JPH06219991A - 多官能性(メタ)アクリレートの製造方法 - Google Patents
多官能性(メタ)アクリレートの製造方法Info
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Abstract
び/または(メタ)アクリル酸エステルの誘導体を、酸
触媒の存在下に有機溶媒中でエステル化反応させて得ら
れた反応生成物を、中和処理した後、さらにアミン類で
処理して多官能性(メタ)アクリレートを製造する。 【効果】 反応生成物中の残留触媒を大幅に低減した多
官能性(メタ)アクリレートを提供できる。こうして得
られる多官能性(メタ)アクリレートは、従来公知の各
種用途にそのまま使用することができる。たとえば反応
性希釈剤として使用した場合に、速硬化性、高硬度に優
れることは勿論のこと、着色性、貯蔵安定性、変異原性
等の問題もなく、作業環境の安全性も高いという諸効果
を奏する。
Description
リレートの製造方法に関する。詳しくは、特定の処理工
程を設けることにより、残留する酸触媒が効率よく除去
された多官能性(メタ)アクリレートの製造方法に関す
る。
野においては、環境保全、省資源、省エネルギーなどの
観点から、紫外線硬化型または電子線硬化型のものが増
加しつつあり、多官能性(メタ)アクリレートは紫外線
硬化型樹脂または電子線硬化型樹脂の反応性希釈剤とし
て広く使用されている。特に、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お
よびこれらの誘導体を(メタ)アクリル化して得られる
多官能性(メタ)アクリレートは、速硬化性、高硬度な
どの特徴がありその使用量は増大しつつある。
は、多価アルコールと、(メタ)アクリル酸を、メタン
スルホン酸やパラトルエンスルホン酸などの酸触媒の存
在下に、エステル化反応させて製造されている。こうし
て得られる反応生成物中には、触媒や未反応物が残存す
るため、中和処理を施すことにより、精製が行われてい
る。
アクリル化物とするために前記エステル化反応は通常、
長時間行われるが、該反応時間が長くなるに従い、パラ
トルエンスルホン酸などの酸触媒がスルホン酸エステル
のような誘導体になる。しかし、反応生成物中から該酸
触媒誘導体を前記中和処理だけで取り除くことは困難で
ある。
ない多官能性(メタ)アクリレートを、たとえばコーテ
ィング剤等の各種用途に供した場合には、コーティング
剤等が着色しやすい、貯蔵安定性が悪い、変異原性が陽
性になる、等のさまざまな問題があった。
酸触媒誘導体の残留量を減少させることができるが、エ
ステル化率が低くなるため、未反応の水酸基が多数残
り、速硬化性、高硬度など多官能性(メタ)アクリレー
トの特徴が損なわれてしまい好ましくない。
体の残留量が少なく、かつ高エステル化率の多官能性
(メタ)アクリレートを製造する方法を提供することを
目的とする。
の課題を解決すべく、鋭意検討を行った結果、通常の製
造方法により得られた多官能性(メタ)アクリレート
に、中和処理を行った後、さらにアミン類で処理を施し
た場合には、酸触媒誘導体の残留量を低減できるという
事実を見出だした。本発明は、かかる事実に基づいて完
成されたものである。
(メタ)アクリル酸および/または(メタ)アクリル酸
の誘導体を、酸触媒の存在下に有機溶媒中でエステル化
反応させて得られた反応生成物を、中和処理した後、さ
らにアミン類で処理することを特徴とする多官能性(メ
タ)アクリレートの製造方法に関する。
製造に用いられる多価アルコールとしては、2個以上の
水酸基を有していれば特に制限なく使用できるが、特に
ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリ
メチロールプロパン、グリセリン、ポリグリセリンおよ
びこれらの誘導体等の3個以上の水酸基を有する多価ア
ルコールを使用するのが、得られる多官能性(メタ)ア
クリレートを反応性希釈剤等として使用する場合に効果
的である。なお、前記多価アルコールの誘導体として
は、前記多価アルコールにエチレンオキサイドやプロピ
レンオキサイドなどを付加させた化合物などがあげられ
る。これら多価アルコールは1種を単独で使用してもよ
く、または2種以上を組み合わせて使用してもよい。
て多官能性(メタ)アクリレートを構成する酸成分とし
ては、(メタ)アクリル酸および(メタ)アクリル酸の
誘導体を使用できる。(メタ)アクリル酸の誘導体とし
ては、(メタ)アクリル酸低級アルキルエステル等の多
価アルコールとエステル交換反応が容易な(メタ)アク
