JPH1059923A - 新規なウレタン(メタ)アクリレート - Google Patents

新規なウレタン(メタ)アクリレート

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JPH1059923A
JPH1059923A JP21371696A JP21371696A JPH1059923A JP H1059923 A JPH1059923 A JP H1059923A JP 21371696 A JP21371696 A JP 21371696A JP 21371696 A JP21371696 A JP 21371696A JP H1059923 A JPH1059923 A JP H1059923A
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JP
Japan
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group
carbon atoms
meth
isocyanate
formula
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Pending
Application number
JP21371696A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Uchida
博 内田
Kazufumi Kai
和史 甲斐
Masato Kaneda
昌人 金田
Hideki Hayashida
英樹 林田
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のウレタン(メタ)アクリレートを用い
る場合に比較して、重合収縮率が低く、得られる硬化物
は、接着性、耐候性が良く、特に表面硬度を高くするこ
とができるような新規なウレタン(メタ)アクリレート
を開発する。 【解決手段】 (メタ)アクリル酸から誘導されたイソ
シアネートと、ジオールと反応させて、新規なウレタン
(メタ)アクリレート(1)を得る。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】ウレタンアクリレートは硬化
性に優れており、熱、紫外線、イオン化放射線、ラジカ
ル重合剤の存在下で容易に単独または他の不飽和含有化
合物と共重合し、また、その硬化物の接着性が優れてい
ることから、塗料やインキ、接着剤、被覆剤、成型用樹
脂として用いられている。本発明はこのような用途に用
いた場合に、重合収縮が比較的低く、しかも表面硬度が
高く、耐候性の優れた硬化物を与えるウレタンアクリレ
ート樹脂、およびその製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリイソシアネートとヒドロキシエチル
メタアクリレートのような水酸基を含有した(メタ)ア
クリル酸誘導体を反応させて、ウレタンアクリレートを
得ることはよく行われている。ただし、この場合、ベー
スとなるポリイソシアネートがMDIやTDIのように
ベンゼン環を含んだ場合には、耐候性が悪いという欠点
がある。また、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソ
フォロンジイソシアネートのような脂肪族のポリイソシ
アネートの場合には、表面硬度が低いという欠点があ
る。メタクリロキシエチルイソシアネートのようなイソ
シアネート基を含んだメタクリル酸誘導体と、ポリオー
ルを反応させてウレタンアクリレートを得る方法も公知
である。特開昭61-293961 に記載されているようなトリ
シクロデカンジメタノールとメタクリロキシエチルイソ
シアネートを反応させて得たウレタンアクリレートは、
重合収縮も低く耐候性も優れているが、表面硬度が低い
という欠点がある。表面硬度を高くするために架橋点間
距離を短くする目的で、エチレングリコール、ネオペン
チルグリコール等のジオールを用いた場合には、重合収
縮も大きくなり、また熱安定性がかえって低下し、耐熱
性が満足に出ないという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、接着性や
硬化性の損なうことなく、重合収縮が比較的低く、しか
も表面硬度が高く、耐候性の優れた硬化物を与えるウレ
タンアクリレート樹脂を開発することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】一般式(2)で表される
