JP2004511537A - 化合物、組成物及びプロセス - Google Patents

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ヴァノヴェルヴェルト、ジャン − クロード
ストーン、ヴァンサン
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Abstract

ジメチルアミン(DMA)と、好適なアクリル酸又はメタクリル酸を好適なアルコール又はポリオールと反応することにより得られた又は得ることができる、少なくとも1つの任意に置換されたα,β−不飽和エステルとの間に形成されるアミン/エステル付加物が記載されている。該付加物は、約75%を超えるアミノ化のレベルを有することを特徴とする。該付加物は、UV硬化性で重合性の配合に対する共活性剤及び/又は反応性希釈剤として使用することができる。該付加物を調製するプロセス並びにそのプロセスから得られるポリマーも記載されている。該付加物及びそれから得られるポリマーは、好ましくは実質的に遊離のアミンを含まず及び/又は無臭である。

Description

【0001】
(技術分野)
本発明は、アミン類とα,β−不飽和エステル類の付加物及びそれらを製造する改良された方法に関する。
【0002】
(背景技術)
第二級アミンと任意に置換したアクリレート及び/又は多官能性のアクリレートとの反応生成物(類)(本明細書ではアミン/アクリレート付加物と呼ぶ)は、アクリレートのようなモノマー類のUVで開始する重合に対して、有用な共活性剤として知られている。これらの付加物は、良好な可使時間及び/又は非移行性という利点に加え、遊離アミン活性剤の利点(例えば、低濃度でも良好な反応性)を有している。
【0003】
ジエチルアミン(DEA)とトリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)(1当量:1当量)のような多官能性アクリレートとの反応から形成される付加物は、十年以上に亘って市場で使用されている(例えば、TPGDA/DEA付加物は、「P115」の商品名でUCB Chemicals社から市販されている)。
【0004】
しかしながら、DEAを用いて形成された付加物に関しては、完全にアミノ化された生成物を得ることはしばしば非常な困難を伴う。従って、市場で入手可能なある種のDEA/アクリレート類は、実際、部分的にアミノ化しているに過ぎない(一般にはアミノ化は80%まで)と考えられている。DEAを用いて完全アミノ化を達成することの困難性は、アクリレートへのDEAのマイケル付加が、DEAの沸点直下での数時間に及ぶ熟成の後においてさえも、遅く不完全であることに起因しているものと思われる。不完全なアミノ化は、直接的に、全ての未反応のDEAを除去する必要性を生じ、そのことが処理時間を延長させ、コストの掛かる排出管理を必要としている。更にDEAを除去したとしても、不完全にアミノ化した生成物は、微量の除去されなかったDEAが引き続き存在するために、依然臭気問題を示す。多くの研究は、最終生成物の処理条件及び/又は貯蔵条件の差がいかに僅かであっても、DEA/アクリレート付加物中のアミン残留量、従ってその臭気特性に影響する可能性があることを示している。
【0005】
従って、本明細書に記載された問題の一部又は全てを解決するような、改善されたアミン/アクリレート付加物、及び/又は、それらを調製するためのプロセスを見出すことは望ましいことである。
【0006】
α,β−不飽和エステル類への第二級アミンの1,4−付加は、以下の二段階の反応スキームで表すことができ、第二級アミンはα,β−不飽和エステル類へマイケル付加して酸素に水素が付加し、次いでエノール−ケト互変異性化を行う。この反応スキームは非高分子のエステルに対する付加を示すが、高分子の及び/又は多官能性のエステル類を用いることもでき、その場合は付加生成物(付加物)が異なった生成物の混合物を含む可能性があることが分かるであろう。
【0007】
【化1】
Figure 2004511537
【0008】
上記のスキーム1の式1乃至4において、置換基は以下の通りである:
式1のα,β−不飽和酸及びエステルはR乃至Rを含み、これらはそれぞれ一般に独立にH又は任意に置換した有機基を表し;好ましくはH又はC1−20炭化水素を;より好ましくはH又はC1−8アルキルを;そして最も好ましくはH又はC −4アルキルを表す。RはH以外の置換基が好都合であり、好ましくはメチルである。上記の式1において、RがHの場合は、式1(及び/又はその誘導体)は(モノ)アクリレートを表し;Rがメチルの場合は、式1(及び/又はその誘導体)は(モノ)メタクリレートを表し;そしてR又はRの1つがメチルでありRがHの場合は、式1(及び/又はその誘導体)は(モノ)クロトネートを表し;R及びRの両者がメチルの場合は、式1(及び/又はその誘導体)はクロトネートを表す。
【0009】
式2の第二級アミンは、窒素上に2つのRを含み、このそれぞれは同一又は異なってよいが、好ましくは同一である。一般にRは任意に置換した有機基を表し、好ましくはC1−20炭化水素を;より好ましくはC1−8アルキルを;そして最も好ましくはC1−4アルキルを表す。上記の式2において、Rの両者がエチルの場合は、式2はジエチルアミン(本明細書では「DEA」と略記される)を表し;Rの両者がメチルの場合は、式2はジメチルアミン(本明細書では「DMA」と略記される)を表す。アミン/アクリル酸付加物は、Rがエチルである付加物が都合がよい。
【0010】
上記の式3及び4において、R乃至Rは本明細書の式1及び2に示された通りである。上記の反応スキームは、式5で表される化合物又はポリマーを調製するためにも用いることができる。
【0011】
【化2】
Figure 2004511537
【0012】
ここで、R乃至Rは式1乃至4に示された通りであり;
