JP7632133B2 - Method for producing polyoxyalkylene diol, method for producing polyurethane resin precursor, method for producing polyurethane resin, polyurethane resin, polyurethane resin composition, and article - Google Patents
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Description
本発明は、ポリオキシアルキレンジオールの製造方法、ポリウレタン樹脂前駆体の製造方法、ポリウレタン樹脂の製造方法、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂組成物、及び物品に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyoxyalkylene diol, a method for producing a polyurethane resin precursor, a method for producing a polyurethane resin, a polyurethane resin, a polyurethane resin composition, and an article.
一般に、接着剤、粘着剤、塗料、コーティング剤、合成皮革、人工皮革、エラストマー、弾性繊維、床材、印刷インキバインダー等のポリウレタン製品は、親水性、疎水性、耐熱性、耐候性、及び機械特性などを所望の特性に制御することが必要とされている。
これらの特性を制御するための手法として、ポリカーボネートジオールを開始剤として、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを開環付加重合して得られるポリオールを用いてポリウレタン樹脂を調製することが提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
In general, polyurethane products such as adhesives, pressure sensitive adhesives, paints, coating agents, synthetic leathers, artificial leathers, elastomers, elastic fibers, flooring materials, and printing ink binders are required to have desired properties such as hydrophilicity, hydrophobicity, heat resistance, weather resistance, and mechanical properties.
As a method for controlling these properties, it has been proposed to prepare a polyurethane resin using a polyol obtained by ring-opening addition polymerization of an alkylene oxide such as propylene oxide using a polycarbonate diol as an initiator (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、ポリカーボネートジオールを開始剤としてアルキレンオキシドを開環付加重合して得たポリオールが相分離することがあった。このようなポリオールの相分離は、ポリオールを用いて得られるポリウレタン樹脂の物性のばらつきや物性低下の原因となる虞がある。 However, the polyol obtained by ring-opening addition polymerization of an alkylene oxide using a polycarbonate diol as an initiator sometimes undergoes phase separation. Such phase separation of the polyol may cause variations or deterioration in the physical properties of the polyurethane resin obtained using the polyol.
本発明は、上記問題を鑑み、ポリカーボネートジオールと環状エーテルとを反応させてなるポリオキシアルキレンジオールの相分離を抑制できるポリオキシアルキレンジオールの製造方法、該方法により得られたポリオキシアルキレンジオールを用いたポリウレタン樹脂前駆体の製造方法、該方法により得られたポリウレタン樹脂前駆体を用いたポリウレタン樹脂の製造方法、該方法により得られたポリウレタン樹脂、該ポリウレタン樹脂を含むポリウレタン樹脂組成物、及び該ポリウレタン樹脂組成物を含む物品を提供することを課題とする。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a method for producing a polyoxyalkylene diol that can suppress phase separation of the polyoxyalkylene diol obtained by reacting a polycarbonate diol with a cyclic ether, a method for producing a polyurethane resin precursor using the polyoxyalkylene diol obtained by the method, a method for producing a polyurethane resin using the polyurethane resin precursor obtained by the method, a polyurethane resin obtained by the method, a polyurethane resin composition containing the polyurethane resin, and an article containing the polyurethane resin composition.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、開始剤として用いるポリカーボネートジオールが、2種以上のアルコールとカーボネート化合物との縮重合物、並びに、1種以上のアルコール及び1種以上の環状エステルとカーボネート化合物との反応物の少なくともいずれかであり、且つ、下記(i)及び下記(ii)のいずれかを満たすと、前記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させた。
(i)ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%未満である。
(ii)ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%以上であり、且つ、ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量が11質量%以下である。
すなわち、本発明は下記の通りである。
[1]開環重合触媒存在下、ポリカーボネートジオールと環状エーテルとを反応させてなるポリオキシアルキレンジオールの製造方法であって、前記ポリカーボネートジオールは、2種以上のアルコールとカーボネート化合物との縮重合物、並びに、1種以上のアルコール及び1種以上の環状エステルとカーボネート化合物との反応物の少なくともいずれかであり、下記(i)及び下記(ii)のいずれかを満たす、ポリオキシアルキレンジオールの製造方法。
(i)前記ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%未満である。
(ii)前記ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%以上であり、且つ、前記ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量が11質量%以下である。
[2]前記ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%未満であり、且つ、前記ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量が15質量%以下である、上記[1]に記載のポリオキシアルキレンジオールの製造方法。
[3]前記ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%以上であり、且つ、前記ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量が10質量%以下である、上記[1]に記載のポリオキシアルキレンジオールの製造方法。
[4]前記ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量が9質量%以下である、上記[3]に記載のポリオキシアルキレンジオールの製造方法。
[5]前記ポリカーボネートジオールの数平均分子量が400以上4,000以下である、上記[1]~[4]のいずれかに記載のポリオキシアルキレンジオールの製造方法。
[6]前記ポリオキシアルキレンジオールの数平均分子量が450以上40,000以下である、上記[1]~[5]のいずれかに記載のポリオキシアルキレンジオールの製造方法。
[7]上記[1]~[6]のいずれかに記載のポリオキシアルキレンジオールの製造方法によりポリオキシアルキレンジオールを得、得られたポリオキシアルキレンジオールと、ポリイソシアネート化合物とを反応させる、ポリウレタン樹脂前駆体の製造方法。
[8]前記ポリイソシアネート化合物の分子量が120以上400以下である、上記[7]に記載のポリウレタン樹脂前駆体の製造方法。
[9]前記ポリイソシアネート化合物がジイソシアネート化合物である、[7]又は[8]に記載のポリウレタン樹脂前駆体の製造方法。
[10]上記[7]~[9]のいずれかに記載のポリウレタン樹脂前駆体の製造方法によりポリウレタン樹脂前駆体を得、得られたポリウレタン樹脂前駆体を用いてポリウレタン樹脂を製造する、ポリウレタン樹脂の製造方法。
[11]前記ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤とを反応させてポリウレタン樹脂を製造するポリウレタン樹脂の製造方法であって、前記鎖延長剤は、イソシアネート基と反応する活性水素を少なくとも2個有するポリオール及びイソシアネート基と反応する活性水素を少なくとも2個有するポリアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種である、上記[10]に記載のポリウレタン樹脂の製造方法。
[12]前記鎖延長剤は、炭素数2~12の2価の炭化水素基、又は、炭素原子間にエーテル性酸素原子を含有する炭素数2~12の2価の炭化水素基を有する、上記[11]に記載のポリウレタン樹脂の製造方法。
[13]上記[10]~[12]のいずれかに記載のポリウレタン樹脂の製造方法により得られた、ポリウレタン樹脂。
[14]前記ポリウレタン樹脂の数平均分子量が800超である、上記[13]に記載のポリウレタン樹脂。
[15]上記[13]又は[14]に記載のポリウレタン樹脂を含む、ポリウレタン樹脂組成物。
[16]上記[15]に記載のポリウレタン樹脂組成物を含む、物品。
As a result of intensive research into solving the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved when a polycarbonate diol used as an initiator is at least one of a condensation polymer of two or more types of alcohols and a carbonate compound, and a reaction product of one or more types of alcohols and one or more types of cyclic esters with a carbonate compound, and satisfies either of the following (i) or (ii), and have completed the present invention.
(i) The content of carbonate groups in the polycarbonate diol is less than 30 mass%.
(ii) The content of carbonate groups in the polycarbonate diol is 30% by mass or more, and the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol is 11% by mass or less.
That is, the present invention is as follows.
[1] A method for producing a polyoxyalkylene diol by reacting a polycarbonate diol with a cyclic ether in the presence of a ring-opening polymerization catalyst, the polycarbonate diol being at least one of a condensation polymer of two or more alcohols with a carbonate compound, and a reaction product of one or more alcohols and one or more cyclic esters with a carbonate compound, and satisfying either of the following (i) and (ii):
(i) The content of carbonate groups in the polycarbonate diol is less than 30 mass%.
(ii) The content of carbonate groups in the polycarbonate diol is 30% by mass or more, and the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol is 11% by mass or less.
[2] The method for producing a polyoxyalkylene diol according to the above [1], wherein the content of a carbonate group in the polycarbonate diol is less than 30% by mass, and the content of a carbonate group in the polyoxyalkylene diol is 15% by mass or less.
[3] The method for producing a polyoxyalkylene diol according to the above [1], wherein the content of a carbonate group in the polycarbonate diol is 30% by mass or more, and the content of a carbonate group in the polyoxyalkylene diol is 10% by mass or less.
[4] The method for producing a polyoxyalkylene diol according to the above [3], wherein the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol is 9% by mass or less.
[5] The method for producing a polyoxyalkylene diol according to any one of the above [1] to [4], wherein the number average molecular weight of the polycarbonate diol is 400 or more and 4,000 or less.
[6] The method for producing a polyoxyalkylene diol according to any one of [1] to [5] above, wherein the number average molecular weight of the polyoxyalkylene diol is 450 or more and 40,000 or less.
[7] A method for producing a polyurethane resin precursor, comprising obtaining a polyoxyalkylene diol by the method for producing a polyoxyalkylene diol according to any one of [1] to [6] above, and reacting the obtained polyoxyalkylene diol with a polyisocyanate compound.
[8] The method for producing a polyurethane resin precursor according to the above [7], wherein the molecular weight of the polyisocyanate compound is 120 or more and 400 or less.
[9] The method for producing a polyurethane resin precursor according to [7] or [8], wherein the polyisocyanate compound is a diisocyanate compound.
[10] A method for producing a polyurethane resin, comprising obtaining a polyurethane resin precursor by the method for producing a polyurethane resin precursor according to any one of [7] to [9] above, and producing a polyurethane resin using the obtained polyurethane resin precursor.
[11] A method for producing a polyurethane resin, comprising reacting the polyurethane resin precursor with a chain extender to produce a polyurethane resin, wherein the chain extender is at least one selected from the group consisting of a polyol having at least two active hydrogens that react with an isocyanate group and a polyamine having at least two active hydrogens that react with an isocyanate group, according to the method for producing a polyurethane resin described in [10] above.
[12] The method for producing a polyurethane resin according to the above [11], wherein the chain extender has a divalent hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms, or a divalent hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms containing an etheric oxygen atom between carbon atoms.
[13] A polyurethane resin obtained by the method for producing a polyurethane resin according to any one of [10] to [12] above.
[14] The polyurethane resin according to [13] above, wherein the polyurethane resin has a number average molecular weight of more than 800.
[15] A polyurethane resin composition comprising the polyurethane resin according to [13] or [14] above.
[16] An article comprising the polyurethane resin composition according to [15] above.
本発明によれば、ポリカーボネートジオールと環状エーテルとを反応させてなるポリオキシアルキレンジオールの相分離を抑制できるポリオキシアルキレンジオールの製造方法、該方法により得られたポリオキシアルキレンジオールを用いたポリウレタン樹脂前駆体の製造方法、該方法により得られたポリウレタン樹脂前駆体を用いたポリウレタン樹脂の製造方法、該方法により得られたポリウレタン樹脂、該ポリウレタン樹脂を含むポリウレタン樹脂組成物、及び該ポリウレタン樹脂組成物を含む物品を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a polyoxyalkylene diol that can suppress phase separation of the polyoxyalkylene diol obtained by reacting a polycarbonate diol with a cyclic ether, a method for producing a polyurethane resin precursor using the polyoxyalkylene diol obtained by the method, a method for producing a polyurethane resin using the polyurethane resin precursor obtained by the method, a polyurethane resin obtained by the method, a polyurethane resin composition containing the polyurethane resin, and an article containing the polyurethane resin composition.
以下、本発明について詳細に説明する。
本明細書において、好ましいとされているものは任意に採用でき、好ましいもの同士の組み合わせはより好ましいといえる。
また、本明細書において、「XX~YY」との記載は、「XX以上YY以下」を意味する。
また、本明細書において、好ましい数値範囲(例えば、含有量等の範囲)について、段階的に記載された下限値及び上限値は、それぞれ独立して組み合わせ得る。例えば、「好ましくは10~90、より好ましくは30~60」という記載から、「好ましい下限値(10)」と「より好ましい上限値(60)」とを組み合わせて、「10~60」とすることもできる。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、本明細書において、重合体を構成する「単位」とは単量体の重合により形成された原子団を意味する。
また、本明細書において、ポリオキシアルキレンジオール又はポリカーボネートジオールの数平均分子量(以下「Mn」ということがある)及び重量平均分子量(以下「Mw」ということがある)は、実施例に記載の方法でゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用し、水酸基換算分子量が既知のポリプロピレングリコールを用いて検量線を作成して測定したポリプロピレングリコール換算分子量である。
また、本明細書において、ポリウレタン樹脂又はポリウレタン樹脂前駆体のMn及びMwは、実施例に記載の方法でゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用し、分子量が既知の標準ポリスチレン試料を用いて検量線を作成して測定したポリスチレン換算分子量である。
また、本明細書において、分子量分布は、上記MwとMnより算出した値であり、Mnに対するMwの比率(以下「Mw/Mn」ということがある)である。
さらに、本明細書において、「縮重合物」は、「エステル交換反応による重縮合によって得られた縮重合物」を意味し、「反応物」は、「エステル交換反応による縮重合と、環状エステルの開環重合とによって得られた反応物」を意味する。
The present invention will be described in detail below.
In this specification, any of the items that are considered to be preferred may be adopted arbitrarily, and it can be said that a combination of preferred items is more preferable.
In addition, in this specification, the expression "XX to YY" means "XX or more and YY or less."
In addition, in this specification, the lower limit and upper limit described in stages for the preferred numerical ranges (e.g., ranges of content, etc.) can be independently combined. For example, the description "preferably 10 to 90, more preferably 30 to 60" can be combined with the "preferable lower limit (10)" and the "more preferable upper limit (60)" to form "10 to 60." In addition, in the numerical ranges described in this specification, the upper limit or lower limit of the numerical range may be replaced with a value shown in the examples.
In this specification, the term "unit" constituting a polymer means an atomic group formed by polymerization of a monomer.
In this specification, the number average molecular weight (hereinafter sometimes referred to as "Mn") and weight average molecular weight (hereinafter sometimes referred to as "Mw") of the polyoxyalkylene diol or polycarbonate diol are polypropylene glycol-equivalent molecular weights measured by gel permeation chromatography (GPC) according to the method described in the Examples, using a calibration curve prepared using polypropylene glycol with a known hydroxyl group-equivalent molecular weight.
In this specification, the Mn and Mw of a polyurethane resin or a polyurethane resin precursor are polystyrene-equivalent molecular weights measured by gel permeation chromatography (GPC) using the method described in the Examples and creating a calibration curve using standard polystyrene samples with known molecular weights.
In this specification, the molecular weight distribution is a value calculated from the above Mw and Mn, and is the ratio of Mw to Mn (hereinafter sometimes referred to as "Mw/Mn").
Furthermore, in this specification, the term "condensation polymer" means "a condensation polymer obtained by polycondensation through an ester exchange reaction", and the term "reactant" means "a reactant obtained by condensation polymerization through an ester exchange reaction and ring-opening polymerization of a cyclic ester".
(ポリオキシアルキレンジオールの製造方法)
本発明のポリオキシアルキレンジオールの製造方法は、開環重合触媒存在下、ポリカーボネートジオール(以下、「(開始剤PCD)」ということがある)と環状エーテルとを反応させてなるポリオキシアルキレンジオール(以下、「(PCD+PO)」ということがある)の製造方法であって、ポリカーボネートジオールは、2種以上のアルコールとカーボネート化合物との縮重合物、並びに、1種以上のアルコール及び1種以上の環状エステルとカーボネート化合物との反応物の少なくともいずれかであり、下記(i)及び下記(ii)のいずれかを満たす、ポリオキシアルキレンジオールの製造方法である。
(i)ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%未満である。
ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%未満である場合における、ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量としては、特に制限はないが、好ましくは15質量%以下、より好ましくは13.5質量%以下、特に好ましくは10質量%以下であり、また、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、特に好ましくは3質量%以上である。
(ii)ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%以上であり、且つ、ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量が11質量%以下である。
ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%以上である場合における、ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量としては、11質量%以下である限り、特に制限はないが、好ましくは10質量以下、より好ましくは9質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下、特に好ましくは4質量%以下であり、また、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、特に好ましくは3質量%以上である。
ここで、「カーボネート基の含有量」は、通常、実施例に記載の「カーボネート基の含有量算出方法」に基づき算出した値である。但し、実施例に記載の「カーボネート基の含有量算出方法」により、「ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量」及び「ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量」を算出することができない場合(例えば、ポリカーボネートジオールが、2種以上のアルコールとカーボネート化合物との縮重合物、並びに、1種以上のアルコール及び1種以上の環状エステルとカーボネート化合物との反応物の少なくともいずれかであることまでは分析できるものの、アルコール、環状エステル、又はポリカーボネートジオールの構造を具体的に特定できずに、「ポリカーボネートジオール1分子中のカーボネート基数」を算出することができない場合)は、内部標準物質を添加した重クロロホルムに試料(ポリカーボネートジオール又はポリオキシアルキレンジオール)を溶解し、1H-NMRを測定して得られたNMRチャートより、カーボネート基に隣接した炭素原子に結合するプロトンに基づくピークの面積の合計と、内部標準物質のプロトンに基づくピークの面積の合計との比を算出し、単位重量あたりのカーボネート基数を算出し、さらにGPCより求めたポリカーボネートジオール又はポリオキシアルキレンジオールのMnを用いて、「ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量」又は「ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量」を算出する。
上記(i)及び上記(ii)のいずれかを満たすことにより、ポリカーボネートジオールと環状エーテルとを反応させてなるポリオキシアルキレンジオールの相分離を抑制できる。
なお、本発明により課題が解決できる理由は不明であるが、ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量を30質量%未満とするか(即ち、ポリカーボネートジオールの極性を小さくするか)、または、ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%以上であっても、環状エーテル付加後のポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量を11質量%以下とする(即ち、ポリカーボネートジオールに対する環状エーテルの付加量を増加させて、相対的に環状エーテル付加後のポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量を低減する、又は、環状エーテルが未付加のポリカーボネートジオールの残存量を低減する)ことで、
「環状エーテルが付加したポリカーボネートジオール」と「環状エーテルが未付加のポリカーボネートジオール」との2成分により生じる相分離を抑制することによるものと推察される。
そして、上記(i)及び上記(ii)において、カーボネート基の含有量が好ましい範囲内であれば、ポリカーボネートジオールと環状エーテルとを反応させてなるポリオキシアルキレンジオールの相分離をより確実に抑制できる。
(Method for producing polyoxyalkylene diol)
The method for producing a polyoxyalkylene diol of the present invention is a method for producing a polyoxyalkylene diol (hereinafter, sometimes referred to as "(PCD)") obtained by reacting a polycarbonate diol (hereinafter, sometimes referred to as "(PCD) initiator") with a cyclic ether in the presence of a ring-opening polymerization catalyst, in which the polycarbonate diol is at least one of a condensation polymer of two or more types of alcohols and a carbonate compound, and a reaction product of one or more types of alcohols and one or more types of cyclic esters with a carbonate compound, and the method for producing a polyoxyalkylene diol satisfies either of the following (i) and (ii):
(i) The content of carbonate groups in the polycarbonate diol is less than 30 mass%.
When the content of carbonate groups in the polycarbonate diol is less than 30% by mass, the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol is not particularly limited, but is preferably 15% by mass or less, more preferably 13.5% by mass or less, particularly preferably 10% by mass or less, and is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, particularly preferably 3% by mass or more.
(ii) The content of carbonate groups in the polycarbonate diol is 30% by mass or more, and the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol is 11% by mass or less.
When the content of carbonate groups in the polycarbonate diol is 30% by mass or more, the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol is not particularly limited as long as it is 11% by mass or less, but is preferably 10% by mass or less, more preferably 9% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, particularly preferably 4% by mass or less, and also preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, particularly preferably 3% by mass or more.
Here, the "carbonate group content" is usually a value calculated based on the "method of calculating the carbonate group content" described in the Examples. However, when the "carbonate group content in the polycarbonate diol" and the "carbonate group content in the polyoxyalkylene diol" cannot be calculated by the "method of calculating the carbonate group content" described in the Examples (for example, when the polycarbonate diol can be analyzed to be at least one of a condensation polymer of two or more alcohols and a carbonate compound, and a reaction product of one or more alcohols and one or more cyclic esters and a carbonate compound, but the structure of the alcohol, cyclic ester, or polycarbonate diol cannot be specifically identified, and the "number of carbonate groups in one molecule of the polycarbonate diol" cannot be calculated), a sample (polycarbonate diol or polyoxyalkylene diol) is dissolved in deuterated chloroform to which an internal standard substance has been added, and 1 From the NMR chart obtained by measuring H-NMR, the ratio of the total area of the peak based on the proton bonded to the carbon atom adjacent to the carbonate group to the total area of the peak based on the proton of the internal standard is calculated, the number of carbonate groups per unit weight is calculated, and further, the "content of carbonate groups in the polycarbonate diol" or the "content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol" is calculated using the Mn of the polycarbonate diol or polyoxyalkylene diol determined by GPC.
By satisfying either the above (i) or (ii), phase separation of the polyoxyalkylene diol obtained by reacting a polycarbonate diol with a cyclic ether can be suppressed.
Incidentally, the reason why the present invention can solve the problem is unclear, but it is believed that the present invention can solve the problem by making the content of carbonate groups in the polycarbonate diol less than 30% by mass (i.e., making the polarity of the polycarbonate diol small), or by making the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol after the addition of the cyclic ether 11% by mass or less even if the content of carbonate groups in the polycarbonate diol is 30% by mass or more (i.e., increasing the amount of cyclic ether added to the polycarbonate diol to relatively reduce the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol after the addition of the cyclic ether, or by reducing the remaining amount of polycarbonate diol to which the cyclic ether is not added).
This is presumably due to the suppression of phase separation occurring between the two components, "polycarbonate diol having a cyclic ether added thereto" and "polycarbonate diol having no cyclic ether added thereto."
In the above (i) and (ii), if the content of carbonate groups is within the preferred range, phase separation of the polyoxyalkylene diol obtained by reacting the polycarbonate diol with the cyclic ether can be more reliably suppressed.
<ポリカーボネートジオール>
ポリカーボネートジオールは、2種以上のアルコールとカーボネート化合物との縮重合物、並びに、1種以上のアルコール及び1種以上の環状エステルとカーボネート化合物との反応物の少なくともいずれかである限り、特に制限はない。
<Polycarbonate diol>
The polycarbonate diol is not particularly limited so long as it is at least one of a condensation polymer of two or more kinds of alcohols and a carbonate compound, and a reaction product of one or more kinds of alcohols and one or more kinds of cyclic esters with a carbonate compound.
ポリカーボネートジオールのMnとしては、特に制限はないが、好ましくは400~4,000、より好ましくは450~3,500、特に好ましくは500~3,000である。
ポリカーボネートジオールのMnが、上記下限値以上であると、該ポリカーボネートジオール由来のポリオキシアルキレンジオールを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムにした場合の引張特性及び機械強度がより良好となり、また、上記上限値以下であると、該ポリカーボネートジオール由来のポリオキシアルキレンジオールを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムにした場合の透明性(ヘイズ)がより良好となる。
The Mn of the polycarbonate diol is not particularly limited, but is preferably 400 to 4,000, more preferably 450 to 3,500, and particularly preferably 500 to 3,000.
When the Mn of the polycarbonate diol is not less than the above lower limit, the tensile properties and mechanical strength of a polyurethane resin obtained by using the polyoxyalkylene diol derived from the polycarbonate diol in a film are better. When the Mn is not more than the above upper limit, the transparency (haze) of a polyurethane resin obtained by using the polyoxyalkylene diol derived from the polycarbonate diol in a film is better.
ポリカーボネートジオールのMw/Mnとしては、特に制限はないが、好ましくは3.5以下、より好ましくは3.0以下、特に好ましくは2.5以下である。
ポリカーボネートジオールのMw/Mnが、上記上限値以下であると、ポリカーボネートジオールの粘度を低くして、取り扱いを容易にできる。
The Mw/Mn of the polycarbonate diol is not particularly limited, but is preferably 3.5 or less, more preferably 3.0 or less, and particularly preferably 2.5 or less.
When the Mw/Mn of the polycarbonate diol is equal to or less than the upper limit, the viscosity of the polycarbonate diol can be reduced, making it easy to handle.
ポリカーボネートジオールを製造する方法としては、特に制限はなく、例えば、特開2012-77280号公報、特開2014-080590号公報、特開2015-91937号公報、特開2001-270938号公報、特開2010-126591号公報、特開平02-289616号公報、特開平4-239023号公報等に記載の方法、などが挙げられる。 The method for producing polycarbonate diol is not particularly limited, and examples thereof include the methods described in JP-A-2012-77280, JP-A-2014-080590, JP-A-2015-91937, JP-A-2001-270938, JP-A-2010-126591, JP-A-02-289616, and JP-A-04-239023.
ポリカーボネートジオールが2種のアルコールとカーボネート化合物との縮重合物である場合、2種のアルコールのうちの一方のアルコールの仕込量と2種のアルコールのうちの他方のアルコールの仕込量とのモル比としては、特に制限はないが、該アルコール由来のポリカーボネートジオールを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムにした場合の引張特性及び機械強度の観点から、好ましくは10/90~90/10、より好ましくは15/85~85/15、さらに好ましくは20/80~80/20、さらに好ましくは30/70~70/30、さらに好ましくは40/60~60/40、特に好ましくは45/55~55/45である。但し、ポリカーボネートジオールが2種のアルコールとカーボネート化合物との縮重合物である場合であって、2種のアルコールが1,9-ノナンジオール(1,9-ND)及び2-メチル-1,8-オクタンジオール(MOD)であるときは、2種のアルコールのうちの一方のアルコールの仕込量と2種のアルコールのうちの他方のアルコールの仕込量とのモル比としては、特に制限はないが、該アルコール由来のポリカーボネートジオールを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムにした場合の引張特性及び機械強度の観点から、好ましくは10/90~90/10、より好ましくは15/85~85/15である。 When the polycarbonate diol is a condensation polymerization product of two types of alcohol and a carbonate compound, the molar ratio of the amount of one of the two types of alcohol to the amount of the other of the two types of alcohol is not particularly limited, but from the viewpoint of the tensile properties and mechanical strength when the polyurethane resin obtained using the polycarbonate diol derived from the alcohol is made into a film, it is preferably 10/90 to 90/10, more preferably 15/85 to 85/15, even more preferably 20/80 to 80/20, even more preferably 30/70 to 70/30, even more preferably 40/60 to 60/40, and particularly preferably 45/55 to 55/45. However, when the polycarbonate diol is a condensation polymer of two types of alcohol and a carbonate compound, and the two types of alcohol are 1,9-nonanediol (1,9-ND) and 2-methyl-1,8-octanediol (MOD), the molar ratio of the amount of one of the two types of alcohol to the amount of the other of the two types of alcohol is not particularly limited, but is preferably 10/90 to 90/10, more preferably 15/85 to 85/15, from the viewpoint of the tensile properties and mechanical strength when the polyurethane resin obtained using the polycarbonate diol derived from the alcohol is made into a film.