ジオール誘導体と、メタクリロキシエチルイソシアネー
トのようなイソシアネート基を含んだメタクリル酸誘導
体と反応させて得られたウレタンアクリレートが、重合
収縮が比較的低く、しかも表面硬度が高く、耐候性の優
れた硬化物を与えることを見出した。
【化4】 R3は同一もしくは相異なる水素原子、炭素数1〜4のア
ルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはハロゲン
原子を表し、n は0 から6 までの整数から選ばれた数で
ある。ただし、CH2OR1基とCH2OR2基は同一炭素には結合
しない。)
【0005】本発明は一般式(1)
【化5】 (式中、R1及びR2は同一もしくは相異なるものであり、
且つ 基 -CO-NH-(-Y-O-)m-CO-CR4=CH2 を表し、ここにR4は水素原子またはメチル基を表し、m
は0 または1 であり、Yは炭素数2〜6のアルキレン基
または炭素数5〜6の環式アルキレン基を表し、R3は同
一もしくは相異なる水素原子、炭素数1〜4のアルキル
基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはハロゲン原子を
表し、n は0 から6 までの整数から選ばれた数である。
ただし、CH2OR1基とCH2OR2基は同一炭素には結合しな
い。)で表されるウレタン(メタ)アクリレートに関す
る。
【0006】さらに本発明は式 OCN-(-Y-O-)m-CO-CR4=CH2 で表されるイソシアネートまたはそのブロック体と一般
式(2)
【化6】 (式中R3 、nは前記の通り。)で表されるジオールと
を反応させることを特徴とする一般式(1)
【化7】 (式中、R1及びR2は同一もしくは相異なるものであり、
且つ 基 -CO-NH-(-Y-O-)m-CO-CR4=CH2 を表し、ここにR4は水素原子またはメチル基を表し、m
は0 または1 であり、Yは炭素数2〜6のアルキレン基
または炭素数5〜6の環式アルキレン基を表し、R3は同
一もしくは相異なる水素原子、炭素数1〜4のアルキル
基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはハロゲン原子を
表し、n は0 から6 までの整数から選ばれた数である。
ただし、CH2OR1基とCH2OR2基は同一炭素には結合しな
い。)のウレタン(メタ)アクリレートの製造方法に関
する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明をさらに詳しく説明すると
前記一般式(2)で表されるジオール誘導体は公知また
は公知の方法で得ることができる。
【化8】 (式中、R3、n は前記の通り。) 具体的には、1,4−シクロヘキサンジメタノール、
1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロ
ヘキサンジメタノール、2−メチルシクロヘキサン−
1,4−ジメタノール、2,5−ジメチルシクロヘキサ
ン−1,4−ジメタノール等が挙げられるが、好ましく
はR3が水素原子の場合である。
【0008】これらのジオールと対応するイソシアネー
トをモル比で、ジオールとイソシアネート基含有(メ
タ)アクリレートが、1:1.2〜3(OH基とイソシ
アネート基の比率が1:0.6〜1.5)の範囲、より
好ましくは1:1.8〜2.2(OH基とイソシアネー
ト基の比率が1:0.9〜1.1)の範囲で、無溶媒ま
たは適当な不活性溶媒中で、無触媒または触媒の存在下
にて−20〜150℃の温度範囲で、反応させることに
より得ることが出来る。
【0009】イソシアネートとしては、メタクリロキシ
エチルイソシアネート、メタクリロイルイソシアネー
ト、4−メタクリロキシシクロヘキシルイソシアネー
ト、4−メタクリロキシ−3−メチル−2−イソシアナ
ートブタン、4−アクリロキシ−3−メチル−2−イソ
シアナートブタン等が挙げられ、好ましくはメタクリロ
キシエチルイソシアネートが挙げられる。
【0010】ラクタム、ケトオキシム、フェノール化合
物のようなイソシアネート基と反応する活性水素を有
し、しかもその反応物の熱解離温度が低く、加熱により
容易にイソシアネートに戻るものを、イソシアネート基
のブロック体として利用することが出来る。このような
ブロック体を与えるものとしては、例えばε−カプロラ
クタム(下記式)
