JP2010001414A - 活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂の製造方法 - Google Patents

活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂の製造方法 Download PDF

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哲也 島田
Takashi Takemoto
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Abstract

【課題】本発明の目的は、重合性に優れ、かつ硬化後は樹脂強度に優れる樹脂を得ることができる活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂の製造方法を提供することにある。
【解決手段】ポリオール成分(a)、イソシアネート成分(b)、活性エネルギー線重合性基を分子内に1個又は2個以上有しイソシアネート基又は水酸基と反応し得る官能基を分子内に1個又は2個以上有する成分(c)とを、活性水素基を有しない溶剤(B)中で重合反応させ、活性エネルギー線重合性基を分子内に1個または2個以上有する活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)を製造する製造方法において、モノアルコール(d)の含有量が100ppm以下である溶剤(B)を使用することを特徴とする活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、活性エネルギー線照射により硬化物を与える樹脂の製造方法に関する。さらに詳しくは、硬化物の機械強度に優れ、柔軟性および塗工性に優れた活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂の製造方法に関する。
近年、被覆物やフォトレジスト等に用いられる活性エネルギー線硬化性樹脂として、柔軟性が良好な硬化物を与えるとの観点から、活性エネルギー線硬化型のウレタン樹脂が検討されている(例えば特許文献1参照)。
特開2003−40965号公報
しかしながら、これらの活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂は分子量が伸びにくいため、分子量を伸ばそうとすると重合に時間を要したり、活性エネルギー線を照射して得られる硬化物は機械強度に劣るという問題点を有していた。
本発明の目的は、上記課題を解決し、重合性に優れ、かつ硬化後は樹脂強度に優れる樹脂を得ることができる活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂の製造方法を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、ポリオール成分(a)、イソシアネート成分(b)、活性エネルギー線重合性基を分子内に1個又は2個以上有しイソシアネート基又は水酸基と反応し得る官能基を分子内に1個又は2個以上有する成分(c)とを、活性水素基を有しない溶剤(B)中で重合反応させ、活性エネルギー線重合性基を分子内に1個または2個以上有する活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)を製造する製造方法において、モノアルコール(d)の含有量が100ppm以下である溶剤(B)を使用することを特徴とする活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂の製造方法である。
本発明の製造方法によれば、重合時間を短く、高分子量の活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂を生産性良く製造することができる。また、本発明の製造方法により得られる活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂を硬化して得られる硬化樹脂は、柔軟性に優れ、機械強度に優れる。
活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)が有する活性エネルギー線重合性基(c0)としては、活性エネルギー線重合性カチオン重合性基(c01)[例えばプロペニルエーテル基、ビニルエーテル基および/またはグリシジル基]、およびラジカル重合性基(c02)[例えば(メタ)アクリロイル基、アリル基、プロペニル基および/またはビニル基]が含まれる。
これらのうち、硬化性の観点から好ましいのはプロペニルエーテル基、ビニルエーテル基および/または(メタ)アクリロイル基である。
活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)は、ポリオール成分(a)、イソシアネート成分(b)、活性エネルギー線重合性基を分子内に1個又は2個以上有しイソシアネート基又は水酸基と反応し得る官能基を分子内に1個又は2個以上有する成分(c)とを、活性水素基を有しない溶剤(B)中で重合反応させ、活性エネルギー線重合性基を分子内に1個または2個以上有する活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)を製造される。
活性エネルギー線重合性基を分子内に1個又は2個以上有しイソシアネート基又は水酸基と反応し得る官能基を分子内に1個又は2個以上有する成分(c)としては、分子内に
(c01)を有する成分(c1)、分子内に(c02)を有する成分(c2)等が挙げられる。
上記(c1)としては、C3以上かつMn3,000以下、例えば、プロペニルエーテル基を有するもの[2−ヒドロキシエチル−、2−ヒドロキシプロピル−および2,3−ジヒドロキシプロピルプロペニルエーテル等]、ビニルエーテル基を有するもの[2−ヒドロキシエチル−、2−ヒドロキシプロピル−および2,3−ジヒドロキシプロピルビニルエーテル等]、グリシジル基を有するもの[グリシドール、EGモノグリシジルエーテル、GRモノグリシジルエーテル等]、およびこれらのAO[EO、PO、1,2−,1,3−および2,3−BO、THF、スチレンオキサイドおよびこれらの2種以上の併用]付加物(Mn3,000以下)等が挙げられる。
これらのうち活性エネルギー線硬化性の観点から好ましいのはプロペニルエーテル基またはビニルエーテルを有するもの、さらに好ましいのは2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、2,3−ジヒドロキシプロピルプロペニルエーテル、2,3−ジヒドロキシプロピルビニルエーテルおよびこれらのEOおよび/またはPO付加物である。
上記(c2)としては、C3以上かつMn5,000以下、例えば(メタ)アクリロイル基を有するもの[C4〜18、例えば2−ヒドロキシエチル−、2−ヒドロキシプロピル−および2,3−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、C(NCO基中の炭素を除く、イソシアネート化合物は以下同じ。)3〜13のモノイソシアネート化合物、例えば2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1−ビス[(メタ)アクリロイルオキシメチル]エチルイソシアネート等]、アリル基を有するもの[C3〜6、例えば2−ヒドロキシエチル−、2−ヒドロキシプロピル−および2,3−ジヒドロキシプロピルアリルエーテル]等が挙げられる。