ポリカーボネートジオールが1種のアルコール及び1種の環状エステルとカーボネート化合物との反応物である場合、1種のアルコールの仕込量と1種の環状エステルの仕込量とのモル比としては、特に制限はないが、該アルコール及び環状エステル由来のポリオキシアルキレンジオールを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムにした場合の引張特性及び機械強度の観点から、好ましくは10/90~90/10、より好ましくは15/85~85/15、さらに好ましくは20/80~80/20、さらに好ましくは30/70~70/30、さらに好ましくは40/60~60/40、特に好ましくは45/55~55/45である。 When the polycarbonate diol is a reaction product of one type of alcohol and one type of cyclic ester with a carbonate compound, the molar ratio of the amount of the one type of alcohol to the amount of the one type of cyclic ester is not particularly limited, but from the viewpoint of the tensile properties and mechanical strength when the polyurethane resin obtained using the polyoxyalkylene diol derived from the alcohol and the cyclic ester is made into a film, it is preferably 10/90 to 90/10, more preferably 15/85 to 85/15, even more preferably 20/80 to 80/20, even more preferably 30/70 to 70/30, even more preferably 40/60 to 60/40, and particularly preferably 45/55 to 55/45.
<<アルコール>>
アルコールとしては、例えば、ジオールが挙げられる。ジオールの具体例としては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール(以下
「1,4-BD」ということがある)、1,5-ペンタンジオール(以下「1,5-PD」ということがある)、1,6-ヘキサンジオール(以下「1,6-HD」ということがある)、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール(以下「1,9-ND」ということがある)、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,16-ヘキサデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオール等の側鎖を有さないジオール;2-メチル-1,8-オクタンジオール(以下「MOD」ということがある)、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(ネオペンチルグリコール、以下「NPG」と記す場合がある)、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-1,4-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール等の側鎖を有するジオール;1,3-シクロヘキサンジオール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、イソソルバイド(以下「iSB」ということがある)、2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)-プロパン、2,7-ノルボルナンジオール、2,3-ノルボルナンジオール、テトラヒドロフラン-2,2-ジメタノール、2,5-ビス(ヒドロキシメチル)-1,4-ジオキサン、5,5-ビス(ヒドロキシメチル)-2-フェニル-1,3-ジオキサン等の環状ジオール;p-キシレングリコール、p-テトラクロロキシレンジオール、1,4-ビス(ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、2,2-ビス〔(4-ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン等の芳香環を有するジオール;などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
<<Alcohol>>
Examples of the alcohol include diols. Specific examples of the diols include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol (hereinafter sometimes referred to as "1,4-BD"), 1,5-pentanediol (hereinafter sometimes referred to as "1,5-PD"), 1,6-hexanediol (hereinafter sometimes referred to as "1,6-HD"), 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol (hereinafter sometimes referred to as "1,9-ND"), 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,1 Diols having no side chains, such as 2-dodecanediol, 1,13-tridecanediol, 1,14-tetradecanediol, 1,16-hexadecanediol, 1,18-octadecanediol, and 1,20-eicosanediol; 2-methyl-1,8-octanediol (hereinafter sometimes referred to as "MOD"), 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol, hereinafter sometimes referred to as "NPG"), 2-ethyl-1,3-hexanediol, and 2-ethyl-1,6-hexanediol, Diols having a side chain such as 2-methyl-1,4-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,4-dimethyl-1,5-pentanediol, and 2,4-diethyl-1,5-pentanediol; 1,3-cyclohexanediol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, isosorbide (hereinafter sometimes referred to as "iSB"), 2-bis(4-hydroxycyclohexyl)-propanediol, and the like; cyclic diols such as propane, 2,7-norbornanediol, 2,3-norbornanediol, tetrahydrofuran-2,2-dimethanol, 2,5-bis(hydroxymethyl)-1,4-dioxane, and 5,5-bis(hydroxymethyl)-2-phenyl-1,3-dioxane; and diols having an aromatic ring such as p-xylene glycol, p-tetrachloroxylenediol, 1,4-bis(hydroxyethoxy)benzene, and 2,2-bis[(4-hydroxyethoxy)phenyl]propane. These may be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、カーボネート化合物との反応性の観点から、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、1,3-シクロヘキサンジオール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)-プロパン2,7-ノルボルナンジオール、テトラヒドロフラン-2,2-ジメタノール、2,5-ビス(ヒドロキシメチル)-1,4-ジオキサン、イソソルバイドが好ましく、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、イソソルバイド、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、3-メチル-1,5-ペンタンジオールがより好ましく、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、イソソルバイド、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、3-メチル-1,5-ペンタンジオールが特に好ましい。 Among these, from the viewpoint of reactivity with carbonate compounds, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol), chol), 2-ethyl-1,6-hexanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,4-dimethyl-1,5-pentanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 1,3-cyclohexanediol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2-bis(4-hydroxycyclohexyl)-propane 2,7-norbornanediol, tetrahydrofuran-2 ,2-dimethanol, 2,5-bis(hydroxymethyl)-1,4-dioxane, and isosorbide are preferred, and ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 2-ethyl-1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2-methyl-1,8-octanediol, isosorbide, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl- ethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol), and 3-methyl-1,5-pentanediol are more preferred, and 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, isosorbide, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol), and 3-methyl-1,5-pentanediol are particularly preferred.
<<環状エステル>>
環状エステルとしては、特に制限はなく、例えば、ε-カプロラクトン(以下「CL」ということがある)、β-プロピオラクトン、β-メチル-β-プロピオラクトン、δ-バレロラクトン、グリコリド、ラクチド、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
これらの中でも、ε-カプロラクトンが好ましい。
<<Cyclic Esters>>
The cyclic ester is not particularly limited, and examples thereof include ε-caprolactone (hereinafter sometimes referred to as "CL"), β-propiolactone, β-methyl-β-propiolactone, δ-valerolactone, glycolide, lactide, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Of these, ε-caprolactone is preferred.
<<カーボネート化合物>>
ポリカーボネートジオールの製造に用いられるカーボネート化合物としては、特に制限はなく、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、ネオペンチレンカーボネート、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
これらの中でも、アルコールや環状エステルとの反応し易さの観点から、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネートが好ましい。
ここで、反応時に脱離する化合物の沸点が低いため、平衡反応が目的化合物に傾きやすいという観点からは、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートが好ましく、反応して脱離する化合物と目的化合物との沸点差が大きく目的化合物を分離しやすいという観点からは、ジフェニルカーボネートが好ましい。
<<Carbonate compounds>>
The carbonate compound used in the production of polycarbonate diol is not particularly limited, and examples thereof include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, diphenyl carbonate, ethylene carbonate, trimethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, neopentylene carbonate, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate, and ethylene carbonate are preferred from the viewpoint of ease of reaction with alcohols and cyclic esters.
Here, dimethyl carbonate and diethyl carbonate are preferred from the viewpoint that the boiling point of the compound eliminated during the reaction is low and therefore the equilibrium reaction is likely to lean towards the target compound, and diphenyl carbonate is preferred from the viewpoint that the difference in boiling point between the compound eliminated during the reaction and the target compound is large and therefore the target compound can be easily separated.
ポリカーボネートジオールの製造におけるカーボネート化合物の仕込量としては、特に制限はないが、該カーボネート化合物由来のポリカーボネートジオールを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムにした場合の引張特性及び機械強度の観点から、2種以上のアルコールの合計仕込量100質量部(又は、1種以上のアルコール及び1種以上の環状エステルの合計仕込量100質量部)に対して、好ましくは40~160質量部、より好ましくは50~150質量部、特に好ましくは60~140質量部である。 The amount of carbonate compound used in the production of polycarbonate diol is not particularly limited, but from the viewpoint of the tensile properties and mechanical strength when the polyurethane resin obtained using the polycarbonate diol derived from the carbonate compound is made into a film, the amount is preferably 40 to 160 parts by mass, more preferably 50 to 150 parts by mass, and particularly preferably 60 to 140 parts by mass per 100 parts by mass of the total amount of two or more alcohols (or 100 parts by mass of the total amount of one or more alcohols and one or more cyclic esters).
2種以上のアルコールとカーボネート化合物との縮重合物であるポリカーボネートジオールの構造としては、特に制限はないが、例えば、下記式Aで表される構造、などが挙げられる。
HO-(R3-O-C(=O)-O)u-R30-OH・・・式A
The structure of the polycarbonate diol, which is a condensation polymer of two or more kinds of alcohols and a carbonate compound, is not particularly limited, and examples thereof include a structure represented by the following formula A.
HO-(R 3 -OC(=O)-O) u -R 30 -OH...Formula A
式A中におけるR3は、アルコールに由来する炭素鎖(後述する式GにおけるR3)である。なお、アルコールに由来する炭素鎖は、アルコールから水酸基を除いた残基であり、直鎖状又は分岐鎖状のいずれであってもよい。
式A中におけるR3としては、例えば、炭素数2~20の鎖式炭化水素基、炭素数が6~20の環構造を有する環式炭化水素基、などが挙げられる。これらの基は1個以上の置換基を有していてもよい。
R3 in formula A is a carbon chain derived from an alcohol ( R3 in formula G described later). The carbon chain derived from an alcohol is a residue obtained by removing a hydroxyl group from an alcohol, and may be either a linear or branched chain.
Examples of R3 in formula A include chain hydrocarbon groups having 2 to 20 carbon atoms and cyclic hydrocarbon groups having a ring structure having 6 to 20 carbon atoms. These groups may have one or more substituents.
R3の鎖式炭化水素基の炭素数としては、2~20である限り、特に制限はないが、好ましく2~18、より好ましくは3~16である。また、R3の鎖式炭化水素基は、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であることが好ましく、また、非置換であることが好ましい。 The number of carbon atoms in the chain hydrocarbon group of R3 is not particularly limited as long as it is 2 to 20, but is preferably 2 to 18, and more preferably 3 to 16. In addition, the chain hydrocarbon group of R3 is preferably a linear or branched alkylene group, and is preferably unsubstituted.
R3が置換基を有する鎖式炭化水素基である場合、当該置換基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数1~8のアルキル基;塩素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;などが挙げられる。
炭素数1~8のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、などが挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基が好ましく、メチル基、エチル基、t-ブチル基がより好ましい。
R3が置換基を有する鎖式炭化水素基である場合、当該置換基の数としては、特に制限はないが、好ましくは1~4、より好ましくは1~2である。
When R3 is a chain hydrocarbon group having a substituent, the substituent is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms; a halogen atom such as a chlorine atom; and an alkoxy group such as a methoxy group or an ethoxy group.
The alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is not particularly limited, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, etc. Among these, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and a t-butyl group are preferable, and a methyl group, an ethyl group, and a t-butyl group are more preferable.
When R3 is a chain hydrocarbon group having a substituent, the number of the substituents is not particularly limited, but is preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 2.
式A中におけるR3が、炭素数が6~20の環構造を有する環式炭化水素基である場合、環を構成する原子としては酸素原子を含んでいてもよく、酸素原子を含む場合、隣り合う原子は同時に酸素原子とはならない。 When R 3 in formula A is a cyclic hydrocarbon group having a ring structure containing 6 to 20 carbon atoms, the atoms constituting the ring may contain an oxygen atom, but when an oxygen atom is contained, adjacent atoms are not both oxygen atoms.
R3が置換基を有する環式炭化水素基である場合、当該置換基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数1~8のアルキル基;塩素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;などが挙げられる。
炭素数1~8のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、などが挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基が好ましく、メチル基、エチル基、t-ブチル基がより好ましい。
R3が置換基を有する環式炭化水素基である場合、当該置換基の数としては、特に制限はないが、好ましくは1~4、より好ましくは1~2である。
When R3 is a cyclic hydrocarbon group having a substituent, the substituent is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms; a halogen atom such as a chlorine atom; and an alkoxy group such as a methoxy group or an ethoxy group.
The alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is not particularly limited, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, etc. Among these, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and a t-butyl group are preferable, and a methyl group, an ethyl group, and a t-butyl group are more preferable.
When R3 is a cyclic hydrocarbon group having a substituent, the number of the substituents is not particularly limited, but is preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 2.
式Aにおける(R3-O-C(=O)-O)uは、R3が異なる2種以上の(R3-O-C(=O)-O)で表される単位を含み、3種以上の(R3-O-C(=O)-O)で表される単位を含んでいてもよい。
ポリカーボネートジオールが2種以上の(R3-O-C(=O)-O)で表される単位を含めば、ポリカーボネートジオールを開始剤として得られるポリウレタン樹脂の強度特性を活かしつつ、ポリウレタン樹脂の低温特性及び透明性(ヘイズ)を向上させることができる。これは、ポリカーボネートジオールが2種以上の(R3-O-C(=O)-O)
で表される単位を含めば、適度に結晶性が崩れるためであると推察される。
ポリカーボネートジオールを構成する2種以上の(R3-O-C(=O)-O)で表される単位の配列は、ランダムであってもよく、ブロックであってもよく、ランダム及びブロックの両者の組み合わせでもよい。
(R 3 -O-C(═O)-O) u in formula A includes units represented by two or more types of (R 3 -O-C(═O)-O) in which R 3 is different, and may include units represented by three or more types of (R 3 -O-C(═O)-O).
When the polycarbonate diol contains two or more types of units represented by (R 3 -O-C(═O)-O), the low-temperature properties and transparency (haze) of the polyurethane resin obtained using the polycarbonate diol as an initiator can be improved while making use of the strength properties of the polyurethane resin.
It is presumed that the inclusion of a unit represented by the formula (I) causes the crystallinity to be appropriately disrupted.
The arrangement of the two or more types of units represented by (R 3 -O-C(=O)-O) constituting the polycarbonate diol may be random, may be block, or may be a combination of both random and block.
式Aにおけるuとしては、1以上の整数である限り、特に制限はなく、ポリカーボネートジオールのMnが所望の範囲となるように、(R3-O-C(=O)-O)基の分子量に応じて適宜調整されるが、好ましくは2~50、より好ましくは3~30である。 The number u in formula A is not particularly limited as long as it is an integer of 1 or more, and is appropriately adjusted according to the molecular weight of the (R 3 -O-C(═O)-O) group so that the Mn of the polycarbonate diol falls within the desired range, and is preferably 2 to 50, more preferably 3 to 30.
式A中における「(R3-O-C(=O)-O)u」は、下式Bで表される単位Bと、下式Cで表される単位Cとからなる群より選ばれる2種以上の単位の組み合わせからなることが好ましい。ここで、2種以上の単位は、単位B又は単位Cのいずれか一方から選ばれてもよいし、単位B及び単位Cの両方から選ばれてもよい。
(R31-O-C(=O)-O)・・・式B
(R32-O-C(=O)-O)・・・式C
It is preferable that "(R 3 -O-C(═O)-O) u " in formula A is composed of a combination of two or more types of units selected from the group consisting of units B represented by the following formula B and units C represented by the following formula C. Here, the two or more types of units may be selected from either units B or units C, or may be selected from both units B and units C.
(R 31 -OC(=O)-O)...Formula B
(R 32 -O-C(=O)-O)...Formula C
式BにおけるR31は、R3のうち、炭素数が偶数の直鎖状のアルキレン基であり、具体的には、炭素数が2、4、6、8、10、12、14、16、18及び20から選択される1種以上の直鎖状のアルキレン基である。 R 31 in formula B is a linear alkylene group having an even number of carbon atoms among R 3 , specifically, one or more linear alkylene groups selected from those having 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 and 20 carbon atoms.
式CにおけるR32は、R3のうち、R31以外の基である。R32の具体例としては、特に制限はなく、例えば、炭素数3~20の鎖式炭化水素基(炭素数が偶数の直鎖状のアルキレン基を除く)、炭素数6~20の環構造を有する環式炭化水素基、などが挙げられ、これらの基は1個以上の置換基を有していてもよい。
R32が炭素数6~20の環構造を有する環式炭化水素基である場合、環を構成する原子としては酸素原子を含んでいてもよく、酸素原子を含む場合、隣り合う原子は同時に酸素原子とはならない。
R 32 in formula C is a group among R 3 other than R 31. Specific examples of R 32 are not particularly limited, and include, for example, a chain hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms (excluding linear alkylene groups having an even number of carbon atoms) and a cyclic hydrocarbon group having a ring structure having 6 to 20 carbon atoms, and these groups may have one or more substituents.
When R 32 is a cyclic hydrocarbon group having a ring structure with 6 to 20 carbon atoms, the atoms constituting the ring may contain an oxygen atom, but when an oxygen atom is contained, adjacent atoms are not both oxygen atoms.
式CにおけるR32の具体例としては、例えば、-CH2-C(C2H5)H-、-CH2-CH(CH3)-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(CH3)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH(CH3)-CH2-、-CH2-C(CH3)2-CH2-、下式Dで表される基、下式Eで表される基、-CH2-CH(CH3)-CH2-CH(CH3)-CH2-、-CH2-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-、-CH2-CH(C2H5)-CH2-CH(C2H5)-CH2-、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。 Specific examples of R 32 in formula C include, for example, —CH 2 —C(C 2 H 5 )H—, —CH 2 —CH(CH 3 )—CH 2 —, —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —, —CH 2 —CH 2 —C(CH 3 )—CH 2 —CH 2 —, —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 — , —CH 2 —CH(CH 3 )—CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —, —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH ( CH 3 )—CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 — -, -CH 2 -C(CH 3 ) 2 -CH 2 -, a group represented by the following formula D, a group represented by the following formula E, -CH 2 -CH(CH 3 )-CH 2 -CH(CH 3 )-CH 2 -CH 2 -, -CH 2 -CH 2 -CH(CH 3 )-CH 2 -CH 2 -, -CH 2 -CH(C 2 H 5 )-CH 2 -CH(C 2 H 5 )-CH 2 -, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
単位B及び単位Cの両方から選ばれる2種以上の単位の組み合わせとしては、特に制限はないが、例えば、以下の(a)~(c)が好ましい。
(a)単位Bとしての((CH2)6-O-C(=O)-O)と、単位Cとしての((CH2)5-O-C(=O)-O)との組み合わせ
(b)単位Bとしての((CH2)4-O-C(=O)-O)と、単位Cとしての(R32-O-C(=O)-O)(但し、R32は上記式D)との組み合わせ
(c)単位Bとしての((CH2)4-O-C(=O)-O)と、単位Cとしての(-CH2-C(CH3)2-CH2-O-C(=O)-O)との組み合わせ
単位Bより選ばれる2種以上の単位の組み合わせとしては、特に制限はないが、例えば、単位Bとしての((CH2)6-O-C(=O)-O)と、単位Bとしての((CH2)4-O-C(=O)-O)との組み合わせ、などが好ましい。
単位Cより選ばれる2種以上の単位の組み合わせとしては、特に制限はないが、例えば、以下の(a)又は(b)が好ましい。
(a)単位Cとしての((CH2)9-O-C(=O)-O)と、単位Cとしての(CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-O-C(=O)-O)との組み合わせ、
(b)単位Cとしての((CH2)9-O-C(=O)-O)と、単位Cとしての(CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH(CH3)-CH2-O-C(=O)-O)との組み合わせ
The combination of two or more types of units selected from both the unit B and the unit C is not particularly limited, but for example, the following (a) to (c) are preferred.
(a) a combination of ((CH 2 ) 6 -O-C(=O)-O) as unit B and ((CH 2 ) 5 -O-C(=O)-O) as unit C; (b) a combination of ((CH 2 ) 4 -O-C(=O)-O) as unit B and (R 32 -O-C(=O)-O) as unit C (wherein R 32 is formula D above); (c) a combination of ((CH 2 ) 4 -O-C(=O)-O) as unit B and (-CH 2 -C(CH 3 ) 2 -CH 2 -O-C(=O)-O) as unit C. There are no particular limitations on the combination of two or more types of units selected from unit B. For example, a combination of ((CH 2 ) 6 -O-C(=O)-O) as unit B and ((CH 2 ) 4 -OC(=O)-O) combination is preferred.
The combination of two or more types of units selected from the unit C is not particularly limited, but for example, the following (a) or (b) is preferable.
(a) a combination of ((CH 2 ) 9 -O-C(═O)-O) as unit C and (CH 2 -CH(CH 3 )-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -O -C(═O)-O) as unit C;
(b) A combination of ((CH 2 ) 9 -O-C(═O)-O) as unit C and (CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH(CH 3 )-CH 2 -O-C(═O)-O) as unit C.
単位Bを含む場合、式A中における(R3-O-C(=O)-O)uに占める単位Bの割合としては、特に制限はないが、好ましくは5~95モル%、より好ましくは10~90モル%、特に好ましくは20~85モル%である。
単位Bの割合が上記好ましい範囲内であれば、得られる重合体の結晶性を適度に調整しやすい。
単位Cを含む場合、式A中における(R3-O-C(=O)-O)uに占める単位Cの割合としては、特に制限はないが、好ましくは5~95モル%、より好ましくは10~90モル%、特に好ましくは15~80モル%である。
単位Cの割合が上記好ましい範囲内であれば、得られる重合体の結晶性を適度に調整しやすい。
When the unit B is contained, the proportion of the unit B in (R 3 -O-C(═O)-O) u in formula A is not particularly limited, but is preferably 5 to 95 mol %, more preferably 10 to 90 mol %, and particularly preferably 20 to 85 mol %.
When the proportion of the unit B is within the above preferred range, the crystallinity of the resulting polymer can be easily adjusted to an appropriate level.
When the unit C is contained, the proportion of the unit C in (R 3 -O-C(═O)-O) u in formula A is not particularly limited, but is preferably 5 to 95 mol %, more preferably 10 to 90 mol %, and particularly preferably 15 to 80 mol %.
When the proportion of the units C is within the above preferred range, the crystallinity of the resulting polymer can be easily adjusted to an appropriate level.
(R3-O-C(=O)-O)uに占める各単位の割合は、1H-NMRにより求められる。
具体的には、ポリカーボネートジオールを10質量%となるように重クロロホルムに溶解し、分解能400MHz(製品名:JNM-ECZ400SJNM、日本電子社製)で1H-NMRを測定し、カーボネート基に隣接した炭素に結合した水素に基づくピークに基づいて算出する。
例えば、1,4-ブタンジオール(1,4-BD)に由来する単位と、ネオペンチルグリコール(NPG)に由来する単位のモル比は、カーボネート基に隣接した1,4-BDのメチレン基に結合した2個のプロトンに基づく4.10-4.20ppmのピーク面積と、カーボネート基に隣接したNPGのメチレン基に結合した2個のプロトンに基づく3.90-4.00ppmのピーク面積とを算出し、これらの比から算出できる。
The proportion of each unit in (R 3 —O—C(═O)—O) u is determined by 1 H-NMR.
Specifically, polycarbonate diol is dissolved in deuterated chloroform to a concentration of 10% by mass, and 1 H-NMR is measured with a resolution of 400 MHz (product name: JNM-ECZ400SJNM, manufactured by JEOL Ltd.), and calculation is performed based on the peak due to hydrogen bonded to the carbon adjacent to the carbonate group.
For example, the molar ratio of units derived from 1,4-butanediol (1,4-BD) to units derived from neopentyl glycol (NPG) can be calculated by calculating the peak area at 4.10-4.20 ppm based on the two protons bonded to the methylene group of 1,4-BD adjacent to the carbonate group and the peak area at 3.90-4.00 ppm based on the two protons bonded to the methylene group of NPG adjacent to the carbonate group, and then calculating the ratio of these peak areas.
式AにおけるR30及びその好ましい態様は、R3と同様である。 R 30 and preferred embodiments thereof in formula A are the same as R 3 .
1種以上のアルコール及び1種以上の環状エステルとカーボネート化合物との反応物であるポリカーボネートジオールの構造としては、特に制限はないが、例えば、下記式A2で表される構造、などが挙げられる。
HO-(R3-O-C(=O)-O)u(R33-C(=O)-O)u2-R34-OH
・・・式A2
The structure of the polycarbonate diol which is a reaction product of one or more alcohols and one or more cyclic esters with a carbonate compound is not particularly limited, and examples thereof include a structure represented by the following formula A2.
HO-(R 3 -O-C(=O)-O) u (R 33 -C(=O)-O) u2 -R 34 -OH
...Formula A2
式A2中におけるR3及びその好ましい態様は、式AにおけるR3と同じである。
また、式A2中におけるu及びその好ましい態様は、式Aにおけるuと同じである。
R 3 and preferred embodiments thereof in formula A2 are the same as R 3 in formula A.
Moreover, u and preferred embodiments thereof in formula A2 are the same as u in formula A.
式A2中におけるR33は、環状エステルに由来する炭素鎖である。なお、環状エステルに由来する炭素鎖とは、環状エステルからエステル基を除いた残基である。但し、環状エステルが、複数のエステル基を有する場合、R33は、当該複数のエステル基間に存在する炭素鎖である。例えば、環状エステルがグリコリドである場合、R33は-(CH2)-であり、環状エステルがラクチドである場合、R33は、-CH(-CH3)-、-(CH2)3-、などである。
式A2中におけるR33の具体例としては、例えば、炭素数1~10の鎖式炭化水素基、などが挙げられる。R33の鎖式炭化水素基は、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であることが好ましい。R33の具体例としては、例えば、-(CH2)5-、-(CH2)2-、-C(CH3)H-CH2-、-(CH2)4-、-(CH2)-、-CH(-CH3)-、-(CH2)3-などが挙げられる。
In formula A2, R 33 is a carbon chain derived from a cyclic ester. The carbon chain derived from a cyclic ester is a residue obtained by removing an ester group from a cyclic ester. However, when the cyclic ester has multiple ester groups, R 33 is a carbon chain present between the multiple ester groups. For example, when the cyclic ester is glycolide, R 33 is -(CH 2 )-, and when the cyclic ester is lactide, R 33 is -CH(-CH 3 )-, -(CH 2 ) 3 -, etc.
Specific examples of R 33 in formula A2 include chain hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms. The chain hydrocarbon group of R 33 is preferably a linear or branched alkylene group. Specific examples of R 33 include -(CH 2 ) 5 -, -(CH 2 ) 2 -, -C(CH 3 )H-CH 2 - , -(CH 2 ) 4 -, -(CH 2 ) -, -CH(-CH 3 ) -, -(CH 2 ) 3 -, and the like.
また、式A2中におけるu2としては、1以上の整数である限り、特に制限はなく、ポリカーボネートジオールのMnが所望の範囲となるように、(R33-C(=O)-O)基の分子量に応じて適宜調整されるが、好ましくは2~50、より好ましくは3~30である。 Furthermore, u2 in formula A2 is not particularly limited as long as it is an integer of 1 or more, and is appropriately adjusted according to the molecular weight of the (R 33 -C(=O)-O) group so that the Mn of the polycarbonate diol falls within the desired range, and is preferably 2 to 50, more preferably 3 to 30.
