CN109071767B - 聚氨酯树脂及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在作为多异氰酸酯成分与多元醇成分的反应产物的聚氨酯树脂中,多异氰酸酯成分含有脂肪族多异氰酸酯的衍生物,脂肪族多异氰酸酯的衍生物具有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基,相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例为10摩尔以上且90摩尔以下,多元醇成分含有羟值为100~600mgKOH/g的聚氧亚烷基三醇及/或聚酯三醇、和羟值为100~300mgKOH/g的聚氧亚烷基二醇及/或聚酯二醇。

Description

聚氨酯树脂及其制造方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯树脂及其制造方法。
背景技术
以往,聚氨酯树脂通过多异氰酸酯成分与多元醇成分的反应而得到,并被广泛用于各种产业领域中。另一方面,对于聚氨酯树脂而言,根据用途,从外观设计性的观点考虑,有时要求透光性(透明性)。
因此,已对具有透光性(透明性)的聚氨酯树脂进行研究,例如,提出了通过下述方式得到的光学用聚氨酯树脂:在铋系催化剂的存在下,使包含脂肪族多异氰酸酯的改性体的多异氰酸酯成分、与平均羟值为280~1240mgKOH/g、平均官能团数超过2且小于5的多元醇成分反应。
更具体而言,提出了通过下述方式得到的光学用聚氨酯树脂:在辛酸铋存在下,使六亚甲基二异氰酸酯的三聚体(异氰脲酸酯改性体)及六亚甲基二异氰酸酯的脲基甲酸酯改性体的混合物、与以山梨醇及丙三醇为引发剂的平均官能团数为3.8、平均羟值为550mgKOH/g的聚醚多元醇反应(例如,参见专利文献1(实施例11)。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-12141公报
发明内容
发明要解决的课题
另一方面,如专利文献1记载,使用三聚体及脲基甲酸酯改性体的混合物时,若脲基甲酸酯改性体的含有比例过高,则有时透光性、耐久性(例如,以耐湿热试验前后的雾度变化进行评价)不充分。
另外,对于具有透光性的聚氨酯树脂而言,根据其用途有时要求机械强度(例如,以硬度进行评价)。
本发明的目的在于提供透光性优异、并且耐久性及机械强度也优异的聚氨酯树脂及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明[1]包括聚氨酯树脂,其为多异氰酸酯成分与多元醇成分的反应产物,上述多异氰酸酯成分含有脂肪族多异氰酸酯的衍生物,上述脂肪族多异氰酸酯的衍生物具有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基,相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例为10摩尔以上且90摩尔以下,上述多元醇成分含有羟值为100mgKOH/g以上且600mgKOH/g以下的三醇、和羟值为100mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下的二醇,上述三醇为聚氧亚烷基三醇(其中,氧亚烷基的碳原子数为2~3)及/或聚酯三醇(所述聚酯三醇为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物),上述二醇为聚氧亚烷基二醇(其中,氧亚烷基的碳原子数为2~3)及/或聚酯二醇(所述聚酯二醇为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物)。
本发明[2]包括上述[1]所述的聚氨酯树脂,其中,上述脂肪族多异氰酸酯包含五亚甲基二异氰酸酯。
本发明[3]包括上述[1]或[2]所述的聚氨酯树脂,其中,上述多元醇成分的平均官能团数为2.1以上且2.9以下。
本发明[4]包括上述[1]~[3]中任一项所述的聚氨酯树脂,其中,相对于上述多元醇成分的总量而言,上述聚酯二醇及上述聚酯三醇的含有比例的总量为5当量%以上且70当量%以下。
本发明[5]包括聚氨酯树脂的制造方法,所述制造方法具备使多异氰酸酯成分与多元醇成分反应的工序,上述多异氰酸酯成分含有脂肪族多异氰酸酯的衍生物,上述脂肪族多异氰酸酯的衍生物具有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基,相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例为10摩尔以上且90摩尔以下,上述多元醇成分含有羟值为100mgKOH/g以上且600mgKOH/g以下的三醇、和羟值为100mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下的二醇,上述三醇为聚氧亚烷基三醇(其中,氧亚烷基的碳原子数为2~3)及/或聚酯三醇(所述聚酯三醇为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物),上述二醇为聚氧亚烷基二醇(其中,氧亚烷基的碳原子数为2~3)及/或聚酯二醇(所述聚酯二醇为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物),上述多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对于上述多元醇成分的羟基而言的当量比(NCO/OH)为0.9以上且1.1以下。
发明的效果
对于本发明的聚氨酯树脂而言,其使用以特定比率含有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的脂肪族多异氰酸酯的衍生物,并且,多元醇成分以特定比例含有特定的三醇及特定的二醇,因此透光性优异,并且耐久性及机械强度也优异。
另外,根据本发明的聚氨酯树脂的制造方法,能够高效地制造透光性优异、并且耐久性及机械强度也优异的聚氨酯树脂。
附图说明
[图1]图1为表示脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基的比例、与雾度(透光性)及硬度(机械强度)的关系的图表。
[图2]图2为表示脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基的比例、与耐湿热试验后的雾度(透光性)的关系的图表。
[图3]图3为表示脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基的比例、与耐湿热试验前后的雾度(透光性)的变化量的关系的图表。
具体实施方式
本发明的聚氨酯树脂为多异氰酸酯成分与多元醇成分的反应产物。
多异氰酸酯成分含有脂肪族多异氰酸酯的衍生物。
作为脂肪族多异氰酸酯,可举出例如乙二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、1,2-丙二异氰酸酯、丁二异氰酸酯(四亚甲基二异氰酸酯、1,2-丁二异氰酸酯、2,3-丁二异氰酸酯、1,3-丁二异氰酸酯)、1,5-戊二异氰酸酯(PDI)、1,6-己二异氰酸酯(HDI)、2,4,4-或2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,6-二异氰酸酯基己酸甲酯、十二亚甲基二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯等。
上述脂肪族多异氰酸酯可以单独使用或并用两种以上。
作为脂肪族多异氰酸酯,从获得容易性的观点考虑,可优选举出1,5-戊二异氰酸酯(PDI)、1,6-己二异氰酸酯(HDI),可更优选举出1,5-戊二异氰酸酯(PDI)。
更具体而言,相比于1,6-己二异氰酸酯(HDI),1,5-戊二异氰酸酯(PDI)由于奇数个亚甲基链带来的非对称性的原因而使得结晶性低,并能够使得聚氨酯树脂的交联密度提高,由此通过使用1,5-戊二异氰酸酯(PDI)作为脂肪族多异氰酸酯,从而能够实现聚氨酯树脂的透光性、耐久性及机械强度的提高。
需要说明的是,脂肪族多异氰酸酯不包括含有脂环的脂环族多异氰酸酯(后述)。
另外,脂肪族多异氰酸酯的衍生物含有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基。
即,本发明中,脂肪族多异氰酸酯的衍生物为脂肪族多异氰酸酯的衍生物组合物,主要含有脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物,还含有脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯改性异氰脲酸酯衍生物(其为该脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物与醇(后述)的反应产物),根据情况含有脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物(其为(未反应的)脂肪族多异氰酸酯与醇(后述)的反应产物)。
在这样的脂肪族多异氰酸酯的衍生物中,从透光性、耐久性及机械强度的观点考虑,异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的含有比例(摩尔比)被调节至规定范围内。
具体而言,在脂肪族多异氰酸酯的衍生物中,相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例为10摩尔以上,优选为12摩尔以上,更优选为20摩尔以上,进一步优选为30摩尔以上,尤其优选为40摩尔以上,为90摩尔以下,优选为80摩尔以下,更优选为70摩尔以下,进一步优选为60摩尔以下。
脲基甲酸酯基的含有比例低于上述下限时,对于后述脂肪族多异氰酸酯的衍生物的制造中使用一元醇的情况等而言,三官能性的异氰脲酸酯基相对于二官能性的脲基甲酸酯基变得过量,因此交联密度升高,聚氨酯树脂的透光性降低。
另一方面,脲基甲酸酯基的含有比例超过上述上限时,对于后述脂肪族多异氰酸酯的衍生物的制造中使用一元醇的情况等而言,脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基变得过量,因此交联密度降低,聚氨酯树脂的机械强度(硬度等)降低,耐久性也差。
与此相对,脲基甲酸酯基的含有比例在上述范围内时,能够适度地调节交联密度,因此能够得到透光性、耐久性及机械强度优异的聚氨酯树脂。
另外,脂肪族多异氰酸酯的衍生物中,相对于异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的总量100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例例如为9摩尔以上,优选为11摩尔以上,更优选为17摩尔以上,进一步优选为23摩尔以上、尤其优选为29摩尔以上,例如为47摩尔以下,优选为44摩尔以下,更优选为41摩尔以下,进一步优选为38摩尔以下。
脂肪族多异氰酸酯的衍生物中,相对于异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的总量100摩尔而言,异氰脲酸酯基的含有比例例如为53摩尔以上,优选为56摩尔以上,更优选为59摩尔以上,进一步优选为62摩尔以上,例如为91摩尔以下,优选为89摩尔以下,更优选为83摩尔以下,进一步优选为77摩尔以下,尤其优选为71摩尔以下。
需要说明的是,异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的含有比例可以按照后述的实施例,由脂肪族多异氰酸酯的衍生物的脲基甲酸酯基与异氰脲酸酯基的摩尔比率(其是根据利用13C-NMR法测得的NMR图谱得到的)算出。
为制造这样的脂肪族多异氰酸酯的衍生物,可举出下述方法:例如,首先使上述脂肪族多异氰酸酯与醇进行氨基甲酸酯化反应,接着,在异氰脲酸酯化催化剂的存在下进行异氰脲酸酯化反应的方法;例如,首先使脂肪族多异氰酸酯进行异氰脲酸酯化,然后,配合醇进行氨基甲酸酯化反应的方法;等等。
优选的是,首先,使上述脂肪族多异氰酸酯与醇进行氨基甲酸酯化反应,接着,在异氰脲酸酯化催化剂的存在下进行异氰脲酸酯化反应。
作为醇,可举出例如一元醇、二元醇等。
作为一元醇,可举出例如直链状的一元醇、支链状的一元醇等。
