JP4959120B2 - 液状ブロック化ウレタンプレポリマー - Google Patents
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Description
従来より、ポリウレタン樹脂は合成皮革、人工皮革、フィルム、または成型加工用シート等のシート状物やシート状物の表面処理等に広く用いられている。それらの分野ではポリウレタン樹脂の溶剤溶液が使用されているが溶剤含量が70重量%以上のものがほとんどである。従来のポリウレタン樹脂溶液では溶剤含量を減らしてポリウレタン樹脂固形分を高めるとポリウレタン樹脂溶液が常温で固化し取り扱い困難となり汎用性に劣る。
さらに、常温で液状のポリカーボネートジオールを用いてポリウレタンを製造する方法が提案されているが(例えば特許文献2及び特許文献3参照)、常温で液状のポリカーボネートジオールを用いた場合でもポリカーボネートジオール、イソシアネートとの反応割合等が開示されていないので、溶剤含量を減らすと得られるポリウレタンプレポリマーが液状にならない場合がある。
これらのうち、炭素原子数が4〜10の脂肪族ジオールが好ましい。
更に、ポリエーテルジオールとしては、例えばグリコールを開始剤とするエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド等の開環重合物等が挙げられる。またテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランの単独あるいは混合物の開環重合物も挙げられる。
前記のポリカーボネートジオール、ポリエステルジオール及びポリエーテルジオール以外に、芳香族ポリカーボネートジオール、ポリシロキサンジオール、ポリアセタールジオール、ポリアクリレートジオール、ポリエステルアミドジオール、ポリチオエーテルジオール等が挙げられる。
本発明に使用するブロック化剤としては、ケトオキシム、ラクタム、フェノール、ピラゾール、活性メチレン化合物等、通常使用される公知のイソシアネートブロック化剤が挙げられる。これらの中でも、ブロック化反応が容易に進行し、又、解離温度も120〜180℃と比較的温和な加熱条件で脱ブロック化が可能という観点からケトオキシムおよびラクタムが好ましい。これらのうち、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトンオキシム、3−メチル−2−ブタノンオキシム、2−ペンタノンオキシム、3−ペンタノンオキシム、4−メチル−2−ペンタノンオキシム、2−ヘプタノンオキシム、3−ヘプタノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ε−カプロラクタムが特に好ましい。
かかる数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定に基づく数値である。
また本発明の液状ブロック化ウレタンプレポリマーは、ブルックフィールド型粘度計により測定した25℃での粘度が2〜20,000dPa.sであることが好ましい。
前記粘度が2dPa.sに満たないと、塗工することが困難であり、また20,000dPa.sを越えると、取り扱いが困難になる。
さらに本発明の液状ブロック化ウレタンプレポリマーは、環境問題から原料として有機溶剤を用いずに製造した固形分が100重量%のものが好ましいが、得られるプレポリマー中固形分が50重量%となるまで有機溶剤を用いてもかまわない。
かかる反応方法は、ブロック化剤成分とイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー成分を、NCO基/OH基のモル比率が1.2/1.0〜1.0/1.0の範囲で、20〜150℃の温度で攪拌反応させるものである。
この場合、ウレタンプレポリマーのブロックされたイソシアネート基と硬化剤の有する活性水素とのモル比が1.35/1.00〜0.95/1.00になるように調整することにより、加熱処理によりポリウレタン樹脂を製造できるようになる。前記モル比は1.25/1.00〜1.00/1.00であることが特に好ましい。
グリコール成分がモル比で1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50/50である数平均分子量が2,000のコポリカーボネートジオール100部と4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MDIという)25部を溶剤のジメチルホルムアミド(以下DMFという)33.4部に加え攪拌しながら80℃で3時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてメチルエチルケトンオキシム(以下MEKオキシムという)を8.7部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは、数平均分子量が約2900であり、固形分80%、25℃で液状で粘度は1100dPa.sであった。
グリコール成分が3−メチル−1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=90/10(モル比)である数平均分子量が2,000のコポリカーボネートジオール100部とMDI 25部を溶剤のDMF33.4部に加え攪拌しながら80℃で3時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてMEKオキシムを8.7部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは、数平均分子量が約2800であり、固形分80%、25℃で液状で粘度は1050dPa.sであった。
グリコール成分が2−メチル−1,8−オクタンジオール/1,9−ノナンジオール=85/15(モル比)である数平均分子量が2,000のコポリカーボネートジオール100部とMDI25部を溶剤のDMF33.4部に加え攪拌しながら80℃で3時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてMEKオキシムを8.7部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは、数平均分子量が約2900であり、固形分80%、25℃で液状で粘度は1000dPa.sであった。
グリコール成分が1,4−ブタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=70/30(モル比)である数平均分子量が2,000のコポリカーボネートジオール100部と4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)26.2部、及びジオクチル錫ジラウレート0.1部を溶剤のDMF33.7部に加え攪拌しながら80℃で4時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてMEKオキシムを8.7部投入し70℃にて2時間攪拌し反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは、数平均分子量が約2700であり、固形分80%、25℃で液状で粘度は1000dPa.sであった。
グリコール成分が1,4−ブタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=70/30(モル比)である数平均分子量が2,000のコポリカーボネートジオール100部と2,4−ジイソシアナトトルエン(TDI)11.3部を溶剤のDMF61.3部に加え攪拌しながら80℃で3時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてMEKオキシムを2.6部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは、数平均分子量が約8000であり、固形分65%、25℃で液状で粘度は1200dPa.sであった。