式A2におけるR34は、R3又はR33であり、その好ましい態様もR3及びR33と同様である。 In formula A2, R 34 is R 3 or R 33 , and preferred embodiments thereof are also the same as those of R 3 and R 33 .
式A2における(R3-O-C(=O)-O)uは『アルコールに由来する繰り返し単位(「アルコールに由来する炭素鎖+カーボネート基」の繰り返し単位)』であり、式A2における(R33-C(=O)-O)u2は『環状エステルに由来する繰り返し単位(「環状エステルに由来する炭素鎖+エステル基」の繰り返し単位)』であり、R34は『繰り返し単位を構成しないアルコールに由来する炭素鎖、又は、繰り返し単位を構成しない環状エステルに由来する炭素鎖』である。ポリカーボネートジオールを構成する、(R3-O-C(=O)-O)で表される単位と(R33-C(=O)-O)で表される単位との配列は、ランダムであってもよく、ブロックであってもよく、ランダム及びブロックの両者の組み合わせでもよい。
例えば、1,6-ヘキサンジオールとε-カプロラクトンとの反応物であるポリカーボネートジオールの構造は、アルコールに由来する繰り返し単位としての((CH2)6-O-C(=O)-O)uと、環状エステルに由来する繰り返し単位としての((CH2)
5-C(=O)-O)u2と、繰り返し単位を構成しないアルコールに由来する炭素鎖としての炭素数6のアルキレン基(-(CH2)6-)と、繰り返し単位を構成しない環状エステルに由来する炭素鎖としての炭素数5のアルキレン基(-(CH2)5-)と、両末端の水酸基と、を含む構造となると推察される。
式A2における(R33-C(=O)-O)u2の好適な具体例としては、例えば、下式Fで表される基(式F中のvは、1以上の整数を示す)、などが挙げられる。
In formula A2, (R 3 -O-C(═O)-O) u is a "repeating unit derived from an alcohol (a repeating unit of "carbon chain derived from an alcohol + carbonate group")", (R 33 -C(═O)-O) u2 in formula A2 is a "repeating unit derived from a cyclic ester (a repeating unit of "carbon chain derived from a cyclic ester + ester group")", and R 34 is a "carbon chain derived from an alcohol that does not constitute a repeating unit, or a carbon chain derived from a cyclic ester that does not constitute a repeating unit". The arrangement of the units represented by (R 3 -O-C(═O)-O) and (R 33 -C(═O)-O) that constitute the polycarbonate diol may be random, may be block, or may be a combination of both random and block.
For example, the structure of polycarbonate diol, which is a reaction product of 1,6-hexanediol and ε-caprolactone, has a repeating unit derived from an alcohol, ((CH 2 ) 6 -O-C(=O)-O) u , and a repeating unit derived from a cyclic ester, ((CH 2 )
5 -C(=O)-O) u2 , an alkylene group having 6 carbon atoms (-(CH 2 ) 6- ) as a carbon chain derived from an alcohol that is not a repeating unit, an alkylene group having 5 carbon atoms (-(CH 2 ) 5- ) as a carbon chain derived from a cyclic ester that is not a repeating unit, and hydroxyl groups at both ends.
Preferable specific examples of (R 33 —C(═O)—O) u2 in formula A2 include groups represented by the following formula F (v in formula F is an integer of 1 or more).
ポリカーボネートジオールの製造に用いられるアルコールの構造としては、特に制限はないが、例えば、下記式Gで表される構造、などが挙げられる。
HO-R3-OH・・・式G
The structure of the alcohol used in the production of the polycarbonate diol is not particularly limited, and examples thereof include the structure represented by the following formula G.
HO-R 3 -OH...Formula G
ポリカーボネートジオールの製造に用いられるアルコールの構造例を表す式GにおけるR3は、ポリカーボネートジオールの構造例を表す式A又は式A2におけるR3と同じであり、好ましいR3の組み合わせも、好ましいR3の組み合わせと同様である。 R3 in formula G, which represents an example of the structure of an alcohol used in the production of a polycarbonate diol, is the same as R3 in formula A or formula A2, which represents an example of the structure of a polycarbonate diol, and preferable combinations of R3 are also the same as the preferable combinations of R3 .
ポリカーボネートジオールの製造に用いられるカーボネート化合物の構造としては、特に制限はないが、例えば、下記式Hで表される構造、などが挙げられる。
R4-O-C(=O)-O-R5・・・式H
The structure of the carbonate compound used in the production of the polycarbonate diol is not particularly limited, and examples thereof include a structure represented by the following formula H.
R 4 -O-C(=O)-O-R 5 ...Formula H
ポリカーボネートジオールの製造に用いられるカーボネート化合物の構造例を表す式HにおけるR4及びR5は、それぞれ独立に、炭素数1~20のアルキル基又はフェニル基である。ここで、R4とR5は、互いに結合して環を形成していてもよい。 In formula H, which represents an example of the structure of a carbonate compound used in the production of a polycarbonate diol, R4 and R5 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a phenyl group. Here, R4 and R5 may be bonded to each other to form a ring.
<環状エーテル>
環状エーテルとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド(以下「PO」ということがある)、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシド等の環を形成する炭素数が2個である環状エーテル;などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。但し、上記環状エーテルには、後述するエーテル類(テトラヒドロフラン、ジオキサン等)は含まれない。
これらの中でも、該環状エーテルを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムにした場合の引張特性及び機械強度の観点から、プロピレンオキシドが好ましい。
<Cyclic Ether>
Examples of cyclic ethers include cyclic ethers having two carbon atoms forming a ring, such as ethylene oxide, propylene oxide (hereinafter sometimes referred to as "PO"), 1,2-butylene oxide, and 2,3-butylene oxide. These may be used alone or in combination of two or more. However, the above cyclic ethers do not include ethers (tetrahydrofuran, dioxane, etc.) described later.
Among these, propylene oxide is preferred from the viewpoint of tensile properties and mechanical strength when the polyurethane resin obtained by using the cyclic ether is formed into a film.
環状エーテルとポリカーボネートジオールとの反応は、ポリカーボネートジオールを開始剤として、ポリカーボネートジオールの水酸基(活性水素含有基)に、開環重合触媒の存在下で、環状エーテルを開環付加重合させる反応である。これによりオキシアルキレン単位からなるポリオキシアルキレン鎖を有し、末端が水酸基であるポリオキシアルキレンジオールが得られる。 The reaction between a cyclic ether and a polycarbonate diol is a reaction in which, using the polycarbonate diol as an initiator, the cyclic ether undergoes ring-opening addition polymerization to the hydroxyl groups (active hydrogen-containing groups) of the polycarbonate diol in the presence of a ring-opening polymerization catalyst. This produces a polyoxyalkylene diol that has a polyoxyalkylene chain made of oxyalkylene units and terminates with a hydroxyl group.
2種類以上の環状エーテルをポリカーボネートジオールと反応させる場合の開環付加重合は、ランダム重合であってもよく、ブロック重合であってもよく、また、ランダム重合及びブロック重合の組み合わせであってもよい。 When two or more types of cyclic ethers are reacted with a polycarbonate diol, the ring-opening addition polymerization may be random polymerization, block polymerization, or a combination of random polymerization and block polymerization.
環状エーテルの開環重合反応の重合温度としては、特に制限はないが、好ましくは30~180℃、より好ましくは70~160℃、特に好ましくは90~140℃である。
重合温度が、上記下限値以上であると、環状エーテルの開環重合を確実に開始させることができ、また、上記上限値以下であると、開環重合触媒の重合活性低下を抑制できる。
The polymerization temperature for the ring-opening polymerization reaction of the cyclic ether is not particularly limited, but is preferably 30 to 180°C, more preferably 70 to 160°C, and particularly preferably 90 to 140°C.
When the polymerization temperature is equal to or higher than the above lower limit, the ring-opening polymerization of the cyclic ether can be reliably initiated, whereas when the polymerization temperature is equal to or lower than the above upper limit, a decrease in the polymerization activity of the ring-opening polymerization catalyst can be suppressed.
環状エーテルの開環重合反応の重合時間としては、特に制限はないが、好ましくは2~18時間、より好ましくは3~14時間、特に好ましくは4~10時間である。
重合時間が、上記下限値以上であると、反応遂行性に優れ、また、上記上限値以下であると、経済性に優れる。
The polymerization time for the ring-opening polymerization reaction of the cyclic ether is not particularly limited, but is preferably 2 to 18 hours, more preferably 3 to 14 hours, and particularly preferably 4 to 10 hours.
When the polymerization time is equal to or more than the above lower limit, the reaction performance is excellent, and when it is equal to or less than the above upper limit, the economical efficiency is excellent.
環状エーテルの仕込量としては、特に制限はないが、ポリカーボネートジオール(PCD)100質量部に対して、好ましくは30~1500質量部、より好ましくは50~1200質量部、特に好ましくは100~900質量部である。
環状エーテルの仕込量が、上記好ましい範囲内であると、該環状エーテルを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムにした場合の引張特性及び機械強度を向上させることができる。
The amount of the cyclic ether to be charged is not particularly limited, but is preferably 30 to 1500 parts by mass, more preferably 50 to 1200 parts by mass, and particularly preferably 100 to 900 parts by mass, based on 100 parts by mass of the polycarbonate diol (PCD).
When the amount of the cyclic ether charged is within the above preferred range, the tensile properties and mechanical strength of a film made from a polyurethane resin obtained by using the cyclic ether can be improved.
環状エーテルの開環重合反応は、良好な攪拌条件下で行うことが好ましい。
一般的な攪拌翼を用いる攪拌法を用いる場合は、反応液に気相部のガスが多量に取り込まれて攪拌効率が低下しない範囲で攪拌翼の回転速度をできるだけ速くすることが好ましい。また、得られる重合体のMw/Mnを狭くできる観点からは、反応容器内への環状エーテルの供給速度はできるだけ遅くすることが好ましいが、生産効率が低下するため、これらを比較衡量して環状エーテルの供給速度を定めることが好ましい。
The ring-opening polymerization reaction of the cyclic ether is preferably carried out under good stirring conditions.
When using a general stirring method using a stirring blade, it is preferable to make the rotation speed of the stirring blade as fast as possible within a range in which a large amount of gas from the gas phase is not taken into the reaction liquid and the stirring efficiency is not reduced. From the viewpoint of narrowing the Mw/Mn of the obtained polymer, it is preferable to make the supply speed of the cyclic ether into the reaction vessel as slow as possible, but since this reduces the production efficiency, it is preferable to determine the supply speed of the cyclic ether by comparing and balancing these factors.
環状エーテルの開環重合反応には、反応溶媒を用いてもよい。
反応溶媒としては、特に制限はなく、例えば、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン系溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
これらの中でも、沸点が低く、反応後終了後に除去しやすいという観点から、ヘキサンやテトラヒドロフランが好ましい。
なお、反応溶媒の使用量としては、特に制限はなく、所望量を用いることができる。
A reaction solvent may be used in the ring-opening polymerization reaction of the cyclic ether.
The reaction solvent is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, cyclohexane, etc., aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, etc., halogen-based solvents such as chloroform, dichloromethane, etc., ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, hexane and tetrahydrofuran are preferred from the viewpoints of their low boiling points and ease of removal after the completion of the reaction.
The amount of the reaction solvent used is not particularly limited, and a desired amount can be used.
<開環重合触媒>
開環付加重合触媒としては、特に制限はなく、例えば、複合金属シアン化物錯体触媒(以下「DMC触媒」ということがある);水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ触媒;有機アルミニウム化合物と遷移金属化合物とよりなるチーグラナッタ触媒;ポルフィリンを反応させて得られる錯体としての金属ポルフィリン触媒;ホスファゼン触媒;イミノ基含有ホスファゼニウム塩;トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン;金属サレン錯体よりなる触媒;reduced Robson’s type Macrocyclic ligandよりなる触媒などが好適に挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
開環付加重合触媒としてDMC触媒を用いると、Mw/Mnが狭く、粘度がより低いポリオキシアルキレンジオールが得られる。
DMC触媒としては、特に制限はなく、例えば、配位子がt-ブチルアルコールである亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体(以下「TBA-DMC触媒」ということがある)、配位子がエチレングリコールジメチルエーテル(「グライム」ともいうことがある)である亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体、配位子がジエチレングリコールジメチルエーテル(「ジグライム」ともいうことがある)である亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
これらの中でも、重合時の活性がより高く、後述のポリオキシアルキレンジオールのMw/Mnをより狭くできるため、より低粘度にすることができる観点から、TBA-DMC触媒が好ましい。
<Ring-opening polymerization catalyst>
The ring-opening addition polymerization catalyst is not particularly limited, and examples thereof include composite metal cyanide complex catalysts (hereinafter sometimes referred to as "DMC catalysts"); alkali catalysts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and cesium hydroxide; Ziegler-Natta catalysts consisting of an organoaluminum compound and a transition metal compound; metal porphyrin catalysts as complexes obtained by reacting porphyrin; phosphazene catalysts; imino group-containing phosphazenium salts; tris(pentafluorophenyl)borane; catalysts consisting of metal salen complexes; and catalysts consisting of reduced Robson's type macrocyclic ligands. These may be used alone or in combination of two or more.
When a DMC catalyst is used as a ring-opening addition polymerization catalyst, polyoxyalkylene diols having a narrow Mw/Mn and lower viscosity can be obtained.
The DMC catalyst is not particularly limited, and examples thereof include a zinc hexacyanocobaltate complex in which the ligand is t-butyl alcohol (hereinafter sometimes referred to as a "TBA-DMC catalyst"), a zinc hexacyanocobaltate complex in which the ligand is ethylene glycol dimethyl ether (sometimes referred to as a "glyme"), a zinc hexacyanocobaltate complex in which the ligand is diethylene glycol dimethyl ether (sometimes referred to as a "diglyme"), etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, the TBA-DMC catalyst is preferred from the viewpoint of having higher activity during polymerization and being able to narrow the Mw/Mn of the polyoxyalkylene diol described below, thereby enabling a lower viscosity.
開環付加重合触媒の添加量としては、環状エーテルの開環重合に必要な量である限り、特に制限はないが、できるだけ少量が好ましく、ポリオキシアルキレンジオール100質量部に対して、好ましくは0.001~10質量部、より好ましくは0.01~1質量部、特に好ましくは0.02~0.20質量部である。
環状エーテルの開環重合反応に用いる開環付加重合触媒の添加量が少ないほど、生成物であるポリオキシアルキレンジオールに含まれる開環付加重合触媒の量を少なくできる。これにより、ポリオキシアルキレンジオールとポリイソシアネート化合物との反応性に対する開環付加重合触媒の影響を少なくできる。
The amount of the ring-opening addition polymerization catalyst to be added is not particularly limited as long as it is an amount necessary for the ring-opening polymerization of the cyclic ether, but it is preferably as small as possible, and is preferably 0.001 to 10 parts by mass, more preferably 0.01 to 1 part by mass, and particularly preferably 0.02 to 0.20 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyoxyalkylene diol.
The smaller the amount of the ring-opening addition polymerization catalyst used in the ring-opening polymerization reaction of the cyclic ether, the smaller the amount of the ring-opening addition polymerization catalyst contained in the product polyoxyalkylene diol, which reduces the effect of the ring-opening addition polymerization catalyst on the reactivity of the polyoxyalkylene diol with the polyisocyanate compound.
開環付加重合触媒を用いた開環付加重合は、例えば、国際公開第2003/062301号、国際公開第2004/067633号、特開2004-269776号公報、特開2005-15786号公報、国際公開第2013/065802号、特開2015-010162号公報に記載の製造条件を採用できる。 For ring-opening addition polymerization using a ring-opening addition polymerization catalyst, the manufacturing conditions described in, for example, WO 2003/062301, WO 2004/067633, JP 2004-269776, JP 2005-15786, WO 2013/065802, and JP 2015-010162 can be adopted.
<ポリオキシアルキレンジオール>
ポリオキシアルキレンジオールは、ポリイソシアネート化合物と反応することにより、ポリウレタン樹脂前駆体を得ることができる化合物である。
<Polyoxyalkylene Diol>
The polyoxyalkylene diol is a compound capable of producing a polyurethane resin precursor by reacting with a polyisocyanate compound.
ポリオキシアルキレンジオールのMnとしては、特に制限はないが、好ましくは450~40,000、より好ましくは450~35,000、さらに好ましくは500~30,000、さらに好ましくは550~24,000、特に好ましくは1,500~9,500である。
ポリオキシアルキレンジオールのMnが、上記下限値以上であると、該ポリオキシアルキレンジオールを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムとした場合の引張特性及び機械強度がより良好となり、また、上記上限値以下であると、ポリイソシアネート化合物との混合性がより良好となり、ポリイソシアネート化合物と反応しやすくなる。
The Mn of the polyoxyalkylene diol is not particularly limited, but is preferably 450 to 40,000, more preferably 450 to 35,000, even more preferably 500 to 30,000, still more preferably 550 to 24,000, and particularly preferably 1,500 to 9,500.
When the Mn of the polyoxyalkylene diol is not less than the above lower limit, the tensile properties and mechanical strength of a polyurethane resin obtained by using the polyoxyalkylene diol in a film are improved. When the Mn is not more than the above upper limit, the mixability with the polyisocyanate compound is improved, and the polyurethane resin is more likely to react with the polyisocyanate compound.
ポリオキシアルキレンジオールのMw/Mnとしては、特に制限はないが、好ましくは1.00~3.00、より好ましくは1.01~2.50、さらに好ましく1.02~2.20、さらに好ましくは1.03~2.00、特に好ましくは1.10~1.60である。
ポリオキシアルキレンジオールのMw/Mnが、上記下限値以上であると、引張特性及び機械強度がより良好となり、上記上限値以下であると、低粘度になりやすく取り扱いやすい。
The Mw/Mn of the polyoxyalkylene diol is not particularly limited, but is preferably 1.00 to 3.00, more preferably 1.01 to 2.50, even more preferably 1.02 to 2.20, still more preferably 1.03 to 2.00, and particularly preferably 1.10 to 1.60.
When the Mw/Mn of the polyoxyalkylene diol is at least the lower limit, the tensile properties and mechanical strength are improved, and when it is no more than the upper limit, the viscosity tends to be low and the polyoxyalkylene diol is easy to handle.
ポリオキシアルキレンジオールの25℃における粘度としては、特に制限はないが、好ましくは100~100,000mPa・s、より好ましくは300~80,000mPa・s、さらに好ましくは500~80,000mPa・s、よりさらに好ましくは、500~60,000mPa・s、特に好ましくは800~6,600mPa・s、とりわけ好ましくは1,100~6,600mPa・sである。
ポリオキシアルキレンジオールの25℃における粘度が、上記下限値以上であると、該ポリオキシアルキレンジオールを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムとした場合の引張特性及び機械強度がより良好となり、また、上記上限値以下であると、ポリイソシアネート化合物との混合性がより良好となり、ポリイソシアネート化合物と反応しやすくなる。
なお、ここでの「粘度」は、実施例と同様の方法で測定される。
The viscosity of the polyoxyalkylene diol at 25°C is not particularly limited, but is preferably 100 to 100,000 mPa·s, more preferably 300 to 80,000 mPa·s, even more preferably 500 to 80,000 mPa·s, still more preferably 500 to 60,000 mPa·s, particularly preferably 800 to 6,600 mPa·s, and especially preferably 1,100 to 6,600 mPa·s.
When the viscosity of the polyoxyalkylene diol at 25°C is equal to or higher than the above lower limit, the tensile properties and mechanical strength of a polyurethane resin obtained by using the polyoxyalkylene diol in a film are improved. When the viscosity is equal to or lower than the above upper limit, the mixability with the polyisocyanate compound is improved, and the polyurethane resin is more likely to react with the polyisocyanate compound.
The "viscosity" here is measured in the same manner as in the examples.
ポリオキシアルキレンジオールの構造としては、特に制限はないが、例えば、2種以上のアルコールとカーボネート化合物との縮重合物であるポリカーボネートジオールを用いた場合の下記式Iで表される構造、1種以上のアルコール及び1種以上の環状エステルとカーボネート化合物との反応物であるポリカーボネートジオールを用いた場合の下記式I2で表される構造などが挙げられる。
HO-(R2O)s-(R3-O-C(=O)-O)u-R30-(OR2)t-OH・・・式I
HO-(R2O)s-(R3-O-C(=O)-O)u(R33-C(=O)-O)u2-R34-(OR2)t-OH・・・式I2
The structure of the polyoxyalkylene diol is not particularly limited, and examples thereof include a structure represented by the following formula I when a polycarbonate diol which is a condensation polymerization product of two or more types of alcohols and a carbonate compound is used, and a structure represented by the following formula I2 when a polycarbonate diol which is a reaction product of one or more types of alcohols and one or more types of cyclic esters with a carbonate compound is used.
HO-(R 2 O) s -(R 3 -OC(=O)-O) u -R 30 -(OR 2 ) t -OH...Formula I
HO-(R 2 O) s -(R 3 -OC(=O)-O) u (R 33 -C(=O)-O) u2 -R 34 -(OR 2 ) t -OH...Formula I2
式I中におけるR3及びその好ましい態様は、式AにおけるR3と同じである。
また、式I中におけるR30及びその好ましい態様は、式AにおけるR30と同じである。
また、式I中におけるu及びその好ましい態様は、式Aにおけるuと同じである。
式I2中におけるR3及びその好ましい態様は、式A2におけるR3と同じである。
また、式I2中におけるR33及びその好ましい態様は、式A2におけるR33と同じである。
また、式I2中におけるR34及びその好ましい態様は、式A2におけるR34と同じである。
また、式I2中におけるu及びその好ましい態様は、式A2におけるuと同じである。
また、式I2中におけるu2及びその好ましい態様は、式A2におけるu2と同じである。
R 3 and preferred embodiments thereof in formula I are the same as R 3 in formula A.
Furthermore, R 30 and preferred embodiments thereof in formula I are the same as R 30 in formula A.
In addition, u and preferred embodiments thereof in formula I are the same as u in formula A.
R3 and preferred embodiments thereof in formula I2 are the same as R3 in formula A2.
Furthermore, R 33 and preferred embodiments thereof in formula I2 are the same as R 33 in formula A2.
Furthermore, R 34 and preferred embodiments thereof in formula I2 are the same as R 34 in formula A2.
Moreover, u and preferred embodiments thereof in formula I2 are the same as u in formula A2.
In addition, u2 and preferred embodiments thereof in formula I2 are the same as u2 in formula A2.
式I及び式I2中、R2は、炭素数2~4のアルキレン基であり、s及びtは1以上の整数である。
式I及び式I2中におけるs及びtは、ポリオキシアルキレンジオールのMnが上記範囲となるように、ポリオキシアルキレンジオールの原料となるポリカーボネートジオールのMnとR2の炭素数に応じて適宜調整される。
式I及び式I2中におけるs及びtは、同じ値でも異なる値でもよいが、製造条件を設定しやすいことから、ほぼ同じ値が好ましい。
In formula I and formula I2, R 2 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and s and t are integers of 1 or more.
In formula I and formula I2, s and t are appropriately adjusted according to the Mn of the polycarbonate diol that is the raw material of the polyoxyalkylene diol and the carbon number of R2 so that the Mn of the polyoxyalkylene diol falls within the above range.
In formula I and formula I2, s and t may be the same or different values, but it is preferable that they are approximately the same value in order to facilitate setting of production conditions.
ポリオキシアルキレンジオールにおいて、-OC(=O)O-で表されるカーボネート基のモル数と(R2O)単位及び(OR2)で表されるオキシアルキレン単位の合計のモル数の比[カーボネート基/オキシアルキレン単位]としては、特に制限はないが、該ポリオキシアルキレンジオールを用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムとした場合の引張特性及び機械強度の観点から、好ましくは0.01~3、より好ましくは0.1~2である。
ポリオキシアルキレンジオールにおける[カーボネート基/オキシアルキレン単位]は、1H-NMRにより求められる。
具体的には、ポリオキシアルキレンジオールを10質量%となるように重クロロホルムに溶解し、分解能400MHz(製品名:JNM-ECZ400SJNM、日本電子社製)で1H-NMRを測定し、カーボネート基に隣接した炭素に結合した水素に基づくピークと、カーボネート基に隣接していない炭素に結合した水素(オキシアルキレン単位における水素)に基づいて算出する。
In the polyoxyalkylene diol, the ratio of the number of moles of carbonate groups represented by -OC(=O)O- to the total number of moles of oxyalkylene units represented by (R 2 O) units and (OR 2 ) [carbonate groups/oxyalkylene units] is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 3, more preferably 0.1 to 2, from the viewpoint of the tensile properties and mechanical strength when a polyurethane resin obtained by using the polyoxyalkylene diol is formed into a film.
The ratio of [carbonate group/oxyalkylene unit] in the polyoxyalkylene diol is determined by 1 H-NMR.
Specifically, polyoxyalkylene diol is dissolved in deuterated chloroform to a concentration of 10% by mass, and 1H -NMR is measured with a resolution of 400 MHz (product name: JNM-ECZ400SJNM, manufactured by JEOL Ltd.), and calculation is performed based on the peak due to hydrogen bonded to the carbon adjacent to the carbonate group and the hydrogen bonded to the carbon not adjacent to the carbonate group (hydrogen in the oxyalkylene unit).
式I及び式I2中におけるR2の炭素数としては、好ましくは2又は3、より好ましくは3である。
R2Oとしては、特に制限はないが、得られたポリオキシアルキレンジオールがより取り扱いやすい性状となり、相分離しにくいとの観点から、オキシプロピレン基が好ましい。
(R2O)s及び(OR2)tは、各々2種以上のオキシアルキレン基を含んでいてもよく、2種以上のオキシアルキレン基を含む場合は、オキシプロピレン基とオキシエチレン基との組み合わせが好ましい。
The number of carbon atoms in R2 in formula I and formula I2 is preferably 2 or 3, and more preferably 3.
There are no particular limitations on R 2 O, but an oxypropylene group is preferred from the viewpoints that the resulting polyoxyalkylene diol will be easier to handle and less prone to phase separation.
Each of (R 2 O) s and (OR 2 ) t may contain two or more kinds of oxyalkylene groups, and when two or more kinds of oxyalkylene groups are contained, a combination of an oxypropylene group and an oxyethylene group is preferred.
(R2O)sが2種以上のオキシアルキレン基で構成される場合、その配列は、ランダムであってもよく、ブロックであってもよく、ランダム及びブロックの両者の組み合わせでもよい。
(OR2)tが2種以上のオキシアルキレン基で構成される場合、その配列は、ランダムであってもよく、ブロックであってもよく、ランダム及びブロックの両者の組み合わせでもよい。
When (R 2 O) s is composed of two or more kinds of oxyalkylene groups, the arrangement may be random, block, or a combination of both random and block.
