WO2009113609A1 - エポキシ(メタ)アクリレートの製造方法 - Google Patents

エポキシ(メタ)アクリレートの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2009113609A1
WO2009113609A1 PCT/JP2009/054733 JP2009054733W WO2009113609A1 WO 2009113609 A1 WO2009113609 A1 WO 2009113609A1 JP 2009054733 W JP2009054733 W JP 2009054733W WO 2009113609 A1 WO2009113609 A1 WO 2009113609A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reaction
compound
epoxy
meth
acrylate
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/054733
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
文彦 石山
猛 飛澤
英樹 渡邊
Original Assignee
Dic株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dic株式会社 filed Critical Dic株式会社
Priority to KR1020107017983A priority Critical patent/KR101479370B1/ko
Priority to JP2009531114A priority patent/JP4390020B2/ja
Priority to US12/922,193 priority patent/US8759551B2/en
Priority to CN2009801085926A priority patent/CN101970524B/zh
Priority to EP09719842A priority patent/EP2258740B1/en
Publication of WO2009113609A1 publication Critical patent/WO2009113609A1/ja

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C269/00Preparation of derivatives of carbamic acid, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atom not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C269/02Preparation of derivatives of carbamic acid, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atom not being part of nitro or nitroso groups from isocyanates with formation of carbamate groups