【化9】 、メチルエチルケトオキシム等が挙げられる。
【0011】得られるイソシアネート基のブロック体の
構造式としては例えば下記式で表され、このようなブロ
ック体を前記イソシアネート化合物の代わりに用いるこ
とが出来る。
【化10】
【0012】イソシアネートまたはイソシアネートブロ
ック体とジオールとの反応は、溶媒を用いずに行うこと
も可能であるが、この場合には反応熱が大きいために、
適切な除熱装置を用いるか一方の基質を滴下する等、特
にイソシアネート自身を用いた場合には、反応が暴走し
ないようにする必要がある。溶媒を用いた場合には、反
応制御は容易になる。反応に用いることが出来る不活性
溶媒としては、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭
化水素、テトラクロルエタン、トリクロロエタン等のハ
ロゲン化炭化水素、ジエチルエーテル、ジブチルエーテ
ル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、
ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、酢
酸エチル、酢酸ブチル等のエステル化合物、アセトン、
メチルエチルケトン等のケトン化合物、アセトニトリル
等のニトリル化合物等が挙げられる。また、場合によっ
てはスチレンやメチルメタクリレートのようなウレタン
アクリレートとして使用する場合に、共重合性モノマー
として用いるものを、ウレタンアクリレート化時の溶媒
として用いることも可能である。
【0013】またこの場合、水の存在はイソシアネート
基と副反応を起こすために、極力混入しないようにする
必要があり、溶媒や原料は適切な方法で脱水しておくこ
とが好ましい。この反応は、無触媒で加熱するだけでも
行うことが出来るが、熱重合を避けるために低温で行う
ために触媒を併用することもできる。この場合の触媒と
しては高級脂肪酸の金属塩が用いられる。好適な触媒と
してはラウリン酸ジブチルスズまたはオクタン酸スズ
(II)である。また、第三級アミノ基を有する化合物、
例えばピリジン、メチルピリジン、N,N’−ジメチル
ピペラジン及びN,N’ジメチルベンジルアミン、並び
にチタン化合物も用いることが出来る。触媒の使用量と
しては一般に反応体の全量を基準として0.01〜1.
5重量%の量で用いることが出来る。また熱重合を避け
るために、重合禁止剤を併用することもできる。重合禁
止剤としては、4−メトキシフェノール、2、6−ジ−
t−ブチル−4−メチルフェノール、2−t−ブチルハ
イドロキノン、2−t−ブチルハイドロキノンモノメチ
ルエーテル等のフェノール系重合禁止剤やフェノチアジ
ン、ナフトエ酸銅、ナフトエ酸コバルト等を用いること
が出来る。また、酸素を単独で用いたり併用することに
より重合阻害効果を向上することが出来る。重合阻害剤
は一般に0.01〜2重量%、好ましくは0.05〜1
重量%の量で用いる。
【0014】本発明による方法は一般的にイソシアネー
トそのものを用いた場合には、−20〜150℃、好ま
しくは20〜90℃の範囲で行う。また、イソシアネー
トのブロック体を用いた場合には、その熱解離温度より
も20℃以上高温にして一般に行われる。反応圧力は一
般に常圧下であるが、減圧または加圧下でも実施するこ
とが出来る。このようにして得られた反応混合物は、溶
媒を含む場合には常圧または減圧下に、溶媒を除去する
ことにより熱硬化性樹脂として使用することが出来る
し、用途によっては溶媒を含んだまま用いることが出来
る。
【0015】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳しく説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。
【0016】(実施例1)
【化11】 の場合 攪拌装置、還流冷却管、温度計を取り付けた1リットル
四つ口フラスコに、1,4−シクロヘキサンジメタノー
ル144g(1モル)を仕込み、60℃に加熱して攪拌
を行った。反応系内の温度が一定になったところで、4
−メトキシフェノールを0.3gを溶解させたメタクリ
ロキシエチルイソシアネート310g(2モル)を、滴
下ロートを用いて、反応温度が急上昇しないように、慎
重に滴下を行った。滴下終了後、さらに1時間加熱を続
けた後、反応液が30℃になるまで冷却を行い、生成物
を取り出した。生成物中に、原料のイソシアネートとジ
オールが残っていないことをGC分析で確認した。ま