When (OR 2 ) t is composed of two or more kinds of oxyalkylene groups, the arrangement may be random, block, or a combination of both random and block.
ポリオキシアルキレンジオールに基づく単位を更に詳細に分析する場合は、ポリオキシアルキレンジオールと20質量%水酸化ナトリウム溶液と共にポリテトラフルオロエチレンでコートされた耐圧容器に入れ、190℃19時間加熱する。その後、ヘキサン/水(50/50(質量比))の混合溶液にて抽出し、静置して分層させて、ヘキサン層を取り出す。このヘキサン層からヘキサンを留去して得られた成分をテトラヒドロフランに溶解して測定溶液を得て、分取GPC(LC-Force、ワイエムシィ社製品名)にて測定して、得られた2つのピークについて、各ピークに該当する部分の測定溶液を分取する。
それぞれのピークに該当する測定溶液を分取し、乾燥してテトラヒドロフランを除いた後、1HNMRにより分析する。これにより、各ピークのいずれが、アルコール及び環状エステルに基づく単位、カーボネート化合物に基づく単位であるかを特定し、また、GPCにより、それぞれの成分の含有割合について決定する。
When the unit based on polyoxyalkylene diol is analyzed in more detail, the polyoxyalkylene diol is placed in a pressure-resistant container coated with polytetrafluoroethylene together with a 20% by mass sodium hydroxide solution and heated at 190°C for 19 hours. Thereafter, the mixture is extracted with a mixed solution of hexane/water (50/50 (mass ratio)), allowed to stand and separated, and the hexane layer is taken out. The hexane is distilled off from this hexane layer, and the obtained component is dissolved in tetrahydrofuran to obtain a measurement solution, which is measured by preparative GPC (LC-Force, product name of YMC Co., Ltd.), and the measurement solution corresponding to each of the two peaks obtained is separated.
The measurement solution corresponding to each peak is separated, dried to remove tetrahydrofuran, and then analyzed by 1 H NMR, thereby identifying which of the peaks is a unit based on an alcohol and a cyclic ester, and which is a unit based on a carbonate compound, and determining the content ratio of each component by GPC.
ポリカーボネートジオールのMnに対するポリオキシアルキレンジオールのMnの比[ポリオキシアルキレンジオールのMn/ポリカーボネートジオールのMn]としては、特に制限はないが、好ましくは1.0~20、より好ましく1.1~15、特に好ましくは1.15~12である。 The ratio of Mn of the polyoxyalkylene diol to Mn of the polycarbonate diol [Mn of polyoxyalkylene diol/Mn of polycarbonate diol] is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 20, more preferably 1.1 to 15, and particularly preferably 1.15 to 12.
本発明のポリオキシアルキレンポリカーボネートジオールは、ポリヒドロキシウレタン樹脂の原料としても用いることができる。例えば、特許第3114304号の段落0026~0034の記載や特公平7-116171号公報の実施例1に記載されるのと同様にして、本発明のポリオキシアルキレンポリカーボネートジオールの末端にエポキシ基を付与させる。次に、特許第5277233号の段落0034~0043に記載されるのと同様にして、本発明のポリオキシアルキレンポリカーボネートジオールの末端のエポキシ基と二酸化炭素とを反応させて、環状カーボネート化合物を得る。さらに、特許第5277233号の段落0044~0050に記載されるのと同様にして、前記環状カーボネート化合物の環状カーボネート基とアミン化合物とを反応させることにより、ポリヒドロキシウレタン樹脂を得ることができる。 The polyoxyalkylene polycarbonate diol of the present invention can also be used as a raw material for polyhydroxyurethane resin. For example, epoxy groups are added to the terminals of the polyoxyalkylene polycarbonate diol of the present invention in the same manner as described in paragraphs 0026 to 0034 of Japanese Patent No. 3,114,304 and in Example 1 of Japanese Patent Publication No. 7-116171. Next, the epoxy groups at the terminals of the polyoxyalkylene polycarbonate diol of the present invention are reacted with carbon dioxide in the same manner as described in paragraphs 0034 to 0043 of Japanese Patent No. 5,277,233 to obtain a cyclic carbonate compound. Furthermore, the cyclic carbonate group of the cyclic carbonate compound is reacted with an amine compound in the same manner as described in paragraphs 0044 to 0050 of Japanese Patent No. 5,277,233 to obtain a polyhydroxyurethane resin.
(ポリウレタン樹脂前駆体の製造方法)
本発明のポリウレタン樹脂前駆体の製造方法は、本発明のポリオキシアルキレンジオールの製造方法で得られたポリオキシアルキレンジオールと、ポリイソシアネート化合物とを反応させる方法である。これにより、ポリウレタン樹脂前駆体が得られる。
(Method for producing polyurethane resin precursor)
The method for producing a polyurethane resin precursor of the present invention is a method for reacting the polyoxyalkylene diol obtained by the method for producing a polyoxyalkylene diol of the present invention with a polyisocyanate compound, thereby obtaining a polyurethane resin precursor.
<ポリイソシアネート化合物>
ポリイソシアネート化合物としては、1分子中に複数のイソシアネート基を有する化合物である限り、特に制限されない。ポリイソシアネート化合物としては、1分子中に2個のイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物が好ましい。
ジイソシアネート化合物としては、例えば、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(以下「MDI」ということがある)、ナフタレン-1,5-ジイソシアネート、ポリフェニレンポリメチレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物;テトラメチルキシリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等のアラルキルジイソシアネート化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)等の脂環族ジイソシアネート化合物;ジイソシアネート化合物から得られるウレタン変性体;ビュレット変性体;アロファネート変性体;カルボジイミド変性体;イソシアヌレート変性体;などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
これらの中でも、ポリオキシアルキレンジオールとの反応性の観点から、芳香族ジイソシアネート化合物が好ましく、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートがより好ましく、また、経時的な黄変を抑制する観点から、脂肪族ジイソシアネート化合物、脂環族ジイソシアネート化合物が好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートがより好ましい。
1分子中に2個より多くのイソシアネート基を有する化合物としては、例えば、ポリメリックMDI、ヘキサメチレンジイソシアネートのビュレット体、ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート体、イソホロンジイソシアネートのヌレート体、ヘキサメチレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、イソホロンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、2,4-トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体などが挙げられる。
<Polyisocyanate Compound>
The polyisocyanate compound is not particularly limited as long as it is a compound having a plurality of isocyanate groups in one molecule. As the polyisocyanate compound, a diisocyanate compound having two isocyanate groups in one molecule is preferable.
Examples of diisocyanate compounds include aromatic diisocyanate compounds such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "MDI"), naphthalene-1,5-diisocyanate, polyphenylene polymethylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, and 2,6-tolylene diisocyanate; aralkyl diisocyanate compounds such as tetramethyl xylylene diisocyanate and xylylene diisocyanate; aliphatic diisocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate; alicyclic diisocyanate compounds such as isophorone diisocyanate and 4,4'-methylenebis(cyclohexyl isocyanate); urethane modified compounds obtained from diisocyanate compounds; biuret modified compounds; allophanate modified compounds; carbodiimide modified compounds; isocyanurate modified compounds; and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, from the viewpoint of reactivity with polyoxyalkylene diol, aromatic diisocyanate compounds are preferred, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is more preferred. Furthermore, from the viewpoint of suppressing yellowing over time, aliphatic diisocyanate compounds and alicyclic diisocyanate compounds are preferred, and hexamethylene diisocyanate and isophorone diisocyanate are more preferred.
Examples of compounds having two or more isocyanate groups in one molecule include polymeric MDI, biuret form of hexamethylene diisocyanate, nurate form of hexamethylene diisocyanate, nurate form of isophorone diisocyanate, trimethylolpropane adduct of hexamethylene diisocyanate, trimethylolpropane adduct of isophorone diisocyanate, and trimethylolpropane adduct of 2,4-tolylene diisocyanate.
ポリオキシアルキレンジオールの水酸基に対する、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の割合((ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基数)/(ポリオキシアルキレンジオールに含まれる水酸基数)×100)であるイソシアネート基のインデックスとしては、特に制限はないが、好ましくは150~300、より好ましくは180~280である。
なお、ポリオキシアルキレンジオールと反応させるポリイソシアネート化合物の仕込量は過剰量とすることが好ましい。ポリイソシアネート化合物の仕込量を過剰量とすれば、両末端がイソシアネート基であるポリウレタン樹脂前駆体が得られる。
The isocyanate group index, which is the ratio of isocyanate groups in a polyisocyanate compound to hydroxyl groups in a polyoxyalkylene diol ((the number of isocyanate groups contained in a polyisocyanate compound)/(the number of hydroxyl groups contained in a polyoxyalkylene diol)×100), is not particularly limited, but is preferably 150 to 300, and more preferably 180 to 280.
The amount of the polyisocyanate compound to be reacted with the polyoxyalkylene diol is preferably in excess, since an excessive amount of the polyisocyanate compound can be used to obtain a polyurethane resin precursor having isocyanate groups at both ends.
ポリイソシアネート化合物の分子量としては、特に制限はないが、好ましくは120~400、より好ましくは130~390、特に好ましくは140~380である。
ポリイソシアネート化合物の分子量が、上記下限値以上であると、ポリオキシアルキレンジオールとの反応性がより良好となって、該ポリイソシアネート化合物を用いて得られたポリウレタン樹脂をフィルムとした場合の引張特性及び機械強度がより良好となり、また、上記上限値以下であると、該ポリイソシアネート化合物を用いて得られたポリウレタン樹脂をフィルムとした場合の引張特性及び機械強度がより良好となる。
The molecular weight of the polyisocyanate compound is not particularly limited, but is preferably 120-400, more preferably 130-390, and particularly preferably 140-380.
When the molecular weight of the polyisocyanate compound is equal to or more than the above lower limit, the reactivity with polyoxyalkylene diol becomes better, and the tensile properties and mechanical strength of a polyurethane resin obtained by using the polyisocyanate compound in a film become better. When the molecular weight is equal to or less than the above upper limit, the tensile properties and mechanical strength of a polyurethane resin obtained by using the polyisocyanate compound in a film become better.
ポリオキシアルキレンジオールとポリイソシアネート化合物とを反応させる際に反応触媒を用いてもよい。ポリオキシアルキレンジオールとポリイソシアネート化合物とを反応させる際に反応触媒を用いる場合、該反応触媒としては、特に制限はなく、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクトエート、2-エチルヘキサン酸錫等の有機錫化合物;鉄アセチルアセトナート、塩化第二鉄等の鉄化合物;トリエチルアミン、トリエチレンジアミン等の三級アミン系触媒;などの公知のウレタン化反応触媒が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
これらの中でも、反応性がより良好である観点から、有機錫化合物が好ましい。
ポリオキシアルキレンジオールとポリイソシアネート化合物とを反応させる際に反応触媒を用いる場合、該反応触媒の添加量としては、特に制限はないが、ポリオキシアルキレンジオール100質量部対して、好ましくは0.001~5質量部、より好ましくは0.005~0.1質量部、特に好ましくは0.01~0.05質量部である。
反応触媒の添加量が、上記下限値以上であると、より反応性に優れ、上記上限値以下であると、より貯蔵安定性に優れる。
A reaction catalyst may be used when reacting the polyoxyalkylene diol with the polyisocyanate compound. When a reaction catalyst is used when reacting the polyoxyalkylene diol with the polyisocyanate compound, the reaction catalyst is not particularly limited, and examples thereof include known urethane reaction catalysts such as organic tin compounds such as dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dibutyltin dioctoate, and tin 2-ethylhexanoate; iron compounds such as iron acetylacetonate and ferric chloride; and tertiary amine catalysts such as triethylamine and triethylenediamine. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, organotin compounds are preferred from the viewpoint of better reactivity.
When a reaction catalyst is used in reacting the polyoxyalkylene diol with the polyisocyanate compound, the amount of the reaction catalyst to be added is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 5 parts by mass, more preferably 0.005 to 0.1 parts by mass, and particularly preferably 0.01 to 0.05 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyoxyalkylene diol.
When the amount of the reaction catalyst added is equal to or more than the above lower limit, the reactivity is superior, and when it is equal to or less than the above upper limit, the storage stability is superior.
ポリオキシアルキレンジオールとポリイソシアネート化合物とを反応させる際の温度としては、特に制限はないが、好ましくは15~120℃、より好ましくは30~100℃、特に好ましくは50~90℃である。
ポリオキシアルキレンジオールとポリイソシアネート化合物とを反応させる際の温度が、上記下限値以上であると、反応を確実に開始させやすく、また、上記上限値以下であると、反応を制御しやすい。
The temperature at which the polyoxyalkylene diol and the polyisocyanate compound are reacted is not particularly limited, but is preferably 15 to 120°C, more preferably 30 to 100°C, and particularly preferably 50 to 90°C.
When the temperature during the reaction of the polyoxyalkylene diol with the polyisocyanate compound is equal to or higher than the above lower limit, the reaction is easily initiated reliably, whereas when the temperature is equal to or lower than the above upper limit, the reaction is easily controlled.
ポリオキシアルキレンジオールとポリイソシアネート化合物とを反応させる際の反応時間としては、特に制限はないが、好ましくは0.1~100時間、より好ましくは1~10時間、特に好ましくは3~5時間である。
反応時間が、上記下限値以上であると、より反応遂行性に優れ、また、上記上限値以下であると、より経済性に優れる。
The reaction time when reacting the polyoxyalkylene diol with the polyisocyanate compound is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 hours, more preferably 1 to 10 hours, and particularly preferably 3 to 5 hours.
When the reaction time is equal to or more than the lower limit, the reaction proceeds more efficiently, and when the reaction time is equal to or less than the upper limit, the reaction is more economical.
ポリオキシアルキレンジオールとポリイソシアネート化合物とを反応させる際には、溶媒を用いてもよい。
溶媒としては、特に制限はなく、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;イソプロピルアルコール等の二級アルコール類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;などの反応に不活性な溶媒が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
When the polyoxyalkylene diol is reacted with the polyisocyanate compound, a solvent may be used.
The solvent is not particularly limited, and examples of the solvent include solvents inert to the reaction, such as ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide, sulfoxides such as dimethylsulfoxide, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, secondary alcohols such as isopropyl alcohol, and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene. These may be used alone or in combination of two or more.
ポリオキシアルキレンジオールとポリイソシアネート化合物との反応の具体的方法としては、例えば、国際公報第2006/043569号公報に記載の方法、などが挙げられる。 Specific methods for reacting polyoxyalkylene diol with a polyisocyanate compound include, for example, the method described in International Publication No. 2006/043569.
<ポリウレタン樹脂前駆体>
ポリウレタン樹脂前駆体は、鎖延長剤と反応することにより、ポリウレタン樹脂を得ることができるポリウレタン樹脂の前駆体である。
ポリウレタン樹脂前駆体のMnとしては、特に制限はないが、好ましくは600~120,000、より好ましくは650~110,000、さらに好ましくは700~95,000、特に好ましくは750~50,000である。
ポリウレタン樹脂前駆体のMnが、上記下限値以上であると、該ポリウレタン樹脂前駆体を用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムとした場合の引張特性及び機械強度がより良好となり、また、上記上限値以下であると、該ポリウレタン樹脂前駆体を用いて得られるポリウレタン樹脂をフィルムとした場合の引張物性がより良好となる。
<Polyurethane resin precursor>
The polyurethane resin precursor is a precursor of a polyurethane resin that can give a polyurethane resin by reacting with a chain extender.
The Mn of the polyurethane resin precursor is not particularly limited, but is preferably 600 to 120,000, more preferably 650 to 110,000, further preferably 700 to 95,000, and particularly preferably 750 to 50,000.
When the Mn of the polyurethane resin precursor is not less than the above lower limit, the tensile properties and mechanical strength of a polyurethane resin obtained by using the polyurethane resin precursor in a film form are better. When the Mn is not more than the above upper limit, the tensile properties of a polyurethane resin obtained by using the polyurethane resin precursor in a film form are better.
ポリウレタン樹脂前駆体の構造としては、特に制限はないが、例えば、下記式Jで表される構造、などが挙げられる。
OCN-(Q-NH-C(=O)-L-C(=O)-NH)n-Q-NCO・・・式J
式J中において、Lは、式I又は式I2で表されるポリオキシアルキレンジオールから両末端の水素原子を除いた基であり、Qは、ポリイソシアネート化合物から両末端のNCO基を除いた基であり、nは1以上の整数である。
式J中におけるnは、ポリウレタン樹脂前駆体のMnが上記範囲となるように、ポリオキシアルキレンジオールのMnとポリイソシアネート化合物の分子量に応じて適宜調整される。
The structure of the polyurethane resin precursor is not particularly limited, but examples thereof include a structure represented by the following formula J.
OCN-(Q-NH-C(=O)-LC(=O)-NH) n -Q-NCO...Formula J
In formula J, L is a group obtained by removing hydrogen atoms from both ends of a polyoxyalkylene diol represented by formula I or formula I2, Q is a group obtained by removing NCO groups from both ends of a polyisocyanate compound, and n is an integer of 1 or more.
In formula J, n is appropriately adjusted depending on the Mn of the polyoxyalkylene diol and the molecular weight of the polyisocyanate compound so that the Mn of the polyurethane resin precursor falls within the above range.
ポリウレタン樹脂前駆体は、フォーム、エラストマー、塗料、弾性繊維、接着剤、粘着剤、バインダー、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物、医療用材料、シーラント、合成皮革、人工皮革、コーティング剤、床材等に広く用いることができる。
例えば、前記エラストマーは、特開2017-133024号公報の段落0114~0117に記載の用途に用いることができ、前記塗料は、特開2017-133024号公報の段落0118及び0119に記載の用途に用いることができ、前記弾性繊維は、特開2017-133024号公報の段落0125~0127に記載の用途に用いることができる。また、前記接着剤は、特開2017-133024号公報の段落0120~0123に記載の用途に用いることができ、前記バインダーは、特開2017-133024号公報の段落0124に記載の用途に用いることができ、前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、特開2017-133024号公報の段落0130~0135に記載の用途に用いることができる。前記医療用材料は、特開2017-133024号公報の段落0129に記載の用途に用いることができ、前記シーラントは、特開2017-133024号公報の段落0128に記載の用途に用いることができる。
前記塗料におけるポリウレタン樹脂前駆体以外の成分としては、後述のクリアコート用の塗料組成物及び色つきの塗料組成物と同様の成分を用いることができ、前記粘着剤におけるポリウレタン樹脂前駆体以外の成分としては、後述の粘着剤組成物と同様の成分を用いることができる。
The polyurethane resin precursor can be widely used in foams, elastomers, coatings, elastic fibers, adhesives, pressure sensitive adhesives, binders, active energy ray curable resin compositions, medical materials, sealants, synthetic leather, artificial leather, coating agents, flooring materials, etc.
For example, the elastomer can be used for applications described in paragraphs 0114 to 0117 of JP 2017-133024 A, the coating material can be used for applications described in paragraphs 0118 and 0119 of JP 2017-133024 A, and the elastic fiber can be used for applications described in paragraphs 0125 to 0127 of JP 2017-133024 A. In addition, the adhesive can be used for applications described in paragraphs 0120 to 0123 of JP 2017-133024 A, the binder can be used for applications described in paragraph 0124 of JP 2017-133024 A, and the active energy ray curable resin composition can be used for applications described in paragraphs 0130 to 0135 of JP 2017-133024 A. The medical material can be used for the applications described in paragraph 0129 of JP 2017-133024 A, and the sealant can be used for the applications described in paragraph 0128 of JP 2017-133024 A.
As components other than the polyurethane resin precursor in the paint, the same components as those in the clear coat paint composition and colored paint composition described below can be used, and as components other than the polyurethane resin precursor in the pressure-sensitive adhesive, the same components as those in the pressure-sensitive adhesive composition described below can be used.
(ポリウレタン樹脂の製造方法)
本発明のポリウレタン樹脂の製造方法は、本発明のポリウレタン樹脂前駆体の製造方法によりポリウレタン樹脂前駆体を得、得られたポリウレタン樹脂前駆体を用いてポリウレタン樹脂を製造する方法である。これにより、ポリウレタン樹脂が得られる。
ポリウレタン樹脂の製造方法は、例えば、ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤とを反応させてポリウレタン樹脂を製造する方法である。
(Method of producing polyurethane resin)
The method for producing a polyurethane resin of the present invention is a method for producing a polyurethane resin precursor by the method for producing a polyurethane resin precursor of the present invention, and using the obtained polyurethane resin precursor to produce a polyurethane resin. Thereby, a polyurethane resin is obtained.
The method for producing a polyurethane resin is, for example, a method for producing a polyurethane resin by reacting a polyurethane resin precursor with a chain extender.
<鎖延長剤>
鎖延長剤を用いる場合、鎖延長剤は、イソシアネート基と反応する活性水素を少なくとも2個有するポリオール及びイソシアネート基と反応する活性水素を少なくとも2個有するポリアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。鎖延長剤は、炭素数2~12の2価の炭化水素基、又は、炭素原子間にエーテル性酸素原子を含有する炭素数2~12の2価の炭化水素基を有することがさらに好ましい。2価の炭化水素基は、直鎖状でも、分岐鎖状でもよく、環構造を有していてもよい。
<Chain extender>
When a chain extender is used, the chain extender is preferably at least one selected from the group consisting of polyols having at least two active hydrogens that react with isocyanate groups and polyamines having at least two active hydrogens that react with isocyanate groups. The chain extender more preferably has a divalent hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms, or a divalent hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms that contains an etheric oxygen atom between the carbon atoms. The divalent hydrocarbon group may be linear or branched, or may have a ring structure.
炭素数2~12の2価の炭化水素基としては、例えば、エチレン基、n-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ヘキシレン基、n-ヘプチレン基、n-オクチレン基、n-ドデシレン基、シクロへキシレン基、2,2-ジメチルペンチレン基などが挙げられる。 Examples of divalent hydrocarbon groups having 2 to 12 carbon atoms include ethylene, n-propylene, n-butylene, n-hexylene, n-heptylene, n-octylene, n-dodecylene, cyclohexylene, and 2,2-dimethylpentylene.
鎖延長剤の構造としては、特に制限はないが、例えば、下記式Kで表される構造、などが挙げられる。
HO-R1-OH・・・式K
式K中におけるR1は、炭素数2~12(好ましくは炭素数2~8)の2価の炭化水素基、又は、炭素原子間にエーテル性酸素原子を含有する炭素数2~12(好ましくは炭素数2~8)の2価の炭化水素基である。2価の炭化水素基は、直鎖状でも、分岐鎖状でもよく、環構造を有していてもよい。
The structure of the chain extender is not particularly limited, but examples thereof include a structure represented by the following formula K.
HO-R 1 -OH...Formula K
R 1 in formula K is a divalent hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms (preferably 2 to 8 carbon atoms) or a divalent hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms (preferably 2 to 8 carbon atoms) containing an etheric oxygen atom between carbon atoms. The divalent hydrocarbon group may be linear or branched, or may have a ring structure.
鎖延長剤の具体例としては、特に制限はなく、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール等の直鎖ジオール類;2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2,4-ヘプタンジオール、1,4-ジメチロールヘキサン、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、ダイマージオール、ネオペンチルグリコール等の分岐鎖を有するジオール類;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等のエーテル基を有するジオール類;1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,4-ジヒドロキシシクロヘキサン、1,4-ジヒドロキシエチルシクロヘキサン等の脂環構造を有するジオール類;キシリレングリコール、1,4-ジヒドロキシエチルベンゼン、4,4’-メチレンビス(ヒドロキシエチルベンゼン)等の芳香族基を有するジオール類;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオール類;N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン等のヒドロキシアミン類;エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、イソホロンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、4,4’-ジフェニルメタンジアミン、メチレンビス(o-クロロアニリン)、キシリレンジアミン、ジフェニルジアミン、トリレンジアミン、ヒドラジン、ピペラジン、N,N’-ジアミノピペラジン等のポリアミン類などを挙げることができる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
これらの中でも、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオールが好ましく、1,4-ブタンジオールがより好ましい。
Specific examples of the chain extender are not particularly limited, and include linear diols such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, and 1,12-dodecanediol; 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-2-propyl-1,3-propanediol, 2,4-heptanediol, 1 diols having a branched chain such as 2,4-dimethylolhexane, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, dimer diol, and neopentyl glycol; diols having an ether group such as diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, and tripropylene glycol; 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4- Diols having an alicyclic structure, such as dihydroxycyclohexane and 1,4-dihydroxyethylcyclohexane; diols having an aromatic group, such as xylylene glycol, 1,4-dihydroxyethylbenzene and 4,4'-methylenebis(hydroxyethylbenzene); polyols, such as glycerin, trimethylolpropane and pentaerythritol; hydroxyamines, such as N-methylethanolamine and N-ethylethanolamine; ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, hexamethylenediamine, triethylenetetramine, diethylenetriamine, etc. Examples of the polyamines include polyamines such as diamine, isophoronediamine, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxyethylethylenediamine, di-2-hydroxyethylpropylenediamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, di-2-hydroxypropylethylenediamine, 4,4'-diphenylmethanediamine, methylenebis(o-chloroaniline), xylylenediamine, diphenyldiamine, tolylenediamine, hydrazine, piperazine, and N,N'-diaminopiperazine. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, and 1,6-hexanediol are preferred, and 1,4-butanediol is more preferred.
鎖延長剤の分子量としては、特に制限はないが、300未満が好ましく、60以上300未満がより好ましい。
鎖延長剤の分子量が、上記好ましい範囲内であると、得られるポリウレタン樹脂をフィルムにした場合の引張特性及び機械強度を向上させることができる。
The molecular weight of the chain extender is not particularly limited, but is preferably less than 300, and more preferably 60 or more and less than 300.
When the molecular weight of the chain extender is within the above preferred range, the tensile properties and mechanical strength of the resulting polyurethane resin when made into a film can be improved.
鎖延長剤を用いる場合、鎖延長剤の仕込量としては、特に制限はないが、ポリウレタン樹脂前駆体100質量部に対して、好ましくは1.5~10質量部、より好ましくは2.5~7質量部、特に好ましくは3.5~5質量部である。
鎖延長剤の仕込量が、上記下限値以上であると、反応を確実に開始させることができ、また、上記上限値以下であると、未反応の鎖延長剤が残存するのを抑制することができる。
When a chain extender is used, the amount of the chain extender to be charged is not particularly limited, but is preferably 1.5 to 10 parts by mass, more preferably 2.5 to 7 parts by mass, and particularly preferably 3.5 to 5 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyurethane resin precursor.
When the amount of the chain extender charged is equal to or more than the lower limit, the reaction can be reliably initiated, and when the amount is equal to or less than the upper limit, the amount of unreacted chain extender remaining can be suppressed.