Definitions

  • the present invention relates to a production method capable of continuously producing epoxy (meth) acrylate safely and with high productivity.
  • epoxy (meth) acrylate has been produced by a batch method using a reaction kettle.
  • an epoxy (meth) acrylate is produced by reacting a carboxyl group of a compound having a carboxyl group and a (meth) acryloyl group with an epoxy group of a compound having an epoxy group.
  • the reaction between the carboxyl group and the epoxy group is an exothermic reaction.
  • (meth) acryloyl groups are bonded to each other and a runaway reaction occurs in which the reaction product gels. Therefore, precise temperature control and effective heat removal operation are required to suppress excessive generation and accumulation of reaction heat that causes runaway reaction, but the larger the reaction system, for example, the scale of industrial production This is difficult due to the efficiency of stirring and the ability to remove heat.
  • a method of adding a polymerization inhibitor is known as a means for stopping the runaway reaction that occurred during the production of epoxy (meth) acrylate. In this method, it is necessary to disperse and dissolve the polymerization inhibitor in the reaction system in a very short time.
  • the cross-sectional area of the channel is 300 to 1,000,000 ⁇ m 2 [3 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1 (mm) 2 ] is disclosed in which an epoxy compound and a compound having a hydroxyl group are circulated and both compounds are brought into contact with each other to perform a ring-opening addition reaction.
  • an epoxy compound and a compound having a hydroxyl group are circulated and both compounds are brought into contact with each other to perform a ring-opening addition reaction.
  • Patent Document 2 has a (meth) acryloyl group that causes a runaway reaction, for example, in Example 1, producing a ring-opening reaction product of ethylhexyl alcohol and epichlorohydrin.
  • Patent Document 2 does not disclose any measures for preventing runaway reaction due to polymerization of (meth) acryloyl groups, which is a problem in the production of the epoxy (meth) acrylate. Moreover, it takes 160 minutes to sufficiently react the epoxy compound and the compound having a hydroxyl group in the flow path (for example, the reaction rate is 98%), and the production efficiency is very poor.
  • An object of the present invention is to provide a production method capable of producing epoxy (meth) acrylate safely and with high productivity.
  • the present inventors have used a heat transfer reaction vessel in which a microtubular channel is formed, and a compound (A) having a carboxyl group and a (meth) acryloyl group in the microtubular channel; When the liquid mixture with the compound (B) having an epoxy group is allowed to continuously and liquid-tightly react with the carboxyl group in the compound (A) and the epoxy group in the compound (B).
  • the reaction vessel is a container having a microtubular channel having a void size with a fluid cross-sectional area of 0.1 to 4.0 mm 2 flowing in a liquid-tight manner in the microtubular channel, and
  • a fluid cross-sectional area of 0.1 to 4.0 mm 2 flowing in a liquid-tight manner in the microtubular channel
  • the epoxy (meth) acrylate flowing out from the microchannel after the reaction has a smaller capacity than the batch type, and can be easily temperature controlled by continuous cooling.
  • the inventors have found that the runaway reaction of the (meth) acryloyl group is less likely to occur, and that the reaction occurs in a short time, so that an epoxy (meth) acrylate can be produced with high productivity, and the present invention has been completed.
  • the present invention has a compound (A) having a carboxyl group and a (meth) acryloyl group and an epoxy group in the microtubular channel of the heat transfer reaction vessel in which the microtubular channel is formed.
  • a mixture of the compound (B) is continuously and in a liquid-tight manner, and a continuous epoxy (meth) acrylate is reacted with the carboxyl group in the compound (A) and the epoxy group in the compound (B).
  • a manufacturing method comprising:
  • the reaction vessel has a microtubular channel having a void size with a fluid cross-sectional area of 0.1 to 4.0 mm 2 flowing in a liquid-tight manner in the microtubular channel, and the transmission
  • the thermal reaction vessel is heated to 150 to 260 ° C.
  • the present invention provides a method for producing an epoxy (meth) acrylate characterized by continuously cooling a reaction product discharged from a thermal reaction vessel.
  • the production method of the present invention it is possible to provide a production method capable of producing epoxy (meth) acrylate safely and with high productivity. Moreover, it is not necessary to introduce large-scale equipment, and it can be expected to reduce investment costs and manufacturing costs.
  • the compound (A) used in the present invention has a carboxyl group and a (meth) acryloyl group.
  • the compound (A) is not particularly limited as long as it can be supplied without clogging the flow path by means of heating, melting, dissolving, dispersing, etc. Can be used.
  • Examples of the compound (A) used in the present invention include acrylic acid, methacrylic acid, dimers and trimer acids thereof, or hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, and hydroxybutyl (meth) acrylate.
  • Examples thereof include half ester compounds of an isohydroxy (meth) acrylate compound and an acid anhydride, a reaction product of (meth) acrylic acid and epsilon caprolactone, or a mixture thereof. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the production method using acrylic acid or methacrylic acid having a large calorific value in the reaction with the compound (B) as the compound (A) has the effect of the present invention, that is, the effect that it can be produced safely. It is preferable because it is sufficiently exerted, and since the acryloyl group concentration is high, the polymerization is easy.
  • the compound (B) used in the present invention has an epoxy group.
  • the compound (B) is not particularly limited as long as it can be supplied without clogging the flow path by means of heating, melting, dissolving, dispersing, etc., even if it is a solid at room temperature or a liquid with high viscosity, and is publicly known. These compounds can be used.
  • Examples of the compound (B) used in the present invention include epoxy resins.
  • Examples of the epoxy resin include bisphenol-type epoxy resins, naphthalene-type epoxy resins, cresol novolak-type and phenol novolak-type epoxy resins; halogenated bisphenol-type epoxy resins, halogenated novolak-type epoxy resins, and polyvalent carboxylic acids.
  • Acid glycidyl ester resins aliphatic epoxy resins, and alicyclic epoxy resins, polyalkylene glycol diglycidyl ethers, allyl glycidyl ethers, phenyl glycidyl ethers, triglycidyl isocyanurates and their derivatives, polyglycidyl (meth) acrylates and glycidyl Examples thereof include copolymers of glycidyl group-containing unsaturated monomers such as (meth) acrylates and other unsaturated monomers. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the production method using an epoxy resin having an epoxy equivalent having a large calorific value at the time of reaction with the compound (A) as the compound (B) of 200 or less is the effect of the present invention, that is, safely produced. It is preferable because the effect that it is possible can be sufficiently exhibited.
  • a bisphenol type epoxy resin or a naphthalene type epoxy resin, which is an aromatic epoxy resin is used as the compound (B)
  • these compounds are likely to cause polymerization and have a large calorific value, so that they can be used in the production method of the present invention. It is preferable because the effects of the production method of the present invention can be sufficiently exhibited.
  • the heat transfer reaction vessel used in the method for producing an epoxy (meth) acrylate of the present invention has a microtubular channel formed therein. Then, a mixed liquid of the compound (A) having a carboxyl group and a (meth) acryloyl group and the compound (B) having an epoxy group is continuously and liquid-tightly passed through this microchannel to obtain the compound (A). An epoxy (meth) acrylate is continuously produced by reacting a carboxyl group having an epoxy group with a compound (B).
  • the heat transfer reaction vessel used in the present invention preferably has a microtubular channel having a void size with a fluid cross-sectional area of 0.3 to 1.0 mm 2 flowing in a liquid-tight manner in the microtubular channel.
  • the “cross section” used in the present invention means a cross section perpendicular to the flow direction in the reaction channel, and the “cross sectional area” means the area of the cross section.
  • the Reynolds number of the reaction solution flowing through the microtubular channel is in the range of 0.4 to 100.
  • the flowing fluid becomes a laminar flow.
  • the compound (A) and the compound (B) Since far-away compounds have very few opportunities to contact each other, they are difficult to react. For this reason, the compound (A) and the compound (B) mainly react with each other in the vicinity, and the reaction does not proceed any further even if they move further in the flow path.
  • the inventors have applied a compound (A) and a compound within a range in which the Reynolds number is 0.4 to 100 in a microtubular flow channel having a void size with a fluid cross-sectional area of 0.1 to 4.0 mm 2 .
  • the Reynolds number is preferably 1 to 50. If the Reynolds number is less than 0.4, the reaction proceeds slowly and stays for a long time, which may cause gelation. If the Reynolds number exceeds 100, the reaction efficiency is limited, and the reactor becomes longer.
  • the Reynolds number as used in the present invention is calculated according to the following formula (1).
  • Reynolds number (D ⁇ u ⁇ ⁇ ) / ⁇ (1)
  • D inner diameter of the flow path
  • u average flow velocity
  • fluid density
  • fluid viscosity
  • D inner diameter of the channel: equivalent diameter (m) of the microtubular channel.
  • u average flow rate: the flow rate (m / sec) of the mixture of the compound (A) and the compound (B).
  • fluid density: The density of water at 20 ° C. is 998.2 kg / m 3 .
  • fluid viscosity: The viscosity of water at 20 ° C. is 1.002 mPa ⁇ s.
  • the heat transfer reaction vessel needs to be heated to 150 to 260 ° C. By selecting such a temperature, the reaction between the carboxyl group and the epoxy group occurs efficiently, but the runaway reaction that is the polymerization of the (meth) acryloyl group does not occur.
  • the temperature of the heat transfer reaction vessel is preferably from 160 to 240 ° C., more preferably from 170 to 220 ° C. because runaway reaction hardly occurs and production efficiency is good.
  • the cross-sectional area of the mixed fluid flowing through the microchannel included in the reaction apparatus used in the present invention By selecting the temperature of the reaction vessel as described above, an efficient reaction between the carboxyl group and the epoxy group occurs, and as a result, the epoxy (meth) acrylate generated before the polymerization reaction between the (meth) acryloyl groups occurs. It can be cooled.
  • the flow rate when the mixed fluid flows through the micro flow path is preferably 1.8 ⁇ 10 ⁇ 4 to 0.28 m / sec, more preferably 4.5 ⁇ 10 ⁇ 4 to 0.14 m / sec. preferable.
  • the heat transfer reaction vessel used in the production method of the present invention has a heat exchange function, and has a void size in which a fluid cross-sectional area flowing in a liquid-tight manner in a microtubular channel is 0.1 to 4 mm 2.
  • a microtubular channel should just be used, and there is no restriction
  • Examples of such an apparatus include an apparatus in which the channel (hereinafter, simply referred to as “microchannel”) is provided in a member used as a chemical reaction device.
  • the cross-sectional shape obtained by cutting the microtubular channel perpendicular to the flow of the mixed fluid containing the compound (A) and the compound (B) is a square, a rectangle including a rectangle, a trapezoid or a parallelogram, It may be a polygonal shape including a triangle, a pentagon, etc. (a shape in which these corners are rounded, a high aspect ratio, that is, including a slit shape), a star shape, a semicircle, a circle including an ellipse, or the like.
  • the cross-sectional shape of the microchannel does not need to be constant.
  • the method for forming the microtubular channel is not particularly limited, but in general, the member (X) having a groove on the surface thereof is laminated with another member (Y) on the surface having the groove, bonded, or the like. To form a space between the member (X) and the member (Y).
  • the member (X) can be provided with a heat exchange function.
  • a groove for allowing the temperature adjusting fluid to flow may be provided on the surface of the member (X), and another member may be bonded or laminated to the surface provided with the groove for allowing the temperature adjusting fluid to flow.