乃至R11は、それぞれ独立にR乃至Rに示された通りであり、対応するR乃至Rの置換基と同様に同一又は異なって(所望により同一で)よく;そして、R及びRは独立にH又は任意に置換した有機基を表し;好ましくはH又はC1−20炭化水素を;より好ましくはH又はC1−8アルキルを;そして最も好ましくはH又はC1−4アルキルを表し;
nは1から10までの整数である。
【0013】
各繰り返し単位(nが2以上の場合)において、R及び/又はRは独立に一部の構造を示す式5aで表すことができ、その結果式5は、トリ(又はそれより多官能の)ポリアクリレート:
【0014】
【化3】
Figure 2004511537
【0015】
ここで、R1a乃至R5aは、独立に式1乃至4に示された対応するR乃至Rに与えられた全ての置換基から選ばれる置換基を表し;そして、矢印は式5の繰り返し単位への結合を表す;
を表すことができる。
【0016】
及びR10がHのとき、1つ以上のR及び/又はRが式5aに示す部分の場合は(この場合R3aもメチル)、式5はポリアクリレートを表し;他の場合はジメタクリレートを表す。
【0017】
及びR10がメチルのとき、1つ以上のR及び/又はRが式5aの半体の場合は(この場合R3aもメチル)、式5はポリメタクリレートを表し;他の場合はジメタクリレートを表す。
【0018】
式5において、好ましくはいずれの置換基もフェニルではなく、式5の化合物又はポリマーはクロトネート以外のものであり、好ましくは(ポリ)アクリレート又は(ポリ)メタクリレートである。
【0019】
DMAのような他のアミン類は、これまで商業製品用の付加物を作るためにDEAに優先して使われることはなかった。その理由は、工業的規模で直ちに入手できなかったこと、高価であったこと、及び/又は、使いにくく、従って有利とは思えなかったことである。本出願人は、驚くべきことに、それでもDMAは改善されたプロセスで使用することができ、向上した特性を有するDMAとα,β−不飽和エステル類との付加物(例えば、アクリレート類)を製造することができることを発見した。
【0020】
DMAは、水溶液として容易に入手でき(UCB Chemicals社から「DMA60」という商品名で市販されている)、これは60重量%のDMAが水に溶解したものである。60重量%DMA(水溶液)の使用は、プロセスの最後に水を除去するための追加の除去/濃縮工程を必要とする。
【0021】
DMAの他の入手源は、気相のDMA(本明細書ではg−DMAと呼ぶ)を使用することである。g−GMAの使用は、高圧下で実施されるプロセス用の特定の高価な装置を必要とする。
【0022】
最近63重量%のDMAを液体COに溶解した製品が入手可能になった。この製品は、取り扱い易い無水のDMA源であり、UCB Chemicals社から「Dimcarb」又は「Dimasol 63」の商品名で市販されている。
【0023】
「Dimcarb」は大気圧下で約60℃の沸点を有する液体であり、DMA及びCOを一緒にした場合弱い錯体を形成するので、両者の付加生成物と考えてよい。しかしながら、DMA及びCOの間に存在するどちらかというと弱い結合の故に、「Dimcarb」は、又、大概の化学反応において遊離のDMAのように振舞うと報告されていることから、DMAのCO溶液と考えることもできる。「Dimcarb」は、又、「ジメチルアンモニウムジメチルカルバメート」及び/又は「ジメチルアミンとジメチルカルバミン酸との化合物又は錯体」という用語で表すことができる。その組成は、一般に、ジメチルアンモニウムジメチルカルバメートの理論的な化学量論に従わず、1モルのCOに対し2モルのDMAを含む。例えば、WO第97/06134号の実施例1に記載されたように調製した場合、「Dimcarb」は1モルのCOに対し1.7モルのDMAを含む。「Dimcarb」の他の主要な1つの利点は、COを放散するのに特別な排気処理を必要としないので、「溶剤」を大変容易に除き得ることである。
【0024】
「Dimcarb」の特性についての詳細は、W.Strothらの記事、「ジメチルアミン−二酸化炭素のdimcarb及びその予備的使用(the dimethylamine−carbon dioxide dimcarb and its preparative use)」,Chemiker Zeitung,113(9),(1981),261−271、に記載されている。
【0025】
CAS120/133969rはある論文の抄録であるが、それには、dimcarb中での不飽和カルボン酸誘導体の還元的アミノ化を経由するβ−アミノ酸誘導体の合成が記載されている。しかしながら、原論文(Hess et al;,Humbolts Univ;Pharmazie,48(8)(1993),591−597)を読むと、この論文がフェニル置換体及び/又はクロトネート類の誘導体に関するもののみの論文であることが明白である。この論文はこのような物質における反応の部位選択性に関係しており、その結果、アクリレート類又はメタクリレート類のような異なった構造を有する他の不飽和エステル類は、その論文中に特に記載されておらず、それらを教示しない。この文献には過剰のアミンが使用されているが、これも又、本発明のある側面を教示していない。
【0026】
驚くべきことに、DMAと形成されたある種のアクリレート及びメタクリレート付加物は、予想以上の利点を有することが発見されている。上記の3つのDMA源[g−DMA、「Dimcarb」及び「DMA60」]の全てが本明細書で用いられているが、本発明の付加物を調製するために、いずれの好適なDMA源を用いてもよいということが認識されるであろう。
【0027】
(発明の概要)
従って、広い意味で本発明に従えば、ジメチルアミン(DMA)と、好適なアクリル酸又はメタクリル酸を好適なアルコール又はポリオールと反応させることによって得られた又は得ることができる、少なくとも1つの任意に置換したα,β−不飽和エステルと、の間で形成される付加物であって、該付加物が約75%を超えるアミノ化レベルを有することを特徴とする付加物が提供される。
【0028】
