CN109790274A - 使用聚轮烷的氨基甲酸酯树脂、以及抛光垫 - Google Patents

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Abstract

本发明提供被认为交联点均匀分散、可适度分子运动的、耐磨性高的滑动部件用的氨基甲酸酯树脂。特别地,提供可适合用作抛光垫的氨基甲酸酯树脂。本发明提供抛光用氨基甲酸酯树脂,其是通过聚合含有以下成分的聚合性组合物而得到的:具有由轴分子和包合该轴分子的多个环状分子形成的复合分子结构、且在该环状分子的至少一部分中引入具有含活性氢基团的侧链的聚轮烷(A),以及多异(硫)氰酸酯化合物(B)。

Description

使用聚轮烷的氨基甲酸酯树脂、以及抛光垫
技术领域
本发明涉及新的氨基甲酸酯树脂。具体地,涉及聚合特定的聚合性单体成分而得到的新的氨基甲酸酯树脂、以及含有该氨基甲酸酯树脂的新的抛光垫。
背景技术
抛光用部件是指通过抛光剂使对象的被抛光部件平坦化时使用的部件。具体地,该抛光用部件是指在将被抛光部件的表面平坦化时,一边将浆料等抛光剂供给该表面,一边使抛光剂滑动地与该表面接触来使用的部件。例如,包括抛光垫。
在这样的抛光用部件中,大多使用聚氨酯树脂。一般地,作为抛光用部件,从降低成本、稳定制造和提高生产率的观点考虑,总是期望长期耐磨耗良好的耐久性高的材料。
抛光用部件具体地用作CMP(化学机械抛光)法中的垫材(以下,有时称为抛光垫)。CMP法是赋予优异的表面平坦性的抛光方法,特别是可以在液晶显示器(LCD)、硬盘用玻璃基盘、硅晶片、半导体器件的制造工艺中采用。
在上述CMP法中,通常,在抛光加工时,一般采用供给使磨粒分散在碱性溶液或酸性溶液中而得到的浆料(抛光液)来抛光的方式。即,被抛光物通过浆料中的磨粒的机械作用和碱性溶液或酸性溶液的化学作用而平坦化。通常,通过将该浆料供给于被抛光物的表面,一边滑动抛光垫材一边使之与该表面接触,由此使该抛光物的表面平坦化。
作为在上述CMP法中的抛光垫的抛光特性,要求向被抛光物赋予优异的平坦性,抛光速率(抛光速度)大。进而,为了提高生产率,期望提高耐磨性。
作为这样的抛光垫的材质,已知有由氨基甲酸酯固化性组合物得到的抛光材料,所述氨基甲酸酯固化性组合物包含:含有使多元醇和甲苯二异氰酸酯这样的多异氰酸酯反应而得到的氨基甲酸酯预聚物的主剂、和含有胺化合物的固化剂(参照专利文献1)。进而,作为耐磨性更加提高的材料,已知有使用对苯二异氰酸酯作为多异氰酸酯化合物的抛光材料(参照专利文献2)。
但是,这些方法中记载的抛光材料中的多元醇化合物为二醇化合物,在得到的氨基甲酸酯树脂中,不存在交联结构,因而,为了应对近年来的高度的耐磨性的要求,还有改善的余地。
另一方面,近年来,作为新结构的聚合物,推荐开发聚轮烷。该聚轮烷是具有由轴分子和包合该轴分子的多个环状分子形成的复合分子结构的功能性材料。作为具体的开发例,例如可举出用于磨耗部分的、成为滑动性优异的部件的聚轮烷(例如,参照专利文献3)。
但是,认为含有专利文献3中记载的聚轮烷的材料主要以用于运动用品、建筑材料或医疗材料为目的,但从满足高度的耐磨性的观点考虑,尚存改善的余地。
另外,除此以外,使用聚轮烷,研究了如下这样的树脂。例如,已知有含有聚轮烷和热塑性聚氨酯的热塑性树脂(参照专利文献4)。该专利文献4中记载的热塑性树脂通过含有聚轮烷,提高了热塑性聚氨酯树脂的机械特性,但仅仅是单纯地混合该聚轮烷和热塑性聚氨酯,从满足高度的耐磨性的观点考虑,尚存改善的余地。
对此,也进行了将聚轮烷本身摄入聚氨酯的分子内来改善该聚氨酯的机械特性的方法(参照专利文献5~7)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2007-77207号公报
专利文献2:特开2015-178558号公报
专利文献3:国际公开WO2006/115255号小册子
专利文献4:国际公开WO2016/114243号小册子
专利文献5:国际公开WO2015/159875号小册子
专利文献6:特开2017-48305号公报
专利文献7:特开2017-75301号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献5~7中记载的聚氨酯能够更有效地提高聚氨酯的机械特性。
但是,近年来,期望开发高性能的树脂,特别是对于用于抛光垫的氨基甲酸酯树脂来说,期望开发与以往的聚氨酯树脂相比耐磨性更优异的树脂。进而,例如在抛光垫这样的用途中,在抛光晶片这样的半导体材料时,期望能够稳定地制造不产生微细的伤痕即耐擦伤性良好、抛光速度快、平滑的晶片。因此,为了除了耐磨性优异以外、还具有适度的硬度、而且耐擦伤性优异、能够以快的抛光速度等进行稳定的抛光,期望低滞后性的弹性恢复优异的抛光垫。
因此,本发明的目的在于提供耐磨性高、弹性恢复优异、低滞后性的滑动部件用的氨基甲酸酯树脂。特别是提供可适合用作抛光垫的氨基甲酸酯树脂。
解决课题的手段
本发明人等为了解决上述课题,进行了深入的研究,结果发现,通过将具有特定结构的、特别是由进一步修饰环状分子的聚轮烷与多异氰酸酯化合物反应而得到的氨基甲酸酯树脂用作抛光用部件,可以解决上述课题,至此完成了本发明。
即,根据本发明,提供
(1)氨基甲酸酯树脂,其是通过聚合含有以下成分的聚合性组合物而得到的:
具有由轴分子和包合该轴分子的多个环状分子形成的复合分子结构、且在该环状分子的至少一部分中引入具有含活性氢基团的侧链的聚轮烷(A),和
多异(硫)氰酸酯化合物(B)。
本发明中,上述的聚轮烷(A)是具有如下结构的分子的复合物:即,链状的轴分子贯通多个环状分子的环内且轴分子的两末端键合有体积大的基团,由于立体阻碍,环状分子不易从轴分子中拔出的结构。
聚轮烷这样的分子的复合体被称为超分子(Supramolecule)。
本发明的聚合性组合物适宜采用以下的方案。
(2)上述(1)所述的氨基甲酸酯树脂,其中,相对于上述聚轮烷(A)100质量份,上述聚合性组合物含有上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)3~2000质量份。
(3)上述聚合性组合物还含有上述聚轮烷(A)以外的具有含活性氢基团的含活性氢化合物(C)。
(4)上述含活性氢化合物(C)含有具有氨基作为含活性氢基团的化合物(CA)。
(5)相对于上述聚轮烷(A)100质量份,上述聚合性组合物含有:
上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)10~3000质量份,和
上述含活性氢化合物(C)3~2000质量份。
(6)上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)含有:
由分子内具有2个含活性氢基团的含有2官能活性氢的化合物(C1)与分子内具有2个异(硫)氰酸酯基的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)反应而得到的、分子末端具有异(硫)氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物(B2)。
(7)含有上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)的异氰酸酯当量在300~5000的范围。
(8)抛光垫,含有上述(1)~(7)任一项所述的氨基甲酸酯树脂。
发明效果
本发明的氨基甲酸酯树脂如后述的实施例所示,具有适度的硬度,且具有优异的弹性恢复(低滞后损失),且耐磨性高。
因此,在使用该氨基甲酸酯树脂作为滑动部件用(抛光材料)例如抛光垫时,不仅具有良好的耐磨性,而且可以发挥优异的抛光特性,即,高的抛光速率、低擦伤性、以及高平坦性。
附图说明
[图1]本发明中使用的聚轮烷(A)的图像。
具体实施方式
本发明的氨基甲酸酯树脂是通过将含有以下成分的聚合性组合物聚合而得到的氨基甲酸酯树脂:具有由轴分子和包合该轴分子的多个环状分子形成的复合分子结构、且在该环状分子的至少一部分中引入具有含活性氢基团的侧链的聚轮烷(A),以及多异(硫)氰酸酯化合物(B)。
本发明的氨基甲酸酯树脂是上述聚轮烷(A)进入分子内的热固性氨基甲酸酯树脂。
首先,关于具有由轴分子和包合该轴分子的多个环状分子形成的复合分子结构、且在该环状分子的至少一部分中引入具有含活性氢基团的侧链的聚轮烷(A)(以下,有时简称为“聚轮烷(A)”或“(A)成分”),进行说明。
<具有由轴分子和包合该轴分子的多个环状分子形成的复合分子结构、且在该环状分子的至少一部分中引入具有含活性氢基团的侧链的聚轮烷(A)>
本发明中使用的聚轮烷(A)如图1所示那样,作为整体由“1”表示,具有由链状轴分子“2”、环状分子“3”和侧链“5”形成的复合分子结构。即,多个环状分子“3”包合链状轴分子“2”,轴分子“2”贯通环状分子“3”所具有的环内部。因此,环状分子“3”可在轴分子“2”上自如地滑动,但在轴分子“2”的两端,形成体积大的末端基团“4”,防止环状分子“3”从轴分子“2”上脱落。进而,在环状分子“3”具有的环上引入具有含活性氢基团的侧链“5”。
上述聚轮烷(A)的该环状分子“3”可在轴分子“2”上滑动。除此以外,由于还可以从环状分子“3”引入具有含活性氢基团的侧链,因此,既可以使下述详述的上述含活性氢化合物(C)与多异(硫)氰酸酯化合物(B)反应,形成交联结构,也可以形成疑似交联结构。其结果推测,具有易于分子运动的交联点可提高氨基甲酸酯树脂的耐磨性。进而认为,由于氨基甲酸酯树脂在其分子中具有上述可滑动的交联结构,因而具有低的滞后损失,可显现优异的机械特性。
上述聚轮烷(A)可以通过国际公开第WO2015/068798号小册子等所述的方法合成。说明上述(A)成分的构成。
(聚轮烷(A)轴分子)
上述聚轮烷(A)中,作为轴分子,已知有各种分子。例如,作为链状部分,只要可贯通环状分子所具有的环,可以为直链状或支链状,一般由聚合物形成。具体地,记载于国际公开第WO2015/068798号小册子等中。
作为形成这样的轴分子的链状部分的适宜的聚合物,例如可举出聚乙二醇、聚异戊二烯、聚异丁烯、聚丁二烯、聚丙二醇、聚四氢呋喃、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇或聚乙烯基甲基醚,其中,特别优选可举出聚乙二醇。
进而,作为在链状部分的两端形成的体积大的基团,只要是能防止环状分子从轴分子脱离的基团,就没有特殊限制,从体积大的观点考虑,例如可举出金刚烷基、三苯甲基、荧光素基、二硝基苯基和芘基,其中,特别是从引入的容易性等的观点考虑,可举出金刚烷基。
上述轴分子的分子量没有特殊限制,但过大时,存在粘度升高的倾向,过小时,存在环状分子的可动性降低的倾向。从这样的观点考虑,轴分子的重均分子量Mw优选为1,000~100,000,更优选为5,000~80,000,特别优选为10,000~50,000的范围。
(聚轮烷(A)的环状分子)
另外,环状分子是具有能够包合上述那样的轴分子的大小的环的分子,作为这样的环,例如可举出环糊精环、冠醚环、苯并冠醚环、二苯并冠醚环和二环己基冠醚环,其中,特别优选为环糊精环。
环糊精环中,存在α型(环内径0.45~0.6nm)、β型(环内径0.6~0.8nm)、γ型(环内径0.8~0.95nm)。特别地,最优选为α-环糊精环。
多个具有上述这样的环的环状分子包合在1个轴分子上,一般来说,将相对于1个轴分子可包合的环状分子的最大包合数设为1时,环状分子的包合数优选为0.001至0.6,更优选为0.002至0.5,进一步优选为0.003至0.4的范围。
环状分子相对于1个轴分子的最大包合数可以由轴分子的长度和环状分子所具有的环的厚度计算。例如,轴分子的链状部分由聚乙二醇形成,以环状分子所具有的环为α-环糊精环的情况为例,按如下所述,计算最大包合数。
即,聚乙二醇的重复单元[-CH2-CH2O-]的2个单元部分近似于1个α-环糊精环的厚度。因此,由该聚乙二醇的分子量,计算重复单元数,求出该重复单元数的1/2来作为环状分子的最大包合数。将该最大包合数设定为1.0,将环状分子的包合数调整至上述范围。
(聚轮烷(A)环状分子所具有的侧链)
本发明中使用的聚轮烷(A)的特征在于,向上述环状分子中引入侧链,该侧链具有含活性氢基团。本发明中,上述环状分子所具有的侧链是指具有一定程度的长度。而且,该环状分子直接具有的活性氢不相当于该侧链具有的活性氢。即,例如,当该环状分子为α-环糊精环时,α-环糊精环具有的羟基(OH基)的活性氢不相当于该侧链具有的活性氢。本发明中,认为通过使具有一定程度的长度的侧链具有活性氢,发挥优异的效果。如后所述,在本发明中,例如,当环状分子为α-环糊精环时,优选使该α-环糊精环所具有的羟基(OH基)与其他化合物反应,形成具有由其他化合物形成的侧链的环,此时,优选向该侧链中引入活性氢。
作为上述侧链所具有的含活性氢基团,例如可举出选自羟基(OH基)、硫醇基(SH基)、和氨基(-NH2或-NHR;R为取代基,例如烷基)中的至少1种基团。其中,从与异(硫)氰酸酯化合物(B)的反应性良好的观点考虑,优选为OH基。
