JPH09157326A - フッ素含有(メタ)アクリレート、その製造方法及びその硬化物 - Google Patents

フッ素含有(メタ)アクリレート、その製造方法及びその硬化物

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JPH09157326A
JPH09157326A JP33771995A JP33771995A JPH09157326A JP H09157326 A JPH09157326 A JP H09157326A JP 33771995 A JP33771995 A JP 33771995A JP 33771995 A JP33771995 A JP 33771995A JP H09157326 A JPH09157326 A JP H09157326A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低屈折率で表面張力が低く、ガラス転移点が高
い硬化物を与える(メタ)アクリレートを提供する。 【構成】本発明の一般式(1) 【化1】 (但し、Rはアルキル基、アルキルカルボニル基、オキ
シアルキレン基、アルキロール基であり、R1 ,R2
3 のいずれか1または2個が(メタ)アクリロイル
基、残りがフッ素置換アルキルカルボニル基である。)
で表される(メタ)アクリレート化合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱、紫外線、放射線、
ラジカル重合開始剤の存在下で容易に重合する、低屈折
率、低表面張力、高ガラス転移点(以下Tg点と称す
る)を有し、光学分野及び表面改質分野の成分として期
待される新規な(メタ)アクリレート、その製造方法お
よびその硬化物に関する。
【0002】
【従来の技術】通常の方法として(メタ)アクリレート
化合物を得るためには、多価アルコールと(メタ)アク
リル酸を反応させればよく、例えばメチル(メタ)アク
リレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メ
タ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、
2ーエチルヘキシル(メタ)アクリレート、2ーヒドロ
キシエチル(メタ)アクリレート、2ーヒドロキプロピ
ル(メタ)アクリレート、1、6ーヘキサンジオールジ
(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メ
タ)アクリレート、ポリ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)ア
クリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)ア
クリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレー
ト、イソボロニル(メタ)アクリレート等が挙げられ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、これらの
(メタ)アクリレート化合物は、紫外線硬化型樹脂ある
いは電子線硬化型樹脂素材として、多方面に使用されて
いる。近年では、紙、木、プラスチック、等の幅広い分
野でのコーティング剤として、また、光学的なレンズや
ポッティング等の注型剤として多く利用されるようにな
った。これらの要求特性としては、低屈折率、低表面張
力、高Tg点等が上げられている。しかしながら、低屈
折率、低表面張力、高Tg点を全て満足する素材は無
く、しいて上げるならば、フッ素系、シリコーン系等の
特殊アクリレートがあるが、いずれの場合も、低屈折
率、低表面張力は満足できるがTg点が低いという課題
があった。また、これらの樹脂は、価格もかなり高いも
のであった。また、表面張力を下げるときにはシリコー
ン、フッ素系の添加剤を使用することもできるが、これ
らの添加剤は時間の経過とともに徐々に表面に移行し、
長期にわたる性能の維持は期待できないものであった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、一般的によく用いられている多官能アクリレー
トの一部にフッ素含有部位を導入することにより、特に
各種コーティング用のスリップ性付与剤、または離型性
付与剤として有用である従来よりよく知られている(メ
タ)アクリレートよりも低屈折率、低表面張力で、かつ
高Tg点である新規なフッ素含有(メタ)アクリレート
を提供することに成功し本発明を完成した。
【0005】すなわち、本発明は一般式(1)
【0006】
【化5】
【0007】(式中、Rはアルキル基、アルキルカルボ
ニル基、オキシアルキレン基、アルキロール基または
【0008】
【化6】 を表す。R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 のいずれ
か1または2個が(メタ)アクリロイル基、残りがR7
−CO−基である。R7 はCn 2n+1であり、nは1〜