作为直链状的一元醇,可举出例如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、正十一烷醇、正十二烷醇(月桂醇)、正十三烷醇、正十四烷醇、正十五烷醇、正十六烷醇、正十七烷醇、正十八烷醇(硬脂醇)、正十九烷醇、二十烷醇等C(碳原子数,以下相同)1~20的直链状的一元醇。
作为支链状的一元醇,可举出例如异丙醇、异丁醇(异丁基醇)、仲丁醇、叔丁醇、异戊醇、异己醇、异庚醇、异辛醇、2-乙基己烷-1-醇、异壬醇、异癸醇、5-乙基-2-壬醇、三甲基壬醇、2-己基癸醇、3,9-二乙基-6-十三烷醇、2-异庚基异十一烷醇、2-辛基十二烷醇、其他支链状烷醇(C5~20)等C3~20的支链状的一元醇。
作为二元醇,可举出:例如,乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇(丁隔二醇)、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,4-二羟基-2-丁烯、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、其他直链状的烷烃(C7~20)二醇等直链状的二元醇;例如,1,2-丙二醇、1,3-丁二醇(丁间二醇)、1,2-丁二醇(丁邻二醇)、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,2-三甲基戊二醇、3,3-二羟甲基庚烷、2,6-二甲基-1-辛烯-3,8-二醇、其他支链状的烷烃(C7~20)二醇等支链状的二元醇;例如,1,3-或1,4-环己烷二甲醇及它们的混合物、1,3-或1,4-环己二醇及它们的混合物、氢化双酚A、双酚A等C2~20的二元醇。
上述醇可以单独使用或并用两种以上。
作为醇,从使脂肪族多异氰酸酯的衍生物低粘度化的观点考虑,优选举出一元醇,更优选举出C1~20的直链状的一元醇、C3~20的支链状的一元醇。进一步优选举出C3~20的支链状的一元醇,尤其优选举出异丁基醇。
使脂肪族多异氰酸酯的衍生物低粘度化时,能够实现与多元醇成分的相容性的提高,并且能够实现聚氨酯树脂的透光性的提高。
相对于脂肪族多异氰酸酯100质量份而言,醇的配合比例例如为0.05质量份以上,优选为0.1质量份以上,更优选为0.2质量份以上,进一步优选超过0.5质量份,例如为4.0质量份以下,优选为2.5质量份以下,更优选为1.5质量份以下。
醇的配合比例在上述范围内时,能够调节相对于脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物而言的、脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯改性异氰脲酸酯衍生物及/或脲基甲酸酯衍生物的含有比例(即,脂肪族多异氰酸酯的衍生物中的脲基甲酸酯基的含有比例)。
作为氨基甲酸酯化反应条件,例如,在氮气等非活性气体气氛中、常压(大气压)下,反应温度例如为室温(例如,25℃)以上,优选为40℃以上,例如为100℃以下,优选为90℃以下。另外,反应时间例如为0.5小时以上,优选为1小时以上,例如为10小时以下,优选为6小时以下,更优选为3小时以下。
另外,可在上述的氨基甲酸酯化反应中配合已知的氨基甲酸酯化催化剂(例如,胺类(后述)、有机金属化合物(后述)等)。需要说明的是,氨基甲酸酯化催化剂的配合比例没有特别限制,可根据目的及用途进行适当设定。
由此,可得到部分被氨基甲酸酯改性的脂肪族多异氰酸酯(即,包含经氨基甲酸酯改性的脂肪族多异氰酸酯和(未反应的)脂肪族多异氰酸酯的脂肪族多异氰酸酯组合物)。
接着,在异氰脲酸酯化催化剂的存在下,使部分被氨基甲酸酯改性的脂肪族多异氰酸酯进行异氰脲酸酯化反应。
作为异氰脲酸酯化催化剂,可举出:例如,四甲基铵、四乙基铵、四丁基铵、三甲基苄基铵、三丁基苄基铵等四烷基铵的氢氧化物或其有机弱酸盐;例如,三甲基羟基丙基铵(别名:N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵)、三甲基羟基乙基铵、三乙基羟基丙基铵、三乙基羟基乙基铵等三烷基羟基烷基铵的氢氧化物或其有机弱酸盐(例如,N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵-2-乙基己酸盐等);例如,乙酸、己酸、辛酸、十四烷酸、环烷酸等烷基羧酸的金属盐(例如,碱金属盐、镁盐、锡盐、锌盐、铅盐等);例如,乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锂等这样的β-二酮的金属螯合物;例如,氯化铝、三氟化硼等傅-克催化剂;例如,四丁酸钛、三丁基氧化锑等各种有机金属化合物;例如,六甲基硅氮烷等含有氨基甲硅烷基的化合物等。
上述异氰脲酸酯化催化剂可以单独使用或并用两种以上。
作为异氰脲酸酯化催化剂,可优选举出三烷基羟基烷基铵的有机弱酸盐,可更优选举出N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵-2-乙基己酸盐。
相对于脂肪族多异氰酸酯100质量份而言,异氰脲酸酯化催化剂(换算为有效成分100%)的配合比例例如为0.001质量份以上,优选为0.003质量份以上,另外,例如为0.1质量份以下,优选为0.05质量份以下。
作为异氰脲酸酯化反应的反应条件,例如,在氮气等非活性气体气氛中、常压(大气压)下,反应温度例如为50℃以上,优选为70℃以上,更优选为80℃以上,例如为120℃以下,优选为100℃以下。另外,反应时间例如为5分钟以上,优选为10分钟以上,更优选为15分钟以上,例如为120分钟以下,优选为60分钟以下。
然后,在上述异氰脲酸酯化反应中,在达到规定的反应率(异氰酸酯基转化率)的时间点,向反应液中添加例如磷酸、一氯乙酸、氯化苯甲酰、十二烷基苯磺酸、甲苯磺酸(邻或对甲苯磺酸)及其衍生物(例如,邻或对甲苯磺酸甲酯等)、甲苯磺酰胺(邻或对甲苯磺酰胺)等反应终止剂,使催化剂失活,从而终止异氰脲酸酯化反应。在该情况下,也可添加螯合树脂、离子交换树脂等吸附催化剂的吸附剂来终止异氰脲酸酯化反应。
使异氰脲酸酯化反应终止时的异氰酸酯基的转化率例如为1质量%以上,优选为5质量%以上,例如为20质量%以下,优选为15质量%以下。
需要说明的是,异氰酸酯基的转化率可以以例如高效GPC、NMR、异氰酸酯基浓度、折射率、密度、红外光谱等为基准进行测定。
由此,能够使脂肪族多异氰酸酯进行异氰脲酸酯化反应。
另外,在该异氰脲酸酯化反应中,由于将部分被氨基甲酸酯改性的脂肪族多异氰酸酯进行异氰脲酸酯化,因此与上述异氰脲酸酯衍生物一同还生成了脲基甲酸酯改性异氰脲酸酯衍生物。
另外,也可在上述的异氰脲酸酯化反应中配合例如日本特开昭61-129173号公报中记载的那样的有机亚磷酸酯等作为助催化剂,以对异氰脲酸酯化进行调节。
作为有机亚磷酸酯,可举出例如有机亚磷酸二酯、有机亚磷酸三酯等,更具体而言,可举出例如亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三癸基酯、亚磷酸三(十三烷基)酯、亚磷酸三苯基酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、亚磷酸二苯基(十三烷基)酯等单亚磷酸酯(monophosphite)类;例如,二硬酯基季戊四醇二亚磷酸酯、三季戊四醇三亚磷酸酯、四苯基二丙二醇二亚磷酸酯等由多元醇衍生的二、三或四亚磷酸酯类等。
上述有机亚磷酸酯可以单独使用或并用两种以上。
作为有机亚磷酸酯,可优选举出单亚磷酸酯类,可更优选举出亚磷酸三癸基酯、亚磷酸三(十三烷基)酯。
相对于脂肪族多异氰酸酯100质量份而言,有机亚磷酸酯的配合比例例如为0.01质量份以上,优选为0.05质量份以上,更优选为0.10质量份以上,例如为1.0质量份以下,优选为0.50质量份以下。
另外,在上述的异氰脲酸酯化反应中,还可根据需要配合受阻酚系抗氧化剂,例如2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚(BHT)、IRGANOX1010、IRGANOX1076、IRGANOX1135、IRGANOX245(以上为BASF JAPAN公司制,商品名)等反应稳定剂。
相对于脂肪族多异氰酸酯100质量份而言,反应稳定剂的配合比例例如为0.01质量份以上,优选为0.05质量份以上,例如为1.0质量份以下,优选为0.10质量份以下。
另外,也可在上述氨基甲酸酯化反应时预先添加上述助催化剂及反应稳定剂。
另外,在上述的异氰脲酸酯化反应中,可根据需要配合已知的反应溶剂。
然后,在反应结束后,利用例如薄膜蒸馏(史密斯蒸馏)等蒸馏、萃取等已知的方法,将未反应的脂肪族多异氰酸酯(配合有催化剂、反应溶剂及/或催化剂灭活剂时,也包含催化剂、反应溶剂及/或催化剂灭活剂)从得到的反应混合液中除去,由此可得到脂肪族多异氰酸酯的衍生物。
另外,在除去未反应的脂肪族多异氰酸酯后,还可向得到的脂肪族多异氰酸酯的衍生物中以任意的添加比例添加上述反应终止剂作为稳定剂。
然后,由此可得到脂肪族多异氰酸酯的衍生物。
得到的脂肪族多异氰酸酯的衍生物含有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基,并且它们的含有比例被调节至上述的范围内。因此,根据脂肪族多异氰酸酯的衍生物,能够实现透光性、耐久性及机械强度的提高。
另外,对于脂肪族多异氰酸酯的衍生物而言,只要异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的含有比例被调节至上述范围内即可,并不限定于上述的制造方法,例如,也可配合两种以上彼此不同配方的脂肪族多异氰酸酯的衍生物而制备。
更具体而言,例如,分别单独地制备脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物、和脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物,并将它们混合,由此可得到含有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的脂肪族多异氰酸酯的衍生物(衍生物组合物)。
脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物为含有异氰脲酸酯基、并且不含有脲基甲酸酯基或含有微量(后述)的脲基甲酸酯基的衍生物。
不含有脲基甲酸酯基的脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物例如可通过下述方式得到:在上述异氰脲酸酯化反应中,在异氰脲酸酯化催化剂的存在下,以不配合醇的方式使脂肪族多异氰酸酯进行异氰脲酸酯化反应。需要说明的是,异氰脲酸酯化反应中的反应条件与上述相同。
然而,异氰脲酸酯基可经由氨基甲酸酯化反应而容易地形成。因此,可通过配合微量的醇来促进异氰脲酸酯化反应。在该情况下,可得到含有微量脲基甲酸酯基的脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物。
对于含有微量脲基甲酸酯基的脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物而言,例如在上述方法(首先,使上述脂肪族多异氰酸酯与醇进行氨基甲酸酯化反应,接着,在异氰脲酸酯化催化剂的存在下进行异氰脲酸酯化反应的方法)中,使醇的配合量较少。
在这样的情况下,相对于脂肪族多异氰酸酯100质量份而言,醇的配合比例例如为0.01质量份以上,优选为0.05质量份以上,例如为0.5质量份以下,优选为0.3质量份以下。
由此,能够抑制由脂肪族多异氰酸酯与醇的反应带来的脲基甲酸酯基的生成量。
然后,在异氰脲酸酯化催化剂的存在下,使得到的反应产物进行异氰脲酸酯化反应。需要说明的是,异氰脲酸酯化反应中的反应条件与上述相同。
在脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物中,相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例例如小于10摩尔,优选为8摩尔以下,更优选为7摩尔以下,另外,通常为0摩尔以上。
脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物为含有脲基甲酸酯基、并且不含有异氰脲酸酯基或含有微量(后述)异氰脲酸酯基的衍生物。
脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物例如可通过下述方式得到:使上述脂肪族多异氰酸酯与上述一元醇反应,接着,在脲基甲酸酯化催化剂的存在下进行脲基甲酸酯化反应。
作为一元醇,可举出与上述一元醇(异氰脲酸酯化中的一元醇)相同的醇,可单独使用或并用两种以上。作为一元醇,可优选举出支链状的一元醇,可更优选举出异丁醇(别名:异丁基醇)。
在制造脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物的情况下,相对于脂肪族多异氰酸酯100质量份而言,醇的配合比例例如超过3质量份,优选为3.2质量份以上,更优选为3.5质量份以上,例如为50质量份以下,优选为20质量份以下,更优选为10质量份以下。
另外,在该反应中,在不损害本发明的优异效果的范围内,可根据需要将例如硫醇类、肟类、内酰胺类、酚类、β-二酮类等含有活性氢基团的化合物与上述一元醇并用。
作为脂肪族多异氰酸酯与醇的反应中的反应条件,例如在氮气等非活性气体气氛中、常压(大气压)下,反应温度例如为室温(例如,25℃)以上,优选为40℃以上,例如为100℃以下,优选为90℃以下。另外,反应时间例如为0.05小时以上,优选为0.2小时以上,例如为10小时以下,优选为6小时以下。
由此,使脂肪族多异氰酸酯与醇进行氨基甲酸酯化反应。
另外,在上述氨基甲酸酯化反应中,可根据需要配合已知的氨基甲酸酯化催化剂(例如,胺类(后述)、有机金属化合物(后述)等)。需要说明的是,氨基甲酸酯化催化剂的配合比例没有特别限制,可根据目的及用途进行适当设定。
然后,在该方法中,向得到的反应液中配合脲基甲酸酯化催化剂,使脂肪族多异氰酸酯与醇的反应产物进行脲基甲酸酯化反应。
作为脲基甲酸酯化催化剂,可举出例如辛酸铋等有机羧酸铋盐、例如辛酸铅等有机羧酸铅盐等。
上述脲基甲酸酯化催化剂可以单独使用或并用两种以上。
作为脲基甲酸酯化催化剂,可优选举出有机羧酸铅盐,可更优选举出辛酸铅。
相对于脂肪族多异氰酸酯100质量份而言,脲基甲酸酯化催化剂的添加比例例如为0.001质量份以上,优选为0.002质量份以上,更优选为0.01质量份以上,例如为0.3质量份以下,优选为0.05质量份以下,更优选为0.03质量份以下。
作为脲基甲酸酯化反应的反应条件,例如在氮气等非活性气体气氛中、常压(大气压)下,反应温度为0℃以上,优选为20℃以上,例如为160℃以下,优选为120℃以下。另外,反应时间例如为30分钟以上,优选为60分钟以上,例如为1200分钟以下,优选为600分钟以下。
然后,在上述脲基甲酸酯化反应中,在达到规定的反应率(异氰酸酯基转化率)的时间点,向反应液中添加反应终止剂,使催化剂失活而终止脲基甲酸酯化反应。在该情况下,还可添加螯合树脂、离子交换树脂等吸附催化剂的吸附剂来终止脲基甲酸酯化反应。作为终止脲基甲酸酯化反应的反应终止剂,可举出例如与终止异氰脲酸酯化反应的反应终止剂相同的物质。
终止脲基甲酸酯化反应时的异氰酸酯基的转化率例如为1质量%以上,优选为5质量%以上,例如为20质量%以下,优选为15质量%以下。
需要说明的是,异氰酸酯基的转化率可以以例如高效GPC、NMR、异氰酸酯基浓度、折射率、密度、红外光谱等为基准进行测定。
由此,能够使脂肪族多异氰酸酯进行脲基甲酸酯化反应。
另外,也可在上述反应中配合例如上述有机亚磷酸酯等作为助催化剂,以对氨基甲酸酯化及脲基甲酸酯化进行调节。有机亚磷酸酯可以单独使用或并用两种以上。作为有机亚磷酸酯,可优选举出单亚磷酸酯类,可更优选举出亚磷酸三(十三烷基)酯。
相对于脂肪族多异氰酸酯100质量份而言,有机亚磷酸酯的添加比例例如为0.01质量份以上,优选为0.02质量份以上,更优选为0.03质量份以上,例如为0.2质量份以下,优选为0.15质量份以下,更优选为0.1质量份以下。
另外,也可在上述氨基甲酸酯化反应时预先添加上述助催化剂及反应稳定剂。
另外,在上述的异氰脲酸酯化反应中,可根据需要配合已知的反应溶剂。
然后,在反应结束后,利用例如薄膜蒸馏(史密斯蒸馏)等蒸馏、萃取等已知的方法,将未反应的脂肪族多异氰酸酯(配合有催化剂、反应溶剂及/或催化剂灭活剂时,也包含催化剂、反应溶剂及/或催化剂灭活剂)从得到的反应混合液中除去,由此可得到脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物。另外,在除去未反应的脂肪族多异氰酸酯后,还可向得到的脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物中以任意的添加比例添加上述反应终止剂作为稳定剂。
相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物中,脲基甲酸酯基的含有比例为3000摩尔以上,优选为3500摩尔以上,更优选为4000摩尔以上,另外,通常为100000摩尔以下。
然后,利用已知的方法将上述脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物、与上述脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物进行混合,由此能够以它们的混合物(组合物)的形式得到具有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的脂肪族多异氰酸酯的衍生物。
以得到的混合物中的脲基甲酸酯基及异氰脲酸酯基的比例成为上述的规定范围的方式,对脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物、与脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物的混合比例进行调节。
具体而言,相对于脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物、与脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物的总量100质量份而言,脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物例如为50质量份以上,优选为60质量份以上,更优选为80质量份以上,例如为96质量份以下,优选为90质量份以下。另外,脂肪族多异氰酸酯的脲基甲酸酯衍生物例如为4质量份以上,优选为10质量份以上,例如为50质量份以下,优选为40质量份以下,更优选为20质量份以下。
另外,脂肪族多异氰酸酯的衍生物(衍生物组合物)也允许以相对于脂肪族多异氰酸酯的衍生物100质量份而言例如为1.0质量份以下、优选为0.5质量份以下的量含有未反应的脂肪族多异氰酸酯单体。
此外,脂肪族多异氰酸酯的衍生物可以含有例如除脂肪族多异氰酸酯的异氰脲酸酯衍生物及脲基甲酸酯衍生物以外的衍生物(以下称为其他衍生物。)。
作为其他衍生物,可举出例如缩二脲衍生物(例如,通过上述脂肪族多异氰酸酯与水、胺类的反应而生成的缩二脲衍生物等。)、脲衍生物(例如,通过上述脂肪族多异氰酸酯与二胺的反应而生成的脲衍生物等。)、噁二嗪三酮衍生物(例如,通过上述脂肪族多异氰酸酯与二氧化碳的反应而生成的噁二嗪三酮衍生物等。)、碳二亚胺衍生物(通过上述的脂肪族多异氰酸酯的脱羧缩合反应而生成的碳二亚胺衍生物等。)、多元醇衍生物(例如,通过上述脂肪族多异氰酸酯与后述低分子量多元醇(优选为后述低分子量三醇)的反应而生成的多元醇衍生物(醇加成体)、通过上述脂肪族多异氰酸酯与后述低分子量多元醇及/或后述高分子量多元醇(优选为后述高分子量多元醇)的反应而生成的多元醇衍生物)、以及脂肪族多异氰酸酯的亚氨基噁二嗪二酮衍生物、脂肪族多异氰酸酯的脲二酮衍生物等。
上述其他衍生物可以单独使用或并用两种以上。
作为其他衍生物,从透光性的观点考虑,可优选举出脂肪族多异氰酸酯的缩二脲衍生物。
作为其他衍生物被含有的形态,没有特别限制,例如,可以以上述各反应(氨基甲酸酯化反应、异氰脲酸酯化反应、脲基甲酸酯化反应等)中的副产物的形式生成其他衍生物,在脂肪族多异氰酸酯衍生物中包含有其他衍生物。另外,例如,还可以是另行制备的其他衍生物被添加至多异氰酸酯衍生物中。
关于其他衍生物的含有比例,以脂肪族多异氰酸酯衍生物(衍生物组合物)中的脲基甲酸酯基及异氰脲酸酯基的比例成为上述范围的方式进行调节即可,没有特别限制,相对于脂肪族多异氰酸酯的衍生物的总量100质量份而言,例如为1质量份以上,优选为5质量份以上,例如为50质量份以下,优选为40质量份以下。
另外,多异氰酸酯成分可以单独含有脂肪族多异氰酸酯的衍生物,此外,也可以不仅含有脂肪族多异氰酸酯的衍生物而且还含有其他多异氰酸酯及/或其衍生物。
作为其他多异氰酸酯及/或其衍生物,可举出例如多异氰酸酯单体(此处不包括脂肪族多异氰酸酯)、多异氰酸酯衍生物(此处,不包括脂肪族多异氰酸酯的衍生物)。
作为多异氰酸酯单体,可举出例如芳香族多异氰酸酯、芳香脂肪族多异氰酸酯、脂环族多异氰酸酯等多异氰酸酯等。
作为芳香族多异氰酸酯,可举出例如间或对苯二异氰酸酯或者其混合物、2,4-或2,6-甲苯二异氰酸酯或者其混合物(TDI)、4,4’-、2,4’-或2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯或者其混合物(MDI)、4,4’-甲苯胺二异氰酸酯(TODI)、4,4’-二苯基醚二异氰酸酯、4,4’-二苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)等芳香族二异氰酸酯等。
作为芳香脂肪族多异氰酸酯,可举出例如1,3-或1,4-苯二亚甲基二异氰酸酯或者其混合物(XDI)、1,3-或1,4-四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯或者其混合物(TMXDI)、ω,ω’-二异氰酸酯-1,4-二乙基苯等芳香脂肪族二异氰酸酯等。
作为脂环族多异氰酸酯,可举出例如1,3-环戊烯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、1,3-环己烷二异氰酸酯、3-异氰酸甲酯基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯;IPDI)、4,4’-、2,4’-或2,2’-二环己基甲烷二异氰酸酯或者其混合物(氢化MDI)、甲基-2,4-环己烷二异氰酸酯、甲基-2,6-环己烷二异氰酸酯、1,3-或1,4-双(异氰酸甲酯基)环己烷或者其混合物(氢化XDI)、降冰片烷二异氰酸酯(NBDI)等脂环族二异氰酸酯等。
上述多异氰酸酯单体可以单独使用或并用两种以上。
作为多异氰酸酯衍生物,可举出例如上述多异氰酸酯单体的多聚体(例如,二聚体、三聚体、五聚体、七聚体等。)、脲基甲酸酯衍生物(例如,通过上述多异氰酸酯单体与醇的反应而生成的脲基甲酸酯衍生物等。)、缩二脲衍生物(例如,通过上述多异氰酸酯单体、与水、胺类的反应而生成的缩二脲衍生物等。)、脲衍生物(例如,通过上述多异氰酸酯单体与二胺的反应而生成的脲衍生物等。)、噁二嗪三酮衍生物(例如,通过上述多异氰酸酯单体与二氧化碳的反应而生成的噁二嗪三酮衍生物等。)、碳二亚胺衍生物(通过上述多异氰酸酯单体的脱羧缩合反应而生成的碳二亚胺衍生物等。)、多元醇衍生物(例如,通过上述多异氰酸酯单体与后述低分子量多元醇(优选为后述的低分子量三醇)的反应而生成的多元醇衍生物(醇加成体)、通过上述多异氰酸酯单体与后述低分子量多元醇及/或后述高分子量多元醇(优选为后述高分子量多元醇)的反应而生成的多元醇衍生物(多异氰酸酯基末端预聚物)等。)等。
上述多异氰酸酯衍生物可以单独使用或并用两种以上。
上述其他多异氰酸酯及/或其衍生物可以单独使用或并用两种以上。
多异氰酸酯成分中,相对于脂肪族多异氰酸酯衍生物的总量而言,除脂肪族多异氰酸酯衍生物以外的成分(其他多异氰酸酯及/或其衍生物)的含有比例例如小于50质量%、优选为30质量%以下,更优选为10质量%以下,尤其优选为0质量%。
即,多异氰酸酯成分优选单独含有脂肪族多异氰酸酯衍生物。
而且,以上述方式制备的多异氰酸酯成分的异氰酸酯基当量例如为150以上,优选为200以上,另外,例如为750以下,优选为500以下。
需要说明的是,异氰酸酯基当量与胺当量的含义相同,可利用JIS K 1603-1(2007)的A法或B法而求出(以下相同)。
另外,多异氰酸酯成分的平均官能团数例如为2.00以上,优选为2.10以上,另外,例如为2.90以下,优选为2.80以下。
另外,多异氰酸酯成分的异氰酸酯基含有率例如为18质量%以上,优选为20质量%以上,例如为30质量%以下,优选为28质量%以下。