本発明の他の態様においては、実質的に化学量論比の、ジメチルアミン(DMA)と、好適なクロトン酸を好適なアルコール又はポリオールと反応させることによって得られた又は得ることができる、少なくとも1つの任意に置換したα,β−不飽和エステルと、の間で形成される付加物であって、該付加物が約75%を超えるアミノ化レベルを有することを特徴とするアミン/エステル付加物が提供される。
【0029】
本発明の付加物は、向上した放射線に対する感度を示すことができる。
【0030】
いかなる機構にも拘ることなしに、より高い求核性(δ−)及びDEA(R:CH−CH)に比べてより低いDMA(R:CH)の立体障害は、ある温度において、DEAに比べより速くDMAを(メタ)クリレートに付加させることができる。このことは、低温において供し得る反応時間内で、定量的に向上した転換率に帰結することができる。発熱反応であるため、この平衡付加反応は、実際、温度を上げるに従ってますます熱力学的に不都合になる。
【0031】
(発明の詳細な説明)
好ましいエステル類は以下から成るグループから選択される: トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)、テトラエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート;1,3−ブチレングリコールジメタクリレート;ポリエーテルアクリレート類[例えば、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート(例えば、UCB社から「Ebecryl160」の商品名で市販されている)及びプロポキシル化グリセロールトリアクリレート(例えば、UCB社から「OTA480」の商品名で市販されている)];ポリプロピレングリコールジアクリレート類(例えば、鎖長の異なる2種類の該エステルであるPPG265DA及びPPG425DA);エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラクリレート(例えば、UCB社から「Ebecryl160」の商品名で市販されている);ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、オクチル/デシルアクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化グリセロールトリアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート類、ジトリメチロールプロパンテトラクリレート、エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラクリレート、ペンタエリスリトールテトラクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、オクチル/デシルメタクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマールメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、2−フェノキシエチルメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリメタクリレート、プロポキシル化グリセロールトリメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート類、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート及びそれらの効果的な組み合わせ及び/又は混合物。
【0032】
好ましいアルコール(類)又はポリオール(類)は、以下から成るグループから選択される:イソボルネオール、トリメチロールプロパン、環状トリメチロールプロパンホルマール、ジトリメチロールプロパン、ジプロピレングリコール、トリシクロデカンジメタノール、エトキシル化トリメチロールプロパン、プロポキシル化グリセロール、ペンタエリスリトール、エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール及びそれらの効果的な組み合わせ及び/又は混合物。
【0033】
本発明の更なる態様は、実質的に無水であり、且つ、実質的にアミンを含まない付加物を調製するプロセスを含み、該プロセスは以下のステップを含む:
(a) (i)ジメチルアミン(DMA)源を、
(ii)好適なアクリル酸又はメタクリル酸を好適なアルコール又はポリ
オールと反応することにより得られた又は得ることができる、少
なくとも1つの任意に置換したα,β−不飽和エステルと、
アミノ化が実質的に完了するまで反応するステップ;及び
(b)ステップ(a)の生成物(類)を処理して、実質的にアミン及び/又は水を含まない付加物を得るステップ。
【0034】
本発明の更に他の態様は、少なくとも1つの好適なポリマー前駆体、任意の反応性希釈剤及び本発明の付加物の放射線で開始される重合によって得られた及び/又は得ることができるポリマーを含む。ポリマー前駆体の好ましい例としては、ポリエステルアクリレートオリゴマー類、エポキシアクリレートオリゴマー類、ウレタンアクリレートオリゴマー類;及びそれらの効果的な組み合わせ及び/又は混合物から成るグループから選択される。
【0035】
反応性希釈剤の好ましい例としては、オクチル/デシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、N−ブチル−2−(アクリロキシ)エチルカルバメート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラクリレート、プロポキシル化グリセロールトリアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート及びそれらの効果的な組み合わせ及び/又は混合物から成るグループから選択される。
【0036】
