JPH04139165A - 1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオキシネオアルカノエ−トおよびその用途 - Google Patents
1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオキシネオアルカノエ−トおよびその用途Info
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Description
へキシル−1−メチルエチルペルオキシネオアルカノエ
ートに関するものであり、ビニル系単量体、例えば、M
MA等の(メタ)アクリル酸エステルや塩化ビニル、酢
酸ビニル等の重合開始剤としての用途に関するものであ
る。 [0002]
ビニル系単量体との混合物を重合させる際に、重合開始
剤としては、種々の有機ペルオキシドや、アゾイソブチ
ロニトリル(以下AIBNと略記する)等のアゾ化合物
を用いる方法が知られていた。 [0003] 例えば、塩化ビニル系単量体の重合には、低温でも活性
のある重合開始剤として、特開昭54−11190号公
報に記載されたジイソブチリルペルオキシド(以下、I
BPOと略記する)および特公昭40−16795号公
報に記載されたアセチルシクロへキシルスルホニルペル
オキシド(以下、AC3Pと略記する)等や、特開昭5
8−120611号公報に記載されたクミルペルオキシ
ネオデカノエート(以下、CNDと略記する) 更には
パラメンタルへルオキシネオデカノエート(以下、PM
NDと略記する)等の過酸エステルでカルボン酸のα炭
素が第3級である化合物が知られていた。 [0004] また、MMAなと責メタ)アクリル酸エステル系単量体
の重合にはt−ブチルペルオキシピバレート(以下、B
PVと略記する) あるいはパラメンタンペルオキシピ
バレート(以下、PMPVと略記する)を、酢酸ビニル
単量体の重合にはAIBNなどを用いることが知られて
いた。 [0005]
PMNDを重合開始剤として用いる塩化ビニル系単量体
の重合方法にはそれぞれ問題があった。 すなわち、IBPOは水に対して非常に不安定で、水と
接触して分解するため、重合活性の持続性がなく、結果
として重合体の収率が低かった。 またAC3Pは分解生成物の衛生上の問題と、得られた
重合体が着色する等の熱安定性が悪かった。CNDはク
ミルペルオキシ基に起因する分解生成物のために重合体
に特有の臭気があるという欠点を有していた。更に、P
MNDは重合体にテルペン臭の臭気がつくという欠点を
有していた。 [0006] また、AIBNを重合開始剤として用いる酢酸ビニル系
単量体の重合方法では、高重合度のポリ酢酸ビニルが得
られるものの、得られた重合体が着色する等の熱安定性
が悪かった。 BPVを重合開始剤として用いる(メタ)アクリル酸エ
ステル系単量体の重合では、得られる重合体の物性につ
いては殆ど問題がないものの、重合活性がやや低く、重
合体の収率が低いという欠点があった。 また、重合開始剤としてPMPVを用いた場合には、重
合体にテルペン臭がつくという問題があった。 更に、ポリマー工業では、経済的理由からポリマーの生
産性を増大させることが望まれており、反応時間の短縮
および生産容量の増大のために、−層活性な重合開始剤
が引き続き要求されている。 本発明は、ポリマーの変色および臭気のない収率の良い
、重合開始剤を提供することを目的としている。 [0007]
で、本発明の第1は、下記の一般式(1)
ルキル基を示し、R、RおよびR3の合計は3〜11で
ある。)で示される1−シクロヘキシルー1−メチルエ
チルペルオキシネオアルカノエートに関するものであり
