JP2015507032A - 加水分解に安定な接着剤用エステルカーボネートポリオール - Google Patents
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Abstract
Description
ポリエステルベースポリウレタン接着剤は、一般的に、優れた接着強度、UVおよび熱酸化安定性、摩耗および化学安定性を有する。しかし、ポリエステルベースポリウレタン接着剤は、通常、エステル結合が加水分解する傾向があるために加水分解安定性が劣っている。この欠点のため、ポリウレタンベース接着剤の貯蔵寿命が制限される。従って、作業性と接着特性を保ちながら、優れた加水分解安定性を有する接着剤およびシーラントに対するニーズが存在する。
プレポリマーは、5〜40%のNCO%含量であってもよい。
本明細書記載の実施形態の目的と利点が以下の実施例によりさらに説明される。これらの実施例で述べられる特定の材料とその量、ならびに他の条件および詳細は、本明細書記載の実施形態を限定するために使用されるべきではない。本発明の実施例は、文字「E」とそれに続く試料番号により特定され、一方、本発明の実施例ではない比較試料は、文字「C」とそれに続く試料番号を使って指定される。
1,4−ブタンジオール(BDO) SIGMA−ALDRICH(登録商標)から市販されているアルカンジオール(99%)。
CR1 1,4ブタンジオールとポリイソシアナートからなる硬化性混合物
DESMODUR(登録商標)L75 Bayer Material Scienceから市販されているトルエンジイソシアナートベース芳香族ポリイソシアナート。
ジメチルカーボネート(DMC) KOWA American Corporationから市販されているジメチルカーボネート(DMC)(99.9%)。
EPIKOTE(登録商標)樹脂154 半固体として入手可能で、また、メチルエチルケトン中80%m/m溶液としてMomentive Performance Chemicalsから市販されている多官能エポキシフェノールノボラック樹脂。
ISONATE(登録商標)M143 The Dow Chemical Companyから市販されている純粋な液化メチレンジフェニルジイソシアナート(MDI)。
メチルエチルケトン Sasol North America Incから市販されているメチルエチルケトン(MEK)。
ポリエステル1 1,6−ヘキサンジオール、イソフタル酸およびアジピン酸の共重合体(数平均分子量3,200)。
ポリエステル2 セバシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、モノエチレングリコール、ネオペンチルグリコールおよびアジピン酸の共重合体(数平均分子量8,000)。
ポリエステル3 セバシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、モノエチレングリコール、ネオペンチルグリコールおよびアジピン酸の共重合体(数平均分子量3,000)。
ポリエステル4 アジピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、モノエチレングリコール、1,6ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールの共重合体(数平均分子量2,000)。
トリメチロールプロパン Perstorpから市販されているトリメチロールプロパン(TMP)フレーク。
TYZOR(登録商標)TPT DuPontから市販されているテトライソプロピルチタナート触媒(反応性有機アルコキシチタナート):100%活性成分。
VESTANAT(登録商標)T1890 イソフォロンジイソシアナートベース脂環式ポリイソシアナート。イソシアヌラート基を含み、3〜4のNCO官能性を有する。EVONIK Industriesから市販されている。
1,000mLの四ツ口丸底フラスコに、ディーン・スターク・トラップ、熱電対、および機械的スターラーを取り付けた。4つ目の口を使ってジメチルカーボネート(DMC)を添加した。フラスコを加熱マントルで加熱し、熱電対により反応をモニターした。N2を流してフラスコを不活性にし、ブタンジオール中に存在する水を取り除きながら、635gのブタンジオール(7.055mol)をフラスコに加え、150℃に加熱した。TYZOR(登録商標)TPT触媒(188mg)をシリンジを使って反応フラスコに加えた。DMCを蠕動ポンプを使って加え、45分以内に、62℃でDMCとメタノールが留出し始めた。全部で、1,079gのDMC(11.994mol、BDOに対し1.7当量)を、62〜65℃の塔頂温度を維持するのに十分な速度で加えた。DMC添加の終了時に、温度を10℃ずつ200℃まで上げた。200℃に達すると、ポット温度をすぐに170℃に下げ、窒素の吹き込みを開始した(一晩)。分子量(Mn)は、GPC分析では3,065g/mol(pdi 2.28)、1H NMR末端基分析では3,660g/molであった。