これらのうち活性エネルギー線硬化性の観点から好ましいのは(メタ)アクリロイル基を有するもの、さらに好ましいのは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、2,3−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、およびこれらのEOおよび/またはPO付加物である。
成分(c)の共重合体比率は、活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)の重量に基づいて、硬化性および硬化物の機械強度の観点から好ましくは1〜60%、さらに好ましくは2〜30%である。
[ポリオール成分(a)]
本発明におけるポリオール成分(a)には、高分子ポリオール(a1)および必要により低分子ポリオール(a2)が含まれる。
高分子ポリオール(a1)は、OH当量が250以上のポリオール(2〜3価、好ましくは2価)であり、活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)に柔軟性を付与することができる。(a1)としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリマーポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアルカジエンポリオール、アクリルポリオールおよびこれら2種以上の混合物が挙げられる。(a1)の数平均分子量[以下Mnと略記。ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)法による。]は、活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)の柔軟性と粘度の観点から好ましくは800〜10,000、さらに好ましくは900〜5,000、最も好ましくは1,000〜3,000である。
なお、本発明における分子量の測定条件は、例えば下記のとおりである。
測定条件
溶 媒 :ジメチルホルムアミド(LiBr0.01M)
基準物質 :ポリスチレン
サンプル濃度:0.25wt/vol%
カラム温度 :23℃
カラム種類 :架橋ポリスチレン微粒子ゲル
[商品名「Guardcolumn α」、「TSKgel α−M」いずれも東ソー(株)製。これらを直列接続して使 用。]
ポリエーテルポリオールとしては、2個の活性水素を有する化合物(炭素数(以下Cと略記)2〜18、例えば2価アルコール、2価フェノール)のアルキレンオキサイド[以下AOと略記。]付加物およびそれらの2種以上の混合物が挙げられる。
2価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−および1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールジエチレングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等(以下それぞれEG、PG、BD、HD、NPG、DEG、MPDと略記)のアルキレングリコール;環を有する2価アルコール[特公昭45−1474号公報等に記載のもの、例えば1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、m−およびp−キシリレングリコール]等が挙げられる。
2価フェノールとしては単環多価フェノール(C6〜18、例えばピロガロール、ハイドロキノン、フロログルシン)、多環多価フェノール(C12〜30、例えばジヒドロキシナフタレン)、ビスフェノール化合物(C12〜30、例えばビスフェノールA、−Sおよび−F)等が挙げられる。2個の活性水素を有する化合物のうち活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)の柔軟性の観点から好ましいのは2価アルコールである。
上記AOとしては、エチレンオキサイド(以下EOと略記)、プロピレンオキサイド(以下POと略記)、ブチレンオキサイド(以下BOと略記)、テトラヒドロフラン(以下THFと略記)、スチレンオキサイドおよびこれらの2種以上の併用(ブロックおよび/またはランダム付加)が挙げられる。これらのうち(A)の柔軟性の観点から好ましいのはPO、EO、BOおよびこれらの併用である。
上記ポリエステルポリオールとしては、例えば(1)前記2価アルコールの1種以上とポリカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体の1種以上との縮重合による縮合ポリエステルポリオール、(2)前記2価アルコールを開始剤とするラクトンの開環重合によるポリラクトンポリオール、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
上記(1)におけるポリカルボン酸としては、脂肪族ジカルボン酸(C4〜18、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、アゼライン酸、マレイン酸、フマル酸)、芳香環含有ジカルボン酸(C8〜24、例えばテレフタル酸、イソフタル酸)、これらのジカルボン酸のエステル形成性誘導体(酸無水物、アルキル基のCが1〜4の低級アルキルエステル等)およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
上記(2)におけるラクトンとしては、C4〜12、例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンおよびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
ポリエーテルエステルポリオールとしては、例えば、前記ポリエーテルポリオールの1種以上と前記ポリエステルポリオールの原料として例示したポリカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体の1種以上とをエステル化反応させて得られるもの、前記ポリエーテルポリオールの1種以上にラクトンの1種以上を開環付加させて得られるもの等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えばポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオールおよびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
ポリマーポリオールとしては、上記で挙げた高分子ポリオールの1種以上中でビニル単量体(C3〜24、例えばスチレン、アクリロニトリル)をラジカル重合開始剤の存在下で重合させた重合体粒子を分散安定化させてなるポリオール(重合体含量は例えば5〜30重量%)が挙げられる。
ポリオレフィンポリオールとしては、ポリイソブテンポリオール等が挙げられる。
ポリアルカジエンポリオールとしては、ポリイソプレンポリオール、ポリブタジエンポリオール、水添化ポリイソプレンポリオール、水添化ポリブタジエンポリオール等が挙げられる。
アクリルポリオールとしては、(メタ)アクリル酸アルキル(C1〜30)エステル[ブチル(メタ)アクリレート等]と水酸基含有アクリルモノマー[ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等]との共重合体等が挙げられる。
