JP2017538798A - イソシアネートを有さない単官能性または多官能性ウレタンアクリレートオリゴマー - Google Patents

イソシアネートを有さない単官能性または多官能性ウレタンアクリレートオリゴマー Download PDF

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Abstract

本発明は、特定のポリアミンa)と、m個の環状カルボネート基を有する環状カルボネート化合物b)とを反応させて、反応性アミン−NH−残基を有するように形成されたm個のウレタン基を有する、中間生成物c)を生成し、続いて、前記生成物c)の前記反応性アミン残基のそれぞれと、当該アクリレート基の他にもp個のさらなるアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する化合物d)アクリレート基との付加反応による結果として、前記生成物c)の各反応性アミン−NH−残基が、前記アクリレート基および/またはメタクリレート基を伴う炭素−窒素結合に変換され、この結果、前記ウレタンオリゴマーが、生成され、形成された各炭素−窒素結合が、p個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有し、前記ウレタンオリゴマーが、m個のウレタン基および前記ウレタンに対するα位またはβ位のところのm個のヒドロキシル基を有し、m*p(n−1)からm*p(2n−2)までの範囲のアクリレートおよび/またはメタクリレートのところの官能性を有することによって得られた、アクリル酸化ウレタンオリゴマーおよび/またはメタクリル酸化ウレタンオリゴマーに関する。本発明は、2つの段階での前記オリゴマーの調製のための方法、中間生成物c)、および架橋性組成物、特にコーティング組成物、接着剤組成物、3D物体の逐次積層式製造のためのシステム用の組成物、3D印刷システム用の組成物、成形加工組成物、漏れ封止剤組成物、化学的シーリング組成物、コンクリート組成物または複合材料組成物における前記ウレタンオリゴマーの使用にも関する。

Description

本発明は、アクリレート基および/またはメタクリレート基のところが単官能性または多官能性である新規なウレタンオリゴマーであって、ウレタン基が、環境および健康にとって好ましいカルボネート−アミン反応により、イソシアネートを全く使用せずに得られた、ウレタンオリゴマーに関する。本発明は、NIPU(非イソシアネート−ポリウレタン)経路を使用する。本発明は、最小で1だが高くてもよい官能性を有し、この官能性の他にも、生成したウレタン結合1個当たり1のヒドロキシル官能性を有する、アクリレート基および/またはメタクリレート基の選択的な生成を可能にする。本オリゴマーは、コーティング用の組成物、接着剤の組成物、成形加工の組成物もしくは漏れ封止剤の組成物、化学的シーリング用の組成物、3D物体の逐次積層式製造のためのシステム用の組成物、3D印刷システム用の組成物またはコンクリート用の組成物または複合材料用の組成物のための、架橋性結合剤として使用することができる。
(メタ)アクリレートウレタンオリゴマーの現行の合成は、多官能性オリゴマーのためのイソシアネート化合物またはポリイソシアネート化合物を使用する。一般に、これらの化合物は、有毒であり、取り扱いおよび使用には、人間の健康および環境を保護するために、特定の厳格な予防策が必要となる。さらに、ウレタン化反応(アルコールとイソシアネートとの反応によるウレタン結合の形成)は一般的に、スズ主体型触媒を使用するが、このスズ主体型触媒という化合物は、環境にとって有毒で、有害なものでもある。
近年、イソシアネートを使用せずにウレタン結合を形成するための代替経路として、カルボネート−アミン反応には、重要な変化が認められた。これには、ウレタン基に対するそれぞれのβ位およびγ位のところにヒドロキシルを有する環状カルボネート、即ち、5個または6個の原子を有するカルボネート環が関与する場合、この反応が、二次的な化合物の放出を伴うことなく、水酸化ウレタン化合物の入手を可能にするという理由がある。この結果、「非イソシアネート−ポリウレタン」(NIPUと略記する)化合物が、得られる。一般に、カルボネートは、あまり有毒でないまたは危険でないと考えられている。さらに、エポキシド化合物のエポキシ官能基へのCOの付加によって、これらのカルボネートを調製することができる。従って、このような経路による前記カルボネートの調製は、温室効果ガスであるCOを消費する。従って、この調製方法が採用される場合、カルボネート−アミン反応によるアルコール−イソシアネート反応の置きかえは一般に、安全性の観点と環境の観点の両方から有益である。
本発明の目的は、2個から5個の第一級アミン基および/または第二級アミン基を有するポリアミンが、2個までの環状カルボネート官能基を有し得るカルボネート化合物と反応したとき、鎖長および官能性の観点で良く制御された再現性の良い構造を有し、特に架橋構造を有さない、新規なアクリレートウレタンオリゴマーまたはメタクリレートウレタンオリゴマーである。これらのオリゴマーは、アクリレートのところとメタクリレートのところの両方が単官能性であってよく、ならびに/または、特にアクリレートおよび/またはメタクリレートのところが多官能性であり、より特に少なくとも3の官能性を有するオリゴマーであってよく、このオリゴマーは、紫外線経路、または、過酸化物経路、または、熱的経路による過酸化物および紫外線経路による光開始剤を使用する混合経路である二重経路による架橋に適している。
本発明は特に、このようなアクリレートウレタンオリゴマーまたはメタクリレートウレタンオリゴマーの入手を、使用される出発物質の取り扱いまたは貯蔵に特定の制限を伴うことなく可能にするが、これらの出発物質は、一般に無毒であり、人間の健康および環境にとって優しく、市販されている。
より特に、本発明は、アミノアクリレートウレタン基、ならびに、最終的な反応性基としてのアクリレートおよび/またはメタクリレート、ならびに、それぞれ5個または6個の原子のカルボネート環の原子の数に応じた前記ウレタン結合に対するβ位またはγ位のところのヒドロキシルを有する、オリゴマーに関する。生成したウレタン基と、ヒドロキシル基とは、数が異なっており(一方の数が少ない。)、アクリレート基またはメタクリレート基に依存しないウレタン結合の配置も異なっており、ウレタンとアクリレートとの直接エステル結合またはウレタンとメタクリレートとの直接エステル結合がない。従って、特にアクリレートおよび/またはメタクリレートのところが多官能性であるオリゴマーを目的とする場合、本発明のオリゴマーのアクリレート基および/またはメタクリレート基のところの最終的な官能性への効果が、前記オリゴマーの構造および官能性の制御によって倍増され、本オリゴマーの調製中にゲルが形成される危険性もない。本オリゴマーは特に、紫外線下で非常に満足な架橋速度を示し、架橋されて完成した応用製品の入手、特に、反応物質の選択次第で調節できる良好な柔軟性および硬度を有するコーティングの入手を可能にする。従って、得られたコーティングは特に、硬度性能と柔軟性性能との良好な兼ね合いを示しながら、ウレタン基およびアミノアクリレート基の存在の利点もさらに有する。これらの利点は特に、耐薬品性、耐溶媒性、耐被削性および耐摩耗性ならびに光架橋中のアミノアクリレート結合への相乗作用効果である。
本発明の他の特定の利点は、本発明が、アクリル酸化ウレタンオリゴマーおよび/またはメタクリル酸化ウレタンオリゴマーを得るための通常の方法において大抵の場合に必要な複数の段階に比較して、より単純な方法によって2つのみの段階で、マルチアクリレート型および/またはマルチメタクリレート型のポリウレタンオリゴマーを入手可能にすることである。
本発明の第1の主題は、アクリレートおよび/またはメタクリレートのところが単官能性または多官能性であるウレタンオリゴマーであって、化学量論的に過剰な特定のポリアミンa)と、環状カルボネート化合物b)とを反応させて、反応性アミン残基を有する中間生成物c)を生成し、第2の段階において、前記反応性アミン−NH−残基のそれぞれが、当該アクリレート基の他にもさらなるアクリレート基またはメタクリレート基を有する化合物d)のアクリレート基に付加され、本発明による前記ウレタンオリゴマーが、生成されることから得られた、ウレタンオリゴマーである。
本発明は、i)前記ポリアミンa)と、前記カルボネートb)とを反応させ、前記中間生成物c)を生成する段階およびii)前記反応性アミン−NH−残基のそれぞれと前記化合物d)のアクリレート基とのマイケル付加反応によって、前記生成物c)の修飾ための反応を行う段階という2つの段階を含む、前記オリゴマーの調製のための方法にも関する。
本発明の別の主題は、本発明によって規定された少なくとも1つのオリゴマーを含む、架橋性組成物である。
本発明は、塗料、ワニス、インク、接着剤組成物、成形加工組成物、漏れ封止剤組成物、化学的シーリング組成物、3D物体の逐次積層式製造のためのシステム用の組成物、3D印刷システム用の組成物、コンクリート組成物または複合材料組成物を含む、コーティング組成物における反応性結合剤としての、前記オリゴマーの使用も包摂する。
最後に、本発明は、本発明において規定された少なくとも1つのオリゴマーまたは本発明の方法によって得られたオリゴマーの使用によって生じた、完成製品であって、塗料、ワニスおよびインク、接着剤、成形部品、逐次積層して得られた3D物体、3D印刷物体、漏れ止めシール、化学的シーリング、完成したコンクリートまたは複合材料物品を含むコーティングから選択されることが好ましい、完成製品を包摂する。