リル酸エステル類や、(メタ)アクリル酸ダイマー、
(メタ)アクリル酸オリゴマーなどがあげられる。
の使用量は、多価アルコールの水酸基1当量に対して
(メタ)アクリル酸を通常1〜2倍当量程度、好ましく
は1.1〜1.5倍当量とされる。1倍当量に満たない
場合は、エステル化反応時間が長くなり、また得られる
多官能性(メタ)アクリレート中の残留触媒量が増大す
る他、高分子量物等の副生成物も増大する傾向があり好
ましくない。また2倍当量を越える場合は、過剰のアク
リル酸を使用することとなり経済的に不利となるのみな
らず、反応生成物から未反応アクリル酸を除去する困難
性が増大するため好ましくない。
媒としては、従来公知の各種のものを使用できる。たと
えば硫酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸な
どをあげることができる。触媒の使用量は、エステル化
反応の時間および温度などを考慮して適宜決定される
が、通常は多価アルコールおよび(メタ)アクリル酸の
合計100重量部に対して通常0.1〜10重量部程
度、好ましくは3〜7重量部とされる。
媒が使用される。有機溶媒としては特に制限はされず、
通常はヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエ
ン、キシレンなどの各種の不活性溶媒の中から1種を単
独でまたは2種以上を組み合わせて任意に選択して使用
できる。これら有機溶媒の使用により、エステル化反応
時に生成する水の系外への除去が容易になり反応時間を
短縮することができる。
30℃程度、好ましくは65〜95℃とされる。また、
反応時間は特に制限はされないが得られる多官能性(メ
タ)アクリレートが高エステル化物となるように、通常
5〜15時間程度とされる。エステル反応が不十分の場
合には未反応原料の存在により、後述する抽出工程での
操作が煩雑になり好ましくない。
酸の重合を防止するため重合防止剤を使用してもよく、
さらには微量の酸素または空気を反応液中にバブリング
してもよい。重合防止剤としては、例えばハイドロキノ
ン、パラメトキシフェノール、2,4−ジメチル−6−
t−ブチルフェノール、パラベンゾキノン、フェノチア
ジン、N−ニトロジフェニルアミンなどを例示できる。
タ)アクリレートを主成分とする反応生成物が得られる
が、該エステル化反応生成物は不純物として未反応原
料、エステル化に用いた酸触媒およびその誘導体を含有
しているため、そのまま使用した場合には満足しうる性
能を発揮することができない。
よび残留触媒の除去工程、すなわち反応生成物の精製工
程が、本発明の製造方法の必須工程となる。以下に反応
生成物の精製工程につき詳述する。該工程は中和処理工
程およびアミン処理工程からなる。
リ性物質を添加して、未反応原料たる残存アクリル酸モ
ノマーおよび酸触媒を中和する。使用されるアルカリ性
物質としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金
属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水
素塩、アルカリ土類金属炭酸塩等があげられる。これら
の中でも副反応が少なく、取り扱いが容易なことから、
アルカリ金属水酸化物、たとえば水酸化ナトリウム等が
好適である。アルカリ性物質は通常は水溶液として添加
される。水溶液の濃度は通常は1〜30重量%濃度程
度、好ましくは10〜20重量%濃度とされる。30重
量%を越える高濃度の水溶液を用いると、得られた多官
能性(メタ)アクリレートが加水分解され、収率が低下
するため好ましくない。また、アルカリ性物質の使用量
は、前記でえられた反応生成物中のアクリル酸モノマー
および酸触媒を完全に中和できる量であればよく、これ
らアクリル酸モノマー等の残存量(酸価により決定)に
より適宜決定すればよいが、一般的には反応生成物の酸
価に対し、通常10%程度過剰量までのアルカリ性物質
の水溶液を使用すればよい。
ルカリ金属塩は、多官能性(メタ)アクリレートを含む
有機層から効率よく水抽出される。ここで中和廃水は除
去しておく。なお、中和処理にあたり、エステル化反応
に使用しうる有機溶媒をさらに加えて行ってもよい。
有機層に添加し、通常50〜80℃程度の温度で撹拌し
て、酸触媒誘導体(スルホン酸エステル)を分解する。
使用するアミンとしては3級アミンが好ましい。たとえ
ば、一般式(1):N(R1)(R2 )(R3 )(R
1 、R2 、R3 はいずれもメチル基、エチル基、プロピ