、本発明の第2は、ビニル系単量体の重合におけるそれ
らのペルオキシエステルの使用に関するものである。 なお、本発明の第1の上記一般式(1)で示されるペル
オキシエステルのR1−R3に対する炭素原子数の上限
は実用性を考慮して決定される。 通常R1、R2およびR3はそれぞれの炭素数が9まで
のアルキル基であり、R1、R2およびR3の合計は1
1までである。 [0008] 本発明のペルオキシエステルの具体的な例としては、1
−シクロへキシル−1−メチルエチルペルオキシピバレ
ート、1−シクロへキシル−1−メチルエチルペルオキ
シネオヘキサノエート、1−シクロへキシル−1−メチ
ルエチルペルオキシネオデカノエート、1−シクロへキ
シル−1−メチルエチルペルオキシネオデカノエート、
1−シクロへキシル−1−メチルエチルペルオキシネオ
ヘキサノエート等である。 本発明のペルオキシエステルは、従来の方法に従い、例
えば、以下のようにして得ることができる。 即ち、カルボン酸クロライドと、1−シクロへキシル−
1−メチルエチルヒドロペルオキシドを水酸化ナトリウ
ムか水酸化カリウムまたはピリジンのようなアミン類を
触媒として、通常のペルオキシエステルと同様の反応条
件下で得られる[0009] 即ち、溶媒として芳香族炭化水素例えば、トルエン、エ
チルベンゼン、または脂肪族炭化水素例えば、ペンタン
、ヘキサン、オクタン、石油ナフサ、ミネラルスピリッ
トまたはイソパラフィンを主成分とする脂肪族炭化水素
(例えば商品名「シェルゾール」 ;シェル化学社製)
を用いて合成するかまたは合成後希釈して用いることが
できる。なお反応温度は、−10℃〜30℃程度である
。 本発明に用いるカルボン酸クロライドとはカルボン酸に
塩素化剤、例えばPCl 、POCl 、SOCl2等
を反応させた後に、反応混合物から酸クロライド生成物
を単離させてつくることができる。 [0010] 本発明に用いるカルボン酸としては、具体的にはピバリ
ン酸、ネオヘプタン酸ネオオクタン酸、ネオノナン酸、
ネオデカン酸、ネオトリデカン酸(後の5つの酸は、カ
ルボン酸のα−炭素原子が完全にアルキル基によって置
換されている「ネオ酸」と一般に称されるカルボン酸の
うち、全炭素数がそれぞれ7.8.910.13である
カルボン酸の異性体混合物である)等が挙げられる。 本発明に用いられる1−シクロへキシル−1−メチルエ
チルヒドロペルオキシドは、強酸触媒、例えば、硫酸、
す゛ン酸、過塩素酸、イオン交換樹脂の酸体またはp−
1ルエンスルホン酸の存在において、ヘキサハイドロ−
α−クミルアルコ−ルを過剰の過酸化水素で処理して作
ることができる。 [0011] 本発明の第2は、MMA等の(メタ)アクリル酸エステ
ルや塩化ビニル、酢酸ビニル等のビニル系単量体単独ま
たはこれらの混合物を重合させる際に、重合開始剤とし
て前記一般式(1)で示される特定のペルオキシエステ
ルを単独で使用するか、あるいはベンゼン中の0.1モ
ル濃度液における半減期が10時間となる温度が30〜
65℃の範囲にあるペルオキシエステル、ジアシルペル
オキシドおよびペルオキシジカーボネートのうち少なく
とも1種よりなる重合開始剤と併用することを特徴とす
るビニル系単量体の重合方法である。 [0012] 本発明の重合開始剤が使用されるビニル系単量体として
は、例えば、塩化ビニル、エチレン、酢酸ビニル、塩化
ビニリデン、スチレン、メタクリル酸、アクリル酸、メ
タクリル酸メチル、アクリル酸メチル、メタクリル酸ア
ミド、アクリル酸アミド等である。 本発明に使用される重合開始剤の添加量は一般に、ビニ
ル系単量体の仕込量100重量部に対して純品換算で0
.001〜1重量部であり、好ましくは0.01〜0.