これらの高分子ポリオール(a1)のうち、活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)の柔軟性の観点から好ましいのは、ポリエーテルポリオール、ポリエーテルエステルポリオール、ポリエステルポリオールおよびポリカーボネートポリオールである。
低分子ポリオール(a2)は、OH当量が250未満のポリオールであり、活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)に凝集力を付与することができる。
(a2)としては、脂肪族低分子ジオール[C2〜12、例えばEG、DEG、トリエチレングリコール(以下TEGと略記)、PG、BD、HD、NPG、MPD]、環を有する低分子ジオール[特公昭45−1474号公報に記載のもの、例えば1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、m−およびp−キシリレングリコール]、これらのAO低モル付加物、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(a2)のMnは、活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)の凝集力の観点から好ましくは500未満である。
本発明におけるポリオール成分(a)には、さらに水酸基以外の官能基(例えばカルボキシル基、スルホ基およびこれらの塩等)を有するポリオール(a3)を含有させることができる。
(a3)としては、C5〜24、例えば3,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)プロピオン酸、2,2−ビス(3−ヒドロキシプロピル)プロピオン酸、ビス(ヒドロキシメチル)酢酸、ビス(4−ヒドロキシフェニル)酢酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン酸、酒石酸、N,N−ジヒドロキシエチルグリシン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−カルボキシ−プロピオンアミド等が挙げられる。
これらのうち現像性(アルカリ水可溶性)の観点から好ましいのは、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸である。
ポリオール成分(a)の重量に基づいて;高分子ポリオール(a1)の含有量は、凝集力および塗工性の観点から好ましくは10〜90%、さらに好ましくは15〜80%、低分子ポリオール(a2)の含有量は、凝集力および柔軟性の観点から好ましくは0〜50%、さらに好ましくは3〜40%、水酸基以外の官能基を有するポリオール(a3)の含有量は、現像性および柔軟性の観点から好ましくは0〜50%、さらに好ましくは5〜40%である。
[イソシアネート成分(b)]
本発明における活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)を構成するイソシアネート成分(b)としては、2〜3価(好ましくは2価)の、脂肪族ポリイソシアネート[C2〜12、例えばエチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート]、脂環含有ポリイソシアート[C4〜15、例えばイソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(HMDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート]、芳香脂肪族ポリイソシアネート[C8〜12、例えばキシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)];芳香族ポリイソシアネート[2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、ジエチルベンゼンジイソシアネート、4,4’−および/または2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフチレンジイソシアネート]、これらのポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、カーボジイミド基、ウレトジオン基、イソシアヌレート基、ビュレット基等を含有する変性物)、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
上記(b)のうち、反応性の観点から好ましいのは芳香族ジイソシアネート、さらに好ましいのはMDI、TDIである。また、耐候性の観点から好ましいのは、脂肪族ポリイソシアネートおよび脂環含有ポリイソシアネート、さらに好ましいのはHDI、IPDIおよびHMDIである。
[活性水素基を有しない溶剤(B)]
本発明における、活性水素基を有しない溶剤(B)は分子内に活性水素を有しない溶剤であり、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリンなどの芳香族炭化水素系溶剤;n−ヘキサン、n−ヘプタン、ミネラルスピリット、シクロヘキサンなどの脂肪族または脂環式炭化水素系溶剤;塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、メチレンジクロライド、四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロエチレンなどのハロゲン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエステル系またはエステルエーテル系溶剤;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(以下、THFと略記する。)、ジオキサン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ−n−ブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶剤;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶剤、N−メチルピロリドンなどの複素環式化合物系溶剤、ならびにこれらの2種以上の混合溶剤が挙げられる。
これらのうち、溶解性および除去が容易である観点から好ましいものは、エステル系溶剤、エーテル系溶剤およびケトン系溶剤であり、より好ましいものは酢酸エチル、THF、メチルエチルケトン(以下MEKと略記)、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンであり、特に好ましいものはMEKである。
溶剤(B)中には不純物としてモノアルコール(d)が含まれることがある。
本明細書において、溶剤(B)は活性水素基を有しない溶剤であるが、溶剤(B)中には活性水素基を有するモノアルコール(d)が含まれることがある。この場合、溶剤(B)を、活性水素基を有しない溶剤(B)と活性水素基を有するモノアルコール(d)の混合物として記載することがある。
(d)としては、炭素数1〜10のアルキルアルコールであることが多く、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノールなどが挙げられる。
MEK中には(d)として、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール等が含有される。また、シクロヘキサノン中には(d)として、シクロヘキサノール等が含有される。
