JP2004346320A - 狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール - Google Patents

狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール Download PDF

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Abstract

【課題】高い官能価を有し、同時に僅かな粘度および多分散性を示す、新規の非晶質マクロポリオールを見いだすこと。
【解決手段】脂環式1,2−ジカルボン酸および/またはその誘導体、例えば無水物および少なくとも3官能性のアルコール成分を使用することにより、高い官能価および高い分枝度および同時に低い粘度および多分散性を有するマクロポリオールが得られた。
【選択図】なし

Description

本発明は、狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールに関する。
飽和ポリエステル樹脂は公知である。これは多くの場合飽和ジカルボン酸、その無水物またはその他のエステル化可能な誘導体とジオールとの縮合により製造される。その特性は出発物質の種類およびその量比に著しく依存する。
ポリエステルベースの分枝状マクロポリオールは、例えばDE19649394から公知である。しかしながら、そこでは一定の原料選択において、特にOH−価80〜300mgKOH/gおよび酸価5〜30mgKOH/gと、比較的高いOH−価および酸価である。
高いOH−価および酸価においては、ポリマー分子は所望の官能価および高い分子量を有さず、こうして架橋剤を多量に必要とするという欠点を有する。架橋分子としてイソシアネートを使用する場合には、高い費用の原因となる。更に高い酸価は、親水性の中心(カルボキシル基)が、例えば被覆の耐水性にマイナスの影響を与えることがあるので、有利ではない。
EP1172394からは、類似の構造および欠点を有するポリエステルポリオールが同様に公知である。
DE19649394 EP1172394
本発明の課題は、公知技術の多くの可能性および高いバリエーションの範囲から、高い官能価を有し、同時に僅かな粘度および多分散性を示す、新規の非晶質マクロポリオールを見いだすことである。
脂環式1,2−ジカルボン酸および/またはその誘導体、例えば無水物および少なくとも3官能性のアルコール成分を使用することにより、高い官能価および高い分枝度および同時に低い粘度および多分散性を有するマクロポリオールが得られたことは、意外なことであった。
本発明の対象は
A)
1)少なくとも1種の脂環式1,2−ジカルボン酸および/または無水物および/またはエステル85モル%以上、および
2)少なくとも1種のその他のジカルボン酸および/または無水物および/またはエステル15モル%以下
からなるジカルボン酸成分少なくとも1種、および
B)
1)少なくとも1種の少なくとも3官能性のアルコール5〜30モル%、および
2)少なくとも1種のその他のジオール70〜95モル%
からなるアルコール成分少なくとも1種
から構成された、狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールであって、
・ 官能価 3.5〜10.0、有利に3.5〜8.0、特に有利に4.0〜6.0、
・ M 2000〜10000g/モル、有利に2000〜7000g/モル、特に有利に2500〜4000g/モル、
・ M 8000〜60000g/モル、有利に8000〜40000g/モル、特に有利に8000〜20000g/モル、
・ 多分散性 2.5〜30、有利に3〜25、特に有利に3〜15、
・ OH−価 0〜150mgKOH/g、有利に30〜80mgKOH/g、特に有利に40〜60mgKOH/g、
・ 酸価 0〜4.9mgKOH/g、有利に0〜3.0mgKOH/g、特に有利に0〜1.5mgKOH/g、
・ 樹脂の動的粘度、Solvesso(R) 150/ブチルグリコール(3:1)中65%濃度で、 1000〜20000mPa・s、有利に1000〜15000mPa・s、特に有利に1000〜10000mPa・s、
を特徴とする、狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールである。
本発明による狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールは出発酸成分として少なくとも1種の脂環式1,2−ジカルボン酸、例えば1,2−シクロヘキサンジカルボン酸および/またはメチルテトラヒドロフタル酸(無水物)および/またはテトラヒドロフタル酸(無水物)および/またはメチルヘキサヒドロフタル酸(無水物)および/またはそれらの誘導体を、例えばその無水物をジカルボン酸成分に対して少なくとも85モル%、有利に100モル%の量で含有する。