需要说明的是,异氰酸酯基含有率可通过按照JIS K 1556(2006)的n-二丁基胺法而求出(以下相同)。
多元醇成分含有羟值为100以上且300以下的二醇、和羟值为100以上且600以下的三醇。
作为二醇,可举出氧亚烷基的碳原子数为2~3的聚氧亚烷基二醇、及/或作为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物的聚酯二醇。
作为氧亚烷基的碳原子数为2~3的聚氧亚烷基二醇,可举出例如以低分子量二醇、低分子量二胺等为引发剂而得到的碳原子数2~3的环氧烷的加聚物(包括两种以上的环氧烷的无规及/或嵌段共聚物)。
低分子量二醇是数均分子量小于300(优选小于400)且通常为40以上的、具有两个羟基的二官能性的低分子量多元醇,可举出例如脂肪族二醇、脂环族二醇、芳香族二醇等。
作为脂肪族二醇,可举出例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇,2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,5-庚二醇、1,7-庚二醇、3,3’-二羟甲基庚烷、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、12-羟基硬脂醇等。
作为脂环族二醇,可举出例如氢化双酚A、氢化苯撑二甲醇、环己二醇、环己烷二甲醇、氢化二聚二醇等。
作为芳香族二醇,可举出例如双酚A、对苯二甲酸双羟乙酯、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、1,3-或1,4-苯撑二甲醇等。
上述低分子量二醇可以单独使用或并用两种以上。
低分子量二胺是数均分子量小于300(优选小于400)且通常为40以上的、具有两个氨基的化合物,可举出例如乙二胺、1,3-丙二胺、1,3-或1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,4-环己烷二胺、3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己基胺(异佛尔酮二胺)、4,4’-二氨基二环己基甲烷、2,5(2,6)-双(氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷、1,3-双(氨基甲基)环己烷、肼、邻、间或对甲苯二胺(TDA、OTD)等。
上述低分子量二胺可以单独使用或并用两种以上。
作为引发剂,可优选举出低分子量二醇。
作为碳原子数2~3的环氧烷,可举出例如环氧乙烷(别名:氧杂环丙烷)、氧杂环丁烷(别名:三甲撑氧)、环氧丙烷(别名:甲基环氧乙烷)等。
上述环氧烷可以单独使用或并用两种以上。
作为环氧烷,可优选举出环氧乙烷、环氧丙烷,可更优选举出环氧丙烷。
作为这样的聚氧亚烷基二醇,具体而言,可举出例如聚乙二醇、聚丙二醇、环氧丙烷-环氧乙烷共聚二醇(无规及/或嵌段共聚物)等。
上述聚氧亚烷基二醇可以单独使用或并用两种以上。
作为聚氧亚烷基二醇,可优选举出聚丙二醇。
聚氧亚烷基二醇的羟值如上所述为100mgKOH/g以上,优选为105mgKOH/g以上,更优选为150mgKOH/g以上,如上所述为300mgKOH/g以下,优选为290mgKOH/g以下,更优选为250mgKOH/g以下。
聚氧亚烷基二醇的羟值在上述范围内时,能够实现聚氨酯树脂的透光性、耐久性及机械强度的提高。
需要说明的是,羟值按照JIS K-1557-1(2007年)的记载进行测定(以下相同。)。
另外,聚氧亚烷基二醇的数均分子量例如为300以上,优选为400以上,更优选为500以上,例如为1200以下,优选为1000以下。
需要说明的是,数均分子量利用下式算出(以下相同)。
数均分子量=56100×平均官能团数/羟值
另外,聚氧亚烷基二醇的CPR(受控聚合速率,controlled polymerization rate)例如为5以下,优选为3以下,更优选为2以下,进一步优选为1以下,例如为0以上,优选为0.01以上,更优选为0.1以上。
需要说明的是,CPR基于JIS K 1557-4(2007)记载的方法进行测定(以下相同)。
作为聚酯二醇,可举出多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物。更具体而言,作为聚酯二醇,可举出二元酸及/或其烷基酯与二元醇的反应产物。
作为二元酸,可举出例如乙二酸、丙二酸、丁二酸、甲基丁二酸、戊二酸、己二酸、1,1-二甲基-1,3-二羧基丙烷、3-甲基-3-乙基戊二酸、壬二酸、癸二酸、氢化二聚酸、马来酸、富马酸、衣康酸、氯桥酸等脂肪族二元酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、甲苯二甲酸、萘二甲酸、二聚酸等芳香族二元酸等、及它们的酸酐、它们的酰卤等。作为酸酐,可举出例如乙二酸酐、丁二酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、2-烷基(碳原子数12~18)丁二酸酐、四氢邻苯二甲酸酐等。作为酰卤,可举出例如乙二酰氯、己二酰氯、癸二酰氯等。
上述二元酸可以单独使用或并用两种以上。
作为二元酸的烷基酯,可举出上述二元酸的甲酯、乙酯等。
上述二元酸的烷基酯可以单独使用或并用两种以上。
作为二元醇,可举出例如上述低分子量二醇。上述二元醇可以单独使用或并用两种以上。
此外,聚酯二醇可利用上述二元酸与上述二元醇的缩合反应、或上述二元酸的烷基酯与上述二元醇的酯交换反应以反应产物的形式而得到。作为聚酯二醇,可优选举出利用二元酸与二元醇的缩合反应而得到的反应产物。
需要说明的是,上述缩合反应或酯交换反应可根据需要在已知的催化剂下、在已知的反应条件下进行实施。
聚酯二醇的羟值如上所述为100mgKOH/g以上,优选为105mgKOH/g以上,更优选为150mgKOH/g以上,如上所述为300mgKOH/g以下,优选为290mgKOH/g以下,更优选为250mgKOH/g以下。
聚酯二醇的羟值在上述范围内时,能够实现聚氨酯树脂的透光性、耐久性及机械强度的提高。
另外,聚酯二醇的数均分子量例如为300以上,优选为400以上,更优选为500以上,例如为1200以下,优选为1000以下。
而且,二醇为上述聚氧亚烷基二醇及/或上述聚酯二醇,可优选举出上述聚氧亚烷基二醇。
通过使用这样的二醇,能够实现聚氨酯树脂的透光性、耐久性及机械强度的提高。
二醇的羟值如上所述为100mgKOH/g以上,优选为105mgKOH/g以上,更优选为150mgKOH/g以上,如上所述为300mgKOH/g以下,优选为290mgKOH/g以下,更优选为250mgKOH/g以下。
另外,二醇的数均分子量例如为300以上,优选为400以上,更优选为500以上,例如为1200以下,优选为1000以下。
作为三醇,可举出氧亚烷基的碳原子数为2~3的聚氧亚烷基三醇、及/或、作为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物的聚酯三醇。
作为氧亚烷基的碳原子数为2~3的聚氧亚烷基三醇,可举出例如以低分子量三醇、低分子量三胺等为引发剂而得到的碳原子数2~3的环氧烷的加聚物(包括两种以上的环氧烷的无规及/或嵌段共聚物)。
低分子量三醇是数均分子量小于400(优选小于300)且通常为40以上的、具有三个羟基的三官能性的低分子量多元醇。
作为低分子量三醇,可举出例如丙三醇、2-甲基-2-羟基甲基-1,3-丙二醇、2,4-二羟基-3-羟基甲基戊烷、1,2,6-己三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、2-甲基-2-羟基甲基-1,3-丙二醇、2,4-二羟基-3-(羟基甲基)戊烷、2,2-双(羟基甲基)-3-丁醇及其他脂肪族三醇(碳原子数为8~24)等,可优选举出三羟甲基丙烷。
上述低分子量三醇可以单独使用或并用两种以上。
低分子量三胺是数均分子量小于300(优选小于400)且通常为40以上的、具有三个氨基的化合物,可举出例如二亚乙基三胺、4-氨基甲基-1,8-辛二胺、2,2’,2”-三氨基三乙胺、三-1,1,1-氨基乙基乙烷、1,2,3-三氨基丙烷、三(3-氨基丙基)胺、N,N,N’,N’-四-(2-氨基乙基)乙二胺等。
上述低分子量三胺可以单独使用或并用两种以上。
作为引发剂,可优选举出低分子量三醇。
作为碳原子数2~3的环氧烷,可举出上述环氧烷。
上述环氧烷可以单独使用或并用两种以上。
作为环氧烷,可优选举出环氧乙烷、环氧丙烷,可更优选举出环氧丙烷。
作为这样的聚氧亚烷基三醇,具体而言,可举出例如聚乙三醇(polyethylenetriol)、聚丙三醇(polypropylenetriol)、环氧丙烷-环氧乙烷共聚三醇(无规及/或嵌段共聚物)等。
上述聚氧亚烷基三醇可以单独使用或并用两种以上。
作为聚氧亚烷基三醇,可优选举出聚丙三醇。
聚氧亚烷基三醇的羟值如上所述为100mgKOH/g以上,优选为109mgKOH/g以上,更优选为150mgKOH/g以上,如上所述为600mgKOH/g以下,优选为590mgKOH/g以下,更优选为570mgKOH/g以下。
聚氧亚烷基三醇的羟值在上述范围内时,能够实现聚氨酯树脂的透光性、耐久性及机械强度的提高。
另外,聚氧亚烷基三醇的数均分子量例如为300以上,优选为400以上,更优选为500以上,例如为2000以下,优选为1700以下。
另外,聚氧亚烷基三醇的CPR(受控聚合速率,controlled polymerization rate)例如为5以下,优选为3以下,更优选为2以下,进一步优选为1以下,例如为0以上,优选为0.01以上,更优选为0.1以上。
作为聚酯三醇,可举出多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物。更具体而言,作为聚酯三醇,可举出二元酸及/或其烷基酯、与三元醇及二元醇的反应产物。
作为二元酸及/或其烷基酯,可举出上述二元酸及/或其烷基酯。上述多元酸及/或其烷基酯可以单独使用或并用两种以上。
作为二元醇,可举出上述二元醇,具体而言,可举出上述低分子量二醇。上述二元醇可以单独使用或并用两种以上。
作为三元醇,可举出例如上述低分子量三醇。上述三元醇可以单独使用或并用两种以上。
而且,聚酯三醇例如可通过下述方式而以反应产物的形式得到:首先,以二元酸的羧基相对于三元醇的羟基而言过量的比例,使上述二元酸与上述三元醇进行缩合反应,然后,使得到的反应产物(反应液)与二元醇进一步反应;或者,以二元酸的烷基酯的烷基酯基相对于三元醇的羟基而言过量的比例,使上述二元酸的烷基酯与上述三元醇进行酯交换反应,然后,使得到的反应产物(反应液)与二元醇进一步反应。
需要说明的是,上述缩合反应或酯交换反应可根据需要在已知的催化剂下、在已知的反应条件下实施。
聚酯三醇的羟值如上所述为100mgKOH/g以上,优选为109mgKOH/g以上,更优选为150mgKOH/g以上,如上所述为600mgKOH/g以下,优选为590mgKOH/g以下,更优选为570mgKOH/g以下。
聚酯三醇的羟值在上述范围内时,能够实现聚氨酯树脂的透光性、耐久性及机械强度的提高。
另外,聚酯三醇的数均分子量例如为300以上,优选为400以上,更优选为500以上,例如为2000以下,优选为1700以下。
需要说明的是,本发明的聚酯二醇及聚酯三醇为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物,并不包括以低分子量多元醇为引发剂、将内酯类、交酯类进行开环聚合而得到的开环聚合式聚酯多元醇(聚己内酯多元醇、聚戊内酯多元醇等)。
通过使用多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物而非开环聚合式聚酯多元醇来作为聚酯二醇及聚酯三醇,能够实现透光性、耐久性及机械强度的提高。
而且,三醇为上述聚氧亚烷基三醇、及/或上述聚酯三醇,可优选举出上述聚氧亚烷基三醇。
通过使用这样的三醇,能够实现聚氨酯树脂的透光性、耐久性及机械强度的提高。
三醇的羟值如上所述为100mgKOH/g以上,优选为109mgKOH/g以上,更优选为150mgKOH/g以上,如上所述为600mgKOH/g以下,优选为590mgKOH/g以下,更优选为570mgKOH/g以下。
聚氧亚烷基三醇的羟值在上述范围内时,能够实现聚氨酯树脂的透光性、耐久性及机械强度的提高。
另外,聚氧亚烷基三醇的数均分子量例如为300以上,优选为400以上,更优选为500以上,例如为2000以下,优选为1700以下。