従って、本発明の第1の主題は、特定のポリアミンa)と、m個の環状カルボネート基を有する環状カルボネート化合物b)との反応から得ることができる、アクリレートおよび/またはメタクリレート、好ましくはアクリレートのところが単官能性または多官能性であるウレタンオリゴマーであって、前記ポリアミンが、b)に対して化学量論的に過剰であり、前記反応が、反応性アミン−NH−残基を有するように形成されたm個のウレタン基を有する、中間生成物c)を生成し、続いて、前記生成物c)の前記反応性アミン残基のそれぞれと、当該アクリレート基の他にもp個のさらなるアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する化合物d)のアクリレート基との付加反応による結果として、前記生成物c)の各反応性アミン−NH−残基が、前記アクリレート基および/またはメタクリレート基を伴う炭素−窒素結合に変換され、この結果、前記ウレタンオリゴマーが、生成され、ただし、
・前記ポリアミンa)が、n個の第一級アミン基および/または第二級アミン基ならびに場合により少なくとも1個の第三級アミン基を有し、nが、2から5までの範囲であり、好ましくは2から4までの範囲であり、より好ましくは2から3までの範囲であり、さらにより好ましくは2であり、
・前記カルボネートb)が、m個の環状カルボネート基を有し、mが、1から2までの範囲であり、前記環状カルボネート基の環が好ましくは、5個または6個の原子を有する環であり、
・前記中間生成物c)が、m個のウレタン基および前記ウレタン基に対するα位またはβ位のところのm個のOH基を有し、c)が、m*(n−1)個からm*(2n−2)個までの反応性アミン−NH−残基を有し、
・前記化合物d)が、前記反応性アミン−NH−残基の1個と反応する前記アクリレート基の他にもp個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有し、pが、少なくとも1に等しく、好ましくは少なくとも2に等しく、
・前記生成物c)の前記反応性アミン−NH−残基の数が、前記化合物d)のモル数以下であり、
・形成された各炭素−窒素結合が、p個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を伴っており、前記ウレタンオリゴマーが、m個のウレタン基および前記ウレタンに対するα位またはβ位のところのm個のヒドロキシル基を有し、m*p(n−1)からm*p(2n−2)までの範囲のアクリレートおよび/またはメタクリレートのところの官能性を有する、
ウレタンオリゴマーである。
前記ポリアミンa)の前記n個の第一級アミン基および/または第二級アミン基は、価数nの基Aに付いていてよく、基Aが、脂肪族構造、脂環式構造もしくは芳香族構造であってよく、または脂肪族構造、脂環式構造もしくは芳香族構造を含んでいてもよく、後者の脂肪族構造、脂環式構造もしくは芳香族構造を含む場合、前記n個のアミン基が、芳香核に結合した少なくとも1つのアルキレン基に付いており、前記カルボネートb)の前記m個の環状カルボネート基の環が、5個または6個の原子を有し、価数mの基Rに付いており、Rが、脂肪族構造、脂環式構造または芳香族構造の炭化水素基であり、場合により水酸化されており、またはRが、m=1の場合に単純な水素であってよく、場合により、カルボネート環が、場合により水酸化されている炭化水素置換基Rによって置換されていてもよく、Rが、Rのものと同一または異なる脂肪族構造、脂環式構造または芳香族構造であることも可能であり、場合によりRが、2個の共通の炭素原子によってカルボネート環に結合した環を形成することも可能である。
本発明によれば、前記反応性アミン−NH−残基に関する用語「反応性」は、「対象物が、アクリレート官能基との間でマイケル付加によって反応して、アミノアクリレート−N−CH−CH−CO−基を形成することができる」ことを意味する。
前記基Aを基準にすると、前記ポリアミンa)は、(R’−NH−)A(−NHによって概略的に表すことができ、R’が、アルキルもしくはシクロアルキルまたはアラルキルであり、x+y=nである。
上記脂環式構造は、脂肪族二環または脂肪族三環等の多環式構造を含む。
より特に、前記ポリアミンa)は、脂肪族C−C54構造または二環もしくは三環等の多環式構造を含む脂環式構造であってよく、または、前記ポリアミンa)は、芳香核に結合したアルキレンに付いたアミン官能基を有する芳香族構造を含んでもよい。
前記ポリアミンa)は、モノマー構造であってよく、この結果、繰返し単位を有さないことができ、または、繰返し単位としてのアミン基、例えばアルキレンイミン、特にエチレンイミンに結合した、またはエーテル、エステルもしくはアミド等の別の基に結合した少なくとも2つのモノマー繰返し単位を有するオリゴマー構造であってもよい。
前記n個の第一級アミン基および/または第二級アミン基を有する前記ポリアミンa)の基Aの構造に関する特定の一選択肢によれば、前記ポリアミンa)は、
・直鎖状または分岐状C−C54アルキレンであり、前記アルキレンが、前記n個の第一級アミン基および/または第二級アミン基を有する、C−C54アルキレンポリアミン、
・C−Cアルキレンイミン、特にエチレンイミンまたはプロピレンイミン、好ましくはエチレンイミンからできた少なくとも2つの繰返し単位を含み、この場合、前記ポリアミンa)が、樹状構造も含めたオリゴアルキレンイミンポリアミン、特にポリエチレンイミンポリアミンである、ポリアミン、
・エーテル、エステル−アミドまたはアミドからできた1つ以上の単位を含み、幾つかの単位が存在する場合、前記ポリアミンa)が、オリゴエーテルポリアミン、オリゴエステルアミド−ポリアミンまたはマルチエステルアミド−ポリアミンから選択される、ポリアミン
から選択される。
−C54ポリアミンa)の中でも、脂肪C36ジアミンまたは脂肪C54トリアミンを含むアルキレンジアミンまたはアルキレントリアミンからできた直鎖状脂肪族鎖を有する、ジアミンまたはトリアミンを挙げることができ、前記アルキレンは、アルコキシ化されているまたはアルコキシ化されていないことも可能である。
エーテル、エステル−アミドまたはアミドからできた1つ以上の単位であるポリアミンの中でも、幾つかの単位の事例として、ポリエチレンイミンポリアミン、好ましくはオリゴエチレンイミンポリアミン、Jeffamines R等のオリゴエーテルポリアミン、オリゴエステル−アミドポリアミン、または、(各エステルが)アミド−アミン基によって末端化された多官能性エステルであるマルチ(エステル−アミドアミン)を挙げることができる。
本発明による前記ウレタンオリゴマーの全体的な前記官能性fに関して、官能性fは、ポリアミンa)のすべてのアミン基がすべて第二級である場合に最小値を有し得、ポリアミンa)のすべてのアミン基が第一級である場合に最大値を有し得る。この結果、この官能性fは、規定された2つの限度の間でのみ変動し得る。
特定の一代替的形態によれば、前記ポリアミンa)は、次の式a1)およびa2):
a1)R−NH−R−(NH−R)(NH−R’)n1(式中、nが、3、2、1または0に等しく、好ましくはnが、2、1または0に等しい。)、
a2)R−NH−(R’NH)n2−R”’’−NH−R’(nが、3、2または1に等しい。)
のポリアミンから選択され、
ならびにRおよびR’が、H、アルキル、好ましくはC−Cアルキルであり、場合によりアルコキシ化されているアルキルまたはシクロアルキルから独立に選択され、Rが、RおよびR’と同一または異なることも可能であり、RおよびR’が、同一または異なることも可能であり、特にRおよび/またはR’が、Hと異なり、
が、2から5までの範囲の価数nのアルキレンまたはシクロアルキレン(脂肪族C環を含む。)またはアラルキレンであり、Rが、少なくとも1個の第三級アミン基を有するまたは含むことも可能であり、
R’およびR”が、同一または異なること、およびアルキレン、好ましくはC−Cアルキレン、より好ましくはC−Cアルキレンから選択されることも可能であり、R”がR’と異なるならば、この場合、R”が、少なくとも1個の第三級アミン基を有するまたは含むことも可能である。
本発明による前記オリゴマーの特定の一実施形態によれば、前記ポリアミンa)は、上記に規定の式a2)によるアミンであり、n=1であり、RおよびR’が、Hであり、R’およびR’が、同一または異なるC−Cアルキレン、特にC−Cアルキレンであり、前記アミンa2)が、より特に、3−[(2−アミノエチル)アミノ]プロピルアミンまたはビス(3−アミノプロピル)アミンから選択される。
特定の一選択肢によれば、前記ポリアミンa)は、上記式a2)によって規定されたアミンであり、n=2または3であり、RおよびR’が、Hであり、R’およびR’が、同一のC−Cアルキレン、特にC−Cアルキレンであり、前記アミンa2)が、より特に、トリエチレンテトラミンまたはテトラエチレンペンタミンから選択される。
より特に、前記ポリアミンは、ジアミン(n=2)であり、好ましくは、第二級−第一級ジアミン、より好ましくはN−メチル−1,3−プロパンジアミン、N−メチルエタンジアミン、N−メチル−1,4−ブタンジアミンまたはN−メチル−1,5−ペンタンジアミンから選択される。
第2の特に好ましい選択肢によれば、前記ポリアミンa)は、ジアミン(n=2)であり、このジアミンは、第二級−第二級であり、より好ましくはN−メチル−N’−メチル−1,3−プロパンジアミン、N−メチル−N’−メチルエタンジアミン、N−メチル−N’−メチル−1,4−ブタンジアミンまたはN−メチル−N’−メチル−1,5−ペンタンジアミンである。