グリコール成分が1,4−ブタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=70/30(モル比)である数平均分子量が2,000のコポリカーボネートジオール100部にイソホロンジイソシアネート66.6部、及びジオクチル錫ジラウレート0.13部を加え攪拌しながら80℃で4時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてMEKオキシムを43.5部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは、数平均分子量が約850であり、固形分100%、25℃で液状で粘度は2000dPa.sであった。
グリコール成分が1,4−ブタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=70/30(モル比)である数平均分子量が2,000のコポリカーボネートジオール100部とTDI17.4部を溶剤のDMF32.2部に加え攪拌しながら80℃で3時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてシクロヘキサノンオキシムを11.3部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは、数平均分子量が約2650であり、固形分80%、25℃で液状で粘度は550dPa.sであった。
グリコール成分が1,6−ヘキサンジオールである数平均分子量が2,000の25℃で固体のポリカーボネートジオール100部とMDI25部を溶剤のDMF33.4部に加え攪拌しながら80℃で3時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてMEKオキシムを8.7部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは25℃で固化した。
グリコール成分が1,6−ヘキサンジオールである数平均分子量が2,000の25℃で固体のポリカーボネートジオール100部とMDI25部を溶剤のDMF133.7部に加え攪拌しながら80℃で3時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてMEKオキシムを8.7部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは25℃で固化した。
グリコール成分が1,4−ブタンジオールである数平均分子量が2,000の25℃で固体のポリカーボネートジオール100部とMDI25部を溶剤のDMF33.4部に加え攪拌しながら80℃で3時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてMEKオキシムを8.7部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは25℃で固化した。
1,6−ヘキサンジオールと2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール及びアジピン酸からなる数平均分子量が2,000のポリエステルポリオール100部とMDI25部を溶剤のDMF33.4部に加え攪拌しながら80℃で3時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてMEKオキシムを8.7部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは、数平均分子量が約3000であり、固形分80%、25℃で液状で粘度は150dPa.sであった。
数平均分子量が2,000のポリプロピレンポリオール100部とMDI25部を溶剤のDMF33.4部に加え攪拌しながら80℃で3時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃まで冷却し、これにブロック化剤としてMEKオキシムを8.7部投入し70℃にて2時間攪拌反応させた。得られたブロック化ウレタンプレポリマーは、数平均分子量が約2600であり、固形分80%、25℃で液状で粘度は80dPa.sであった。
実施例1で得られた、プレポリマー100重量部に3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンを7.1重量部ブレンドし、脱泡した。得られたプレポリマー組成物を離型紙上に塗工し110℃で2分間加熱した後150℃で5分間加熱し、離型紙を剥がして100μmの透明な皮膜を得た。
実施例2で得られた、プレポリマー100重量部、及び3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンを7.1重量部使用すること以外は応用例1と同様に操作を行い、100μmの透明な皮膜を得た。
実施例3で得られた、プレポリマー100重量部、及び3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンを7.1重量部使用すること以外は応用例1と同様に操作を行い、100μmの透明な皮膜を得た。
実施例4で得られた、プレポリマー100重量部、及び3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンを7.1重量部使用すること以外は応用例1と同様に操作を行い、100μmの透明な皮膜を得た。
比較例Aで得られた、プレポリマー100重量部、及び3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンを2.0重量部使用すること以外は応用例1と同様に操作を行い、100μmの透明な皮膜を得た。
実施例6で得られた、プレポリマー100重量部、及び3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンを28.3重量部使用すること以外は応用例1と同様に操作を行い、100μmの透明な皮膜を得た。
実施例7で得られた、プレポリマー100重量部、及び3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンを7.4重量部使用すること以外は応用例1と同様に操作を行い、100μmの透明な皮膜を得た。
比較例4で得られた、プレポリマー100重量部、及び3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンを7.1重量部使用すること以外は応用例1と同様に操作を行い、100μmの透明な皮膜を得た。
比較例5で得られた、プレポリマー100重量部、及び3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンを7.1重量部使用すること以外は応用例1と同様に操作を行い、100μmの透明な皮膜を得た。
前記応用例及び比較応用例で得られたポリウレタン樹脂からなる透明な皮膜について、耐熱性と耐加水分解性を評価した。
(耐熱性)
前記応用例で得られた透明な皮膜を試料として、120℃の乾燥機内に400h放置した後、皮膜の破断強度(MPa)をオートグラフAG−I((株)島津製作所製)により測定した。
(耐加水分解性)
前記応用例で得られた透明な皮膜を試料として、温度70℃±1℃、湿度95%R.H.の恒温恒湿機内に10週間放置した後、皮膜の破断強度(MPa)を測定した。目視で皮膜が割れていると認められたものを「皮膜割れ」とした。
Claims (2)
- 25℃で液状のポリカーボネートジオール(A)と有機ジイソシアネート(B)とを必須の原料成分とする末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーであって、前記ポリカーボネートジオール(A)と有機ジイソシアネート(B)とを、ポリカーボネートジオール(A)の有する水酸基に対する有機ジイソシアネート(B)の有するイソシアネート基とのモル比で1.5/1.0を超えて6.0/1.0以下となる割合で反応させてなり、前記イソシアネート基が、ケトオキシム及び/又はラクタムからなるブロック化剤でブロックされており、500〜15,000の数平均分子量を有する液状ブロック化ウレタンプレポリマーを用いて得られるフィルム。
- 前記ポリカーボネートジオール(A)が、繰り返し単位として(1)又は(2)で表される単位を含有する請求項1記載のフィルム。
−(O−(CH2)4−OCO)− 及び −(O−(CH2)6−OCO)− (1)
−(O−(CH2)5−OCO)− 及び −(O−(CH2)6−OCO)− (2)
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