另外,具有含活性氢基团的侧链没有特殊限制,适宜通过重复碳数3~20的范围的有机链来形成。这样的侧链的平均分子量为50~10,000,优选为100~8,000,更优选为200~5,000的范围,最优选为300~1,500的范围。该侧链的平均分子量可以通过引入侧链时使用的量来调节,通过计算而求得,也可以由1H-NMR的测定求得。侧链过短时,被抛光体表面的均匀的平坦精度有降低的倾向。另一方面,侧链过长时,耐磨性有降低的倾向。
上述这样的侧链是利用环状分子所具有的官能团,通过修饰该官能团而引入的。例如,α-环糊精环具有18个OH基(羟基)作为官能团,经由该OH基,引入侧链。即,相对于1个α-环糊精环,最多可引入18个侧链。本发明中,为了充分发挥上述的侧链的功能,优选这样的环所具有的总官能团数的6%以上、特别是30%以上被侧链修饰。予以说明,环状分子所具有的官能团有时影响与其他成分的相容性,特别是当该官能团为OH基时,对与其他成分的相容性的影响大。因此,该官能团被修饰的比例(修饰度)优选为6%以上80%以下,更优选为30%以上70%以下。予以说明,如下述详述的,环状分子的官能团由于比侧链具有的OH基的反应性低,因此即使修饰度低,也不易发生相容性低下、渗出的问题。因此,修饰度只要在上述范围,即可发挥更优异的效果。予以说明,当侧链键合在上述α-环糊精环的18个OH基中的9个上时,其修饰度为50%。
上述这样的侧链(有机链)只要是在其有机链上具有含活性氢基团,可以是直链状或支链状。另外,利用开环聚合;自由基聚合;阳离子聚合;阴离子聚合;原子移动自由基聚合、RAFT聚合、NMP聚合等活性自由基聚合等,通过使具有含活性氢基团的有机链(侧链)与上述环状分子的官能团反应,可以引入期望的侧链。
例如,通过开环聚合,可以引入源自内酯或环状醚等环状化合物的侧链。对于将内酯或环状醚等环状化合物开环聚合而引入的侧链而言,可以在该侧链的末端引入作为含活性氢基团的OH基。
该环状化合物中,从获得容易、反应性高、以及大小(分子量)的调整容易的观点考虑,优选使用环状醚、内酯。适宜的环状化合物的具体例如下所述。
环状醚:环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、表氯醇、环氧溴丙烷、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、环氧异丁烷、氧杂环丁烷、3-甲基氧杂环丁烷、3,3-二甲基氧杂环丁烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、3-甲基四氢呋喃等。
内酯化合物:
4元环内酯:例如,β-丙内酯、β-甲基丙内酯、L-丝氨酸-β-内酯等。
5元环内酯:例如,γ-丁内酯、γ-己内酯、γ-庚内酯、γ-辛内酯、γ-癸内酯、γ-十二内酯、α-己基-γ-丁内酯、α-庚基-γ-丁内酯、α-羟基-γ-丁内酯、γ-甲基-γ-癸内酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、α,α-二甲基-γ-丁内酯、D-赤酮酸内酯、α-甲基-γ-丁内酯、γ-壬内酯、DL-泛内酯、γ-苯基-γ-丁内酯、γ-十一内酯、γ-戊内酯、2,2-五亚甲基-1,3-二氧杂环戊烷-4-酮、α-溴-γ-丁内酯、γ-巴豆酰内酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、α-甲基丙烯酰氧基-γ-丁内酯、β-甲基丙烯酰氧基-γ-丁内酯等。
6元环内酯:例如,δ-戊内酯、δ-己内酯、δ-辛内酯、δ-壬内酯、δ-癸内酯、δ-十一内酯、δ-十二内酯、δ-十三内酯、δ-十四内酯、DL-甲羟戊酸内酯、4-羟基-1-环己烷羧酸δ-内酯、单甲基-δ-戊内酯、单乙基-δ-戊内酯、单己基-δ-戊内酯、1,4-二烷-2-酮、1,5-二氧杂环庚烷-2-酮等。
7元环内酯:例如,非烷基-ε-己内酯、二烷基-ε-己内酯、单甲基-ε-己内酯、单乙基-ε-己内酯、单己基-ε-己内酯、二甲基-ε-己内酯、二-正丙基-ε-己内酯、二-正己基-ε-己内酯、三甲基-ε-己内酯、三乙基-ε-己内酯、三-正-ε-己内酯、ε-己内酯、5-壬基-氧杂环庚烷-2-酮、4,4,6-三甲基-氧杂环庚烷-2-酮、4,6,6-三甲基-氧杂环庚烷-2-酮、5-羟甲基-氧杂环庚烷-2-酮等。
8元环内酯:例如,ζ-庚内酯等。
其他内酯:例如,内酯、丙交酯、二丙交酯、四甲基糖苷、1,5-二氧杂环庚烷-2-酮、叔丁基己内酯等。
上述环状化合物即可以单独使用,也可以并用多种。
本发明中,适宜使用的侧链引入化合物为内酯化合物,特别适宜为ε-己内酯、α-乙酰基-γ-丁内酯、α-甲基-γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-丁内酯等内酯化合物,最优选为ε-己内酯。
另外,在通过开环聚合使环状化合物反应而引入侧链时,与环键合的官能团(例如羟基)的反应性匮乏,特别是由于立体阻碍等,有时难以使大分子直接反应。在这样的情况下,例如,为了使己内酯等反应,可以采用如下手段:通过使环氧丙烷等低分子化合物与官能团反应而发生羟丙基化,由此引入反应性丰富的官能团(羟基),然后使己内酯与该羟丙基的羟基进行开环聚合,引入大的侧链。此时,羟丙基化的部分也可以视为侧链。
在本发明中使用的聚轮烷(A)中,在向环状分子引入具有OH基(羟基)的侧链时,考虑到侧链引入的容易性、侧链大小(分子量)的调节的容易性、以及改性该OH基等,优选采用通过上述开环聚合来引入侧链的方法。因此,优选在末端引入具有OH基的侧链。
除此以外,通过开环聚合,引入源自环状缩醛、环状胺、环状碳酸酯、环状亚氨基醚、环状硫代碳酸酯等环状化合物的侧链,由此可以引入具有活性氢基的侧链。其中,适宜的环状化合物的具体例可以使用国际公开第WO2015/068798号小册子中记载的化合物。
另外,利用自由基聚合向环状分子引入侧链的方法如下所述。
聚轮烷的环状分子所具有的环不具有成为自由基引发点的活性部位。因此,在使自由基聚合性化合物反应之前,需要使用于形成自由基聚合引发点的化合物与环所具有的官能团(羟基)反应,以预先形成成为自由基引发点的活性部位。
作为用于形成上述这样的自由基引发点的化合物,代表性的为有机卤素化合物,例如可举出2-溴异丁基溴、2-溴丁酸、2-溴丙酸、2-氯丙酸、2-溴异丁酸、表氯醇、表溴醇、异氰酸2-氯乙酯等。即,所述有机卤素化合物通过与环状分子的环所具有的官能团发生缩合反应,与该环键合,向该环中引入含有卤原子的基团(有机卤素化合物残基)。在自由基聚合时,在该有机卤素化合物残基上,通过卤原子的移动等,生成自由基,其成为自由基聚合引发点,自由基聚合进行。
另外,上述这样的具有成为自由基聚合引发点的活性部位的基团(有机卤素化合物残基)可以通过如下方式引入:例如,可以使环具有的羟基与具有胺、羧酸、异氰酸酯、咪唑、酸酐等官能团的化合物反应,引入羟基以外的其他官能团,也可以使这样的其他官能团与上述的有机卤素化合物反应来引入。
另外,作为通过自由基聚合而引入侧链所使用的自由基聚合性化合物,适宜使用具有烯属不饱和键的基团,例如具有(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基等官能团中的至少1种的化合物(以下,称为烯属不饱和单体)。另外,作为烯属不饱和单体,也可以使用末端具有烯属不饱和键的低聚物或聚合物(以下,称为大分子单体)。作为这样的烯属不饱和单体,适宜的环状化合物的具体例可以使用国际公开第WO2015/068798号小册子中记载的化合物。
如上所述,当使用自由基聚合性化合物向环状分子中引入侧链,而该自由基聚合性化合物具有活性氢基时,侧链原样成为具有含活性氢基团的侧链。另外,当该自由基聚合性化合物不为具有含活性氢基团的化合物时,在由该自由基聚合性化合物形成侧链后,该侧链的一部分可以被含活性氢基团取代。
(适宜的聚轮烷(A)的构成)
本发明中,最适宜使用的聚轮烷(A)是以两端键合有金刚烷基的聚乙二醇为轴分子、以具有α-环糊精环的环状分子为环状分子,再通过聚己内酯向该环引入侧链(末端为OH基)而得到的。此时,可以将α-环糊精环的OH基进行羟丙基化,然后通过开环聚合而引入聚己内酯。
接着,说明多异(硫)氰酸酯化合物(B)。
<多异(硫)氰酸酯化合物(B)>
本发明的多异(硫)氰酸酯化合物(B)(以下,有时简称为“(B)成分”)是1分子中具有2个以上异氰酸酯基、1分子中具有2个以上异硫氰酸酯基、或1分子中存在的异氰酸酯基和异硫氰酸酯基的合计基团数为2个以上的化合物。
另外,上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)可以含有由多异(硫)氰酸酯化合物和下述的多(硫)醇化合物反应而制备的氨基甲酸酯预聚物(B2)。相当于多异(硫)氰酸酯化合物(B)的氨基甲酸酯预聚物(B2)可以不受限制地在本发明中使用一般使用的含有未反应的异氰酸酯基的预聚物。
作为上述多异(硫)氰酸酯化合物(B),例如,大致分类的话,可分成脂族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯、芳族异氰酸酯、异硫氰酸酯化合物、氨基甲酸酯预聚物(B2)。本发明中,上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)既可以使用1种,也可以使用多种化合物。当使用多种化合物时,成为基准的质量为多种化合物的合计量。若具体地例示这些多异(硫)氰酸酯化合物(B),可举出以下的化合物。
脂族异氰酸酯:
乙烯二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、九亚甲基二异氰酸酯、2,2’-二甲基戊烷二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、丁烯二异氰酸酯、1,3-丁二烯-1,4-二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,6,11-三甲基十一亚甲基二异氰酸酯、1,3,6-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,8-二异氰酸酯-4-异氰酸酯甲基辛烷、2,5,7-三甲基-1,8-二异氰酸酯-5-异氰酸酯甲基辛烷、双(异氰酸酯乙基)碳酸酯、双(异氰酸酯乙基)醚、1,4-丁二醇二丙基醚-ω,ω’-二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯甲基酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯等2官能异氰酸酯化合物(相当于构成下述详述的氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1))、
赖氨酸三异氰酸酯、2-异氰酸酯乙基-2,6-二异氰酸酯己酸酯、2-异氰酸酯丙基-2,6-二异氰酸酯己酸酯等多官能异氰酸酯化合物。
脂环族异氰酸酯:
异佛尔酮二异氰酸酯、(双环[2.2.1]庚烷-2,5-二基)双亚甲基二异氰酸酯、(双环[2.2.1]庚烷-2,6-二基)双亚甲基二异氰酸酯、2β,5α-双(异氰酸酯)降莰烷、2β,5β-双(异氰酸酯)降莰烷、2β,6α-双(异氰酸酯)降莰烷、2β,6β-双(异氰酸酯)降莰烷、2,6-二(异氰酸酯甲基)呋喃、双(异氰酸酯甲基)环己烷、二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、4,4-亚异丙基双(环己基异氰酸酯)、环己烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、二环己基二甲基甲烷二异氰酸酯、2,2’-二甲基二环己基甲烷二异氰酸酯、双(4-异氰酸酯-n-亚丁基)季戊四醇、二聚酸二异氰酸酯、2,5-双(异氰酸酯甲基)-双环[2,2,1]-庚烷、2,6-双(异氰酸酯甲基)-双环[2,2,1]-庚烷、3,8-双(异氰酸酯甲基)三环癸烷、3,9-双(异氰酸酯甲基)三环癸烷、4,8-双(异氰酸酯甲基)三环癸烷、4,9-双(异氰酸酯甲基)三环癸烷、1,5-二异氰酸酯十氢萘、2,7-二异氰酸酯十氢萘、1,4-二异氰酸酯十氢萘、2,6-二异氰酸酯十氢萘、双环[4.3.0]壬烷-3,7-二异氰酸酯、双环[4.3.0]壬烷-4,8-二异氰酸酯、双环[2.2.1]庚烷-2,5-二异氰酸酯和双环[2.2.1]庚烷-2,6-二异氰酸酯、双环[2,2,2]辛烷-2,5-二异氰酸酯、双环[2,2,2]辛烷-2,6-二异氰酸酯、三环[5.2.1.02.6]癸烷-3,8-二异氰酸酯、三环[5.2.1.02.6]癸烷-4,9-二异氰酸酯等2官能异氰酸酯化合物(相当于构成下述详述的氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1))、
2-异氰酸酯甲基-3-(3-异氰酸酯丙基)-5-异氰酸酯甲基-双环[2,2,1]-庚烷、2-异氰酸酯甲基-3-(3-异氰酸酯丙基)-6-异氰酸酯甲基-双环[2,2,1]-庚烷、2-异氰酸酯甲基-2-(3-异氰酸酯丙基)-5-异氰酸酯甲基-双环[2,2,1]-庚烷、2-异氰酸酯甲基-2-(3-异氰酸酯丙基)-6-异氰酸酯甲基-双环[2,2,1]-庚烷、2-异氰酸酯甲基-3-(3-异氰酸酯丙基)-5-(2-异氰酸酯乙基)-双环[2,2,1]-庚烷、2-异氰酸酯甲基-3-(3-异氰酸酯丙基)-6-(2-异氰酸酯乙基)-双环[2,1,1]-庚烷、2-异氰酸酯甲基-2-(3-异氰酸酯丙基)-5-(2-异氰酸酯乙基)-双环[2,2,1]-庚烷、2-异氰酸酯甲基-2-(3-异氰酸酯丙基)-6-(2-异氰酸酯乙基)-双环[2,2,1]-庚烷、1,3,5-三(异氰酸酯甲基)环己烷等多官能异氰酸酯化合物。