5重量部である。その量が0.001重量部未満では重
合速度が遅くなる傾向にある。また1重量部を越えると
重合反応の制御が困難となり、得られる重合体の物性も
低下する傾向にあるので好ましくない。 [0013] 本発明で併用される重合開始剤は、10時間半減期温度
が30〜65℃であるペルオキシエステル、ジアシルペ
ルオキシドおよびペルオキシジカーボネートのうち少な
くとも1種である。 具体的なペルオキシエステルとしてはt−ブチルペルオ
キシピバレート(,55℃)、END (46,5℃)
、CND (36,6℃)など、ジアシルペルオキシド
としてはIBP○(32,5℃)、3,5.5−)リメ
チルヘキサノイルペルオキシド(59,5℃)、ラウロ
イルペルオキシド(62℃)、オクタノイルペルオキシ
ド(62℃)などであり、ペルオキシジカーボネートと
しては、ジ(2−エチルヘキシル)ペルオキシジカーボ
ネート(以下、○PPと略記する)(434℃) ジ−
n−プロピルペルオキシジカーボネート(40,5℃)
ジイソプロピルペルオキシジカーボネート(40,5
℃)などである。 [0014] これらの重合開始剤の添加量は適宜選択すればよいカミ
通常1−シクロへキシル−1−メチルエチルペルオキシ
ネオアルカノエートの添加量の174〜4倍量である。 本発明において用いる重合方法は懸濁重合、溶液重合お
よび乳化重合であるが本発明による重合開始剤を用いる
以外は通常の処方でなんら問題ない。 重合温度は一般に10〜75℃であり、好ましくは30
〜60℃の温度範囲である。重合温度が10℃未満では
重合時間が長くなる傾向にあり、一方75℃を越えると
重合開始剤の寿命が短くなり、高重合転化率に到達させ
ることが困難となるので好ましくない。 ただし、残存するビニル系単量体の量をできる限り減ら
すために、10〜75℃で重合した後、約120℃で昇
温し、後重合を行う処方、および10〜75℃の重合温
度で重合をスタートすると同時に約120℃まで昇温し
で重合することも可能である。 [0015]
化カリウム水溶液283gを入れ、攪拌下液温を20℃
に保ちながら、95%1−シクロへキシル−1−メチル
エチルヒドロペルオキシド17.9gとヘキサン10g
の混合物を添加した。更に攪拌下、液温を20℃に保ち
つつネオデカン酸クロライド19.1gを10分間で滴
下した。液温を20℃に保ちつつ3時間攪拌を続けた後
、冷水20gを加え更に5分間攪拌した。水相を分離し
、5%水酸化ナトリウム水溶液20gで洗浄した後、水
で3回洗浄した。この溶液を無水硫酸マグネシウム上で
乾燥後、真空下ヘキサンを除去した結果、無色液体の目
的物24.1gを得な。 その活性酸素量は4.83%であり、計算により純度9
4.3%、収率73モル%であった。この物質の同定は
、IRおよびNMRスペクトルで確認した。その結果を
(表1)に示す。 [0016] [0017] 更にベンゼンを溶媒として熱分解速度を測定した。(濃
度:0.1mol/1)。その結果、このペルオキシエ
ステルの10時間半減期温度(Tlo)は41゜4℃で
あった。 [0018] 実施例2 (1−シクロへキシル−1−メチルエチルペルオキシピ
バレートの合成)カルボン酸クロライドとしてピバリン
酸クロライドを用いた以外は実施例1と同様にして合成
を行ない、無色液体の目的物を得た。この物質の同定は
、IRおよびNMRスペクトルで確認した。その結果を
(表1)に示す。 更に実施例1と同様の方法で、熱分解速度を測定した。 その結果、このペルオキシエステルの10時間半減期温
度は49.1℃であった。 実施例3 (1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオキシネ
オヘキサノエートの合成) カルボン酸クロライドとしてネオヘキサン酸クロライド
を用いた以外は実施例1と同様にして合成を行ない、無
色液体の目的物を得た。この物質の同定は、工Rおよび
NMRスペクトルで確認した。その結果を(表1)に示