アジピン酸、イソフタル酸および1,6−ヘキサンジオールベースポリエステル(ポリエステル1)を使用した。それぞれ600gのBDPCおよびポリエステル1を3Lフラスコ中に秤取した。窒素下、混合物を185℃で6時間加熱した。混合物を100℃に冷却し、0.26gのリン酸ジブチルを加えて残存Ti触媒を反応停止させた。得られた共重合体を1時間混合した。30分間真空に保持し、全ての揮発成分を除去した。本開示では、この共重合体を50/50エステルカーボネートと呼ぶ。600gのBDPCおよび200gのBester190を使って、上記反応を繰り返した。この場合の共重合体を75/25エステルカーボネートと呼ぶ。
少なくとも1種のエステルカーボネート(50/50または75/25)、ポリエステル1、ポリエステル2、ポリエステル3、およびポリエステル4、ならびにEPIKOTE(登録商標)樹脂154をオーブン中で90℃に加熱し、粘度を下げた。300gのポリオール、42gのEPIKOTE(登録商標)樹脂154、および180gの酢酸エチルを、ミキサーを備えた金属反応器に加え、15分間混合した。最終混合物中の固形分%を、2gの混合物を120℃で2時間加熱することにより確認した。皿中の残存固形物重量を元の重量(2g)で除算して、混合物中の固形分%を得た。
エステルカーボネート(50/50または75/25)およびTMPを90℃のオーブン中で溶融した。ISONATE(登録商標)M143を50℃のオーブン中で溶融した。300gのエステルカーボネートおよび800gのISONATE(登録商標)M143を、錨型撹拌機を備えた2Lガラス反応器に加えた。30gのTMPを充填し、反応器の温度を80℃に維持した。反応を90分間行い、19.9%NCOを有するプレポリマーを得た。反応混合物を50℃に冷却し、485gのMEKを加え、混合物を30分間攪拌後、最終的に、室温に冷却した。最終固形分%は、約65〜70%であった。ブルックフィールド粘度計を使って25℃、100rpmで測定したプレポリマー混合物の粘度は、120〜160mPa−sであった。
100gの成分Aと10gの成分Bを室温で広口瓶に秤取し、スパチュラを使ってマニュアルで30秒間混合した。その後、Mayer接着剤塗布装置を使って11”x8.5”PETシートに混合物を塗布した。接着剤の濃度は約9〜10g/m2であった。シートを熱気(50〜60℃)に60秒間曝し、溶媒を蒸発させた。次に、第2のPETシートを第1のシートの上に置き、70℃の加熱ロールを2回通過させ、十分な積層/接合を確実にした。50Nのロードセルを備えたLloyd LR 5KPlus引張試験機による測定値で、90℃の剥離強度が1N/1.5cmより大きい場合、初期接着強度は良好であると見なした。PET積層物を35℃で5日間オーブン中に保持後、さらに試験した。剥離強度が2.5N/1.5cmより大きい場合、試料を合格と見なした。
Claims (16)
- 2液硬化型接着剤またはシーラント組成物であって、
(a)第1成分であって、
(i) 1種または複数種の有機酸と、
2つ以上の官能性を有する1種または複数種のグリコール、
の反応生成物である、
ポリエステルポリオールと、
1種または複数種のポリカーボネートポリオール、
の反応により得られる、
ポリエステルポリカーボネート共重合体ポリオールと、
(ii) 樹脂、および
(iii) 任意選択の溶媒、
の混合物を含む、
第1成分、および
(b)硬化性ポリイソシアナートを含む第2成分、
を含む組成物。 - 2液硬化型接着剤またはシーラント組成物であって、
(a)第1成分であって、
(i)ポリエステルポリオール、ポリエステルポリカーボネート共重合体ポリオール、およびこれらの組み合わせ、からなる群より選択される少なくとも1種のポリオール、
(ii)樹脂、および
(iii)任意選択の溶媒、
の混合物を含む、
第1成分、ならびに
(b)第2成分であって、
(i) 1種または複数種の有機酸と、
2つ以上の官能性を有する1種または複数種のグリコール、
の反応生成物である、
ポリエステルポリオールと、
1種または複数種のポリカーボネートポリオール、
の反応生成物である、
ポリエステルポリカーボネート共重合体ポリオールと、
少なくとも1種の有機ポリイソシアナート成分と、
少なくとも1種の鎖延長剤、
を反応させて得られる、
プレポリマー、および
(ii) 任意選択の溶媒、
を含む、
第2成分、
を含む組成物。 - 前記1種または複数種の有機酸が、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラクロロフタル酸、シュウ酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、コハク酸、リンゴ酸、グルタル酸、マロン酸、ピメリン酸、スベリン酸、2,2−ジメチルコハク酸、3,3−ジメチルグルタル酸、2,2−ジメチルグルタル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、脂肪酸、およびこれらの組み合わせ、から選択される請求項1または2に記載の組成物。