芳族异氰酸酯:
苯二甲基二异氰酸酯(o-、m-,p-)、四氯-m-苯二甲基二异氰酸酯、亚甲基二苯基-4,4’-二异氰酸酯、4-氯-m-苯二甲基二异氰酸酯、4,5-二氯-m-苯二甲基二异氰酸酯、2,3,5,6-四溴-p-苯二甲基二异氰酸酯、4-甲基-m-苯二甲基二异氰酸酯、4-乙基-m-苯二甲基二异氰酸酯、双(异氰酸酯乙基)苯、双(异氰酸酯丙基)苯、1,3-双(α,α-二甲基异氰酸酯甲基)苯、1,4-双(α,α-二甲基异氰酸酯甲基)苯、α,α,α’,α’-四甲基苯二甲基二异氰酸酯、双(异氰酸酯丁基)苯、双(异氰酸酯甲基)萘、双(异氰酸酯甲基)二苯基醚、双(异氰酸酯乙基)丁酸酯、2,6-二(异氰酸酯甲基)呋喃、苯二异氰酸酯(o-,m-,p-)、甲苯二异氰酸酯、乙基苯二异氰酸酯、异丙基苯二异氰酸酯、二甲基苯二异氰酸酯、二乙基苯二异氰酸酯、二异丙基苯二异氰酸酯、三甲基苯三异氰酸酯、苯三异氰酸酯、1,3,5-三异氰酸酯甲基苯、1,5-萘二异氰酸酯、甲基萘二异氰酸酯、联苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、3,3’-二甲基二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、联苄基-4,4’-二异氰酸酯、双(异氰酸酯苯基)乙烯、3,3’-二甲氧基联苯基-4,4’-二异氰酸酯、苯基异氰酸酯甲基异氰酸酯、苯基异氰酸酯乙基异氰酸酯、四氢萘二异氰酸酯、六氢苯二异氰酸酯、六氢二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、二苯基醚二异氰酸酯、乙二醇二苯基醚二异氰酸酯、1,3-丙二醇二苯基醚二异氰酸酯、二苯甲酮二异氰酸酯、二甘醇二苯基醚二异氰酸酯、二苯并呋喃二异氰酸酯、咔唑二异氰酸酯、乙基咔唑二异氰酸酯、二氯咔唑二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯等2官能异氰酸酯化合物(相当于构成下述详述的氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1))、
均三甲苯三异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、聚偏苯三酸MDI、萘三异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4,4’-三异氰酸酯、3-甲基二苯基甲烷-4,4’,6-三异氰酸酯、4-甲基-二苯基甲烷-2,3,4’,5,6-五异氰酸酯等多官能异氰酸酯化合物。
异硫氰酸酯化合物:
p-苯二异硫氰酸酯、亚二甲苯-1,4-二异硫氰酸酯、和亚乙基二异硫氰酸酯等含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(相当于构成下述详述的氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1))。
<适宜的多异(硫)氰酸酯化合物(B)>
在上述这样的该多异(硫)氰酸酯化合物(B)中,作为适宜的化合物,可举出以下的化合物。
作为该多异(硫)氰酸酯化合物(B)的优选例,可举出下述式(1)~(7)表示的化合物、1,5-萘二异氰酸酯。除此以外,适宜使用由1,5-萘二异氰酸酯、和下述式(1)~(7)中举出的异氰酸酯与多元醇形成的氨基甲酸酯预聚物(B2)。进而,若例示作为产品销售的改性体异(硫)氰酸酯化合物中适宜的例子,可举出碳二亚胺改性MDI(例如,制品名ミリオネートMTL系列,东曹株式会社制)、多元醇改性异氰酸酯(例如,制品名コロネート1108、コロネート1120、コロネート1334、コロネート1050、コロネート1057,东曹株式会社制)等。这些化合物既可以单独使用,也可以使用2种以上的化合物。
(具有亚烷基链的化合物)
优选使用下述式(1)表示的化合物:
[化1]
OCN-A-NCO (1)
(其中,A为碳数1~10的亚烷基,也可以为上述亚烷基的链中的碳原子被替代为硫原子的基团)。上述式(1)表示的化合物相当于构成下述详述的氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)。
A为碳数1~10的亚烷基,可以为直链状或支链状的基团。其中,优选为碳数5~10的五亚甲基、六亚甲基、七亚甲基、或八亚甲基的直链状的基团,或者五亚甲基、六亚甲基、七亚甲基、八亚甲基的氢原子的一部分被甲基取代的支链状的基团。
若具体例示上述式(1)表示的化合物时,可举出亚乙基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、七亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基己烷亚甲基二异氰酸酯等。这些化合物既可以单独使用,也可以使用2种以上的化合物。
(分子内具有1个苯基或环己烷基(环)的化合物)
优选使用下述式(2)或下述式(3)表示的化合物:
[化2]
[化3]
(其中,在式(2)、(3)各自中,所示的2个R1各自为碳数1~4的烷基、或氢原子,它们可以是相同或不同的基团,
R2为碳数1~4的烷基,当存在多个R2时,它们可以是相同或不同的基团,
a为2或3的整数,b为0~4的整数,c为0~4的整数。)。
上述式(2)表示的化合物与上述式(3)表示的化合物的差异为具有苯基的化合物(上述式(2)表示的化合物)与具有环己烷基(环)的化合物(上述式(3)表示的化合物)的差异。予以说明,在上述式(2)或(3)表示的化合物中,a为2的情况(异氰酸酯基为2个的化合物的情况)相当于构成下述详述的氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)。
R1中的碳数1~4的烷基可以为直链状或支链状的基团。其中,R1特别优选为氢原子、甲基、乙基。
R2中,碳数1~4的烷基可以为直链状或支链状的基团。其中,R2特别优选为氢原子、甲基、乙基。
若具体例示上述式(2)或上述式(3)表示的化合物,可举出异佛尔酮二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯(o-,m-,p-)、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、苯二异氰酸酯(o-,m-,p-)等。这些化合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。
(分子内具有2个苯基或2个环己烷基(环)的化合物)
优选使用下述式(4)或下述式(5)表示的化合物:
[化4]
[化5]
(其中,在式(4)、(5)各自中,所示的4个R3各自为碳数1~4的烷基、或氢原子,它们可以是相同或不同的基团,
d为0~4的整数。)。
上述式(4)表示的化合物与上述式(5)表示的化合物的差异为具有2个苯基的化合物(上述式(4)表示的化合物)与具有2个环己烷基(环)的化合物(上述式(5)表示的化合物)的差异。予以说明,上述式(4)或(5)表示的化合物相当于构成下述详述的氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)。
R3中的碳数1~4的烷基可以为直链状或支链状的基团。其中,R3特别优选为氢原子、甲基、乙基。
若具体例示上述式(4)或上述式(5)表示的化合物,可举出2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯等。这些化合物既可以单独使用,也可以使用2种以上的化合物。
(具有降莰烷环的化合物)
下述式(6)表示的化合物:
[化6]
(式中,
R4各自为碳数1~4的烷基、或氢原子,它们可以是相同或不同的基团,e为0~4的整数)。上述式(6)表示的化合物相当于构成下述详述的氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)。
R4中的碳数1~4的烷基可以为直链状或支链状的基团。其中,R4特别优选为氢原子、甲基、乙基。
若具体例示上述式(6)表示的化合物,可举出降莰烷二异氰酸酯、2,5-双(异氰酸酯甲基)-双环[2,2,1]-庚烷、2,6-双(异氰酸酯甲基)-双环[2,2,1]-庚烷。这些化合物既可以单独使用,也可以使用2种以上的化合物。
(高分子量化合物)
下述式(7)表示的化合物:
[化7]
(其中,所示的2个R5各自为碳数1~4的烷基,它们可以是相同或不同的基团,f为1以上100以下的整数)。
R5中的碳数1~4的烷基可以为直链状或支链状的基团。其中,R5特别优选为甲基、乙基。
若具体例示上述式(7)表示的化合物,可举出聚合MDI,例如,制品名ミリオネートMR系列,东曹株式会社制。这些化合物既可以单独使用,也可以使用2种以上的化合物。
(特别适宜的多异(硫)氰酸酯化合物(B))
在上述记载的优选的异(硫)氰酸酯中,作为更适宜的异(硫)氰酸酯化合物,可举出芳族异氰酸酯、及其改性体(氨基甲酸酯预聚物(B2))等。其中,特别优选使用该氨基甲酸酯预聚物(B2)。
(特别适宜的多异(硫)氰酸酯化合物(B):氨基甲酸酯预聚物(B2))
本发明中,作为多异(硫)氰酸酯化合物(B),优选使用由分子内具有2个含活性氢基团的含有2官能活性氢的化合物(C1)与分子内具有2个异(硫)氰酸酯基的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)反应而得到的、分子末端具有异(硫)氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物(B2)。
上述含有2官能活性氢的化合物(C1)包含在下述详述的含活性氢化合物(C)中,在该含活性氢化合物(C)中,相当于分子内具有2个含活性氢基团的化合物。
另外,在上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)中说明的化合物中,含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)相当于分子内具有2个异(硫)氰酸酯基的化合物。
本发明中,优选使用由上述含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)与上述含有2官能活性氢的化合物(C1)反应而得到的氨基甲酸酯预聚物(B2)来作为多异(硫)氰酸酯化合物(B)。即,虽然在下述的聚合方法的位置中说明了,但优选的是,首先,准备该氨基甲酸酯预聚物(B2),接着,使该氨基甲酸酯预聚物(B2)与上述聚轮烷(A)和根据需要的下述详述的含活性氢化合物(C)反应(聚合),来制造氨基甲酸酯树脂(以下,有时将该方法称为“预聚物法”)。另外,在使该氨基甲酸酯预聚物(B2)与上述聚轮烷(A)和根据需要的下述详述的含活性氢化合物(C)反应(聚合)时,氨基甲酸酯预聚物(B2)可以组合使用2种以上的例如构成成分不同、分子量不同的预聚物等。另外,在使用该预聚物(B2)时,根据需要,可以同时使用其他多异(硫)氰酸酯化合物(B)。
在制成氨基甲酸酯预聚物(B2)的情况下,没有特殊限制,作为含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1),特别优选使用以下例示的化合物。具体地,优选使用1,5-萘二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯(o-,m-,p-)、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、苯二异氰酸酯(o-,m-,p-)、2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯。
另一方面,作为上述含有2官能活性氢的化合物(C1),在下述详述的含活性氢化合物(C)中,只要是分子内具有2个含活性氢基团(-OH、氨基等)的化合物,就没有特殊限制。其中,作为构成该氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物,特别优选使用以下的化合物。具体地,可举出以下的化合物:
聚酯多元醇的分子的两末端仅具有(分子内2个)羟基的化合物、聚醚多元醇分子的两末端仅具有(分子内2个)羟基的化合物、
聚己内酯多元醇分子的两末端仅具有(分子内2个)羟基的化合物、
聚碳酸酯多元醇分子的两末端仅具有(分子内2个)羟基的化合物、
乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、1,5-二羟基戊烷、1,6-二羟基己烷、1,7-二羟基庚烷、1,8-二羟基辛烷、1,9-二羟基壬烷、1,10-二羟基癸烷、1,11-二羟基十一烷、1,12-二羟基十二烷、新戊二醇。