本発明によるカルボネート化合物b)は、概略的な式R(−シクロカルボ)によって概略的に表すことができ、mが、1から2までの範囲であり、「シクロカルボ」が、前記環状カルボネート基である。
前記化合物b)は、m=1および/またはm=2環状カルボネートを有するカルボネート化合物の混合物であってよい。mが1から2の間である場合、前記化合物b)は、m=1のときは、少なくとも1つのモノカルボネートb)の混合物であり、m=2のときは、少なくとも1つのジカルボネートb)の混合物である。
ポリアミンa)は、異なる性質および/または異なるもしくは同一のnを有する、ポリアミンa)の混合物であってもよい。
化合物d)は、異なるまたは同一の官能性を有し、性質が異なる、本発明による少なくとも2種の化合物d)の混合物であってもよい。
前記環状カルボネート化合物b)中のm個の環状カルボネート基を有する前記炭化水素基Rに関する定義は、前記カルボネートb)の構造に依存する。特に、前記カルボネートb)は、オリゴエステルポリ酸等のモノマー型もしくはオリゴマー型ポリ酸と水酸化カルボネート、好ましくはグリセロールカルボネートとの完全エステルもしくは部分エステルであり、またはb)が、オリゴエステルポリオールもしくはオリゴエーテルポリオール等のモノマー型もしくはオリゴマー型ポリオールと水酸化カルボネート、好ましくはグリセロールカルボネートとの完全エーテルもしくは部分エーテルであり、またはb)が、ビスフェノールAもしくはジヒドロキシフェニレンを含むフェノール誘導体と水酸化カルボネート、好ましくはグリセロールカルボネートとの完全エーテルもしくは部分エーテルであり、またはb)が、アリルアルコールもしくはビニルアルコールと水酸化カルボネート、好ましくはグリセロールカルボネートもしくは水酸化カルボネートのメタクリレート、好ましくはグリセロールカルボネートとのエーテルであり、またはb)が、前駆体モノマー型もしくはオリゴマー型エポキシ化化合物へのCOの添加によって得られたカルボネートであり、またはb)が、ジメチルカルボネートと、少なくとも2、好ましくは2から6までの範囲の官能性を有する脂肪族ポリオールもしくは脂環式ポリオールとの反応の生成物である。
より特に、前記エポキシ化前駆体は、エポキシ化オリゴジエン、エポキシ化不飽和脂肪酸のメチルエステルもしくはエチルエステル、または、不飽和脂肪アルコール(一不飽和または二不飽和脂肪鎖)のエポキシ化誘導体、または、アミン−エポキシド反応によって得られたエポキシ化プレポリマー、無水物−エポキシ反応によってエポキシ化されたポリエステルプレポリマー、エポキシ化アクリル酸オリゴマーおよび/もしくはエポキシ化スチレンオリゴマー、または、グリシジルアルコールとポリオールとのエーテル、または、グリシジルアルコールとポリ酸とのエステルであってよく、前記ポリオールまたはポリ酸は、モノマー型またはオリゴマー型であることも可能であり、または、エポキシ化オレフィン(m=1の場合)もしくはエポキシ化ジオレフィンであることも可能である。
従って、前記エポキシ化前駆体が、エポキシ化オリゴジエンまたはエポキシ化不飽和脂肪酸エステルまたはエポキシ化不飽和脂肪アルコール誘導体である場合、このとき、前記カルボネートb)は、環状カルボネートのところが単官能性または多官能性であり、前記カルボネート化合物b)のカルボネート環の2個の炭素原子が前記鎖の一体的部分を形成する、脂肪族鎖であってよい。
先述のように、前記カルボネートb)は、ジメチルカルボネートと、少なくとも2、好ましくは2から6の間の官能性を有する脂肪族ポリオールまたは脂環式ポリオールとの反応によって得ることもできる。
特定の一選択肢によれば、前記カルボネート環は、上記に規定の前記置換基Rによって置換されており、前記置換基Rは、場合によりアルキレン水酸化されているアルキルであり、より特定した一選択肢において、Rは、2個の共通の炭素原子によってカルボネート環に結合した環を形成し得る。
本発明の好ましい一代替的形態によれば、環状カルボネートb)の環は、5個の原子を有する環である。
カルボネート化合物b)は、m個のエポキシ基を有しており、前記エポキシ基への二酸化炭素の付加によって環状カルボネートを生成するように修飾された、モノ−またはポリエポキシ化前駆体、好ましくはポリエポキシ化前駆体によって得ることもできる。
エポキシ化オリゴジエンとして、エポキシ化オリゴブタジエンもしくはエポキシ化ポリイソプレン、または、ブタジエンおよびイソプレンのオリゴマー型エポキシ化コポリマーを挙げることができる。エポキシ化ジオレフィンまたはエポキシ化オレフィンとして、エポキシ化ジシクロペンタジエン、エポキシ化ノルボルネン、エポキシ化シクロヘキセンまたはエポキシ化シクロヘキサジエンを挙げることができ、これらは、脂環式構造のカルボネートb)である。本発明による環状カルボネートb)として適したカルボネートの前駆体エポキシ化化合物として、過剰なエポキシドを用いてアミン−エポキシド反応によって得られたエポキシ化プレポリマー、または、無水物−エポキシ反応によってエポキシ化されたポリエステルプレポリマー、エポキシ化アクリル酸オリゴマーおよび/もしくはスチレンオリゴマー、特にグリシジルメタクリレートのアクリル酸コポリマーおよび/もしくはスチレンコポリマー、または、水素化されていることが好ましいグリシジルエーテルもしくはグリシジルエステル、特にビスフェノールのグリシジルエーテル誘導体であるポリエポキシ化モノマー、または、脂肪族ポリオールもしくは脂環式ポリオールのグリシジルエーテル、または、エステル化前の初期カルボキシル官能性mを有するポリ酸のグリシジルエステルを挙げることもできる。
直鎖状または分岐状であるモノマー構造またはオリゴマー構造の任意のエポキシドは、オリゴマーの場合、GPCによりポリスチレン当量として測定して1000ダルトン未満、好ましくは600ダルトン未満の数平均分子量Mnを有するのが好ましいものであるが、ポリエポキシ化前駆体化合物として適切であり得る。
より特に、本発明による前記カルボネートb)の前駆体エポキシ化化合物は、ジエポキシドモノマーであってよく、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、水素化もしくは非水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル(BADGE)または水素化もしくは非水素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル(BFDGE)から選択することができ、これらの化合物は、例えばエトキシおよび/またはプロポキシ等の1個から4個までのアルコキシ単位によって場合によりアルコキシ化されており、または、オルト−、イソ−もしくはテレフタル酸のジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸のジグリシジルエステルまたはヘキサヒドロフタル酸のジグリシジルエステルから選択することができる。
前記モノ−またはポリエポキシ化化合物、特にジエポキシ化化合物は、エポキシ化油、特に大豆油、エポキシ化ポリブタジエン、または、エポキシド(またはエポキシもしくはオキシラン)末端基を有する縮合プレポリマーもしくは付加プレポリマー等のエポキシ化オリゴマーまたはエポキシ化樹脂であってもよい。このエポキシ化化合物のエポキシ官能性は、目的とする前記カルボネートb)の環状カルボネートのところの官能性mに対応すべきである。例えば、ジカルボネートの場合、即ち、2個の環状カルボネートを有する場合、エポキシ化前駆体は好ましくは、ジエポキシとしても公知のジエポキシドである。
代替的には、m=2の前記カルボネートb)は、本発明によって規定された前記環状カルボネート化合物b)が形成されることになる、ジメチルカルボネートと、少なくとも2、好ましくは2から6までの範囲の官能性を有する脂肪族ポリオールまたは脂環式ポリオールとの反応の生成物であってもよい。
前記化合物d)は、少なくとも1個のアクリレート基を有する限り、多官能性アクリレートであり、他の基がメタクリレートである場合は、アクリレートが最小で1個であり、メタクリレート基が全く存在しないときは、アクリレートが少なくとも2個であるが、この場合、2個のアクリレートが最小である。この最小となる前記化合物d)の初期官能性は、目的生成物が、単官能性カルボネート化合物b)および二官能性ポリアミンa)(n=2)から出発した、アクリレートまたはメタクリレートのところが単官能性のウレタンオリゴマーである場合に必要とされる、官能性である。
第一級であるか第二級であるかにかかわらずアミン基と、カルボネート基との反応は常に、ウレタン基を与えるものであり、唯一の差異として、第一級アミンに比較して第二級アミン基の場合は、ウレタン基の窒素原子が、水素を有する(第一級アミンの場合)のではなく、置換されている(第二級アミンの場合)という点があることに、留意すべきである。
一方、m個のウレタン基の形成後の第一級アミン基の2個の−NH−残基は、化合物d)の2つの異なる分子に付いた2個のアクリレート基と反応し得る。
前記化合物d)は、
−(OCCH=CH)(−OCC(R)=CH
によって概略的に表すことができ、Rが、価数p+1の炭化水素残基であり、Rが、p個の基の一部またはすべてにおいてHまたはメチルであり、好ましくはRが、場合によりアルコキシ化および/もしくは置換されているアルキレンポリオール、場合により置換されているシクロアルキレンポリオールまたは場合により芳香環をアルコキシ化および/もしくは置換されているアラルキレンポリオールまたはポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールから選択されるポリオール残基であり、またはRが、アクリレート基ならびにp個のさらなるアクリレート基および/もしくはメタクリレート基を有する多官能性エポキシアクリレート化合物の残基である。