す。 更に実施例1と同様の方法で、熱分解速度を測定した。 その結果、このペルオキシエステルの10時間半減期温
度は46.2℃であった。 [0019] 実施例4 (1−シクロへキシル−1−メチルエチルへルオキシネ
オノナノエートの合成カルボン酸クロライドとしてネオ
ノナン酸(出光石油化学社製脂肪酸:商品名「エフアシ
ッド9」)を塩素化することにより得たネオノナン酸ク
ロライドを用いた以外は実施例1と同様にして合成を行
ない、無色液体の目的物を得た。その結果を(表1)に
示す。 更に実施例1と同様の方法で、熱分解速度を測定した。 その結果、このベルオキシエステルの10時間半減期温
度は40.5℃であった。 実施例5 (1−シクロへキシル−1−メチルエチルペルオキシネ
オアルカノエートの合成) カルボン酸クロライドとしてネオトリデカン酸(出光石
油化学社製脂肪酸:商品名「エフアシッド13」)塩素
化することにより得たネオトリデカン酸クロライドを用
いた以外は実施例1と同様にして合成を行ない、無色液
体の目的物を得た。その結果を(表1)に示す。 [00201 更に実施例1と同様の方法で、熱分解速度を測定した。 その結果、このペルオキシエステルの10時間半減期温
度は40.9℃であった。 この結果から、本発明の1−シクロへキシル−1−メチ
ルエチルペルオキシネオアルカノエートは、同じカルボ
ン酸から誘導される先行技術のt−アルキル過酸エステ
ルよりも分解半減期が短いということがわかる。 [0021] (塩化ビニルの重合) 実施例・6 容z400mlのステンレス製オートクレーブに、イオ
ン交換水200m1とポリビニルアルコール0.1重量
部とを入れ溶解させた。次に実施例1で得た1−シクロ
へキシル−1−メチルエチルペルオキシネオデカノエー
ト(以下、CMENDと略記する)を純品換算で0.0
7重量部を添加した後、−80℃以下に冷却し、塩化ビ
ニル単量体100重量部を加えた。オートクレーブの空
間部分を窒素ガスで十分に置換した後密栓した。それを
45℃に保った恒温水槽中に8時間浸し重合させた。攪
拌は、オートクレーブを水槽中で32r、p、mで回転
させることにより行なった。重合を行なった後、冷却し
未反応の塩化ビニル単量体を除き、得られた白色粉末を
、2回100m1の水で洗浄した後、真空で乾燥した。 重量から塩化ビニル重合体の収率は84%であり、平均
重合度は2020であった。得られた塩化ビニル重合体
の熱安定性試、験として下記に示す着色性試験を行ない
、同時に臭気についても調べた。それぞれの結果を(表
2)に示す。 [0022]
2.5重量部、可塑剤としてジオクチルフタレート80
重量部を混合し、160℃のロール上で10分間混練し
、1mm厚みのシートを取り出し、そのシートの着色度
合を目視G二で観察した。また同時に、取り出し時のシ
ートの臭気を調べた。 実施例7.8 実施例6において重合開始剤のCMENDの添加量、重
合温度を変えた以外(よ実施例6に準じて塩化ビニル単
量体の重合を行なった。これらの結果をそれそ゛れ(表
2)に示す。 実施例9 実施例6において重合開始剤としてCMENDo、07
重量部の変わりECMENDo、03重量部と○PP0
.03重量部を用いた以外は実施例6に準じて塩化ビニ
ル単量体の重合を行なった。これらの結果を(表2)に
示す。 実施例10 実施例9において重合開始剤として○PPに変えてIB
POの0.03重量部をCMENDo、03重量部に加
えて用いた以外は実施例9に準じて塩化ビニル単量体の
重合を行なった。これらの結果をそれぞれ(表2)に示
す。 [0024] 実施例11 実施例6において塩化ビニル単量体100重量部に変え
て塩化ビニル単量体90重量部と酢酸ビニル単量体10
重量部を用し)、重合温度を50℃とした以外(虚実施
例6に準じて重合を行なった。これらの結果を(表2)
に示す。 比較例1 実施例6において重合開始剤としてCMENDo、07
重量部に変え、IBPO0,07重量部を用いた以外は
