JP2002128857A - ウレタンオリゴマー、その樹脂組成物、その硬化物 - Google Patents
ウレタンオリゴマー、その樹脂組成物、その硬化物Info
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Abstract
性、耐水性)に優れる樹脂及び樹脂組成物を提供する。 【解決手段】ビス(2−ヒドロキシエチル)タウリン第
4級アンモニウム塩(a)とポリイソシアネート化合物
(b)と水酸基含有(メタ)アクリレート(c)及び任
意成分として(a)成分以外のポリオール化合物(d)
を反応させて得られるウレタンオリゴマー(A)と反応
性希釈剤(B)を含有する樹脂組成物。
Description
硬化する水溶性樹脂及び樹脂組成物、その硬化物に関
し、コーティング剤、印刷インキ、フォトレジスト、接
着剤並びに製版材等に応用可能である。
め、紫外線等を用いる活性エネルギー線硬化技術は広く
応用されている。近年、さらに、水溶化によるVOC対
策の要望が高まり、それに適合する水溶性樹脂の開発が
望まれている。
解決したものであり、水溶化が可能な、活性エネルギー
線で硬化する樹脂及び樹脂組成物提供するものである。
すなわち、本発明の樹脂及び樹脂組成物は、水で希釈し
た又は分散した樹脂及び樹脂組成物として使用したり、
塗工や照射装置の水洗浄を容易にしたり、水の現像によ
るフォトレジストとしての応用が可能となる。
(2−ヒドロキシエチル)タウリン第4級アンモニウム
塩(a)とポリイソシアネート化合物(b)と水酸基含
有(メタ)アクリレート(c)及び任意成分として
(a)成分以外のポリオール化合物(d)を反応させて
得られるウレタンオリゴマー(A)、(2)(1)項に
記載のウレタンオリゴマー(A)と反応性希釈剤(B)
を含有する樹脂組成物、(3)光重合開始剤(C)を含
有する(2)項に記載の樹脂組成物、(4)(2)また
は(3)項に記載の樹脂組成物の硬化物、に関する。
(A)は、ビス(2−ヒドロキシエチル)タウリン第4
級アンモニウム塩(a)とポリイソシアネート化合物
(b)と任意成分である(a)成分以外のポリオール化
合物(d)を反応させて得られる末端イソシアネートウ
レタンプレポリマーに水酸基含有(メタ)アクリレート
(c)を反応させて得られる。ウレタンオリゴマー
(A)の分子量は、600〜100,000が好まし
い。
4級アンモニウム塩(a)の具体例としては、例えば、
N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエタンス
ルホン酸テトラメチルアンモニウム塩、N,N−ビス
(2−ヒドロキシエチル)アミノエタンスルホン酸テト
ラエチルアンモニウム塩、N,N−ビス(2−ヒドロキ
シエチル)アミノエタンスルホン酸ベンジルトリエチル
アンモニウム塩等、炭素数の合計が4〜30のアルキル
(ベンゼン環その他の置換基を有していてもよい)アン
モニウム塩が挙げられる。
ル化合物(d)としては、例えばアルキルポリオール、
ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ア
クリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、フェノ
ーリックポリオール及び/又は難燃ポリオール等が挙げ
られる。
4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,
8−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、シク
ロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、ペ
ンタエリスリトール等が挙げられる。
縮合型ポリエステルポリオール、付加重合ポリエステル
ポリオール、ポリカーボネートポリオール等が挙げられ
る。縮合型ポリエステルポリオールとしては、例えばジ
オール化合物と、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタ
ル酸、セバシン酸等の有機多塩基酸との縮合反応によっ
て得られ、分子量は100〜100,000が好まし
い。ジオール化合物としては、例えばエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、
1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、
1,6−ヘキサンジオール、3−メチル1,5−ペンタ
ンジオール、1,9−ノナンジオール、1,4−ヘキサ
ンジメタノール、ダイマー酸ジオール、ポリエチレング
リコール等があげられる。
は、例えばポリカプロラクトンが挙げられ、分子量は1
00〜100,000が好ましい。ポリカーボネートポ
リオールはポリオールの直接ホスゲン化、ジフェニルカ
ーボネートによるエステル交換法などによって合成さ
れ、分子量は100〜100,000が好ましい。
PEG(ポリエチレングリコール)系、PPG(ポリプ
ロピレングリコール)系、PTG(ポリテトラメチレン
グリコール)系ポリオール等が挙げられる。PEG系ポ
リオールは、活性水素を有する化合物を反応開始剤とし
て、エチレンオキサイドを付加重合させたもので、分子
量は100〜100,000が好ましい。PPG系ポリ
オールは、活性水素を有する化合物を反応開始剤とし
て、プロピレンオキサイドを付加重合させたもので、分
子量は100〜100,000が好ましい。PTG系ポ
リオールは、テトラヒドロフランのカチオン重合によっ
て合成され、分子量は100〜100,000が好まし
い。
ーテルポリオールとしては、ビスフェノールAのエチレ
ンキサイド付加物又はプロピレンオキサイド付加物等が
挙げられ、分子量は100〜100,000が好まし
い。
基含有(メタ)アクリル酸エステルとそれ以外の(メ
タ)アクリル酸エステルの共重合物である(メタ)アク
リルポリオール、ブタジエンの共重合物で末端にヒドロ
キシル基を有するホモ又はコポリマーである、ポリブタ
ジエンポリオール、シリコン変性ポリオール、分子内に