而且,多元醇成分含有上述二醇和上述三醇。
多元醇成分中,可优选举出:来自三醇的羟基以多于来自二醇的羟基的方式被含有。换言之,可优选举出:多元醇成分中含有的三醇的化学当量(三醇的质量/三醇的羟基当量)多于多元醇成分中含有的二醇的化学当量(二醇的质量/二醇的羟基当量)。
需要说明的是,羟基当量可利用下述式算出(以下相同)。
羟基当量=56100/羟值
更具体而言,相对于多元醇成分的总量,上述三醇的含有比例(化学当量基准)例如为10当量%以上,优选为20当量%以上,更优选为30当量%以上,进一步优选为40当量%以上,进一步优选为50当量%以上,进一步优选超过50当量%,尤其优选为60当量%以上,例如为99当量%以下,优选为97当量%以下,更优选为95当量%以下,进一步优选为94当量%以下,进一步优选为93当量%以下,进一步优选为90当量%以下,进一步优选为80当量%以下,进一步优选为75当量%以下,尤其优选为70当量%以下。
另外,相对于多元醇成分的总量,上述二醇的含有比例(化学当量基准)例如为1当量%以上,优选为3当量%以上,更优选为5当量%以上,进一步优选为6当量%以上,进一步优选为7当量%以上,进一步优选为10当量%以上,进一步优选为20当量%以上,进一步优选为25当量%以上,尤其优选为30当量%以上,例如为90当量%以下,优选为80当量%以下,更优选为70当量%以下,进一步优选为60当量%以下,进一步优选为50当量%以下,进一步优选小于50当量%,尤其优选为40当量%以下。
三醇的含有比例及二醇的含有比例在上述范围时,能够实现聚氨酯树脂的透光性、耐久性及机械强度的提高。
另外,多元醇成分的CPR(受控聚合速率,controlled polymerization rate)例如为5以下,优选为3以下,例如为0以上,优选为0.01以上,更优选为0.1以上。
CPR超过上述上限时,即,多元醇成分含有过多的作为氨基甲酸酯化催化剂发挥作用的碱性物质时,有时多异氰酸酯成分与多元醇成分的反应速度变得过快,因此有时在得到的聚氨酯树脂中发生局部的结晶化,结果,有时在聚氨酯树脂中产生混浊、透光性降低。
另一方面,CPR过低时,即,作为氨基甲酸酯化催化剂发挥作用的碱性物质的含量过低时,多异氰酸酯成分与多元醇成分的反应速度变得较慢,因此虽然能够抑制局部的结晶化、能够确保透光性,但有时交联密度降低、机械强度(硬度等)降低。
关于这方面,CPR为上述范围时,能够将多异氰酸酯成分与多元醇成分的反应速度调节至适当的范围内,因此能够抑制局部的结晶化,并且能够确保充分的交联密度,因此能够得到透光性优异、并且耐久性及机械强度也优异的聚氨酯树脂。
另外,多元醇成分优选含有聚酯二醇及/或聚酯三醇。
即,多元醇成分虽然也可以仅含有聚醚成分(聚氧亚烷基二醇及聚氧亚烷基三醇),但优选含有聚酯成分(聚酯二醇及/或聚酯三醇)。
使用聚酯二醇及/或聚酯三醇时,多元醇成分中,聚酯二醇及聚酯三醇的含有比例(化学当量基准)的总量例如为3当量%以上,优选为5当量%以上,更优选为10当量%以上,进一步优选为15当量%以上,例如为70当量%以下,优选为65当量%以下,更优选为60当量%以下,进一步优选为50当量%以下。
聚酯二醇及聚酯三醇的含有比例在上述范围时,能够实现聚氨酯树脂的硬度、机械强度及耐热性的提高、缩痕(sinking)的抑制。
需要说明的是,以下有时将相对于多元醇成分而言的聚酯二醇及聚酯三醇的含有比例(化学当量基准)的总量称为酯当量(当量%)。
另外,在不损害本发明的优异效果的范围内,多元醇成分可以含有除上述二醇及上述三醇外的多元醇(以下称为其他多元醇。)。
作为其他多元醇,可举出例如数均分子量为300以上且5000以下的已知的高分子量多元醇,具体而言,可举出例如聚碳酸酯多元醇、丙烯酸多元醇、环氧多元醇、天然油多元醇、聚硅氧烷多元醇、含氟多元醇、聚烯烃多元醇、聚氨酯多元醇等。
另外,作为其他多元醇,除上述外,可举出例如羟值小于100mgKOH/g的二醇、羟值超过300mgKOH/g的二醇、羟值小于100mgKOH/g的三醇、或羟值超过600mgKOH/g的三醇等,另外,还可举出数均分子量小于300(优选小于400)且通常为40以上的、具有4个以上羟基的低分子量多元醇等。
上述其他多元醇可以单独使用或并用两种以上。
作为其他多元醇,可优选举出羟值超过300mgKOH/g的二醇、羟值超过600mgKOH/g的三醇。
作为羟值超过300mgKOH/g的二醇,可举出例如上述低分子量二醇,可单独使用或并用两种以上。
作为羟值超过600mgKOH/g的三醇,可举出例如上述低分子量三醇,可单独使用或并用两种以上。
作为其他多元醇,可更优选举出羟值超过300mgKOH/g的二醇,可进一步优选举出低分子量二醇,可进一步优选举出脂肪族二醇,可尤其优选举出二丙二醇。
相对于多元醇成分的总量而言,其他多元醇的含有比例(化学当量基准)为10当量%以下,优选为5当量%以下,更优选为0当量%。
多元醇成分的平均官能团数例如为2.1以上,优选为2.2以上,更优选为2.3以上,进一步优选为2.4以上,另外,例如为2.9以下,优选为2.8以下,更优选为2.7以下,进一步优选为2.6以下。多元醇成分的平均官能团数在上述范围内时,能够实现聚氨酯树脂的硬度、机械强度、耐热性及耐湿热性的提高。
而且,聚氨酯树脂可通过下述方式而以反应产物的形式得到:利用例如本体聚合、溶液聚合等聚合方法,使上述多异氰酸酯成分与上述多元醇成分聚合(反应)。
本体聚合中,例如在氮气流下,一边搅拌多异氰酸酯成分,一边向其中加入多元醇成分,并于反应温度50~250℃、进一步优选50~200℃使其反应0.5~15小时左右。
溶液聚合中,将多异氰酸酯成分和多元醇成分加入至有机溶剂中,并于反应温度50~120℃、优选为50~100℃反应0.5~15小时左右。
作为有机溶剂,可举出:例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类;例如乙腈等腈类、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯等烷基酯类;例如正己烷、正庚烷、辛烷等脂肪族烃类;例如环己烷、甲基环己烷等脂环族烃类;例如甲苯、二甲苯、乙基苯等芳香族烃类;例如甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、甲基卡必醇乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇乙基醚乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、3-乙氧基丙酸乙酯等二醇醚酯类;例如乙醚、四氢呋喃、二氧杂环己烷等醚类;例如氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、溴甲烷、二碘甲烷、二氯乙烷等卤代脂肪族烃类;例如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰胺等极性非质子类等。
此外,作为有机溶剂,可举出例如非极性溶剂(非极性有机溶剂),作为这些非极性溶剂,可举出:包括脂肪族、环烷系烃系有机溶剂在内的、苯胺点例如为10~70℃(优选为12~65℃)的、毒性低且溶解能力弱的非极性有机溶剂;以及以松节油为代表的植物性油等。
上述非极性有机溶剂可以以市售品形式获得,作为这样的市售品,可举出例如Haws(Shell Chemicals制,苯胺点为15℃)、Swasol310(丸善石油制,苯胺点为16℃)、EssoNaphtha No.6(Exxon Chemicals制,苯胺点为43℃)、Laws(Shell Chemicals制,苯胺点为43℃)、Esso Naphtha No.5(Exxon制,苯胺点为55℃)、Pegasol3040(Mobil石油制,苯胺点为55℃)等石油烃系有机溶剂、以及甲基环己烷(苯胺点为40℃)、乙基环己烷(苯胺点为44℃)、脂松节油(Gum turpentine)N(安原油脂制,苯胺点为27℃)等松节油类等。
上述有机溶剂可以单独使用或并用两种以上。
此外,上述聚合反应中,可根据需要以合适的比例添加例如胺类、有机金属化合物等已知的氨基甲酸酯化催化剂。
作为胺类,可举出:例如三乙胺、三乙二胺、双(2-二甲基氨基乙基)醚、N-甲基吗啉等叔胺类;例如四乙基氢氧化铵等季铵盐;例如咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑类等。
作为有机金属化合物,可举出例如乙酸锡、辛酸锡、油酸锡、月桂酸锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二甲基锡、二月桂酸二丁基锡、二硫醇二丁基锡、马来酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二新癸酸二丁基锡、二硫醇二辛基锡、二月桂酸二辛基锡、二丁基二氯化锡等有机锡系化合物;例如辛酸铅、环烷酸铅等有机铅化合物;例如环烷酸镍等有机镍化合物;例如环烷酸钴等有机钴化合物;例如辛烯酸铜等有机铜化合物;例如辛酸铋、新癸酸铋等有机铋化合物;有机锌化合物;有机锆化合物;乙酰丙酮锌、(2-乙基己酸)铋、新癸酸铋、2-乙基己酸锌、新癸酸锌、三(四甲基庚二酮酸)铋(bismuth tetramethylheptanedioate)、以及它们的混合物。
另外,作为氨基甲酸酯化催化剂,还可举出例如碳酸钾、乙酸钾、辛酸钾等钾盐。
此外,作为氨基甲酸酯化催化剂,还可举出例如包含锌及锆的化合物、锆化合物等。
这样的氨基甲酸酯化催化剂可以以市售品的形式获得,作为包含锌及锆的化合物,例如可举出商品名:K-Kat XK-627(King Industries公司制)、商品名:K-Kat XK-604(King Industries公司制)、商品名:K-Kat XK-617(King Industries公司制)、商品名:K-KatXK-618(King Industries公司制)等。另外,作为锆化合物,可举出商品名:K-Kat XK-6212(King Industries公司制)等。
而且,作为氨基甲酸酯化催化剂,可优选举出包含锌及锆的化合物,具体而言,可举出商品名:K-Kat XK-627。通过使用这样的氨基甲酸酯化催化剂,从而显示出良好的可使用时间,并且得到的聚氨酯树脂的机械物性优异。另外,得到的聚氨酯树脂中没有缩痕,外观良好。
上述氨基甲酸酯化催化剂可以单独使用或并用两种以上。
相对于聚氨酯树脂的总质量,氨基甲酸酯化催化剂的添加量优选为10ppm以上,优选为20ppm以上,更优选为30ppm以上,进一步优选为50ppm以上,尤其优选为100ppm以上,例如为1000ppm以下,优选为750ppm以下,更优选为500ppm以下,进一步优选为250ppm以下,尤其优选为150ppm以下。
另外,本体聚合及溶液聚合中,例如,以多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对于多元醇成分的羟基的当量比(NCO/OH)例如为0.75以上、优选为0.9以上、例如为1.3以下、优选为1.1以下的方式,配合多异氰酸酯成分和多元醇成分。
另外,在更进一步工业性地实施上述聚合反应的情况下,聚氨酯树脂可利用例如一步(one shot)法及预聚物法等已知的方法(优选一步法)而得到。
一步法中,例如,在将多异氰酸酯成分和多元醇成分以上述当量比进行调配(混合)后,于例如室温~250℃(优选为室温~200℃)、使其进行固化反应例如5分钟~72小时(优选为4~24小时)。需要说明的是,固化温度可以为恒定温度,或者也可以阶段性地升温或冷却。
另外,在该方法中,优选将多异氰酸酯成分及/或多元醇成分于例如常温或30~120℃进行加热而使其低粘度化,然后进行混合,之后,根据需要进行脱泡,然后注入至进行了预加热的成型模具中,使其进行固化反应。
然后,若在固化后进行脱模,则可得到已成型为期望形状的聚氨酯树脂(浇铸聚氨酯弹性体)。另外,在脱模后,也可根据需要于室温进行7天以内左右的熟化。
由此可得到聚氨酯树脂。
需要说明的是,在制造聚氨酯树脂时,可根据需要进一步以适当的比例配合已知的添加剂,例如增塑剂、抗粘连剂、耐热稳定剂、耐光稳定剂、抗氧化剂、脱模剂、催化剂、发泡剂、以及颜料、染料、润滑剂、填料、防水解剂等。这些添加剂可在制造各成分时添加,或者可在将各成分混合时添加,此外也可在混合后添加。