本発明の製造方法に用いられる溶剤(B)に含まれるモノアルコール(d)の含有量(複数のアルコールが含まれるときはその合計含有量)は(B)の重量に基づいて、100ppm以下である。ウレタン樹脂(A)の保存安定性の観点から好ましくは、1〜80ppm、さらに好ましくは3〜60ppm、最も好ましくは5〜40ppmである。(d)の含有量が、100ppmを超えると、活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)を製造する際のウレタン化が阻害され分子量が伸びにくく、重合に時間を要する。また、得られたウレタン樹脂(A)を硬化させた硬化樹脂の機械強度に劣る。
モノアルコール(d)の含有量が100ppm以下である溶剤(B)の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
(1)[イソシアネート法]
溶剤(B)にイソシアネート化合物を仕込み、(d)とイソシアネート化合物を反応させた後、溶剤(B)を減圧蒸留することにより留去し溶剤(B)を精製する方法。
モノアルコール(d)の低減効果と蒸留の容易さの観点から、イソシアネート化合物の仕込み量は、溶剤(B)中に含有するモノアルコール(d)の水酸基とイソシアネート化合物のイソシアネート基のモル換算において、好ましくは当量以上、より好ましくは当量の2〜1000倍量、さらに好ましくは当量の3〜100倍量、最も好ましくは当量の5〜10倍量である。
また、反応を促進させるため必要によりポリウレタンに通常用いられる触媒を添加することができる。触媒としては、例えば有機金属化合物[ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズラウレート、ビスマスカルボキシレート、ビスマスアルコキシドおよびジカルボニル基を有する化合物とビスマスとのキレート化合物等]、無機金属化合物[酸化ビスマス、水酸化ビスマス、ハロゲン化ビスマス等]、アミン[トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ジアザビシクロウンデセン等]およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。これらのうち好ましいものは、蒸留時に留去されにくい観点から、有機金属化合物、であり、触媒の使用量は、(B)の重量に基づいて、通常0.0001〜0.1%、好ましくは0.001〜0.01%である。
上記イソシアネート化合物としては前述の(b)等のイソシアネート基を有する化合物が挙げられる。これらのうち、反応性の観点から好ましいのは芳香族ジイソシアネート、さらに好ましいのはMDI、TDIである。
(2)[精密蒸留法]
溶剤(B)とモノオール(d)との沸点差を利用し精密に分離する方法。
(3)[アルコール吸着法]
アルコール吸着剤を用い溶剤(B)中のモノオール(d)を吸着除去する方法。
上記の方法の中で、方法(1)が好ましい。
活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)の製造方法としては、下記(1)および(2)が挙げられる。
(1)ワンショット法
溶剤(B)の存在下で、イソシアネート成分(b)、ポリオール成分(a)および活性エネルギー線重合性基を分子内に1個又は2個以上有しイソシアネート基又は水酸基と反応し得る官能基を分子内に1個又は2個以上有する成分(c)を、(b)、(a)および(c)のNCO/OH当量比が好ましくは0.8〜1.0、さらに好ましくは0.85〜0.99となるように一括して仕込み、重付加反応させて(A)を得る方法。分子量を制御する目的で、重合停止剤[モノアミン、モノアルコール、活性エネルギー線重合性基を1個または2個以上含有する(c)のうちのモノオール等]を加えて反応を停止させることもできる。
(2)プレポリマー法
以下のような方法等が挙げられる。
(2−1)溶剤(B)の存在下で、ポリオール成分(a)および活性エネルギー線重合性基を分子内に1個又は2個以上有する(c)のうち2個以上の水酸基を有するポリオールとイソシアネート成分(b)とを反応させて[NCO/OH当量比は好ましくは1.01〜2.8、さらに好ましくは1.02〜2.5]イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとし、該ウレタンプレポリマーに、鎖伸長剤[前記ポリオール(a2)、ポリアミン化合物]および/または重合停止剤[モノアミン、モノアルコール、活性エネルギー線重合性基を1個または2個以上含有する(c)のうちのモノオール等]を加えて反応させて(A)を得る方法。
(2−2)溶剤(B)の存在下で、ポリオール成分(a)とイソシアネート成分(b)とを反応させて[NCO/OH当量比は好ましくは1.01〜2.8、さらに好ましくは1.02〜2.5]イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとし、該ウレタンプレポリマーに、鎖伸長剤[前記ポリオール(a2)、ポリアミン化合物]および重合停止剤として活性エネルギー線重合性基を1個または2個以上含有する(c)のうちのモノオールを加えて反応させて(A)を得る方法。
上記ポリアミン化合物としては、芳香環含有ジアミン[C6〜24、例えばフェニレンジアミン、トルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、m−およびp−キシリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、2,4−および2,6−ジメチルチオトルエンジアミン]、脂環含有ジアミン[C6〜24、例えばイソホロンジアミン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシル、ジアミノシクロヘキサン]、脂肪族ジアミン[C1〜18、例えばエチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン]、アルカノールアミン誘導体[C2〜18、例えばN−(2−アミノエチル)エタノールアミン]、ヒドラジンもしくはその誘導体[C2〜18、例えばアジピン酸ジヒドラジド]、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
モノアミンとしては、アルキル(C1〜8)アミン(C1〜12、例えばエチルアミン、ブチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン)等が挙げられる。
モノアルコールとしては、前記(d)等のMn300以下のアルキルアルコールおよびこれらのAO付加物(Mn300以下)、1価フェノールのAO付加物(Mn300以下)等が挙げられる。
上記方法のうち、分子量制御が容易である観点から好ましいのは(2)のプレポリマー法である。
上記方法においてポリオール成分(a)、イソシアネート成分(b)、活性エネルギー線重合性基を分子内に1個又は2個以上有しイソシアネート基又は水酸基と反応し得る官能基を分子内に1個又は2個以上有する成分(c)および溶剤(B)の合計重量に基づいて、(a)、(b)、(c)の合計濃度は重合速度と溶液粘度の観点から10〜50重量%が好ましく、より好ましくは12〜40重量%、さらに好ましくは14〜30重量%、特に好ましくは16〜25重量%、最も好ましくは18〜22重量%である。