  • a member (X) having a groove on the surface and a member (Y) provided with a groove for flowing a temperature-controlled fluid include a surface provided with a groove, and a surface provided with a groove of another member.
  • a flow path may be formed by fixing the opposite surface, and a plurality of these members (X) and members (Y) may be fixed alternately.
  • the groove formed on the surface of the member may be formed as a so-called groove lower than the peripheral portion thereof, or may be formed between the walls standing on the surface of the member.
  • the method of providing the groove on the surface of the member is arbitrary, and for example, methods such as injection molding, solvent casting method, melt replica method, cutting, etching, photolithography (including energy beam lithography), and laser ablation can be used.
  • the layout of the flow paths in the member may be in the form of a straight line, a branch, a comb, a curve, a spiral, a zigzag, or any other arrangement according to the purpose of use.
  • the flow path is, for example, a mixing field, an extraction field, a separation field, a flow rate measurement unit, a detection unit, a liquid storage tank, a membrane separation mechanism, a connection port to the inside or outside of the device, a tangential line, a development path for chromatography or electrophoresis Further, it may be connected to a part of the valve structure (portion surrounding part), a pressurizing mechanism, a depressurizing mechanism or the like.
  • the outer shape of the member does not need to be particularly limited, and can take a shape according to the purpose of use.
  • the shape of the member may be, for example, a plate shape, a sheet shape (including a film shape, a ribbon shape, etc.), a coating film shape, a rod shape, a tube shape, and other complicated shapes. External dimensions such as thickness are preferably constant.
  • the material of the member is arbitrary, and may be, for example, a polymer, glass, ceramic, metal, semiconductor, or the like.
  • the member (X) having a groove on the surface as described above, another member (Y) is fixed to the surface having the groove by lamination, bonding or the like, and the member (X) What formed the microtubular flow path by forming as a space between a member and a member (Y) can be used preferably.
  • a heat transfer reaction vessel include those having a structure in which a plurality of heat transfer plate-like structures having a plurality of grooves formed on the surface are stacked.
  • the flow path described in the above formation method is a combination of at least two members and a space formed between the members is used as the flow path. It may be used as a road.
  • the length of the flow path may be appropriately set so as to obtain a desired reaction rate, but is usually 0.5 to 100 m, preferably 3 to 70 m.
  • the heat transfer reaction vessel used in the production method of the present invention for example, a heat transfer plate-like structure provided with a microtubular flow channel and a flow channel for flowing a fluid for heat exchange between the mixed solution are arranged.
  • Examples include an apparatus in which the provided heat conductive plate-like structures are alternately stacked.
  • the mixing space which mixes the compound (A) and the compound (B) which were supplied separately in front of this heat-transfer reaction container or in this apparatus can also be provided.
  • it is preferable that the compound (A) and the compound (B) are continuously introduced into the heat transfer reaction vessel as a mixed solution obtained by mixing them in advance.
  • FIG. 1 shows a reaction apparatus in which a plate provided with a microtubular channel for flowing a mixed liquid and a plate provided with a flow path for flowing a fluid that exchanges heat with the mixed liquid are alternately stacked.
  • 1 is a schematic configuration example of a chemical reaction device 1 having a microtubular channel having a void size with a fluid cross-sectional area of 0.1 to 4 mm 2 flowing in a liquid-tight manner in the microtubular channel.
  • Each of the first plates is provided with a channel (hereinafter referred to as a reaction channel) having a cross-sectional area of 0.1 to 4.0 (mm 2 ) (hereinafter referred to as a reaction channel).
  • a reaction channel having a cross-sectional area of 0.1 to 4.0 (mm 2 )
  • mm 2 mm 2
  • the second plate is provided with a flow channel for temperature control fluid (hereinafter referred to as a temperature control channel) (hereinafter, the plate provided with the temperature control channel is referred to as a temperature control plate).
  • the supply ports and the discharge ports are dispersed and arranged in each region of the end surface 1b, 1c, side surface 1d, 1e of the chemical reaction device 1, and the compound (A) and
  • the joint part 32 which consists of the connector 30 and the joint part 31 for flowing a compound (B), and a temperature control fluid is each connected.
  • a fluid ⁇ (mixed liquid) containing the compound (A) and the compound (B) is supplied from the end face 1b through these joint portions, and contains a reaction product of the compound (A) and the compound (B).
  • the fluid ⁇ to be discharged is discharged to the end surface 1c, and the temperature control fluid ⁇ is supplied from the side surface 1e and discharged to the side surface 1d.
  • the shape in plan view of the device for chemical reaction 1 is not limited to the rectangular shape shown in the figure, and may be a square shape or a rectangular shape in which the distance between the side surfaces 1d and 1e is longer than between the end surfaces 1b and 1c. Therefore, in accordance with the illustrated shape, the direction from the end surface 1b to the end surface 1c is referred to as the longitudinal direction of the process plate and temperature control plate of the chemical reaction device 1, and the direction from the side surface 1d to the side surface 1e is referred to as the chemical reaction device. This is referred to as the short direction of the process plate 1 and the temperature control plate.
  • the process plate extends on one surface 2 a by passing through a channel 4 having a concave groove shape in the longitudinal direction of the process plate, and a plurality of process plates are arranged at a predetermined interval p 0 in the short direction.
  • L be the length of the flow path 4.
  • the cross-sectional shape is a width w 0 and a depth d 0 .
  • the cross-sectional shape of the flow path 4 can be appropriately set according to the type, flow rate, and flow path length L of the fluid ⁇ containing the compound (A) and the compound (B).
  • the width w 0 and the depth d 0 are set in the range of 0.1 to 16 [mm] and 0.1 to 2 [mm], respectively.
  • variety and a depth is a case where a drawing is referred, Comprising: This value can be interpreted suitably so that it may become a wide value with respect to a heat transfer surface.
  • the number is, for example, 1 to 1000, preferably 10 to 100 per plate.
  • the fluid ⁇ is flowed into each flow path 4 and is supplied from one end face 2b side and discharged to the other end face 2c side as shown by arrows in FIGS.
  • the temperature control plate is provided with a temperature control flow path 6 having a concave groove shape on one surface 3 a at a predetermined interval.
  • the cross-sectional area of the temperature control channel 6 is not particularly limited as long as heat can be transferred to the reaction channel, but is generally in the range of 0.1 to 4.0 (mm 2 ). More preferably, it is 0.3 to 1.0 (mm 2 ).
  • the number of the temperature control channels 6 may be an appropriate number in consideration of the heat exchange efficiency, and is not particularly limited. For example, 1 to 1000, preferably 10 to 100 per plate is used. It is.
  • the temperature control channel 6 flows in a plurality of main channels 6a arranged in the longitudinal direction of the temperature control plate and upstream and downstream ends of the main channel 6a.
  • the supply-side flow path 6b and the discharge-side flow path 6c are bent at right angles twice and open to the outside from the side surfaces 3d and 3e of the temperature control plate.
  • the supply side channel 6 b and the discharge side channel 6 c are each composed of one. .
  • each main flow path 6a of the temperature control flow path 6 is provided in a range in which the range in which the flow paths 4 are distributed overlaps the stack direction in the short direction of the temperature control plate.
  • the main flow paths 6a are arranged in the stacking direction so as to be positioned between two adjacent flow paths 4, 4. More preferably, each main flow path 6a overlaps each flow path 4 in the stacking direction. Arrange as follows.
  • the plurality of process plates and temperature control plates are stacked by alternately stacking process plates and temperature control plates in the same direction, and are fixed and stacked on each other.
  • each flow path 4 and the temperature control flow path 6 are covered with a lower surface of a plate on which a groove is opened and a tunnel shape having a rectangular cross section with both ends open. It is said.
  • Each process plate and temperature control plate can be made of an appropriate metal material.
  • a flow path 4 and a temperature control path 6 are formed by etching a stainless steel plate, and the flow path surface is changed. It can be manufactured by electrolytic polishing finish.
  • a manufacturing apparatus shown in FIG. 4 can be exemplified.
  • a production apparatus having the following chemical reaction device can be exemplified.
  • the chemical reaction device has a structure shown in FIG. 1, and as a structure, process plates and temperature control plates are alternately stacked. A flow path 4 is formed in the process plate, and a temperature control flow path 6 is formed in the temperature control plate.
  • the chemical reaction device 40 used in the manufacturing apparatus shown in FIG. 4 has 20 temperature control channels 6 formed by etching as well as three process plates having 20 reaction channels 4 formed by dry etching. Four temperature control plates are alternately stacked.
  • the material of the process plate 2 and the temperature control plate 3 is SUS304, and the plate thickness is 1 mm.
  • the cross-sectional dimensions of the reaction channel 4 and the temperature control channel 6 are both width 1.2 mm ⁇ depth 0.5 mm.
  • the chemical reaction device 50 used in the manufacturing apparatus shown in FIG. 4 has five temperature control channels 6 formed by etching as well as two process plates having five reaction channels 4 formed by dry etching. Three temperature control plates are alternately stacked.
  • the material of the process plate 2 and the temperature control plate 3 is SUS304, and the plate thickness is 1 mm.
  • the cross-sectional dimensions of the reaction channel 4 and the temperature control channel 6 are both width 1.2 mm ⁇ depth 0.5 mm.
  • These pipes are connected to the inlet of a mixer [mixing space for mixing the compound (A) and the compound (B)] 65.
  • the compound (A) (61) and the compound (B) (62) are mixed to form a mixed fluid containing the compound (A) (61) and the compound (B) (62).
  • This fluid moves to the inlet 1 b of the chemical reaction device 40, 50, or 60 through a pipe connected to the outlet of the mixer 65.
  • a temperature control device 66 is connected to the chemical reaction device 40, 50, or 60.
  • the compound (A) and the compound (B) in the mixed fluid react with each other by moving through the micro flow path in the chemical reaction device 40, 50 or 60. It moves through the microchannel in the chemical reaction device 40, 50 or 60 and reaches the outlet 1 c of the chemical reaction device 40, 50 or 60. Then, it moves to the inflow port of the cooling heat exchanger 67 through the pipe connected to the outflow port.
  • the Reynolds number and temperature can be changed, so that the heat transfer reaction vessel is formed with a microtubular channel such as the chemical reaction devices 40 and 50 described above.
  • the reaction is preferably carried out using a reaction apparatus in which a plurality of thermal reaction vessels are arranged in series.
  • compound (A) and compound (B) may be placed in separate syringe pumps as described above and stirred with a mixer to form a mixed solution, but compound (A) and compound (B) are mixed in advance. It is also possible to prepare a mixed solution, put it in one syringe pump, and supply it to the chemical reaction device.
  • the obtained reactive organism is discharged from the heat transfer reaction vessel. And this reaction product is cooled continuously.
  • the runaway reaction of the (meth) acryloyl group can be prevented by cooling the reaction product promptly and continuously.
  • This cooling may be, for example, natural air cooling as it is in the air as it is, or it may be discharged immediately after being discharged into the solvent for cooling, or distributed to a cooling device having a heat exchange function. May be cooled.
  • this cooler a cooling heat transfer device in which a micro tubular channel is formed is preferable.