た、この得られた生成物の 1H−NMRを測定した。N
MRのチャートを図1に示す。NMRの測定条件は次の
ように行った。 使用機種1 HNMR : 日立 R−1200 生成したウレタンアクリレートを重水素化クロロホルム
に溶解し、内部標準物質にはテトラメチルシランを使用
して化学シフトを計算した。 (化学シフト,プロトン数(積分比)):(0.9〜
2.0ppm,10H),(1.9ppm,6H),
(3.4〜3.7ppm,4H),(3.8〜4.3p
pm,8H),(5.3ppm,2H),(5.5、
6.1ppm,4H)
【0017】(実施例2)
【化12】 の場合 1,4−シクロヘキサンジメタノールの代わりに、2−
メチルシクロヘキサン−1,4−ジメタノールを158
g(1モル)使用したこと以外は、同様に行い、生成物
を得た。生成物中に残存する原料をGC分析にて行い、
表1に記したように、原料がないことを確認した。GC
分析の測定条件は次のように行った。 使用機種 島津ガスクロマトグラフィ− GC−17A(AF) カラム:100%ージメチルポリシロキサン、NB−1 (ジーエルサイエンス社製) 内径:0.25mm、膜厚1.5μm、長さ30m キャリアーガス:He 検出器:FID スプリット比:40 カラム温度:80℃(8分)→(25℃/分)→200℃(45分) INJ温度:200℃ DET温度:200℃
【0018】(実施例3)
【化13】 の場合 攪拌装置、蒸留装置を取り付けた2リットルの三つ口フ
ラスコに、1,4−シクロヘキサンジメタノール144
g(1モル)、メタクリロキシエチルイソシアネート3
10g(2モル)、4−メトキシフェノール0.3g、
溶媒にトルエン300gを仕込み、60℃に加熱をし
て、3時間反応を行った後、さらに80℃に加熱して、
30分反応を続けた。その後、アスピレータにて系内を
徐々に減圧して、溶媒であるトルエンを全て除去した。
反応液を30℃まで冷却した後、生成物を取り出した。
表1に記したように、GC分析で原料が、残っていない
ことを確認し、さらに実施例1で合成した化合物と同じ
であることを確認した。
【0019】(実施例4)
【化14】 の場合 1,4−シクロヘキサンジメタノールの代わりに、1,
2−シクロヘキサンジメタノール144g(1モル)を
用いた以外は、実施例3と同様に行った。表1に記した
ように、GC分析で原料が、残っていないことを確認し
た。
【0020】(実施例5)
【化15】 の場合 攪拌装置、蒸留装置を取り付けた2リットルの三つ口フ
ラスコに、1,4−シクロヘキサンジメタノール144
g(1モル)、メタクリルイソシアネート254g(2
モル)、ジブチル錫ジラウリレート0.25g、4−メ
トキシフェノール0.25g、溶媒にトルエン300g
を仕込み、40℃に加熱をして、3時間反応を行った
後、さらに50℃に加熱して、30分反応を続けた。そ
の後、アスピレータにて系内を徐々に減圧して、溶媒で
あるトルエンを全て除去した。反応液を30℃まで冷却
した後、生成物を取り出した。表1に記したように、G
C分析で原料が、残っていないことを確認した。
【0021】(比較例1)1,4−シクロヘキサンジメ
タノールの代わりに、トリシクロデカンジメタノール1
96g(1モル)を用いた以外は、実施例3と同様に行
った。表1に記したように、GC分析で原料が、残って
いないことを確認した。
【0022】(比較例2)1,4−シクロヘキサンジメ
タノールの代わりに、ネオペンチルグリコール104g
(1モル)を用いた以外は、実施例3と同様に行った。
表1に記したように、GC分析で原料が、残っていない
ことを確認した。
【0023】実施例および比較例で得られたウレタンア
クリレート100gに、開始剤としてパーヘキシルO
(日本油脂(株)製)1gを配合して、70℃で1時
間、100℃で1時間の条件で、注型法で熱硬化した。
得られた硬化物の物性値を表1に併せて記す。尚、諸物
性の測定については、以下の試験方法で行った。 1.表面硬度 JIS K−5400に準じて行った。 2.体積収縮率 硬化前後の比重より、次式により計算した。 体積収縮率=1−(硬化前の比重/硬化後の比重)
【0024】
【表1】
【0025】表1から、本発明の新規なウレタンアクリ
レートは、比較例1、比較例2のウレタンアクリレート
に比べて、重合時の収縮が比較的低くかつ硬化物の表面
硬度が高いことがわかる。
【0026】
【発明の効果】本発明の新規なウレタン(メタ)アクリ