本発明の付加物は、いかなる機構にも拘ることなしに、例えば、放射線誘起重合の速度を向上するために、存在する酸素の量及び/又は反応性を制限し、抑制し及び/又は阻害することによって、重合(所望により他のポリマー前駆体及び/又は反応性希釈剤の存在下での)に対する活性剤として作用することができる。
【0037】
広い意味で本発明の他の態様は、以下を含むことができる:
UV硬化性及び/又は重合性であり、且つ、本発明の付加物を含む配合。
本明細書に記載したポリマーを調製する方法における本発明の付加物の使用。
放射線誘起重合のための活性剤及び/又は反応性希釈剤としての、本発明の付加物の使用。
本発明の付加物、ポリマー及び/又は配合で被覆され及び/又はそれらを含む基材及び/又は物品。
【0038】
本発明の更なる態様及びその好ましい特徴は、本明細書及び/又は請求項に記載されている。
【0039】
本明細書で使用される「任意の置換基」及び/又は「任意に置換された」という用語は、(他の置換基のリストが後ろに付いていない限り)1つ以上の以下の基(又はこれらの基による置換)を表す:カルボキシ、スルホ、ホルミル、ヒドロキシ、アミノ、イミノ、ニトリロ、メルカプト、シアノ、ニトロ、メチル、メトキシ及び/又はそれらの組み合わせ。これらの任意の基は、複数(好ましくは2つ)の前記した各基の同じ部位において、全ての化学的に可能な組み合わせを包含する(例えば、アミノ及びスルホニルが直接互いに結合している場合は、スルファモイル基を表す)。好ましい任意の置換基としては、カルボキシ、スルホ、ヒドロキシ、アミノ、メルカプト、シアノ、メチル及び/又はメトキシを含む。
【0040】
本明細書で使用される同義語の「有機置換基」及び「有機基」(本明細書では「有機(organo)」とも略記される)は、1つ以上の炭素原子及び任意の1つ以上の他の原子(本明細書ではヘテロ原子と呼ばれる)からなる、1価又は多価の部位(所望により1つ以上の他の部位に結合している)のいずれをも表す。有機基は、炭素を含有する1価の基からなる有機ヘテロ基[オルガノエレメント(organoelement)基としても知られている]を含んでよく、従ってそれらは有機であるが、炭素以外の原子に遊離の原子価を有する(例えば、有機チオ基)。
【0041】
これとは別に又はこれに追加して、有機基は、官能性のタイプに拘わらず、炭素原子に遊離の原子価を有する有機置換基のいずれをも含むオルガニル(organyl)基を含む。有機基は、又、複素環化合物(:環員原子として2種類以上の異なる元素、この場合1つは炭素、を有する環状化合物)のいずれかの環員原子から水素原子を除去することにより形成した1価の基を含む、複素環基を含む。有機基のヘテロ原子(類)は、好ましくは水素、ハロゲン、リン、窒素、酸素及び/又は硫黄、より好ましくは水素、窒素、酸素及び/又は硫黄の1つ以上から選択することができる。
【0042】
本明細書で使用される「炭化水素基」という用語は、有機基のサブセット(sub−set)であり、1つ以上の水素原子及び1つ以上の炭素原子から成る1価又は多価の構造部分(所望により1つ以上の他の部分に結合している)のいずれをも含む。炭化水素基は、1つ以上のヒドロカルビル、ヒドロカルビレン、ヒドロカルビリデン及び/又はヒドロカルビリジン基を含んでよい。ヒドロカルビル基は、炭化水素から水素原子を除去することにより形成される1価の基を含む。ヒドロカルビレン基は、炭化水素から2つの水素原子を除去することによって形成される2価の基を含み、その遊離の原子価は二重結合に係わっている。ヒドロカルビリデン基は、炭化水素の同一の炭素原子から2つの水素原子を除去することによって形成される2価の基(「RC=」で表される)を含み、その炭化水素の遊離の原子価は二重結合に係わっている。ヒドロカルビリジン基は、炭化水素の同一の炭素原子から3つの水素原子を除去することによって形成される3価の基(「RC≡」で表される)を含み、その炭化水素の遊離の原子価は三重結合に係わっていない。炭化水素基は、又、飽和の、不飽和の二重及び/又は三重結合(例えば、それぞれアルケニル及び/又はアルキニル)の及び/又は芳香族基(例えば、アリール)のいずれを含んでもよく、示唆されている場合は、他の官能基で置換されてもよい。
【0043】
最も好ましくは、有機基は1つ以上に示す以下の炭素含有部分を含む:アルキル、アルコキシ、アルカノイル、カルボキシ、カルボニル、ホルミル及び/又はそれらの組み合わせ;及びこれらと1つ以上の以下に示すヘテロ原子含有部分との組み合わせ:オキシ、チオ、スルフィニル、スルフォニル、アミノ、イミノ、ニトリロ及び/又はそれらの組み合わせ。有機基は、複数(好ましくは2つ)の前記した炭素含有部分及び/又はヘテロ原子含有部分と同じ部分において、全ての化学的に可能な組み合わせを包含する(例えば、アルコキシ及びカルボニルが直接結合する場合は、アルコキシカルボニル基を表す)。
【0044】
本明細書で使用される「アルキル」又はその同義語[例えば、「アルク(alk)」]という用語は、適切な場合においては、文脈の中で別の意味を明白に示唆していない限り、本明細書に記載されているような他のいずれの炭化水素基を包含する用語でもそのまま置き換えることもできる。
【0045】
本明細書で記述するいかなる置換基、基又は部分も、別な意味で記述されていない限り又は文脈の中で別な意味を明白に示唆していない限り、1価の化学種をいう(例えば、アルキレン部分は、2つの他の部分に結合した2価の基を含んでよい)。3個以上の原子の鎖を含む基は、その鎖の全体又は一部が直鎖状であり、分岐状であり及び/又は環(スピロ環及び/又は縮合環を含む)を形成してよい。ある種の置換基に対しては、ある種の原子の合計数が特定され、例えば、C1−m有機基は1個乃至m個の炭素原子を有する有機基を表す。本明細書のいずれの式においても、環の1つ以上の置換基が環上の特定の原子に結合しているように示唆されていない限り、その置換基は環原子に結合した水素原子と置換してもよく、化学的に好適な環上のいかなる可能な位置に結合してもよい。
【0046】
好ましくは、上記にリストアップされたいずれの有機基も、1乃至36個の、より好ましくは1乃至18個の炭素原子を含む。有機基の炭素原子の数は、1乃至10個であることが最も好ましい。