実施例6に準じて塩化ビニル単量体の重合を行なった。 これらの結果を(表2)に示す。 比較例2.3.4 実施例6において重合開始剤としてCMENDo、07
重量部に変え、AC3P、CNDおよびPMNDをそれ
ぞれ0.07重量部を用いた以外は実施例6に準じて塩
化ビニル単量体の重合を行なった。これらの結果をそれ
ぞれ(表2)に示す。 以上(表2)より明らかなように重合開始剤として従来
の重合開始剤を用いた方法に比べ、本発明の重合開始剤
を用いた方法では物性のよい重合体が収率よく得られる
。 実施例12 実施例6において重合開始剤としてCMENDo、07
重量部に変え、実施例2で得た1−シクロへキシル−1
−メチルエチルペルオキシピバレート(以下、CMEP
Vと略記する)0.03重量部とENDo、03重量部
を用い、重合温度を52℃とした以外は実施例6に準じ
て塩化ビニル単量体の重合を行なった。 その結果、ポリ塩化ビニルの収率は83%であった。 [0025] 比較例5 比較のため、実施例12において重合開始剤としてCM
EPVo、03重量部に変え、クミルペルオキシピバレ
ート0.03重量部をBNDo、03重量部に加えて用
いた以外は実施例12に準じて塩化ビニル単量体の重合
を行なった。その結果、ポリ塩化ビニルの収率は79%
であった。 実施例13 実施例6において重合開始剤としてCMENDo、07
重量部に変え、実施例3で得た1−シクロへキシル−1
−メチルエチルペルオキシネオヘキサノエート(以下、
CMENHと略記する)0.03重量部とBNDo、0
3重量部を用い、重合温度を50℃とした以外は実施例
6に準じて塩化ビニル単量体の重合を行なった。その結
果、ポリ塩化ビニルの収率は82%であった。 [0026] 実施例14 実施例6において重合開始剤としてCMENDo、07
重量部に変え、実施例4で得た1−シクロへキシル−1
−メチルエチルへルオキシネオノナノエート(以下、C
MENNと略記する)0.07重量部を用いた以外は実
施例6に準じて重合温度を45℃で塩化ビニル単量体の
重合を行なった。その結果、ポリ塩化ビニルの収率は8
6%であり、臭気および着色がない重合体が得られた。 比較例6 比較のため、実施例14において重合開始剤としてCM
ENNに変え、クミルペルオキシネオノナノエート0.
07重量部を用いた以外は実施例14に準じて塩化ビニ
ル単量体の重合を行なった。その結果、ポリ塩化ビニル
の収率は80%であった。この重合体の臭気を調べた結
果、アセトフェノンに似た機具があっな[0027] 実施例15 実施例14において重合開始剤としてCMENNo、0
7重量部に変え、CMENNo、03重量部と○PP0
.03重量部を用いた以外は実施例14に準じて重合温
度を45℃で塩化ビニル単量体の重合を行なった。その
結果、ポリ塩化ビニルの収率は85%であり、臭気およ
び着色がない重合体が得られた。 実施例16 実施例14において重合開始剤としてCMENNo、0
7重量部に変え、CMENNo、03重量部とBNDo
、03重量部を用いた以外は実施例14に準じて重合温
度45℃で塩化ビニル単量体の重合を行なった。その結
果、ポリ塩化ビニルの収率は85%であり、臭気および
着色がない重合体が得られた。 [0028] (MMAの重合) 実施例17 攪拌器、温度計、ガス導入管、冷却器を備えた容量50
0m1の4つロフラスコに、イオン交換水200m1と
ポリビニルアルコール0.1重量部とを入れ溶解させた
。その後メチルメタクリレート200重量部とCMEP
Vo、5重量部とn−オクチルメルカプタン0.1重量
部を添加した。フラスコの空間部分を窒素ガスで十分に
置換した後、60℃で8時間、重合させた。重合を行な
った後、冷却、濾過し、無色透明のビーズ状の重合物を
得た。ガスクロマトグラフによる残存モノマーの定量よ
り測定した重合転化率は99.7%であった。またGP
Cにより数平均分子量は270000、重量平均分子量
は530000であった。 比較例7 比較のため、実施例17において重合開始剤としてCM