付加的に、芳香族および/または脂肪族および/または脂環式モノカルボン酸および/またはジカルボン酸および/またはポリカルボン酸、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、セバシン酸、ドデカンジ酸、アジピン酸、アゼライン酸、ピロメリト酸および/またはトリメリト酸、イソノナン酸、2−エチルヘキサン酸を含有していてもよい。イソフタル酸、フタル酸、コハク酸、セバシン酸、アジピン酸および/またはアゼライン酸をジカルボン酸成分に対して最大で15モル%の量で使用するのが有利である。
それぞれの酸成分は部分的にまたは完全に無水物および/または低分子アルキルエステル、有利にメチルエステルおよび/またはエチルエステルからなっていてよい。
少なくとも3官能性のアルコール成分として、例えばトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、1,2,6−トリヒドロキシヘキサエリトリット、グリセリン、トリスヒドロキシエチルイソシアヌレート、ペンタエリトリット、ソルビット、キシリットおよび/またはマンニットを、アルコール成分に対して5〜30モル%、有利に5〜20モル%の量で使用することができる。
その他に、アルコール成分はその他の直鎖および/または分枝鎖の脂肪族および/または脂環式および/または芳香族ジオールおよび/またはポリオールを含有することができる。有利に、付加的なアルコールとして、エチレングリコール、1,2−および/または1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−および/または1,4−ブタンジオール、1,3−ブチルエチルプロパンジオール、1,3−メチルプロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、ビスフェノールA、B、C、F、ノルボルニレングリコール、1,4−ベンジルジメタノールおよび1,4−ベンジルジエタノール、2,4−ジメチル−2−エチルヘキサン−1,3−ジオール、シクロヘキサンジメタノール、ジシドール(Dicidol)、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールをアルコール成分に対して70〜95モル%、有利に80〜95モル%の量で使用することができる。
一般に、アルコール成分は酸成分に対して0.8〜2.0対1、有利に0.8〜1.5対1のモル比で含有されている。アルコール成分の反応は、酸成分に対して1.0〜1.3対1のモル比で実施するのが特に有利である。
本発明による飽和非晶質マクロポリオールは、5.0mgKOH/gより小さい酸価、有利に3.0mgKOH/gより小さい酸価、特に有利には0〜1.5mgKOH/gの酸価を有し、0〜150mgKOH/g、有利に30〜80mgKOH/g、特に有利に40〜60mgKOH/gのOH−価を有する。
選択したアルコール成分中に少なくとも3官能性のアルコール少なくとも1種を5〜30モル%の量で使用することにより、ポリマーの官能価は3.5〜10.0、有利に3.5〜8.0、特に有利に4.0〜6.0が生じる。
生じた数平均分子量Mは2000〜10000g/モル、有利に2000〜7000g/モル、特に有利に2500〜4000g/モルであり、かつ生じた質量平均分子量Mは8000〜60000g/モル、有利に8000〜40000g/モル、特に有利に8000〜20000g/モルにある。
多分散性は本発明による非晶質マクロポリオールの高い官能価にもかかわらず、2.5〜30、有利に3.0〜25、特に有利に3.0〜15であり、こうして動的粘度は1000〜20000mPa・s、有利に1000〜15000mPa・s、特に有利に1000〜10000mPa・sになる(23℃、Solvesso(R) 150/ブチルグリコール(3:1)中65%濃度)。
本発明による、狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールはインヒビター、水および/または有機溶剤、中和剤、界面活性剤、酸素および/またはラジカルスキャベンジャー、触媒、光安定剤、色蛍光剤(Farbaufheller)、感光剤、チキソトロープ剤、皮膜形成阻止剤、消泡剤、帯電防止剤、増粘剤、熱可塑性化剤、着色剤、顔料、防火加工剤、内部分離剤(internen Trennmitteln)、充填剤および/または発泡剤から選択される助剤および添加剤を含有していてもよい。
本発明の対象は、
A)
1)少なくとも1種の脂環式1,2−ジカルボン酸および/または無水物および/またはエステル85モル%以上、および
2)少なくとも1種のその他のジカルボン酸および/または無水物および/またはエステル15モル%以下
からなるジカルボン酸成分少なくとも1種と
B)
1)少なくとも1種の少なくとも3官能性のアルコール5〜30モル%、および
2)少なくとも1種のその他のジオール70〜95モル%
からなるアルコール成分少なくとも1種
とを反応させることにより、狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールを製造する方法において、