在这样的聚氨酯树脂的制造中,使用以特定比率含有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的脂肪族多异氰酸酯的衍生物,并且,多元醇成分以特定比例含有特定的三醇及特定的二醇。因此,通过它们的组合,得到的聚氨酯树脂的透光性优异,并且耐久性及机械强度也优异。
更具体而言,对于多元醇成分未以特定比例含有特定的三醇及特定的二醇、例如单独含有平均官能团数超过3的多元醇的情况等而言,由于聚氨酯树脂的交联密度变得过高,因此虽然机械强度优异,但透光性降低。
与此相对,在平均官能团数被调节为2~3的范围内的情况下,虽然能够抑制交联密度变得过高,但对于例如多异氰酸酯成分中的异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的含有比例并非上述特定比例、二官能性的脲基甲酸酯基相对三官能性的异氰脲酸酯基过多的情况等而言,交联密度变得过低,因此无法获得充分的机械强度,并且透光性的耐久性也差。另外,对于三官能性的异氰脲酸酯基相对二官能性的脲基甲酸酯基过多的情况等而言,由于交联密度变得过高,因此透光性差。
关于这方面,对于多元醇成分包含二醇及三醇、平均官能团数被调节为2~3的范围内、并且多异氰酸酯成分中的异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的含有比例为上述特定比例的情况而言,由于交联密度被调节至适度范围内,因此能够确保优异的机械强度。但是,例如,使用结晶性高的聚四亚甲基醚多元醇等作为二醇及/或三醇时,由于聚氨酯树脂的结晶性变得过高,因此透光性差。
与此相对,对于多异氰酸酯成分中的异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基的含有比例为上述特定比例、并且多元醇成分以特定比例含有特定的三醇及特定的二醇的情况而言,可得到透光性优异、并且耐久性及机械强度也优异的聚氨酯树脂。
另外,根据上述的聚氨酯树脂的制造方法,能够高效地制造透光性优异、并且耐久性及机械强度也优异的聚氨酯树脂。
更具体而言,按照后述实施例测得的聚氨酯树脂(厚度2mm)的初始雾度例如为4.0以下,优选为3.0以下,更优选为2.5以下,进一步优选为2.0以下,尤其优选为小于2.0,通常为0.5以上。
另外,按照后述实施例测得的聚氨酯树脂(厚度2mm)的耐湿热试验后的雾度例如为7.0以下,优选为5.0以下,更优选为3.0以下,进一步优选为2.0以下,尤其优选为小于2.0,通常为0.5以上。
另外,按照后述实施例测得的聚氨酯树脂(厚度2mm)的雾度的变化量例如为5.0以下,优选为3.0以下,更优选为2.0以下,进一步优选为1.0以下,尤其优选为0.5以下,通常为0以上。
另外,按照后述实施例测得的聚氨酯树脂(厚度10mm)的D型硬度例如为56以上,优选为60以上,更优选为65以上,进一步优选为70以上,通常为90以下。
因此,得到的聚氨酯树脂能够作为下述部件合适地用于要求透光性(透明性)、并且要求耐久性及机械强度的各种产业领域中,所述部件为:例如带、管等的透明性橡胶,例如代替玻璃的塑料等透明性硬质塑料、涂覆材料、粘接剂、防水材料、膜、片材、管、叶片、扩音器、音频构件、传感器类、高亮度用LED密封剂、有机EL构件、太阳光发电构件、自动装置构件、仿真机器人构件、可穿戴构件、体育用品、休闲用品、医疗用品、护理用品、住宅用构件、音响构件、照明构件、枝形吊灯、户外灯、密封(seel)材料、密封材、包装(packing)、防震·减震·耐震构件、隔音构件、日用品、杂货、缓冲物、寝具、应力吸收材料、应力缓和材料、汽车的内外装饰构件、光学构件、OA机器用构件、杂货表面保护构件、半导体密封材、自修复材料、健康器具、眼镜镜片、顶棚构件、壁构件、地板构件、卫生间构件、洗面台构件、浴槽构件等。
另外,聚氨酯树脂也可作为层叠体中的中间层使用。
具体而言,上述聚氨酯树脂可形成由例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等树脂形成的透明片材或膜彼此的层间粘接层。
在该情况下,聚氨酯树脂可用作将作为粘接对象的树脂(例如,聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等)彼此粘接的粘接剂。另外,优选利用丙烯酸或聚硅氧烷的底涂层剂对用作粘接对象的树脂进行前处理。
另外,聚氨酯树脂并不限定于上述用途,可作为支承体用于各种用途中。
另外,在制造本发明的聚氨酯树脂时,也可以预先将各种构件(例如LED等照明构件,例如电子电路、压力等的各种传感器,例如有机EL等各种显示器、以及传热线、发电元件等)导入至成型模具(例如,金属模具、硅模具、树脂模具等)中。
在该情况下,例如,将多元醇成分及多异氰酸酯成分的经混合及脱泡后的液体流入到配置有上述各种构件的成型模具内,在上述条件下使其固化。
在这样的方法中,能够通过催化剂量、固化气氛的温度来控制固化过程中的混合液的温度,因此能够将固化时的温度控制在较低的温度。
具体而言,在将固化时的温度控制在较低的温度的情况下,作为催化剂量,例如相对于多元醇成分而言例如为5ppm以上,优选为10ppm以上,更优选为20ppm以上、例如为1000ppm以下,优选为500ppm以下,更优选为100ppm以下。
另外,作为固化气氛的温度,例如为20℃以上,优选为40℃以上,更优选为50℃以上,例如为100℃以下,优选为80℃以下,更优选为70℃以下。
由此,能够抑制固化时达到较高的温度,因此也能够将耐热性较低的构件配置于成型模具内。
实施例
以下,基于实施例及比较例对本发明进行说明,但本发明并不受下述实施例的限定。需要说明的是,只要没有特别说明,“份”及“%”是以质量为基准。另外,以下记载中使用的配合比例(含有比例)、物性值、参数等的具体数值可替换为上述“具体实施方式”中记载的与它们相对应的配合比例(含有比例)、物性值、参数等该记载的上限值(以“以下”、“小于”的形式定义的数值)或下限值(以“以上”、“超过”的形式定义的数值)。
另外,各制备例、各合成例、各制造例、各实施例及各比较例中采用的测定方法如下所述。
1.测定方法
<五亚甲基二异氰酸酯的浓度(单位:质量%)>
使用按照与国际公开第2012/121291号小册子的说明书中的实施例1同样的方式制造的五亚甲基二异氰酸酯(以下简称为PDI。),根据由在以下的HPLC分析条件下得到的色谱图的面积值绘制成的标准曲线,算出多异氰酸酯的衍生物中的五亚甲基二异氰酸酯的浓度。
装置;Prominence(岛津制作所公司制)
1)泵LC-20AT
2)脱气装置DGU-20A3
3)自动进样器SIL-20A
4)柱恒温槽COT-20A
5)检测器SPD-20A
柱:SHISEIDO SILICA SG-120
柱温:40℃
洗脱液:正己烷/甲醇/1,2-二氯乙烷=90/5/5(体积比)
流速:0.2mL/min
检测方法:UV 225nm
<异氰酸酯基含有率(单位:质量%)>
多异氰酸酯的衍生物的异氰酸酯基含有率使用电势差示滴定装置、利用按照JISK-1556(2006年)的n-二丁基胺法而测定。
<脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基的含有比例>
利用下述装置及条件测得1H-NMR,根据各峰的积分值测定脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言的含有比例。
作为0ppm的化学位移的基准,使用四甲基硅烷。
装置:JNM-AL400(JEOL制)
条件:测定频率:400MHz,溶剂:DMSO、浓度:5%
测定温度:室温,扫描次数128次
脉冲间隔:15秒
脲基甲酸酯基的峰范围:8.3~8.7ppm
异氰脲酸酯基的峰范围:3.8ppm
<CPR>
利用按照JIS K1557-4(2007年)的方法测定CPR。
2.原料
准备以下的原料。另外,按照以下的制造例,制造其他的原料。
<二醇>
D-700:商品名“ACTCOL D-700”,聚氧亚烷基(碳原子数2~3)二醇(聚丙二醇),平均羟值160mgKOH/g,平均官能团数2,羟基当量350,CPR0.1,三井化学SKC聚氨酯公司制
D-400:商品名“ACTCOL D-400”,聚氧亚烷基(碳原子数2~3)二醇(聚丙二醇),平均羟值281mgKOH/g,平均官能团数2,羟基当量200,三井化学SKC聚氨酯公司制
D-1000:商品名“ACTCOL D-1000”,聚氧亚烷基(碳原子数2~3)二醇(聚丙二醇),平均羟值112mgKOH/g,平均官能团数2,羟基当量500,三井化学SKC聚氨酯公司制
D-1500:商品名“ACTCOL D-1500”,聚氧亚烷基(碳原子数2~3)二醇(聚丙二醇),平均羟值75mgKOH/g,平均官能团数2,羟基当量750,三井化学SKC聚氨酯公司制
P-510:商品名“Kuraray Polyol P-510”,聚酯二醇(利用3-甲基-1,5-戊二醇与己二酸的缩合反应而得到的反应产物),平均羟值224mgKOH/g,平均官能团数2,羟基当量250,Kuraray公司制
6PN:商品名“Bisol 6PN”,聚氧亚烷基二醇(双酚A与环氧丙烷的反应产物),平均羟基198mgKOH/g,平均官能团数2,羟基当量283,东邦化学工业公司制
<三醇>
T-300:商品名“ACTCOL T-300”,聚氧亚烷基(碳原子数2~3)三醇(聚丙三醇),平均羟值561mgKOH/g,平均官能团数3,羟基当量100,CPR0.1,三井化学SKC聚氨酯公司制
T-700:商品名“ACTCOL T-700”,聚氧亚烷基(碳原子数2~3)三醇(聚丙三醇),平均羟值234mgKOH/g,平均官能团数3,羟基当量240,三井化学SKC聚氨酯公司制
T-1500:商品名“ACTCOL T-1500”,聚氧亚烷基(碳原子数2~3)三醇(聚丙三醇),平均羟值112mgKOH/g,平均官能团数3,羟基当量500,三井化学SKC聚氨酯公司制
T-2000:商品名“ACTCOL T-2000”,聚氧亚烷基(碳原子数2~3)三醇(聚丙三醇),平均羟值85mgKOH/g,平均官能团数3,羟基当量660,三井化学SKC聚氨酯公司制
F-510:商品名“Kuraray Polyol F-510”,聚酯三醇(通过三羟甲基丙烷及己二酸的反应产物、与3-甲基-1,5-戊二醇的反应而得到的反应产物),平均羟基336mgKOH/g,平均官能团数3,羟基当量167,Kuraray公司制
<超过三官能性的多元醇>
GR-16A:商品名“ACTCOL GR-16A”,聚醚多元醇,平均羟值550mgKOH/g,平均官能团数3.8,羟基当量102,三井化学SKC聚氨酯公司制
<开环聚合式聚醚多元醇>
PTG-1000SN:聚四亚甲基醚二醇(将四氢呋喃进行开环聚合而得到的聚醚多元醇),平均羟值112mgKOH/g,平均官能团数2,羟基当量500,保土谷化学公司制
<脂肪族多异氰酸酯衍生物的制备>
制造例1(脂肪族多异氰酸酯衍生物A的制造)
向具备搅拌器、温度计、回流管、及氮气导入管的四颈瓶中,装入500质量份的按照与国际公开第2012/121291号小册子的说明书中的实施例1同样的方式制造的PDI、19质量份的异丁醇、0.3质量份的2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3质量份的亚磷酸三(十三烷基)酯,升温至85℃,使其进行氨基甲酸酯化反应3小时。
接着,添加0.02质量份的作为脲基甲酸酯化催化剂的辛酸铅,进行反应直至异氰酸酯基浓度达到计算值,然后添加0.02质量份的邻甲苯磺酰胺。将得到的反应液通入薄膜蒸馏装置(真空度0.093KPa,温度150℃)中,除去未反应的五亚甲基二异氰酸酯,进而,相对于得到的组合物100质量份,添加0.02质量份的邻甲苯磺酰胺,得到脂肪族多异氰酸酯衍生物A。
该脂肪族多异氰酸酯衍生物A的五亚甲基二异氰酸酯浓度为0.2质量%,异氰酸酯基含有率为20.5质量%,脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为4078摩尔。
制造例2(脂肪族多异氰酸酯衍生物B的制造)
向具备搅拌器、温度计、回流管、及氮气导入管的四颈瓶中,装入500质量份与制造例1同样的PDI、1质量份异丁基醇、0.3质量份2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3质量份亚磷酸三(十三烷基)酯,使其于80℃反应2小时。