フェノール分子を含有するフェノーリックポリオール、
エポキシポリオール、リン原子、ハロゲン原子等を含有
する難燃ポリオール等が挙げられ、分子量は100〜1
00,000が好ましい。これらポリオール化合物は、
単独又は2種以上を混合して使用することができる。
は、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネ
ート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート
(MDI)、ポリメリックMDI、1,5−ナフチレン
ジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、1,6
−ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサ
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、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水添XD
I、水添MDI、リジンジイソシアネート、トリフェニ
ルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネート
フェニル)チオフォスフェート等が挙げられる。これら
ポリイソシアネート化合物は、単独又は2種以上を混合
して使用することができる。
しては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、
2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒ
ドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン
変性2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ペン
タエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、グリセロ
ールジアクリレート等が挙げられ、単独又は2種以上を
混合して使用することができる。
えば以下の様にして調製することができる。まず、ビス
(2−ヒドロキシエチル)タウリン第4級アンモニウム
塩(a)と任意成分の(a)成分以外のポリオール化合
物(d)の混合物とポリイソシアネート化合物(b)を
反応させて末端イソシアネートウレタンプレポリマーを
得る。次いでこのウレタンプレポリマーに水酸基含有
(メタ)アクリレート(c)を反応させる。
は、(a)成分100部に対して、(d)成分は、0〜
200部が好ましく、特に好ましくは0〜100部であ
る。(a)成分と(d)成分の混合物の水酸基1当量に
対して、ポリイソシアネート化合物(b)のイソシアネ
ート基は、1.1〜2.1当量反応させるのが好まし
い。プレポリマー化反応の反応温度は、通常、常温〜1
00℃、好ましくは50〜90℃である。この様にして
得られた末端イソシアネートウレタンプレポリマーのイ
ソシアネート基1当量に対して、水酸基含有(メタ)ア
クリレート(c)の水酸基の0.9〜1.5当量を反応
させるのが好ましく、特に好ましくは1.0〜1.1当
量である。
常温〜100℃、好ましくは50〜90℃である。この
反応中にラジカル重合によるゲル化を防ぐために、通
常、50〜2000ppmのハイドロキノン、ハイドロ
キノンモノメチルエーテル、P−メトキシフェノール、
P−ベンゾキノン等の重合禁止剤を添加するのが好まし
い。これら水酸基とイソシアネート基の反応は無触媒で
進行するが、例えばトリエチルアミン、ジブチルスズラ
ウリレート、ジブチルスズジアセテート等の触媒を添加
しても良い。
ドン、N−ビニルカプロラクトン、N,N−ジメチルア
ミノ(メタ)アクリルアミド、アクリロイルモルホリ
ン、各種アクリレート類等の反応性希釈剤(C)が使用
できる。反応時の希釈剤の使用量は、反応液が撹拌でき
る粘度になればよく、ウレタンオリゴマー(A)重量部
に対して10〜50重量部が好ましい。これら希釈剤
は、単独又は2種以上を混合して使用することができ
る。
類と多官能アクリレート類に大別される。単官能アクリ
レート類はアクリレート基を1個有する化合物で、例え
ばフェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル
(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリ
レート、フェニルオキシエチルオキシエチル(メタ)ア
クリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、2−エ
チルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メ
タ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)ア
クリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリ
ル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレー
ト、イソデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メ
タ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリ
レート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アク
リレート、カルビトール(メタ)アクリレート、アクリ
ロイルモルホリン、ノニルフェノキシポリエチレングリ
コール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプ
ロピレングリコール(メタ)アクリレート、水酸基含有
(メタ)アクリレートと多価カルボン酸化合物の酸無水
物とを反応させたハーフエステル類があげられる。水酸