其中,为了发挥最终得到的氨基甲酸酯树脂的特别优异的特性,优选使用至少1种分子量(数均分子量)为500~2000的含有2官能活性氢的化合物(C1)来制造氨基甲酸酯预聚物(B2)。分子量500~2000的含有2官能活性氢的化合物(C1)可以组合使用不同种类、不同分子量的化合物。另外,为了调整最终得到的氨基甲酸酯树脂的硬度等,在形成氨基甲酸酯预聚物(B2)时,可以组合使用该分子量(数均分子量)为500~2000的含有2官能活性氢的化合物(C1)和该分子量(数均分子量)为90~300的含有2官能活性氢的化合物(C1)。此时,虽然根据所使用的含有2官能活性氢的化合物(C1)和多异(硫)氰酸酯化合物(B)的种类、以及它们的使用量的不同而不同,但是,当以分子量500~2000的含有2官能活性氢的化合物(C1)为100质量时,分子量90~300的含有2官能活性氢的化合物(C1)优选为1~100质量份。
另外,氨基甲酸酯预聚物(B2)的分子的两末端必须为异(硫)氰酸酯基。因此,氨基甲酸酯预聚物(B2)优选在使含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)中的异(硫)氰酸酯基的摩尔数(n1)和含有2官能活性氢的化合物(C1)的活性氢的摩尔数(n2)在1<(n1)/(n2)≤2.3的范围内来制造。当使用2种以上的分子末端含有异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)时,将该异(硫)氰酸酯基的摩尔数(n1)设为这些含有异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)的合计的异(硫)氰酸酯基的摩尔数。另外,在使用2种以上的含有2官能活性氢的化合物(C1)时,将该活性氢的摩尔数(n2)设为这些含有2官能活性氢的化合物的合计的活性氢的摩尔数。
予以说明,如下述详述的,在该含有2官能活性氢的化合物(C1)中,在具有氨基的化合物的情况下,氨基的摩尔数与活性氢的摩尔数相等。
另外,没有特殊限制,但上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的异(硫)氰酸酯当量(氨基甲酸酯预聚物(B2)的分子量除以1分子中的异(硫)氰酸酯基的数而得到的值)优选为300~5000,更优选为500~3000,特别优选为700~2000。本发明中的氨基甲酸酯预聚物(B2)优选为由含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)和含有2官能活性氢的化合物(C1)合成的直链状的预聚物,因此,此时1分子中的异(硫)氰酸酯基的数目为2。
予以说明,在使用该氨基甲酸酯预聚物(B2)的情况下,可以并用该氨基甲酸酯预聚物(B2)和含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)。在这种情况下,上述异(硫)氰酸酯当量也优选为300~5000。即,由该氨基甲酸酯预聚物(B2)和含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)形成的多异(硫)氰酸酯化合物(B)中的平均的异(硫)氰酸酯当量优选为300~5000。认为通过使平均的异(硫)氰酸酯当量为300~5000,成为了使用具有一定程度的分子量的多异(硫)氰酸酯化合物(B),发挥优异的效果。
其中,本发明中,优选在1<(n1)/(n2)≤2的范围制造氨基甲酸酯预聚物(B2),且制造成不包含含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)的状态。即,使用仅由氨基甲酸酯预聚物(B2)构成的多异(硫)氰酸酯化合物(B),该氨基甲酸酯预聚物(B2)的异(硫)氰酸酯当量优选为300~5000。
该氨基甲酸酯预聚物(B2)的异(硫)氰酸酯当量可以通过将氨基甲酸酯预聚物(B2)所具有的异(硫)氰酸酯根据JIS K 7301进行定量而求出。该异(硫)氰酸酯基可以通过以下的逆滴定法来定量。首先,将得到的氨基甲酸酯预聚物(B2)溶解于干燥溶剂中。接着,将与氨基甲酸酯预聚物(B)所具有的异(硫)氰酸酯基的量相比明显过量且浓度已知的二正丁胺加入该干燥溶剂中,使氨基甲酸酯预聚物(B2)的全部异(硫)氰酸酯基与二正丁胺反应。接着,将未消耗的(与反应无关)二正丁胺用酸滴定,求出消耗的二正丁胺的量。由于该消耗的二正丁胺与氨基甲酸酯预聚物(B2)所具有的异(硫)氰酸酯基是等量的,因此可以求出异(硫)氰酸酯当量。另外,由于氨基甲酸酯预聚物(B2)是两末端为异(硫)氰酸酯基的直链状的氨基甲酸酯预聚物,因此氨基甲酸酯预聚物(B2)的数均分子量为异(硫)氰酸酯当量的2倍。该氨基甲酸酯预聚物(2)的分子量容易与凝胶渗透色谱法(GPC)测定的值一致。予以说明,在并用该氨基甲酸酯预聚物(B2)和含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)时,根据上述方法测定两者的混合物即可。
上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的异(硫)氰酸酯当量优选为300~5000、更优选为500~3000、特别优选为700~2000的理由尚不明了,但认为如下所述。即认为,具有一定程度的分子量的氨基甲酸酯预聚物(B2)通过与聚轮烷(A)的侧链的羟基等反应,可滑动的分子增大,分子自身的活动增大,其结果,对于变形也容易恢复(弹性恢复;低滞后效应)。进而认为,通过使用氨基甲酸酯预聚物(B2),使得氨基甲酸酯树脂中的交联点容易分散,变得随机且均匀地存在,由此发挥稳定的性能。于是认为,使用氨基甲酸酯预聚物(B2)得到的氨基甲酸酯树脂在制造时的控制变得容易,而且可适合用作抛光垫。在并用氨基甲酸酯预聚物(B2)与含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)的情况下,即使多异(硫)氰酸酯化合物的平均的异(硫)氰酸酯当量为300~5000,这样的效果也可以发挥。其中,认为上述效果在仅为氨基甲酸酯预聚物(B2)的情况下更显著。
进而,上述氨基甲酸酯预聚物(B2)优选使由氨基甲酸酯预聚物(B2)的异(硫)氰酸酯当量求得的氨基甲酸酯预聚物(B2)中存在的异(硫)氰酸酯含量((I);质量摩尔浓度(mol/kg))与氨基甲酸酯预聚物(B2)中存在的(硫)氨基甲酸酯键(含有(硫)尿烷键)含量((U);质量摩尔浓度(mol/kg))在1≤(U)/(I)≤10的范围内。该范围与将氨基甲酸酯预聚物(B2)和含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)并用的情况相同。其中,本发明中,优选仅为氨基甲酸酯预聚物(B2)。该理由尚未明确,通过存在(硫)氨基甲酸酯键(含有(硫)尿烷键),通过氢键等的作用,容易与其他分子发生相互作用,可以提高得到的氨基甲酸酯树脂的特性。予以说明,异(硫)氰酸酯含量((I);质量摩尔浓度(mol/kg))是异(硫)氰酸酯当量的倒数乘以1000的值。另外,氨基甲酸酯预聚物中存在的(硫)氨基甲酸酯键(含有(硫)尿烷键)含量((U)质量摩尔浓度(mol/kg))例如可以通过如下方法来求得理论值。即,将构成氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1)和含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)中存在的反应前的异(硫)氰酸酯基的含量设为总异氰酸酯含量((aI);质量摩尔浓度(mol/kg))时,(硫)氨基甲酸酯键(含有(硫)尿烷键)含量((U);质量摩尔浓度(mol/kg))为将(B)成分的总异(硫)氰酸酯基含量((aI);质量摩尔浓度(mol/kg))减去异氰酸酯含量((I);质量摩尔浓度(mol/kg))而得到的值((U)=(aI)-(I))。
(聚合性组合物所含有的其他成分)
本发明的抛光用氨基甲酸酯树脂是由含有上述聚轮烷(A)和上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)的聚合性组合物聚合而得到的。本发明中,上述聚合性组合物除了配合上述的2种成分以外,还可以配合其他成分。
作为与聚合相关的成分,可以含有上述聚轮烷(A)以外的、具有含活性氢基团的含活性氢化合物(C)。接着,说明该含活性氢化合物(C)。
<含活性氢化合物(C)>
本发明中使用的含活性氢化合物(C)(以下,有时简称为“(C)成分”)是上述聚轮烷(A)以外的具有含活性氢基团的化合物。作为该含活性氢基团,可举出与(聚轮烷(A)的环状分子所具有的侧链)的项目中说明的相同的基团。
本发明中使用的聚合性组合物通过含有(C)成分,可以调节得到的氨基甲酸酯树脂的交联密度。其结果,认为得到的氨基甲酸酯树脂发挥优异的效果。
上述含活性氢化合物(C)只要是具有1个以上上述的含活性氢基团的化合物,就可以不受任何限制地使用。另外,1分子中可以具有多种含活性氢基团。进而,这些含活性氢化合物(C)可以使用多种化合物。在使用多种化合物的情况下,成为基准的质量为多种化合物的合计量。予以说明,若例示本发明中使用的含活性氢化合物(C),可例示如下的化合物。
(含活性氢化合物(C);具有OH基的化合物)
作为具有OH基的化合物,例如可举出多元醇化合物。作为多元醇化合物,为1分子中含有2个以上OH基的化合物。
例如可举出碳数2~10的亚烷基的两末端具有OH的化合物,具体地可举出二甲基-、三甲基-、四甲基-、五甲基-、六甲基-二羟基化合物。除此以外,代表性地可举出1分子中含有2个以上OH基的聚酯(聚酯多元醇)、1分子中含有2个以上OH基的聚醚(以下称为聚醚多元醇)、1分子中含有2个以上OH基的聚碳酸酯(聚碳酸酯多元醇)、1分子中含有2个以上OH基的聚己内酯(聚己内酯多元醇)、1分子中含有2个以上OH基的丙烯酸系聚合物(聚丙烯酸多元醇)。
另外,这些多元醇化合物还可以包括与前述的多异(硫)氰酸酯化合物(B)反应而制备的预聚物。在上述含活性氢化合物(C)中,作为多元醇化合物的预聚物,可举出两末端具有未反应的OH基的公知的化合物。
若具体例示这些化合物,如下所述。
脂族醇:
乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、1,5-二羟基戊烷、1,6-二羟基己烷、1,7-二羟基庚烷、1,8-二羟基辛烷、1,9-二羟基壬烷、1,10-二羟基癸烷、1,11-二羟基十一烷、1,12-二羟基十二烷、新戊二醇、单油酸甘油酯、单反油酸精、聚乙二醇、3-甲基-1,5-二羟基戊烷、二羟基新戊基、2-乙基-1,2-二羟基己烷、2-甲基-1,3-二羟基丙烷等含有2官能活性氢的化合物(相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1))、
甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、双三羟甲基丙烷、三羟甲基丙烷三聚氧乙烯醚(例如,日本乳化剂株式会社的TMP-30、TMP-60、TMP-90等)、丁烷三醇、1,2-甲基葡糖苷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、山梨糖醇、赤藓糖醇、苏糖醇、核糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、阿洛糖醇、甘露糖醇、卫矛醇、艾杜糖醇、甘醇、肌醇、己烷三醇、三甘油、二甘油、三甘醇等含有多官能活性氢的化合物。
脂环族醇:
氢化双苯酚A、环丁二醇、环戊烷二醇、环己烷二醇、环庚烷二醇、环辛烷二醇、环己烷二甲醇、羟丙基环己醇、三环[5,2,1,02,6]癸烷-二甲醇、双环[4,3,0]-壬二醇、二环己烷二醇、三环[5,3,1,13,9]十二烷二醇、双环[4,3,0]壬烷二甲醇、三环[5,3,1,13,9]十二烷-二乙醇、羟丙基三环[5,3,1,13,9]十二烷醇、螺[3,4]辛烷二醇、丁基环己烷二醇、1,1’-双环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,2-环己烷二甲醇、和o-二羟基亚二甲苯等含有2官能活性氢的化合物(相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1))、
三(2-羟基乙基)异氰尿酸酯、环己烷三醇、蔗糖、麦芽糖醇、乳糖醇等含有多官能活性氢的化合物。
芳族醇:
二羟基萘、二羟基苯、双酚A、双酚F、苯二甲基二醇、四溴双酚A、双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、1,2-双(4-羟基苯基)乙烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、双(4-羟基苯基)二苯基甲烷、双(4-羟基苯基)-1-萘基甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、2-(4-羟基苯基)-2-(3-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、1,1-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)-3-甲基丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)戊烷、3,3-双(4-羟基苯基)戊烷、2,2-双(4-羟基苯基)己烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、2,2-双(4-羟基苯基)-4-甲基戊烷、2,2-双(4-羟基苯基)庚烷、4,4-双(4-羟基苯基)庚烷、2,2-双(4-羟基苯基)十三烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-乙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-正丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-异丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-仲丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-烯丙基-4'-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-甲氧基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(2,3,5,6-四甲基-4-羟基苯基)丙烷、双(4-羟基苯基)氰基甲烷、1-氰基-3,3-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)六氟丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)环庚烷、1,1-双(3-甲基-4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(3,5-二氯-4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(3-甲基-4-羟基苯基)-4-甲基环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、2,2-双(4-羟基苯基)降莰烷、2,2-双(4-羟基苯基)金刚烷、4,4'-二羟基二苯基醚、4,4'-二羟基-3,3'-二甲基二苯基醚、乙二醇双(4-羟基苯基)醚、4,4'-二羟基二苯基硫醚、3,3'-二甲基-4,4'-二羟基二苯基硫醚、3,3'-二环己基-4,4'-二羟基二苯基硫醚、3,3'-二苯基-4,4'-二羟基二苯基硫醚、4,4'-二羟基二苯基亚砜、3,3'-二甲基-4,4'-二羟基二苯基亚砜、4,4'-二羟基二苯基砜、4,4'-二羟基-3,3'-二甲基二苯基砜、双(4-羟基苯基)酮、双(4-羟基-3-甲基苯基)酮、7,7'-二羟基-3,3',4,4'-四氢-4,4,4',4'-四甲基-2,2'-螺二(2H-1-苯并吡喃)、反式-2,3-双(4-羟基苯基)-2-丁烯、9,9-双(4-羟基苯基)芴、3,3-双(4-羟基苯基)-2-丁酮、1,6-双(4-羟基苯基)-1,6-己烷二醇、4,4'-二羟基联苯基、m-二羟基亚二甲苯、p-二羟基亚二甲苯、1,4-双(2-羟基乙基)苯、1,4-双(3-羟基丙基)苯、1,4-双(4-羟基丁基)苯、1,4-双(5-羟基戊基)苯、1,4-双(6-羟基己基)苯、2,2-双[4-(2”-羟基乙氧基)苯基]丙烷、以及对苯二酚、间苯二酚等含有2官能活性氢的化合物(相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1))、
三羟基萘、四羟基萘、苯三醇、联苯四醇、焦酚、(羟基萘基)焦酚、三羟基菲等含有多官能活性氢的化合物。
聚酯多元醇:可举出由多元醇与多元酸的缩合反应而得到的化合物。其中,数均分子量优选为400~2000,更优选为500~1500,最优选为600~1200。分子的两末端仅具有(分子内2个)羟基的化合物相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1)。
聚醚多元醇:可举出通过环氧烷的开环聚合、或由分子中具有2个以上含活性氢基团的化合物和环氧烷的反应得到的化合物及其改性体。其中,数均分子量优选为400~2000,更优选为500~1500,最优选为600~1200。分子的两末端仅具有(分子内2个)羟基的化合物相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1)。
聚己内酯多元醇:可举出由ε-己内酯的开环聚合得到的化合物。其中,数均分子量优选为400~2000,更优选为500~1500,最优选为600~1200。分子的两末端仅具有(分子内2个)羟基的化合物相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1)。
聚碳酸酯多元醇:可举出将低分子多元醇的1种以上光气化而得到的化合物或使用碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二苯酯等进行酯交换而得到的化合物。其中,数均分子量优选为400~2000,更优选为500~1500,最优选为600~1200。分子的两末端仅具有(分子内2个)羟基的化合物相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1)。
聚丙烯酸多元醇:可举出使含有羟基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯与可与这些酯共聚的单体共聚而得到的化合物。分子的两末端仅具有(分子内2个)羟基的化合物相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1)。
丙烯酸类多元醇:可举出使(甲基)丙烯酸酯或乙烯基单体聚合而得到的多元醇化合物。分子的两末端仅具有(分子内2个)羟基的化合物相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1)。
除此以外,在上述含活性氢化合物(C)中,作为具有OH基的化合物,除了多元醇化合物以外,可举出单醇化合物。单醇化合物在1分子中具有1个OH基。若具体例示这些化合物,则如下所示。
单醇化合物:可举出聚乙二醇单油醚、聚氧乙烯单油酸酯、聚乙二醇单月桂酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇单-4-辛基苯基醚、直链状的聚氧乙烯烷基醚(聚乙二醇单甲基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯-2-乙基己基醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯鲸蜡基醚、聚氧乙烯硬脂基醚)、聚丙二醇单甲基醚、二油酸甘油酯、和碳数5~30的直链或具有支链的饱和烷基醇等。
以上例示的化合物只要是在反应时具有OH基的化合物即可。即,在反应场中,可以是具有可形成OH基的基团的化合物,具体地,为具有乙氧基的化合物。
本发明中,在上述化合物中,优选使用分子中具有2个或3个OH基的多元醇化合物。作为二醇化合物以外的化合物,优选使用分子中具有1个OH基的单醇化合物。
(含活性氢化合物(C):含有SH基的化合物)
接着,例示具有SH基(硫醇基)的含活性氢化合物(C)。作为具有SH基的化合物,例如可举出多硫醇化合物。多硫醇化合物为1分子中含有2个以上SH基的化合物。另外,这些多硫醇化合物也可以与上述的多元醇化合物同样地,含有与前述的多异(硫)氰酸酯化合物(B)反应而制备的预聚物。(作为含活性氢化合物(C)的多硫醇化合物的预聚物,可以在本发明中使用一般使用的含有未反应的SH基的预聚物)。
若具体例示这些化合物,则如下所示。
脂族硫醇化合物:
1,3-丙二硫醇、1,6-己烷二硫醇、1,10-癸烷二硫醇、1,8-辛烷二硫醇、1,4-丁二醇双(3-巯基丙酸酯)、1,4-丁二醇双(硫甘醇)、1,6-己烷二醇双(硫甘醇)、四甘醇双(3-巯基丙酸酯)、1,6-己烷二醇双(3-巯基丙酸酯)等含有2官能活性氢的化合物(相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1))、
四(巯基甲基)甲烷、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)、和季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)等含有多官能活性氢的化合物。
脂环族硫醇化合物:1,4-双(巯基丙基硫代甲基)苯、和2,5-双(巯基甲基)-1,4-二噻烷等。它们相当于含有2官能活性氢的化合物(C1)。
芳族硫醇化合物:4,6-双(巯基甲硫基)-1,3-二噻烷。
作为其他SH基化合物,可举出单硫醇化合物。作为单硫醇化合物,1分子中具有1个硫醇基即可,若具体例示这些化合物,则如下所示。
单硫醇化合物:3-巯基丙酸-3-甲氧基丁基、3-巯基丙酸乙酯、和碳数5~30的具有直链状或支链状结构的饱和烷基硫醇等。
以下,例示具有氨基的化合物。
(含活性氢化合物(C):含氨基化合物(CA))
本发明的具有伯氨基或仲氨基的化合物可以没有任何限制地使用。其中,大致分为脂族胺、脂环族胺、芳族胺、多胺化合物,作为其具体例,可举出以下的化合物。
脂族胺:
乙二胺、六亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、间苯二甲基二胺、1,3-丙二胺、腐胺等含有2官能活性氢的化合物(相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1))、
二亚乙基三胺等含有多官能活性氢的化合物、
丁胺、己胺、十二烷胺、辛胺、二乙胺、二正丙胺、二异丙胺、二正丁胺、二异丁胺、二叔丁胺、二己胺、二(2-乙基己基)胺、N-异丙基-N-异丁胺、二仲丁胺、和N-甲基己胺等含有单官能活性氢的化合物。
脂环族胺:异佛尔酮二胺、环己基二胺等含有2官能活性氢的化合物(相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1))、
环己胺等含有单官能活性氢的化合物。
芳族胺:
4,4’-亚甲基双(o-氯苯胺)(MOCA)、2,6-二氯-p-苯二胺、4,4’-亚甲基双(2,3-二氯苯胺)、4,4’-亚甲基双(2-乙基-6-甲基苯胺)、3,5-双(甲硫基)-2,4-甲苯二胺、3,5-双(甲硫基)-2,6-甲苯二胺、3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺、3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺、三亚甲基二醇-二-p-氨基苯甲酸酯、聚四亚甲基二醇-二-p-氨基苯甲酸酯、4,4’-二氨基-3,3’,5,5’-四乙基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二异丙基-5,5’-二甲基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’,5,5’-四异丙基二苯基甲烷、1,2-双(2-氨基苯硫基)乙烷、4,4’-二氨基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯基甲烷、N,N’-二仲丁基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、m-苯二甲二胺、N,N’-二仲丁基-p-苯二胺、m-苯二胺、p-苯二甲二胺、p-苯二胺、3,3’-亚甲基双(甲基-6-氨基苯甲酸酯)、2,4-二氨基-4-氯苯甲酸-2-甲基丙酯、2,4-二氨基-4-氯苯甲酸-异丙酯、2,4-二氨基-4-氯苯乙酸-异丙酯、对苯二甲酸-二-(2-氨基苯基)硫代乙酯、二苯基甲烷二胺、甲苯二胺、哌嗪等含有2官能活性氢的化合物(相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1))、
1,3,5-苯三胺、三聚氰胺等含有多官能活性氢的化合物、
2-甲基哌啶、3-甲基哌啶、4-甲基哌啶、哌啶、2,4-二甲基哌啶、2,6-二甲基哌啶、3,5-二甲基哌啶、吗啉、吡咯、和N-甲基苄胺等含有单官能活性氢的化合物。
它们可以单独使用,也可以并用2种以上。
予以说明,在上述的含氨基化合物(CA)中,严格地说,氨基(-NH2)具有2个活性氢。其中,在本发明中,考虑到氨基的活性氢的反应性,该具有氨基的化合物的活性氢的摩尔数与氨基的摩尔数相等。氨基与异(硫)氰酸酯基的反应如下所示:氨基中的1个活性氢与1个异(硫)氰酸酯基反应,首先形成尿烷键/硫尿烷键。接着,该键(-NHCONH-、-NHCSNH-)中的活性氢如果不是高温,例如,如果不是150℃以上的温度,则与后续的反应无关。因此,本发明中,基本上为1摩尔的异(硫)氰酸酯基与1摩尔的氨基(氨基中的1摩尔的活性氢)反应。因此,本发明中,在使用该含氨基化合物(CA)这样的具有氨基的化合物的情况下,该具有氨基的化合物的活性氢的摩尔数与氨基的摩尔数相等。另外,当然,在具有与异(硫)氰酸酯基反应的仲胺基(例如,-NHR)的含氨基化合物(CA)的情况下,该具有氨基的化合物的活性氢的摩尔数也与氨基的摩尔数相等。