<ハードセグメント含有量>
ハードセグメント含有量としては、特に制限はないが、5~40質量%が好ましく、10~35質量%がより好ましい。
ハードセグメント含有量が、上記下限値以上であると、より良好な伸び物性を有するウレタン樹脂が得られ、上記上限値以下であると、機械強度が高いウレタン樹脂が得られる。
ハードセグメント含有量は、「(ポリイソシアネート化合物の質量+鎖延長剤の質量)/(ポリイソシアネート化合物の質量+鎖延長剤の質量+ポリオキシアルキレンジオールの質量)×100」の式を使用して計算して得られる値(質量%)である。
<Hard segment content>
The hard segment content is not particularly limited, but is preferably from 5 to 40% by mass, and more preferably from 10 to 35% by mass.
When the hard segment content is equal to or more than the above lower limit, a urethane resin having better elongation properties can be obtained, and when the hard segment content is equal to or less than the above upper limit, a urethane resin having high mechanical strength can be obtained.
The hard segment content is a value (mass%) obtained by calculation using the formula "(mass of polyisocyanate compound+mass of chain extender)/(mass of polyisocyanate compound+mass of chain extender+mass of polyoxyalkylene diol)×100".
<NCO単位含有量>
NCO単位含有量としては、特に制限はないが、好ましくは5~40質量%、より好ましくは10~30質量%、特に好ましくは12~28質量%である。
NCO単位含有量は、上記下限値以上であると、ポリウレタン樹脂をフィルムとした場合の引張物性がより良好となり、上記上限値以下であると、ポリウレタン樹脂をフィルムとした場合の伸び物性がより良好となる。
NCO単位含有量は、「(ポリイソシアネート化合物の質量)/(ポリイソシアネート化合物の質量+鎖延長剤の質量+ポリオキシアルキレンジオールの質量)×100」の式を使用して計算して得られる値(質量%)である。
<NCO Unit Content>
The NCO unit content is not particularly limited, but is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 10 to 30% by mass, and particularly preferably 12 to 28% by mass.
When the NCO unit content is equal to or more than the above lower limit, the tensile properties of the polyurethane resin when formed into a film are better, and when the NCO unit content is equal to or less than the above upper limit, the elongation properties of the polyurethane resin when formed into a film are better.
The NCO unit content is a value (% by mass) calculated using the formula "(mass of polyisocyanate compound)/(mass of polyisocyanate compound+mass of chain extender+mass of polyoxyalkylene diol)×100".
ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤とを反応させる際にウレタン化反応触媒を用いてもよい。ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤とを反応させる際にウレタン化反応触媒を用いる場合、該ウレタン化反応触媒としては、特に制限はなく、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクトエート、2-エチルヘキサン酸錫等の有機錫化合物;鉄アセチルアセトナート、塩化第二鉄等の鉄化合物;トリエチルアミン、トリエチレンジアミン等の三級アミン系触媒;などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
これらの中でも、反応性がより良好である観点から、有機錫化合物が好ましい。
A urethanization reaction catalyst may be used when reacting the polyurethane resin precursor with the chain extender. When a urethanization reaction catalyst is used when reacting the polyurethane resin precursor with the chain extender, the urethanization reaction catalyst is not particularly limited, and examples thereof include organic tin compounds such as dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dibutyltin dioctoate, and tin 2-ethylhexanoate; iron compounds such as iron acetylacetonate and ferric chloride; and tertiary amine catalysts such as triethylamine and triethylenediamine. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, organotin compounds are preferred from the viewpoint of better reactivity.
ウレタン化反応触媒を用いる場合、ウレタン化反応触媒の添加量としては、特に制限はないが、ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤との合計100質量部に対して、好ましくは0.0001~1.0質量部、より好ましくは0.001~0.01質量部である。 When a urethanization reaction catalyst is used, the amount of the urethanization reaction catalyst added is not particularly limited, but is preferably 0.0001 to 1.0 part by mass, and more preferably 0.001 to 0.01 part by mass, per 100 parts by mass of the polyurethane resin precursor and the chain extender combined.
ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤とを反応させる際の温度としては、特に制限はないが、好ましくは20~160℃、より好ましくは60~150℃、特に好ましく90~140℃である。
ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤とを反応させる際の温度が、上記下限値以上であると、反応を確実に開始させることができ、上記上限値以下であると、副反応が起こりにくく高分子量となりやすい。
The temperature at which the polyurethane resin precursor is reacted with the chain extender is not particularly limited, but is preferably 20 to 160°C, more preferably 60 to 150°C, and particularly preferably 90 to 140°C.
When the temperature during the reaction of the polyurethane resin precursor with the chain extender is equal to or higher than the above lower limit, the reaction can be reliably initiated. When the temperature is equal to or lower than the above upper limit, side reactions are unlikely to occur and a high molecular weight is likely to be obtained.
ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤とを反応させる際の反応時間としては、特に制限はないが、好ましくは0.1~100時間、より好ましくは1~10時間、特に好ましくは2~5時間である。
反応時間が、上記下限値以上であると、反応遂行性に優れ、また、上記上限値以下であると、経済性に優れる。
The reaction time when reacting the polyurethane resin precursor with the chain extender is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 hours, more preferably 1 to 10 hours, and particularly preferably 2 to 5 hours.
When the reaction time is equal to or more than the lower limit, the reaction is excellent in terms of performance, and when the reaction time is equal to or less than the upper limit, the reaction is economically excellent.
ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤との反応は、有機溶媒中で行ってもよい。
ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤との反応を有機溶媒中で行えば、ポリウレタン樹脂が有機溶媒に溶解してなるポリウレタン樹脂溶液が得られる。
有機溶媒としては、特に制限はなく、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
The reaction between the polyurethane resin precursor and the chain extender may be carried out in an organic solvent.
When the reaction between the polyurethane resin precursor and the chain extender is carried out in an organic solvent, a polyurethane resin solution in which the polyurethane resin is dissolved in the organic solvent is obtained.
The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, ethyl acetate, isopropyl alcohol, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
ポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤とを反応させる具体的方法としては、例えば、国際公開2008/149682明細書、国際公報第2011/122178号公報、特開2015-057468号公報等に記載の方法、などが挙げられる。 Specific methods for reacting a polyurethane resin precursor with a chain extender include, for example, the methods described in WO 2008/149682, WO 2011/122178, JP 2015-057468, etc.
(ポリウレタン樹脂)
本発明のポリウレタン樹脂は、本発明のポリウレタン樹脂の製造方法により得られる。
本発明のポリウレタン樹脂は、ポリオキシアルキレンジオールに基づく単位と、ポリイソシアネート化合物に基づく単位と有し、さらに、必要に応じて、鎖延長剤に基づく単位、を有する。
ポリオキシアルキレンジオールに基づく単位は、ポリカーボネートジオールと環状エーテルとを重合させてなるポリオキシアルキレンジオールに基づく単位である。
(Polyurethane resin)
The polyurethane resin of the present invention is obtained by the method for producing a polyurethane resin of the present invention.
The polyurethane resin of the present invention has units based on a polyoxyalkylene diol and units based on a polyisocyanate compound, and further has units based on a chain extender, as necessary.
The unit based on a polyoxyalkylene diol is a unit based on a polyoxyalkylene diol obtained by polymerizing a polycarbonate diol and a cyclic ether.
ポリウレタン樹脂における各単位の割合は、例えば、以下のようにして求めることができる。
ポリウレタン樹脂を、ピリジン、蒸留水と共にポリテトラフルオロエチレンでコートされた耐圧容器に入れ、130℃15時間加熱する。その後、ピリジンを留去し、テトラヒドロフランに溶解させた溶液を得る。
この溶液を測定溶液として、前述した分取GPCで測定して、得られた3つのピークについて、各ピークに該当する部分の測定溶液を分取する。
分取した3つのピークに該当する測定溶液の各々について、テトラヒドロフランを80℃で1時間減圧乾燥させて除き、残った液体のそれぞれについて、1H-NMRで分析する。これにより、各ピークのいずれが、ポリイソシアネート化合物に基づく単位、鎖延長剤に基づく単位、ポリオキシアルキレンジオールに基づく単位であるかを特定し、また、GPCにより、それぞれの成分の含有割合について決定する。
The proportion of each unit in the polyurethane resin can be determined, for example, as follows.
The polyurethane resin is placed in a pressure-resistant container coated with polytetrafluoroethylene together with pyridine and distilled water, and heated for 15 hours at 130° C. Thereafter, the pyridine is distilled off to obtain a solution in tetrahydrofuran.
This solution is used as a measurement solution and is measured by the above-mentioned preparative GPC, and the measurement solution is fractionated to correspond to each of the three peaks obtained.
For each of the sample solutions corresponding to the three peaks, tetrahydrofuran is removed by drying under reduced pressure at 80° C. for 1 hour, and each of the remaining liquids is analyzed by 1 H-NMR. This identifies which of the peaks is a unit based on the polyisocyanate compound, which is a unit based on the chain extender, and which is a unit based on the polyoxyalkylene diol, and the content ratio of each component is determined by GPC.
ポリウレタン樹脂のMnとしては、特に制限はないが、好ましくは800超、より好ましくは1,000~120,000、さらに好ましくは1,100~100,000、特に好ましくは73,000~97,000である。
ポリウレタン樹脂のMnが、上記下限値以上であると、フィルムとした場合の伸び物性がより良好となり、また、上記上限値以下であると、フィルムとした場合の引張物性がより良好となる。
The Mn of the polyurethane resin is not particularly limited, but is preferably more than 800, more preferably from 1,000 to 120,000, even more preferably from 1,100 to 100,000, and particularly preferably from 73,000 to 97,000.
When the Mn of the polyurethane resin is at least the above lower limit, the elongation properties when made into a film are better, and when it is no greater than the above upper limit, the tensile properties when made into a film are better.
ポリウレタン樹脂のガラス転移温度Tgとしては、特に制限はないが、好ましくは-60~0℃、より好ましくは-55~-10℃、特に好ましくは-50~-25℃である。
ポリウレタン樹脂のガラス転移温度Tgが、上記好ましい範囲内であると、低温特性に優れる。
The glass transition temperature Tg of the polyurethane resin is not particularly limited, but is preferably from -60 to 0°C, more preferably from -55 to -10°C, and particularly preferably from -50 to -25°C.
When the glass transition temperature Tg of the polyurethane resin is within the above preferred range, the polyurethane resin has excellent low-temperature properties.
ポリウレタン樹脂の流動開始温度としては、特に制限はないが、好ましくは120~210℃、より好ましくは130~200℃、さらに好ましくは140~190℃、特に好ましくは145~180℃である。
ポリウレタン樹脂の流動開始温度が、上記下限値以上であると。耐熱性に優れ、上記上限値以下であると、射出成型性に優れる。
The flow initiation temperature of the polyurethane resin is not particularly limited, but is preferably 120 to 210°C, more preferably 130 to 200°C, further preferably 140 to 190°C, and particularly preferably 145 to 180°C.
When the flow starting temperature of the polyurethane resin is equal to or higher than the above lower limit, the heat resistance is excellent, and when the flow starting temperature is equal to or lower than the above upper limit, the injection moldability is excellent.
ポリウレタン樹脂の構造としては、特に制限はないが、例えば、下記式Lで表される構造、などが挙げられる。
H-(E-C(=O)-NH-J-NH-C(=O)-)m-E-H・・・式L
式L中において、Jは、式Jで表されるポリウレタン樹脂前駆体から両末端のNCO基を除いた基であり、Eは、式Kで表される鎖延長剤から両末端の水素原子を除いた基であり、mは1以上の整数である。
式L中におけるmは、ポリウレタン樹脂のMnが上記範囲となるように、ポリウレタン樹脂前駆体のMnと鎖延長剤の分子量に応じて適宜調整される。
The structure of the polyurethane resin is not particularly limited, but examples thereof include a structure represented by the following formula L.
H-(E-C(=O)-NH-J-NH-C(=O)-) m -E-H...Formula L
In formula L, J is a group obtained by removing NCO groups at both ends from a polyurethane resin precursor represented by formula J, E is a group obtained by removing hydrogen atoms at both ends from a chain extender represented by formula K, and m is an integer of 1 or more.
In formula L, m is appropriately adjusted according to the Mn of the polyurethane resin precursor and the molecular weight of the chain extender so that the Mn of the polyurethane resin falls within the above range.
(ポリウレタン樹脂組成物)
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、本発明のポリウレタン樹脂を含有する組成物である。本発明のポリウレタン樹脂組成物は、本発明のポリウレタン樹脂に加えて、必要に応じて、充填剤(補強剤)、安定剤、顔料(無機顔料、有機顔料)、難燃剤、離型剤、防黴剤等の添加剤を含有していてもよい。
(Polyurethane resin composition)
The polyurethane resin composition of the present invention is a composition containing the polyurethane resin of the present invention. The polyurethane resin composition of the present invention may contain, in addition to the polyurethane resin of the present invention, additives such as a filler (reinforcing agent), a stabilizer, a pigment (inorganic pigment, organic pigment), a flame retardant, a release agent, and a fungicide, if necessary.
<充填剤(補強剤)>
充填剤(補強剤)としては、特に制限はなく、例えば、カーボンブラック、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、シリカ、ガラス、骨粉、木粉、繊維フレーク、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
<Filler (reinforcing agent)>
The filler (reinforcing agent) is not particularly limited, and examples thereof include carbon black, aluminum hydroxide, calcium carbonate, titanium oxide, silica, glass, bone powder, wood powder, fiber flakes, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
<安定剤>
安定剤としては、特に制限はなく、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の老化防止剤;光安定剤;などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
<Stabilizer>
The stabilizer is not particularly limited, and examples thereof include anti-aging agents such as antioxidants and ultraviolet absorbers; light stabilizers; etc. These may be used alone or in combination of two or more.
老化防止剤としては、特に制限はなく、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)
等のヒンダードフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)、ジフェニルアミン、フェニレンジアミン、亜リン酸トリフェニル、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
The antioxidant is not particularly limited, and examples thereof include butylhydroxytoluene (BHT).
hindered phenol compounds such as these, benzotriazole compounds, hindered amine compounds, butylhydroxyanisole (BHA), diphenylamine, phenylenediamine, triphenyl phosphite, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
<顔料>
無機顔料としては、特に制限はなく、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、群青、ベンガラ、リトポン、鉛、カドミウム、鉄、コバルト、アルミニウム、塩酸塩、硫酸塩、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
有機顔料としては、特に制限はなく、例えば、アゾ顔料、銅フタロシアニン顔料、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
<Pigments>
The inorganic pigment is not particularly limited, and examples thereof include titanium dioxide, zinc oxide, ultramarine, red iron oxide, lithopone, lead, cadmium, iron, cobalt, aluminum, hydrochloride, sulfate, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
The organic pigment is not particularly limited, and examples thereof include azo pigments, copper phthalocyanine pigments, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
<難燃剤>
難燃剤としては、特に制限はなく、例えば、クロロアルキルホスフェート、ジメチルメチルホスホネート、アンモニウムポリホスフェート、有機臭素化合物、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
<Flame retardants>
The flame retardant is not particularly limited, and examples thereof include chloroalkyl phosphate, dimethyl methyl phosphonate, ammonium polyphosphate, organic bromine compounds, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
<離型剤>
離型剤としては、特に制限はなく、例えば、ワックス、石鹸類、シリコンオイル、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
<Release Agent>
The releasing agent is not particularly limited, and examples thereof include wax, soaps, silicone oil, etc. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
<防黴剤>
防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、ペンタクロロフェノール、ペンタクロロフェノールラウレート、ビス(トリ-n-ブチル錫)オキシド、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
<Antifungal agent>
The antifungal agent is not particularly limited, and examples thereof include pentachlorophenol, pentachlorophenol laurate, bis(tri-n-butyltin)oxide, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、相溶性が良好であるため、物性のばらつきや物性低下が抑制されたポリウレタン樹脂を含むため、塗料組成物、粘着剤組成物、印刷インキ組成物、接着剤組成物、人工皮革の不織布に形成する多孔質皮膜、タイヤ用組成物、エラストマー、弾性繊維、バインダー、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物、医療用材料、シーラント、コーティング剤、フォーム、床材等に好適に使用できる。特に、本発明のポリウレタン樹脂組成物をタイヤ用組成物に適用した場合、氷結路面等での操縦安定性に優れたタイヤを得ることができる。 The polyurethane resin composition of the present invention contains a polyurethane resin that has good compatibility and suppresses the variation and deterioration of physical properties, and therefore can be suitably used in paint compositions, pressure sensitive adhesive compositions, printing ink compositions, adhesive compositions, porous films formed on nonwoven fabrics for artificial leather, tire compositions, elastomers, elastic fibers, binders, active energy ray curable resin compositions, medical materials, sealants, coating agents, foams, flooring materials, etc. In particular, when the polyurethane resin composition of the present invention is applied to tire compositions, tires with excellent steering stability on icy roads, etc. can be obtained.
また、前記エラストマーは、特開2017-133024号公報の段落0114~0117に記載の用途に用いることができ、前記弾性繊維は、特開2017-133024号公報の段落0125~0127に記載の用途に用いることができる。前記バインダーは、特開2017-133024号公報の段落0124に記載の用途に用いることができ、前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、特開2017-133024号公報の段落0130~0135に記載の用途に用いることができる。前記医療用材料は、特開2017-133024号公報の段落0129に記載の用途に用いることができ、前記シーラントは、特開2017-133024号公報の段落0128に記載の用途に用いることができる。 The elastomer can be used for applications described in paragraphs 0114 to 0117 of JP 2017-133024 A, and the elastic fiber can be used for applications described in paragraphs 0125 to 0127 of JP 2017-133024 A. The binder can be used for applications described in paragraph 0124 of JP 2017-133024 A, and the active energy ray curable resin composition can be used for applications described in paragraphs 0130 to 0135 of JP 2017-133024 A. The medical material can be used for applications described in paragraph 0129 of JP 2017-133024 A, and the sealant can be used for applications described in paragraph 0128 of JP 2017-133024 A.
また、本発明のポリウレタン樹脂組成物は、溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、水又は有機溶媒のいずれか一方又は両方を含んでいてもよい。
本発明のポリウレタン樹脂組成物が溶媒として水を含む場合、ポリウレタン樹脂が水に溶解した水溶液であってもよく、ポリウレタン樹脂が水に分散した水分散液であってもよい。上記水分散液は、ポリウレタン樹脂が界面活性剤によって水中に分散した分散液であってもよく、ポリウレタン樹脂が水中に分散した自己乳化型の分散液であってもよい。
ポリウレタン樹脂が界面活性剤によって水中に分散した分散液は、例えば、ポリオキシアルキレンポリカーボネートジオールとポリイソシアネート化合物とを反応させて得られるポリウレタン樹脂前駆体を、界面活性剤と水との存在下で、高速撹拌、超音波又は高圧乳化などの方法によって、強制的に乳化させた後、さらに鎖延長剤を反応させて得られた分散液であってもよい。上記界面活性剤としては、特に限定されないが、非イオン界面活性剤を用いることが好ましく、ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンモノアルケニルエーテル、ポリオキシアルキレンモノアルカポリエーテル、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンプロピレンジスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレントリスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンプロピレントリスチリルフェニルエーテル、プルロニック型非イオン界面活性剤がより好ましい。
ポリウレタン樹脂自体が水中に分散した自己乳化型の分散液は、ポリオキシアルキレンポリカーボネートジオールと、ポリイソシアネート化合物と、水中でイオン性を示す化合物を反応させて得られるポリウレタン樹脂前駆体を、水中に分散させた後、さらに鎖延長剤を反応させて得られた分散液であってもよい。
水中でイオン性を示す化合物としては、例えば、スルホ基を有する化合物、カルボキシ基を有する化合物、アミノ基を有する化合物、リン酸塩構造を有する化合物、第4級アンモニウム塩構造を有する化合物が挙げられる。水中でイオン性を示す化合物としては、具体的には、例えば、2-オキシエタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、3,4-ジアミノブタンスルホン酸、3,6-ジアミノ-2-トルエンスルホン酸、2-(2-アミノエチルアミノ)エタンスルホン酸、エチレンジアミンプロピルスルホン酸、エチレンジアミンブチルスルホン酸、1,2-又は1,3-プロピレンジアミン-β-エチルスルホン酸、2-(3-アミノプロピルアミノ)-エタンスルホン酸、2,4-ジアミノベンゼンスルホン酸などのスルホ基を有する化合物;2,2-ジメチロール乳酸、2,2-ジメチロールプロピオン酸、2,2-ジメチロールブタン酸、2,2-ジメチロール吉草酸などのジヒドロキシカルボン酸;スルホ安息香酸、スルホコハク酸、5-スルホイソフタル酸などのスルホ基とカルボニル基を有する化合物;スルファニル酸、1,3-フェニレンジアミン-4,6-ジスルホン酸などのスルホ基とアミノ基を有する化合物が挙げられる。
ポリウレタン樹脂が乳化剤によって水中に分散した分散液及びポリウレタン樹脂自体が水中に分散した自己乳化型の分散液を得る方法としては、例えば、特開2001-354742号、特開2019-112564号に記載の方法を用いることができる。
本発明のポリウレタン樹脂組成物が溶媒として水を含む場合には、該組成物は、塗料、インクバインダー、コーティング剤、粘着剤、接着剤、人工皮革、合成皮革などに用いることができる。
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、本発明のポリウレタン樹脂が有機溶媒中に溶解したポリウレタン樹脂溶液を含んでいてもよく、前記ポリウレタン樹脂溶液そのものであってもよい。
The polyurethane resin composition of the present invention may contain a solvent. The solvent may be either water or an organic solvent, or both.
When the polyurethane resin composition of the present invention contains water as a solvent, it may be an aqueous solution in which the polyurethane resin is dissolved in water, or an aqueous dispersion in which the polyurethane resin is dispersed in water. The aqueous dispersion may be a dispersion in which the polyurethane resin is dispersed in water by a surfactant, or a self-emulsifying dispersion in which the polyurethane resin is dispersed in water.
The dispersion liquid in which the polyurethane resin is dispersed in water by the surfactant may be, for example, a dispersion liquid obtained by forcibly emulsifying a polyurethane resin precursor obtained by reacting a polyoxyalkylene polycarbonate diol with a polyisocyanate compound in the presence of a surfactant and water by a method such as high-speed stirring, ultrasonic wave or high-pressure emulsification, and then reacting a chain extender. The surfactant is not particularly limited, but it is preferable to use a nonionic surfactant, and more preferably polyoxyalkylene monoalkyl ether, polyoxyalkylene monoalkenyl ether, polyoxyalkylene monoalkanopolyether, polyoxyethylene distyrylphenyl ether, polyoxyethylene propylene distyrylphenyl ether, polyoxyethylene tristyrylphenyl ether, polyoxyethylene propylene tristyrylphenyl ether, or Pluronic-type nonionic surfactant.
The self-emulsifying dispersion in which the polyurethane resin itself is dispersed in water may be a dispersion obtained by dispersing in water a polyurethane resin precursor obtained by reacting a polyoxyalkylene polycarbonate diol, a polyisocyanate compound, and a compound that exhibits ionicity in water, and then further reacting the polyurethane resin precursor with a chain extender.
Examples of compounds that exhibit ionicity in water include compounds having a sulfo group, compounds having a carboxy group, compounds having an amino group, compounds having a phosphate structure, and compounds having a quaternary ammonium salt structure. Specific examples of compounds that exhibit ionicity in water include 2-oxyethanesulfonic acid, phenolsulfonic acid, 3,4-diaminobutanesulfonic acid, 3,6-diamino-2-toluenesulfonic acid, 2-(2-aminoethylamino)ethanesulfonic acid, ethylenediaminepropylsulfonic acid, ethylenediaminebutylsulfonic acid, 1,2- or 1,3-propylenediamine-β-ethylsulfonic acid, 2-(3-aminopropylamino)ethanesulfonic acid, 2, Examples of such compounds include compounds having a sulfo group, such as 4-diaminobenzenesulfonic acid; dihydroxycarboxylic acids, such as 2,2-dimethylollactic acid, 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid, and 2,2-dimethylolvaleric acid; compounds having a sulfo group and a carbonyl group, such as sulfobenzoic acid, sulfosuccinic acid, and 5-sulfoisophthalic acid; and compounds having a sulfo group and an amino group, such as sulfanilic acid and 1,3-phenylenediamine-4,6-disulfonic acid.
As a method for obtaining a dispersion in which a polyurethane resin is dispersed in water by an emulsifier and a self-emulsified dispersion in which a polyurethane resin itself is dispersed in water, for example, the methods described in JP-A-2001-354742 and JP-A-2019-112564 can be used.
When the polyurethane resin composition of the present invention contains water as a solvent, the composition can be used for paints, ink binders, coating agents, pressure sensitive adhesives, adhesives, artificial leathers, synthetic leathers, and the like.
The polyurethane resin composition of the present invention may contain a polyurethane resin solution in which the polyurethane resin of the present invention is dissolved in an organic solvent, or may be the polyurethane resin solution itself.
<ポリウレタン樹脂溶液>
ポリウレタン樹脂溶液は、上述のように本発明のポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤とを有機溶媒中で反応させて得たものであってもよいし、有機溶媒を含まないポリウレタン樹脂に後から有機溶媒を加えて得たものであってもよいし、本発明のポリウレタン樹脂前駆体と鎖延長剤とを有機溶媒中で反応させた後、さらに有機溶媒を追加して得たものであってもよい。有機溶媒としては、特に制限はなく、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、トルエン、メタノール、エタノールなどが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
ポリウレタン樹脂溶液は、溶剤系二液型塗料、湿気硬化型の一液型塗料、ブロックイソシアネート系溶媒塗料、アルキド樹脂塗料、ウレタン変性合成樹脂塗料、紫外線硬化型塗料、の成分として使用可能である。
ポリウレタン樹脂溶液は、例えば、塗料組成物、粘着剤組成物、印刷インキ組成物、接着剤組成物、表皮層形成用組成物、多孔質皮膜用組成物、タイヤ用組成物などとして用いることができる。
<Polyurethane resin solution>
The polyurethane resin solution may be obtained by reacting the polyurethane resin precursor of the present invention with a chain extender in an organic solvent as described above, or may be obtained by adding an organic solvent to a polyurethane resin that does not contain an organic solvent, or may be obtained by reacting the polyurethane resin precursor of the present invention with a chain extender in an organic solvent and then adding an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, ethyl acetate, isopropyl alcohol, toluene, methanol, and ethanol. These may be used alone or in combination of two or more.
Polyurethane resin solutions can be used as components of solvent-based two-component paints, moisture-curing one-component paints, blocked isocyanate-based solvent paints, alkyd resin paints, urethane-modified synthetic resin paints, and ultraviolet-curing paints.
The polyurethane resin solution can be used, for example, as a coating composition, a pressure sensitive adhesive composition, a printing ink composition, an adhesive composition, a composition for forming a surface skin layer, a composition for a porous coating, a composition for tires, and the like.
<<塗料組成物>>
塗料組成物は、顔料を含まないクリアコート用の塗料組成物であってもよく、顔料を含む色つきの塗料組成物であってもよい。
<<Paint composition>>
The coating composition may be a coating composition for a clear coat that does not contain a pigment, or may be a colored coating composition that contains a pigment.