- 前記2つ以上の官能性を有する1種または複数種のグリコールが、エチレングリコール、プロピレングリコール−(1,2)、プロピレングリコール−(1,3)、オクタン−1,8−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(1,4−ビス−ヒドロキシメチルシクロヘキサン)、1−6−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール−(1,2,6)ブタントリオール−(1,2,4)、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、キニトール、マンニトールおよびソルビトール、メチルグリコシド、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジブチレングリコール、ポリブチレングリコール、ならびにこれらの組み合わせ、から選択される請求項1〜3に記載の組成物。
- 前記1種または複数種の有機酸が、アジピン酸およびイソフタル酸を含み、前記1種または複数種のグリコールが、1,6−ヘキサンジオールを含む請求項1〜4に記載の組成物。
- 前記1種または複数種のポリカーボネートポリオールが、
(a)2〜50炭素原子を有し,500〜3,000の数平均分子量の1種または複数種のアルカンジオール由来の反復単位、および
(b)アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネート、ジアルキルカーボネート、ジオキソラノン、ヘキサンジオールビスクロロカーボネート、ホスゲン、尿素、およびこれらの組み合わせ、から選択される少なくとも1種のカーボネート化合物、
を含む請求項1〜5に記載の組成物。 - 前記1種または複数種のアルカンジオールが、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,2−ドデカンジオール、シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、ビス(2−ヒドロキシエチル)エーテル、ビス(6−ヒドロキシヘキシル)エーテルまたは700g/mol未満の数平均分子量を有する短鎖C2、C3またはC4ポリエーテルジオール、およびこれらの組み合わせ、から選択される請求項6に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のカーボネート化合物が、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネート、ジアルキルカーボネート、ジオキソラノン、ヘキサンジオールビスクロロカーボネート、ホスゲンまたは尿素、から選択される請求項6または7に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種の有機ポリイソシアナート成分が、高分子ポリイソシアナート、芳香族イソシアナート、脂環式イソシアナート、または脂肪族イソシアナート、から選択される請求項2〜8に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種の有機ポリイソシアナート成分が、ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI)を含むポリメチレンポリフェニルイソシアナートである請求項2〜9に記載の組成物。
- 前記樹脂が、アクリル樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、およびこれらの組み合わせ、から選択される請求項1〜10に記載の組成物。
- 前記鎖延長剤が、トリメチロールプロパンである請求項2〜11に記載の組成物。
- (a)および(b)の片方または両方中に、レベリング剤、湿潤剤、流れ調整剤、充填剤、粘度調節剤、可塑剤、顔料、染料、紫外線吸収剤、接着促進剤、熱安定剤、ならびに、これらの混合物、からなる群より選択される1種または複数種の材料をさらに含む請求項1〜12に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のポリオールが、前記第1成分(a)の30〜80重量パーセントの量で存在する請求項2〜13に記載の組成物。
- 前記ポリエステルポリカーボネート共重合体ポリオールが、前記プレポリマーの10〜60重量パーセントの量で存在する請求項2〜14に記載の組成物。
- 前記第1成分(a)が、前記2液組成物の60〜90重量パーセントの量で存在し、前記第2成分(b)が、前記2液組成物の10〜40重量パーセントの量で存在する請求項1〜15に記載の組成物。
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