  • a cooling heat transfer device in which a microtubular channel is formed which communicates with the reaction solution outlet (outflow port) of the heat transfer reaction vessel. It can be preferably carried out by continuously circulating the reaction product.
  • a fluid ⁇ [epoxy (meta) containing a reaction product of the compound (A) (61) and the compound (B) (62) moved to the inlet of the cooling heat transfer device (cooling device) 67. ) Acrylate] is cooled while moving in the cooling heat exchanger 67 and reaches the outlet of the cooling heat exchanger 67.
  • the fluid ⁇ is discharged from the cooling heat exchanger 67 through the pipe connected to the outlet, and is discharged to the receiving container 70 through the exhaust pressure valve 69.
  • a heat transfer reaction vessel having a microtubular channel formed therein which can be preferably used as the heat transfer reaction vessel, has a heat transfer property in which a plurality of grooves are formed on the surface.
  • Those having a structure in which a plurality of plate-like structures are laminated can be preferably used.
  • the apparatus which has an above described chemical reaction device can be illustrated.
  • the reaction between the compound (A) and the compound (B) in the microtubular channel can be stopped at an arbitrary yield, and the reactants or unreacted materials may be discharged out of the reaction channel system.
  • the viscosity of the reaction product increases as the reaction proceeds. Therefore, in consideration of pressure loss, for example, the reaction from the initial reaction stage to the intermediate reaction stage is carried out by the production method of the present invention, and then the unreacted substance is removed. It is also possible to transfer the composition to be contained in a batch-type reactor or storage tank, or a flow path having a larger cross-sectional area, and react the remaining unreacted materials.
  • the compound (A) or compound (B) used in the production method of the present invention may be a liquid having a supplyable viscosity, and may be heated to enable supply, or diluted and dissolved in a solvent. May be.
  • an additive such as a catalyst (initiator) or a polymerization inhibitor may be added to the compound (A) or the compound (B) as long as the flow path is not blocked.
  • the compound (A) and compound (B) used in the present invention may be supplied alone or in a mixed state in the flow path as long as they do not adversely affect the reaction. Moreover, you may dilute and use for a solvent as needed, and additives, such as a catalyst (initiator) and a polymerization inhibitor, may be added.
  • the catalyst (initiator) is not particularly limited as long as it can be dissolved in the compound (A) and the compound (B) or dispersed within a range that does not block the flow path, or can be used together by dissolving in a solvent.
  • phosphines such as triphenylphosphine, amines such as triethylamine, quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium salt and benzyltrimethylammonium salt, quaternary phosphonium salts,
  • imidazoles such as -methylimidazole and 2-methyl-4-methylimidazole.
  • the polymerization inhibitor is not particularly limited as long as it can be dissolved in the compound (A) and the compound (B) or can be dispersed within a range that does not block the flow path, or can be used together by dissolving in a solvent.
  • Inhibitors can be used, and examples include methoquinone, hydroquinone, 1,4 naphthoquinone, phenothiazine, t-butylhydroquinone, aluminum N-nitrophenylhydroxyamine and the like.
  • ⁇ Chemical reaction device used in Examples and Comparative Examples> a chemical reaction device having the structure shown in FIG. 1 was used.
  • the process plate 2 and the temperature control plate 3 are alternately stacked.
  • a flow path 4 is formed in the process plate, and a temperature control flow path 6 is formed in the temperature control plate.
  • chemical reaction devices 40 and 50 shown in FIG. 4 having different Reynolds numbers were used when the same flow rate was applied (when the flow rate was the same).
  • the chemical reaction device 40 is formed by alternately stacking four temperature control plates having 20 temperature control channels 6 formed by etching as well as three process plates having 20 reaction channels 4 formed by dry etching. Yes.
  • the material of the process plate 2 and the temperature control plate 3 is SUS304, and the plate thickness is 1 mm.
  • the cross-sectional dimensions of the reaction channel 4 and the temperature control channel 6 are both width 1.2 mm ⁇ depth 0.5 mm.
  • the length of the reaction channel 4 is 80 mm.
  • the chemical reaction device 50 is formed by alternately laminating three temperature control plates having five temperature control channels 6 formed by etching as well as two process plates having five reaction channels 4 formed by dry etching. Yes.
  • the material of the process plate 2 and the temperature control plate 3 is SUS304, and the plate thickness is 1 mm.
  • the cross-sectional dimensions of the reaction channel 4 and the temperature control channel 6 are both width 1.2 mm ⁇ depth 0.5 mm.
  • the length of the reaction channel 4 is 40 mm.
  • the chemical reaction device 50 was used for the cooling heat exchanger 67.
  • Example 1 In the manufacturing apparatus 80 shown in FIG. 4, an apparatus in which one chemical reaction device 40 is connected is used.
  • a mixed solution 61 was prepared by mixing and dissolving 737 g of a bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 189), 277 g of acrylic acid, 5.1 g of triphenylphosphine as a catalyst, and 0.5 g of methoquinone as a polymerization inhibitor.
  • reaction time means the total time for which the mixed fluid of the compound (A) and the compound (B) stays in the chemical reaction device. (The same applies hereinafter).
  • Example 2 In the manufacturing apparatus 80 shown in FIG. 4, an apparatus in which six chemical reaction devices 50 are connected is used.
  • a mixed solution 61 was prepared by mixing and dissolving 737 g of a bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 189), 277 g of acrylic acid, 5.1 g of triphenylphosphine as a catalyst, and 0.5 g of methoquinone as a polymerization inhibitor.
  • epoxy acrylate was produced at a reaction rate of 86.4% in a reaction time of 135 seconds. Also, no runaway reaction occurred.
  • Example 3 A reaction mixture was obtained in the same manner as in Example 2 except that the Reynolds number was 3.72. From the quantification result of unreacted acrylic acid in the reaction mixture, epoxy acrylate was produced at a reaction rate of 92.3% in a reaction time of 63 seconds. Also, no runaway reaction occurred.
  • Example 4 A reaction mixture was obtained in the same manner as in Example 2 except that the Reynolds number was 7.44. From the quantification result of unreacted acrylic acid in the reaction mixture, epoxy acrylate was produced at a reaction rate of 86% in a reaction time of 32 seconds. Also, no runaway reaction occurred.
  • Example 5 A reaction mixture was obtained in the same manner as in Example 2 except that the Reynolds number was 2.62. From the quantification result of unreacted acrylic acid in the reaction mixture, epoxy acrylate was produced at a reaction rate of 99% in a reaction time of 90 seconds. Also, no runaway reaction occurred
  • the reaction rate is 99% after passing time of 90 seconds, and the reaction is almost complete.
  • a runaway reaction has not been achieved even at a reaction temperature that could not be achieved with a conventional reaction kettle, and the reaction time could be shortened to a level that could not be achieved with a conventional reaction kettle.
  • the weight average molecular weight of the epoxy (meth) acrylate compound was 733.
  • a refractive index detector (RI) was used as a detector, and an HLC-8120GPC manufactured by Tosoh Corporation equipped with TSKgel G1000HXL + G2000HXL + G3000HXL + G4000HXL as a measuring column was used.
  • tetrahydrofuran (THF) was used as a solvent, the sample was adjusted to a concentration of 0.2 to 0.3%, and measurement was performed under the conditions of a column temperature of 40 ° C. and a flow rate of 1.0 ml / min.
  • Comparative Example 1 A reaction mixture was obtained in the same manner as in Example 1 except that the Reynolds number was 0.26. From the quantification result of unreacted acrylic acid in the reaction mixture, epoxy acrylate was produced at a reaction rate of 67.4% in a reaction time of 296 seconds. Also, no runaway reaction occurred.
  • Comparative Example 2 In a four-necked flask equipped with a thermometer, stirrer, water-cooled condenser, nitrogen inlet, and air inlet, 737 g of bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 189), 277 g of acrylic acid, 5.1 g of triphenylphosphine as a catalyst, polymerization prohibited As an agent, 0.5 g of methoquinone was added, the temperature was raised to 100 ° C. over 3 hours while paying attention to heat generation, and the reaction was continued at 100 ° C. for 12 hours. The reaction was terminated when the acid value became 2 or less, and a comparative epoxy acrylate was obtained.
  • the weight average molecular weight of this epoxy (meth) acrylate compound measured under the same measurement conditions was 793.
  • Comparative Example 3 In a four-necked flask equipped with a thermometer, stirrer, water-cooled condenser, nitrogen inlet, and air inlet, 737 g of bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 189), 277 g of acrylic acid, 5.1 g of triphenylphosphine as a catalyst, polymerization prohibited As an agent, 0.5 g of methoquinone was charged and heated to 100 ° C. over 30 minutes. Immediate heat generation occurred and control became impossible. The flask gelled and a large amount of gas was generated from the flask.
  • Table 1 shows the temperature-controlled fluid temperature, Reynolds number, reaction time, and reaction rate of the resulting epoxy acrylate obtained by heating the chemical reaction devices of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
  • the reaction rate increases as the Reynolds number increases, and epoxy acrylate can be produced efficiently.
  • Example 5 it can be seen that the reaction is almost completed in a very short time without the occurrence of a runaway reaction. This is because the compound (A) and the compound (B) are mixedly supplied at a flow rate corresponding to a specific Reynolds number (0.4 or more) in a microchannel that satisfies a specific condition, and a batch type reaction mode such as a reaction kettle. This is a result achieved by reacting in a micro flow path at a reaction temperature (180 ° C.) that cannot normally be taken due to the risk of runaway reaction.
  • Comparative Example 1 a mixed solution of a bisphenol A type epoxy resin and acrylic acid is supplied into a specific microchannel at a flow rate corresponding to a specific Reynolds number (less than 0.4), and a batch type reaction mode such as a reaction kettle Shows the results of reaction in a microchannel at a reaction temperature (180 ° C.) that cannot normally be taken due to the risk of runaway reaction.
  • a reaction temperature 180 ° C.
  • the Reynolds number is less than 0.4, even if the reaction is carried out for a long time at a very high reaction temperature, the viscosity of the reaction product increases with the progress of the reaction, and the mixing property due to molecular diffusion decreases significantly. It can be seen that the reaction does not proceed in a short time.
  • Comparative Example 2 shows the results of a batch system that is usually performed in a reaction kettle. In order to suppress the runaway reaction and sufficiently control the temperature in the system, the temperature is gradually raised over 3 hours and charged at a low temperature of 100 ° C. for 15 hours. I need it. From this result, it can be seen that the result of Example 5 is a safe and efficient method for producing an epoxy (meth) acrylate compound.
  • Comparative Example 3 shows the result of performing the reaction in a batch mode by rapidly raising the temperature to 100 ° C. in 30 minutes after the raw materials were charged in order to shorten the reaction time. After reaching 100 ° C., rapid heat generation occurred, and gelation occurred with intense gas generation. This resulted in a so-called runaway reaction. This result also shows that the result of Example 5 is a safe and efficient method for producing an epoxy (meth) acrylate compound.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing two types of plate structures in FIG. 2. It is a schematic block diagram which shows typically the manufacturing apparatus used by the Example and the comparative example. It is a graph which shows the reaction rate with respect to the passage time in an Example and a comparative example.
  • Manufacturing equipment 61 ... Compound (A) 62... Compound (B) 63 ... Syringe pump 64 ... Syringe pump 65 ... Mixer 66 ... Temperature control device 67 ... Heat exchanger for cooling 68 ... Temperature Control device 69... Exhaust pressure valve 70... Receiving container 80... Schematic configuration diagram schematically showing a resin manufacturing apparatus used in Examples and Comparative Examples