クリアコート用の塗料組成物におけるポリウレタン樹脂以外の成分としては、特に制限はなく、例えば、有機溶媒、反応性希釈剤、透明顔料、充填剤、染料、ナノ粒子、光安定剤、酸化防止剤、脱気剤、乳化剤、スリップ添加剤、重合防止剤、接着促進剤、流動調整剤、フィルム形成補助剤、増粘剤、弛み調整剤、難燃剤、腐食防止剤、触媒、ワックス、乾燥剤、殺生物剤、艶消し剤、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
クリアコート用の塗料組成物中におけるポリウレタン樹脂の含有量としては、特に制限はないが、好ましくは1~90質量%、より好ましくは20~85質量%、特に好ましくは40~80質量%である。
The components other than the polyurethane resin in the clear coat coating composition are not particularly limited, and examples thereof include organic solvents, reactive diluents, transparent pigments, fillers, dyes, nanoparticles, light stabilizers, antioxidants, degassing agents, emulsifiers, slip additives, polymerization inhibitors, adhesion promoters, flow regulators, film formation aids, thickeners, slack regulators, flame retardants, corrosion inhibitors, catalysts, waxes, drying agents, biocides, matting agents, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the polyurethane resin in the clear coat coating composition is not particularly limited, but is preferably 1 to 90% by mass, more preferably 20 to 85% by mass, and particularly preferably 40 to 80% by mass.
色つきの塗料組成物におけるポリウレタン樹脂以外の成分としては、特に制限はなく、例えば、有機溶媒、反応性希釈剤、透明顔料、充填剤、染料、ナノ粒子、光安定剤、酸化防止剤、脱気剤、乳化剤、スリップ添加剤、重合防止剤、接着促進剤、流動調整剤、フィルム形成補助剤、増粘剤、弛み調整剤、難燃剤、腐食防止剤、触媒、ワックス、乾燥剤、殺生物剤、艶消し剤、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
色つきの塗料組成物中におけるポリウレタン樹脂の含有量としては、特に制限はないが、好ましくは1~90質量%、より好ましくは20~85質量%、特に好ましくは40~80質量%である。
The components other than the polyurethane resin in the colored coating composition are not particularly limited, and examples thereof include organic solvents, reactive diluents, transparent pigments, fillers, dyes, nanoparticles, light stabilizers, antioxidants, degassing agents, emulsifiers, slip additives, polymerization inhibitors, adhesion promoters, flow regulators, film formation aids, thickeners, slack regulators, flame retardants, corrosion inhibitors, catalysts, waxes, drying agents, biocides, matting agents, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the polyurethane resin in the colored coating composition is not particularly limited, but is preferably 1 to 90% by mass, more preferably 20 to 85% by mass, and particularly preferably 40 to 80% by mass.
<<粘着剤組成物>>
粘着剤組成物におけるポリウレタン樹脂以外の成分としては、特に制限はなく、例えば、有機溶媒、触媒、反応促進剤、内部離型剤、充填剤、補強剤、染料、顔料、着色剤、難燃剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐加水分解性向上剤、防かび剤、安定剤等の各種添加剤;ガラス繊維、ポリエステル繊維等の各種繊維;タルク、シリカ等の無機成分;各種カップリング剤;などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
粘着剤組成物中におけるポリウレタン樹脂の含有量としては、特に制限はないが、好ましくは1~90質量%、より好ましくは20~85質量%、特に好ましくは40~80質量%である。
<<Adhesive composition>>
The components other than the polyurethane resin in the pressure-sensitive adhesive composition are not particularly limited, and examples thereof include various additives such as organic solvents, catalysts, reaction accelerators, internal release agents, fillers, reinforcing agents, dyes, pigments, colorants, flame retardants, UV absorbers, antioxidants, hydrolysis resistance improvers, mildew inhibitors, and stabilizers; various fibers such as glass fibers and polyester fibers; inorganic components such as talc and silica; various coupling agents; etc. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the polyurethane resin in the pressure-sensitive adhesive composition is not particularly limited, but is preferably 1 to 90% by mass, more preferably 20 to 85% by mass, and particularly preferably 40 to 80% by mass.
<<印刷インキ組成物>>
印刷インキ組成物におけるポリウレタン樹脂以外の成分としては、特に制限はなく、例えば、有機溶媒、着色剤、その他の添加剤、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
印刷インキ組成物中におけるポリウレタン樹脂の含有量としては、特に制限はないが、好ましくは1~90質量%、より好ましくは20~85質量%、特に好ましくは40~80質量%である。
<<Printing ink composition>>
The components other than the polyurethane resin in the printing ink composition are not particularly limited, and examples thereof include organic solvents, colorants, other additives, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the polyurethane resin in the printing ink composition is not particularly limited, but is preferably from 1 to 90% by mass, more preferably from 20 to 85% by mass, and particularly preferably from 40 to 80% by mass.
<<接着剤組成物>>
接着剤組成物におけるポリウレタン樹脂以外の成分としては、特に制限はなく、例えば、顔料、溶剤、ポリウレタン樹脂以外の樹脂、着色剤、ブロッキング防止剤、分散安定剤、粘度調節剤、レベリング剤、ゲル化防止剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐熱性向上剤、充填剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、補強材、触媒、助剤、その他の添加剤、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。溶剤としては、得られるポリウレタン樹脂の特性に合った溶剤であれば特にその制限はなく、水系溶剤、有機系溶剤ともに使用できる。
接着剤組成物中におけるポリウレタン樹脂の含有量としては、特に制限はないが、好ましくは1~90質量%、より好ましくは20~85質量%、特に好ましくは40~80質量%である。
上記接着剤組成物は、合成皮革及び人工皮革の表皮層形成用組成物や層間の接着、食品包装、靴、履物、バインダー、化粧紙、木材、構造部材、自動車の部材等に適用できる。また、上記接着剤組成物は、低温用接着剤及びホットメルトの成分としても用いることができる。
<<Adhesive composition>>
The components other than the polyurethane resin in the adhesive composition are not particularly limited, and examples thereof include pigments, solvents, resins other than polyurethane resins, colorants, antiblocking agents, dispersion stabilizers, viscosity regulators, leveling agents, gelling inhibitors, light stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, heat resistance improvers, fillers, plasticizers, lubricants, antistatic agents, reinforcing materials, catalysts, auxiliaries, and other additives. These may be used alone or in combination of two or more. The solvent is not particularly limited as long as it is suitable for the characteristics of the polyurethane resin to be obtained, and both aqueous and organic solvents may be used.
The content of the polyurethane resin in the adhesive composition is not particularly limited, but is preferably 1 to 90% by mass, more preferably 20 to 85% by mass, and particularly preferably 40 to 80% by mass.
The adhesive composition can be used as a composition for forming a surface layer of synthetic leather and artificial leather, for bonding between layers, for food packaging, shoes, footwear, binders, decorative paper, wood, structural members, automobile members, etc. The adhesive composition can also be used as a component of low-temperature adhesives and hot melts.
<<表皮層形成用組成物>>
表皮層形成用組成物は、合成皮革及び人工皮革などに用いることができる。表皮層形成用組成物におけるポリウレタン樹脂以外の成分としては、特に制限はなく、例えば、有機溶媒、本発明のポリウレタン樹脂以外の樹脂、着色剤、その他の添加剤、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
表皮層形成用組成物中におけるポリウレタン樹脂の含有量としては、特に制限はないが、好ましくは1~90質量%、より好ましくは20~85質量%、特に好ましくは40~80質量%である。
<<Composition for forming epidermal layer>>
The composition for forming a skin layer can be used for synthetic leather, artificial leather, etc. The components other than the polyurethane resin in the composition for forming a skin layer are not particularly limited, and examples thereof include organic solvents, resins other than the polyurethane resin of the present invention, colorants, other additives, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the polyurethane resin in the composition for forming the surface layer is not particularly limited, but is preferably 1 to 90% by mass, more preferably 20 to 85% by mass, and particularly preferably 40 to 80% by mass.
<<多孔質皮膜用組成物>>
多孔質皮膜用組成物は、人工皮革の不織布を形成する多孔質皮膜の形成などに用いることができる。多孔質皮膜用組成物におけるポリウレタン樹脂以外の成分としては、特に制限はなく、例えば、有機溶媒、ポリウレタン樹脂以外の樹脂、着色剤、その他の添加剤、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
多孔質皮膜用組成物中におけるポリウレタン樹脂の含有量としては、特に制限はないが、好ましくは1~90質量%、より好ましくは20~85質量%、特に好ましくは40~80質量%である。
<<Porous Coating Composition>>
The porous coating composition can be used to form a porous coating that forms a nonwoven fabric for artificial leather. The components other than the polyurethane resin in the porous coating composition are not particularly limited, and examples thereof include organic solvents, resins other than polyurethane resins, colorants, other additives, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the polyurethane resin in the porous coating composition is not particularly limited, but is preferably 1 to 90% by weight, more preferably 20 to 85% by weight, and particularly preferably 40 to 80% by weight.
<<タイヤ用組成物>>
タイヤ用組成物における本発明のポリウレタン樹脂以外の成分としては、触媒、充填剤、難燃剤、顔料又は染料などの着色剤、帯電防止剤、強化繊維、酸化防止剤、その他の添加剤が挙げられる。また、上記タイヤ用組成物には、所望に応じて、ゴム、エラストマー、熱可塑性樹脂、シリカ、炭酸カルシウム、クレイ等の充填剤、老化防止剤、オイル、可塑剤、発色剤、耐候剤、などを含有させてもよい。
タイヤ用組成物は、本発明のポリウレタン樹脂を1~80質量%含有することが好ましい。
上記タイヤ用組成物は、タイヤ、及びタイヤ部品に用いられる。具体的には、空気入りタイヤ及び非空気入りタイヤ若しくはその一部に使用される。タイヤ部品としては、例えば、ランフラットタイヤ支持体、エアレスタイヤ支持体、タイヤ骨格、などが挙げられるが、これらに限ったものではない。
<<Tire Composition>>
Examples of components in the tire composition other than the polyurethane resin of the present invention include catalysts, fillers, flame retardants, colorants such as pigments or dyes, antistatic agents, reinforcing fibers, antioxidants, and other additives. The tire composition may also contain fillers such as rubber, elastomers, thermoplastic resins, silica, calcium carbonate, and clay, antioxidants, oils, plasticizers, color formers, and weather resistance agents, as desired.
The tire composition preferably contains 1 to 80% by mass of the polyurethane resin of the present invention.
The tire composition is used in tires and tire components. Specifically, it is used in pneumatic tires and non-pneumatic tires or parts thereof. Examples of tire components include, but are not limited to, run-flat tire supports, airless tire supports, and tire frameworks.
(物品)
本発明の物品は、本発明のポリウレタン樹脂組成物を含む。
本発明の物品は、全体が本発明のポリウレタン樹脂組成物で構成されていてもよいし、一部が本発明のポリウレタン樹脂組成物で構成されていてもよい。
物品の一部が本発明のポリウレタン樹脂組成物で構成されている態様としては、特に制限はないが、例えば、表面又は内部にポリウレタン樹脂組成物の層を備える構成、表面又は内部にポリウレタン樹脂溶液が含浸した層を備える構成、などが挙げられる。
本発明のポリウレタン樹脂組成物を用いて得られる物品としては、例えば、塗装物品、積層体、印刷物、合成皮革、人工皮革、タイヤ、及びタイヤ部品等が挙げられる。
塗装物品は、被塗装物の表面に本発明のポリウレタン樹脂組成物である塗料組成物を塗布した物品である。被塗装物に特に限定はないが、例えば、皮革、織物、塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン等の樹脂、金属、ガラス、紙、木材、セメント、ゴムが挙げられる。
被塗装物の表面に塗料組成物を塗布する方法としては、例えば、ロールコート法、スプレーコート法、ディップコート法、スピンコート法、カーテンコート法、ダイコート法が挙げられる。
(Goods)
The article of the present invention comprises the polyurethane resin composition of the present invention.
The article of the present invention may be composed entirely of the polyurethane resin composition of the present invention, or may be composed partially of the polyurethane resin composition of the present invention.
The embodiment in which a part of an article is constituted by the polyurethane resin composition of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a configuration in which a layer of the polyurethane resin composition is provided on the surface or inside, a configuration in which a layer impregnated with a polyurethane resin solution is provided on the surface or inside, and the like.
Examples of articles obtainable using the polyurethane resin composition of the present invention include coated articles, laminates, printed matter, synthetic leather, artificial leather, tires, and tire parts.
The coated article is an article in which the surface of a substrate is coated with a coating composition, which is the polyurethane resin composition of the present invention. The substrate is not particularly limited, but examples thereof include leather, textiles, resins such as vinyl chloride, acrylic resins, polystyrene, polypropylene, polyester, and polyurethane, metals, glass, paper, wood, cement, and rubber.
Examples of methods for applying the coating composition to the surface of an article to be coated include roll coating, spray coating, dip coating, spin coating, curtain coating, and die coating.
本発明のポリウレタン樹脂組成物としてのポリウレタン樹脂溶液を、基板上に均一に塗布して乾燥させて該基板から剥離してフィルム状に成形してもよく、また、金型に注入してフィルム状に成形してもよい。
本発明のポリウレタン樹脂組成物が有機溶媒を含まない場合、加熱して溶融又は軟化させた状態で金型内に挿入すれば、フィルム状その他の任意の形に成型できる。
フィルム状に成形した物品の用途としては、特に制限はなく、例えば、紙おむつ、防塵等に用いられる伸縮性フィルム;一般用コンベアベルト;各種キーボードシート;ラミネート;合わせガラス中間膜;粘着剤;緩衝材;多層アクチュエーター部材;などが挙げられる。
The polyurethane resin solution as the polyurethane resin composition of the present invention may be uniformly applied onto a substrate, dried, and peeled off from the substrate to be molded into a film, or may be poured into a mold to be molded into a film.
When the polyurethane resin composition of the present invention does not contain an organic solvent, it can be molded into a film or any other desired shape by heating it to melt or soften it and inserting it into a mold.
The uses of the articles molded into a film are not particularly limited, and examples thereof include elastic films used for paper diapers, dustproofing, etc.; general-purpose conveyor belts; various keyboard sheets; laminates; intermediate films for laminated glass; pressure-sensitive adhesives; cushioning materials; and multilayer actuator components.
本発明の物品がフィルムである場合の物性について、以下説明する。
フィルムの貯蔵弾性率E’(-20℃)としては、特に制限はないが、好ましくは0.1~1000MPa、より好ましくは0.5~300MPa、特に好ましくは1.0~50MPaである。
フィルムの貯蔵弾性率E’(0℃)としては、特に制限はないが、好ましくは0.01~300MPa、より好ましくは0.1~100MPa、特に好ましくは0.5~25MPaである。
フィルムの貯蔵弾性率E’(25℃)としては、特に制限はないが、好ましくは0.01~300MPa、より好ましくは0.1~100MPa、特に好ましくは0.3~15MPaである。
フィルムのガラス転移温度Tgとしては、特に制限はないが、好ましくは-100~10℃、より好ましくは-70~0℃、さらに好ましくは-50~-10℃である。
フィルムの100%伸張した時の応力M100としては、特に制限はないが、好ましくは1.0~6.0MPa、より好ましくは1.1~5.0MPa、特に好ましくは1.2~4.0MPaである。
フィルムの破断強度Tmaxとしては、特に制限はないが、好ましくは5~100MPa、より好ましくは8~70MPa、さらに好ましくは10~50MPaである。
フィルムの破断伸びLとしては、特に制限はないが、好ましくは400~1,500%、より好ましくは500~1,300%、特に好ましくは600~1,100%である。
なお、ここでの「貯蔵弾性率E’」、「ガラス転移温度Tg」、「100%伸張した時の応力M100」、「破断強度Tmax」、「破断伸びL」は、実施例と同様の方法で測定される。
When the article of the present invention is a film, its physical properties will be described below.
The storage modulus E' (-20°C) of the film is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 1000 MPa, more preferably 0.5 to 300 MPa, and particularly preferably 1.0 to 50 MPa.
The storage modulus E' (0° C.) of the film is not particularly limited, but is preferably from 0.01 to 300 MPa, more preferably from 0.1 to 100 MPa, and particularly preferably from 0.5 to 25 MPa.
The storage modulus E' (25° C.) of the film is not particularly limited, but is preferably from 0.01 to 300 MPa, more preferably from 0.1 to 100 MPa, and particularly preferably from 0.3 to 15 MPa.
The glass transition temperature Tg of the film is not particularly limited, but is preferably from -100 to 10°C, more preferably from -70 to 0°C, and further preferably from -50 to -10°C.
The stress M100 when the film is stretched 100% is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 6.0 MPa, more preferably 1.1 to 5.0 MPa, and particularly preferably 1.2 to 4.0 MPa.
The breaking strength Tmax of the film is not particularly limited, but is preferably 5 to 100 MPa, more preferably 8 to 70 MPa, and further preferably 10 to 50 MPa.
The breaking elongation L of the film is not particularly limited, but is preferably 400 to 1,500%, more preferably 500 to 1,300%, and particularly preferably 600 to 1,100%.
The "storage modulus E'", "glass transition temperature Tg", "stress at 100% elongation M100", "breaking strength Tmax" and "breaking elongation L" are measured in the same manner as in the examples.
本発明のポリウレタン樹脂組成物を用いて得られる物品としては、例えば、塗装物品、積層体、印刷物、合成皮革、人工皮革、などが挙げられる。 Examples of articles obtained using the polyurethane resin composition of the present invention include coated articles, laminates, printed matter, synthetic leather, and artificial leather.
<塗装物品>
塗装物品は、塗料組成物を被塗装物の表面に塗布した物品である。
被塗装物としては、特に制限はなく、例えば、皮革;織物;ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン等の樹脂;金属;ガラス;紙;木材;セメント;ゴム;などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
被塗装物の表面に塗料組成物を塗布する方法としては、特に制限はなく、例えば、ロールコート法、スプレーコート法、ディップコート法、スピンコート法、カーテンコート法、ダイコート法、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
<Painted items>
A coated article is an article in which a coating composition is applied to the surface of a substrate.
The object to be coated is not particularly limited, and examples thereof include leather, textiles, resins such as polyvinyl chloride, acrylic resin, polystyrene, polypropylene, polyester, polyurethane, etc., metal, glass, paper, wood, cement, rubber, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
The method for applying the coating composition to the surface of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include roll coating, spray coating, dip coating, spin coating, curtain coating, die coating, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
<積層体>
積層体は、粘着剤組成物を層間に有する物品である。
積層体における各層を構成する基材の材質としては、特に制限はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリイミド等のプラスチック;紙;金属箔;ガラス;などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
積層体における各層の間に粘着剤組成物を塗布する塗布方法としては、特に制限はなく、例えば、ロールコーティング法、ダイコーティング法、シルクスクリーン法、グラビアコーティング法、スピンコート法、ディスペンサ法、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
上記の塗布方法を用いて、(a)基材の片面に粘着剤組成物を塗布し、塗布した粘着剤組成物の上に、他の基材を、大気圧下若しくは減圧条件下で積層する手法、又は(b)基材の層間に直接ディスペンサで粘着剤組成物を充填する手法により積層体を得ることができる。
<Laminate>
The laminate is an article having a pressure-sensitive adhesive composition between layers.
The material of the substrate constituting each layer in the laminate is not particularly limited, and examples thereof include plastics such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, acrylic resin, polycarbonate, polyamide, polyolefin, polyamide, polyvinyl chloride, polyimide, etc.; paper; metal foil; glass; etc. These may be used alone or in combination of two or more.
The method for applying the pressure-sensitive adhesive composition between the layers in the laminate is not particularly limited, and examples thereof include roll coating, die coating, silk screen, gravure coating, spin coating, dispenser, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Using the above-mentioned coating method, a laminate can be obtained by (a) a technique in which the adhesive composition is coated on one side of a substrate and another substrate is laminated on top of the coated adhesive composition under atmospheric pressure or reduced pressure conditions, or (b) a technique in which the adhesive composition is directly filled between the layers of the substrate using a dispenser.
<印刷物>
印刷物は、印刷インキ組成物を被印刷基材の片面又は両面に印刷した物品である。
印刷物は、印刷インキ組成物を、グラビアコート法、ロールコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スピンコート法等の方法により被印刷基材に塗布して、必要に応じて、加熱や減圧乾燥して塗膜とすることで得られる。
被印刷基材としては、特に制限はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリオレフィン類(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリスチレン、塩化ビニル、アクリル樹脂等のプラスチックフィルム;アルミ箔等の金属フィルム;ゴム;エラストマー;などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。
<Printed materials>
A printed matter is an article in which a printing ink composition is printed on one or both sides of a printing substrate.
A printed matter can be obtained by applying the printing ink composition to a substrate to be printed by a method such as gravure coating, roll coating, die coating, curtain coating or spin coating, and, if necessary, heating or drying under reduced pressure to form a coating film.
The printing substrate is not particularly limited, and examples thereof include plastic films such as polyethylene terephthalate, polyamide, polyolefins (polyethylene, polypropylene, etc.), polystyrene, vinyl chloride, acrylic resin, etc., metal films such as aluminum foil, rubber, elastomers, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
<合成皮革、人工皮革>
合成皮革及び人工皮革は、例えば、表皮層形成用組成物又は多孔質皮膜用組成物を繊維基材又は不織布の表面に含浸させて、水槽内を通過させる湿式凝固法、加熱オーブン内を通過させる乾式凝固法等によって得られる。
<Synthetic leather, artificial leather>
Synthetic leather and artificial leather can be obtained, for example, by impregnating the surface of a fiber substrate or a nonwoven fabric with a composition for forming a surface skin layer or a composition for a porous coating, and passing the resulting material through a water tank in a wet coagulation method, or by passing the material through a heated oven in a dry coagulation method.
以下、例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は下記例により限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(評価試験)
<分子量>
後述の各例で得られたポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)のMn及びMwは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定した。測定結果を表1に示す。
なお、溶媒としては、テトラヒドロフランを用い、検量線は、水酸基価換算分子量が既知のポリプロピレングリコールを用いて作成した。すなわち、ポリプロピレングリコール換算分子量として求めた。
また、「水酸基価換算分子量」とは、アルキレンオキシド単量体に基づく繰り返し単位を含むオキシアルキレン重合体において、JIS K 1557(2007)に基づいて算出した水酸基価を、「[56,100/(水酸基価)]×2」の式に当てはめて得られる値を用いて算出される分子量である。
(Evaluation test)
<Molecular weight>
The Mn and Mw of the polyoxyalkylene diol (PCD+PO) obtained in each example described below were measured by gel permeation chromatography (GPC). The measurement results are shown in Table 1.
The solvent used was tetrahydrofuran, and the calibration curve was prepared using polypropylene glycol with a known hydroxyl value-based molecular weight. In other words, the molecular weight was calculated as a polypropylene glycol-based molecular weight.
The "hydroxyl value-based molecular weight" refers to a molecular weight calculated by applying the hydroxyl value calculated based on JIS K 1557 (2007) to the formula "[56,100/(hydroxyl value)]×2" in an oxyalkylene polymer containing a repeating unit based on an alkylene oxide monomer.
さらに、後述の各例で得られたポリウレタン樹脂のMn及びMwは、GPCで測定した。Mnの測定結果を表2に示す。
なお、溶媒としては、テトラヒドロフランを用い、検量線は、分子量が既知のポリスチレンを用いて作成した。すなわち、ポリスチレン換算分子量として求めた。
Furthermore, the Mn and Mw of the polyurethane resin obtained in each example described later were measured by GPC. The measurement results of Mn are shown in Table 2.
The solvent used was tetrahydrofuran, and the calibration curve was prepared using polystyrene with a known molecular weight. That is, the molecular weight was calculated as a polystyrene equivalent.
表1に示す「プロピレンオキシド(PO)仕込量」は、ポリカーボネートジオール(開始剤PCD)100質量部に対する環状エーテルとしてのプロピレンオキシドの仕込量(質量部)を意味する。 The "Propylene oxide (PO) charge amount" shown in Table 1 refers to the charge amount (parts by mass) of propylene oxide as a cyclic ether per 100 parts by mass of polycarbonate diol (PCD initiator).
<カーボネート基の含有量(以下、「含有割合」ということがある)算出方法>
[開始剤PCD1分子中のカーボネート基の含有割合]
開始剤PCD1分子中のカーボネート基の含有割合(G(PCD)、質量%)は下記式1から算出した。
G(PCD)=(60×A)/(Mn(PCD))×100・・・式1
ただし、式1中の記号は以下の意味であり、「60」は開始剤PCD1分子中に存在するカーボネート基1個当たりの式量である。
G(PCD):開始剤PCD1分子中のカーボネート基の含有割合(質量%)
A:開始剤PCD1分子中のカーボネート基の数
Mn(PCD):開始剤PCDのMn
<Calculation method for carbonate group content (hereinafter sometimes referred to as "content ratio")>
[Ratio of carbonate groups in one molecule of initiator PCD]
The content of carbonate groups in one molecule of the initiator PCD (G (PCD) , mass%) was calculated from the following formula 1.
G (PCD) = (60×A)/(Mn (PCD) )×100...Formula 1
In the formula 1, the symbols have the following meanings, and "60" is the formula weight per carbonate group present in one molecule of the initiator PCD.