10の整数である。)で表される(メタ)アクリレート
化合物。
【0009】一般式(2)
【化7】
【0010】一般式(3)
【化8】 (式中、R7 前記と同じCn 2n+1であり、nは1〜1
0の整数である。)で表されるフッ素含有モノカルボン
酸化合物と一般式(3)(式中のRは前記と同じもので
ある。)で表される化合物および(メタ)アクリル酸と
反応させることを特徴とする前記式(1)で示される
(メタ)アクリレート化合物の製造方法及びその硬化物
に関する。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のフッ素含有(メタ)アク
リレートは、一般式(2)で表されるフッ素含有モノカ
ルボン酸と多価アルコールを反応させ次にアクリル酸あ
るいはメタアクリル酸とを反応させることにより得るこ
とができる。あるいは、一般式(2)と多価アルコール
および(メタ)アクリル酸を同時に仕込み、反応させ得
る事もできる。
【0012】一般式(2)で表される化合物の具体例と
してはパーフルオロメチリックアシド、パーフルオロエ
チリックアシド、パーフルオロプロパニックアシド、パ
ーフルオロブチリックアシド、パーフルオロペンタノイ
ックアシド、パーフルオロヘキサノイックアシド、パー
フルオロヘプタノイックアシド、パーフルオロオクタノ
イックアシド、パーフルオロノナノイックアシド、パー
フルオロデカノイックアシド等が挙げられる。
【0013】一般式(3)で表される化合物の具体例と
しては、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトー
ル、ジペンタエリスリトール、また、それらをエチレン
オキサイド、プロピレンオキサイド、ε−カプロラクト
ンで変性したアルコール等が挙げられる。
【0014】一般式(2)で表される化合物および(メ
タ)アクリル酸と一般式(3)で表される化合物との反
応には好ましくは触媒が用いられる。用いられる触媒と
しては、公知の例えば塩酸、硫酸、p−トルエンスルホ
ン酸、メタンスルホン酸等が挙げられる。触媒の添加量
は反応混合物に対して0.001〜10.0wt%が好
ましく、特に0.01〜5.0wt%が好ましい。
【0015】反応時の重合防止のために重合禁止剤、例
えばハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ハドロキ
ノンモノメチルエーテル、フェノチアジン等を添加する
のが好ましい。添加量は、反応混合物に対して0.00
1〜5.0wt%が好ましく、特に0.01〜0.5w
t%が好ましい。
【0016】本発明における反応温度は60〜180℃
が好ましく、特に80〜120℃が好ましい。また、反
応時間は1〜48時間が好ましく、特に3〜10時間が
好ましい。
【0017】また、上記の反応により得られた生成物
は、必要に応じて蒸留およびカラムクロマトによる精製
を行うことにより不純物を減少させ、屈折率、表面張力
をさらに低減することもできる。
【0018】本発明の(メタ)アクリレートは、公知の
ラジカル硬化システムにより硬化物を得ることができ
る。例えば、ベンゾフェノン、1ーヒドロキシシクロヘ
キシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチルプ
ロピオフェノン、4−イソプロピリ−2−ヒドロキシ−
2−メチルプロピオフェノン、ベンジルジメチルケター
ル、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]
−2−モルフォリノプロパノン、1,2,4,6−トリ
メチルベンゾイルフェニルホスフィンオキサイド等の公
知光重合開始剤を0.01〜10.0wt%添加し紫外
線を照射することにより硬化物を与える。また、電子線
硬化システムあるいは過酸化物硬化システムでも、硬化
物を得ることができる。得られた硬化物はいずれも一般
に知られている(メタ)アクリレートから得られた硬化
物よりも屈折率が低く、Tg点が高く、表面のスリップ
性が良い。
【0019】
【実施例】次に実施例により本発明を具体的に説明す
る。実施例において部は重量部を意味する。
【0020】合成の実施例
【0021】実施例1 攪はん機、水分離機、温度計の付いた反応器にトリメチ
ロールプロパン134部、パーフルオロブタン酸214
部、トルエン200部、シクロヘキサン200部、濃硫
酸10部を加え昇温して、共沸により水を系外に追い出
しながら6時間反応を行った。反応温度は85〜95
℃、生成水は18部であった。冷却後、アクリル酸17
3部、ハイドロキノン1.4部を追加し昇温し、空気を
吹き込みながら共沸により水を系外に追い出しながら6
時間反応を続けた。反応温度は85〜95℃、生成水は
36部であった。冷却後、トルエン600部を加え、2
5%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え中和洗浄
し、更に20%食塩水100部で3回洗浄して、減圧下
トルエン、シクロヘキサンを留去して微黄色液体217
部を得た。このものをトルエン1000部に溶解し、カ