(含活性氢化合物(C)复合型含活性氢化合物)
复合型含活性氢化合物是分子中具有不同种类的多种含活性氢基团的化合物,通过使用这样的含活性氢化合物,可以试图调节各种物性。
作为这样的复合型含活性氢化合物的例,可举出含有OH基和SH基的OH/SH型化合物、含有OH基和氨基的OH/氨基型化合物等,作为其具体例,可举出以下的化合物。
OH/SH型化合物:
可例示为1-羟基-4-巯基环己烷的含有2官能活性氢的化合物(相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1))、
3-巯基-1,2-丙二醇、1,3-二巯基-2-丙醇、2,3-二巯基-1-丙醇、季戊四醇三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇单(3-巯基丙酸酯)、和季戊四醇双(3-巯基丙酸酯)等含有多官能活性氢的化合物、
可例示为4-巯基苯酚的含有单官能活性氢的化合物。
OH/氨基型化合物:单乙醇胺、和单丙醇胺等含有2官能活性氢的化合物(相当于构成上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的含有2官能活性氢的化合物(C1))、
二乙醇胺、和2-(2-氨基乙基氨基)乙醇等含有多官能活性氢的化合物。它们包括在含氨基化合物(CA)中。予以说明,当然,在这些化合物中,认为氨基的活性氢的摩尔数与氨基相等,认为活性氢的摩尔数为氨基的摩尔数与羟基的摩尔数的合计摩尔数。
它们可以单独使用,也可以并用2种以上。
(适宜的含活性氢化合物(C))
在上述的(C)成分中,作为可特别适宜使用的含活性氢基团,从反应性和得到的聚氨酯树脂的磨损时产生的臭气的观点考虑,特别优选为具有OH基、氨基的含活性氢化合物。其中,氨基甲酸酯树脂的制造方法的差异、最佳的(C)成分、及其配合量等是不同的。即,使聚轮烷(A)、多异(硫)氰酸酯化合物(B)(其中,除了氨基甲酸酯预聚物(B2)以外)和含活性氢化合物(C)同时反应而制造聚氨酯树脂的方法(以下,有时将该方法简称为“一锅法”)与使用上述氨基甲酸酯预聚物(B2)来制造氨基甲酸酯树脂的情况存在差异。接着,对此进行说明。
(一锅法中的适宜的含活性氢化合物(C))
在通过一锅法制造氨基甲酸酯树脂时,从物性、处理容易性、氨基甲酸酯树脂的生产率考虑,优选脂族多元醇(优选分子内具有3个以上羟基的“多元醇”)、或分子内具有3个以上羟基的多元醇与二醇(分子内具有2个羟基的化合物)的组合。
(预聚物法中的适宜的含活性氢化合物(C))
另一方面,在使用氨基甲酸酯预聚物(B2)的预聚物法中,使该氨基甲酸酯预聚物(B2)的异(硫)氰酸酯基与上述聚轮烷(A)和上述含活性氢化合物(C)中的含活性氢基团反应(聚合),进行高分子量化而制造氨基甲酸酯树脂,优选使用以下的含活性氢化合物(C)。即,在使用氨基甲酸酯预聚物(B2)时,优选使用具有氨基的含氨基化合物(CA)。在含氨基化合物(CA)中,优选使用4,4’-亚甲基双(o-氯苯胺)(以下,有时简称为“MOCA”)、三亚甲基二醇-二-p-氨基苯甲酸酯、聚四亚甲基二醇-二-p-氨基苯甲酸酯等。
该理由尚不清楚,但认为如下。即,通过预聚物法得到的氨基甲酸酯树脂容易控制分子结构,但与一锅法相比,难以成为交联度高的树脂。在预聚物法中,通过使用上述含氨基化合物(CA),得到的氨基甲酸酯树脂成为具有尿烷键的氨基甲酸酯脲树脂。认为,可以使该尿烷键的各键彼此之间通过氢键而形成疑似的交联结构,或者使尿烷键部分与氨基甲酸酯预聚物(B2)的异(硫)氰酸酯基反应(聚合)而形成交联结构,因此可以提高得到的氨基甲酸酯树脂的机械强度。
(聚合性组合物的配比)
本发明中使用的聚合性组合物没有特殊限制,为了发挥优异的效果,相对于上述聚轮烷(A)100质量份,优选含有多异(硫)氰酸酯化合物(B)3~2000质量份。在得到的氨基甲酸酯树脂中,当上述聚轮烷(A)的比例过少时,由该聚轮烷(A)原来具有的高运动性带来的耐磨性提高效果有降低的倾向。另外,当该聚轮烷(A)过多时,同样地,由交联带来的耐磨性提高效果有降低的倾向。另外认为,该聚合性组合物中的该多异(硫)氰酸酯化合物(B)的分散性降低,有难以制造交联点均匀分散的氨基甲酸酯树脂的倾向。因此,上述聚合性组合物相对于上述聚轮烷(A)100质量份,更优选含有多异(硫)氰酸酯化合物(B)4~1500质量份,进一步优选含有多异(硫)氰酸酯化合物(B)5~1000质量份。
(一锅法中的适宜的配比(不使用含活性氢化合物(C)时))
在通过一锅法使上述聚轮烷(A)与多异(硫)氰酸酯化合物(B)反应时,关于各自的配比,相对于聚轮烷(A)100质量份,优选多异(硫)氰酸酯化合物(B)为5~50质量份,因为机械特性优异。
(预聚物法中的适宜的配比(不使用含活性氢化合物(C)时))
在使上述聚轮烷(A)与氨基甲酸酯预聚物(B2)反应时,关于各自的配比,相对于上述聚轮烷(A)100质量份,优选氨基甲酸酯预聚物(B2)为20~1000质量份,因为机械特性优异。
(配比:使用含活性氢化合物(C)时)
另外,在上述聚合性组合物含有上述含活性氢化合物(C)时,相对于上述聚轮烷(A)100质量份,优选含有上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)10~3000质量份、上述含活性氢化合物(C)3~2000质量份。在由聚合性组合物得到的氨基甲酸酯树脂中,通过存在一定程度的上述聚轮烷(A),发挥优异的效果。因此,相对于上述聚轮烷(A)100质量份,更优选含有上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)15~2500质量份、上述含活性氢化合物(C)4~1000质量份,进一步优选含有上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)20~1500质量份、上述含活性氢化合物(C)5~500质量份。
(一锅法中的适宜的配比(使用含活性氢化合物(C)时))
在通过一锅法使上述聚轮烷(A)、多异(硫)氰酸酯化合物(B)与含活性氢化合物(C)反应时,关于各自的配比,相对于聚轮烷(A)100质量份,优选多异(硫)氰酸酯化合物(B)为20~500质量份、含活性氢化合物(C)为50~500质量份,因为机械特性优异。
(预聚物法中的适宜的配比(使用含活性氢化合物(C)时))
在使上述聚轮烷(A)、氨基甲酸酯预聚物(B2)与含活性氢化合物(C)反应时,关于各自的配比,相对于聚轮烷(A)100质量份,优选氨基甲酸酯预聚物(B2)为50~1500质量份、含活性氢化合物(C)为5~200质量份,因为机械特性优异。
(使用含活性氢化合物(C)时的特别适宜的配比)
在本发明使用的聚合性组合物中,适宜的各成分的配合量如上所述,但在本发明中,优选调整聚合性组合物的各成分以不但满足上述配比,而且满足以下的条件。即,上述聚轮烷(A)具有的含活性氢基团的摩尔数和根据需要配合的上述含活性氢化合物(C)的含活性氢基团的摩尔数的合计摩尔数(以下,有时称为“全部含活性氢基团的摩尔数”)与上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)的异(硫)氰酸酯基(预聚物法的情况,为氨基甲酸酯预聚物(B2)的异(硫)氰酸酯基)的摩尔数的比优选在以下的范围。
具体地,当以上述异(硫)氰酸酯基为1摩尔时,上述全部含活性氢基团的摩尔数优选为0.8~1.2摩尔。当上述异(硫)氰酸酯基过多或过少时,在得到的氨基甲酸酯树脂中,容易产生固化不良,或有耐磨性下降的倾向。为了更进一步地得到固化状态良好、在均匀的状态下、而且耐磨性优异的氨基甲酸酯树脂,当以上述异(硫)氰酸酯基为1摩尔时,上述全部含活性氢基团的摩尔数更优选为0.85~1.15摩尔,进一步优选为0.9~1.1摩尔。
予以说明,当聚合性组合物不含上述含活性氢化合物(C)时,上述全部含活性氢基团的摩尔数与上述聚轮烷(A)所具有的含活性氢基团的摩尔数相等。
在上述全部含活性氢基团的摩尔数中,在聚合性组合物含有上述含活性氢化合物(C)的情况下,当上述聚轮烷(A)的含活性氢基团的摩尔数为1时,含活性氢化合物(C)的摩尔数优选为0.1~20摩尔,更优选为0.2~10摩尔。
另外,在“全部含活性氢基团的摩尔数”中,包括上述聚轮烷(A)所具有的全部的含活性氢基团,即,侧链具有的含活性氢基团和其他部位具有的含活性氢基团(例如,环状分子直接具有的含活性氢基团(在环状分子为α-环糊精环时,未引入有侧链的α-环糊精环的羟基))。
但是,例如,由于未引入有侧链的α-环糊精环的羟基等的反应性低,因而也可以认为不包括该羟基。因此,关于上述聚轮烷(A)的侧链所具有的含活性氢基团的摩尔数和根据需要配合的上述含活性氢化合物(C)的含活性氢基团的摩尔数的合计摩尔数(以下,有时称为“含活性氢基团的合计摩尔数”),当以上述异(硫)氰酸酯基为1摩尔时,上述含活性氢基团的合计摩尔数优选为1.2~0.4摩尔,更优选为1.2~0.6摩尔。通过满足该范围,可以得到固化状态良好、在均匀状态下、而且耐磨性优异的氨基甲酸酯树脂。
予以说明,如上所述,“全部含活性氢基团的摩尔数”或“含活性氢基团的合计摩尔数”与上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)的异(硫)氰酸酯基的摩尔数的优选的比例不论是采用一锅法还是采用预聚物法,都在相同的范围。
予以说明,当然,在计算“全部含活性氢基团的摩尔数”和“含活性氢基团的合计摩尔数”时,在使用含氨基化合物(CA)这样的具有氨基的化合物作为上述含活性氢化合物(C)时,该具有氨基的化合物的活性氢的摩尔数与氨基的摩尔数相等。
(聚合性组合物的聚合方法)
本发明中,为了得到抛光用氨基甲酸酯树脂,只要聚合上述聚合性组合物即可。聚合的方法没有特殊限制,可以采用将具有含活性氢基团的化合物与具有异(硫)氰酸酯基的化合物聚合而得到聚氨酯树脂的通常的方法。具体地,可以采用一锅法、预聚物法等干式法、以及使用溶剂的湿式法等。本发明中,特别适宜采用干式法。
例如,只要是一锅法,在上述聚合性组合物中,同时聚合上述聚轮烷(A)((A)成分)和多异(硫)氰酸酯化合物(B)((B)成分)即可,在存在含活性氢化合物(C)((C)成分)的情况下,通过也同时聚合(C)成分,能够得到氨基甲酸酯树脂。只要(A)成分是固体、不熔融的成分,也可以在与(C)成分预先混合后,再与(B)成分反应。
只要是预聚物法,例如,可以预先使上述(B)成分与(C)成分反应,制作在分子末端具有异(硫)氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物(B2),然后与(A)成分混合,使两者反应即可。此时,可以与氨基甲酸酯预聚物(B2)反应的当然不仅是(A)成分,也可以与含有(B)成分和(C)成分的组合物反应。另外,在上述预聚物不具有异(硫)氰酸酯基而具有含活性氢基团的情况下,使上述含有活性氢的预聚物与(A)成分和(B)成分反应即可。此时,除了含有(A)成分和(B)成分以外,也可以使除了含有活性氢的预聚物以外的含有(C)成分的组合物与上述含有活性氢的预聚物反应,来得到聚合性组合物。但是,从控制反应(聚合)的观点考虑,优选使用分子末端具有异(硫)氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物(B2)。而且,特别是在使用与氨基甲酸酯预聚物(B2)反应的(C)成分时,(C)成分优选为含氨基化合物(CA)。
(得到的氨基甲酸酯树脂的其他特性、添加剂)
本发明的氨基甲酸酯树脂可以在树脂中设置有细孔。此时,可以不受任何限制地使用公知的发泡方法等。若例示这些方法,可举出如下方法:添加低沸点烃等挥发性的发泡剂或水等的发泡剂发泡法,使微小中空体(微球)分散固化的方法,混合热溶胀性微粒后加热而使微粒发泡的方法,或者在混合中吹入空气或氮等非活性气体的Mechanical Floss发泡法。发泡时,氨基甲酸酯树脂的密度优选为0.4~0.9g/cm3。另外,用水发泡时,与异(硫)氰酸酯基反应后,变成二氧化碳和氨基,该氨基进一步与异(硫)氰酸酯基反应,形成尿烷键/硫尿烷键。因此,本发明中,在将水用作添加剂时,水被看做具有2个活性氢。
本发明的氨基甲酸酯树脂因为其优异的机械特性而可用于抛光垫。另外,本发明的氨基甲酸酯树脂可以具有任意的适当的硬度。硬度可以根据肖氏(Shore)法测定,例如可以根据JIS标准(硬度试验)K6253来测定。本发明的氨基甲酸酯树脂优选具有40A~90D的肖氏硬度。本发明中使用的一般的抛光材料用氨基甲酸酯树脂的肖氏硬度优选为20D~90D,更优选为20D~80D(“D”表示用肖氏“D”刻度表示的硬度)。另外,在需要比较柔软的抛光垫的用途中利用时,本发明的氨基甲酸酯树脂的肖氏硬度优选为40A~90A,更优选为50A~90A(“A”表示用肖氏“A”刻度表示的硬度)。由此,根据需要,通过改变配合组成和配合量,可以具有任意的硬度。