前記活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)の製造方法(1)〜(2)におけるウレタン化反応では、必要によりポリウレタンに通常用いられる前記触媒を使用することができる。触媒の使用量は、ウレタン樹脂(A)の重量に基づいて、通常0.0001〜0.3%、好ましくは0.001〜0.01%である。活性エネルギー線重合性基としてラジカル重合性基を有する化合物を用いる場合は、(A)の保存安定性を図る目的で重合禁止剤(ハイドロキノン、4−メトキシフェノール、p−ベンゾキノン等)を用いることができる。
該重合禁止剤の使用量は、(A)の重量に基づいて通常3,000ppm以下、好ましくは10〜2,000ppmである。
本発明における活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)のMnは、樹脂の凝集力および塗工性の観点から好ましくは2,500〜100,000、さらに好ましくは4,000〜80,000である。
(A)の重量平均分子量(以下Mwと略記)は、樹脂の凝集力および塗工性の観点から好ましくは2,800〜200,000、さらに好ましくは3,500〜140,000である。
(A)の分子量分布(Mw/Mn比で示される)は、粘度の観点から好ましくは8以下、さらに好ましくは4以下、特に好ましくは3以下である。
また、(A)の活性エネルギー線重合性基1個当たりのMnは、硬化物の柔軟性および機械強度の観点から好ましくは400〜20,000、さらに好ましくは600〜10,000、特に好ましくは800〜5,000である。
[活性エネルギー線重合開始剤]
本発明の製造方法で得られる活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂には、活性エネルギー線硬化性を与えるため、活性エネルギー線重合開始剤(C)を含有させることができる。(C)としては活性エネルギー線重合開始剤(C)には活性エネルギー線カチオン硬化重合開始剤(C1)および活性エネルギー線ラジカル重合開始剤(C2)が挙げられる。
ウレタン樹脂(A)が活性エネルギー線カチオン重合性基を有する場合は(C1)が用いられ、ウレタン樹脂(A)が活性エネルギー線ラジカル重合性基を有する場合は(C2)が用いられる。また、活性エネルギー線カチオン重合性基と活性エネルギー線ラジカル重合性基の両方を有する場合は(C1)と(C2)が併用して用いられる。
活性エネルギー線カチオン硬化重合開始剤(C1)としては例えば、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、P−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、P−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−クロルフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−クロルフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4−ジフェニル−スルホニオ)フェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート、ビス[4−ジフェニル−スルホニオ)フェニル]スルフィド‐ビス‐ヘキサフルオロアンチモネート、(2、4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1−メチルエチル)ベンゼン]−Fe−ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル(フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル(フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネートが挙げられる。これらは市販品として容易に入手することができ、例えば、SP−150、SP−170[商品名、いずれも旭電化(株)製]、イルガキュアー261[商品名、チバ・ガイギー(株)製]、UVR−6974、UVR−6990[商品名、いずれもユニオンカーバイド(株)製]、CPI−100P、CPI−101A[商品名、いずれもサンアプロ(株)製]が挙げられる。
また、上記活性エネルギー線ラジカル重合開始剤(C2)としては、ベンゾイル化合物[ヒドロキシベンゾイル化合物(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインアルキルエーテル等)、ベンゾイルホルメート化合物(メチルベンゾイルホルメート等)]、チオキサントン化合物(イソプロピルチオキサントン等)、ベンゾフェノン化合物(ベンゾフェノン等)、リン酸エステル(1,3,5−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等)およびベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
これらは市販品として容易に入手することができ、例えば、イルガキュアー184[商品名、チバ・スペシャリティケミカルズ(株)製]を挙げることができる。
上記(C2)は1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち硬化性の観点から好ましいのはベンゾイル化合物、さらに好ましいのはヒドロキシベンゾイル化合物である。
活性エネルギー線重合開始剤(C)の使用量は、(A)の重量に基づいて、硬化性および硬化物の機械強度の観点から好ましくは0〜10%、さらに好ましくは0.05〜5%である。
[添加剤(D)]
本発明の製造方法で得られる活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂には、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要により活性エネルギー線硬化性オリゴマー(D1)、活性エネルギー線増感剤(D2)、粘着付与樹脂(D3)、可塑剤(D4)、充填剤(D5)、顔料(D6)、紫外線吸収剤(D7)および酸化防止剤(D8)からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加剤をさらに含有させることができる。
硬化物の機械強度向上の観点から、活性エネルギー線硬化性オリゴマー(D1)を添加することができる。(D1)としては活性エネルギー線カチオン硬化性オリゴマー(D11)および活性エネルギー線ラジカル硬化性オリゴマー(D12)が挙げられる。
(D11)の具体例としてはエポキシ化合物「(水添)ビスフェノールA、−F,−Sジグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス−(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリ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」、「オキセタン化合物、1,4ビス(((3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ)メチル)ベンゼン、ジ(1−エチル(3−オキセタニル))メチルエーテル等」、「ビニルエーテル化合物、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル等」が挙げられる。これらのうち硬化性の観点から好ましいのは、ビニルエーテル化合物である。