G (PCD) : Content of carbonate group in one molecule of initiator PCD (% by mass)
A: Number of carbonate groups in one molecule of initiator PCD Mn (PCD) : Mn of initiator PCD
上記式1中におけるAは、(a)開始剤PCDが2種類以上のジオールのみからなる場合、及び(b)開始剤PCDが1種類以上のジオールと1種類以上の環状エステルからなる場合において、それぞれ以下のように算出した。
(a)開始剤PCDが2種類以上のジオールのみからなる場合
上記式1中におけるAは、下記式2から算出した。
A=(Mn(PCD)-C(diol)-34)/(C(diol)+60)・・・式2
ただし、式2中の記号は以下の意味であり、式1と同じ記号は式1と同様の意味である。また、「34」は開始剤PCD1分子中に存在する2個の末端の水酸基の式量を合計した値であり、「60」は開始剤PCD1分子中に存在するカーボネート基1個当たりの式量である。
C(diol):開始剤PCDを構成する各ジオールに由来する炭素鎖(例えば、上述の式AにおけるR3又はR30)の分子量(式量)の平均
ここで、「開始剤PCDを構成する各ジオールに由来する炭素鎖の分子量(式量)の平均」とは、開始剤PCDを構成する各ジオールについて、各ジオールに由来する炭素鎖の分子量(式量)と、開始剤PCDを構成する全単位に対する各ジオールに由来する全単位の割合(モル%)との積を算出し、各ジオールについて算出された積の値を合計した値である。なお、各ジオールに由来する炭素鎖とは、各ジオールから2個の水酸基を除いた残基であり、開始剤PCDを構成する全単位とは、開始剤PCDを構成する繰り返し単位の全部であり、各ジオールに由来する全単位とは、『各ジオールに由来する繰り返し単位(「各ジオールに由来する炭素鎖+カーボネート基」の繰り返し単位)の全部』であり、以下の説明においても同様である。
上記「C(diol)」は、開始剤PCDがジオールA及びジオールB(但し、ジオールA/ジオールB=X/Y(モル比;但し、X+Y=100とする))を用いて得られた開始剤PCDである場合、「ジオールAに由来する炭素鎖の分子量(式量)×X/100+ジオールBに由来する炭素鎖の分子量(式量)×Y/100」で算出される。具体的には、上記「C(diol)」は、開始剤PCDが1,5-ペンタンジオール及び1,6-ヘキサンジオール(但し、1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール(モル比:50/50))を用いて得られた開始剤PCDである場合、「70×50/100+84×50/100」により算出された「77」となる。
(b)開始剤PCDが1種類以上のジオールと1種類以上の環状エステルからなる場合
上記式1中におけるAは、下記式3から算出した。
A=((Mn(PCD)-Cex(dEs))/C(dEs))×P・・・式3
ただし、式3中の記号は以下の意味であり、式1と同じ記号は式1と同様の意味である。
P:開始剤PCDを構成する全単位に対する各ジオールに由来する全単位の含有割合(モル%)
なお、上記「P」は、開始剤PCDがジオールC及び環状エステルD(但し、ジオールC/環状エステルD=Z/W(モル比;但し、Z+W=100とする))を用いて得られた開始剤PCDである場合、Z/100に相当する。
Cex(dEs):開始剤PCDにおける片末端の水酸基と直接結合する、「各ジオール及び各環状エステルに由来する炭素鎖(例えば、上述の式A2におけるR34)」の分子量(式量)の平均と、開始剤PCD1分子中における末端の水酸基を考慮した式量(34)との合計
ここで、『開始剤PCDにおける片末端の水酸基と直接結合する、「各ジオール及び各環状エステルに由来する炭素鎖」の分子量(式量)の平均』とは、開始剤PCDにおける片末端の水酸基と直接結合する各ジオールに由来する炭素鎖について、各ジオールに由来する炭素鎖の分子量(式量)と、開始剤PCDを構成する全単位に対する各ジオールに由来する全単位の割合(モル%)との積を算出し、さらに、開始剤PCDにおける片末端の水酸基と直接結合する各環状エステルに由来する炭素鎖について、各環状エステルに由来する炭素鎖の分子量(式量)と、開始剤PCDを構成する全単位に対する各環状エステルに由来する全単位の割合(モル%)との積を算出し、これらの各ジオール及び各環状エステルについて算出された積の値を合計した値である。なお、各環状エステルに由来する炭素鎖とは、各環状エステルからエステル基を除いた残基であり、各環状エステルに由来する全単位とは、『各環状エステルに由来する繰り返し単位(「各環状エステルに由来する炭素鎖+エステル基」の繰り返し単位)の全部』であり、以下の説明においても同様である。
上記「Cex(dEs)」は、開始剤PCDがジオールC及び環状エステルD(但し、ジオールC/環状エステルD=Z/W(モル比;但し、Z+W=100とする))を用いて得られた開始剤PCDである場合、「(ジオールCに由来する炭素鎖の分子量(式量)×Z/100+環状エステルDに由来する炭素鎖の分子量(式量)×W/100+34)」で算出される。具体的には、上記「Cex(dEs)」は、開始剤PCDが1,6-ヘキサンジオール及びε-カプロラクトン(但し、1,6-ヘキサンジオール/ε-カプロラクトン(モル比:50/50))を用いて得られた開始剤PCDである場合、「84×50/100+70×50/100+34」により算出された「111」となる。
C(dEs):開始剤PCDを構成する各ジオール及び各環状エステルに由来する単位の分子量(式量)の平均
ここで、『開始剤PCDを構成する各ジオール及び各環状エステルに由来する単位の分子量(式量)の平均』とは、開始剤PCDを構成する各ジオールに由来する単位の分子量(式量)と、開始剤PCDを構成する全単位に対する各ジオールに由来する全単位の含有割合(モル%)との積を算出し、開始剤PCDを構成する各環状エステルに由来する単位の分子量(式量)と、開始剤PCDを構成する全単位に対する開始剤PCDを構成する各環状エステルに由来する全単位の含有割合(モル%)との積を算出し、これらの各ジオール及び各環状エステルについて算出された積の値を合計した値である。
上記「C(dEs)」は、開始剤PCDがジオールC及び環状エステルD(但し、ジオールC/環状エステルD=Z/W(モル比;但し、Z+W=100とする))を用いて得られた開始剤PCDである場合、「(ジオールCに由来する全単位の分子量(式量)×Z/100+環状エステルDに由来する全単位の分子量(式量)×W/100)」で算出される。具体的には、上記「C(dEs)」は、開始剤PCDが1,6-ヘキサンジオール及びε-カプロラクトン(但し、1,6-ヘキサンジオール/ε-カプロラクトン(モル比:50/50))を用いて得られた開始剤PCDである場合、「144×50/100+114×50/100」により算出された「129」となる。
In the above formula 1, A was calculated as follows in each of the cases where (a) the initiator PCD is composed of only two or more types of diols, and (b) the initiator PCD is composed of one or more types of diols and one or more types of cyclic esters.
(a) Initiator PCD Consists of Only Two or More Diols A in the above formula 1 was calculated from the following formula 2.
A=(Mn (PCD) -C (diol) -34)/(C (diol) +60)...Formula 2
Here, the symbols in formula 2 have the following meanings, and the same symbols as in formula 1 have the same meanings as in formula 1. Furthermore, "34" is the total formula weight of the two terminal hydroxyl groups present in one molecule of the initiator PCD, and "60" is the formula weight per carbonate group present in one molecule of the initiator PCD.
C (diol) : average of molecular weights (formula weights) of carbon chains (e.g., R3 or R30 in the above formula A) derived from each diol constituting the initiator PCD Here, "average of molecular weights (formula weights) of carbon chains derived from each diol constituting the initiator PCD" refers to a value obtained by calculating the product of the molecular weight (formula weight) of the carbon chain derived from each diol and the ratio (mol%) of all units derived from each diol to all units constituting the initiator PCD, and summing the values of the products calculated for each diol. Note that the carbon chain derived from each diol is a residue obtained by removing two hydroxyl groups from each diol, the total units constituting the initiator PCD are all the repeating units constituting the initiator PCD, and the total units derived from each diol are "all the repeating units derived from each diol (repeating units of "carbon chains derived from each diol + carbonate group")", and the same applies in the following explanation.
When the initiator PCD is obtained using diol A and diol B (where diol A/diol B=X/Y (molar ratio; X+Y=100)), the above "C (diol) " is calculated by "molecular weight (formula weight) of carbon chain derived from diol A×X/100+molecular weight (formula weight) of carbon chain derived from diol B×Y/100". Specifically, when the initiator PCD is obtained using 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol (where 1,5-pentanediol/1,6-hexanediol (molar ratio: 50/50)), the above "C (diol) " is "77", calculated by "70×50/100+84×50/100".
(b) In the case where the initiator PCD is composed of one or more diols and one or more cyclic esters, A in the above formula 1 was calculated from the following formula 3.
A = ((Mn (PCD) - C ex (dEs) ) / C (dEs) ) × P...Formula 3
Here, the symbols in formula 3 have the following meanings, and the same symbols as those in formula 1 have the same meanings as those in formula 1.
P: The content ratio (mol%) of all units derived from each diol to all units constituting the initiator PCD
In addition, when the initiator PCD is an initiator PCD obtained using diol C and cyclic ester D (wherein diol C/cyclic ester D=Z/W (molar ratio; Z+W=100)), the above "P" corresponds to Z/100.
C ex (dEs) : the sum of the average molecular weight (formula weight) of the "carbon chain derived from each diol and each cyclic ester (for example, R 34 in the above formula A2)" that is directly bonded to the hydroxyl group at one end of the initiator PCD, and the formula weight (34) taking into account the terminal hydroxyl group in one molecule of the initiator PCD Here, the "average molecular weight (formula weight) of the carbon chain derived from each diol and each cyclic ester, which is directly bonded to the hydroxyl group at one end of the initiator PCD" refers to the product of the molecular weight (formula weight) of the carbon chain derived from each diol, which is directly bonded to the hydroxyl group at one end of the initiator PCD, and the ratio (mol%) of all units derived from each diol to all units constituting the initiator PCD, and the product of the molecular weight (formula weight) of the carbon chain derived from each cyclic ester, which is directly bonded to the hydroxyl group at one end of the initiator PCD, and the ratio (mol%) of all units derived from each cyclic ester to all units constituting the initiator PCD, and the total value of the products calculated for each diol and each cyclic ester is calculated. Note that the carbon chain derived from each cyclic ester is the residue obtained by removing the ester group from each cyclic ester, and the total units derived from each cyclic ester are "all of the repeating units derived from each cyclic ester (repeating units of "carbon chain derived from each cyclic ester + ester group")", and the same applies in the following explanation.
When the initiator PCD is an initiator PCD obtained using diol C and cyclic ester D (where diol C/cyclic ester D=Z/W (molar ratio; Z+W=100)), the above "C ex(dEs)" is calculated as "(molecular weight (formula weight) of carbon chain derived from diol C×Z/100+molecular weight (formula weight) of carbon chain derived from cyclic ester D×W/100+34)". Specifically, when the initiator PCD is an initiator PCD obtained using 1,6-hexanediol and ε - caprolactone (where 1,6-hexanediol/ε-caprolactone (molar ratio: 50/50)), the above "C ex(dEs)" is "111", calculated as "84×50/100+70×50/100+34".
C (dEs) : average of molecular weights (formula weights) of units derived from each diol and each cyclic ester constituting the initiator PCD Here, "average of molecular weights (formula weights) of units derived from each diol and each cyclic ester constituting the initiator PCD" refers to the product of the molecular weight (formula weight) of the units derived from each diol constituting the initiator PCD and the content ratio (mol %) of all units derived from each diol to all units constituting the initiator PCD, calculating the product of the molecular weight (formula weight) of the units derived from each cyclic ester constituting the initiator PCD and the content ratio (mol %) of all units derived from each cyclic ester constituting the initiator PCD to all units constituting the initiator PCD, and summing up the values of these products calculated for each diol and each cyclic ester.
When the initiator PCD is obtained using diol C and cyclic ester D (wherein diol C/cyclic ester D=Z/W (molar ratio; Z+W=100)), the above "C (dEs) " is calculated as "(molecular weight (formula weight) of all units derived from diol C×Z/100+molecular weight (formula weight) of all units derived from cyclic ester D×W/100)." Specifically, when the initiator PCD is obtained using 1,6-hexanediol and ε-caprolactone (wherein 1,6-hexanediol/ε-caprolactone (molar ratio: 50/50)), the above "C (dEs) " is "129," calculated as "144×50/100+114×50/100."
[ポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)中のカーボネート基の含有割合]
ポリオキシアルキレンジオール中のカーボネート基の含有割合(G(PCD+PO)、質量%)は下記式7から算出した。
G(PCD+PO)=(A×60)/(Mn(PCD+PO))×100・・・式7
ただし、式7における各記号の意味は以下であり、式1と同じ記号は式1と同様の意味である。
G(PCD+PO):PCD+PO中のカーボネート基の含有割合(質量%)
Mn(PCD+PO):PCD+POのMn
[Ratio of carbonate groups in polyoxyalkylene diol (PCD + PO)]
The content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol (G (PCD+PO), mass %) was calculated from the following formula 7.
G (PCD+PO) = (A×60)/(Mn (PCD+PO) )×100...Equation 7
In the formula 7, the meaning of each symbol is as follows, and the same symbols as those in the formula 1 have the same meaning as those in the formula 1.
G (PCD + PO) : Content of carbonate groups in PCD + PO (mass%)
Mn (PCD+PO) : Mn of PCD+PO
<粘度>
後述の各合成例で得られたポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)の25℃における粘度(単位:mPa・s)を、E型粘度計(製品名:VISCOMETER TV-22、東機産業製)にて測定した。測定結果を表1に示す。
<Viscosity>
The viscosity (unit: mPa·s) at 25° C. of the polyoxyalkylene diol (PCD+PO) obtained in each synthesis example described later was measured using an E-type viscometer (product name: VISCOMETER TV-22, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). The measurement results are shown in Table 1.
<相分離の評価>
後述の各合成例で得られたポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)を80℃で1時間加温した後、十分に混合した。その後、23℃で1週間静置し、ポリオキシアルキレンジオールの相分離の評価を目視で行った。評価結果を表1に示す。なお、評価基準は以下の通りとした。
<<評価基準>>
A:2層以上に分離せずに、透明かつ沈殿物もない場合
B:2層以上に分離していないが、白濁している場合
C:白濁液体であり、わずかに沈殿している場合(微量の相分離が生じている状態)
D:2層以上に分離している場合
<Evaluation of Phase Separation>
The polyoxyalkylene diols (PCD+PO) obtained in each synthesis example described below were heated at 80° C. for 1 hour and then thoroughly mixed. After that, the mixture was left to stand at 23° C. for 1 week, and the phase separation of the polyoxyalkylene diol was evaluated visually. The evaluation results are shown in Table 1. The evaluation criteria were as follows.
<<Evaluation criteria>>
A: The liquid is transparent and free of precipitates without being separated into two or more layers. B: The liquid is cloudy but not separated into two or more layers. C: The liquid is cloudy and there is a small amount of precipitate (a small amount of phase separation has occurred).
D: When separated into two or more layers
<ハードセグメント含有量>
表2に示すハードセグメント含有量は、「(ポリイソシアネート化合物の質量+鎖延長剤の質量)/(ポリイソシアネート化合物の質量+鎖延長剤の質量+ポリオキシアルキレンジオールの質量)×100」の式を使用して計算して得られる値(質量%)である。
<Hard segment content>
The hard segment content shown in Table 2 is a value (mass%) obtained by calculation using the formula "(mass of polyisocyanate compound+mass of chain extender)/(mass of polyisocyanate compound+mass of chain extender+mass of polyoxyalkylene diol)×100".
<NCO単位含有量>
表2に示すNCO単位含有量は、「(ポリイソシアネート化合物の質量)/(ポリイソシアネート化合物の質量+鎖延長剤の質量+ポリオキシアルキレンジオールの質量)×100」の式を使用して計算して得られる値(質量%)である。
<NCO Unit Content>
The NCO unit content shown in Table 2 is a value (mass%) obtained by calculation using the formula "(mass of polyisocyanate compound)/(mass of polyisocyanate compound+mass of chain extender+mass of polyoxyalkylene diol)×100".
<流動開始温度>
後述の各例で得られたポリウレタン樹脂を、80℃で2時間乾燥させた。その後、フローテスター(製品名:CFT-500EX、株式会社島津製作所製)を使用して、流動開始温度を測定した(口径1mm、長さ、1mmのダイスを使用、圧力2.9MPa、昇温速度3℃/分)。測定結果を表2に示す。
<Flow starting temperature>
The polyurethane resin obtained in each of the examples described below was dried at 80° C. for 2 hours. Thereafter, the flow initiation temperature was measured using a flow tester (product name: CFT-500EX, manufactured by Shimadzu Corporation) (a die with an aperture of 1 mm and a length of 1 mm was used, pressure was 2.9 MPa, and temperature rise rate was 3° C./min). The measurement results are shown in Table 2.
<貯蔵弾性率とガラス転移温度>
後述の各例で得られたポリウレタン樹脂のフィルムを、5mm×10mmの大きさとして、試験サンプルとした。得られた試験サンプルについて、下記の条件下で、-20℃、0℃、及び25℃における貯蔵弾性率E’(MPa)、並びに、ガラス転移温度Tg(℃)を測定した。測定結果を表2に示す。
測定装置:動的粘弾性測定装置(製品名:EXSTAR6000DMS6100、セイコーインスツル社製)
モード:引張モード
温度範囲:-80~150℃
昇温速度:3℃/分
測定周波数:1Hz
歪み:1%
<Storage modulus and glass transition temperature>
The polyurethane resin films obtained in each of the examples described below were cut to a size of 5 mm x 10 mm to prepare test samples. The storage modulus E' (MPa) and glass transition temperature Tg (°C) of the obtained test samples were measured at -20°C, 0°C, and 25°C under the following conditions. The measurement results are shown in Table 2.
Measuring device: Dynamic viscoelasticity measuring device (product name: EXSTAR6000DMS6100, manufactured by Seiko Instruments Inc.)
Mode: Tensile mode Temperature range: -80 to 150°C
Heating rate: 3°C/min Measurement frequency: 1Hz
Distortion: 1%
<引張試験>
後述の各例で得られたポリウレタン樹脂のフィルムをダンベル型枠(ダンベル3号)で打ち抜いて、試験片を得た。この試験片を用いて、引張速度300mm/分で引張試験(製品名:テンシロンVTM、東洋ボードウィン社製)を行い、100%伸張した時の応力(M100、単位:MPa)、破断強度(Tmax、単位:MPa)、破断伸び(L、単位:%)の引張特性を測定した。測定結果を表2に示す。
応力(M100)は、1.5MPa以上の範囲であればフィルムの機械強度が良好であると言える。
破断強度(Tmax)は、15MPa以上の範囲であればフィルムの靭性が良好であると言える。
破断伸び(L)は、400%以上の範囲であればフィルムの柔軟性が良好であると言える。
<Tensile test>
The polyurethane resin films obtained in each of the examples described below were punched out using a dumbbell frame (dumbbell No. 3) to obtain test specimens. Using these test specimens, a tensile test (product name: Tensilon VTM, manufactured by Toyo Boardwin Co., Ltd.) was performed at a tensile speed of 300 mm/min to measure the tensile properties of the stress at 100% elongation (M100, unit: MPa), breaking strength (Tmax, unit: MPa), and breaking elongation (L, unit: %). The measurement results are shown in Table 2.
If the stress (M100) is in the range of 1.5 MPa or more, it can be said that the mechanical strength of the film is good.
If the breaking strength (Tmax) is in the range of 15 MPa or more, the toughness of the film can be said to be good.
If the breaking elongation (L) is in the range of 400% or more, the flexibility of the film can be said to be good.
<耐加水分解性>
上記ダンベル型試験片を80℃の温水に1週間浸漬させた後、引張試験を行い、破断強度を測定した。耐加水分解性試験前の破断強度と比較し、その保持率によって耐加水分解性を以下の基準で評価した。評価結果を表2に示す。
<<評価基準>>
A:保持率85%以上
B:保持率85%未満60%以上
C:保持率60%未満
<Hydrolysis resistance>
The dumbbell-shaped test pieces were immersed in 80° C. water for one week, and then subjected to a tensile test to measure the breaking strength. The breaking strength was compared with that before the hydrolysis resistance test, and the hydrolysis resistance was evaluated according to the retention rate according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 2.
<<Evaluation criteria>>
A: Retention rate 85% or more B: Retention rate less than 85% 60% or more C: Retention rate less than 60%
<耐熱性(100℃)>
上記ダンベル型試験片を100℃のオーブンに1週間保存した後、引張試験を行い、破断強度を測定した。耐熱性試験前の破断強度と比較し、その保持率によって耐熱性(100℃)を以下の基準で評価した。評価結果を表2に示す。
<<評価基準>>
A:保持率85%以上
B:保持率85%未満60%以上
C:保持率60%未満
<Heat resistance (100℃)>
The dumbbell-shaped test pieces were stored in an oven at 100° C. for one week, and then subjected to a tensile test to measure the breaking strength. The breaking strength was compared with that before the heat resistance test, and the heat resistance (100° C.) was evaluated according to the retention rate according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 2.
<<Evaluation criteria>>
A: Retention rate 85% or more B: Retention rate less than 85% 60% or more C: Retention rate less than 60%
<耐熱性(120℃)>
上記ダンベル型試験片を120℃のオーブンに1週間保存した後、引張試験を行い、破断強度を測定した。耐熱性試験前の破断強度と比較し、その保持率によって耐熱性(120℃)を以下の基準で評価した。評価結果を表2に示す。
<<評価基準>>
A:保持率85%以上
B:保持率85%未満60%以上
C:保持率60%未満
<Heat resistance (120℃)>
The dumbbell-shaped test pieces were stored in an oven at 120° C. for one week, and then subjected to a tensile test to measure the breaking strength. The breaking strength was compared with that before the heat resistance test, and the heat resistance (120° C.) was evaluated according to the retention rate according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 2.
<<Evaluation criteria>>
A: Retention rate 85% or more B: Retention rate less than 85% 60% or more C: Retention rate less than 60%
<耐エタノール性>
後述の各例で得られたポリウレタン樹脂フィルムを23℃のエタノールに1週間保存した後、エタノールから取り出し、重量を測定した。耐エタノール性試験前の重量と比較し、その膨潤率によって耐エタノール性を以下の基準で評価した。評価結果を表2に示す。
<<評価基準>>
A:膨潤率25%未満
B:膨潤率40%未満25%以上
C:保持率40%以上
<Ethanol resistance>
The polyurethane resin film obtained in each of the examples described below was stored in ethanol at 23° C. for one week, then removed from the ethanol and weighed. The weight was compared with that before the ethanol resistance test, and the ethanol resistance was evaluated according to the swelling ratio according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 2.
<<Evaluation criteria>>
A: Swelling rate less than 25% B: Swelling rate less than 40% 25% or more C: Retention rate 40% or more
<ポリオキシアルキレンジオールの合成>
以下の合成例において、合成例1~9は実施例、合成例10~13は比較例である。
<Synthesis of polyoxyalkylene diol>
In the following synthesis examples, synthesis examples 1 to 9 are examples, and synthesis examples 10 to 13 are comparative examples.
(合成例1)
2種のジオール化合物としての1,9-ノナンジオール(1,9-ND)及び2-メチル-1,8-オクタンジオール(MOD)に由来するポリカーボネートジオール(製品名:C-1015N、クラレ社製、透明液体、Mw/Mn=2.04、Mn=1050、1,9-ND/MODの組成比は15/85(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、配位子がt-ブチルアルコールである亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体(TBA-DMC触媒)0.02質量部を開環重合触媒として使用して環状エーテルとしてのプロピレンオキシド(PO)100質量部を130℃で開環付加重合し、ポリオキシアルキレンジオール(a1)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(a1)は、透明液体であった。
(Synthesis Example 1)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,9-nonanediol (1,9-ND) and 2-methyl-1,8-octanediol (MOD) (product name: C-1015N, manufactured by Kuraray Co., Ltd., transparent liquid, Mw/Mn=2.04, Mn=1050, composition ratio of 1,9-ND/MOD is 15/85 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylene diol (a1) was obtained by ring-opening addition polymerization of 100 parts by mass of propylene oxide (PO) as a cyclic ether at 130° C. using 0.02 parts by mass of zinc hexacyanocobaltate complex (TBA-DMC catalyst) having a ligand of t-butyl alcohol relative to 100 parts by mass of this initiator. The obtained polyoxyalkylene diol (a1) was a transparent liquid.
(合成例2)
ジオール化合物としての1,6-ヘキサンジオール(1,6-HD)及び環状エステルとしてのε-カプロラクトン(CL)に由来するポリカーボネートジオール(製品名:UHC50-100、宇部興産社製、透明液体、Mw/Mn=2.07、Mn=1070、1,6-HD/CLの組成比は50/50(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、合成例1と同様にして、環状エーテルとしてのPO100質量部を130℃で開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(a2)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(a2)は、透明液体であった。
(Synthesis Example 2)
A polycarbonate diol derived from 1,6-hexanediol (1,6-HD) as a diol compound and ε-caprolactone (CL) as a cyclic ester (product name: UHC50-100, manufactured by Ube Industries, transparent liquid, Mw/Mn=2.07, Mn=1070, composition ratio of 1,6-HD/CL is 50/50 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylene diol (a2) was obtained by ring-opening addition polymerization of 100 parts by mass of this initiator and 100 parts by mass of PO as a cyclic ether at 130° C. in the same manner as in Synthesis Example 1. The obtained polyoxyalkylene diol (a2) was a transparent liquid.
(合成例3)
2種のジオール化合物としての1,5-ペンタンジオール(1,5-PD)及び1,6-HDに由来するポリカーボネートジオール(製品名:PH-50、宇部興産社製、透明液体、Mw/Mn=1.80、Mn=600、1,5-BD/1,6-HDの組成比は50/50(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、TBA-DMC触媒0.04質量部を開環重合触媒として使用し、環状エーテルとしてのPO300質量部を130℃で開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(a3)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(a3)は、透明液体であった。
(Synthesis Example 3)
Two types of diol compounds, 1,5-pentanediol (1,5-PD) and polycarbonate diol derived from 1,6-HD (product name: PH-50, manufactured by Ube Industries, transparent liquid, Mw/Mn=1.80, Mn=600, composition ratio of 1,5-BD/1,6-HD was 50/50 (molar ratio)) were used as initiators.
Polyoxyalkylene diol (a3) was obtained by ring-opening addition polymerization of 300 parts by mass of PO as a cyclic ether at 130° C. using 0.04 parts by mass of TBA-DMC catalyst as a ring-opening polymerization catalyst relative to 100 parts by mass of this initiator. The obtained polyoxyalkylene diol (a3) was a transparent liquid.
(合成例4)
2種のジオール化合物としての1,9-ND及びMODに由来するポリカーボネートジオール(製品名:C-1015N、クラレ社製、透明液体、Mw/Mn=2.04、Mn=1050、1,9-ND/MODの組成比は15/85(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、TBA-DMC触媒0.03質量部を開環重合触媒として使用し、環状エーテルとしてのPO200質量部を130℃で開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(a4)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオールは、透明液体であった。
(Synthesis Example 4)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,9-ND and MOD (product name: C-1015N, manufactured by Kuraray Co., Ltd., transparent liquid, Mw/Mn=2.04, Mn=1050, composition ratio of 1,9-ND/MOD was 15/85 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylene diol (a4) was obtained by ring-opening addition polymerization of 200 parts by mass of PO as a cyclic ether at 130° C. using 0.03 parts by mass of TBA-DMC catalyst as a ring-opening polymerization catalyst relative to 100 parts by mass of this initiator. The obtained polyoxyalkylene diol was a transparent liquid.
(合成例5)
2種のジオール化合物としての1,9-ND及びMODに由来するポリカーボネートジオール(製品名:C-1015N、クラレ社製、透明液体、Mw/Mn=2.04、Mn=1050、1,9-ND/MODの組成比は15/85(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、TBA-DMC触媒0.02質量部を開環重合触媒として使用し、環状エーテルとしてのPO60質量部及びエチレンオキシド(EO)40質量部を130℃で開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(a5)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(a5)は、透明液体であった。
(Synthesis Example 5)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,9-ND and MOD (product name: C-1015N, manufactured by Kuraray Co., Ltd., transparent liquid, Mw/Mn=2.04, Mn=1050, composition ratio of 1,9-ND/MOD was 15/85 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylene diol (a5) was obtained by ring-opening addition polymerization of 60 parts by mass of PO as a cyclic ether and 40 parts by mass of ethylene oxide (EO) at 130° C. using 0.02 parts by mass of TBA-DMC catalyst as a ring-opening polymerization catalyst relative to 100 parts by mass of this initiator. The obtained polyoxyalkylene diol (a5) was a transparent liquid.