【0047】
文脈の中に別な意味で明白に示唆されない限り、本明細書で用いられる際、本明細書の中の複数形の用語は単数形も含み、その逆も同様であると解釈すべきである。
【0048】
「効果的」という用語(例えば、本発明の及び/又は本発明に関する、プロセス、使用、製品、材料、化合物、モノマー類、オリゴマー類、ポリマー前駆体及び/又はポリマー類に関して)は、正しい方法で使用された場合、本明細書に記載されたいずれか1つ以上の使用及び/又は用途において、加えられ及び/又は取り込まれることによって、材料、化合物、組成、モノマー、オリゴマー、ポリマー前駆体及び/又はポリマーに対して、要求される性質を提供する成分に言及するものであることが理解されるであろう。本明細書で用いられる「好適な」という用語は、官能基が効果的な製品を製造することに適合することを表す。
【0049】
繰り返し単位上の置換基は、それを導くポリマー及び/又は樹脂と、原料との適合性が向上するように選択するとよい。従って、置換基のサイズ及び長さは、樹脂との物理的絡み合い又は位置関係を最適化するように選択することができ、置換基は、そのような他の樹脂と化学的に反応する及び/又は架橋することができる他の反応性を有してもよいし、有しなくてもよい。
【0050】
本明細書に記載された本発明の一部又は全てを含む、ある種の部分、化学種、基、繰り返し単位、化合物、オリゴマー、ポリマー、材料、混合物、組成及び/又は配合は、1つ以上の立体異性体[例えば、鏡像異性体(例えば、R/S型)、ジアステレオマー、幾何異性体(例えば、E/Z異性体)、互変異性体(例えば、エノール/ケト型)及び/又は配座異性体]、塩、双性イオン、錯体[例えば、キレート、クラスレート、クラウン化合物、クリプタンド(cryptands)/クリプテード(cryptades)、包接化合物、層間化合物、侵入型化合物、配位子錯体、非化学量論的錯体、有機金属錯体、パイ付加物、溶媒和物及び/又は水和物];同位体置換形態、ポリマー配合[例えば、ホモ又はコポリマー、ランダム、グラフト又はブロックポリマー、直鎖ポリマー、分岐ポリマー(例えば、スター及び/又は側鎖分岐ポリマー)、高次分岐ポリマー(hyperbranched pokymer)及び/又は樹枝状高分子(例えば、WO第93/17060に記載されているタイプのもの)、架橋した及び/又は網目状ポリマー、2価及び/又は3価の繰り返し単位から得られるポリマー、デンドリマー、立体規則性の異なるポリマー(例えば、アイソタクティック、シンジオタクティック又はアタクティックポリマー)];或いは、可能な場合はそれらの多形体(例えば、侵入型形態、結晶形態、非晶質形態、相及び/又は固溶体)、それらの組み合わせ及び/又はそれらの混合物として存在してよい。本発明は、本明細書に記載された使用例に対して有効な、そのような形態の全てを含む。
【0051】
明確にするために、別の実施態様の文脈の中で記載される本発明のある種の特徴は、1つの実施態様の中で組み合わせて提供されてよいということが認められる。逆に、簡潔のために、1つの実施態様の文脈の中で記載される本発明の種々の特徴は、別々に又はいずれかの好適な下位の組み合わせの中で提供されてよい。
【0052】
本明細書で用いられる「含む」という用語は、後に続くリストが非排他的であり、他のいかなる追加の好適な事項、例えば、適切であれば1つ以上の更なる特徴、成分(類)及び/又は置換基を包含したり、又は包含しなかったりすることができる、という意味で理解される。
【0053】
(実施例)
さて、本発明を以下の非制限的な実施例により説明する。
【0054】
本明細書では、以下の総括的プロセス(比較例A及び実施例I乃至III)を用いてアミン類と本明細書の中で特定された特別のα,β−不飽和エステル類との付加物を調製した。アミンとして、DEA及び以下に示す各種のDMA源を使用した。
【0055】
総括的比較例A
DEAを用いたα,β−不飽和エステル類のアミノ化
反応容器にα,β−不飽和エステル(1当量)及び亜リン酸トリスノニルフェニル(1重量%)を投入した。DEA(1.1当量)を、反応混合物の温度が40℃未満を維持するように滴下して加えた。添加が完了した後混合物を50℃に加熱し、次いでアミン含有量に変化がなくなるまでこの温度に保持して熟成した。反応容器をこの温度で100mmHgに減圧し、混合物中のDEAの濃度を200ppm未満まで低下させた。DEA濃度は試料を分析して確認した。
【0056】
総括的実施例I
Dimcarbを用いたα,β−不飽和エステル類のアミノ化
反応容器にα,β−不飽和エステル(1当量)及び亜リン酸トリスノニルフェニル(1重量%)を投入した。Dimcarb(1.1当量)を、反応混合物の温度が40℃未満を維持するように滴下して加えた。添加が完了した後、強く攪拌しながら30分間反応容器を室温で100mmHgに減圧し、残留COを除去した。混合物中に遊離のDMA及びCOが実質的に含まれていないことは、試料を分析して確認した。
【0057】
総括的実施例II
g−DMAを用いたα,β−不飽和エステル類のアミノ化
以下の実験設備(本明細書の図4を参照)を用いて、加圧下のアミノ化を実施した。また、温度指示計(TI)、圧力指示計(PI)、安全弁及び試料採取口を装備した、1リットルの二重壁の反応容器を使用した。
容器にα,β−不飽和エステル(1当量)及び亜リン酸トリスノニルフェニル(1重量%)を投入した。500mlの圧力容器にg−DMA(1.1当量)を満たした。圧力容器から反応容器への供給回路は20barに加圧し、逆圧を安全弁を用いて15barに設定して、反応容器内の圧力を5barに維持した。反応容器内の内容物を高速で攪拌し、弁(V2)及び質量流量計(MFM)を用いて180g/hの流速でg−DMAを圧力容器から添加した。反応容器の温度は、反応容器の二重覆いを水/グリコール混合物で冷却することにより40℃未満に維持した。添加を完了した後、圧力を下げて大気圧にし、系を窒素で流洗した。反応生成物を室温まで冷却し、ガラス容器に移した。生成混合物の試料を分析し、もしDMAの残留量が高すぎた場合は、混合物を高速攪拌しながら50℃で100mmHgの減圧下に置き、残留g−DMAを除去した。