第1の選択肢によれば、前記化合物d)は、少なくとも2、特に2より大きくp+1=6までの範囲の官能性を有し、
d1)アルコキシ化されたもしくはアルコキシ化されていないポリオール、好ましくは、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、グリセロール、プロピレングリコール、ブタンジオールおよびヘキサンジオールの群から選択されるポリオールのアクリル酸エステルまたは
d2)エポキシアクリレート、
d3)アミノアクリレート
から選択される、多官能性アクリル酸モノマーである。
第2の選択肢によれば、前記化合物d)は、少なくとも2、特に2より大きくp+1=12までの範囲の官能性を有し、
d4)スチレンとヒドロキシエチルアクリレートによってアクリル酸化された無水マレイン酸またはアクリル酸とのコポリマーであり得る、アクリル酸化グリシジルメタクリレートコポリマーまたはアクリル酸化スチレンオリゴマーであってよい、アクリル酸化アクリル酸オリゴマー、
d5)特にアクリル酸化水酸化ポリジエン、好ましくはアクリル酸化水酸化ポリブタジエン、より好ましくはアクリル酸化水素化水酸化ポリブタジエンからできたアクリル酸化水酸化オリゴマー
d6)アクリル酸化エポキシ化油、
d7)アクリル酸化エポキシ化オリゴジエン、
d8)オリゴエーテルアクリレート、
d9)オリゴエステルアクリレート、
d10)オリゴアミノアクリレート
から選択される、多官能性アクリル酸オリゴマーである。
下記の選択肢による用語「アクリレート」は、化合物d)が、アクリレート−OC−CH=CH基のみを有し得ること、または、少なくとも1個のアクリレート、および、一部もしくはすべてが−OC−C(CH)=CHによるメタクリレート基であるp個の基を有し得ることを意味する。特定の一選択肢によれば、d)は、アクリレート基のみを有し(メタクリレートを有さない。)、この結果、本発明による対応するオリゴマーへの反応性が増大している。
特に好ましい本発明による前記オリゴマーによれば、前記ポリアミンa)は、ジアミンである。より具体的には、前記ポリアミンa)は、第二級−第一級、第一級−第一級または第二級−第二級ジアミン、好ましくは第二級−第一級または第二級−第二級ジアミンから選択されるジアミンであってよい。
より特定した一選択肢によれば、前記ジアミンは、第二級−第一級ジアミンから選択され、好ましくはN−メチル−1,3−プロパンジアミン、N−メチル−エタンジアミン、N−メチル−1,4−ブタンジアミンまたはN−メチル−1,5−ペンタンジアミンから選択される。
より特定した別の選択肢によれば、前記ジアミンは、第二級−第二級ジアミンから選択され、好ましくはN−メチル−N’−メチル−1,3−プロパンジアミン、N−メチル−N’−メチルエタンジアミン、N−メチル−N’−メチル−1,4−ブタンジアミンまたはN−メチル−N’−メチル−1,5−ペンタンジアミンから選択される。
本発明のオリゴマーの特に好ましい一選択肢によれば、前記カルボネートb)のカルボネート環は、5個の原子を有し、前記ポリアミンa)は、上記に規定の式a1)に従って規定された第二級−第一級ジアミンであり、n=0およびR=Hであり、前記オリゴマーは、次の一般式(I):
[(CH=CH(R)−CO−R−OC−CH−CH−N(R)−R−NH−CO−C(R)−CH(OH)−] (I)
の少なくとも1つのオリゴマーを含み、
が、式a1)中で上記に規定のとおりであり、
が、式a1)で上記に規定のとおりであり、
が、化合物b)に関して規定のとおりであり、価数mの基が、前記m個の環状カルボネート基を有し、
が、上記に規定のカルボネート環の前記場合による置換基であり、
が、上記前記化合物d)に関して規定のとおりであり、
が、pが1以外である場合にHもしくはメチルまたはHおよびメチルである。
別の選択肢によれば、前記カルボネートb)の前記カルボネート環は、6個の原子を有し、前記ポリアミンa)は、上記式a1)に従って規定された第二級−第一級ジアミンであり、n=0およびR=Hであり、前記オリゴマーは、次の一般式(II):
[(CH=CH(R)−CO−R−OC−CH−CH−N(R)−R−NH−CO−C(R)−CHCH(OH)−] (II)
の少なくとも1つのオリゴマーを含み、
、R、R、R、RおよびRが、式(I)中で上記に規定のとおりである。
より特に、本発明による前記ウレタンオリゴマーのアクリレート基および/またはメタクリレート基における官能性fは、1から30、好ましくは2から20、より特に3から20で変化し得る。
本発明によって規定されたオリゴマーの特定の好ましい一事例によれば、pは、1から11、好ましくは2から11、より好ましくは2から5、さらにより好ましくは2より大きく5までの範囲である。
この本発明のオリゴマーに関するより特定した一事例によれば、m=2であり、pは、2から11、好ましくはpは、3から5である。
前記オリゴマーは、直鎖状構造または分岐状構造である。本質的に、本オリゴマーは、架橋構造を含むことができず、従って、架橋構造は、除外されている。当業者は特に、反応性系におけるあらゆる化学ゲル化または架橋を予防するために、反応性成分の比率および官能性ならびに反応性官能基の変換度を選択することについては、知っている。この比率および官能性ならびに変換度の選択という論題は、初期時点で第1の段階の反応内にある反応性成分a)もしくはb)またはa)およびb)のうちの1つが、2より大きい官能性を有する場合、即ち、分岐状構造が目的とされる場合にのみ提起され得る。この場合は、反応性成分の全体(a)+b))の数平均官能性(反応物質成分の1モル当たり)が、2を超過しないように、または2を超過する場合、予測可能なゲル(ゲル化)点より前で変換度を十分に抑制するように反応物質の比率を調節することにより、可能性のあるいかなる架橋も有さないように構造を制御することができるが、このゲル点は、実験もしくはMacosko−Miller関係に従った計算によって予測することもできるし、および/または、効率的に撹拌(第2の反応性成分の漸進的付加により反応性官能基を過剰なままに維持)しながら、最も少なく官能化された成分を最も多く官能化された成分に漸進的に付加することによって予測することもできる。上記Macosko−Miller関係は、Macromolecules,Vol.9,pages 199−211(1976)に従った規定のとおりであり、当業者には周知であると考えられている。より明確にするならば、本発明者らとしては、下記を読む者に、このMacosko−Miller関係を想起していただきたいが、Macosko−Miller関係は、臨界ゲル点r=(Aの反応性官能基)/(Bの反応性官能基)における2種の反応性成分AおよびB(本発明者らの場合では、それぞれa)およびb))の反応性官能基の臨界比を結び付けるものであり、次の関係が、ゲル化点におけるAの平均官能性f、Bの平均官能性fおよび変換の臨界度xを関連付ける:
*x =1/[(f−1)*(f−1)]
この関連付けの目的は、比r=(Aの反応性官能基)/(Bの反応性官能基)を調節して、約1(欠損としての官能基の変換の合計)のxの臨界値を超過しないようにすることである。
続いて、同じ関係が、アクリレートならびにp個のアクリレートおよび/またはメタクリレートを有する前記化合物d)による、前記中間体化合物c)の修飾のための反応においても観察されるはずであるが、官能性fおよびfは、それぞれc)およびd)の官能性fによって置換される。1個のみのアクリレート基が化合物d)中に存在する場合、メタクリレート基がマイケル付加によって反応性ではなくなっているため、アミン−アクリレート反応によるゲル化の危険性が存在しないことは、明白である。従って、上記関係は、少なくとも2個のアクリレートが、d)中に存在する場合、およびポリアミンa)の官能性が、−NH−のところで少なくとも3である場合におけるものだと考えるべきである。ここで、c)の反応性−NH−基のところの官能性は、残留した各反応性第一級アミン基の場合に2であり、残留した各反応性第二級アミン基の場合に1であることには、留意すべきである。この結果、前記化合物c)の分子1個当たりm個のウレタン−アミンの形成のための第1の反応段階におけるa)およびb)の比率と官能性の両方により、第2の反応段階(d)のアクリレートへの−NH−の付加によるアミノアクリレートの形成)中の前記化合物c)(残留した反応性−NH−基)および前記化合物d)(アクリレート)の比率および官能性と同様に、前記2つの段階のそれぞれにおいて、前記関係が、前記段階のそれぞれに適合される(適用される)ことが観察される。
本発明による前記オリゴマーのアクリレートおよび/またはメタクリレートのところの官能性に関して、本発明による前記オリゴマーは、1から30、単官能性の場合にf=1である、アクリレート基またはメタクリレート基のところの官能性fを有し得るが、好ましくは、2から20までの範囲、より特に3から20までの範囲の官能性fを有する多官能性オリゴマーである。
より特に、マイケル付加によって形成された炭素−窒素(イミン)結合1個当たりに伴われるアクリレート官能基および/またはメタクリレート官能基の数を特徴づけるpに関して、このパラメータpは、1から10、特に、本発明によって規定された化合物d)として、p=10ならばポリアクリル酸化オリゴマーであり、好ましくは1から5、特に、p=5ならばジペンタエリトリトール等のMFAモノマーである。
