、エポキシ基含有ジ(メタ)アクリレート
化合物を製造する。
【0022】このときに用いる有機過酸化物としては、
例えば、過安息香酸、メタクロロ過安息香酸、過酢酸、
過ギ酸などが例示できるが、これらに限定されるもので
はない。
【0023】また、このときに用いる溶媒としては、例
えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ベンゼン、ヘキ
サンなどを例示することができるが、これに限定される
ものではない。
【0024】更にこの反応においても重合禁止剤を添加
することが好ましく、例えば、フェノチアジン、p−メ
トキシフェノール、ヒドロキノンなどを使用することが
できるが、これらに限定されるものではない。
【0025】反応条件として、有機過酸化物量/(メ
タ)アクリル酸エステル量のモル比は通常0.5〜5.
0、好ましくは1.5〜3.0である。
【0026】溶媒の添加量は、有機過酸化物及び(メ
タ)アクリル酸エステルの合計量に対して、5.0〜3
00重量%の範囲内で、有機過酸化物及び(メタ)アク
リル酸エステルが均一に溶媒中にあればよい。
【0027】更に重合禁止剤の添加量は、(メタ)アク
リル酸エステル、有機過酸化物及び溶媒の合計量に対し
て、通常0.01〜0.5重量%、好ましくは0.05
〜0.3重量%である。
【0028】反応温度は通常−10.0〜50.0℃程
度であり、室温以下の温度が好適に採用される。
【0029】なお、反応後は、残っている有機過酸過物
を、硫酸鉄(II)、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸
ナトリウムなどの水溶液で還元し、次に弱アルカリで中
和し、飽和食塩水で洗浄し、低沸分を留去する。
【0030】以上のようにして、所望のエポキシ基含有
ジ(メタ)アクリレート化合物を容易に合成することが
できる。
【0031】
【実施例】以下、本発明の実施例及びその比較例によっ
て本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
【0032】実施例1 2−ブテン−1,4−ジアクリレートの合成 撹拌機、温度調節器、温度計、凝縮器、分離器を備えつ
けた反応器に、2−ブテン−1,4−ジオール141重
量部、アクリル酸252重量部、フェノチアジン0.7
重量部、シクロヘキサン310重量部、及び触媒として
硫酸7.8重量部を仕込み、80℃に加熱し3時間反応
させた。生成する水は溶媒と共に蒸留して分離器で除去
し、溶媒は連続して反応器に返した。反応終了後室温ま
で冷却し、10重量%の水酸化ナトリウム水溶液で中和
し、更に油層を水洗・乾燥後、ロータリーエバポレータ
ーでシクロヘキサンを留去し、反応生成物を得た。更に
これを減圧蒸留し、93〜95℃/2.0mmHgの留
分を170重量部得た。
【0033】実施例2 2,3−エポキシブタン−1,4−ジアクリレートの合
成 撹拌機、温度計、冷却管を備えつけた反応器に、実施例
1で得られた反応生成物6重量部、ジクロロメタン30
0重量部、メタクロロ過安息香酸18重量部を仕込み、
室温で3日間撹拌した。その後反応液に飽和チオ硫酸ナ
トリウム水溶液60重量部、飽和炭酸水素ナトリウム水
溶液120重量部加え、その水層をジクロロメタン20
部で3回抽出し、次に反応有機層と共に飽和食塩水で洗
浄し、乾燥した。更にロータリーエバポレーターでジク
ロロメタンを留去し、n−ヘキサンで再結晶して反応生
成物3重量部を得た。
【0034】得られた反応生成物は融点52.8〜5
3.1℃の白色針状結晶で、質量分析をした結果、分子
量は212であった。
【0035】更に得られた反応生成物の赤外吸収スペク
トル(IRスペクトル)の結果を次に示す。
【0036】スペクトルの帰属は以下の通りとなった。 νC-H 3014cm-1 (C−H伸縮) νC=O 1634cm-1 (C=O伸縮) νC=O 1743,1725cm-1 (C=O伸縮) νC-O 1208,987,809cm-1 (C−O伸縮) また、1H−NMRスペクトルの結果及び13C−NMR
スペクトルの結果からそれぞれのスペクトルの帰属は下
式(IV)の構造式に従い、以下の通りになった。
【0037】1H−NMRスペクトル(270MHz:
アセトン−d6);δ(ppm) 3.27ppm 2H(H5f,H6f) 4.20 2H(H4d,H7d) 4.47 2H(H4e,H7e) 5.91 2H(H1b,H10b) 6.15 2H(H2c,H9c) 6.38 2H(H1a,H10a13 C−NMRスペクトル(270MHz:アセトン−d
6);δ(ppm) 54.5ppm 2C(CH:C5,C6) 63.7 2C(CH2:C4,C7) 129.5 2C(CH:C2,C9) 132.2 2C(CH2:C1,C10) 166.6 2C(C−O:C3,C8) これらの分析結果から、得られた反応生成物は下式(I
V)で表される本発明の目的とする化合物の1成分であ
ることがわかった。
【0038】
【化5】 実施例3 密着性試験 実施例2で得られた2,3−エポキシブタン−1,4−
ジアクリレート(IV)20重量部を、スチレン20重
量部に溶解し、これを市販されているエポキシ系オリゴ
マー(昭和高分子(株)製SP−1509)60重量
部、光重合開始剤(チバガイギ製イルガキュア184)
5重量部に混合して配合物とした。
【0039】この配合物をポリカーボネート樹脂板に、
塗膜機を用いて塗膜の厚さが100μmとなるように塗
布し、次にこれを高圧水銀燈(1000mJ/cm2
で紫外線硬化させて、試験片を作製した。
【0040】次にその試験片を用いて、碁盤目試験を行
った。
【0041】すなわち試験片面上に、かみそりの切刃で
素地に達する1mmの碁盤目100個(10×10)を
作り、更にセロハン粘着テープを完全に密着させ、直ち
にテープの一端を塗面に直角に保ち、瞬間的に引き離
し、完全に剥がれないで残った碁盤目の数を調べ、密着
性について調査する。
【0042】結果は、碁盤目が全て剥離せずに残り、高
い密着性を示すことがわかった。
【0043】結果を表1に示す。
【0044】比較例 イソボルニルアクリレートの密着性試験 一般に低収縮であるため、多く使用されているイソボル
ニルアクリレートについて、前例同様に密着性試験を行
った。
【0045】結果は、試験片面上に残った碁盤目はわず
か4個であり、ほとんど密着性が無い。
【0046】結果を表1に示す。
【0047】
【表1】 ・エポキシ系オリゴマー:昭和高分子(株)製SP−1
509 ・密着性:碁盤目試験(JIS K−5400)によ
る。表中の数値は100個の桁目のうち残存した桁目の
個数を表す。
【0048】
【発明の効果】本発明により反応性に富む二官能の(メ
タ)アクリレート化合物にさらにエポキシ基が導入され
てが反応性を高めた新規な化合物であるエポキシ基含有
ジ(メタ)アクリレート化合物が得られた。
【0049】本発明の化合物は高機能性樹脂のモノマー
として、あるいは合成樹脂・繊維・インキ・塗料の分野
の各種ポリマー、オリゴマー若しくはこれらを含有する
樹脂組成物の製造用原料、原料成分又は添加剤として広
範囲に利用することができる。特に、共重合体原料、重
合促進剤として好適に利用され、硬度、密着性の向上に
寄与する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(I)で表されるエポキシ基
    含有ジ(メタ)アクリレート化合物。 【化1】 (式中、R1及びR2は単結合又は炭素数1〜10のアル
    キレン基であって、お互いに同じであっても異なってい
    てもよく、R3及びR4は水素原子又はメチル基であ
    る。)
  2. 【請求項2】 下記式(II)で表されるジオールと、 HO−R1−HC=CH−R2−OH (II) (式中、R1及びR2は単結合又は炭素数1〜10のアル
    キレン基であって、お互いに同じであっても異なってい
    てもよい。) (メタ)アクリル酸を酸触媒の存在下で反応させて下記
    式(III)で表される(メタ)アクリル酸エステルと
    し、 【化2】 (式中、R3及びR4は水素原子又はメチル基である。) 次いで有機過酸化物を該(メタ)アクリル酸エステルに
    反応させて該ジオールに由来する炭素−炭素二重結合を
    選択的にエポキシ化することを特徴とする請求項1記載
    のエポキシ基含有ジ(メタ)アクリレート化合物の製造
    方法。
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