【0058】
総括的実施例III
DMA60を用いたα,β−不飽和エステル類のアミノ化
反応容器にα,β−不飽和エステル(1当量)及び亜リン酸トリスノニルフェニル(1重量%)を投入し、容器を40℃に加熱した。反応混合物の温度を45℃未満に維持するようにして、DMA40(1.1当量)を滴下しながら添加した。反応混合物が濁った(エマルジョン様に)場合は、混合物が透明になるまで温度を上げた。反応容器を強く攪拌しながら50℃で100mmHgの減圧とし、含有する水を除去した。混合物がDMA及び水の両者とも実質的に含まれていないことを、試料を分析して確認した。
【0059】
結果
TPGDAを用いたDEAとDMAの比較
TPGDA(α,β−不飽和エステルの1種)について、(比較例Aに記載した方法に従って)アミンとしてDEAを用いた付加物の性質への効果を、アミンとして異なったDMA源を用いた総括的実施例I乃至IIIの各々における同効果と比較することができる。TPGDAを用いて、以下のことが観察される(これらの効果は、以下に示されるようにα,β−不飽和エステルとは独立したものである)。
【0060】
比較例1及び実施例1(TPGDA/DEA対TPGDA/Dimcarb)
DEAが使用された場合、53.5℃において80乃至85%の二重結合転換率を達成するのに数時間掛かるのに対して、Dimcarbの添加は、添加の終了時において実質的に完了し(転換率100%)、熟成ステップはもはや必要としない。残留DEAレベルを200ppm未満に低下させるのに更に数時間の処理が必要とされるのに対して、Dimcarbを用いた場合は、更なる除去ステップを設けることなしに、添加の終了時において350ppmのレベルの遊離のDMAが測定された。Dimcarbのプロセスによって発生したCOを除くために、更なるステップが依然必要とされるが、それでもそのような更なるステップは、DEAを用いた場合に必要とされる更なるプロセスのステップに比べ、遥かに短いことが分かる。例えば、Dimcarbプロセス(総括的プロセスI)において、反応容器を100mmHgの圧力に1時間未満の間保つことによって、CO含有量が3乃至4%から0.1%に低下することが分かった。同様の結果が高速攪拌によって得られる。これらの観察は、アミンとしてDimcarbを用いる場合、DEAを用いる類似のプロセスと比較して、処理時間は1/2乃至1/3の間に短縮される。
【0061】
実施例2及び3
Dimcarbを用いた例と同様に、本明細書の総括的実施例II及びIIIにそれぞれ記載されているようにして、TPGDAをg−DMA及びDMA60を用いてアミノ化し、添加の終了時において二重結合の完全な消失が観察された。
【0062】
DMA源としてg−DMA、Dimcarb及びDMA60を使用した結果、α,β−不飽和エステルの付加物への転換率はほぼ同じになった。
【0063】
従って、いかなる機構にも拘ることなしに、二重結合の転換における改善された反応速度は、DMAのより高い親核性[(δ−)DMA>(δ−)DEA] によるものであり、推定されるCOの触媒効果のような、マトリックス効果によるものではないと考えられる。このことは以下の事実と一致する。
【0064】
劇的に改善されたアクリレートの二重結合との反応性に対する、メチル置換基、COの存在、及びDMAの物理的状態による影響のそれぞれの役割をよりよく理解するために、g−DMAを用いて加圧下でアミノ化を行いながらCOを添加したところ、転換率に有意な効果をもたらさないということが決定された。DEAとCOとの(固体の)錯体(DEA・CO)を調製してTPGDAのアミノ化に使用したところ、遊離のDEAを用いた場合と同じ付加物への転換率が認められた。
【0065】
多官能メタクリレート類
実施例4乃至18及び比較例2乃至6
本明細書の比較例A及び総括的実施例I乃至IIIに記載されたものと同じ手順で、多官能性のアクリレート類を、DEA、Dimcarb、g−DMA及びDMA60によりそれぞれアミノ化した。下記の表1は、以下のα,β−不飽和エステル類に対する、室温での添加終了時におけるエステルから付加物への転換レベルをパーセントで示す:
2種類の異なる鎖長を有するポリプロピレングリコールジアクリレート:PPG265DA及びPPG425DA;
エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトールトリアクリレート(UCB Chemicals社から商標Ebecryl160で市販されている);
エトキシル化トリメチロールプロパンテトラクリレート(UCB Chemicals社から商標Ebecryl40で市販されている);及び
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA、UCB Chemicals社から市販されている)。
【0066】
【表1】
Figure 2004511537
【0067】
TPGDAの場合と同じ傾向が観察されている。アクリレートの二重結合又はアクリレートの官能基を有する部分の構造は、転換率に全く影響しないように思われる。
【0068】
他のα,β−不飽和エステル類のアミノ化
実施例19乃至20及び比較例7乃至9
上記の観察結果が他のα,β−不飽和エステル類についても当てはまるかどうかを確認するために、メタクリレート(PEG200DMA、UCB Chemical社から市販されている)及びクロトネート(クロトン酸エチル、Aldrich社から純粋化合物として市販されている)を、DEA又はDimcarb(両者とも、UCB Chemical社から市販されている)を用いてアミノ化した。下記の表2は、式1のエステル類に対する、室温での除去終了時における二重結合転換レベル(%)の比較である。ここで、Rはメチルであり、R乃至Rは表2に示した通りである。
【0069】
【表2】
Figure 2004511537
【0070】
