JPS60184049A - カブロラクトン‐ポリオールの多官能性アクリラート誘導体 - Google Patents

カブロラクトン‐ポリオールの多官能性アクリラート誘導体

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JPS60184049A
JPS60184049A JP2215285A JP2215285A JPS60184049A JP S60184049 A JPS60184049 A JP S60184049A JP 2215285 A JP2215285 A JP 2215285A JP 2215285 A JP2215285 A JP 2215285A JP S60184049 A JPS60184049 A JP S60184049A
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caprolactone
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polyfunctional acrylate
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/52Esters of acyclic unsaturated carboxylic acids having the esterified carboxyl group bound to an acyclic carbon atom
    • C07C69/533Monocarboxylic acid esters having only one carbon-to-carbon double bond
    • C07C69/54Acrylic acid esters; Methacrylic acid esters

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はカプロラクトン−ポリオールの多官能性アクリ
ラート誘導体に関する。
多官能性アクリラートは、塗料及びニジストマーを含む
多くの分野で用いられて来ている。紫外(UV )線を
用いるもののほとんどは、ナクリル性不飽和を含むバイ
ンダーに基づ〜・ている。これらのバインダーは一般に
エポキシアクリラート、ウレタンアクリラート、及びポ
リエステルアクリラートに分類される。また、UV硬化
系を改質(変性)するのに、グリコールアクリラートも
広く用いられる。
米国特許第3.700.643号明細書には、アクリラ
ートでキャップしたポリカプロラクトンポリオール誘導
体が記載されている。これらの誘導体は、容易に硬化し
て固体の保n膜(フィルム)となる塗料組成物を製造す
るのに有用であると記載されて(・る。これらのアクリ
ラートでキャップしたポリカプロラクトン化合物には、
下記の一般式(ここに、2は水素又はメチルであり、Q
はカプロラクトンポリオールの反応後に残る残基であり
、そしてXは1乃至4の値を有する整数である〕によっ
て定義されるものが含まれる。この特許明細書の第6及
び17ffには、モノヒトaキシ−モノアクリラートで
キャップしたポリカプロラクトン及びシアクリラードで
キャップしたポリカプロラクトン、すなわち、前記一般
式でXが1又は2である場合の製造が記載されて(・る
。しかし、米国特許第3,789,643号明細書のア
クリラートでキャップしたポリカプロラクトン化合物は
、高い粘度及び、数種の重合体との低減した相客性を有
する。従って、これらの化合物は塗料配合物において実
用性に限界がある。
米国特許第3.700.643号明細書で用いる方法で
は、高粘度の、アクリ2−トでキャップしたポリカプロ
ラクトンを生成するが、この高粘度のためにこれらの生
成物の希釈剤としての用途がfltU限される。米国特
許第3.700.643号明細書の方法は、窒素雰囲気
下に、高められた温度で行なう。
この方法を繰返したところ、使用するアクリル酸及びア
クリラートが重合することによりゲルが生じた。工業的
な方法では、過剰のアクリル酸は水洗によって除去する
ことが好ましい。米国特許第3、700.643号明細
書に記載された売件を用いて、反応混合物に水を加える
と、ポリアクリル酸が存在するためにエマルジョンが生
じた。さらに、米国特許第3.700.643号明細書
から得られる生成物(例13〕中の溶謀を不活性雰囲気
でス)IJツピングすると、粘度がさらに上昇した。最
後K、米国特許第3.700.643号明MJ書の方法
で高レベル(濃度)の抑制剤フェノチアジンを用いてい
るが、この抑、ft1lJ剤は生成物中に残留する。例
13に使用し、たレベルのフェノチアジンは、フェノチ
アジンの高いモル吸光率のために、光化学的硬化法を妨
害する。
本発明の多官能性アクリラート誘導体は、一般に低い粘
度を有(5、熱的に安定であり、そしてこれらの誘導体
を用いた組成物に靭性な付与する。
特に、これらの誘導体はポリウレタンの改質剤(変性剤
)として有用である。また、これらは多くの重合体と相
容性であり、そして重合した際に重合体の可撓性及び靭
性を向上させる。先行技術のポリエステルポリオールは
高粘度である。例えば、デグサ社(Degussa C
!orporation )によって、一般の放射線硬
化塗料用に製造したアクリル化ポIJ エステ#VP8
−2700 は、8.000乃至13,000センチポ
アズの粘度を有する。さらに、ポリエステル中に3官能
性単量体を使用する結果、網状構造を生じてゲル化する
ため、これらのポリエステルは3又は3以上の官能価に
製造することが困難である。
本発明 カプロラクトン−ポリオールの多官能性アクリラート誘
導体は下記の一般式: %式%) (ここに、R1は水素又はメチルであり、B2.はカプ
ロラクトン単量体と有機の官能性開始剤(米国特許第3
.169.545号明細書に示されるような任意のポリ
ヒト四キシル化合物であり得る)との反応の後に残る残
基であり、mは2乃至6の整数であり、モしてnは0乃
至2の整数であるとし、但しm + nが3以上である
か3に等しく、かつmがnより大であることを条件とす
る) で表わされる。
本発明の多官能性アクリラート誘導体を製造するのに用
い得るカプロラクトンポリオールには、任意の公知のカ
プロラクトンポリオールであって、商業的に入手し荀る
300乃至2000の分子量の範囲を有しており、そし
て、例えば米国特許第3、169.945号明細曹に詳
述されているものが含まれる。本発明中で記載する通り
、ポリカプロラクトンポリオールは、過剰のカプロラク
トンと、少なくとも2個の反応性水素原子を有する有機
の多官能性開始剤とを接触重合させることによって製造
する。これらの有機の官能性開始剤は米国特許第3. 