另外,本发明的聚氨酯树脂从在某一范围具有压缩率可以显现被抛光物的平坦性的方面考虑是优选的。压缩率例如可以通过基于JIS L1096的方法来测定。本发明的氨基甲酸酯树脂的压缩率优选为0.5%~50%。通过在上述范围内,可以显现优异的被抛光物的平坦性。
另外,本发明的聚氨酯树脂通过具有低滞后损失性或优异的弹性恢复性,在用作抛光垫时,可以显现出被抛光物的平坦性和高的抛光速率。滞后损失例如可以通过根据JISK 6251的方法测定。具体地,可以将制备成哑铃状的试验片拉伸100%后复原,测定滞后损失(拉伸后复原时的伸长和应力的面积/拉伸时的伸长和应力的面积×100)。
本发明的氨基甲酸酯树脂没有特殊限制,滞后损失优选为60%以下,更优选为50%以下,进一步优选为40%以下。推测通过使滞后损失降低,在用作抛光垫时,可以将磨粒的动能均匀地用于被抛光物的抛光,因此可以显现优异的平坦性、高的抛光速率。进而认为,通过使滞后损失降低,在柔软的抛光垫中,也可以显现处优异的抛光速率。
另外,本发明的氨基甲酸酯树脂可以具有由多个层形成的抛光层。例如,当本发明的氨基甲酸酯树脂包括2个层时,上述抛光层可以采用在进行抛光时具有与被抛光物接触的抛光面的第1层和在与上述第1层的抛光面相对的面与上述第1层接触的第2层。此时,通过使第2层具有与第1层不同的硬度和弹性率,可以调节第1层的物性。例如,通过改变第1层的硬度和第2层的硬度,可以调节被抛光物的抛光性。
另外,对于本发明的氨基甲酸酯树脂而言,作为构成要素,可以使内部含有磨粒,制成所谓的固定磨粒氨基甲酸酯树脂。作为磨粒,例如可举出由选自氧化铈、氧化硅、氧化铝、碳化硅、氧化锆、氧化铁、二氧化锰、氧化钛和金刚石中的材料构成的粒子、或含有这些材料的2种以上的粒子等。这些磨粒的保存方法没有特殊限定,例如可以通过分散在上述聚合性组合物中后,使该聚合性组合物固化,从而保存在氨基甲酸酯树脂内部。
除此以外,可以在本发明的氨基甲酸酯树脂中添加聚合催化剂、抗氧化剂等稳定剂、紫外线吸收剂、表面活性剂、阻燃剂、增塑剂、颜料、填充剂、抗静电剂、整泡剂、其他添加剂。这些添加剂可以单独使用,也可以并用2种以上。这些添加剂含有在聚合性组合物中,通过聚合该聚合性组合物,可以含有在抛光用氨基甲酸酯树脂中。
本发明的氨基甲酸酯树脂没有特殊限制,也可以在其表面形成沟结构。该沟结构只要在抛光被抛光部件时是能够保持和更新浆料的形状,就没有特殊限定,例如可举出X(条形)沟、XY格子沟、同心圆状沟、贯通孔、未贯通的孔、多边形棱柱、圆柱、螺旋状沟、偏心圆状沟、放射状沟、和组合这些沟的结构。
上述沟结构的制作方法没有特殊限定,例如可举出如下方法:使用具有规定大小的间距这样的夹具进行机械切削的方法,向具有规定表面形状的模具中流入树脂而使之固化来制作的方法,用具有规定表面形状的压板压制树脂来制作的方法,使用光刻法来制作的方法,使用印刷法来制作的方法,使用二氧化碳激光等的利用激光的制作方法等。
本发明的氨基甲酸酯树脂例如也可以作为在无纺布中含浸本发明的氨基甲酸酯树脂后,使之固化而得到的无纺布氨基甲酸酯树脂抛光垫。
实施例
接着,使用实施例和比较例,详细地说明本发明,但本发明不限定于这些实施例。在以下的实施例和比较例中,评价方法等如下所述。
(使用的聚轮烷(A))
RX-1:侧链具有羟基的侧链的分子量平均为约350、重均分子量为200000的聚轮烷。
RX-2:侧链具有羟基的侧链的分子量平均为约650、重均分子量为350000的聚轮烷。
RX-3:侧链具有羟基的侧链的分子量平均为约450、重均分子量为300000的聚轮烷。
(分子量测定:凝胶渗透色谱法(GPC测定))
GPC的测定使用液相色谱装置(日本ウォーターズ社制)作为装置。色谱柱根据分析的样品的分子量,适宜使用昭和电工株式会社制Shodex GPC KF-802(排除极限分子量:5,000)、KF802.5(排除极限分子量:20,000)、KF-803(排除极限分子量:70,000)、KF-804(排除极限分子量:400,000)、KF-805(排除极限分子量:2,000,000)。另外,作为展开液,使用二甲基甲酰胺(DMF),在流速1ml/分钟、温度40℃的条件下测定。标准样品使用聚苯乙烯,通过比较换算,求得重均分子量。予以说明,检测器使用差示折射率计。
<使用的聚轮烷(A)的制造方法>
制造例(RX-1的制造)
(1-1)PEG-COOH的制备:
作为用于形成轴分子的聚合物,准备分子量10,000的直链状聚乙二醇(PEG)。
准备下述处方:
PEG 10g
TEMPO(2,2,6,6-四甲基-1-哌啶基氧自由基) 100mg
溴化钠 1g,
将各成分溶解在100mL水中。向该溶液中添加市售的次氯酸钠水溶液(有效氯浓度5%)5mL,在室温下搅拌10分钟。然后,以最大5mL的范围添加乙醇,使反应结束。然后,使用50mL二氯甲烷进行萃取,然后蒸馏除去二氯甲烷,溶解在250mL乙醇中,然后在-4℃的温度下再沉淀12小时,回收PEG-COOH,干燥。
(1-2)聚轮烷的制备:
将上述制备的PEG-COOH 3g和α-环糊精(α-CD)12g分别溶解在70℃的50mL温水中,混合得到的各溶液,充分振荡混合。接着,将该混合溶液在4℃的温度下再沉淀12小时,将析出的包合络合物冷冻干燥而回收。然后,在室温下,在二甲基甲酰胺(DMF)50ml中溶解金刚烷胺0.13g,然后添加上述包合络合物,迅速充分振荡混合。接着,进一步添加在DMF中溶解有BOP试剂(苯并三唑-1-基-氧基-三(二甲氨基)磷六氟磷酸盐)0.38g而得到的溶液,充分振荡混合。进一步添加在DMF中溶解有二异丙基乙胺0.14ml而得到的溶液,充分振荡混合,得到浆料状的试剂。
将上述得到的浆料状的试剂在4℃下静置12小时。然后,添加DMF/甲醇混合溶剂(体积比1/1)50ml,进行混合、离心分离,弃去上澄液。进而,通过上述DMF/甲醇混合溶液进行洗涤后,使用甲醇进行洗涤,离心分离,得到沉淀物。将得到的沉淀物通过真空干燥进行干燥后,溶解在50mL二甲基亚砜(DMSO)中,将得到的透明溶液滴落在700mL水中,使聚轮烷析出。将析出的聚轮烷通过离心分离回收,真空干燥。进而,溶解在DMSO中,在水中析出,进行回收、干燥,得到精制聚轮烷。此时的α-CD的包合量为0.25。
其中,包合量通过在氘代二甲基亚砜(DMSO-d6)中溶解聚轮烷,通过1H-NMR测定装置(日本电子制JNM-LA500)测定,由以下的方法计算。
其中,X、Y和X/(Y-X)具有如下含义。
X:来自4~6ppm的环糊精的羟基的质子的积分值
Y:来自3~4ppm的环糊精和PEG的亚甲基链的质子的积分值
X/(Y-X):环糊精相对于PEG的质子比
首先,预先计算理论上的最大包合量为1时的X/(Y-X),通过将该值与由实际的化合物的分析值计算出的X/(Y-X)进行比较,计算包合量。
(1-3)侧链向聚轮烷的的引入:
将上述精制的聚轮烷500mg溶解在1mol/L的NaOH水溶液50mL中,添加环氧丙烷3.83g(66mmol),在氩气氛下、在室温下搅拌12小时。接着,使用1mol/L的HCl水溶液中和上述聚轮烷溶液,直至pH为7~8,用透析管透析后,冷冻干燥,得到羟丙基化的聚轮烷。将得到的羟丙基化聚轮烷用1H-NMR和GPC进行鉴定,确认其为具有期望结构的羟丙基化聚轮烷。
予以说明,羟丙基对环状分子的OH基的修饰度为0.5,通过GPC测定得到的重均分子量Mw为50,000。
将得到的羟丙基化聚轮烷5g在80℃下溶解在ε-己内酯15g中,制备混合液。向该混合液一边流入干燥氮一边在110℃搅拌1小时,然后加入2-乙基己酸锡(II)的50wt%二甲苯溶液0.16g,在130℃下搅拌6小时。然后,添加二甲苯,得到引入有不挥发浓度为约35质量%的侧链的聚己内酯修饰的聚轮烷二甲苯溶液。
(1-4)引入OH基的侧链修饰的聚轮烷(RX-1:相当于本发明中使用的聚轮烷(A))的制备;
在己烷中滴落上述制备的聚己内酯修饰的聚轮烷二甲苯溶液,回收、干燥,由此得到具有OH基作为侧链的末端的侧链修饰的聚轮烷(RX-1)。
该聚轮烷(A):RX-1的物性如下所示。
聚轮烷的重均分子量Mw(GPC):200,000。
侧链的修饰度:0.5(用%表示时,为50%)。
侧链的分子量:平均为约350。
侧链的末端具有羟基的聚轮烷(A)。
<RX-2的制造>
将ε-己内酯设为30g,除此以外,与RX-1同样地制备,得到RX-2。该聚轮烷(RX-2)的物性如下所示。
侧链的修饰度:0.5(50%)。
侧链的分子量:平均为约650。
聚轮烷的重均分子量Mw(GPC):350000。
侧链的末端具有羟基的聚轮烷(A)。
<RX-3的制造>
用于形成轴分子的聚合物使用分子量20000的直链状聚乙二醇(PEG),另外,将ε-己内酯设为20g,除此以外,与RX-1同样地制备,得到RX-3。该聚轮烷(RX-3)的物性如下所示。
侧链的修饰度:0.5(50%)。
侧链的分子量:平均为约450。
聚轮烷的重均分子量Mw(GPC):300000。
侧链的末端具有羟基的聚轮烷(A)。
<多异(硫)氰酸酯化合物(B)>
XDI:间苯二甲基二异氰酸酯。
<氨基甲酸酯预聚物(B2)>
准备以下的表1所示的氨基甲酸酯预聚物(B2)。
[表1]
※(I)是预聚物中存在的异(硫)氰酸酯的含量(质量摩尔浓度(mol/kg))
(U)是预聚物中存在的尿烷键的含量(质量摩尔浓度(mol/kg))
<氨基甲酸酯预聚物(B2)的制造例>
制造例Pre-1的制造例
在具备氮引入管、温度计、搅拌机的烧瓶中,在氮气气氛下,使2,4-甲苯二异氰酸酯50g、聚氧四亚甲基二醇(数均分子量:1000)32g和1,4-丁二醇10g在80℃下反应8小时,得到异(硫)氰酸酯当量为319的末端为异氰酸酯的氨基甲酸酯预聚物(得到Pre-1)。
制造例Pre-2的制造例
在具备氮引入管、温度计、搅拌机的烧瓶中,在氮气气氛下,使2,4-甲苯二异氰酸酯1000g与聚氧四亚甲基二醇(数均分子量:1000)1800g在70℃下反应4小时。然后,加入二甘醇240g,再在70℃反应4小时,得到异(硫)氰酸酯当量为905的末端为异氰酸酯的氨基甲酸酯预聚物(得到Pre-2)。
制造例Pre-3的制造例
使用二甘醇130g,除此以外,进行与制造例Pre-2同样的方法,得到异(硫)氰酸酯当量为539的末端为异氰酸酯的氨基甲酸酯预聚物(得到Pre-3)。
制造例Pre-4的制造例
使用聚氧四亚甲基二醇(数均分子量:1000)2300g,除此以外,进行与制造例Pre-2同样的方法,得到异(硫)氰酸酯当量为1500的末端为异氰酸酯的氨基甲酸酯预聚物(得到Pre-4)。
制造例Pre-5的制造例
使用聚氧四亚甲基二醇(数均分子量:1000)1500g,使用二甘醇50g,除此以外,进行与制造例Pre-2同样的方法,得到异氰酸酯当量为338的末端为异氰酸酯的氨基甲酸酯预聚物(得到Pre-5)。
制造例Pre-6的制造例
使用聚氧四亚甲基二醇(数均分子量:1000)2500g,使用二甘醇300g,除此以外,进行与制造例Pre-2同样的方法,得到异氰酸酯当量为4580的末端为异氰酸酯的氨基甲酸酯预聚物(得到Pre-6)。
<聚轮烷(A)以外的、具有活性氢基的含活性氢化合物(C)>
PL1:旭化成化学株式会社制的デュラノ-ル(聚碳酸酯二醇,数均分子量500)
BudiOH:1,4-丁二醇
TMP:三羟甲基丙烷
TMP-30:日本乳化剂株式会社制的三羟甲基丙烷三聚氧乙烯醚
PEMP:季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)
MOCA:4,4’-亚甲基双(o-氯苯胺)
TMGdiAB:三亚甲基二醇-二-p-氨基苯甲酸酯
PPG7:聚丙二醇二醇型平均分子量700
<其他成分>
CeO2:氧化铈(平均粒径0.2μm的氧化铈粉末)。
L5617:モメンティブ社制的有机硅整泡剂
SZ1142:东丽-道康宁公司制的有机硅整泡剂
ET:TOYOCAT-ET(东曹社制)
920-40:微囊920-40(日本フィライト社制)
<实施例1>
根据下述处方,在具备氮引入管、温度计、搅拌机的烧瓶中,在氮气气氛下,在40℃溶解(A)成分的RX-1(100质量份),通过与(B)成分的XDI(15质量份)搅拌混合,制成均匀的溶液,得到聚合性组合物。各配合量示于表2。示出含活性氢基团的合计摩尔数(聚轮烷(A)RX-1的侧链的OH基的总摩尔数)与(B)成分XDI的异(硫)氰酸酯基的摩尔比。另外,示出全部含活性氢基团的摩尔数(聚轮烷(A)RX-1的侧链的OH基的总摩尔数和该RX-1的环糊精环所具有的OH基的总摩尔数的合计摩尔数)与(B)成分XDI的异(硫)氰酸酯基的摩尔比。
处方:
(A):RX-1 100质量份。
(B):XDI 15质量份。
将上述聚合性组合物注入扁平的铸模中。接着,在80℃下固化2小时,然后在90℃下固化4小时。聚合结束后,从铸模中取出氨基甲酸酯树脂。得到的氨基甲酸酯树脂的耐磨性为3.9,D硬度为30。予以说明,按如下所述进行耐磨性、硬度的评价。结果示于表3。
[评价项目]
(1)耐磨性:将BUEHLER社制的ECOMET-3的单面抛光机作为抛光机,在抛光机中,用抛光纸(┌600),以7磅荷重、转数200rpm、抛光时间5分钟,一边流过流水一边进行磨耗,评价耐磨性。作为评价方法,采取以下的方法。