・ 官能価 3.5〜10.0、
・ M 2000〜10000g/モル、
・ M 8000〜60000g/モル、
・ 多分散性 2.5〜30、
・ OH−価 0〜150mgKOH/g、
・ 酸価 0〜4.9mgKOH/g、
・ 樹脂の動的粘度 1000〜20000mPa・s、Solvesso(R) 150/ブチルグリコール(3:1)中65%濃度で、
を特徴とする、狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールの製法にも関する。
本発明の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの非晶質分枝状マクロポリオールはアルコール成分と酸成分との反応により得られる。
本発明による狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールは出発酸および出発アルコールの(半)連続的または非連続的エステル化により一工程法でまたは多工程法で製造される。
本発明による方法は、有利に不活性ガス雰囲気中で、150〜270℃で、有利に160〜230℃で、特に有利に160〜210℃で実施する。不活性ガスとしては窒素または希ガス、特に窒素を使用することができる。不活性ガスは50ppmより少量の、特に20ppmより少量の酸素含有量を示す。
本発明によるマクロポリオールは、被覆剤、印刷インク、顔料ペースト、着色ペースト(Abtoenpasten)、マスターバッチ、ボールペンペースト、インキ、光沢剤、接着剤並びにシーラントおよび絶縁体中の主成分、ベース成分または添加成分として、および特に、被覆剤、印刷インク、顔料ペースト、着色ペースト、マスターバッチ、ボールペンペースト、インキ、光沢剤、接着剤並びにシーラントおよび絶縁体中の主成分、ベース成分または添加成分として、架橋剤としてのイソシアネートおよびイソシアネート誘導体および/またはアミン樹脂と共に使用される。
本発明による狭い分子量分布を有するポリエステルベースの非晶質、分枝状マクロポリオールを次の実施例により詳細に説明する:
例1
Figure 2004346320
1,2−シクロヘキサンジカルボン酸59.9部をネオペンチルグリコール7.5部、モノエチレングリコール10.3部、1,6−ヘキサンジオール13.2部およびトリメチルプロパン9.1部と一緒に、最高250℃で、窒素雰囲気中で酸素価が1mgKOH/gを下回るまで反応させる。冷却後、このポリエステルをSolvesso(R) 150/ブチルグリコール(3:1)中に65%濃度に溶かす。
分析データ:
OH価=55mgKOH・g−1、酸価=0.4mgKOH・g−1、OH−官能価=8.15、
=13℃
=3600g・mol−1、M=50000g・mol−1、M/M=13.9g・mol−1
動的粘度“23℃、Solvesso(R) 150/ブチルグリコール(3:1)中の65%濃度”=8000mPas。
比較例A
例1からのポリエステルを、酸成分中の1,2−シクロヘキサンジカルボン酸の代わりに、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸を使用して繰り返した。
67mgKOH/gという明らかに高いOH−価にもかかわらず、動的粘度および多分散性は著しく高い。更に、溶解しない、すなわちゲル化した部分が見いだされ、こうして分析データは推定することができた。
分析データ:
OH価=67mgKOH・g−1、酸価=3.0mgKOH・g−1、OH−官能価=4.3、
=−1℃
=約4000g・mol−1、M=約44000g・mol−1、M/M=>11g・mol−1
動的粘度“23℃、Solvesso(R) 150/ブチルグリコール(3:1)中の65%濃度”=約10000mPas。

Claims (20)

  1. A)
    1)少なくとも1種の脂環式1,2−ジカルボン酸および/または無水物および/またはエステル85モル%以上、および
    2)少なくとも1種のその他のジカルボン酸および/または無水物および/またはエステル15モル%以下
    からなるジカルボン酸成分少なくとも1種、および
    B)
    1)少なくとも1種の少なくとも3官能性のアルコール5〜30モル%、および
    2)少なくとも1種のその他のジオール70〜95モル%
    からなるアルコール成分少なくとも1種
    から構成された、狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールにおいて、
    ・ 官能価 3.5〜10.0、
    ・ M 2000〜10000g/モル、
    ・ M 8000〜60000g/モル、
    ・ 多分散性 2.5〜30、
    ・ OH−価 0〜150mgKOH/g、
    ・ 酸価 0〜4.9mgKOH/g、
    ・ 樹脂の動的粘度 1000〜20000mPa・s、Solvesso(R) 150/ブチルグリコール(3:1)中65%濃度で、