(D12)の具体例としてはポリ(メタ)アクリレート「ビスフェノール化合物のAO2〜10モル付加物のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA、−Fおよび−Sの、EO2モルおよびPO4モル付加物の各ジ(メタ)アクリレート等」、「C2〜30の脂肪族2価アルコールのジ(メタ)アクリレート、{EG、PG、NPGおよびHDの各ジ(メタ)アクリレート等」、「C6〜30の脂環式骨格を有する2価アルコールのジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカン、シクロヘキサンジメタノールおよび水素化ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート等」、「C3〜40の多価(3価〜6価またはそれ以上)アルコールのポリ(メタ)アクリレート、TMPトリ(メタ)アクリレート、GRトリ(メタ)アクリレート、TMPのPO3モル付加物のトリ(メタ)アクリレート、TMPのEO3モル付加物のトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのトリ(メタ)アクリレート、PEのテトラ(メタ)アクリレート、PEのEO4モル付加物のテトラ(メタ)アクリレート、ジPEのヘキサ(メタ)アクリレート等」、「側鎖および/または末端に(メタ)アクリロイル基を有するポリアルカジエン、ポリブタジエンジ(メタ)アクリレート(Mn500〜5,000)」、「ジメチルポリシロキサンの側鎖および/または末端に(メタ)アクリロイル基を有するシロキサン重合体(Mn300〜5,000)、ジメチルポリシロキサンジ(メタ)アクリレート等」が挙げられる。これらのうち硬化物の強靭性の観点から好ましいのは、C3〜40の多価(3価〜6価またはそれ以上)アルコールのポリ(メタ)アクリレートである。
(D1)の使用量は(A)の重量に基づいて、硬化性および硬化物の機械強度の観点から好ましくは0〜100%、さらに好ましくは2〜80%である。
活性エネルギー線増感剤(D2)としては、ペリレン、ピレン、アントラセン、コロネン、フェノチアジン等の芳香族化合物およびこれらの誘導体、チオピリリウム塩、メロシアニン、キノリン、スチルキノリン、アリールケトン、芳香族ケトン、ケトクマリン誘導体等を挙げることができる。
(D2)の使用量は、ウレタン樹脂(A)の重量に基づいて、硬化性および硬化物の機械強度の観点から好ましくは0〜10%、さらに好ましくは0.05〜5%である。
粘着付与樹脂(D3)としては、例えばテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、フェノール樹脂、芳香族炭化水素変性テルペン樹脂、ロジン樹脂、変性ロジン樹脂、合成石油樹脂(脂肪族、芳香族および脂環式合成石油樹脂等)、クマロン−インデン樹脂、キシレン樹脂、スチレン系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、およびこれらのうちの水素添加可能な不飽和二重結合を有するものの水素添加物等が挙げられる。(D3)は1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(D3)の使用量は、ウレタン樹脂(A)の重量に基づいて、通常30%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは1〜20%である。
可塑剤(D4)としては、炭化水素[プロセスオイル、液状ポリブタジエン、液状ポリイソブチレン、液状ポリイソプレン、流動パラフィン、塩素化パラフィン、パラフィンワックス、エチレンとα−オレフィン(C3〜20)の共重合(重量比99.9/0.1〜0.1/99.9)オリゴマー[重量平均分子量(以下Mwと略記。測定はGPC法による。]5,000〜100,000)、プロピレンとエチレンを除くα−オレフィン(C4〜20)の共重合オリゴマー(重量比99.9/0.1〜0.1/99.9)オリゴマー(Mw5,000〜100,000)];塩素化パラフィン;エステル〔フタル酸エステル[ジエチルフタレート(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジ−2−エチルヘキシルフタレート(DOP)、ジデシルフタレート、ジラウリルフタレート、ジステアリルフタレート、ジイソノニルフタレート等]、アジピン酸エステル[ジ(2−エチルヘキシル)アジペート(DOA)、ジオクチルアジペート等]およびセバチン酸エステル(ジオクチルセバケート等)等〕;動植物油脂(リノール酸、リノレン酸等);およびこれらのうちの水素添加可能な不飽和二重結合を有するものの水素添加物等が挙げられる。(E2)は1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(D4)の使用量は、ウレタン樹脂(A)の重量に基づいて、通常30%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは1〜10%である。
充填剤(D5)としては、炭酸塩(炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等)、硫酸塩(硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等)、亜硫酸塩(亜硫酸カルシウム等)、二硫化モリブデン、けい酸塩(けい酸アルミニウム、けい酸カルシウム等)、珪藻土、珪石粉、タルク、シリカ、ゼオライト等が挙げられる。
(D5)は、体積平均粒径が好ましくは0.01〜5μm程度の微粒子であり、1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(D5)の使用量は、ウレタン樹脂(A)の重量に基づいて、通常50%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは1〜30%である。
顔料(D6)としては、無機顔料(アルミナホワイト、グラファイト、酸化チタン、超微粒子酸化チタン、亜鉛華、黒色酸化鉄、雲母状酸化鉄、鉛白、ホワイトカーボン、モリブデンホワイト、カーボンブラック、リサージ、リトポン、バライト、カドミウム赤、カドミウム水銀赤、ベンガラ、モリブデン赤、鉛丹、黄鉛、カドミウム黄、バリウム黄、ストロンチウム黄、チタン黄、チタンブラック、酸化クロム緑、酸化コバルト、コバルト緑、コバルト・クロム緑、群青、紺青、コバルト青、セルリアン青、マンガン紫、コバルト紫等)、および有機顔料(シェラック、不溶性アゾ顔料、溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、フタロシアニンブルー、染色レーキ等)が挙げられる。
(D6)は、体積平均粒径が好ましくは0.01〜5μm程度の微粒子であり、1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(D6)の使用量は、ウレタン樹脂(A)の重量に基づいて、通常10%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは0.1〜5%である。