アミノ化が完全でない場合でも、アクリレート類及び特にメタクリレート類との反応において、DEA及びDMAの使用の間に改善が認められる。
【0071】
光活性剤としての有効性
典型的なUV硬化配合における共活性剤として、DMA/TPGDA付加物をDEA/TPGDA付加物(これらは、UCB Chemicals社からP115の商品名で市販されている)と比較した。
【0072】
本明細書の図1乃至3は、以下の実施例で調製された被覆剤のための付加物濃度に対する硬化速度の関係を示す。
【0073】
ポリエステルアクリレート系配合(第1節)
実施例21乃至38及び比較例11乃至16
Figure 2004511537
【0074】
表3及び図1に示すように、以下の実施例で各種のアミン類を異なる量で使用した。上記の配合は、200rpmのミキサーで上記の成分を一緒に混合することによって調製した。上記の配合の各々から10ミクロン厚のフィルムを作成し、そのフィルムを紙に被覆して80W/cmG2Mランプの下で照射した。各実施例の硬化速度とともに、表3及び図1に示す。
【0075】
【表3】
Figure 2004511537
【0076】
エポキシアクリレート系配合(第2節)
実施例39乃至56及び比較例17乃至22
Figure 2004511537
【0077】
【表4】
Figure 2004511537
【0078】
表4及び図2に示した量の各種のアミンを用いて、上記第1節に記載したように、上記の配合を用いた被覆剤を調製した。各々の配合を、硬化速度とともに、表4及び図2に示す。
【0079】
ウレタンアクリレート系配合(第3節)
実施例57乃至74及び比較例23乃至28
Figure 2004511537
【0080】
表5及び図3に示した量の各種のアミンを用いて、上記第1節に記載したように、上記の配合を用いた被覆剤を調製した。各々の配合を、硬化速度とともに、表5及び図3に示す。
【0081】
【表5】
Figure 2004511537
【0082】
以下の傾向が認められた。用いたDMA源の如何に拘わらず、より少ないDMA系生成物を添加する必要があった。より高い硬化効率は、DMA系生成物のアミン含有量がより高いこと、従って、窒素含有量がより高い(DEA付加物のNが5重量%であるのに対して、DMA付加物のNは6.5重量%)ことによって説明することができる。
【0083】
生成物の臭気
上記の配合は、硬化前に審査員によって試験を行った結果、Dimcarb/TPGDA生成物はDEA(UCB Chemicals社からP115の商品名で市販されている)から作られた市販されている化成品に比べ、臭気が少なかった。
【0084】
DEAに代えてDMAを用いて付加物を調製した場合、光沢及び光照射による黄変における有意な変化は認められなかった。DMA系生成物の粘度は、P115のような従来のDEA生成物の粘度の範囲内である。Dimcarb系生成物は、アルミニウム基材に対して遥かに良好な接着性を示した。
【0085】
このように、出願人は、DEAに代えてDMAを使用することが、本発明の高度にアミノ化されたアミン/メタクリレート付加物を調製する上で、多くの理由で有利であるということを見出した。DEAの代わりにDMAを用いることによって、その状態(Dimcarb、DMA60又はg−DMA)が何であっても、完全にアミノ化された生成物を殆ど即座に得ることができる。アミンの除去は必要としない。しかしながら、Dimcarbが使われる場合はCOの除去が必要になる。達成されるより高いアミン含有量は、DMA系生成物に対してより良好な光活性をもたらす。アミンとしてDMAを使用することは、又、DMAの状態が何であろうと、DEAの使用に比べて安価であり、原材料コストを節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、本明細書の実施例(実施例21乃至74)に更に説明されるように、異なるタイプと量のアクリレート類を用いた各種の配合に対する硬化速度をプロットしたものである。
【図2】
図2は、本明細書の実施例(実施例21乃至74)に更に説明されるように、異なるタイプと量のアクリレート類を用いた各種の配合に対する硬化速度をプロットしたものである。
【図3】
図3は、本明細書の実施例(実施例21乃至74)に更に説明されるように、異なるタイプと量のアクリレート類を用いた各種の配合に対する硬化速度をプロットしたものである。
【図4】
図4は、g−DMAを用いて付加物を調製するために、総括的実施例IIにおいて使用される圧力容器の概要図である。

Claims (25)

  1. ジメチルアミン(DMA)と、好適なアクリル酸又はメタクリル酸を好適なアルコール又はポリオールと反応することによって得られた又は得ることができる、少なくとも1つの任意に置換したα,β−不飽和エステルとの間で形成されるアミン/エステル付加物であって、該付加物が約75%を超えるアミノ化のレベルを有することを特徴とする付加物。
  2. 実質的に化学量論比の該DMA及び該エステルの間で形成される、請求項1記載の付加物。
  3. 化学量論比の、ジメチルアミン(DMA)と、好適なクロトン酸を好適なアルコール又はポリオールと反応することによって得られた又は得ることができる、少なくとも1つの任意に置換したα,β−不飽和エステルとの間で形成されたアミン/エステル付加物であって、該付加物が約75%を超えるアミノ化のレベルを有することを特徴とする付加物。
  4. 90%を超えるアミノ化のレベルを有する、前記請求項のいずれかに記載の付加物。
  5. 95%を超えるアミノ化のレベルを有する、請求項4記載の付加物。
  6. 実質的に完全にアミノ化されている、請求項5記載の付加物。
  7. 如何なるアミンの存在も、官能的に検出し得ない量での存在であり、実質的に遊離のアミンがない、前記請求項のいずれかに記載の付加物。
  8. 実質的に無臭の前記請求項のいずれかに記載の付加物。
  9. 遊離のアミンが、約10ppm未満である、前記請求項のいずれかに記載の付加物。