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

 本発明は、エポキシ(メタ)アクリレートを安全に生産性良く製造できる製造方法を提供することを目的とし、内部に微小管状流路が形成された伝熱性反応容器の該微小管状流路内に、カルボキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物(A)と、エポキシ基を有する化合物(B)との混合液を、連続的かつ液密状に流通させ、前記化合物(A)中のカルボキシル基と前記化合物(B)中のエポキシ基とを反応させるエポキシ(メタ)アクリレートの連続製造方法で、反応容器が、前記微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.1~4.0mmとなる空隙サイズを有する微小管状流路を有し、伝熱性反応容器を150~260°Cに加熱し、微小管状流路内を流通する反応液のレイノルズ数が0.4~100の範囲となるように反応させ、反応終了後、前記伝熱性反応容器から吐出された反応生成物を連続的に冷却する製造方法を提供する。

Description

エポキシ(メタ)アクリレートの製造方法
 本発明は、エポキシ(メタ)アクリレートを安全に生産性良く連続的に製造できる製造方法に関する。
 従来より、エポキシ(メタ)アクリレートは、反応釜を用いたバッチ方式により製造されている。一般的にエポキシ(メタ)アクリレートはカルボキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物のカルボキシル基とエポキシ基を有する化合物のエポキシ基とを反応させて製造する。カルボキシル基とエポキシ基との反応は発熱反応である。この発熱反応が進行している過程において、反応熱が蓄熱され反応系の温度が異常に上昇すると(メタ)アクリロイル基同士が結合し、反応物がゲル化する暴走反応が生じる。従って、暴走反応の原因となる反応熱の過剰な発生や蓄積を抑えるため、精密な温度制御や効果的な除熱操作が求められるが、反応系が大きくなる程、例えば、工業生産の規模では、攪拌の効率や除熱の能力等から、この対応が難しくなる。
 暴走反応が起こると、暴走反応時の発熱により未反応原料のガス化、生成したエポキシ(メタ)アクリレートの分解によるガス化が起こる。その結果、反応系内の圧力が急激に上昇し、装置自体に致命的な破壊をきたす場合がある。装置の破壊を防ぐ為、暴走反応が起こった際に反応釜に付帯されたマンホール、安全弁、ラプチャーディスク、エクスプロージョンベントなどを開放して系内に溜まった圧を開放する措置や、内容物自体を系外に排出する措置を講じるが、これらの措置を講じる為の設備自体も非常に大掛かりなものとなり、投資コストも高く、占有する面積も大きくなることから、生産性は良好ではない。
 エポキシ(メタ)アクリレートの製造中に起こった暴走反応を停止させる手段として、重合禁止剤を添加する方法が知られている。この方法では、重合禁止剤を反応系に対してごく短時間に分散し溶解させる必要がある。
 しかしながら、ゲル化が起こると反応系が高粘度化し易く、重合禁止剤を反応系にごく短時間に分散し溶解することが非常に困難となる問題がある。加えて、暴走反応による急激な粘度増加に反応系内を攪拌する攪拌翼の駆動能力がついていけず、重合禁止剤が反応系に十分分散、溶解できないばかりか、負荷がかかる事による攪拌装置の故障等装置自体に致命的な破壊をきたす問題もある。このような問題は、エポキシ(メタ)アクリレート製造時に希釈溶媒等を用いない場合、特に深刻である。
 重合禁止剤を反応系に分散、溶解しやすくさせる手段として、重合禁止剤を溶剤等に溶解して使用する方法があるが、暴走反応の発生に迅速に対応するためには、重合禁止剤を溶解した溶液を予め大量に準備しておかなければならない。その為、エポキシ(メタ)アクリレート製造時のコストが増加する。また、重合禁止剤の中には変異原性物質が含まれるため、取り扱いにも十分注意を払う必要がある。
 エポキシ(メタ)アクリレートの製造中に起こった暴走反応が起こることを抑制する手段として、反応系内に溶剤を共存させ、系内に存在する重合性化合物の濃度を下げると共に反応の進行に伴い増大する流体粘度を下げることにより反応の制御性を向上させる方法も知られている。しかしながら、この方法は反応終了後に反応系内の溶剤を回収しなくてはならず、また、溶剤を使用するため釜得量が低下するので生産性が良い方法ではない。更に、品質上も得られた樹脂組成物中に微量に残存する溶剤の影響も懸念される。
 このようにエポキシ(メタ)アクリレートを製造する際には、暴走反応に対する上記のような対応策を講じる必要があり、生産性は良好なものではない。そして、暴走反応の対応策を講じているとはいえ、結局のところ、暴走反応が起きない条件、例えば、発熱に気を付けながら徐々に昇温し、150℃以下、好ましくは130℃以下の温度で3~8時間と低温で長時間かけて非効率にエポキシ(メタ)アクリレートを製造しているのが現状である(例えば、特許文献1参照。)。
 反応熱による加熱を防止でき、多量化等の副反応を抑制して、しかも高い反応率が得られる製造方法として、流路断面積が300~1,000,000μm〔3×10-4~1(mm)〕の流路に、エポキシ化合物と水酸基を有する化合物とを流通させ、両化合物を接触させて開環付加反応を行うエポキシ化合物の開環反応物の製造方法が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、該特許文献2に記載された製造方法は、例えば、実施例1ではエチルヘキシルアルコールとエピクロルヒドリンとの開環反応物等を製造するなど、暴走反応の原因となる(メタ)アクリロイル基を有するような開環反応物の製造を想定していない。その為、前記特許文献2には前記エポキシ(メタ)アクリレートの製造の際に、問題となる(メタ)アクリロイル基の重合による暴走反応を防止する策について何ら開示されていない。しかも、エポキシ化合物と水酸基を有する化合物を流路内で十分反応させる(例えば、反応率を98%)には160分もかかり、製造効率も非常に悪い。
特開2002-293876号公報 特開2006-111574号公報
 本発明の課題は、エポキシ(メタ)アクリレートを安全に生産性良く製造できる製造方法を提供するものである。
 本発明者らは鋭意検討した結果、内部に微小管状流路が形成された伝熱性反応容器を用い、該微小管状流路内にカルボキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物(A)と、エポキシ基を有する化合物(B)との混合液を、連続的かつ液密状に流通させて前記化合物(A)中のカルボキシル基と前記化合物(B)中のエポキシ基とを反応させる際に、前記反応容器として、前記微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.1~4.0mmとなる空隙サイズを有する微小管状流路を有するものを用い、かつ、前記微小管状流路内を流通する反応液のレイノルズ数が0.4~100の範囲となるように流させることにより、通常層流と考えられる微小流路中で微乱流を伴う状態で分子拡散による混合が進行し、化合物(A)と化合物(B)との接触が活発化すること、加えて、前記伝熱性反応容器を通常のバッチ方式では取り得ない150~260℃とすることにより、カルボキシル基とエポキシ基との反応の効率が向上すること、更に、反応の後微小流路から流れ出るエポキシ(メタ)アクリレートは容量もバッチ式の場合と比べて小さく、連続的に冷却することにより容易に温度コントロールする事が可能で、その結果、(メタ)アクリロイル基の暴走反応も起こりにくいこと、そして、短時間に反応が起こることから生産性良くエポキシ(メタ)アクリレートを製造できること、等を見出し、本発明を完成するに至った。
 即ち、本発明は、内部に微小管状流路が形成された伝熱性反応容器の該微小管状流路内に、カルボキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物(A)と、エポキシ基を有する化合物(B)との混合液を、連続的かつ液密状に流通させ、前記化合物(A)中のカルボキシル基と前記化合物(B)中のエポキシ基とを反応させるエポキシ(メタ)アクリレートの連続製造方法であって、
 前記反応容器が、前記微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.1~4.0mmとなる空隙サイズを有する微小管状流路を有するものであり、かつ、前記伝熱性反応容器を150~260℃に加熱すると共に、前記微小管状流路内を流通する反応液のレイノルズ数が0.4~100の範囲となるように反応させ、次いで、反応終了後、前記伝熱性反応容器から吐出された反応生成物を連続的に冷却することを特徴とするエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法を提供するものである。
 本発明の製造方法によれば、エポキシ(メタ)アクリレートを安全に生産性良く製造できる製造方法を提供できる。また、大掛かりな設備の導入も不必要で、投資コスト、製造コストの削減も期待できる。
 本発明で用いる化合物(A)は、カルボキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する。化合物(A)は常温で固体、または高粘度の液体であっても、加熱溶融、溶解、分散等の手段により流路を閉塞させずに供給できるものであれば特に限定されず、公知の化合物を用いることができる。
 本発明で用いる化合物(A)としては、例えば、アクリル酸、メタアクリル酸、およびこれらのダイマー及びトリマー酸、あるいは、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物と酸無水物とのハ-フエステル化合物、(メタ)アクリル酸とイプシロンカプロラクトン等の反応物もしくはこれらの混合物等が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種類以上で用いてもよい。
 本発明の製造方法としては、化合物(A)として化合物(B)との反応の発熱量の多いアクリル酸、メタクリル酸を用いる製造方法が、本発明の効果、即ち、安全に製造できるという効果を十分に発揮すること、アクリロイル基濃度が高いことから重合しやすいこと、から好ましい。
 本発明で用いる化合物(B)は、エポキシ基を有する。化合物(B)としては、常温で固体、または高粘度の液体であっても、加熱溶融、溶解、分散等の手段により流路を閉塞させずに供給できるものであれば特に限定されず、公知の化合物を用いることができる。
 本発明で用いる化合物(B)としては、例えば、エポキシ樹脂等が挙げられる。該エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型やフェノールノボラック型等のノボラック型エポキシ樹脂;ハロゲン化ビスフェノール型エポキシ樹脂、ハロゲン化ノボラック型エポキシ樹脂、さらに多価カルボン酸のグリシジルエステル型樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環式エポキシ樹脂、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレートやその誘導体、ポリグリシジル(メタ)アクリレートやグリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有不飽和モノマ-と他の不飽和モノマ-との共重合体等が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種類以上で用いてもよい。
 本発明の製造方法としては、化合物(B)として化合物(A)との反応時の発熱量の多いエポキシ当量が200以下のエポキシ樹脂を用いる製造方法が、本発明の効果、即ち、安全に製造できるという効果を十分に発揮することができることから好ましい。中でも、化合物(B)として芳香族系エポキシ樹脂であるビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂を用いた場合、これらの化合物は重合を起こしやすく発熱量も大きいため本発明の製造方法に用いることにより、本発明の製造方法の効果を十分に発揮できることから好ましい。
 本発明のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法で用いるは伝熱性反応容器は内部に微小管状流路が形成されている。そして、この微小流路にカルボキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物(A)とエポキシ基を有する化合物(B)との混合液を連続的かつ液密状に流通させ化合物(A)が有するカルボキシル基と化合物(B)が有するエポキシ基とを反応させることによりエポキシ(メタ)アクリレートを連続的製造する。ここで用いる伝熱性反応容器として微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.1~4mmとなる空隙サイズを有する微小管状流路を有するものを用いることにより圧損が大きくなりすぎず、生産性も良好、流路閉塞も起こしにくい、該流路の加熱や冷却の迅速な制御が可能等優れた効果を奏する。本発明で用いる伝熱性反応容器としては、微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.3~1.0mmとなる空隙サイズを有する微小管状流路を有するものが好ましい。なお、本発明において使用する「断面」とは、反応流路中の流れ方向に対して垂直方向の断面を言い、「断面積」は、その断面の面積を言う。
 また、本発明のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法では、前記微小管状流路内を流通する反応液のレイノルズ数が0.4~100の範囲となるように反応させる必要がある。一般的に、前記微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.1~4mmとなる空隙サイズを有する微小管状流路に流体を流すと流れる流体は層流となる。その為、例えば、カルボキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物(A)とエポキシ基を有する化合物(B)の混合液を流路に流通させた場合、化合物(A)と化合物(B)とは遠く離れた化合物同士は接触する機会が非常に少ない為、反応しにくい。その為、化合物(A)と化合物(B)とは主に近傍の化合物同士が反応するのみで、流路内を更に移動しても反応がそれ以上進行しない。今般、発明者らは流体断面積が0.1~4.0mmとなる空隙サイズを有する微小管状流路流路に、レイノルズ数が0.4~100となる範囲で化合物(A)と化合物(B)の混合液を流通させると、流路内の状態は微乱流を伴う状態で混合が進行し、化合物(A)と化合物(B)との接触が活発化することを見出し、発明者らは本発明を完成することができた。レイノルズ数としては、1~50が好ましい。レイノルズ数0.4未満では反応の進行が遅く長時間滞留するためゲル化の恐れがあり、100を超えるレイノルズ数では反応効率化上限界があり、反応器も長大化するため好ましくない。
 尚、本発明でいうレイノルズ数とは下記の式(1)に従って計算されるものである。
 レイノルズ数=(D×u×ρ)/μ・・・式(1)