(合成例6)
2種のジオール化合物としての1,5-PD及び1,6-HDに由来するポリカーボネートジオール(製品名:PH-50、宇部興産社製、透明液体、Mw/Mn=1.80、Mn=600、1,5-BD/1,6-HDの組成比は50/50(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、TBA-DMC触媒0.04質量部を開環重合触媒として使用し、環状エーテルとしてのPO220質量部及びEO80質量部を130℃で開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(a6)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(a6)は、透明液体であった。
(Synthesis Example 6)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,5-PD and 1,6-HD (product name: PH-50, manufactured by Ube Industries, transparent liquid, Mw/Mn=1.80, Mn=600, composition ratio of 1,5-BD/1,6-HD was 50/50 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylene diol (a6) was obtained by ring-opening addition polymerization of 220 parts by mass of PO and 80 parts by mass of EO as cyclic ethers at 130° C. using 0.04 parts by mass of TBA-DMC catalyst as a ring-opening polymerization catalyst relative to 100 parts by mass of this initiator. The obtained polyoxyalkylene diol (a6) was a transparent liquid.
(合成例7)
2種のジオール化合物としての1,5-PD及び1,6-HDに由来するポリカーボネートジオール(製品名:T5651、旭化成社製、透明液体、Mw/Mn=2.11、Mn=1080、1,5-PD/1,6-HDの組成比は50/50(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、TBA-DMC触媒0.08質量部を開環重合触媒として使用し、環状エーテルとしてのPO700質量部を130℃で開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(a7)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(a7)は、透明液体であった。
(Synthesis Example 7)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,5-PD and 1,6-HD (product name: T5651, manufactured by Asahi Kasei Corporation, transparent liquid, Mw/Mn=2.11, Mn=1080, composition ratio of 1,5-PD/1,6-HD was 50/50 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylene diol (a7) was obtained by ring-opening addition polymerization of 700 parts by mass of PO as a cyclic ether at 130° C. using 0.08 parts by mass of TBA-DMC catalyst as a ring-opening polymerization catalyst relative to 100 parts by mass of this initiator. The obtained polyoxyalkylene diol (a7) was a transparent liquid.
(合成例8)
2種のジオール化合物としての1,4-ブタンジオール(1,4-BD)及びイソソルバイド(iSB)に由来するポリカーボネートジオール(製品名:HS0840B、三菱ケミカル社製、透明液体、Mw/Mn=1.67、Mn=670、1,4-BD/iSBの組成比は60/40(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、TBA-DMC触媒0.10質量部を開環重合触媒として使用し、環状エーテルとしてのPO900質量部を130℃で開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(a8)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(a8)は、透明液体であった。
(Synthesis Example 8)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,4-butanediol (1,4-BD) and isosorbide (iSB) (product name: HS0840B, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, transparent liquid, Mw/Mn=1.67, Mn=670, composition ratio of 1,4-BD/iSB was 60/40 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylene diol (a8) was obtained by ring-opening addition polymerization of 900 parts by mass of PO as a cyclic ether at 130° C. using 0.10 parts by mass of TBA-DMC catalyst as a ring-opening polymerization catalyst relative to 100 parts by mass of this initiator. The obtained polyoxyalkylene diol (a8) was a transparent liquid.
(合成例9)
2種のジオール化合物としての1,5-PD及び1,6-HDに由来するポリカーボネートジオール(製品名:T5651、旭化成社製、透明液体、Mw/Mn=2.11、Mn=1080、1,5-PD/1,6-HDの組成比は50/50(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、TBA-DMC触媒0.04質量部を開環重合触媒として使用し、環状エーテルとしてのPO300質量部を130℃で開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(a9)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(a9)は、白濁液体であり、沈殿物が生じた。
(Synthesis Example 9)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,5-PD and 1,6-HD (product name: T5651, manufactured by Asahi Kasei Corporation, transparent liquid, Mw/Mn=2.11, Mn=1080, composition ratio of 1,5-PD/1,6-HD was 50/50 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylene diol (a9) was obtained by ring-opening addition polymerization of 300 parts by mass of PO as a cyclic ether at 130° C. using 0.04 parts by mass of TBA-DMC catalyst as a ring-opening polymerization catalyst relative to 100 parts by mass of this initiator. The obtained polyoxyalkylene diol (a9) was a cloudy white liquid, and precipitate was generated.
(合成例10)
2種のジオール化合物としての1,4-BD及び2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)(NPG)に由来するポリカーボネートジオール(製品名:NL1030B、三菱ケミカル社製、透明液体、Mw/Mn=1.71、Mn=980、1,4-BD/NPGの組成比は70/30(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、合成例1と同様にして、環状エーテルとしてのPO100質量部を開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(b1)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(b1)は、合成直後は白濁し、1週間静置後に二層に相分離した。
(Synthesis Example 10)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,4-BD and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol) (NPG) (product name: NL1030B, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, transparent liquid, Mw/Mn=1.71, Mn=980, composition ratio of 1,4-BD/NPG was 70/30 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylenediol (b1) was obtained by ring-opening addition polymerization of 100 parts by mass of PO as a cyclic ether to 100 parts by mass of this initiator in the same manner as in Synthesis Example 1. The obtained polyoxyalkylenediol (b1) was cloudy immediately after synthesis, and was phase-separated into two layers after standing for one week.
(合成例11)
2種のジオール化合物としての1,5-PD及び1,6-HDに由来するポリカーボネートジオール(製品名:T5651、旭化成社製、透明液体、Mw/Mn=2.11、Mn=1080、1,5-PD/1,6-HDの組成比は50/50(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、合成例1と同様にして、環状エーテルとしてのPO100質量部を開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(b2)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(b2)は、合成直後は白濁し、1週間静置後に二層に相分離した。
(Synthesis Example 11)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,5-PD and 1,6-HD (product name: T5651, manufactured by Asahi Kasei Corporation, transparent liquid, Mw/Mn=2.11, Mn=1080, composition ratio of 1,5-PD/1,6-HD was 50/50 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylenediol (b2) was obtained by ring-opening addition polymerization of 100 parts by mass of PO as a cyclic ether to 100 parts by mass of this initiator in the same manner as in Synthesis Example 1. The obtained polyoxyalkylenediol (b2) was cloudy immediately after synthesis, and was phase-separated into two layers after standing for one week.
(合成例12)
2種のジオール化合物としての1,4-BD及びiSBに由来するポリカーボネートジオール(製品名:HS0840B、三菱ケミカル社製、透明液体、Mw/Mn=1.67、Mn=670、1,4-BD/iSBの組成比は60/40(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、合成例1と同様にして、環状エーテルとしてのPO150質量部を開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(b3)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(b3)は、合成直後は白濁し、1週間静置後に二層に相分離した。
(Synthesis Example 12)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,4-BD and iSB (product name: HS0840B, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, transparent liquid, Mw/Mn=1.67, Mn=670, composition ratio of 1,4-BD/iSB was 60/40 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylenediol (b3) was obtained by ring-opening addition polymerization of 150 parts by mass of PO as a cyclic ether to 100 parts by mass of this initiator in the same manner as in Synthesis Example 1. The obtained polyoxyalkylenediol (b3) was cloudy immediately after synthesis, and was phase-separated into two layers after standing for one week.
(合成例13)
2種のジオール化合物としての1,5-PD及び1,6-HDに由来するポリカーボネートジオール(製品名:T5651、旭化成社製、透明液体、Mw/Mn=2.11、Mn=1080、1,5-PD/1,6-HDの組成比は50/50(モル比))を開始剤として用いた。
この開始剤100質量部に対して、TBA-DMC触媒0.03質量部を開環重合触媒として使用し、環状エーテルとしてのPO200質量部を130℃で開環付加重合して、ポリオキシアルキレンジオール(b4)を得た。得られたポリオキシアルキレンジオール(b4)は、合成直後は白濁し、1週間静置後に二層に相分離した。
(Synthesis Example 13)
A polycarbonate diol derived from two diol compounds, 1,5-PD and 1,6-HD (product name: T5651, manufactured by Asahi Kasei Corporation, transparent liquid, Mw/Mn=2.11, Mn=1080, composition ratio of 1,5-PD/1,6-HD was 50/50 (molar ratio)) was used as an initiator.
Polyoxyalkylenediol (b4) was obtained by ring-opening addition polymerization of 200 parts by mass of PO as a cyclic ether at 130° C. using 0.03 parts by mass of TBA-DMC catalyst as a ring-opening polymerization catalyst relative to 100 parts by mass of this initiator. The obtained polyoxyalkylenediol (b4) was cloudy immediately after synthesis, and was phase-separated into two layers after standing for one week.
合成例1~13について、ポリカーボネートジオール(ジオール化合物及び環状エステル)の組成比(モル比)、開始剤としてのポリカーボネートジオール(PCD)中におけるカーボネート基の含有量(質量%)、ポリカーボネートジオール(PCD)100質量部に対する環状エーテルとしてのプロピレンオキシド(PO)の仕込量(質量部)、ポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)のMn及びMw/Mn、ポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)中におけるカーボネート基の含有量(質量%)、ポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)の粘度(mPa・s)、相分離の評価結果を表1に示す。 For Synthesis Examples 1 to 13, the composition ratio (molar ratio) of polycarbonate diol (diol compound and cyclic ester), the content (mass%) of carbonate groups in polycarbonate diol (PCD) as an initiator, the amount (parts by mass) of propylene oxide (PO) as a cyclic ether per 100 parts by mass of polycarbonate diol (PCD), Mn and Mw/Mn of polyoxyalkylene diol (PCD + PO), the content (mass%) of carbonate groups in polyoxyalkylene diol (PCD + PO), the viscosity (mPa·s) of polyoxyalkylene diol (PCD + PO), and the evaluation results of phase separation are shown in Table 1.
表1に示すように、ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%未満である合成例1、2、4及び5では、いずれも、ポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)の相分離が見られなかった(相分離評価A)。また、ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%以上であり、且つ、ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量が11質量%以下である合成例3、6及び7~9では、いずれも、ポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)の相分離が見られなかった(相分離評価A~C)。
これに対して、ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%以上であり、且つ、ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量が11質量%超である合成例10~13では、いずれも、ポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)の相分離が見られた(相分離評価D)。
合成例1~9で得られたポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)のMnは、2100~8200であった。
合成例1~9で得られたポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)のMw/Mnは、1.10~1.60であった。
合成例1~9で得られたポリオキシアルキレンジオール(PCD+PO)の粘度は、880~6600mPa・sであった。
As shown in Table 1, in Synthesis Examples 1, 2, 4, and 5, in which the content of carbonate groups in the polycarbonate diol is less than 30% by mass, no phase separation of the polyoxyalkylene diol (PCD + PO) was observed (Phase separation evaluation A). In addition, in Synthesis Examples 3, 6, and 7 to 9, in which the content of carbonate groups in the polycarbonate diol is 30% by mass or more and the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol is 11% by mass or less, no phase separation of the polyoxyalkylene diol (PCD + PO) was observed (Phase separation evaluations A to C).
In contrast, in Synthesis Examples 10 to 13 in which the content of carbonate groups in the polycarbonate diol was 30% by mass or more and the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol was more than 11% by mass, phase separation of the polyoxyalkylene diol (PCD+PO) was observed (phase separation evaluation D).
The Mn of the polyoxyalkylene diols (PCD+PO) obtained in Synthesis Examples 1 to 9 was 2,100 to 8,200.
The Mw/Mn of the polyoxyalkylene diols (PCD+PO) obtained in Synthesis Examples 1 to 9 was 1.10 to 1.60.
The polyoxyalkylene diols (PCD+PO) obtained in Synthesis Examples 1 to 9 had a viscosity of 880 to 6,600 mPa·s.
<ポリウレタン樹脂の合成>
以下の例において、例1~3は実施例、例4は比較例である。
<Synthesis of polyurethane resin>
In the following examples, Examples 1 to 3 are working examples, and Example 4 is a comparative example.
(例1)
反応容器内で、ポリオキシアルキレンジオール(a1)266g、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(以下「MDI」ということがある)73.6g(イソシアネート基のインデックス:222)、及び酸化防止剤(Irganox1010)3.5gを混合し、80℃に加熱して3時間反応させてイソシアネート基末端前駆体(ポリウレタン樹脂前駆体)を得た。
次いで、得られたイソシアネート基末端前駆体に、鎖延長剤としての1,4-ブタンジオール(1,4-BD)15.1gを加え、得られた混合物をステンレス製パレットに移してさらに130℃にて4時間反応させ、ハードセグメント含有量が25%のポリウレタン樹脂(A1)を得た。
(Example 1)
In a reaction vessel, 266 g of polyoxyalkylene diol (a1), 73.6 g of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "MDI") (isocyanate group index: 222), and 3.5 g of an antioxidant (Irganox 1010) were mixed, heated to 80°C, and reacted for 3 hours to obtain an isocyanate group-terminated precursor (polyurethane resin precursor).
Next, 15.1 g of 1,4-butanediol (1,4-BD) as a chain extender was added to the obtained isocyanate group-terminated precursor, and the obtained mixture was transferred to a stainless steel pallet and further reacted at 130° C. for 4 hours to obtain a polyurethane resin (A1) having a hard segment content of 25%.
得られたポリウレタン樹脂(A1)を、テトラヒドロフランに溶解させ、親水性ポリテトラフルオロエチレンフィルター(製品名:マイレクス-LHフィルター、メルクミリポア社製、ポアサイズ:0.45μm、フィルター直径:25mm)を用いて濾過し、GPCにてMnを測定した。
また、得られたポリウレタン樹脂(A1)を、油圧成型機を使用して温度195℃の条件で成型し、厚さ約250μmのフィルムを得た。
The obtained polyurethane resin (A1) was dissolved in tetrahydrofuran and filtered using a hydrophilic polytetrafluoroethylene filter (product name: Millex-LH filter, manufactured by Merck Millipore, pore size: 0.45 μm, filter diameter: 25 mm), and Mn was measured by GPC.
The obtained polyurethane resin (A1) was molded at a temperature of 195° C. using a hydraulic molding machine to obtain a film having a thickness of about 250 μm.
(例2)
反応容器内で、ポリオキシアルキレンジオール(a2)266g、MDI73.4g(イソシアネート基のインデックス:226)、及び酸化防止剤(Irganox1010)3.5gを混合し、80℃に加熱して3時間反応させてイソシアネート基末端前駆体(ポリウレタン樹脂前駆体)を得た。
次いで、得られたイソシアネート基末端前駆体に、鎖延長剤として15.3gの1,4-BDを加え、得られた混合物をステンレス製パレットに移してさらに130℃にて4時間反応させ、ハードセグメント含有量が25%のポリウレタン樹脂(A2)を得た。
(Example 2)
In a reaction vessel, 266 g of polyoxyalkylene diol (a2), 73.4 g of MDI (isocyanate group index: 226), and 3.5 g of an antioxidant (Irganox 1010) were mixed, heated to 80° C., and reacted for 3 hours to obtain an isocyanate group-terminated precursor (polyurethane resin precursor).
Next, 15.3 g of 1,4-BD was added as a chain extender to the obtained isocyanate group-terminated precursor, and the obtained mixture was transferred to a stainless steel pallet and further reacted at 130° C. for 4 hours to obtain a polyurethane resin (A2) having a hard segment content of 25%.
得られたポリウレタン樹脂(A2)のMnは、例1と同様にして測定した。
また、得られたポリウレタン樹脂(A2)を、油圧成型機を使用して温度175℃の条件で成型し、厚さ約250μmのフィルムを得た。
The Mn of the resulting polyurethane resin (A2) was measured in the same manner as in Example 1.
The polyurethane resin (A2) thus obtained was molded at 175° C. using a hydraulic molding machine to obtain a film having a thickness of about 250 μm.
(例3)
反応容器内で、ポリオキシアルキレンジオール(a3)266g、MDI72.5g(イソシアネート基のインデックス:248)、及び酸化防止剤(Irganox1010)3.5gを混合し、80℃に加熱して3.5時間反応させてイソシアネート基末端前駆体(ポリウレタン樹脂前駆体)を得た。
次いで、得られたイソシアネート基末端前駆体に、鎖延長剤として16.1gの1,4-BDを加え、得られた混合物をステンレス製パレットに移してさらに130℃にて4時間反応させ、ハードセグメント含有量が25%のポリウレタン樹脂(A3)を得た。
(Example 3)
In a reaction vessel, 266 g of polyoxyalkylene diol (a3), 72.5 g of MDI (isocyanate group index: 248), and 3.5 g of an antioxidant (Irganox 1010) were mixed, heated to 80° C., and reacted for 3.5 hours to obtain an isocyanate group-terminated precursor (polyurethane resin precursor).
Next, 16.1 g of 1,4-BD was added as a chain extender to the obtained isocyanate group-terminated precursor, and the obtained mixture was transferred to a stainless steel pallet and further reacted at 130° C. for 4 hours to obtain a polyurethane resin (A3) having a hard segment content of 25%.
得られたポリウレタン樹脂(A3)のMnは、例1と同様にして測定を試みたが、得られたポリウレタン樹脂はテトラヒドロフランに溶解せず、分子量を測定できなかった。なお、ポリウレタン樹脂(A3)はテトラヒドロフランに浸漬させると膨潤したため、分子量の測定はできなかったが、鎖延長反応は進行しており、高分子量となっていると推察される。
また、得られたポリウレタン樹脂(A3)を、油圧成型機を使用して温度200℃の条件で成型し、厚さ約250μmのフィルムを得た。
The Mn of the obtained polyurethane resin (A3) was measured in the same manner as in Example 1, but the obtained polyurethane resin was not dissolved in tetrahydrofuran, and the molecular weight could not be measured. Note that, since the polyurethane resin (A3) swelled when immersed in tetrahydrofuran, the molecular weight could not be measured, but it is presumed that the chain extension reaction had progressed and the molecular weight had increased.
The polyurethane resin (A3) thus obtained was molded at a temperature of 200° C. using a hydraulic molding machine to obtain a film having a thickness of about 250 μm.
(例4)
合成例11で得られたポリオキシアルキレンジオール(b2)を23℃で1週間静置させて、二相分離した状態を保持した。反応容器内に、このポリオキシアルキレンジオール(b2)の上層部を200g、MDI55.5g(イソシアネート基のインデックス:193)、及び酸化防止剤(Irganox1010)2.7gを混合し、80℃に加熱して3時間反応させてイソシアネート基末端前駆体を得た。
次いで、得られたイソシアネート基末端前駆体に、鎖延長剤として6.6gの1,4-BDを加え、得られた混合物をステンレス製パレットに移してさらに130℃にて4時間反応させ、ハードセグメント含有量が25%のポリウレタン樹脂(B2)を得た。
得られたポリウレタン樹脂(B2)を、テトラヒドロフランに溶解させ、親水性ポリテトラフルオロエチレンフィルター(製品名:マイレクス-LHフィルター、メルクミリポア社製、ポアサイズ:0.45μm、フィルター直径:25mm)を用いて濾過し、GPCにてMnを測定した。
また、得られたポリウレタン樹脂(B2)を、油圧成型機を使用して温度125℃の条件で成型し、厚さ約250μmのフィルムを得た。
(Example 4)
The polyoxyalkylene diol (b2) obtained in Synthesis Example 11 was allowed to stand at 23° C. for one week to maintain a two-phase separated state. In a reaction vessel, 200 g of the upper layer of this polyoxyalkylene diol (b2), 55.5 g of MDI (isocyanate group index: 193), and 2.7 g of an antioxidant (Irganox 1010) were mixed, heated to 80° C., and reacted for 3 hours to obtain an isocyanate group-terminated precursor.
Next, 6.6 g of 1,4-BD was added as a chain extender to the obtained isocyanate group-terminated precursor, and the obtained mixture was transferred to a stainless steel pallet and further reacted at 130° C. for 4 hours to obtain a polyurethane resin (B2) having a hard segment content of 25%.
The obtained polyurethane resin (B2) was dissolved in tetrahydrofuran and filtered using a hydrophilic polytetrafluoroethylene filter (product name: Millex-LH filter, manufactured by Merck Millipore, pore size: 0.45 μm, filter diameter: 25 mm), and Mn was measured by GPC.
The polyurethane resin (B2) thus obtained was molded at 125° C. using a hydraulic molding machine to obtain a film having a thickness of about 250 μm.
例1~3について、得られたポリウレタン樹脂の、ハードセグメント含有量(質量%)
、NCO単位含有量(質量%)、Mn、及び流動開始温度(℃)、並びに、得られたフィルムの、貯蔵弾性率E’(MPa)、ガラス転移温度Tg(℃)、引張特性(応力M100(MPa)、破断強度Tmax(MPa)、破断伸びL(%))、耐加水分解性、耐熱性(100℃)、耐熱性(120℃)及び耐エタノール性の評価結果を表2に示す。例4について、得られたポリウレタン樹脂の、ハードセグメント含有量(質量%)、NCO単位含有量(質量%)、Mn、及び流動開始温度(℃)、並びに、得られたフィルムの、引張特性(応力M100(MPa)、破断強度Tmax(MPa)、破断伸びL(%))の評価結果を表2に示す。
Hard segment content (mass%) of the polyurethane resin obtained in Examples 1 to 3
The hard segment content (mass%), NCO unit content (mass%), Mn, and flow initiation temperature (° C.), as well as the evaluation results of the storage modulus E' (MPa), glass transition temperature Tg (° C.), tensile properties (stress M100 (MPa), breaking strength Tmax (MPa), breaking elongation L (%)), hydrolysis resistance, heat resistance (100° C.), heat resistance (120° C.), and ethanol resistance of the obtained film are shown in Table 2. For Example 4, the hard segment content (mass%), NCO unit content (mass%), Mn, and flow initiation temperature (° C.) of the obtained polyurethane resin, as well as the evaluation results of the tensile properties (stress M100 (MPa), breaking strength Tmax (MPa), breaking elongation L (%)) of the obtained film are shown in Table 2.
表2に示すように、例1~3では、貯蔵弾性率、ガラス転移温度Tg、引張特性、耐加水分解性、及び耐熱性の総ての項目で良好な結果が得られた。
これに対して、相分離するポリオキシアルキレンジオールを用いた例4では、M100やTmaxが小さく、十分な引張特性が得られなかった。
また、例1及び例3に対して、例2は耐熱性(120℃)が良好な結果が得られ、例2及び例3に対して、例1は耐エタノール性が良好な結果が得られた。
例1~2で得られたポリウレタン樹脂のMnは、73,000~97,000であった。
例1~3で得られたポリウレタン樹脂の流動開始温度は、145.0~180.0℃であった。
例1~3で得られたフィルムの貯蔵弾性率E’(-20℃)は、13.0~18.0MPaであった。
例1~3で得られたフィルムの貯蔵弾性率E’(0℃)は、7.0~10.0MPaであった。
例1~3で得られたフィルムの貯蔵弾性率E’(25℃)は、6.0~8.0MPaであった。
例1~3で得られたフィルムのガラス転移温度Tgは、-32.0~-30.0℃であった。
例1~3で得られたフィルムの100%伸張した時の応力M100は、1.5~2.5MPaであった。
例1~3で得られたフィルムの破断強度Tmaxは、19.0~35.0MPaであった。
例1~3で得られたフィルムの破断伸びLは、690~970%であった。
As shown in Table 2, in Examples 1 to 3, good results were obtained in all of the items of storage modulus, glass transition temperature Tg, tensile properties, hydrolysis resistance, and heat resistance.
In contrast, in Example 4 using a polyoxyalkylene diol that undergoes phase separation, M100 and Tmax were small, and sufficient tensile properties were not obtained.
Moreover, compared to Examples 1 and 3, Example 2 exhibited good heat resistance (120° C.), and compared to Examples 2 and 3, Example 1 exhibited good ethanol resistance.
The Mn of the polyurethane resins obtained in Examples 1 and 2 was 73,000 to 97,000.
The flow initiation temperatures of the polyurethane resins obtained in Examples 1 to 3 were 145.0 to 180.0°C.
The storage modulus E' (-20°C) of the films obtained in Examples 1 to 3 was 13.0 to 18.0 MPa.
The storage modulus E' (0° C.) of the films obtained in Examples 1 to 3 was 7.0 to 10.0 MPa.
The storage modulus E' (25° C.) of the films obtained in Examples 1 to 3 was 6.0 to 8.0 MPa.
The glass transition temperatures Tg of the films obtained in Examples 1 to 3 were -32.0 to -30.0°C.
The stress M100 when the films obtained in Examples 1 to 3 were stretched 100% was 1.5 to 2.5 MPa.
The breaking strength Tmax of the films obtained in Examples 1 to 3 was 19.0 to 35.0 MPa.
The elongation at break L of the films obtained in Examples 1 to 3 was 690 to 970%.
本発明により得られるポリウレタン樹脂は、接着剤、粘着剤、塗料、コーティング剤、合成皮革、人工皮革、エラストマー、弾性繊維、床材、印刷インキバインダー等の広範な分野に好適に使用可能である。 The polyurethane resin obtained by the present invention can be suitably used in a wide range of fields, including adhesives, pressure sensitive adhesives, paints, coatings, synthetic leather, artificial leather, elastomers, elastic fibers, flooring materials, and printing ink binders.
Claims (13)
前記ポリカーボネートジオールは、2種以上のアルコールとカーボネート化合物との縮重合物、並びに、1種以上のアルコール及び1種以上の環状エステルとカーボネート化合物との反応物の少なくともいずれかであり、
下記(i)及び下記(ii)のいずれかを満たす、ポリオキシアルキレンジオールの製造方法。
(i)前記ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%未満である。
(ii)前記ポリカーボネートジオール中におけるカーボネート基の含有量が30質量%以上であり、且つ、前記ポリオキシアルキレンジオール中におけるカーボネート基の含有量が11質量%以下である。 A method for producing a polyoxyalkylene diol by reacting a polycarbonate diol with a cyclic ether in the presence of a ring-opening polymerization catalyst, comprising the steps of:
The polycarbonate diol is at least one of a condensation polymer of two or more alcohols and a carbonate compound, and a reaction product of one or more alcohols and one or more cyclic esters with a carbonate compound,
A method for producing a polyoxyalkylene diol, which satisfies either the following (i) or the following (ii):
(i) The content of carbonate groups in the polycarbonate diol is less than 30 mass%.
(ii) The content of carbonate groups in the polycarbonate diol is 30% by mass or more, and the content of carbonate groups in the polyoxyalkylene diol is 11% by mass or less.
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