ル基、ヒドロキシエチル基またはヒドロキシプロピル基
を表し、それぞれは同一でも、異なっていてもよい。)
で表される化合物およびトリエチレンジアミンなどの3
級アミンがあげられる。一般式(1)で表される化合物
の具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、N−メチルジエタノールアミン、トリエタノールア
ミンなどがあげられる。アミン類の使用量は多官能性
(メタ)アクリレートの種類や残留酸触媒誘導体(スル
ホン酸エステル)の量により異なるが、通常は反応生成
物(固形分)100重量部に対して通常0.1〜5重量
部程度がよい。0.1重量部に満たない場合は残留酸触
媒誘導体を十分に分解することができず、5重量部を越
える場合には、得られた多官能性(メタ)アクリレート
の加水分解などの副反応の原因となり、さらには経済的
にも不利であり、いずれも好ましくない。
に通常30重量%濃度以上の高濃度のアルカリ金属の水
酸化物の水溶液を共存させてもよい。高濃度のアルカリ
金属の水酸化物の水溶液を共存させた場合には酸触媒誘
導体(スルホン酸エステル)をより効率よく分解するこ
とができる。高濃度のアルカリ金属の水酸化物の水溶液
の使用量は反応生成物(固形分)100重量部に対して
通常20重量部以下程度がよい。20重量部を越える場
合には得られた多官能性(メタ)アクリレートが加水分
解され、収率が低下するため好ましくない。
(スルホン酸エステル)は容易に加水分解される(多官
能性(メタ)アクリレートはアミンでは加水分解されな
い)が、反応生成物からアミン類および酸触媒誘導体の
分解物等を完全に除去するため、引き続き洗浄に付され
る。洗浄は、まず、塩酸、硫酸、しゅう酸等の酸性水溶
液によりアミン成分等を完全に除去した後、次いでアル
カリ金属の水酸化物等を用い再度中和し液性を中性また
はアルカリ性とする。つづいて、多官能性(メタ)アク
リレートを含有する有機層を軟水で十分に洗浄する。軟
水の使用量は特に制限されないが通常は有機層に対して
15〜40重量%程度とするのがよい。その後、静置し
有機層と水層に分離する。かかる水洗いおよび静置を通
常2〜4回程度繰り返すことにより、酸触媒誘導体の分
解物をほぼ完全に水洗除去することができる。尚、水洗
い工程において濃厚食塩水や、硫酸ナトリウム水溶液を
用いて水洗を行ってもよい。
ち、有機層から有機溶媒を、減圧下に留去する。尚、溶
媒除去にあたっては、多官能性(メタ)アクリレートの
重合を防止するため重合防止剤を添加してもよい。該重
合防止剤としては、前記エステル化工程で例示したもの
と同様のものを使用できる。
中の残留触媒を大幅に低減した多官能性(メタ)アクリ
レートを提供できる。こうして得られる多官能性(メ
タ)アクリレートは、従来公知の各種用途にそのまま使
用することができる。たとえば反応性希釈剤として使用
した場合に、速硬化性、高硬度に優れることは勿論のこ
と、着色性、貯蔵安定性、変異原性等の問題もなく、作
業環境の安全性も高いという諸効果を奏する。
発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例
に限定されるものではない。尚、各例中の部および%は
重量基準である。
管を備えた反応装置に、ジペンタエリスリトール31
1.5部、アクリル酸688.5部、ヒドロキノンモノ
メチルエーテル1.5部、パラトルエンスルホン酸50
部、シクロヘキサン150部を仕込み、30ml/分の
流量で空気を反応液中に吹き込みながら、反応系内の温
度を1時間かけて85℃まで昇温し、シクロヘキサンを
還流した。次いで85〜92℃で還流下に約13時間保
温し、生成水量が理論生成水量の97%に達したのち、
反応を終了し、不揮発分濃度が86%の反応生成物のシ
クロヘキサン溶液を得た。
3.7部、シクロヘキサン196.7部およびトルエン
786.9部をビーカーに入れ、次いで撹拌下に20%
濃度の水酸化ナトリウム水溶液399.6部を徐々に加
え約30分間撹拌し、未反応のアクリル酸および残留触
媒のパラトルエンスルホン酸を中和した。次いで、該中
和液を分液ロートに移し1時間放置し、水層部を除去
し、中和工程を終了した。なお、この時点での不揮発分
濃度は39.6%である。
リスリトール311.5部に代えてペンタエリスリトー
ル266.5部を用い、アクリル酸688.5部に代え
て733.5部を用いた他は、実施例1と同様にしてエ
ステル化物の製造を行った。
いて、エステル化物として前記エステル化物を用い、中
和工程時に添加した有機溶媒(シクロヘキサン196.