基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば2−ヒド
ロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプ
ロピル(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオール
モノ(メタ)アクリレート等があげられる。多価カルボ
ン酸化合物の酸無水物としては、例えば無コハク酸、無
水マレイン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル
酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等があげられる。
2個またはそれ以上有する化合物で、例えばエチレンオ
キサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレー
ト、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メ
タ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノ
ールFジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオー
ルジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メ
タ)アクリレート、ヒドリキシピバリン酸ネオペンチル
グリコールジ(メタ)アクリレート、カプルラクトン変
性ヒドリキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メ
タ)アクリレートポリエチレングリコールジ(メタ)ア
クリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アク
リレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレ
ート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレー
ト、トリメチロールプロパンポリエトキシトリ(メタ)
アクリレート、グリセリンポリプロポキシトリ(メタ)
アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)ア
クリレート、ジペンタエリスリトールとε−カプロラク
トンの反応物のポリ(メタ)アクリレート、ジペンタエ
リスリトールポリ(メタ)アクリレート、モノ又はポリ
グリシジル化合物と(メタ)アクリル酸の反応物である
エポキシ(メタ)アクリレート等があげられる。モノ又
はポリグリシジル化合物としては、例えばブチルグリシ
ジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ポリエチ
レングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレン
グリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジ
オールジグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジ
ルエーテル、グリセリンポリエトキシグリシジルエーテ
ル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、
トリメチロールプロパンポリエトキシポリグリシジルエ
ーテル等があげられる。本発明の樹脂組成物では、ウレ
タンオリゴマー(A)以外にエポキシ(メタ)アクリレ
ート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリブタジ
エン(メタ)アクリレート等を使用することができる。
例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂(例、油化シェ
ルエポキシ(株)製、エピコート1001、1002、
1004、1006等)、ビスフェノールF型樹脂
(例、油化シェルエポキシ(株)製、エピコート80
7、EP−4001、EP−4002、EP−4004
等)、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニルグ
リシジルエーテル(例、油化シェルエポキシ(株)製、
YX−4000)、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂(例、日本化薬(株)製、EPPN−201、油化シ
ェルエポキシ(株)製、EP−152、EP−154、
ダウケミカル(株)製、DEN−438)、クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂(例、日本化薬(株)製、E
OCN−102S、EOCN−1020、EOCN−1
04S)、トリグリシジルイソシアヌレート(例、日産
化学(株)製、TEPIC)、トリスフェノールメタン
型エポキシ樹脂(例、日本化薬(株)製、EPPN−5
01、EPPN−502、EPPN−503)、フルオ
レンエポキシ樹脂(例、新日鐵化学(株)製、カルドエ
ポキシ樹脂、ESF−300)、脂環式エポキシ樹脂
(例、ダイセル化学工業(株)製、セロキサイド202
1P、セロキサイドEHPE)等と(メタ)アクリル酸
等との反応物等が挙げられる。
は、上記のポリオール化合物(a)と同様のポリオール
化合物と(メタ)アクリル酸の縮合物が挙げられる。
ては、末端水酸基を有する液状ポリブタジエン化合物と
(メタ)アクリル酸の縮合物や、末端水酸基を有する液
状ポリブタジエン化合物と上記のポリイソシアネート化
合物を反応させ、さらに上記の水酸基含有(メタ)アク
リレート(c)と同様の水酸基含有(メタ)アクリレー
トとを反応させた化合物が挙げられる。
ゾフェノン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−ク
ロロクチキキサントン、イソプロピルチオキサントン、