紫外線吸収剤(D7)としては、サリチル酸誘導体(サリチル酸フェニル、サリチル酸−P−オクチルフェニル、サリチル酸−p−t−ブチルフェニル等)、ベンゾフェノン化合物[2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン・トリヒドレート、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクタデシロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、4−ドデシロキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−メタクリロキシ)プロポキシベンゾフェノン、ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニル)メタン等]、ベンゾトリアゾール化合物〔2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチル−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチル−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−4’−n−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−アミルフェニル)ベンゾトリアゾ―ル、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(3”,4”,5”,6”−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5’−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]等〕、シアノアクリレート化合物(2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、エチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート等)等が挙げられる。 (D7)は、1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(D7)の使用量は、ウレタン樹脂(A)の重量に基づいて、通常1%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは0.01〜0.1%である。
酸化防止剤(D8)としては、ヒンダードフェノール化合物〔トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]等〕および亜リン酸エステル化合物[トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)4,4’−ビフェニレン−ジ−ホスホナイト等]が挙げられる。これらの酸化防止剤は、1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(D8)の使用量は、ウレタン樹脂(A)の重量に基づいて、通常1%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは0.05〜0.5%である。
上記各種添加剤(D)の合計含量は、ウレタン樹脂(A)の重量に基づいて、通常100%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは50%以下、さらに好ましくは0.01〜30%である。
本発明の製法で得られる活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂は、通常、活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)と溶剤(B)の溶液として使用される。溶剤として(B)以外の溶剤を使用してもよい。該溶液は必要により、活性エネルギー線重合開始剤(C)、添加剤(D)等を含有してもよい。また、活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)単独で使用することもできる。
上記混合物は、(A)、(B)、(C)、(D)を公知の混合装置(撹拌機を備えた混合槽、スタティックミキサー等)で均一に混合することにより製造できる。なお、(C)、(D)は(A)樹脂溶液の製造後に混合するのが副反応防止の観点から好ましいが、(C)、(D)の一部または全部を予め(A)の製造段階における任意の段階で添加しておいてもよい。
(A)、(B)、および必要により、(C)、(D)を混合する温度は、通常10〜160℃、混合性および熱劣化抑制の観点から好ましくは25〜120℃である。
本発明の活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂溶液の塗布装置としては、通常の樹脂塗工用のアプリケーター[ロールコーター(グラビアロール、リバースロール等)、スピンコーター、カーテンコーター、スロットコーター、バーコーター、ディスペンサーの各塗工機等]、押出機[単軸および二軸押出機、ニーダールーダー等]等が挙げられる。
支持体に適用するときの該樹脂溶液の塗工温度は、通常10〜160℃、塗工性および熱劣化抑制の観点から好ましくは25〜120℃であり、塗工温度における粘度は通常0.01〜10Pa・s、成形性(厚塗りができ、硬化後に反り、ヒケ等の外観不良がないこと)および塗工性の観点から好ましくは0.02〜8Pa・s、さらに好ましくは0.03〜5Pa・sである。
該樹脂溶液を塗布する支持体としては、各種プラスチック[ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等]のフィルム、シート、フォーム、フラットヤーンおよび線状成型品、紙(和紙、クレープ紙等)、金属板(アルミ、銅等)もしくは金属箔、金属線、織布、不織布および木材等が挙げられる。
本発明の活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂は、これらの支持体の表面の少なくとも一部に塗布して塗膜を形成させ、該塗膜に活性エネルギー線を照射して硬化させることにより硬化物(硬化膜)を支持体の少なくとも一部に有する被覆物を製造することができる。
また、該塗膜に活性エネルギー線を選択的に照射して硬化させることによりパターンを形成させ、非照射部を除去するフォトリソグラフィーによるフォトレジストを製造することができる。活性エネルギー線硬化後の硬化物の厚さは、通常0.1〜5,000μm、硬化物(硬化膜)の機械強度と硬化性の観点から好ましくは0.5〜500μm、さらに好ましくは1〜100μmである。
本発明の活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂溶液は、成形用の型に流した後、溶剤を除去し、活性エネルギー線を照射して硬化させ、成形品を得ることもできる。
本発明における活性エネルギー線には、紫外線、電子線、X線、赤外線および可視光線が含まれる。これらの活性エネルギー線のうち硬化性と樹脂劣化防止の観点から好ましいのは紫外線、可視光線、赤外線である。
活性エネルギー線のうち紫外線、可視光線、赤外線等の波長は通常200〜800nm、活性エネルギー線重合開始剤の分解効率の観点から好ましくは200〜450nmである。
本発明の樹脂を紫外線照射で硬化させる場合は、種々の光源、例えば水銀灯(低圧、高圧、超高圧等)、水素ランプ、重水素ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、蛍光灯、He−Cdレーザー等が使用でき、好ましいのは高圧水銀灯である。 紫外線の照射量は通常0.01〜1,000mJ/cm2、樹脂の硬化性および硬化物、支持体の損傷を避けるとの観点から好ましくは0.05〜500mJ/cm2である。