 ここで、D(流路の内径)、u(平均流速)、ρ(流体密度)、μ(流体粘度)である。本発明において、レイノルズ数は上記式(1)の各要素を以下のように定義し、求めた。
 D(流路の内径):微小管状流路の等価直径(m)である。
 u(平均流速):化合物(A)と化合物(B)との混合液の流速(m/秒)である。
 ρ(流体密度):20℃における水の密度998.2kg/mである。
 μ(流体粘度):20℃における水の粘度1.002mPa・sである。
 更に、本発明のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法では、前記伝熱性反応容器を150~260℃に加熱する必要がある。このような温度を選択することによりカルボキシル基とエポキシ基との反応が効率良く起こりつつも(メタ)アクリロイル基の重合である暴走反応は起こらないという優れた効果を奏する。伝熱性反応容器の温度としては、暴走反応が起き難く、且つ、製造効率も良好なことから160~240℃が好ましく、170℃~220℃がより好ましい。
 本発明のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法では、本発明で用いる反応装置が有する微小流路を流れる混合流体の断面積、微小流路への混合流体の流通を行う際のレイノルズ数、伝熱性反応容器の温度を上記の通り選択することにより、カルボキシル基とエポキシ基との効率よい反応が起こり、その結果、(メタ)アクリロイル基同士の重合反応が起こる前に生成したエポキシ(メタ)アクリレートを冷却できるということが可能となっている。そして、微小流路への混合流体の流通を行う際の流速としては、1.8×10-4~0.28m/秒が好ましく、4.5×10-4~0.14m/秒がより好ましい。
 本発明の製造方法で用いる伝熱性反応容器としては熱交換機能を有し、且つ、微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.1~4mmとなる空隙サイズを有する微小管状流路を有するものを用いればよく、その他の要件については特に制限はない。このような装置としては、例えば、化学反応用デバイスとして用いられる部材中に前記流路(以下、単に「微小流路」ということがある)が設けられた装置等が挙げられる。
 微小管状流路の、化合物(A)と化合物(B)とを含有する混合流体の流れに対して垂直に切断して得られる断面形状は、正方形、長方形を含む矩形、台形や平行四辺形、三角形、五角形などを含む多角形状(これらの角が丸められた形状、アスペクト比の高い、すなわちスリット形状を含む)、星形状、半円、楕円状を含む円状などであってもよい。微小流路の断面形状は一定である必要はない。
 前記微小管状流路の形成方法は特に限定されるものではないが、一般的には、表面に溝を有する部材(X)の、溝を有する面に他の部材(Y)が積層、接合等により固着され、部材(X)と部材(Y)との間に空間として形成される。
 部材(X)と部材(Y)との間に微小管状流路を形成させる場合、部材(X)に熱交換機能を設けることができる。例えば、部材(X)表面に温調流体が流れるための溝を設け、該温調流体が流れる為の溝を設けた面に他の部材を接合ないし積層するなどの方法により固着すればよい。一般的には、表面に溝を有する部材(X)と温調流体が流れるための溝を設けた部材(Y)とが、溝を設けた面と、他の部材の溝を設けた面と逆側の面とを固着することによって流路を形成し、これら部材(X)と部材(Y)とを複数交互に固着すればよい。
 この際、部材表面に形成された溝は、その周辺部より低い、いわゆる溝として形成されていても良いし、部材表面に立つ壁の間として形成されていても良い。部材の表面に溝を設ける方法は任意であり、例えば、射出成型、溶剤キャスト法、溶融レプリカ法、切削、エッチング、フォトリソグラフィー(エネルギー線リソグラフィーを含む)、レーザーアブレーションなどの方法を利用できる。
 部材中の流路のレイアウトは、用途目的に応じて直線、分岐、櫛型、曲線、渦巻き、ジグザグ、その他任意の配置の形をしていてもよい。
 流路は、その他、例えば、混合場、抽出場、分離場、流量測定部、検出部、貯液槽、膜分離機構、デバイス内外への接続口、絡路、クロマトグラフィーや電気泳動の展開路、バルブ構造の一部(弁の周囲部分)、加圧機構、減圧機構などと接続していてもよい。
 部材の外形は、特に限定する必要はなく、用途目的に応じた形状を採りうる。部材の形状としては、例えば、プレート状、シート状(フィルム状、リボン状などを含む。)、塗膜状、棒状、チューブ状、その他複雑な形状の成型物などであってよい。厚みなどの外形的寸法は一定であることが好ましい。部材の素材は任意であり、例えば、重合体、ガラス、セラミック、金属、半導体などであって良い。
 本発明で用いる伝熱性反応容器としては、前記のような表面に溝を有する部材(X)の、溝を有する面に他の部材(Y)が積層、接合等により固着され、部材(X)と部材(Y)との間に空間として形成されることにより微小管状流路を形成したものを好ましく用いることができる。このような伝熱性反応容器としては、例えば、表面に複数の溝部が形成された伝熱性プレート状構造体を複数枚積層してなる構造を有するもの等が挙げられる。
 上記の形成方法で説明した流路は、少なくとも2つの部材を組み合わせて、部材間に形成された空間を流路とするものであるが、それ以外にも単なる管やパイプ形状のものを反応流路として用いても構わない。流路の長さとしては、所望の反応率が得られるよう適宜設定すればよいが、通常0.5~100m、好ましくは3~70mである。
 本発明の製造方法で用いる伝熱性反応容器としては、例えば、微小管状流路を配設した伝熱性プレート状構造体と、混合液との間で熱交換が行われる流体を流す流路を配設した伝熱性プレート状構造体が交互に積層してなる装置等が挙げられる。そして、この伝熱性反応容器の前方又はこの装置内に、別々に供給した化合物(A)と化合物(B)とを混合する混合空間を設けることもできる。本発明では、化合物(A)と、化合物(B)とを、これらを予め混合した混合液として連続的に前記伝熱性反応容器に導入するのが好ましい。
 以下、本発明で用いる内部に微小管状流路が形成された伝熱性反応容器について、具体的に説明する。図1は、混合液を流す微小管状流路を配設したプレートと、混合液との間で熱交換が行われる流体を流す流路を配設したプレートが交互に積層してなる反応装置で、微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.1~4mmとなる空隙サイズを有する微小管状流路を有する化学反応用デバイス1の概略構成例である。
 前記化学反応用デバイス1は、例えば前記図1において同一の長方形板状からなる第1プレート(前記図1中の2)と第2プレート(前記図1中の3)とが複数交互に積層されて構成されている。各1枚の第1プレートには前記断面積が0.1~4.0(mm)の流路(以下、反応流路という)が設けられている(以下、反応流路が設けられたプレートをプロセスプレートという)。また第2プレートには温調流体用の流路(以下、温調流路という)が設けられている(以下、温調流路が設けられたプレートを温調プレートという)。そして、図2に示すようにそれらの供給口および排出口が、化学反応用デバイス1の端面1b、1c、側面1d、1eの各領域に分散して配置され、それら領域に化合物(A)及び化合物(B)と、温調流体を流すためのコネクタ30とジョイント部31とからなる継手部32がそれぞれ連結されている。
 これらの継手部を介して、化合物(A)と化合物(B)とを含有する流体α(混合液)が端面1bから供給されて、化合物(A)と化合物(B)との反応物を含有する流体βが端面1cに排出され、温調流体γが側面1eから供給されて側面1dに排出されるようになっている。
 化学反応用デバイス1の平面視形状は図示のような長方形とは限定されず、正方形状、または端面1b、1c間よりも側面1d、1e間が長い長方形状としてもよいが、以下では簡単のために図示形状に即して、端面1bから端面1cに向かう方向を、化学反応用デバイス1のプロセスプレートと温調プレートの長手方向と称し、側面1dから側面1eに向かう方向を化学反応用デバイス1のプロセスプレートと温調プレートの短手方向と称することにする。
 プロセスプレートは、図3に示すように、一方の面2aに断面凹溝形状の流路4をプロセスプレートの長手方向に貫通して延し、短手方向に所定間隔pで複数本配列したものである。流路4の長さをLとする。断面形状は、幅w、深さdとする。
 流路4の断面形状は、化合物(A)と化合物(B)とを含有する流体αの種類、流量や流路長さLに応じて適宜設定することができるが、断面内の温度分布の均一性を確保するために、幅w、深さdは、それぞれ0.1~16〔mm〕、0.1~2〔mm〕の範囲に設定している。なお、幅、深さの記載は図面を参照した場合であって、この値は熱伝面に対して広い値となる様に適宜解釈しうる。特に限定されるものではないが、プレート当たり、例えば1~1000本、好ましくは10~100本である。
 前記流体αは各流路4内に流され、図1ないし図3に矢印で示すように、一方の端面2b側から供給されて他方の端面2c側へ排出される。
 温調プレートは、図1に示すように、一方の面3aに断面凹溝形状の温調流路6が所定の間隔だけ離れて設けられている。温調流路6の断面積は、反応流路に対して熱を伝えることができれば特に限定されるものではないが概ね0.1~4.0(mm)の範囲である。更に好ましくは0.3~1.0(mm)である。温調流路6の本数は、熱交換効率を考慮して適宜の本数を採用することができ、特に限定されるものではないが、プレート当たり、例えば1~1000本、好ましくは10~100本である。
 温調流路6は、図1及び図3に示す様に、温調プレートの長手方向に沿って複数本配列された主流路6aと、主流路6aの上流側及び下流側端部でそれぞれ流路4と略直交に配置されて各主流路6aに連通する供給側流路6bおよび排出側流路6cとを備えていてもよい。図1及び図3では供給側流路6bと排出側流路6cは2回直角に屈曲して温調プレートの側面3d、3eからそれぞれ外部に開口している。温調流路6の各流路の本数は、温調流路6の主流路6a部分のみが複数本配列され、供給側流路6bおよび排出側流路6cはそれぞれ1本で構成されている。
 なお、温調流路6の各主流路6aは、流路4に対して、温調プレートの短手方向において、流路4が分布する範囲を積層方向に重なる範囲に設けられる。
 そして、好ましくは各主流路6aが、隣り合う2本の流路4、4間に位置するように積層方向に配列し、さらに好ましくは、各主流路6aが各流路4に積層方向に重なるように配列する。
 各複数のプロセスプレート、温調プレートは、プロセスプレート、温調プレートを同一方向に交互に重ねて積層され、互いに固着、積層されている。
 そのため、化学反応用デバイス1の形態において、各流路4、温調流路6は、凹溝の開口面が上に積層されるプレートの下面により覆われ、両端が開口する長方形断面のトンネル形状とされる。
 このような各プロセスプレート、温調プレートは、適宜の金属材料を用いることができるが、例えばステンレス鋼板にエッチング加工を施すことにより流路4、温調流路6などを形成し、流路面を電解研磨仕上げするなどして製作することができる。
 本発明の製造方法で用いる流路が設けられてなる化学反応用デバイスを有する装置としては、例えば、図4に記載のある製造装置を例示できる。具体的には、例えば、以下の化学反応デバイスを有する製造装置を例示できる。
 <化学反応デバイス>
 化学反応デバイスは図1に示す構造であり、構造としては、プロセスプレートと温調プレートと交互に積層している。プロセスプレートには流路4が形成されおり、また、温調プレートには温調流路6が形成されている。
 図4に記載のある製造装置に用いられる化学反応デバイス40はドライエッチング加工により反応流路4が20本形成されたプロセスプレート3枚と同じくエッチング加工により温調流路6が20本形成された温調プレート4枚が交互に積層されている。プロセスプレート2と温調プレート3の材質はSUS304であり、板厚は1mmである。反応流路4と温調流路6の断面寸法はともに幅1.2mm×深さ0.5mmである。
 図4に記載のある製造装置に用いられる化学反応デバイス50はドライエッチング加工により反応流路4が5本形成されたプロセスプレート2枚と同じくエッチング加工により温調流路6が5本形成された温調プレート3枚が交互に積層されている。プロセスプレート2と温調プレート3の材質はSUS304であり、板厚は1mmである。反応流路4と温調流路6の断面寸法はともに幅1.2mm×深さ0.5mmである。
 図4において、化合物(A)(61)を入れるシリンジポンプ63の流出口及び化合物(B)(62)を入れるシリンジポンプ64の流出口からは、化合物(A)又は化合物(B)が通る配管が伸びており、これらの配管はミキサー〔化合物(A)と化合物(B)とを混合する混合空間〕65の流入口に接続されている。
 このミキサー65で化合物(A)(61)と化合物(B)(62)とが混合され、化合物(A)(61)と化合物(B)(62)とを含有する混合流体が形成される。この流体はミキサー65の流出口に接続された配管を通して、化学反応用デバイス40、50、または60の流入口1bへと移動する。化学反応用デバイス40、50、又は60には温調装置66が接続されている。そして、化学反応用デバイス40、50又は60中の微小流路を移動していくことにより混合流体中の化合物(A)と化合物(B)とが反応する。化学反応用デバイス40、50又は60中の微小流路を移動し化学反応用デバイス40、50又は60の流出口1cへと到達する。その後、流出口に接続された配管を通して冷却用熱交換器67の流入口へと移動する。
 本発明の製造方法においては、レイノルズ数や温度を各々変えることが出来るので、伝熱性反応容器として、前記の化学反応用デバイス40、50等の記のような微小管状流路が形成された伝熱性反応容器を複数直列状に配設してなる反応装置を用いて反応を行うのが好ましい。また、化合物(A)と化合物(B)とを上述のように別々のシリンジポンプに入れておき、ミキサーで攪拌し混合液としても良いが、化合物(A)と化合物(B)とを予め混合し混合液とし、これを一方のシリンジポンプに入れておき、化学反応デバイスに供給しても良い。
 上記の方法でエポキシ(メタ)アクリレートを得た後、得られる反応性生物は前記伝熱性反応容器から吐出される。そして、この反応生成物を連続的に冷却する。反応生成物を速やかに、かつ、連続的に冷却することにより(メタ)アクリロイル基の暴走反応を防止することができる。この冷却は、例えば、そのまま空気中で冷却する自然空冷で冷却しても良いし、吐出したのち速やかに溶剤中に投入して冷却しても良いし、熱交換機能を有する冷却装置に流通させることにより冷却しても良い。本発明においては、熱交換機能を有する冷却装置に流通させることにより冷却させるのが好ましい。この冷却機としては、微小管状流路が形成された冷却用伝熱器が好ましい。
 この冷却用伝熱器を用いて連続的な冷却を行うには、例えば、前記伝熱性反応容器の反応液出口(流出口)に連通する、微小管状流路が形成された冷却用伝熱器に連続的に反応生成物を流通させることにより好ましく行うことができる。
 具体的には、冷却用伝熱器(冷却装置)67の流入口へと移動した化合物(A)(61)と化合物(B)(62)との反応物を含有する流体β〔エポキシ(メタ)アクリレート〕は冷却用熱交換器67中を移動しながら冷却され、冷却用熱交換器67の流出口へと到達する。流出口に接続された配管を通して冷却用熱交換器67から流体βは排出され、排圧弁69を通して受け容器70へと排出される。