実際、第2の段階における前記マイケル付加によって形成された炭素−窒素(イミン)結合は、−N−CH−CH−CO−R(−OC−CH=CH−R基に相当し、Rが、pが1と異なる場合にHもしくはメチルまたはHおよびメチルであり、上記の相当する基が、p個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有するアミノアクリレートである。
より好ましい特定の一事例によれば、本発明による前記オリゴマーは、m=2およびp=2から10、好ましくはp=3から5に対応する。
本発明による前記オリゴマーの特定の一選択肢によれば、前記中間生成物c)の反応性アミン−NH−残基の数は、前記化合物d)のモル数に等しい。
本発明による前記オリゴマーの別の特定の選択肢によれば、前記化合物d)は、前記中間生成物c)の反応性アミン−NH−残基に対してモル過剰であり、従って、残留した前記化合物d)が、反応性希釈剤として前記オリゴマー中に存在する。
d)のモル過剰は、前記生成物c)の反応性アミン−NH−残基1個当たり、1モル超の化合物d)が存在することを意味する。残留した化合物d)の含量は、前記反応性アミン−NH−基に対するこのモル過剰(d)のモルの差異)に相当しており、過剰な化合物d)は本質的に、c)と反応することができない。
本発明のオリゴマーに関する構造についての代替的な定義によれば、本発明のオリゴマーは、1個以上のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する、特に少なくとも2個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する、より特に2個より多いアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する直鎖状または分岐状構造のウレタンオリゴマーであって、次の一般式(III):
(Acr)−R−OC−CH−CH−(R)N−A−U−R[−U−A−[−N(R)−CH−CH−CO−R−(Acr)n−1m−1
に従った構造を有する少なくとも1つのオリゴマーを含み、
Acrが、アクリレート基またはメタクリレート基であり、
が、アクリレート基ならびにp個のさらなるアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する化合物d)の残り部分であり、pが、少なくとも1に等しく、特にd)およびRが、本発明によって上記のとおりに規定されたとおりであり、
Aが、n個の第二級アミン基または第一級アミン基を有する、本発明による上記のa)に従って規定されたポリアミンの残り部分であり、nが、2から5までの範囲であり、
が、5個または6個の原子を有するm個の環状カルボネート基を有するカルボネートb)の残り部分であり、mが、1から2までの範囲であり、前記カルボネートb)の残り部分が、場合により水酸化されており、および/または前記炭素環が、場合により置換されており、特にb)およびRが、本発明によって上記のとおりに規定されており、
が、第二級アミンの場合にシクロアルキルまたはC−Cアルキルであり、またはRが、第一級アミンの場合に−CH−CH−CO−R−(Acr)であり、
Acrが、アクリレートもしくはメタクリレートまたはアクリレート+メタクリレート混合物であり、
Uが、環状カルボネートと第二級アミン(−NH−)または第一級アミン(−NH)との反応によって形成されたウレタン結合であり、β位またはγ位のOHが、それぞれ5個または6個の原子を有するカルボネート環の原子の数に応じる
ことを特徴とする、ウレタンオリゴマーである。
本発明の第2の主題は、
i)前記ポリアミンa)と、m個の環状カルボネートを有する前記カルボネート化合物b)とを反応させる段階であって、a)およびb)が、本発明によって規定されたとおりであり、前記ポリアミンが、b)に対して化学量論的に過剰であり、開始時点で反応器内に存在する前記カルボネートb)に漸進的に付加され、前記反応が、m個のウレタン基および前記ウレタンに対するα位またはβ位のところのm個のヒドロキシル基を有し、アミン−NH−残基を有する、中間生成物c)を生成する、段階と
ii)前記生成物c)の前記反応性アミン残基のそれぞれを、当該アクリレート基の他にもp個のさらなるアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する化合物d)のアクリレート基に付加することによって、前記化合物c)の修飾のための反応を行う段階を行う段階であって、結果として、前記生成物c)の各反応性アミン−NH−残基が、前記アクリレート基および/またはメタクリレート基を伴う炭素−窒素結合に変換され、この結果、前記ウレタンオリゴマーが、生成される、段階と
を含み、
ただし、
・前記ポリアミンa)が、n個の第一級アミン基および/または第二級アミン基ならびに場合により少なくとも1個の第三級アミン基を有し、nが、2から5までの範囲であり、好ましくは2から4までの範囲であり、より好ましくは2から3までの範囲であり、さらにより好ましくは2であり、
・前記カルボネートb)が、m個のカルボネート基を有し、mが、1から2までの範囲であり、前記環状カルボネート基の環が好ましくは、5個または6個の原子を有する環であり、
・前記中間生成物c)が、m個のウレタン基および前記ウレタンに対するα位またはβ位のところのm個のヒドロキシル基ならびにm*(n−1)個からm*(2n−2)個までの反応性アミン−NH−残基を有し、
・前記化合物d)が、前記反応性アミン−NH−残基の1個と反応する前記アクリレート基の他にもp個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有し、pが、少なくとも1に等しく、好ましくは少なくとも2に等しく、
・前記反応性アミン−NH−残基の数が、前記化合物d)のモル数以下であり、
・形成された各炭素−窒素結合が、p個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有し、前記ウレタンオリゴマーが、m*p(n−1)からm*p(2n−2)までの範囲のアクリレートおよび/またはメタクリレートの官能性を有する、
本発明に従って上記に規定の前記オリゴマーの調製のための方法に関する。
より特に、段階i)の反応は、20℃から80℃までの範囲、好ましくは45℃から65℃までの範囲の温度で実施することができ、段階ii)の反応は、80℃から95℃までの範囲、好ましくは80℃から90℃までの範囲の温度で実施することができる。
本発明は、本発明のウレタンオリゴマー生成物の定義または本発明による前記オリゴマーの調製のための方法の定義において記述された、第1の反応段階i)の生成物として上記に規定の水酸化ポリウレタン−アミンである、前記中間生成物c)にも関する。
より特に、前記生成物は、上記に規定の前記ポリアミンa)と、上記に規定の前記カルボネートb)または本発明による前記オリゴマーの調製のための方法の段階i)の終了のときに得られた同じ生成物c)との反応i)の中間生成物c)である。
本発明の別の主題は、上記に規定されたまたは上記に規定の本発明による方法によって得られた少なくとも1つのオリゴマーを結合剤として含む、架橋性組成物である。より特に、前記組成物は、放射線経路、ならびに/または、熱的経路もしくは低温過酸化物経路、ならびに/または、特に少なくとも2個のアクリレート官能基を有するオリゴマーの場合におけるマイケル型付加経路、ならびに/または、上記経路のうちの少なくとも2つを包含することおよび/または前記オリゴマーのm個のヒドロキシル残基のすべてもしくは一部を、これらのヒドロキシル残基と、前記ヒドロキシルと反応する架橋剤との反応によって包含することができる別の二重経路によって架橋され得る。前記ヒドロキシルは、第二級であり、b)のカルボネート環の原子数(β位またはγ位の場合で、それぞれ5または6)に応じて、環状カルボネート官能基とβアミン官能基またはγアミン官能基との反応によって形成されたウレタン結合に対するβ位またはγ位にある。特に、第二級ヒドロキシルは、β位にある(b)の場合、5個の原子を有する環)。このような適切な作用物質として、二無水物またはメラミン、特に二無水物を挙げることができる。
潜在的な使用に関して、本発明の前記架橋性組成物は、コーティング組成物、好ましくは塗料、ワニスおよびインクからできたコーティング、成形加工組成物、漏れ封止剤組成物もしくは化学的シーリング組成物、接着剤組成物、3D物体の逐次積層式製造のためのシステム用の組成物、3D印刷システム用の組成物、コンクリート組成物または複合材料組成物であり得る。
本発明の別の主題は、本発明による上記に規定されたまたは上記本発明の方法によって得られたオリゴマーの使用であり、前記オリゴマーは、反応性結合剤としてコーティング組成物中、この場合、塗料、ワニスおよびインク、接着剤組成物、成形加工組成物、漏れ封止剤組成物、化学的シーリング組成物、3D物体の逐次積層式製造のためのシステム用の組成物、3D印刷システム用の組成物、コンクリート組成物または複合材料組成物を含む組成物中で使用される。
最後に、本発明は、本発明によって規定されたまたは上記本発明の方法によって得られた少なくとも1つのオリゴマーの使用によって生じた、完成製品であって、コーティング、特に塗料、ワニスおよびインクから選択され、または粘着性シール、成形部品、逐次積層して得られた3D物体、3D印刷、漏れ止めシール、化学的シーリング、完成したコンクリートもしくは複合材料物品から選択されることが好ましい、完成製品も同様に包摂する。