接着,添加0.05质量份的作为异氰脲酸酯化催化剂的N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵-2-乙基己酸盐。对折射率和异氰酸酯的纯度进行测定,持续反应直至达到规定的异氰酸酯基转化率。50分钟后达到规定的异氰酸酯基转化率(10质量%),因此,添加0.12质量份的邻甲苯磺酰胺。将得到的反应液通入薄膜蒸馏装置(真空度0.093KPa,温度150℃),除去未反应的五亚甲基二异氰酸酯,进而,相对于得到的组合物100质量份,添加0.02质量份的邻甲苯磺酰胺,得到脂肪族多异氰酸酯衍生物B。
该脂肪族多异氰酸酯衍生物B的五亚甲基二异氰酸酯浓度为0.3质量%,异氰酸酯基含有率为24.4质量%,脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为7摩尔。
制造例3(脂肪族多异氰酸酯衍生物C的制造)
向具备搅拌器、温度计、回流管、及氮气导入管的四颈瓶中,装入500质量份的与制造例1同样的PDI、5质量份的异丁基醇、0.3质量份的2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3质量份的亚磷酸三(十三烷基)酯,使其于80℃反应2小时。
接着,添加0.05质量份的作为异氰脲酸酯化催化剂的N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵-2-乙基己酸盐。对折射率和异氰酸酯的纯度进行测定,持续反应直至达到规定的异氰酸酯基转化率。50分钟后达到规定的异氰酸酯基转化率(10质量%),因此,添加0.12质量份的邻甲苯磺酰胺。将得到的反应液通入薄膜蒸馏装置(真空度0.093KPa,温度150℃)中,除去未反应的五亚甲基二异氰酸酯,进而,相对于得到的组合物100质量份,添加0.02质量份的邻甲苯磺酰胺,得到脂肪族多异氰酸酯衍生物C。
该脂肪族多异氰酸酯衍生物C的五亚甲基二异氰酸酯浓度为0.5质量%,异氰酸酯基含有率为23.5质量%,脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为55摩尔。
制造例4(脂肪族多异氰酸酯衍生物D的制造)
向具备搅拌器、温度计、回流管、及氮气导入管的四颈瓶中,装入500质量份的与制造例1同样的PDI、6质量份的1,3-丁二醇、0.3质量份的2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3质量份的亚磷酸三(十三烷基)酯,使其于80℃反应2小时。
接着,添加0.05质量份的作为异氰脲酸酯化催化剂的N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵-2-乙基己酸盐。对折射率和异氰酸酯的纯度进行测定,持续反应直至达到规定的异氰酸酯基转化率。60分钟后达到规定的异氰酸酯基转化率(15质量%),因此,添加0.12质量份的邻甲苯磺酰胺。将得到的反应液通入薄膜蒸馏装置(真空度0.093KPa,温度150℃)中,除去未反应的五亚甲基二异氰酸酯,进而,相对于得到的组合物100质量份,添加0.02质量份的邻甲苯磺酰胺,得到脂肪族多异氰酸酯衍生物D。
该脂肪族多异氰酸酯衍生物D的五亚甲基二异氰酸酯浓度为0.3质量%,异氰酸酯基含有率为22.6质量%,脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为42摩尔。
制造例5(脂肪族多异氰酸酯衍生物E的制造)
除使用六亚甲基二异氰酸酯(以下简称为HDI。)以外,利用与制造例1同样的操作,得到脂肪族多异氰酸酯衍生物E。脂肪族多异氰酸酯衍生物E的六亚甲基二异氰酸酯浓度为0.6质量%,异氰酸酯基含有率为19.2质量%,脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为4070摩尔。
制造例6(脂肪族多异氰酸酯衍生物F的制造)
除使用HDI以外,利用与制造例2同样的操作,得到脂肪族多异氰酸酯衍生物F。脂肪族多异氰酸酯衍生物F的六亚甲基二异氰酸酯浓度为0.3质量%,异氰酸酯基含有率为22.5质量%,脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为8摩尔。
制造例7(脂肪族多异氰酸酯衍生物G的制造)
向具备搅拌器、温度计、回流管、及氮气导入管的四颈瓶中装入500质量份的与制造例1同样的PDI、0.2质量份的亚磷酸三(十三烷基)酯、8质量份的磷酸三甲酯、4质量份的水,升温至130℃,进行反应直至异氰酸酯基浓度达到计算值。将得到的反应液通入薄膜蒸馏装置(真空度0.093KPa,温度150℃)中,除去未反应的五亚甲基二异氰酸酯,得到脂肪族多异氰酸酯衍生物G。
该脂肪族多异氰酸酯衍生物G的五亚甲基二异氰酸酯浓度为0.6质量%,异氰酸酯基含有率为25.0质量%,脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为0摩尔。
另外,在脂肪族多异氰酸酯衍生物G中,相对于100摩尔用作原料的PDI,含有20摩尔的缩二脲基。换言之,脂肪族多异氰酸酯衍生物G为脂肪族多异氰酸酯的缩二脲衍生物。
需要说明的是,缩二脲基的含有比例利用下述的方法进行测定。
即,在与<脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基的含有比例>相同的条件下,对属于PDI的亚甲基链的6H的1.1-1.7ppm的峰强度(A)、和属于缩二脲的2H的8.2ppm的峰强度(B)进行测定。然后,利用下式,算出相对于100摩尔PDI的缩二脲基的摩尔数。
相对于100摩尔PDI的缩二脲基的摩尔数
=100/[峰强度(A)/6]×[峰强度(B)/2]
制造例8(脂肪族多异氰酸酯衍生物H的制造)
向具备搅拌器、温度计、回流管、及氮气导入管的四颈瓶中装入500质量份的HDI、18质量份的异丁基醇、0.3质量份的2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚、0.3质量份的亚磷酸三(十三烷基)酯,使其于80℃反应2小时。
接着,添加0.05质量份的作为异氰脲酸酯化催化剂的N-(2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基铵-2-乙基己酸盐。对折射率和异氰酸酯的纯度进行测定,持续反应直至达到规定的异氰酸酯基转化率。30分钟后达到规定的异氰酸酯基转化率(10质量%),因此,添加0.12质量份的邻甲苯磺酰胺。将得到的反应液通入薄膜蒸馏装置(真空度0.093KPa,温度150℃)中,除去未反应的HDI,进而,相对于得到的组合物100质量份,添加0.02质量份的邻甲苯磺酰胺,得到脂肪族多异氰酸酯衍生物H。
该脂肪族多异氰酸酯衍生物H的六亚甲基二异氰酸酯浓度为0.5质量%,异氰酸酯基含有率为22.2质量%,脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为200摩尔。
<聚氧亚烷基二醇的制备>
制造例9(多元醇A的制造)
分别使用二丙二醇作为引发剂、氢氧化钾(KOH)作为催化剂,于110℃的温度、0.4MPa的最大反应压力,使环氧丙烷进行加成聚合直至羟值成为160mgKOH/g,制备粗制多元醇a。
在氮气氛下,在已加热至80℃的粗制多元醇a中,添加8质量%的离子交换水、以及相对于粗制多元醇a中的1摩尔钾而言为1.02摩尔的磷酸(75.2质量%的水溶液的形态),于80℃使其进行中和反应2小时。
然后,一边升温一边开始进行减压脱水,在压力为40kPa的时间点,在粗制多元醇a中添加0.3质量%的吸附剂。进而,在105℃、1.33kPa以下的条件下,进行加热减压处理3小时。然后,利用过滤操作来回收多元醇A。纯化处理后的多元醇A的羟值为162mgKOH/g,羟基当量为348,CPR为0,为无色透明。
制造例10(多元醇B的制造)
除了相对于粗制多元醇a中的钾1摩尔添加1.00摩尔的磷酸以外,利用与制造例9同样的操作,得到多元醇B。纯化处理后的多元醇B的羟值为161mgKOH/g,羟基当量为346,CPR为5.4,为无色透明。
<聚氧亚烷基三醇的制备>
制造例11(多元醇C的制造)
分别使用丙三醇作为引发剂、KOH作为催化剂,于110℃的温度、0.4MPa的最大反应压力,使环氧丙烷进行加成聚合直至羟值成为561mgKOH/g,制备粗制多元醇c。
在氮气氛下,在已加热至80℃的粗制多元醇c中,添加8质量%的离子交换水、以及相对于粗制多元醇c中的钾1摩尔而言为1.02摩尔的磷酸(75.2质量%的水溶液的形态),于80℃使其进行中和反应2小时。
然后,一边升温一边开始进行减压脱水,在压力为40kPa的时间点,在粗制多元醇c中添加0.3质量%的吸附剂。进而,在105℃、1.33kPa以下的条件下,进行加热减压处理3小时。然后,利用过滤操作来回收多元醇。纯化处理后的多元醇C的羟值为563mgKOH/g,羟基当量为100,CPR为0,为无色透明。
制造例12(多元醇D的制造)
除了相对于粗制多元醇c中的钾1摩尔添加1.00摩尔的磷酸以外,利用与制造例11同样的操作,得到多元醇D。纯化处理后的多元醇D的OHV为565mgKOH/g,羟基当量为99.6,CPR为5.2,为无色透明。
3.实施例及比较例的制备
实施例1(聚氨酯树脂的制造)
于50℃将25质量份的D-700、75质量份的T-300均匀地混合,得到多元醇成分。
多元醇成分的CPR为0.1。另外,相对于多元醇成分的总量而言,T-300(三醇)的含有比例为91.3当量%,D-700(二醇)的含有比例为8.7当量%。
另外,于50℃在多元醇成分中均匀地混合0.01质量份的辛酸锡和0.002质量份的BYK A535(消泡剂,BYK JAPAN KK制)。
接着,配合6.5质量份的脂肪族多异氰酸酯衍生物A、135质量份的脂肪族多异氰酸酯衍生物B,并进行搅拌,得到多异氰酸酯成分(脂肪族多异氰酸酯衍生物组合物)。
在多异氰酸酯成分中,相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例为12.3摩尔。
然后,以多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对于多元醇成分的羟基的当量比(NCO/OH)成为1.0的方式,将多异氰酸酯成分及多元醇成分进行混合,在减压下进行脱泡,并流入2mm及10cm的金属制浇铸模具及硅制浇铸模具中,于80℃加热12小时使其进行固化反应。
由此得到聚氨酯树脂。
实施例2~15及比较例1~8
除了以表1~表10所示的质量份配合多元醇成分和多异氰酸酯成分以外,利用与实施例1同样的操作,得到聚氨酯树脂。
实施例16(聚氨酯树脂的制造)
于50℃,将12.1质量份的多元醇A、12.9质量份的多元醇B、34.6质量份的多元醇C、及40.4质量份的多元醇D均匀地混合,得到多元醇成分。
多元醇成分的CPR为2.8。另外,相对于多元醇成分的总量而言,多元醇C及多元醇D(三醇)的含有比例为91.3当量%,多元醇A及多元醇B(二醇)的含有比例为8.7当量%。
另外,于50℃,在多元醇成分中均匀地混合0.01质量份的辛酸锡和0.002质量份的BYK A535(消泡剂,BYK JAPAN KK制)。
接着,配合6.5质量份的脂肪族多异氰酸酯衍生物A、135质量份的脂肪族多异氰酸酯衍生物B,并进行搅拌,得到多异氰酸酯成分。
在多异氰酸酯成分中,相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例为12.3摩尔。
然后,以多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对于多元醇成分的羟基的当量比(NCO/OH)成为1.0的方式,将多异氰酸酯成分及多元醇成分进行混合,在减压下进行脱泡,并流入2mm及10cm的金属制浇铸模具及硅制浇铸模具中,于80℃加热12小时使其进行固化反应。
由此得到聚氨酯树脂。
实施例17(聚氨酯树脂的制造)
于50℃,将8.4质量份的多元醇A、16.6质量份的多元醇B、23.1质量份的多元醇C、51.9质量份的多元醇D均匀地混合,得到多元醇成分。
多元醇成分的CPR为3.6。另外,相对于多元醇成分的总量而言,多元醇C及多元醇D(三醇)的含有比例为91.3当量%,多元醇A及多元醇B(二醇)的含有比例为8.7当量%。
另外,于50℃,在多元醇成分中均匀地混合0.01质量份的辛酸锡和0.002质量份的BYK A535(消泡剂,BYK JAPAN KK制)。
接着,配合6.5质量份的脂肪族多异氰酸酯衍生物A、135质量份的脂肪族多异氰酸酯衍生物B,并进行搅拌,得到多异氰酸酯成分。