 本発明で用いる冷却用伝熱器としては、前記伝熱性反応容器として好ましく用いる事ができる内部に微小管状流路が形成された伝熱性反応容器が、表面に複数の溝部が形成された伝熱性プレート状構造体を複数枚積層してなる構造を有するものが好ましく用いることができる。このような装置としては、前記した化学反応デバイスを有する装置を例示できる。
 なお、微小管状流路内における化合物(A)と化合物(B)との反応は任意の収率で止めることができ、反応物ないし未反応物を反応流路系外へ排出してもよい。一般的に反応物の粘度は反応が進むにつれ上昇するので、圧損を考慮し、例えば、反応初期ないし反応中期までの反応を本発明の製造方法で実施しておき、続いて、未反応物を含む組成物をバッチ式の反応器や貯蔵槽、あるいは断面積のより大きな流路などへ移して、残りの未反応物を反応させることもできる。
 また、本発明の製造方法に用いる化合物(A)や化合物(B)は、供給可能な粘度を有する液体であればよく、供給を可能にするために加熱してもよいし、溶剤に希釈溶解してもよい。
 また、必要に応じ、流路を閉塞させない範囲で化合物(A)や化合物(B)に触媒(開始剤)や重合禁止剤などの添加剤を添加してもよい。
 本発明で用いる化合物(A)及び化合物(B)は、反応に悪影響を起こさない範囲であれば、流路内に各々単独で供給してもよいし、混合状態で供給してもよい。また、必要に応じ、溶剤に希釈して用いてもよく、触媒(開始剤)や重合禁止剤などの添加剤を添加してもよい。
 触媒(開始剤)としては、化合物(A)及び化合物(B)に溶解または流路を閉塞させない範囲で分散できるもの、または溶剤に溶解して併用出来るものであれば特に限定されず、従来公知の触媒(開始剤)を用いることができ、例えば、トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類、トリエチルアミン等のアミン類、テトラメチルアンモニウム塩やベンジルトリメチルアンモニウム塩等の4級アンモニウム塩、4級ホスフォニウム塩、2-メチルイミダゾール、2-メチル-4-メチルイミダゾール等のイミダゾール類が挙げられる。
 重合禁止剤としては、化合物(A)及び化合物(B)に溶解または流路を閉塞させない範囲で分散できるもの、または溶剤に溶解して併用出来るものであれば特に限定されず、従来公知の重合禁止剤を用いることができ、例えば、メトキノン、ハイドロキノン、1,4ナフトキノン、フェノチアジン、t-ブチルハイドロキノン、アルミニウムN-ニトロフェニルヒドロキシアミンなどが挙げられる。
 以下、実施例によって本発明を更に詳細に述べる。例中、%は特に断りがない限り重量基準である。
<本実施例及び比較例で使用した化学反応用デバイス>
 本実施例では図1に示す構造の化学反応デバイスを用いた。プロセスプレート2と温調プレート3とを交互に積層した構造である。プロセスプレートには流路4が形成されおり、また、温調プレートには温調流路6が形成されている。化学反応デバイスとしては、同じ流量を流したとき(同じ流速で流したとき)レイノルズ数が異なる図4に示す化学反応デバイス40、50を用いた。
 化学反応デバイス40はドライエッチング加工により反応流路4が20本形成されたプロセスプレート3枚と同じくエッチング加工により温調流路6が20本形成された温調プレート4枚が交互に積層されている。プロセスプレート2と温調プレート3の材質はSUS304であり、板厚は1mmである。反応流路4と温調流路6の断面寸法はともに幅1.2mm×深さ0.5mmである。反応流路4の長さは80mmである。
 化学反応デバイス50はドライエッチング加工により反応流路4が5本形成されたプロセスプレート2枚と同じくエッチング加工により温調流路6が5本形成された温調プレート3枚が交互に積層されている。プロセスプレート2と温調プレート3の材質はSUS304であり、板厚は1mmである。反応流路4と温調流路6の断面寸法はともに幅1.2mm×深さ0.5mmである。反応流路4の長さは40mmである。
 冷却用熱交換器67には化学反応デバイス50を用いた。
  実施例1
 図4に示す製造装置80において化学反応デバイス40を一つ繋いだ装置を用いた。先立って、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量189)737g、アクリル酸277g、触媒としてトリフェニルホスフィン5.1g、重合禁止剤としてメトキノン0.5gを混合溶解した混合溶液61を作製した。
 シリンジポンプ63を用いて混合溶液61を化学反応デバイス40のプロセスプレートに形成された流路を通過する際のレイノルズ数を1.24になるようにミキサー65、化学反応デバイス40、冷却用熱交換器67、排圧弁69へと連続的に流し、吐出された反応混合物を受け容器70にて受け取った。尚、化学反応デバイス40では、温調装置66にて、180℃の温調流体(オイル)を温調プレートの温調流路6に連続して流した。冷却用熱交換器67では温調装置68にて、70℃の温水を連続して流した。排圧弁69にて管内圧を1MPa以上にて行った。
 反応混合物中の未反応のアクリル酸を酸価により定量した結果、反応時間63秒で反応率34%の割合でエポキシアクリレートが生成されていた。又、暴走反応は起こらなかった。尚、本発明で反応時間とは化合物(A)及び化合物(B)の混合流体が化学反応用デバイスに滞留する時間の総和を言う。(以下同様)。
 実施例2
 図4に示す製造装置80において化学反応デバイス50を6個繋いだ装置を用いた。先立って、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量189)737g、アクリル酸277g、触媒としてトリフェニルホスフィン5.1g、重合禁止剤としてメトキノン0.5gを混合溶解した混合溶液61を作製した。
 シリンジポンプ63を用いて混合溶液61を化学反応デバイス50のプロセスプレートに形成された流路を流通する際のレイノルズ数を1.75になるようにミキサー65、化学反応デバイス50、冷却用熱交換器67、排圧弁69へと連続的に流し、吐出された反応混合物を受け容器70にて受け取った。尚、それぞれの化学反応デバイス50では、温調装置66にて、180℃の温調流体(オイル)を温調プレートの温調流路6に連続して流した。冷却用熱交換器67では温調装置68にて、70℃の温水を連続して流した。排圧弁69にて管内圧を1MPa以上にて行った。
 反応混合物中の未反応のアクリル酸を酸価により定量した結果、反応時間135秒で反応率86.4%の割合でエポキシアクリレートが生成されていた。又、暴走反応は起こらなかった。
 実施例3
 レイノルズ数を3.72とする以外は、実施例2と同様にして反応混合物を得た。反応混合物中の未反応のアクリル酸の定量結果から、反応時間63秒で反応率92.3%の割合でエポキシアクリレートが生成されていた。又、暴走反応は起こらなかった。
 実施例4
 レイノルズ数を7.44とする以外は、実施例2と同様にして反応混合物を得た。反応混合物中の未反応のアクリル酸の定量結果から、反応時間32秒で反応率86%の割合でエポキシアクリレートが生成されていた。又、暴走反応は起こらなかった。
 実施例5
 レイノルズ数を2.62とする以外は、実施例2と同様にして反応混合物を得た。反応混合物中の未反応のアクリル酸の定量結果から、反応時間90秒で反応率99%の割合でエポキシアクリレートが生成されていた。又、暴走反応は起こらなかった
 通過時間90秒で反応率99%であり、反応がほぼ終結している。従来、反応釜ではなし得ない反応温度でも暴走反応には至らず、また、従来、反応釜ではなし得ない程度まで反応時間を短縮することができた。
 また、このエポキシ(メタ)アクリレート系化合物の重量平均分子量は733であった。なお、重量平均分子量の測定には、検出器として屈折率検出器(RI)、測定用カラムとしてTSKgel G1000HXL+G2000HXL+G3000HXL+G4000HXLを具備した東ソー株式会社製HLC-8120GPCを用いた。測定条件は溶剤としてテトラヒドロフラン(THF)を用い、0.2~0.3%の濃度に試料を調整し、カラム温度40℃、流速1.0ml/minの条件で測定を行った。
 比較例1
 レイノルズ数を0.26とする以外は、実施例1と同様にして反応混合物を得た。反応混合物中の未反応のアクリル酸の定量結果から、反応時間296秒で反応率67.4%の割合でエポキシアクリレートが生成されていた。又、暴走反応は起こらなかった。
 比較例2
 温度計、攪拌機、水冷コンデンサー、窒素吹き込み口、エアー吹き込み口を備えた4つ口フラスコにビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量189)737g、アクリル酸277g、触媒としてトリフェニルホスフィン5.1g、重合禁止剤としてメトキノン0.5gを仕込み、発熱に注意しながら3時間かけて100℃まで昇温し、100℃で12時間反応を継続した。酸価が2以下になった時点で反応を終了し、比較対照用エポキシアクリレートを得た。
 また、同様の測定条件で測定したこのエポキシ(メタ)アクリレート系化合物の重量平均分子量は793であった。
 比較例3
 温度計、攪拌機、水冷コンデンサー、窒素吹き込み口、エアー吹き込み口を備えた4つ口フラスコにビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量189)737g、アクリル酸277g、触媒としてトリフェニルホスフィン5.1g、重合禁止剤としてメトキノン0.5gを仕込み、30分かけて100℃まで昇温した。直ちに激しい発熱が生じ制御不能となり、フラスコ内がゲル化してフラスコ内より大量のガスが発生した。
 実施例1~5及び比較例1の化学反応デバイスを加温した温調流体温度、レイノルズ数、反応時間及び得られたエポキシアクリレートの反応率を第1表に示す。また、その関係を図1に示す実施例、比較例から明らかな通り、レイノルズ数が大きいほど反応速度が速くなり、効率よくエポキシクリレートを製造できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 比較例2及び3の合成条件を第2表に実施例5の合成条件と共に示す。また、得られたウレタンアクリレートの物性の分析値を第3表に実施例5の合成条件と共に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
また、得られたエポキシアクリレートの物性の分析値を第3表に実施例5の分析値と共に記す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
第1表に示す反応条件および図5に示す評価結果より、特定の条件を満たす微小流路内に特定の流速で化合物(A)と化合物(B)を供給した場合には寸法及び流れの何れも小さく、層流支配の流れの中において分子の自発的な拡散挙動だけで反応が進むと考えられていたが、この様な層流が支配的な流れの領域においても、レイノルズ数が大きくなるほど流路内の状態は微乱流を伴う状態で混合が進行し、化合物(A)と化合物(B)との接触が活発化することを見出し、反応速度を格段に高めることができるという新たな事実を突き止め、発明者らは本発明を完成することができた。実施例5では、暴走反応の発生なく非常に短時間に反応がほぼ終結していることがわかる。これは、特定の条件を満たす微小流路内に特定のレイノルズ数(0.4以上)に相当する流速で化合物(A)と化合物(B)を混合供給し、反応釜などバッチ方式の反応形態では暴走反応の危険から通常採りえない反応温度(180℃)にて微小流路内で反応させたことにより達成された結果である。
比較例1では、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とアクリル酸の混合溶液を特定のレイノルズ数(0.4未満)に相当する流速で特定の微小流路内に供給し、反応釜などバッチ方式の反応形態では暴走反応の危険から通常採りえない反応温度(180℃)にて微小流路内で反応させた結果を示した。レイノルズ数が0.4未満の場合、非常に高い反応温度で時間を延ばして反応を行っても、反応の進行に伴い反応物の粘度が増加し、分子拡散による混合性が著しく低下するため、短時間に反応が進行しなくなることがわかる。
 比較例2では、通常、反応釜で行うバッチ方式の結果を示した。暴走反応を抑制し、且つ、系内の温度を十分制御する目的から原料仕込み後、3時間かけて緩やかに昇温し、100℃の低温で反応を行っているため、反応終結まで15時間を要している。この結果から実施例5の結果が如何に安全且つ効率的なエポキシ(メタ)アクリレート系化合物の製造方法であることがわかる。
 比較例3では、反応時間を短縮するため、原料仕込み後、30分で100℃まで急速に昇温しバッチ方式にて反応を行った結果を示した。100℃に到達後、急激な発熱が生じ激しいガスの発生を伴ってゲル化に至った。所謂、暴走反応を起こす結果となった。この結果からも実施例5の結果が如何に安全且つ効率的なエポキシ(メタ)アクリレート系化合物の製造方法であることがわかる。
本発明の製造方法に用いる化学反応デバイスの継手部を含めた概略図全体構成を示す斜視図である。 本発明の製造方法に用いる化学反応デバイスの継手部を含めた概略図全体構成を示す水平断面図である。 図2における2種類のプレート構造を示す分解斜視図である。 実施例及び比較例で用いた製造装置を模式的に示す概略構成図である。 実施例及び比較例における通過時間に対する反応率を示すグラフである。
符号の説明
 α・・・・・化合物(A)と化合物(B)とを含有する流体
 β・・・・・化合物(A)と化合物(B)との反応物を含有する流体
 γ・・・・・温調流体
 1・・・・・化学反応用デバイス
 1b・・・・化学反応用デバイスの端面
 1c・・・・化学反応用デバイスの端面
 1d・・・・化学反応用デバイスの側面
 1e・・・・化学反応用デバイスの側面
 2・・・・・第1プレート(プロセスプレート)
 2a・・・・第1プレートの面
 2b・・・・第1プレートの端面
 2c・・・・第1プレートの端面
 2d・・・・第1プレートの側面
 2e・・・・第1プレートの側面
 3・・・・・第2プレート(温調プレート)
 3a・・・・第2プレートの面
 3b・・・・第2プレートの端面
 3c・・・・第2プレートの端面
 3d・・・・第2プレートの側面
 3e・・・・第2プレートの側面
 4・・・・・断面凹溝形状の流路
 6・・・・・断面凹溝形状の温調流路
 6a・・・・断面凹溝形状の主流路
 6b・・・・断面凹溝形状の供給側流路
 6c・・・・断面凹溝形状の排出側流路
 p・・・・所定間隔
 w・・・・・幅
 d・・・・・深さ
 L・・・・・・流路長さ
 30・・・・・コネクタ
 31・・・・・ジョイント部
 32・・・・・継手部
 40・・・・・化学反応デバイス
 50・・・・・化学反応デバイス
 60・・・・・化学反応デバイス
 80・・・・・製造装置
 61・・・・・化合物(A)
 62・・・・・化合物(B)
 63・・・・・シリンジポンプ
 64・・・・・シリンジポンプ
 65・・・・・ミキサー
 66・・・・・温調装置
 67・・・・・冷却用熱交換器
 68・・・・・温調装置
 69・・・・・排圧弁
 70・・・・・受け容器
 80・・・・・実施例及び比較例で用いた樹脂の製造装置を模式的に示す概略構成図
 