EPVに変え、t−プチルペルオキシピバレー)0.0
7重量部を用いた以外は実施例17に準じてMMAの重
合を行なった。その結果、重合転化率は90.3%であ
った。またGPCにより数平均分子量は250000、
重量平均分子量は515000であった[0029] 実施例18 メチルメタクリレート99重量部とメチルアクリレート
1重量部にCMEPVO,05重量部とn−ドデシルメ
ルカプタン0.1重量部およびトリフェニルフォスフイ
ン0. 1重量部を混合し、2枚のガラス板を用いて作
成した鋳型に注入し、50℃の恒温槽中で5時間加熱し
、ついで80℃に昇温し、2時間加熱し重合を完結させ
た。冷却後ガラス板より剥離させて3mmの透明板を得
た。得られた板は完全に無色、無臭であった。 比較例8 比較のため、実施例18において重合開始剤としてCM
EPVに変え、PMPVo、05重量部を用いた以外は
実施例18に準じて重合を行なった。得られた板は無色
であったが、テルペン臭がした。 [0030] (酢酸ビニルの重合) 実施例19 酢酸ビニル単量体100重量部をメタノール50重量部
に溶解し、還流下撹拌しなからCMEPVo、05重量
部を添加し、5時間重合を行なった。その結果、重合度
741のポリ酢酸ビニルを得た。この時の重合転化率は
69.8%であった。また、得られた重合体は完全に無
色であった。 比較例9 比較のため、実施例19において重合開始剤としてCM
EPVに変え、AIBNo、10重量部を用いた以外は
実施例19に準じて酢酸ビニルの重合を行なった。その
結果、重合度765のポリ酢酸ビニルを得た。この時の
重合転化率は70.3%であった。また、得られた重合
体は薄黄色に着色していた。 [0031]
1−メチルエチルペルオキシネオアルカノエートは、新
規化合物であり、同じカルボン酸から誘導される先行技
術のt−アルキル過酸エステルよりも分解半減期が短い
という特徴を有している。そのため、本発明のペルオキ
シエステルを従来の重合に重合開始剤として単独で用い
るか、あるいは特定の重合開始剤と併用することにより
、重合速度を高めることができる。したがって、重合サ
イクル時間を短縮させ、生産容量を増大させることがで
きる。同時に得られる重合体には臭気がなく、熱安定性
、特に着色がない。
Claims (2)
- 【請求項1】一般式(1) 【化1】 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) (式中、R_1、R_2およびR_3はそれぞれ炭素数
1〜9のアルキル基を示し、R_1、R_2およびR_
3の合計は3〜11である。)で示される1−シクロヘ
キシル−1−メチルエチルペルオキシネオアルカノエー
ト。 - 【請求項2】請求項1記載の1−シクロヘキシル−1−
メチルエチルペルオキシネオアルカノエートを有効成分
とするビニル系単量体の重合開始剤。
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|---|---|---|---|
| DE69106299T DE69106299T3 (de) | 1990-09-28 | 1991-09-18 | Peroxyester und seine Verwendung als Polymerisationsinitiator und Härtungsmittel. |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-12-21 JP JP02412711A patent/JP3106505B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2021143274A (ja) * | 2020-03-11 | 2021-09-24 | 日油株式会社 | コーティング用樹脂組成物 |
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