    を特徴とする、狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  2. A)
    1)少なくとも1種の脂環式1,2−ジカルボン酸および/または無水物および/またはエステル85モル%以上、および
    2)少なくとも1種のその他のジカルボン酸および/または無水物および/またはエステル15モル%以下
    からなるジカルボン酸成分少なくとも1種、および
    B)
    1)少なくとも1種の少なくとも3官能性のアルコール5〜30モル%、および
    2)少なくとも1種のその他のジオール70〜95モル%
    からなるアルコール成分少なくとも1種
    から構成された、請求項1記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールにおいて、
    ・ 官能価 3.5〜8.0、
    ・ M 2000〜7000g/モル、
    ・ M 8000〜40000g/モル、
    ・ 多分散性 3〜25、
    ・ OH−価 30〜80mgKOH/g、
    ・ 酸価 0〜3.0mgKOH/g、
    ・ 樹脂の動的粘度 1000〜15000mPa・s、Solvesso(R) 150/ブチルグリコール(3:1)中65%濃度で、
    を特徴とする、請求項1記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  3. A)
    1)少なくとも1種の脂環式1,2−ジカルボン酸および/または無水物85モル%以上、および
    2)少なくとも1種のその他のジカルボン酸および/または無水物15モル%以下
    からなるジカルボン酸成分少なくとも1種、および
    B)
    1)少なくとも1種の少なくとも3官能性のアルコール5〜30モル%、および
    2)少なくとも1種のその他のジオール70〜95モル%
    からなるアルコール成分少なくとも1種
    から構成された、請求項2記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールにおいて、
    ・ 官能価 4.0〜6.0、
    ・ M 2500〜4000g/モル、
    ・ M 8000〜20000g/モル、
    ・ 多分散性 3.0〜15、
    ・ OH−価 40〜60mgKOH/g、
    ・ 酸価 0〜1.5mgKOH/g、
    ・ 樹脂の動的粘度 1000〜10000mPa・s、Solvesso(R) 150/ブチルグリコール(3:1)中65%濃度で、
    を特徴とする、請求項2記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  4. 酸価が0〜3.0mgKOH/g、有利に0〜1.5mgKOH/gである、請求項1記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  5. OH−価が30〜80mgKOH/g、有利に40〜60mgKOH/gである、請求項1記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  6. が2000〜7000g/モル、有利にMが2500〜4000g/モルであり、Mが8000〜40000g/モル、有利にMが8000〜20000g/モルである、請求項1記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  7. 官能価が3.5〜8.0、有利に官能価が4.0〜6.0である、請求項1記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  8. 多分散性が3〜25、有利に多分散性が3〜15である、請求項1記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  9. 出発酸成分A1)として1,2−シクロヘキサンジカルボン酸および/またはメチルテトラヒドロフタル酸(無水物)および/またはテトラヒドロフタル酸(無水物)および/またはメチルヘキサヒドロフタル酸(無水物)および/またはそれらの誘導体を使用する、請求項1から8までのいずれか1項記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  10. 出発酸成分として1,2−シクロヘキサンジカルボン酸および/またはその誘導体を使用する、請求項1から9までのいずれか1項記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  11. 出発酸成分A2)として芳香族および/または脂肪族および/または脂環式モノカルボン酸および/またはジカルボン酸および/またはポリカルボン酸および/またはそれらの誘導体を使用する、請求項1から10までのいずれか1項記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  12. 