Claims (8)

  1. 内部に微小管状流路が形成された伝熱性反応容器の該微小管状流路内に、カルボキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物(A)と、エポキシ基を有する化合物(B)との混合液を、連続的かつ液密状に流通させ、前記化合物(A)中のカルボキシル基と前記化合物(B)中のエポキシ基とを反応させるエポキシ(メタ)アクリレートの連続製造方法であって、
     前記反応容器が、前記微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.1~4.0mmとなる空隙サイズを有する微小管状流路を有するものであり、かつ、前記伝熱性反応容器を150~260℃に加熱すると共に、前記微小管状流路内を流通する反応液のレイノルズ数が0.4~100の範囲となるように反応させ、次いで、反応終了後、前記伝熱性反応容器から吐出された反応生成物を連続的に冷却することを特徴とするエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法。
  2. 反応終了後の反応生成物の冷却を50~90℃の温度条件で行う請求項1記載のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法。
  3. 前記カルボキシル基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物(A)と、前記エポキシ基を有する化合物(B)とを、これらを予め混合した混合液として連続的に前記伝熱性反応容器に導入する請求項1又は2記載のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法。
  4. 内部に微小管状流路が形成された伝熱性反応容器を複数直列状に配設してなる反応装置を用いて反応を行う請求項3記載のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法。
  5. 内部に微小管状流路が形成された伝熱性反応容器が、表面に複数の溝部が形成された伝熱性プレート状構造体を複数枚積層してなる構造を有するものである請求項3記載のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法。
  6. 前混混合流体を、1.8×10-4~0.28m/秒の流速で微小管状流路に流通させる請求項1記載のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法。
  7. 前記化合物(A)が(メタ)アクリル酸で、前記化合物(B)がビスフェノール型エポキシ樹脂またはナフタレン型エポキシ樹脂である請求項1記載のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法。
  8. 連続的な冷却を、前記伝熱性反応容器の反応液出口に連通する、微小管状流路が形成された冷却用伝熱器に連続的に反応生成物を流通させることにより行う請求項1又は2記載のエポキシ(メタ)アクリレートの製造方法。
PCT/JP2009/054733 2008-03-14 2009-03-12 エポキシ(メタ)アクリレートの製造方法 WO2009113609A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020107017983A KR101479370B1 (ko) 2008-03-14 2009-03-12 에폭시(메트)아크릴레이트의 제조 방법
JP2009531114A JP4390020B2 (ja) 2008-03-14 2009-03-12 エポキシ(メタ)アクリレートの製造方法
US12/922,193 US8759551B2 (en) 2008-03-14 2009-03-12 Process for producing epoxy (metha)acrylate
CN2009801085926A CN101970524B (zh) 2008-03-14 2009-03-12 环氧(甲基)丙烯酸酯的制造方法
EP09719842A EP2258740B1 (en) 2008-03-14 2009-03-12 Process for producing epoxy (meth)acrylate

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-065709 2008-03-14
JP2008065709 2008-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009113609A1 true WO2009113609A1 (ja) 2009-09-17

Family

ID=41065269

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/054732 WO2009113608A1 (ja) 2008-03-14 2009-03-12 ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法
PCT/JP2009/054733 WO2009113609A1 (ja) 2008-03-14 2009-03-12 エポキシ(メタ)アクリレートの製造方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/054732 WO2009113608A1 (ja) 2008-03-14 2009-03-12 ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8148567B2 (ja)
EP (2) EP2258678B1 (ja)
JP (2) JP4457329B2 (ja)
KR (2) KR101479370B1 (ja)
CN (2) CN101970524B (ja)
WO (2) WO2009113608A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011057603A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Dic Corp ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法
JP2020179395A (ja) * 2014-09-15 2020-11-05 アルキマル, アクティーゼルスカブ 酵素処理プラントおよび酵素処理方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5353561B2 (ja) * 2009-08-28 2013-11-27 Dic株式会社 ポリウレタンの製造方法
DE102011007784A1 (de) * 2011-04-20 2012-10-25 Behr Gmbh & Co. Kg Kondensator
US9550846B2 (en) 2013-03-13 2017-01-24 The Curators Of The University Of Missouri Flexible to rigid nanoporous polyurethane-acrylate (PUAC) type materials for structural and thermal insulation applications
JP2015048459A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 Dic株式会社 ラジカル重合性樹脂組成物及び土木建築材料
CN104617064B (zh) * 2013-11-04 2017-05-10 江苏宏微科技股份有限公司 叠加型功率模块
TWI613007B (zh) * 2015-06-08 2018-02-01 Ihi股份有限公司 反應器
CN105233775B (zh) * 2015-09-11 2017-07-28 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 一种搅拌失效时快速均匀加入稀释剂和抑制剂的方法
JP6909798B2 (ja) 2016-02-25 2021-07-28 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー フローリアクタ内での(アルク)アクリル酸エステルの製造方法
KR102055002B1 (ko) * 2017-08-11 2019-12-12 백만조 태양열 흡수 패널
EP3502089B1 (en) 2017-12-20 2020-08-19 3M Innovative Properties Company Process for the manufacturing of a 3-halopropionyl halide in a flow reactor
EP3502088A1 (en) 2017-12-20 2019-06-26 3M Innovative Properties Company Process for the manufacturing of an acid halide in a flow reactor
EP3502090B1 (en) 2017-12-20 2020-08-19 3M Innovative Properties Company Process for the manufacturing of a compound comprising a (meth)acryloyl group
CN108299343B (zh) * 2018-02-09 2020-01-24 江苏泰特尔新材料科技有限公司 一种用微通道反应器制备(甲基)丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯的方法
EP3524589A1 (en) 2018-02-09 2019-08-14 3M Innovative Properties Company Process for the manufacturing of a (meth)acrylic anhydride in a flow reactor
JP7125829B2 (ja) * 2018-09-20 2022-08-25 株式会社ネオス ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法
CN111793175B (zh) * 2020-06-19 2022-10-14 湖南电气职业技术学院 一种增强型多重刺激光固化3d打印形状记忆材料及其制备方法
CN112299973B (zh) * 2020-11-09 2023-01-31 浙江三美化工股份有限公司 采用六氟丙烯制备全氟己酮的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04335019A (ja) * 1991-05-10 1992-11-24 Dainippon Ink & Chem Inc ビニルエステル樹脂の連続製造法
JP2001064353A (ja) * 1999-08-30 2001-03-13 Japan Epoxy Resin Kk 高分子量エポキシ樹脂の製造方法
JP2002293876A (ja) 2001-03-30 2002-10-09 Dainippon Ink & Chem Inc 活性エネルギー線硬化型樹脂の製造方法
JP2006111574A (ja) 2004-10-14 2006-04-27 Kao Corp エポキシ化合物の開環反応物の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2590895B1 (fr) * 1985-12-03 1988-01-15 Atochem Monomeres acryliques fluores, polymeres en derivant et leur application comme agents hydrophobes et oleophobes
DE3917320A1 (de) * 1989-05-27 1990-12-20 Bayer Ag Harnstoffgruppen enthaltende (meth)-acrylsaeure-derivate von triisocyanaten und ihre verwendung
JP3543385B2 (ja) 1994-10-13 2004-07-14 大日本インキ化学工業株式会社 ウレタンアクリレート樹脂組成物、及びその製造方法
US6143943A (en) * 1998-09-08 2000-11-07 Uop Llc Process using plate exchanger with high thermal density heat transfer fluid and simultaneous reaction
JP2001340753A (ja) * 2000-03-29 2001-12-11 Sumitomo Chem Co Ltd 反応方法および反応装置
EP1292389A1 (en) * 2000-05-31 2003-03-19 Huntsman International Llc Process and unit for the continuous preparation of isocyanate-containing polyurethane prepolymers
JP2005002004A (ja) * 2003-06-10 2005-01-06 Mitsubishi Chemicals Corp フェノール化合物及びアセトンの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04335019A (ja) * 1991-05-10 1992-11-24 Dainippon Ink & Chem Inc ビニルエステル樹脂の連続製造法
JP2001064353A (ja) * 1999-08-30 2001-03-13 Japan Epoxy Resin Kk 高分子量エポキシ樹脂の製造方法
JP2002293876A (ja) 2001-03-30 2002-10-09 Dainippon Ink & Chem Inc 活性エネルギー線硬化型樹脂の製造方法
JP2006111574A (ja) 2004-10-14 2006-04-27 Kao Corp エポキシ化合物の開環反応物の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2258740A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011057603A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Dic Corp ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法
JP2020179395A (ja) * 2014-09-15 2020-11-05 アルキマル, アクティーゼルスカブ 酵素処理プラントおよび酵素処理方法
JP7050120B2 (ja) 2014-09-15 2022-04-07 アルキマル, アクティーゼルスカブ 酵素処理プラントおよび酵素処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101502647B1 (ko) 2015-03-13
US8148567B2 (en) 2012-04-03
US20110071307A1 (en) 2011-03-24
EP2258740A1 (en) 2010-12-08
EP2258678B1 (en) 2012-07-11
KR20100135717A (ko) 2010-12-27
JP4457329B2 (ja) 2010-04-28
JPWO2009113608A1 (ja) 2011-07-21
EP2258740B1 (en) 2012-07-11
CN101970524B (zh) 2013-02-27
EP2258678A4 (en) 2011-02-23
CN101970398A (zh) 2011-02-09
US20110087041A1 (en) 2011-04-14
KR20100138881A (ko) 2010-12-31
WO2009113608A1 (ja) 2009-09-17
CN101970524A (zh) 2011-02-09
EP2258678A1 (en) 2010-12-08
KR101479370B1 (ko) 2015-01-05
US8759551B2 (en) 2014-06-24
EP2258740A4 (en) 2011-03-02
JP4390020B2 (ja) 2009-12-24
JPWO2009113609A1 (ja) 2011-07-21
CN101970398B (zh) 2013-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4390020B2 (ja) エポキシ(メタ)アクリレートの製造方法
US7858829B2 (en) Alkoxylations in microstructured capillary reactors
JP2009052048A (ja) 粗ポリオレフィン製品の洗浄方法
JP5257785B2 (ja) ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法
JP2014084334A (ja) 重合体の製造方法
JP6248385B2 (ja) 重合体の製造方法
JP2017133039A (ja) 重合体の製造方法
JP2012170898A (ja) 流体混合装置
KR100650040B1 (ko) 중합체 제조를 위한 연속 방법
JP3730615B2 (ja) カルボン酸系重合体の製造法
US20090118444A1 (en) Process for the polymerisation of vinyl-containing monomers
JP5353561B2 (ja) ポリウレタンの製造方法
JP2011178678A (ja) アルキル置換ベンゼンジオールの製造方法
US20230226514A1 (en) Method of chemical reaction in a heat exchanger reactor
Youssef Solution & Bulk polymerization
JP2010248498A (ja) ラジカル重合体の製造方法
JPH04335019A (ja) ビニルエステル樹脂の連続製造法
JP6044199B2 (ja) 重合体の製造方法
Akwi Scalable Chemistry Involving Diazonium Salts

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980108592.6

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2009531114

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09719842

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20107017983

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12922193

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009719842

Country of ref document: EP