下記の例は、本発明および本発明の実施の説明用として与えられており、本発明の包摂範囲を限定することは決していない。
実験の部
1)本発明によるオリゴマーの調製
[実施例1]
161.55gのプロピレンカルボネート(Huntsman Jeffsol、102g/molのMw)、0.81gのトリス(ノニルフェニル)ホスフィトおよび1gの2,6−ジ(tert−ブチル)−4−メチルフェノール(BHT)を、1l反応器に導入する。146.80gのN−メチル−1,3−プロパンジアミン(Aldrich、88.15g/molのMw)を、撹拌および窒素によるバブリングを行いながら一定の流量で1時間にわたって添加する。約30℃の発熱が、観察される。添加が終了したら、混合物の温度を60℃にする。60℃で1時間後、空気によってバブリングしながら、689.85gのトリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA、Sartomer SR306、300g/molのMw)を、一定の流量において15分で混合物に導入する。添加が終了したら、混合物の温度を85℃から90℃にする。
反応の進行は、アミン総数および第三級アミン数の測定によって監視する。反応は、第三級アミン数=アミン総数になったときに停止する。
[実施例2]
162.93gのプロピレンカルボネート(Huntsman Jeffsol、102g/molのMw)、0.81gのトリス(ノニルフェニル)ホスフィトおよび1gの2,6−ジ(tert−ブチル)−4−メチルフェノール(BHT)を、1l反応器に導入する。147.81gのN−メチル−1,3−プロパンジアミン(Aldrich、88.15g/molのMw)を、撹拌および窒素によるバブリングを行いながら一定の流量で1時間にわたって添加する。約30℃の発熱が、観察される。添加が終了したら、混合物の温度を60℃にする。60℃で1時間後、空気によってバブリングしながら、687.44gのトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA、Sartomer SR351、296g/molのMw)を、一定の流量において15分で混合物に添加する。添加が終了したら、混合物の温度を85℃から90℃にする。
反応の進行は、アミン総数および第三級アミン数の測定によって監視する。反応は、第三級アミン数=アミン総数になったときに停止する。
[実施例3]
336.04gのポリエチレンオキシドジカルボネート(Specific Polymers、632.5g/molのMw)、1.68gのトリス(ノニルフェニル)ホスフィトおよび2.07gの2,6−ジ(tert−ブチル)−4−メチルフェノール(BHT)を、1l反応器に導入する。95.38gのN−メチル−1,3−プロパンジアミン(Aldrich、88.15g/molのMw)を、撹拌および窒素によるバブリングを行いながら一定の流量で1時間にわたって添加する。約30℃の発熱が、観察される。添加が終了したら、混合物の温度を60℃にする。60℃で1時間後、空気によってバブリングしながら、564.84gのトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA、Sartomer SR351、296g/molのMw)を、一定の流量において15分で混合物に導入する。添加が終了したら、混合物の温度を85℃から90℃にする。
反応の進行は、アミン総数および第三級アミン数の測定によって監視する。反応は、第三級アミン数=アミン総数になったときに停止する。
2)調製した生成物の特性
Figure 2017538798
実用的な特性は、w/wにおいて96対4の比率にした本発明によるウレタンアミノ−アクリレートおよびDarocur(R)1173光開始剤の混合物から出発して、120W/cm「融解式」紫外線ランプ下で架橋されたフィルムについて測定する。
使用した方法
反応性(架橋速度)の測定:混合物を、12μmのフィルムとしてコントラストチャート(contrast chart)(1B、Leneta製のPenoparcチャート)に塗布し、次いで、120W/cm Hg融解式ランプを使用して架橋する。触感で乾いたフィルムを得るために必要な(m/分としての)最低通過速度を測定する。
硬度、柔軟性および耐アセトン性についての次の試験に関しては、光架橋フィルムは、架橋してから測定されるまでの間、室温調節された室内(T=23℃)に24時間放置される。
ペルゾー硬度の測定:混合物を、100μmのフィルムとしてガラス製シートに塗布し、120W/cmHg融解式ランプによって8m/分の速度で架橋する。振幅の消滅(12°から4°への振幅の変化)までの、コーティング済みガラス製シートと接触している振り子の振動数が、ISO1522規格に従って測定される。
柔軟性の測定:混合物を100μmのフィルムとして、厚さ25/100mmの平滑なシート(D−46 Q−Panel)に塗布し、次いで、120W/cm Hg融解式ランプによって8m/分の速度で架橋する。ISO1519規格に従って、コーティング済みシートを円筒形マンドレルに押し当てて湾曲させる。結果は、コーティングが裂開するまたは支持体から脱離することなく、コーティングに加えることができる、最低の曲率半径の値によって(mmとして)表す。
耐アセトン性の測定:混合物を12μmのフィルムとして、ガラス製シートに塗布し、次いで、120W/cm Hg融解式ランプによって8m/分の速度で架橋する。コーティングを、アセトンを含浸させた布きれによって擦る。結果は、フィルムが脱離および/または崩壊するまでの時間(秒として表す。)とする。

Claims (28)

  1. アクリレートおよび/またはメタクリレート、好ましくはアクリレートのところが単官能性または多官能性であり、特定のポリアミンa)と、m個の環状カルボネート基を有する環状カルボネート化合物b)との反応から得ることができる、ウレタンオリゴマーであって、前記ポリアミンが、b)に対して化学量論的に過剰であり、前記反応が、反応性アミン−NH−残基を有するように形成されたm個のウレタン基を有する、中間生成物c)を生成し、続いて、前記生成物c)の前記反応性アミン残基のそれぞれと、当該アクリレート基の他にもp個のさらなるアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する化合物d)のアクリレート基との付加反応による結果として、前記生成物c)の各反応性アミン−NH−残基が、前記アクリレート基および/またはメタクリレート基を伴う炭素−窒素結合に変換され、この結果、前記ウレタンオリゴマーが、生成され、ただし、
    ・前記ポリアミンa)が、n個の第一級アミン基および/または第二級アミン基ならびに場合により少なくとも1個の第三級アミン基を有し、nが、2から5までの範囲であり、好ましくは2から4までの範囲であり、より好ましくは2から3までの範囲であり、さらにより好ましくは2であり、
    ・前記カルボネートb)が、m個の環状カルボネート基を有し、mが、1から2までの範囲であり、前記環状カルボネート基の環が好ましくは、5個または6個の原子を有する環であり、
    ・前記中間生成物c)が、m個のウレタン基および前記ウレタン基に対するα位またはβ位のところのm個のOH基を有し、c)が、m*(n−1)個からm*(2n−2)個までの反応性アミン−NH−残基を有し、
    ・前記化合物d)が、前記反応性アミン−NH−残基の1個と反応する前記アクリレート基の他にもp個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有し、pが、少なくとも1に等しく、好ましくは少なくとも2に等しく、
    ・前記生成物c)の前記反応性アミン−NH−残基の数が、前記化合物d)のモル数以下であり、
    ・形成された各炭素−窒素結合が、p個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を伴っており、前記ウレタンオリゴマーが、m個のウレタン基および前記ウレタンに対するα位またはβ位のところのm個のヒドロキシル基を有し、m*p(n−1)からm*p(2n−2)までの範囲のアクリレートおよび/またはメタクリレートのところの官能性を有する、
    ウレタンオリゴマー。
  2. 前記ポリアミンa)の前記n個の第一級アミン基および/または第二級アミン基が、価数nの基Aに付いていてよく、基Aが、脂肪族構造、脂環式構造もしくは芳香族構造であってよく、または脂肪族構造、脂環式構造もしくは芳香族構造を含んでいてもよく、後者の脂肪族構造、脂環式構造もしくは芳香族構造を含む場合、前記n個のアミン基が、芳香核に結合した少なくとも1つのアルキレン基に付いており、前記カルボネートb)の前記m個の環状カルボネート基の環が、5個または6個の原子を有し、価数mの基Rに付いており、Rが、脂肪族構造、脂環式構造または芳香族構造の炭化水素基であり、場合により水酸化されており、またはRが、m=1の場合に単純な水素であってよく、場合により、前記カルボネート環が、場合により水酸化されている炭化水素置換基Rによって置換されていてもよく、Rが、Rのものと同一または異なる脂肪族構造、脂環式構造または芳香族構造であることも可能であり、場合によりRが、2個の共通の炭素原子によって前記カルボネート環に結合した環を形成することも可能であることを特徴とする、請求項1に記載のオリゴマー。
  3. 前記ポリアミンa)が、
    ・直鎖状または分岐状C−C54アルキレンであり、前記アルキレンが、前記n個の第一級アミン基および/または第二級アミン基を有する、C−C54アルキレンポリアミン、