I G 9.945号明細咽に示されるような任意のポ
リヒドロキシル化合物であってよい。これらの例には、
グリセリン、トリメチロールプロパン、1.2.6−ヘ
キサンドリオール、トリエタノールアミン、トリイソグ
ロパノールアミン等のようなトリオール;及びエリトリ
ット、ペンタエリトリット、N、N、N−N’−テトラ
キス(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン等のよ
うなテトラオールがある。
有機の官能性開始剤を、カプロラクトンと反応させると
、反応式: ( で単純化した形で表わすことができる反応φが生じる。
この反応式において、有機の官能性開始剤はn8−(o
n)x化合物であり、そしてカプロラクトンは下記の化
合物: L4 であって、この化合物がカプロラクトン自体であるか、
又は直換カプロラクトンである。上式中、R4は独立的
にノ・ロゲン、12個までの炭素原子を有スるアルキル
、アルコキシ、アリール、シクロアルキル、アルカリー
ル各はアラルキルであり、そして少なくとも6個のR4
基は水素原子である。
米国特許第3.169.945号明細書参照。使用する
ポリカプロラクトンポリオールは、上記反応式の右側の
一般式で示されるものであるが、これらは200乃至約
2,000の平均分子量を有することができる。好まし
いポリカプロラクトンポリオール化合物は、約300乃
至約1,000の平均分子量を有するものである。最も
好まし℃・のは、約300乃至約900の平均分子量を
有するポリカプロラクトントリオール及びテトラオール
化合物である。これらの化合物は、それらの低い粘度特
性の故に最も好ましい。上式中、mは、前記の平均分子
量を有する化合物を生成するのに要する平均の繰返し単
位数を表わす整数である。ポリカプロラクトンポリオー
ルのヒドロキシル価は約15乃至600、好ましくは2
00乃至500であり、そしてポリカプロラクトンポリ
オールは平均3乃至6、好ましくは3乃至4個のヒドロ
キシル基を有し得る。
本発明で用い得るポリカプロラクトンポリオールの例と
しては、平均3乃至6個のヒドロキシル基を有するポリ
ヒドロキシル化合物と、カプロラクトンとの反応生成物
を挙げることができる。これらの種類のポリカプロラク
トンポリオールを製造する方法は、米国特許第3,16
9.945号明細書に示されており、そしてこれらの多
くの組成物は商業的に入手可能である。下表にポリカプ
ロラクトンポリオールの例を掲げる。第1 fl’iに
は、カプロラクトンと反応させる有機の官能性開始剤を
列記し、そして第2欄にポリカプロラクトンポリオール
の平均分子量を示す。開始剤及びポリカプロラクトンポ
リオールの分子量が分れば、化合物を生成するのに反応
したカプロラクトンの分子(OPL単位)の平均数を容
易にめることができる。
この数を第3#iに示す。
ポリカプロラクトンポリオール 1.1,2.6−ヘキサンドリオール 476 32、
トリメチロールエタン 577 43、トリメチロール
プロパン 59044、トリメチロールプロパン 75
0 5.45、トリメチロールプロパン 1.103 
8.56、トリエタノールアミン 890 6.57、
エリトリット920 920 7 8、ペンタエリトリット 1,219 9.59、ジペ
ンタエリトリット 938 610、 フルクトース8
65 865’ 、 6%表中の化合物の宿造は、与え
られた情報に基づいて当業者には明らかである。
ポリカプロラクトンへキサオールは、カプロラクトン単
量体を、ジペンタエリトリットのよりな6官能性の開始
剤に付加させることによって製造できる。
多官能性アクリラート誘導体は、カプロラクトンポリオ
ールとアクリル酸又はメタクリル酸とを、強酸触媒の存
在下に反応させて製造してもよい。
この強酸触媒は、硫酸、メタンスルホン酸、又はp−)
ルエンスルホン酸、もしくはイオン交換樹脂等である。
この触媒は約0.1乃至約5.0%、好ましくは約0.