成分A2)として、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、セバシン酸、ドデカンジ酸、アジピン酸、アゼライン酸、ピロメリト酸、トリメリト酸、イソノナン酸および/または2−エチルヘキサン酸および/またはそれらの誘導体を使用する、請求項1から11までのいずれか1項記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  13. 出発酸成分(A)が部分的にまたは完全に無水物および/または低分子アルキルエステル、有利にメチルエステルおよび/またはエチルエステルからなる、請求項1から12までのいずれか1項記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  14. 少なくとも3官能性のアルコールB1)として、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、1,2,6−トリヒドロキシヘキサエリトリット、グリセリン、トリスヒドロキシエチルイソシアヌレート、ペンタエリトリット、ソルビット、キシリットおよび/またはマンニットを使用する、請求項1から13までのいずれか1項記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  15. 少なくとも3官能性のアルコールとして、トリメチロールプロパンおよび/またはトリメチロールエタンおよび/またはトリスヒドロキシエチルイソシアヌレートを使用する、請求項1から14までのいずれか1項記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  16. 成分B2)として、その他の脂肪族および/または脂環式および/または芳香族ジオールおよび/またはポリオールを使用する、請求項1から15までのいずれか1項記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  17. 成分B2)として、エチレングリコール、1,2−および/または1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−および/または1,4−ブタンジオール、1,3−ブチルエチルプロパンジオール、1,3−メチルプロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、ビスフェノールA、B、C、F、ノルボルニレングリコール、1,4−ベンジルジメタノールおよび1,4−ベンジルジエタノール、2,4−ジメチル−2−エチルヘキサン−1,3−ジオール、シクロヘキサンジメタノール、ジシドール、ヘキサンジオールおよび/またはネオペンチルグリコールを使用する、請求項1から16までのいずれか1項記載の狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオール。
  18. A)
    1)少なくとも1種の脂環式1,2−ジカルボン酸および/または無水物および/またはエステル85モル%以上、および
    2)少なくとも1種のその他のジカルボン酸および/または無水物および/またはエステル15モル%以下
    からなるジカルボン酸成分少なくとも1種と
    B)
    3)少なくとも1種の少なくとも3官能性のアルコール5〜30モル%、および
    4)少なくとも1種のその他のジオール70〜95モル%
    からなるアルコール成分少なくとも1種
    とを反応させることにより、狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールを製造する方法において、
    ・ 官能価 3.5〜10.0、
    ・ M 2000〜10000g/モル、
    ・ M 8000〜60000g/モル、
    ・ 多分散性 2.5〜30、
    ・ OH−価 0〜150mgKOH/g、
    ・ 酸価 0〜4.9mgKOH/g、
    ・ 樹脂の動的粘度 1000〜20000mPa・s、Solvesso(R) 150/ブチルグリコール(3:1)中65%濃度で、
    を特徴とする、狭い分子量分布を有するポリエステルベースの分枝状非晶質マクロポリオールの製法。
  19. 被覆剤、印刷インク、顔料ペースト、着色ペースト、マスターバッチ、ボールペンペースト、インキ、光沢剤、接着剤並びにシーラントおよび絶縁体中の主成分、ベース成分または添加成分としての、請求項1から17までのいずれか1項記載のマクロポリオールの使用。
  20. 架橋剤としてのイソシアネートおよびイソシアネート誘導体および/またはアミン樹脂と共に、被覆剤、印刷インク、顔料ペースト、着色ペースト、マスターバッチ、ボールペンペースト、インキ、光沢剤、接着剤並びにシーラントおよび絶縁体中の主成分、ベース成分または添加成分としての、請求項1から17までのいずれか1項記載のマクロポリオールの使用。
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