ラムクロマト用シリカゲル60部中を通し更にトルエン
200部で溶出する。減圧下微量の空気を吹き込みなが
らトルエンを留去し、精製品を得た。このものの粘度は
65cps(25℃)、屈折率は1.416(25℃) 比重は1.292(25℃)、表面張力は23.0dy
ne/cm(25℃)であった。生成物は下記の構造式
を有するアクリレートである。
【0022】
【化9】
【0023】分析データ 実施例1により得られたアクリレートは、表1に示した
条件により、GC分析を行った。その結果a成分(x=
2、y=1)とb成分(x=1、y=2)の混合物であ
った。また、各成分のピークの構造は表1に示した条件
により、GCMS分析によって確認された。 a成分:〔M+1〕+ 342 b成分:〔M+1〕+ 462
【0024】
【表1】
【0025】実施例2 攪はん機、水分離機、温度計の付いた反応器にトリメチ
ロールプロパン134部、パーフルオロオクタン酸41
4部、トルエン200部、シクロヘキサン200部、濃
硫酸10部を加え昇温して、共沸により水を系外に追い
出しながら8時間反応を行った。反応温度は87〜95
℃、生成水は18部であった。冷却後、アクリル酸17
3部、ハイドロキノン1.3部を追加し昇温し、空気を
吹き込みながら共沸により水を系外に追い出しながら8
時間反応を続けた。反応温度は87〜95℃、生成水は
36部であった。冷却後、トルエン600部を加え、2
5%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え中和洗浄
し、更に20%食塩水100部で3回洗浄して、減圧下
トルエン、シクロヘキサンを留去して微黄色液体380
部を得た。このものをトルエン500部に溶解し、カラ
ムクロマト用シリカゲル200部中を通し更にトルエン
500部で溶出する。減圧下微量の空気を吹き込みなが
らトルエンを留去し、精製品を得た。このものの粘度は
220cps(25℃)、屈折率は1.409(25
℃)、比重は1.377(25℃)、表面張力は20.
2dyne/cm(25℃)であった。生成物は下記の
構造式を有するアクリレートである。
【0026】
【化10】
【0027】分析データ 実施例2により得られたアクリレートは、表1に示した
条件により、GC分析を行った。その結果c成分(x=
1、y=2)が主成分であった。また、主成分のピーク
の構造は表1に示した条件により、GCMS分析によっ
て確認された。 c成分:〔M+1〕+ 549
【0028】硬化物実施例
【0029】実施例3 実施例1〜2で得られたアクリレートにそれぞれ3wt
%のヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを加え、
ガラス板上に約50ミクロンの膜厚になるように塗布
し、窒素雰囲気下高圧水銀灯で500mJ/cm2の紫
外線を照射して硬化膜を得た。得られた硬化物の特性を
表1に示した。
【0030】比較例 従来よく知られている(メタ)アクリレートの25℃で
の屈折率、および実施例3と同様の方法にて調整した、
それらの硬化物の特性を表2に示した。
【0031】
【表2】
【0032】屈折率はJISK−0062に準じて測定
した。表面張力はウイルヘルミー式表面張力計A3型
(協和界面科学(株)製)を用い常法にて測定した。T
g点は粘弾性測定機DMS−100(セイコー電子工業
(株)製)を用い常法にて測定した。また、スリップ性
は指触により判断した。
【0033】
【発明の効果】ラジカル硬化システムにおいて容易に硬
化可能で、従来よりよく知られている(メタ)アクリレ
ートより、低表面張力で、かつ高Tg点である新規なフ
ッ素含有(メタ)アクリレートが得られた。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(1) 【化1】 (式中、Rはアルキル基、アルキルカルボニル基、オキ
    シアルキレン基、アルキロール基または 【化2】 を表す。R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 のいずれ
    か1または2個が(メタ)アクリロイル基、残りがR7
    −CO−基である。R7 はCn 2n+1であり、nは1〜
    10の整数である。)で表される(メタ)アクリレート
    化合物。
  2. 【請求項2】一般式(2) 【化3】 一般式(3) 【化4】 (式中、R7 前記と同じCn 2n+1であり、nは1〜1
    0の整数である。)で表されるフッ素含有モノカルボン
    酸化合物と一般式(3)(式中のRは前記と同じもので
    ある。)で表される化合物および(メタ)アクリル酸と
    反応させることを特徴とする前記式(1)で示される
    (メタ)アクリレート化合物の製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1記載の(メタ)アクリレートの硬
    化物。
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