5乃至約2.0%の量で用いる。
多官能性アクリラート単量体を製造する反応は、約60
乃至約120℃、好ましくは約80乃至約105℃の温
度で行なう。この反応は大気圧で行なうが、より高圧又
はより低圧を用いてもよい。
この反応は一般に空気(酸素)の存在下に行なって、ア
クリ2−ト機能の重合を防止する。一般に、酸素は反応
の過程にわたって反応を通して散布(sparge )
させる。この反応は、理論量の水を除去するまで、又は
水がそれ以上生成しなくなるまでの時間にわたって行な
う。この時間は一般に約3乃至約8時間である。
この反応は、一般に、反応中に生じた水を共沸混合物と
して除去する種類の溶媒の存在下に行なう。使用し得る
適当な溶媒には、オクタン、ヘプタン、ヘキサン、ベン
ゼン、トルエン又はキシレン類等のような炭化水素があ
る。
この反応は、一般に、適当な1柾の抑制剤又は抑制剤の
組合せの存在下に行なって、アクリル酸又はメタクリル
酸の二重結合が重合するのを防止する。これらの抑制剤
には、ヒドロキノンのモノメチルエーテル、ベンゾキノ
ン、フェノチアジン、メチルヒドロキノン、メチレンブ
ルー、2.5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、ヒドロキ
ノン、及び当業界で公知のその他の通常のフリーラジカ
ル(遊離基)抑制剤が含まれる。これらの抑制剤の使用
量は約50 ppm乃至約2.0%である。
この反応では、1ヒドロキシル当量のポリカプロラクト
ンポリオールを、過剰のアクリル酸又はメタクリル酸と
反応させて、カプロラクトンポリオールアクリラートを
生成させる。ヒドロキシルを含有するアクリル化ポリオ
ールは、過剰当量のポリオールとアクリル酸とを反応さ
せることによっても製造できる。
本発明の方法は、反応容器にカプロラクトンポリオール
及び溶媒を加え、次いで、アクリル酸又はメタクリル酸
、抑制剤及び触媒を加え、黙る後、これを還流温度まで
加熱することによって行なう。
反応中、酸素(又は空気)を反応を通して泡状で絶えず
送入する。反応が完了した後、過剰の酸は、例えば、水
酸化ナトリウム又はカリウムのような強塩基を添加する
ことによる中和、又は慣用の方法によるストリッピング
、もしくはイオン交換樹脂で除去する。過剰の水は、例
えば、硫酸マグネシウムのような慣用の乾燥剤の添加に
より、又は溶媒も除去する真空ストリッピングを用も・
て反応系力ら除去する。ストリッピングの間は反応混合
物に空気を散布しなければならな(・。
これらのアクリルエステルは、エステル交換又は酸塩化
物反応のようなその他の方法で製造してもよい。
生成する多官能性アクリラート単量体は、25℃で約1
0乃至約2000センチポアズの粘度を有する。
多官能性アクリラート誘導体の混合物を本発明で用いて
もよい。また、多官能性アクリラート単量体を単独又は
組合せて用いて、一般式(I)(ただし、Xは1又は2
である)のアクリラートでキャップしたポリカプロラク
トン化合物と混合してもよい。
例 以下の例は本発明の特定の具体例の説明に供するもので
あり、しかして本発明はこれらの例によって限定される
ものではな℃・0 例及び対照側中に用いる下記の表示は、以下のような意
味を有する。
カプロラクトンポリオール(I〕ニ トリヒドロキシ官能性ポリカプロラクトンポリオールで
、平均ヒドロキシル価310及び平均分子量540〔ユ
ニオン・カーバイド社(UnionCarbide 0
orporation )から得られるTOND−03
051゜カプロラクトンポリオール(■)ニ トリヒドロキシ官能性ポリカプロラクトンポリオールで
、平均ヒドロキシル価187及び平均分子ft900(
ユニオン・カーバイド社から得られるTONFj−03
10)。
カプロラクトンポリオール(■): ペンタエリトリットとカプロラクトンとを反応させて生
成するテトラヒドロキシ官能性ポリカグロラクトンポリ
オールで、平均ヒドロキシル価360及び平均分子量6
22゜ カプロラクトンポリオール(■)ニ トリヒドロキシ官能性ポリカプロラクトンポリオールで
、平均ヒドロキシル価560及び平均分子量3 o o
 (ユニオン・カーバイド社から得られるTONB−3
ot )。
例 1゜ 200ONのガラス製反応フラスコに、攪拌機、温度計
、冷却器、ディーンースターク(Dean−8t、ar
k ) )ラップ、空気流入口及び加熱マントルを取付