    ・C−Cアルキレンイミン、特にエチレンイミンまたはプロピレンイミン、好ましくはエチレンイミンからできた少なくとも2つの繰返し単位を含み、この場合、前記ポリアミンa)が、樹状構造も含めたオリゴアルキレンイミンポリアミン、特にポリエチレンイミンポリアミンである、ポリアミン、
    ・エーテル、エステル−アミドまたはアミドからできた1つ以上の単位を含み、幾つかの単位が存在する場合、前記ポリアミンa)が、オリゴエーテルポリアミン、オリゴエステルアミド−ポリアミンまたはマルチエステルアミド−ポリアミンから選択される、ポリアミン
    から選択されることを特徴とする請求項1または2に記載のオリゴマー。
  4. 前記ポリアミンa)が、次の式a1)およびa2):
    a1)R−NH−R−(NH−R)(NH−R’)n1(式中、nが、3、2、1または0に等しく、好ましくはnが、2、1または0に等しい。)、
    a2)R−NH−(R’NH)n2−R”−NH−R’(式中、nが、3、2または1に等しい。)
    のポリアミンから選択され、
    ならびにRおよびR’が、H、アルキル、好ましくは、C−Cアルキルであり、場合によりアルコキシ化されているアルキルまたはシクロアルキルから独立に選択され、Rが、RおよびR’と同一または異なることも可能であり、RおよびR’が、同一または異なることも可能であり、特にRおよび/またはR’が、Hと異なり、
    が、2から5までの範囲の価数nのアルキレンまたはシクロアルキレン(脂肪族C環を含む。)またはアラルキレンであり、Rが、少なくとも1つの第三級アミン基を有するまたは含むことも可能であり、
    R’およびR”が、同一または異なること、およびアルキレン、好ましくはC−Cアルキレン、より好ましくはC−Cアルキレンから選択されることも可能であり、R”がR’と異なるならば、この場合、R”が、少なくとも1つの第三級アミン基を有するまたは含むことも可能であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  5. 前記カルボネートb)が、オリゴエステルポリ酸等のモノマー型もしくはオリゴマー型ポリ酸と水酸化カルボネート、好ましくはグリセロールカルボネートとの完全エステルもしくは部分エステルであり、またはb)が、オリゴエステルポリオールもしくはオリゴエーテルポリオール等のモノマー型もしくはオリゴマー型ポリオールと水酸化カルボネート、好ましくはグリセロールカルボネートとの完全エーテルもしくは部分エーテルであり、またはb)が、ビスフェノールAもしくはジヒドロキシフェニレンを含むフェノール誘導体と水酸化カルボネート、好ましくはグリセロールカルボネートとの完全エーテルもしくは部分エーテルであり、またはb)が、アリルアルコールもしくはビニルアルコールと水酸化カルボネート、好ましくはグリセロールカルボネートもしくは水酸化カルボネートのメタクリレート、好ましくはグリセロールカルボネートとのエーテルであり、またはb)が、前駆体モノマー型もしくはオリゴマー型エポキシ化化合物へのCOの添加によって得られたカルボネートであり、またはb)が、ジメチルカルボネートと、少なくとも2、好ましくは2から6までの範囲の官能性を有する脂肪族ポリオールもしくは脂環式ポリオールとの反応の生成物であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  6. 前記化合物d)が、R−(OCCH=CH)(−OCC(R)=CHによって概略的に表され、Rが、価数p+1の炭化水素残基であり、Rが、前記p個の基の一部またはすべてにおいてHまたはメチルであり、好ましくはRが、場合によりアルコキシ化および/もしくは置換されているアルキレンポリオール、場合により置換されているシクロアルキレンポリオールまたは場合により芳香環をアルコキシ化および/もしくは置換されているアラルキレンポリオールまたはポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールから選択されるポリオール残基であり、またはRが、アクリレート基ならびにp個のさらなるアクリレート基および/もしくはメタクリレート基を有する多官能性エポキシアクリレート化合物の残基であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  7. 前記ポリアミンa)が、ジアミンであることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  8. 前記カルボネートb)のカルボネート環が、5個の原子を有し、前記ポリアミンa)が、請求項4に従って規定された式a1)による第二級−第一級ジアミンであり、n=0およびR=Hであり、前記オリゴマーが、次の一般式(I):
    [(CH=CH(R)−CO−R−OC−CH−CH−N(R)−R−NH−CO−C(R)−CH(OH)−] (I)
    の少なくとも1つのオリゴマーを含み、
    が、請求項4に従って規定されたとおりであり、
    が、請求項4に従って規定されたとおりであり、
    が、請求項2に従って規定されたとおりであり、
    が、請求項2に従って規定されたとおりであり、
    が、請求項7に従って規定されたとおりであり、
    が、pが1以外である場合にHもしくはメチルまたはHおよびメチルである
    ことを特徴とする、請求項4から7のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  9. 前記カルボネートb)の前記カルボネート環が、6個の原子を有し、前記ポリアミンa)が、請求項4に規定の式a1)による第二級−第一級ジアミンであり、n=0およびR=Hであり、前記オリゴマーが、次の一般式(II):
    [(CH=CH(R)−CO−R−OC−CH−CH−N(R)−R−NH−CO−C(R)−CHCH(OH)−] (II)
    の少なくとも1つのオリゴマーを含み、
    、R、R、R、RおよびRが、請求項8に従って規定されたとおりである
    ことを特徴とする、請求項4から7のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  10. 前記ポリアミンa)が、第二級−第一級、第一級−第一級または第二級−第二級ジアミン、好ましくは第二級−第一級または第二級−第二級ジアミンから選択されるジアミンであることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  11. 前記ジアミンが、第二級−第一級ジアミン、好ましくはN−メチル−1,3−プロパンジアミン、N−メチルエタンジアミン、N−メチル−1,4−ブタンジアミンまたはN−メチル−1,5−ペンタンジアミンから選択されることを特徴とする、請求項10に記載のオリゴマー。
  12. 前記ジアミンが、第二級−第二級ジアミン、好ましくはN−メチル−N’−メチル−1,3−プロパンジアミン、N−メチル−N’−メチルエタンジアミン、N−メチル−N’−メチル−1,4−ブタンジアミンまたはN−メチル−N’−メチル−1,5−ペンタンジアミンから選択されることを特徴とする、請求項10に記載のオリゴマー。
  13. 前記ポリアミンa)が、請求項4に従って規定された式a2)によるアミンであり、n=1であり、RおよびR’が、Hであり、R’およびR”が、同一または異なるC−Cアルキレン、特にC−Cアルキレンであり、前記アミンa2)が、より特に、3−[(2−アミノエチル)アミノ]プロピルアミンまたはビス(3−アミノプロピル)アミンから選択されることを特徴とする、請求項4から7のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  14. 前記ポリアミンa)が、請求項4に従って規定された式a2)によるアミンであり、n=2または3であり、RおよびR’が、Hであり、R’およびR”が、同一のC−Cアルキレン、特にC−Cアルキレンであり、前記アミンa2)が、より特に、トリエチレンテトラミンまたはテトラエチレンペンタミンから選択されることを特徴とする、請求項4から7のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  15. 前記化合物d)が、少なくとも2、特に2より大きく、p+1=6までの範囲の官能性を有する多官能性アクリル酸モノマーであり、
    d1)アルコキシ化されたもしくはアルコキシ化されていないポリオール、好ましくは、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、グリセロール、プロピレングリコール、ブタンジオールおよびヘキサンジオールの群から選択されるポリオールのアクリル酸エステルまたは
    d2)エポキシアクリレート、
    d3)アミノアクリレート
    から選択されることを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  16. 前記化合物d)が、少なくとも2、特に2より大きく、p+1=12までの範囲の官能性を有する多官能性アクリル酸オリゴマーであり、
    d4)スチレンとヒドロキシエチルアクリレートによってアクリル酸化された無水マレイン酸またはアクリル酸とのコポリマーであり得る、アクリル酸化グリシジルメタクリレートコポリマーまたはアクリル酸化スチレンオリゴマーであってよい、アクリル酸化アクリル酸オリゴマー、
    d5)特にアクリル酸化水酸化ポリジエン、好ましくはアクリル酸化水酸化ポリブタジエン、より好ましくはアクリル酸化水素化水酸化ポリブタジエンからできたアクリル酸化水酸化オリゴマー、