7部およびトルエン786.9部)をn−ヘキサン29
5.1部、ベンゼン688.6部に代えた他は、実施例
1と同様にして行った。なお、この時点での不揮発分濃
度は38.7%である。
リスリトール311.5部に代えてトリメチロールプロ
パン323.2部を用い、アクリル酸688.5部に代
えて676.8部を用いた他は、実施例1と同様にして
エステル化物の製造を行った。
いて、エステル化物として前記エステル化物を用いた他
は、実施例1と同様にして行った。なお、この時点での
不揮発分濃度は39.2%である。
得られた反応液100部、トリエチレンジアミン0.1
9部および重合禁止剤としてメトキシフェノール0.0
4部を仕込んだ後、80℃に2時間保った。次いで、3
%濃度の硫酸水溶液20部を加え室温で撹拌した後、静
置し水層(下層部)を除去した。続いて10%濃度の水
酸化ナトリウム水溶液20部を加え室温で撹拌した後、
静置し水層(下層部)を除去し、さらに軟水30部を加
え室温で撹拌した後、静置し水層(下層部)を除去し
た。この操作を3回繰り返して得た残液(有機層)を2
0mmHgの減圧下、80℃で30分間保った。次い
で、溶媒を除去し、淡黄色透明の反応生成物ジペンタエ
リスリトールポリアクリレート35.8部を得た。生成
物中の硫黄分を測定した結果131.5ppmであっ
た。
00部、トリエチルアミン1.9部、および重合禁止剤
としてメトキシフェノール0.04部を仕込んだ後、5
0℃に1.5時間保った。次いで、3%濃度の硫酸水溶
液20部を加え室温で撹拌した後、静置し水層(下層
部)を除去した。続いて、10%濃度の水酸化ナトリウ
ム水溶液20部を加え室温で撹拌した後、静置し水層
(下層部)を除去し、さらに軟水30部を加え室温で撹
拌した後静置し水層(下層部)を除去した。この操作を
3回繰り返して得た残液(有機層)を20mmHgの減
圧下、80℃で30分間保った。次いで、溶媒を除去
し、淡黄色透明の反応生成物ジペンタエリスリトールポ
リアクリレート36.2部を得た。生成物中の硫黄分を
測定した結果126.4ppmであった。
00部、トリエチレンジアミン0.19部、48%濃度
の水酸化ナトリウム水溶液4部、および重合禁止剤とし
てメトキシフェノール0.04部を仕込んだ後、80℃
に2時間保った。次いで、3%濃度の硫酸水溶液20部
を加え室温で撹拌した後、静置し水層(下層部)を除去
した。続いて、10%濃度の水酸化ナトリウム水溶液2
0部を加え室温で撹拌した後、静置し水層(下層部)を
除去し、さらに軟水30部を加え室温で撹拌した後静置
し水層(下層部)を除去した。この操作を3回繰り返し
て得た残液(有機層)を20mmHgの減圧下、80℃
で30分間保った。次いで、溶媒を除去し、淡黄色透明
の反応生成物ジペンタエリスリトールポリアクリレート
35.0部を得た。生成物中の硫黄分を測定した結果1
02.5ppmであった。
00部、トリエタノールアミン0.3部、48%濃度の
水酸化ナトリウム水溶液3部、および重合禁止剤として
メトキシフェノール0.03部を仕込んだ後、80℃に
2時間保った。次いで、3%濃度の硫酸水溶液20部を
加え室温で撹拌した後、静置し水層(下層部)を除去し
た。続いて、10%濃度の水酸化ナトリウム水溶液20
部を加え室温で撹拌した後、静置し水層(下層部)を除
去し、さらに軟水30部を加え室温で撹拌した後静置し
水層(下層部)を除去した。この操作を3回繰り返して
得た残液(有機層)を20mmHgの減圧下、80℃で
30分間保った。次いで、溶媒を除去し、淡黄色透明の
反応生成物ジペンタエリスリトールポリアクリレート3
4.6部を得た。生成物中の硫黄分を測定した結果8
5.0ppmであった。
00部、トリエチレンジアミン0.15部および重合禁
止剤としてメトキシフェノール0.03部を仕込んだ
後、80℃に2時間保った。次いで、3%濃度の硫酸水
溶液20部を加え室温で撹拌した後、静置し水層(下層
部)を除去した。続いて、10%濃度の水酸化ナトリウ
ム水溶液20部を加え室温で撹拌した後、静置し水層
(下層部)を除去し、さらに軟水30部を加え室温で撹
拌した後静置し水層(下層部)を除去した。この操作を
3回繰り返して得た残液(有機層)を20mmHgの減
圧下、80℃で30分間保った。次いで、溶媒を除去
し、淡黄色透明の反応生成物ペンタエリスリトールポリ