け、そしてこれを反応容器として用いた。
カプロラクトンポリオール(I) 300.9、氷状結
晶のアクリル酸147.31!、ベンゼン600d1濃
硫酸5 ml及びヒドロキノン4gを反応フラスコに室
温で加えた。次いで、このフラスコの内容物を1時間に
わたって約85℃に加熱し、そしてそれ以上水が生じな
くなるまで(約4.5時間)、還流温度に大気圧下で保
った。反応中、空気を反応を通して泡状で送り続けた。
この反応混合物を分液ロート内で約60℃に冷却し、そ
してベンゼン約50dを加えた。次いで、15%の水酸
化ナトリウム水溶液的200gを分液ロートに滴下した
第2のアリコートの15%水酸化ナトリウム水溶液20
09を添加し、次いで内容物を振と52させた。この溶
液を、15%の水酸化ナトリウム水溶液50gで3回振
とうすることによって、過剰の酸及びヒドロキノン抑制
剤を洗浄廃棄した。内容物が安定化した後、攪拌しつつ
硫酸iグネシウ、ム10.9を加えて、残留することの
ある水を除去し、次いで内容物な濾過して硫酸マグネシ
ウムを取除いた。最終生成物を基準にして100 pp
mのヒドロキノンモノメチルエーテルを加工、次いで、
その内容物を空気流を用いて溶媒をストリッピングした
。かくして、6o乃至70%の収率が得られた。この生
成物は室温で250センチポアズの粘度を有していた。
例 2、 例1の手順を繰返したが、ただし、反応フラスコには下
記の物質を仕込んだ: カプロラクトンポリオール(If) 300 g氷状結
晶のアクリル酸 88.4g ベンゼン 150m1 ヒドロキノン 15g 濃硫酸 3 ml この生成物は室温で442センチポアズの粘度を有して
いた。
例 3゜ 例1の手順を繰返したが、ただし、反応フラスコには下
記の物質を仕込んだ: カプロラクトンポリオール(m) 3119氷状結晶の
アクリル酸 174g ベンゼン 600rnl ヒドロキノン 1g 濃硫酸 2 ml この生成物は室温で624センチポアズの粘度を有して
いた。
例 4゜ 例10手順を繰返したが、ただし、空気は使用せず、反
応フラスコには下記の物質を仕込んだ:カプロラクトン
ポリオール(IV) 150 、!i’メタクリル酸 
155g へブタン 300mJ メチレンブルー 0.059 濃硫酸・ 5ml この生成物は室温で50センチポアズの粘度を有してい
た。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式 %式%) くことfi、R,は水素又はメチルであり、RQはカプ
    ロラクトン単量体と開始剤との反応の後に残る残基であ
    り、mは2乃至6の整数であり、モしてnは0乃至2の
    整数であるとし、但しm+nは3以上であるか又は3に
    等しく、かつmがnより大であることを条件とする) で表わされるポリカプロラクトン−ポリオールの多官能
    性アクリラート誘導体。 2、R11がε−カプロラクトンとトリメチロールプロ
    パンとの反応の後に残る残基である特許請求の範囲第1
    項記載の多官能性アクリラート誘導体。 3、R2がε−カプロラクトンとペンタエリトリットと
    の反応の後に残る残基である特許請求の範囲第1項記載
    の多官能性アクリラート誘導体。 4、損が水素であり、モしてnが3である特許請求の範
    囲第1項記載の多官能性アクリラート誘導体。 5、R1が水素であり、モしてnが4である特許請求の
    範囲第1項記載の多官能性アクリラート誘導体。 6、R,が水素であり、モしてnが5である特許請求の
    範囲第1項記載の多官能性アクリラート誘導体。 フ、R1が水素であり、モしてnが6である特許請求の
    範囲第1項記載の多官能性アクリラート誘導体。 8、特許請求の範囲第1項記載の多官能性アクリラート
    誘導体、を含む放射腺硬化性塗料組成物。
JP2215285A 1984-02-09 1985-02-08 カブロラクトン‐ポリオールの多官能性アクリラート誘導体 Granted JPS60184049A (ja)

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EP0151495A3 (en) 1986-07-30
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