(抛光产生的磨耗量/抛光前的树脂重量)×100(%)
(2)根据JIS标准(硬度试验)K6253,通过日本高分子计器公司制的硬度计,测定肖氏D硬度。
<实施例2>
在具备氮引入管、温度计、搅拌机的烧瓶中,在氮气流下,将(A)成分的RX-1(100质量份)、(C)成分的PL1(100质量份)、TMP(30质量份)、TMP-30(100质量份)在40℃搅拌混合,制成均匀的溶液后,恢复至室温,添加(B)成分的XDI(220质量份),均匀搅拌,得到聚合性组合物。各配合量示于表2。示出含活性氢基团的合计摩尔数与(B)成分XDI的异(硫)氰酸酯基的摩尔比。另外,示出全部含活性氢基团的摩尔数与(B)成分XDI的异(硫)氰酸酯基的摩尔比。包括含活性氢基团的合计摩尔数、全部含活性氢基团的摩尔数、以及(C)成分的含活性氢基团的摩尔数。
(A):RX-1 100质量份。
(B):XDI 220质量份。
(C):PL1 100质量份、TMP 30质量份、TMP-30 100质量份。
将上述聚合性组合物注入扁平的铸模中。接着,在80℃下固化2小时,然后在90℃下固化4小时。聚合结束后,从铸模中取出氨基甲酸酯树脂。得到的氨基甲酸酯树脂的耐磨性为2.9%,D硬度为64。结果示于表3。
<实施例3~7、比较例1、2>
使用表2所示组成的聚合性组合物,除此以外,采用与实施例2同样的方法,制作固化物,进行评价。结果示于表3。
<实施例8>
使用表2所示组成的聚合性组合物,除此以外,采用与实施例1同样的方法,制作固化物,进行评价。结果示于表3。
<实施例9>
在具备氮引入管、温度计、搅拌机的烧瓶中,在氮气流下,引入作为(B)成分的(B2)成分Pre-1(463质量份)和干燥的平均粒径0.2μm的氧化铈粉末(30质量份),充分搅拌。接着,将另行制备的(A)成分的RX-1(100质量份)、(C)成分的PL1(100质量份)、BudiOH(42质量份)在60℃的温度下搅拌混合,将由此调制均匀的溶液引入该烧瓶中。然后,在该烧瓶内进一步进行搅拌混合,得到聚合性组合物。各配合量示于表2。示出含活性氢基团的合计摩尔数与(B)成分XDI的异(硫)氰酸酯基的摩尔比。另外,示出全部含活性氢基团的摩尔数与(B)成分XDI的异(硫)氰酸酯基的摩尔比。包括含活性氢基团的合计摩尔数、全部含活性氢基团的摩尔数、以及(C)成分的含活性氢基团的摩尔数。
(A):RX-1 100质量份
(B):Pre-1 463质量份
(C):PL1 100质量份、BudiOH 42质量份
(其他成分):CeO2 30质量份。
将上述聚合性组合物注入扁平的铸模中。接着,在80℃固化2小时,然后在90℃下固化4小时。聚合结束后,从铸模中取出氨基甲酸酯树脂。得到的氨基甲酸酯树脂的耐磨性为2.2%,D硬度为65。结果示于表3。
[表2]
表2
[表3]
No. 耐磨性(%) D硬度
实施例1 3.9 30
实施例2 2.9 64
实施例3 2.2 60
实施例4 4.8 64
实施例5 4.4 69
实施例6 1.9 58
实施例7 1.1 63
实施例8 2.5 40
实施例9 2.2 65
比较例1 10.0 63
比较例2 6.0 70
<实施例10>
将(A)成分的RX-1(100质量份)和(C)成分的MOCA(21质量份)在120℃下混合,制成均匀的溶液后,充分脱气,冷却至100℃。向该均匀的溶液中加入加温至70℃的(B)成分的Pre-2(296质量份;氨基甲酸酯预聚物(B2)),通过自转公转搅拌机搅拌,得到均匀的聚合性组合物。各配合量示于表4。将含活性氢基团的合计摩尔数与(B)成分Pre-2中的异(硫)氰酸酯基的摩尔比示于表4。另外,全部含活性氢基团的摩尔数与(B)成分Pre-2中的异(硫)氰酸酯基的摩尔比也示于表4。为包括含活性氢基团的合计摩尔数、全部含活性氢基团的摩尔数、以及(C)成分的含活性氢基团的摩尔数的值。
(A):RX-1 100质量份。
(B):Pre-2 296质量份。
(C):MOCA 21质量份。
将上述聚合性组合物注入模具中,在100℃下固化。聚合结束后,从铸模中取出氨基甲酸酯树脂,得到厚2mm的氨基甲酸酯树脂。得到的氨基甲酸酯树脂的抛光速率为1.9μm/hr,耐擦伤性为1,Taber磨耗量为19mg,D硬度为30,密度为1.1g/cm3,滞后损失为10%。结果示于表5。予以说明,按如下所述评价耐磨性、硬度。
[评价项目]
(3)抛光速率:抛光条件如下所示。
抛光垫:380φ。
被抛光物:2英寸的蓝宝石晶片3片。
浆料:FUJIMI COMPOL-80原液。
压力:411g/cm2
旋转数:60rpm。
时间:1小时。
在上述条件下,测定实施抛光时的抛光速率。
(4)划痕(擦伤):确认在上述(3)所述的条件下抛光时晶片有无划痕。评价根据以下基准实施。
1:目测和用激光显微镜均没有发现划痕。
2:通过目测没能确认划痕,但激光显微镜可以确认有划痕。
3:通过目测,仅在晶片的边缘部位可以确认1~2条划痕。
4:通过目测,仅在晶片边缘部位可以确认3条以上的划痕,或者在整个晶片可以确认1~2条划痕。
5:通过目测,在整个晶片上可以确认3条以上的划痕。
(5)Taber磨耗量:用Taber公司制的5130型的装置测定。在荷重为1Kg、旋转速度为60rpm、旋转数为1000旋转、磨耗轮为H-18的情况下实施Taber磨耗试验。
(6)密度:通过东洋精机(株)制的(DSG-1)测定密度。
(7)滞后损失:将冲裁成厚度2mm的哑铃8号形状的树脂用岛津社制AG-SX的AutoGraph以10mm/分钟的速度拉伸20mm,然后,测定应力恢复至0时的滞后损失。
实施例11~14、比较例3
使用表4所示组成的聚合性组合物,除此以外,采用与实施例10同样的方法,制作固化物,进行评价。结果示于表5。
[表4]
表4
[表5]
表5
<实施例15>
向加温至70℃的(B)成分的Pre-2(296质量份;氨基甲酸酯预聚物(B2))中加入其他成分的L5617(6.3质量份),在氮气气氛下,使用将搅拌桨作为搅打器的搅拌机,在2000rpm下剧烈搅拌,通过Mechanical Floss法摄入气泡。另外,混合(A)成分的RX-1(100质量份)和(C)成分的MOCA(21质量份),在120℃下准备均匀的溶液。充分脱气后,将冷却至100℃的该均匀的溶液加入到摄取有上述气泡的Pre-2中,在氮气气氛下,使用将搅拌桨作为搅打器的搅拌机,在2000rpm下剧烈搅拌,通过Mechanical Floss法摄入气泡,得到具有发泡结构的均匀的聚合性组合物。各配合量示于表6。将含活性氢基团的合计摩尔数与(B)成分Pre-2中的异(硫)氰酸酯基的摩尔比示于表6。另外,将全部含活性氢基团的摩尔数与(B)成分Pre-2中的异(硫)氰酸酯基的摩尔比也示于表6。为包括含活性氢基团的合计摩尔数、全部含活性氢基团的摩尔数、以及(C)成分的含活性氢基团的摩尔数的值。
(A):RX-1 100质量份。
(B):Pre-2 296质量份。
(C):MOCA 21质量份。
(其他成分):L-5617 6.3质量份。
将上述聚合性组合物注入模具中,在100℃下固化。聚合结束后,从铸模中取出氨基甲酸酯树脂,得到厚度2mm的发泡氨基甲酸酯树脂。得到的氨基甲酸酯树脂的抛光速率为3.2μm/hr,耐擦伤性为1,Taber磨耗量为15mg,D硬度为20,密度为0.7g/cm3,滞后损失为10%。这些评价通过与实施例10同样的方法进行。结果示于表7。
<实施例16~20、比较例4>
使用表6所示组成的聚合性组合物,除此以外,采用与实施例15同样的方法,制作固化物,进行评价。结果示于表7。
<实施例21>
向加温至70℃的(B)成分的Pre-2(341质量份;氨基甲酸酯预聚物(B2))中加入其他成分的SZ1142(6.8质量份)、水(0.4质量份)、ET(0.2质量份),使用自转公转搅拌机(シンキー制),在2000rpm下搅拌1分钟。另外,将(A)成分的RX-1(100质量份)和(C)成分的MOCA(21质量份)混合,在120℃下准备均匀的溶液。充分脱气后,将冷却至100℃的该均匀的溶液加入到摄取有上述气泡的Pre-2中,使用自转公转搅拌机(シンキー社制),在2000rpm下搅拌1分钟,得到具有发泡结构的均匀的聚合性组合物。各配合量示于表6。将含活性氢基团的合计摩尔数与(B)成分Pre-2中的异(硫)氰酸酯基的摩尔比示于表6。另外,将全部含活性氢基团的摩尔数与(B)成分Pre-2中的异(硫)氰酸酯基的摩尔比也示于表6。为包括含活性氢基团的合计摩尔数、全部含活性氢基团的摩尔数、以及(C)成分的含活性氢基团的摩尔数的值。
(A):RX-1 100质量份
(B):Pre-2 341质量份
(C):MOCA 21质量份
(其他成分):SZ1142 6.8质量份、水 0.4质量份、ET 0.2质量份。
将上述聚合性组合物注入模具中,在100℃下固化。聚合结束后,从铸模中取出氨基甲酸酯树脂,得到厚度2mm的发泡氨基甲酸酯树脂。得到的氨基甲酸酯树脂的抛光速率为3.4μm/hr,耐擦伤性为1,Taber磨耗量为14mg,D硬度为23,密度为0.9g/cm3,滞后损失为8%。这些评价通过与实施例10同样的方法进行。结果示于表7。
<实施例22>
使用表6所示组成的聚合性组合物,除此以外,采用与实施例21同样的方法,制作固化物,进行评价。结果示于表7。
<实施例23>
向加温至70℃的(B)成分的Pre-2(307质量份;氨基甲酸酯预聚物(B2))中加入920-40(3.4质量份),使用自转公转搅拌机(シンキー社制),在2000rpm下搅拌1.5分钟。另外,混合(A)成分的RX-1(100质量份)和(C)成分的MOCA(21质量份),在120℃下准备均匀的溶液。充分脱气后,将冷却至100℃的该均匀的溶液加入到摄取有上述气泡的Pre-2中,使用自转公转搅拌机(シンキー社制),在2000rpm下搅拌1.5分钟,得到具有发泡结构的均匀的聚合性组合物。各配合量示于表6。将含活性氢基团的合计摩尔数与(B)成分Pre-2中的异(硫)氰酸酯基的摩尔比示于表6。另外,将全部含活性氢基团的摩尔数与(B)成分Pre-2中的异(硫)氰酸酯基的摩尔比也示于表6。为包括含活性氢基团的合计摩尔数、全部含活性氢基团的摩尔数、以及(C)成分的含活性氢基团的摩尔数的值。
(A):RX-1 100质量份
(B):Pre-2 307质量份
(C):MOCA 21质量份
(其他成分):920-40 3.4质量份
将上述聚合性组合物注入模具中,在100℃下固化。聚合结束后,从铸模中取出氨基甲酸酯树脂,得到厚度2mm的发泡氨基甲酸酯树脂。得到的氨基甲酸酯树脂的抛光速率为3.3μm/hr,耐擦伤性为1,Taber磨耗量为17mg,D硬度为27,密度为0.8g/cm3,滞后损失为25%。这些评价通过与实施例10同样的方法进行。结果示于表7。
<实施例24>
使用表6所示组成的聚合性组合物,除此以外,通过与实施例22同样的方法,制作固化物,进行评价。结果示于表7。
[表6]
表6
[表7]
表7
由以上的实施例、比较例可知,使用(A)成分的聚轮烷得到的抛光用氨基甲酸酯树脂具有优异的耐久性。
符号说明
1:聚轮烷
2:轴分子
3:环状分子
4:体积大的末端基团
5:侧链

Claims (8)

1.氨基甲酸酯树脂,其是通过聚合含有以下成分的聚合性组合物而得到的:
具有由轴分子和包合该轴分子的多个环状分子形成的复合分子结构、且在该环状分子的至少一部分中引入具有含活性氢基团的侧链的聚轮烷(A),和
多异(硫)氰酸酯化合物(B)。
2.权利要求1所述的氨基甲酸酯树脂,其中,相对于上述聚轮烷(A)100质量份,上述聚合性组合物含有上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)3~2000质量份。
3.权利要求1所述的氨基甲酸酯树脂,其中,上述聚合性组合物还含有上述聚轮烷(A)以外的具有含活性氢基团的含活性氢化合物(C)。
4.权利要求3所述的氨基甲酸酯树脂,其中,上述含活性氢化合物(C)含有具有氨基作为含活性氢基团的氨基化合物(CA)。
5.权利要求3或4所述的氨基甲酸酯树脂,其中,相对于上述聚轮烷(A)100质量份,上述聚合性组合物含有:
上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)10~3000质量份,和
上述含活性氢化合物(C)3~2000质量份。
6.权利要求1~4任一项所述的氨基甲酸酯树脂,其中,上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)含有由分子内具有2个含活性氢基团的含有2官能活性氢的化合物(C1)与分子内具有2个异(硫)氰酸酯基的含有2官能异(硫)氰酸酯基的化合物(B1)反应而得到的、分子末端具有异(硫)氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物(B2)。
7.权利要求6所述的氨基甲酸酯树脂,其中,含有上述氨基甲酸酯预聚物(B2)的上述多异(硫)氰酸酯化合物(B)的异氰酸酯当量在300~5000的范围。
8.抛光垫,其含有权利要求1~7任一项所述的氨基甲酸酯树脂。
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