アクリレート34.8部を得た。生成物中の硫黄分を測
定した結果105.2ppmであった。
00部、トリエチレンジアミン0.15部および重合禁
止剤としてメトキシフェノール0.03部を仕込んだ
後、80℃に2時間保った。次いで、3%濃度の硫酸水
溶液20部を加え室温で撹拌した後、静置し水層(下層
部)を除去した。続いて、10%濃度の水酸化ナトリウ
ム水溶液20部を加え室温で撹拌した後、静置し水層
(下層部)を除去し、さらに軟水30部を加え室温で撹
拌した後静置し水層(下層部)を除去した。この操作を
3回繰り返して得た残液(有機層)を20mmHgの減
圧下、80℃で30分間保った。次いで、溶媒を除去
し、淡黄色透明の反応生成物トリメチロールプロパント
リアクリレート35.7部を得た。生成物中の硫黄分を
測定した結果78.7ppmであった。
00部、および軟水30部を加え、室温で撹拌した後、
静置し水層(下層部)を除去した。この操作を3回繰り
返して得た残液(有機層)を20mmHgの減圧下、8
0℃で30分間保った。次いで、溶媒を除去し、淡黄色
透明の反応生成物ジペンタエリスリトールポリアクリレ
ート37.4部を得た。生成物中の硫黄分を測定した結
果1036ppmであった。
00部、および軟水30部を加え、室温で撹拌した後、
静置し水層(下層部)を除去した。この操作を3回繰り
返して得た残液(有機層)を20mmHgの減圧下、8
0℃で30分間保った。次いで、溶媒を除去し、淡黄色
透明の反応生成物ペンタエリスリトールポリアクリレー
ト37.0部を得た。生成物中の硫黄分を測定した結果
631ppmであった。
00部、および軟水30部を加え、室温で撹拌した後、
静置し水層(下層部)を除去した。この操作を3回繰り
返して得た残液(有機層)を20mmHgの減圧下、8
0℃で30分間保った。次いで、溶媒を除去し、淡黄色
透明の反応生成物トリメチロールプロパントリアクリレ
ート37.7部を得た。生成物中の硫黄分を測定した結
果427ppmであった。
Claims (3)
- 【請求項1】 多価アルコールと、(メタ)アクリル酸
および/または(メタ)アクリル酸の誘導体を、酸触媒
の存在下に有機溶媒中でエステル化反応させて得られた
反応生成物を、中和処理した後、さらにアミン類で処理
することを特徴とする多官能性(メタ)アクリレートの
製造方法。 - 【請求項2】 多価アルコールがペンタエリスリトー
ル、ジペンタエリスリトール、トリメチロールプロパ
ン、グリセリン、ポリグリセリンおよびこれらの誘導体
から選ばれる少なくとも1種である請求項1記載の製造
方法。 - 【請求項3】 アミン類が、3級アミンである請求項1
記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5029972A JP2546124B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 多官能性(メタ)アクリレートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5029972A JP2546124B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 多官能性(メタ)アクリレートの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06219991A true JPH06219991A (ja) | 1994-08-09 |
JP2546124B2 JP2546124B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=12290883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5029972A Expired - Lifetime JP2546124B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 多官能性(メタ)アクリレートの製造方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2546124B2 (ja) |
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