    d6)アクリル酸化エポキシ化油、
    d7)アクリル酸化エポキシ化オリゴジエン、
    d8)オリゴエーテルアクリレート、
    d9)オリゴエステルアクリレート、
    d10)オリゴアミノアクリレート
    から選択されることを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  17. アクリレート基および/またはメタクリレート基における官能性fが、1から30、単官能性の場合にf=1であり、好ましくは、2から20までの範囲、より特に3から20までの範囲の官能性fを有する多官能性オリゴマーであることを特徴とする、請求項1から16のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  18. pが、1から11、好ましくは2から11、より好ましくは2から5、さらにより好ましくは2より大きく、5までの範囲であることを特徴とする、請求項1から17のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  19. m=2であり、pが、2から11、好ましくはpが、3から5であることを特徴とする、請求項1から18のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  20. 前記化合物d)が、前記中間生成物c)のアミン−NH−基に対してモル過剰であり、残留した前記化合物d)が、反応性希釈剤として前記オリゴマー中に存在することを特徴とする、請求項1から19のいずれか一項に記載のオリゴマー。
  21. 1個以上のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する、特に少なくとも2個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する、より特に2個より多いアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する直鎖状または分岐状構造のウレタンオリゴマーであって、次の一般式(III):(Acr)−R−OC−CH−CH−(R)N−A−U−R[−U−A−[−N(R)−CH−CH−CO−R−(Acr)n−1m−1
    に従った構造の少なくとも1つのオリゴマーを含み、
    Acrが、アクリレート基またはメタクリレート基であり、
    が、アクリレート基ならびにp個のさらなるアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する化合物d)の残り部分であり、pが、少なくとも1に等しく、特にd)およびRが、請求項1、6、15および16のいずれか一項に従って規定されたとおりであり、
    Aが、n個の第二級アミン基または第一級アミン基を有する、請求項1から4、7から14および19のいずれか一項のa)に従って規定されたポリアミンの残り部分であり、nが、2から5までの範囲であり、
    が、5個または6個の原子を有するm個の環状カルボネート基を有するカルボネートb)の残り部分であり、mが、1から2までの範囲であり、前記b)の残り部分が、場合により水酸化されており、および/または前記炭素環が、場合により置換されており、特にb)およびRが、請求項1、2、5、8、9および19のいずれか一項に従って規定されたとおりであり、
    が、第二級アミンの場合にシクロアルキルまたはC−Cアルキルであり、またはRが、第一級アミンの場合に−CH−CH−CO−R−(Acr)であり、
    Acrが、アクリレートもしくはメタクリレートまたはアクリレート+メタクリレート混合物であり、
    Uが、環状カルボネートと第二級アミン(−NH−)または第一級アミン(−NH)との反応によって形成されたウレタン結合であり、β位またはγ位のOHが、それぞれ5個または6個の原子を有する前記カルボネート環の原子の数に応じる
    ことを特徴とする、ウレタンオリゴマー。
  22. i)請求項1から4、7から14および19のいずれか一項に従って規定された前記ポリアミンa)と、請求項1、2、5、8、9および19のいずれか一項に従って規定されたm個の環状カルボネートを有する前記カルボネート化合物b)とを反応させる段階であって、前記ポリアミンが、b)に対して化学量論的に過剰であり、開始時点で反応器内に存在する前記カルボネートb)に漸進的に付加され、前記反応が、m個のウレタン基および前記ウレタンに対するα位またはβ位におけるm個のヒドロキシル基を有し、反応性アミン−NH−残基を有する、中間生成物c)を生成する、段階と、
    ii)前記生成物c)の前記反応性アミン残基のそれぞれを、当該アクリレート基の他にも請求項1、6、15および16のいずれか一項に従って規定されたp個のさらなるアクリレート基および/またはメタクリレート基を有する化合物d)のアクリレート基に付加することによって、前記化合物c)の修飾のための反応を行う段階であって、結果として、前記生成物c)の各反応性アミン−NH−残基が、前記アクリレート基および/またはメタクリレート基を伴う炭素−窒素結合に変換され、この結果、前記ウレタンオリゴマーが、生成される、段階と
    を含み、
    ただし、
    ・前記ポリアミンa)が、n個の第一級アミン基および/または第二級アミン基ならびに場合により少なくとも1つの第三級アミン基を有し、nが、2から5までの範囲であり、好ましくは2から4までの範囲であり、より好ましくは2から3までの範囲であり、さらにより好ましくは2であり、
    ・前記カルボネートb)が、m個のカルボネート基を有し、mが、1から2までの範囲であり、前記環状カルボネート基の環が好ましくは、5個または6個の原子を有する環であり、
    ・前記中間生成物c)が、m個のウレタン基および前記ウレタンに対するα位またはβ位のところのm個のヒドロキシル基ならびにm*(n−1)個からm*(2n−2)個までの反応性アミン−NH−残基を有し、
    ・前記化合物d)が、前記反応性アミン−NH−残基の1個と反応する前記アクリレート基の他にもp個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有し、pが、少なくとも1に等しく、好ましくは少なくとも2に等しく、
    ・前記反応性アミン−NH−残基の数が、前記化合物d)のモル数以下であり、
    ・形成された各炭素−窒素結合が、p個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を有し、前記ウレタンオリゴマーが、m*p(n−1)からm*p(2n−2)までの範囲のアクリレートおよび/またはメタクリレートの官能性を有する
    ことを特徴とする請求項1から20のいずれか一項に従って規定されたオリゴマーの調製のための方法。
  23. 請求項1から4、7から14および19のいずれか一項に従って規定された前記ポリアミンa)と、請求項1、2、5、8、9および19のいずれか一項に従って規定されたまたは請求項22に従って規定された調製方法の段階i)の終了のときに得られた前記カルボネートb)との反応i)の中間生成物c)であることを特徴とする、水酸化ポリウレタン−アミン生成物。
  24. 請求項1から21のいずれか一項に従って規定されたまたは請求項22に従って規定された方法によって得られた少なくとも1つのオリゴマーを結合剤として含むことを特徴とする、架橋性組成物。
  25. 放射線経路、ならびに/または、熱的経路もしくは低温過酸化物経路、ならびに/または、少なくとも2個のアクリレート官能基を有するオリゴマーの場合におけるマイケル型付加経路、ならびに/または、言及したこれらの経路のうちの少なくとも2つを包含するおよび/または前記オリゴマーのm個のヒドロキシル残基のすべてもしくは一部を、これらのヒドロキシル残基と、前記ヒドロキシルと反応する架橋剤との反応によって包含する別の二重経路によって架橋され得ることを特徴とする、請求項24に記載の架橋性組成物。
  26. コーティング組成物、好ましくは塗料、ワニスおよびインクからできたコーティング、成形加工組成物、漏れ封止剤組成物もしくは化学的シーリング組成物、接着剤組成物、3D物体の逐次積層式製造のためのシステム用の組成物、3D印刷システム用の組成物、コンクリート組成物または複合材料組成物であることを特徴とする、請求項24または25に記載の架橋性組成物。
  27. コーティング組成物、特に塗料、ワニスおよびインク、接着剤組成物、成形加工組成物、漏れ封止剤組成物、化学的シーリング組成物、3D物体の逐次積層式製造のためのシステム用の組成物、3D印刷システム用の組成物、コンクリート組成物または複合材料組成物における反応性結合剤としての、請求項1から21のいずれか一項に規定されたまたは請求項22に記載の方法によって得られたオリゴマーの使用。
  28. 請求項1から21のいずれか一項に従って規定されたまたは請求項22に従って規定された方法によって得られた少なくとも1つのオリゴマーの使用によって生じたことを特徴とする、完成製品であって、コーティング、特に塗料、ワニスおよびインクから選択され、または粘着性シール、成形部品、逐次積層して得られた3D物体、3D印刷、漏れ止めシール、化学的シーリング、完成したコンクリートもしくは複合材料物品から選択されることが好ましい、完成製品。
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