  10. 該エステルが、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)、テトラエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、トリメチルプロパントリメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート;1,3−ブチレングリコールジメタクリレート;ポリエーテルアクリレート類;ポリプロピレングリコールジアクリレート類;エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラクリレート;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA);オクチル/デシルアクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化グリセロールトリアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラクリレート、エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラクリレート、ペンタエリスリトールテトラクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、オクチル/デシルメタクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマールメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、2−フェノキシエチルメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリメタクリレート、プロポキシル化グリセロールトリメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート及びそれらの効果的な組み合わせ及び/又は混合物から成るグループから選択される、前記請求項のいずれかに記載の付加物。
  11. 該アルコール又はポリオールが、イソボルネオール、トリメチロールプロパン、環状トリメチロールプロパンホルマール、ジトリメチロールプロパン、ジプロピレングリコール、トリシクロデカンジメタノール、エトキシル化トリメチロールプロパン、プロポキシル化グリセロール、ペンタエリスリトール、エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール及びそれらの効果的な組み合わせ及び/又は混合物から成るグループから選択される、前記請求項のいずれかに記載の付加物。
  12. 実施例1乃至74及び図1乃至4に関連して本明細書に記載される付加物。
  13. 実質的に無水であり、且つ、実質的にアミンを含まない付加物の製造方法であって、
    (a) (i)ジメチルアミン(DMA)源を、
    (ii)好適なアクリル酸又はメタクリル酸を好適なアルコール又はポリオールと反応することによって得られた又は得ることができる、少なくとも1つの任意に置換したα,β−不飽和エステルと、
    アミノ化が実質的に完了するまで反応するステップと;
    (c)ステップ(a)の生成物(類)を処理して、実質的にアミン及び/又は水を含まない付加物を得るステップと;
    を含む製造方法。
  14. DMA源が気体のDMA及び溶剤に溶解したDMAから成るグループから選択される、前記請求項のいずれかに記載の製造方法。
  15. DMAの溶剤が水及び液体二酸化炭素から選択される、請求項14記載の製造方法。
  16. DMA源が60%DMA水溶液及び/又は63%DMA液体CO溶液を含む、請求項15記載の製造方法。
  17. 請求項13乃至16のいずれかに記載のプロセスから得られた又は得ることができる付加物。
  18. 少なくとも1つの好適なポリマー前駆体、任意の反応性希釈剤、及び請求項1乃至12及び17のいずれかに記載の付加物の、放射線開始重合により得られた及び/又は得ることができるポリマー。
  19. 実質的に無臭の請求項18記載のポリマー。
  20. 該ポリマー前駆体が、ポリエステルアクリレートオリゴマー類、エポキシアクリレートオリゴマー類、ウレタンアクリレートオリゴマー類;並びにそれらの効果的な組み合わせ及び/又は混合物から成るグループから選択される、請求項18又は19記載のポリマー。
  21. 該反応性希釈剤が必須であり、オクチル/デシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、N−ブチル−2−(アクリロイロキシ)エチルカルバメート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラクリレート、プロポキシル化グリセロールトリアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシル化/プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート並びにそれらの効果的な組み合わせ及び/又は混合物から選択される、請求項18乃至20記載のポリマー。
  22. UV硬化性及び/又は重合性であり、且つ、請求項1乃至12及び17のいずれかに記載の付加物を含む配合。
  23. 請求項18乃至21のいずれかに記載のポリマーを調製する方法における、請求項1乃至12及び17のいずれかに記載の付加物の使用。
  24. 放射線誘起重合のためのポリマー前駆体、活性剤及び/又は反応性希釈剤としての、請求項1乃至12及び17のいずれかに記載の付加物の使用。
  25. 請求項1乃至12及び17のいずれかに記載の付加物、請求項18乃至21のいずれかに記載のポリマー及び/又は請求項22記載の配合で被覆された及び/又はそれらを含む、基材及び/又は物品。
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