本発明の組成物を電子線照射で硬化させる場合は、種々の電子線照射装置[例えばエレクトロンビーム、岩崎電気(株)製]を使用することができる。電子線の照射量(Mrad)は、通常0.5〜20、組成物の硬化性および硬化物、支持体の損傷を避けるとの観点から好ましくは1〜15である。
実施例
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の記載において「部」は重量部、「%」は重量%、「ppm」は重量ppmを示す。
[活性水素基を有しない溶剤(B)の精製]
製造例1
撹拌機および温度計を備えた反応容器に、MEK 1000部を仕込み、その後MDI を5部、ネオスタンU−100[商品名、日東化成(株)製、ジブチル錫ジラウレート。以下同じ。]を0.1部加え、70℃で8時間、MEK中の不純物であるモノアルコールと反応させた。その後、同温度で10mmHgの減圧下、MEKを蒸留し、精製MEK(1)を900部得た。なお、アルコール含有量はガスクロマトグラフィーにより分析し、MEKおよび精製MEK(1)中の総アルコール含量はそれぞれ450ppmおよび3ppmであった。
ガスクロマトグラフィー分析条件
装置 :GC−2010(島津製作所)
基準物質 :イソプロパノール、n−プロパノール、t-ブタノール、
1−ブタノール、2−ブタノール、シクロヘキサノール
溶剤 :トルエン
サンプル濃度:50%
カラム温度 :40℃
注入口温度 :200℃
検出器温度 :200℃
カラム種類 :HP−1(島津製作所)
製造例2
製造例1においてMDI 5部を 2部とした以外は同様にして、精製MEK(2)を900部得た。なお、精製MEK(2)中の総アルコール含有量は30ppmであった。
製造例3
製造例1においてMDI 5部を 1.5部とした以外は同様にして、精製MEK(3)を900部得た。なお、精製MEK(3)中の総アルコール含有量は70ppmであった。
製造例4
製造例1においてMDI 5部を 1部とした以外は同様にして、精製MEK(4)を900部得た。なお、精製MEK(4)中の総アルコール含有量は100ppmであった。
製造例5
製造例1においてMDI 5部を 0.5部とした以外は同様にして、精製MEK(5)を900部得た。なお、精製MEK(5)中の総アルコール含有量は150ppmであった。
製造例6
製造例1においてMEKをシクロヘキサノンとし、MDI 5部を 2部とした以外は同様にして、精製シクロヘキサノンを900部得た。なお、シクロヘキサノンおよび精製シクロヘキサノン中の総アルコール含有量はそれぞれ600ppmおよび30ppmであった。
製造例1〜6のMEK、精製MEK(1)〜(5)、シクロヘキサノンおよび精製シクロヘキサノン中のアルコール成分含有量を表1に示す。
Figure 2010001414
[活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂の製造]
実施例1〜8、および比較例1〜6
撹拌機および温度計を備えた反応容器に、表2に示す重量部の溶剤(B)、ウレタン樹脂成分{サンニックスPP−2000[商品名、三洋化成工業(株)製、1,2−PGのPO付加物、Mn2,000]200部、2,3−ジヒドロキシプロピルメタクリレート28部}および重合禁止剤p−ベンゾキノン0.6部を仕込み、その後、MDI 72部を加え60℃で反応させた後、反応停止剤メタノール20部を加え、イルガキュアー184[商品名、チバ・スペシャリティケミカルズ(株)製]を2部配合することにより、実施例および比較例のメタクリロイル基を分子内に有する活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂溶液を得た。
なお、反応時間(MDI仕込み後、所定の分子量になるまでの時間)は粘度を測定し、所定の分子量における粘度に到達する時点で、反応停止剤を加えることにより制御する。
Figure 2010001414
ここで、溶液粘度はB形粘度計を用いて25℃での粘度をJIS K7117に準じて測定した値である。
<性能評価>
上記評価用樹脂溶液の性能について評価した結果を表3に示す。
(1)分子量
GPCを用いて、前記載の条件にて測定した。
(2)ウレタン化反応時間
MDIを仕込み終えてから所定の分子量(10万以上)になるまでの時間。
(3)硬化物性能(硬化後の引張強さ)
<引張強さ評価用試験片の作成>
250×250×0.025mmのポリエステルフィルムに25℃において
バーコーターで100μm(塗布時厚み)になるように塗布し、乾燥後、
紫外線照射装置(80W/cmの高圧水銀ランプ1灯)を使用して、500
mJ/cm2の照射量で硬化させた後、4号ダンベル形状に成形し硬化樹脂
の試験片を得た。
<引張強さの測定>
引張試験機(オートグラフ[AGS−500B;(株)島津製作所製])を用
いて23℃における引張強さをJIS K 6251に準じて測定した。引
張速度500mm/min。
Figure 2010001414
表3の結果から明らかなように、本発明の製造法による樹脂溶液は比較の樹脂溶液に比べて分子量が十分に伸びやすいためにウレタン化反応時間が短く生産性に優れている。また得られる硬化物は引張強さが大きいことから、該ウレタン樹脂の該硬化物は機械強度に顕著に優れていることがわかる。
金属板やプラスチック板のコーティング剤、光ファーバー、電線等各種導線の被覆剤、接続部や導体接続部の保護等の絶縁体、フォトリソグラフィーを用いた樹脂板のパターン成形や電子回路のフォトレジスト剤、半導体の封止剤、各種基材の接着剤として幅広い用途に使用することができる。

Claims (6)

  1. ポリオール成分(a)、イソシアネート成分(b)、活性エネルギー線重合性基を分子内に1個又は2個以上有しイソシアネート基又は水酸基と反応し得る官能基を分子内に1個又は2個以上有する成分(c)とを、活性水素基を有しない溶剤(B)中で重合反応させ、活性エネルギー線重合性基を分子内に1個または2個以上有する活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂(A)を製造する製造方法において、モノアルコール(d)の含有量が100ppm以下である溶剤(B)を使用することを特徴とする活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂の製造方法。
  2. 溶剤(B)をイソシアネート成分(b)と接触させた後、使用する請求項1に記載の製造方法。
  3. 溶剤(B)がメチルエチルケトンである請求項1又は2に記載の製造方法。
  4. モノアルコール(d)が、炭素数1〜10のアルキルアルコールである請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
  5. 成分(a)、成分(b)および成分(c)を、溶剤(B)中で重合反応させる際に、成分(a)、成分(b)、成分(c)および溶剤(B)の合計重量に基づいて、成分(a)、成分(b)、成分(c)の合計濃度が10〜50重量%である請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法により得られる活性エネルギー線硬化性ウレタン樹脂溶液を塗布して得られた塗膜に、活性エネルギー線を照射してウレタン硬化樹脂皮膜を得るウレタン硬化樹脂皮膜の製造方法。
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