レートから製造される樹脂は、従来のウレタンアクリレ
ート樹脂に比べて、表面硬度が高く、重合収縮率が低
く、塗料、接着剤、成型用樹脂等に使用でき、産業上の
利用価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1で得られたウレタン(メタ)
アクリレートのNMRチャートである。
フロントページの続き (72)発明者 林田 英樹 東京都港区芝大門1丁目13番9号 昭和電 工株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(1) 【化1】 (式中、R1及びR2は同一もしくは相異なるものであり、
    且つ 基 -CO-NH-(-Y-O-)m-CO-CR4=CH2 を表し、ここにR4は水素原子またはメチル基を表し、m
    は0 または1 であり、Yは炭素数2〜6のアルキレン基
    または炭素数5〜6の環式アルキレン基を表し、R3は同
    一もしくは相異なる水素原子、炭素数1〜4のアルキル
    基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはハロゲン原子を
    表し、n は0 から6 までの整数から選ばれた数である。
    ただし、CH2OR1基とCH2OR2基は同一炭素には結合しな
    い。)で表されるウレタン(メタ)アクリレート。
  2. 【請求項2】 Y が-CH2-CH2- で、m が1 であり、R3
    水素原子であることを特徴とする請求項1に記載のウレ
    タン(メタ)アクリレート。
  3. 【請求項3】 式 OCN-(-Y-O-)m-CO-CR4=CH2 で表されるイソシアネートまたはそのブロック体と一般
    式(2) 【化2】 (式中R3 、nは前記の通り。)で表されるジオールと
    を反応させることを特徴とする一般式(1) 【化3】 (式中、R1及びR2は同一もしくは相異なるものであり、
    且つ 基 -CO-NH-(-Y-O-)m-CO-CR4=CH2 を表し、ここにR4は水素原子またはメチル基を表し、m
    は0 または1 であり、Yは炭素数2〜6のアルキレン基
    または炭素数5〜6の環式アルキレン基を表し、R3は同
    一もしくは相異なる水素原子、炭素数1〜4のアルキル
    基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはハロゲン原子を
    表し、n は0 から6 までの整数から選ばれた数である。
    ただし、CH2OR1基とCH2OR2基は同一炭素には結合しな
    い。)のウレタン(メタ)アクリレートの製造方法。
  4. 【請求項4】 Y が-CH2-CH2- 、mが1であり、R3
    水素原子である請求項3記載のウレタン(メタ)アクリ
    レートの製造法。
JP21371696A 1996-08-13 1996-08-13 新規なウレタン(メタ)アクリレート Pending JPH1059923A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009525382A (ja) * 2006-02-03 2009-07-09 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド 1,3/1,4−シクロヘキサンジメタノール系モノマーおよびポリマー
JP2015086205A (ja) * 2013-11-01 2015-05-07 昭和電工株式会社 不飽和ウレタン化合物、不飽和チオウレタン化合物、不飽和ウレア化合物または不飽和アミド化合物、およびその製造方法

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JP2009525382A (ja) * 2006-02-03 2009-07-09 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド 1,3/1,4−シクロヘキサンジメタノール系モノマーおよびポリマー
JP2015086205A (ja) * 2013-11-01 2015-05-07 昭和電工株式会社 不飽和ウレタン化合物、不飽和チオウレタン化合物、不飽和ウレア化合物または不飽和アミド化合物、およびその製造方法

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