2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2
−モルフォリノ−プロパン−1,2−ベンジル−2−ジ
メチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−1
−ブタノン、4−ベンゾイル−4´−メチルジフェニル
スルフィド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェ
ニルホスフィンオキサイド、ミヒラーズケトン、ベンジ
ルジメチルケタール、2−エチルアンスラキノン等を挙
げることができる。又、光重合促進剤を併用することも
できる。光重合促進剤としては、例えばN,N−ジメチ
ルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメチルア
ミノ安息香酸イソアミルエステル等のアミン類があげら
れる。
使用割合は、(A)は10〜70重量%、(B)は25
〜85重量%、(C)は0〜15重量%である。
しない範囲で、レベリング剤、消泡剤、カップリング
剤、可塑剤、離型剤、酸化防止剤、光安定剤、重合禁止
剤、ワックス類、染料、顔料、シリカ等のフィラー、非
反応性ポリマー(例えば、ポリエステルー、ポリウレタ
ン、ポリブタジエン、アクリルポリマー等)、その他等
を使用することもできる。
ば上記の(A)、(B)、(C)の各成分を、必要に応
じその他の成分を均一に混合、又は溶解することにより
得られる。
ティング剤、印刷インキ、接着剤並びに製版材等用樹脂
組成物として用いることができ、又、マイクロゲルやエ
マルジョンとしても使用できる。これらは、コンマコー
ト、ドクターブレード、スクリーン印刷、カーテンフロ
ーコート、スプレーコート等の方法により、各種基材
(例えば、紙、プラスチック、金属、木材等)上に塗布
され、活性エネルギー線を照射し硬化させる。活性エネ
ルギー線としては、紫外線、電子線、X線等が挙げら
れ、紫外線を照射する場合、その照射量は10〜100
00mJ/cm2、電子線を照射する場合その照射量は
0.1〜100Mradが好ましい。
るが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
例中、部とは重量部を表す。 (ウレタンオリゴマー(A)の合成実施例) 合成実施例1 N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルス
ルホン酸ベンジルトリエチルアンモニウム塩(分子量4
04.6)809.2部、トリメチルヘキサメチレンジ
イソシアネート(2,2,4−トリメチルヘキサメチレ
ンジイソシアネートと2,4,4−トリメチルヘキサメ
チレンジイソシアネートの混合物)630部を仕込み、
85℃で10時間反応し、次いで2−ヒドロキシエチル
アクリレート243.6部、メトキシフェノール0.8
部を仕込み85℃で約10時間反応させ、イソシアネー
ト濃度が0.3%になったところで反応を終了し、重量
平均分子量が約2500(GPC法による)のウレタン
オリゴマー(A−1)を得た。
ルホン酸テトラエチルアンモニウム塩(分子量342.
5)342.5部、ポリエチレングリコール(平均分子
量600)600部、トリレンジイソシアネート522
部を仕込み85℃で10時間反応し、次いで2−ヒドロ
キシエチルアクリレート243.6部を仕込み、85℃
で約10時間反応させ、イソシアネート濃度が0.3%
になったところで反応を終了し、重量平均分子量が約2
600(GPC法による)のウレタンオリゴマー(A−
2)を得た。
組成物の水溶性を評価した。得られた樹脂組成物をガイ
ドを用いて188μm易接着処理PETフィルム上の全
面に膜厚10μmで塗布し、200mJ/cm2照射し
硬化膜を得た。得られた硬化膜の硬化性、密着性、鉛筆
硬度、耐水性を評価した。
した。 ○:べたつきなし。 △:少しべたつく。 ×:ひどくべたつく。
て、試験片に1mmのごばん目を100ヶ作りセロテー
プ(登録商標)によりピーリング試験を行った。ごばん
目の剥離状態を観察し、次の基準で評価した。 ○:100/100で剥れのないもの。 △:50/100〜90/100。 ×:0/100〜50/100。
じて評価を行った。 (4)耐水性;試験片を水に室温で24時間浸漬し、外
観に異常がないか確認した後、セロテープによるピーリ
ング試験を行い、次の基準で評価した。 ○:塗膜外観に異常がなく、フクレや剥離のないもの。 ×:塗膜にフクレや剥離のあるもの。
00部を加え撹拌したところ、実施例1及び2の樹脂組
成物は、均一に溶解又は分散した。一方、比較例1の樹
脂組成物は、均一に溶解又は分散せず分離した。 ○:水に溶解又は分散。 ×:水に溶解又は分散せず。
薬(株)製) *3;1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル
のジアクリレート(日本化薬(株)製) *4;トリメチロールプロパントリアクリレート(日本
化薬(株)製) *5;2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プ
ロパン−1−オン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ
(株)製)
かなように、本発明の樹脂組成物は、水希釈可能であ
り、硬化物性に優れている。
り、硬化物性(硬化性、密着性、鉛筆硬度、耐水性)に
優れている。
Claims (4)
- 【請求項1】ビス(2−ヒドロキシエチル)タウリン第
4級アンモニウム塩(a)とポリイソシアネート化合物
(b)と水酸基含有(メタ)アクリレート(c)及び任
意成分として(a)成分以外のポリオール化合物(d)
を反応させて得られるウレタンオリゴマー(A)。 - 【請求項2】請求項1に記載のウレタンオリゴマー
(A)と反応性希釈剤(B)を含有する樹脂組成物。 - 【請求項3】光重合開始剤(C)を含有する請求項2に
記載の樹脂組成物。 - 【請求項4】請求項2または3に記載の樹脂組成物の硬
化物。
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