在多异氰酸酯成分中,相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例为12.3摩尔。
然后,以多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对于多元醇成分的羟基的当量比(NCO/OH)成为1.0的方式,将多异氰酸酯成分及多元醇成分进行混合,在减压下进行脱泡,并流入2mm及10cm的金属制浇铸模具及硅制浇铸模具中,于80℃加热12小时使其进行固化反应。
由此得到聚氨酯树脂。
实施例18(聚氨酯树脂的制造)
于50℃,均匀地混合25质量份的D-700和75质量份的T-300,得到多元醇成分。
多元醇成分的CPR为0.1。另外,相对于多元醇成分的总量而言,T-300(三醇)的含有比例为91.3当量%,D-700(二醇)的含有比例为8.7当量%。
另外,于50℃,在多元醇成分中均匀地混合0.025质量份的辛酸锡和0.002质量份的BYK A535(消泡剂,BYK JAPAN KK制)。
作为多异氰酸酯成分,使用脂肪族多异氰酸酯衍生物C(脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为55摩尔)。
然后,以多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对于多元醇成分的羟基的当量比(NCO/OH)成为1.0、且混合液的总量成为1000质量份的方式,将多异氰酸酯成分及多元醇成分进行混合,在减压下进行脱泡,并流入硅模具中,于50℃加热20小时使其进行固化反应。内温的最大值为60℃。
由此得到透明的聚氨酯树脂。
实施例19(聚氨酯树脂的制造)
于50℃均匀地混合25质量份的D-700和75质量份的T-300,得到多元醇成分。
多元醇成分的CPR为0.1。另外,相对于多元醇成分的总量而言,T-300(三醇)的含有比例为91.3当量%,D-700(二醇)的含有比例为8.7当量%。
另外,于50℃,在多元醇成分中均匀地混合0.05质量份的辛酸锡和0.002质量份的BYK A535(消泡剂,BYK JAPAN KK制)。
作为多异氰酸酯成分,使用脂肪族多异氰酸酯衍生物C(脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为55摩尔)。
然后,以多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对于多元醇成分的羟基的当量比(NCO/OH)成为1.0、且混合液的总量成为1000质量份的方式,将多异氰酸酯成分及多元醇成分进行混合,在减压下进行脱泡,并流入硅模具中,于50℃加热20小时使其进行固化反应。内温的最大值为130℃。
由此得到透明的聚氨酯树脂。
实施例20(聚氨酯树脂的制造)
于50℃均匀地混合25质量份的D-700和75质量份的T-300,得到多元醇成分。
多元醇成分的CPR为0.1。另外,相对于多元醇成分的总量而言,T-300(三醇)的含有比例为91.3当量%,D-700(二醇)的含有比例为8.7当量%。
另外,于50℃,在多元醇成分中均匀地混合0.05质量份的辛酸锡和0.002质量份的BYK A535(消泡剂,BYK JAPAN KK制)。
作为多异氰酸酯成分,使用脂肪族多异氰酸酯衍生物C(脲基甲酸酯基的含有比例相对于异氰脲酸酯基100摩尔为55摩尔)。
然后,以多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对于多元醇成分的羟基的当量比(NCO/OH)成为1.0、且混合液的总量成为1000质量份的方式,将多异氰酸酯成分及多元醇成分进行混合,在减压下进行脱泡,并流入硅模具中,于室温加热20小时使其进行固化反应。内温的最大值为80℃。
由此得到透明的聚氨酯树脂。
实施例21(聚氨酯树脂的制造)
于50℃均匀地混合30.0质量份的P-510、70.0质量份的T-300和0.2质量份的IRGANOX 245(受阻酚系抗氧化剂,BASF JAPAN公司制),得到多元醇成分。
接着,于50℃,在多元醇成分中均匀地混合0.01质量份的K-KatXK-627(氨基甲酸酯化催化剂,King Industries公司制)和0.002质量份的BYK A535(消泡剂,BYK JAPAN KK制)。
另外,作为多异氰酸酯成分,准备脂肪族多异氰酸酯衍生物C。
然后,以多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对于多元醇成分的羟基的当量比(NCO/OH)成为1.0的方式,将多异氰酸酯成分及多元醇成分进行混合,在减压下进行脱泡,并流入2mm及10cm的金属制浇铸模具及硅制浇铸模具中,于80℃加热12小时使其进行固化反应。
由此得到聚氨酯树脂。
需要说明的是,在使用硅制浇铸模具的聚氨酯树脂的表面上,转印硅模具的内表面。
实施例22~36
除了以表3及表4所示的质量份配合多元醇成分和多异氰酸酯成分以外,利用与实施例21同样的操作,得到聚氨酯树脂。
实施例37(聚氨酯树脂的制造)
于50℃均匀地混合25质量份的D-400、30质量份的P-510、45质量份的T-300和0.2质量份的IRGANOX 245,得到多元醇成分。
接着,于50℃,在多元醇成分中均匀地混合0.01质量份的辛酸锡(氨基甲酸酯化催化剂)和0.002质量份的BYK A535(消泡剂,BYK JAPAN KK制)。
另外,作为多异氰酸酯成分,准备脂肪族多异氰酸酯衍生物C。
然后,以多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对多元醇成分的羟基的当量比(NCO/OH)成为1.0的方式,将多异氰酸酯成分及多元醇成分进行混合,在减压下进行脱泡,并流入2mm及10cm的金属制浇铸模具及硅制浇铸模具中,于80℃加热12小时使其进行固化反应。
由此得到聚氨酯树脂。
需要说明的是,在使用硅制浇铸模具的聚氨酯树脂的表面上,观察到了缩痕。另外,硅模具的内表面未被转印,确认到了凹凸。
4.评价
<初始雾度(透光性)>
使用各实施例及各比较例中得到的2mm的聚氨酯树脂,按照JISK7136(2000年)、利用雾度仪(Haze Meter)(日本电色工业制,型号:NDH 2000,光源:D65)对雾度进行测定。将其结果示于表1~表10。另外,参照实施例1、3及4和比较例1及2,将脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基的比例与雾度的关系示于图1。
<耐湿热试验后的雾度(耐久性)>
将各实施例及各比较例中得到的2mm的聚氨酯树脂在80℃、90%RH的恒温恒湿槽中静置72小时,由此进行耐湿热试验。
然后,利用与初始雾度相同的方法测定雾度。将其结果示于表1~表10。
另外,参照实施例1、3及4和比较例1及2,将脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基的比例与耐湿热试验后的雾度的关系示于图2。
<雾度的变化量(耐久性)>
按照下式算出耐湿热试验前后的雾度的变化量。将其结果示于表1~表10。
雾度的变化量=耐湿热试验后的雾度-初始雾度
然后,参照实施例1、3及4和比较例1及2,将脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基的比例与耐湿热试验前后的雾度的变化量的关系示于图3。
<硬度(单位:D)>
使用各实施例及各比较例中得到的10mm的聚氨酯树脂,按照JIS K7312(1996年),测定D型硬度试验。将其结果示于表1~表10。另外,参照实施例1、3及4和比较例1及2,将脲基甲酸酯基相对于异氰脲酸酯基的比例与硬度的关系示于图1。
<断裂强度(单位:MPa)>
利用JIS-3号哑铃,对利用2mm的模具得到的聚氨酯树脂进行冲裁。接着,使用拉伸试验机(A&D公司制,型号:RTG-1310),在23℃、相对湿度55%的气氛下,在拉伸速度为100mm/min、夹头间距离为20mm的条件下进行拉伸试验。由此测定断裂强度。
<断裂伸长率(单位:%)>
将断裂强度的拉伸试验中得到的断裂时的伸长率作为断裂伸长率。
<扯裂强度(单位:N/mm)>
利用JIS-B型哑铃,对利用2mm模具得到的聚氨酯树脂进行冲裁。接着,在与断裂强度同样的条件下进行拉伸试验,测定扯裂强度。
<缩痕>
将利用硅制浇铸模具得到的聚氨酯树脂表面的凹凸作为缩痕。按以下的基准进行评价。
5:未产生缩痕
4:缩痕为整体的1%以上且小于25%
3:缩痕为整体的25%以上且小于50%
2:缩痕为整体的50%以上且小于75%
1:缩痕为75%以上且100%以下
<破裂·裂纹>
将利用2mm的金属制浇铸模具得到的聚氨酯树脂进行脱模时,将在聚氨酯树脂中未产生破裂、裂缝的情况评价为○,将在聚氨酯树脂中产生了破裂、裂缝的情况评价为×。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]

Claims (5)

1.聚氨酯树脂,其特征在于,其为多异氰酸酯成分与多元醇成分的反应产物,
所述多异氰酸酯成分含有脂肪族多异氰酸酯的衍生物,相对于脂肪族多异氰酸酯衍生物的总量而言,除脂肪族多异氰酸酯衍生物以外的成分的比例为10质量%以下,
所述脂肪族多异氰酸酯的衍生物具有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基,相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例为10摩尔以上且90摩尔以下,
所述多元醇成分含有:
羟值为100mgKOH/g以上且600mgKOH/g以下的三醇;和
羟值为100mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下的二醇,
此外的其他多元醇的含量相对于多元醇成分总量而言为10当量%以下,
所述三醇为:
聚氧亚烷基三醇,其中,氧亚烷基的碳原子数为2~3;及/或,
聚酯三醇,所述聚酯三醇为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物,
所述二醇为:
聚氧亚烷基二醇,其中,氧亚烷基的碳原子数为2~3;及/或,
聚酯二醇,所述聚酯二醇为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物,
相对于所述多元醇成分的总量,
所述三醇为10当量%以上且99当量%以下,
所述二醇为1当量%以上且90当量%以下。
2.如权利要求1所述的聚氨酯树脂,其特征在于,所述脂肪族多异氰酸酯包含五亚甲基二异氰酸酯。
3.如权利要求1所述的聚氨酯树脂,其特征在于,所述多元醇成分的平均官能团数为2.1以上且2.9以下。
4.如权利要求1所述的聚氨酯树脂,其特征在于,相对于所述多元醇成分的总量而言,所述聚酯二醇及所述聚酯三醇的含有比例的总量为5当量%以上且70当量%以下。
5.聚氨酯树脂的制造方法,其特征在于,具备使多异氰酸酯成分与多元醇成分反应的工序,
所述多异氰酸酯成分含有脂肪族多异氰酸酯的衍生物,相对于脂肪族多异氰酸酯衍生物的总量而言,除脂肪族多异氰酸酯衍生物以外的成分的比例为10质量%以下,
所述脂肪族多异氰酸酯的衍生物具有异氰脲酸酯基及脲基甲酸酯基,相对于异氰脲酸酯基100摩尔而言,脲基甲酸酯基的含有比例为10摩尔以上且90摩尔以下,
所述多元醇成分含有:
羟值为100mgKOH/g以上且600mgKOH/g以下的三醇;和
羟值为100mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下的二醇,
此外的其他多元醇的含量相对于多元醇成分总量而言为10当量%以下,
所述三醇为:
聚氧亚烷基三醇,其中,氧亚烷基的碳原子数为2~3;及/或,
聚酯三醇,所述聚酯三醇为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物,
所述二醇为:
聚氧亚烷基二醇,其中,氧亚烷基的碳原子数为2~3;及/或,
聚酯二醇,所述聚酯二醇为多元酸及/或其烷基酯与多元醇的反应产物,
相对于所述多元醇成分的总量,
所述三醇为10当量%以上且99当量%以下,
所述二醇为1当量%以上且90当量%以下,
所述多异氰酸酯成分的异氰酸酯基相对于所述多元醇成分的羟基而言的当量比(NCO/OH)为0.9以上且1.1以下。
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