JP2022120570A - Polyether polycarbonate diol and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリウレタン、ポリウレタンウレア等の原料となるポリエーテルポリカーボネートジオール及びその製造方法に関する。本発明はまた、このポリエーテルポリカーボネートジオールを用いたポリウレタンに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polyether polycarbonate diol used as a raw material for polyurethane, polyurethane urea, etc., and a method for producing the same. The present invention also relates to polyurethanes using this polyether polycarbonate diol.
ポリウレタンは、ウレタンフォーム、塗料、接着剤、シーラント、エラストマー等、幅広い用途に使用されている。ポリウレタンは、イソシアネート、鎖延長剤から構成されるハードセグメントとポリオールを主成分とするソフトセグメントから構成されている。ポリウレタンの主原料の一つであるポリオールは、分子鎖構造の違いにより、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリブタジエンポリオール、アクリルポリオールなどに分類され、ポリウレタンの要求性能に応じたポリオールが選択される。ポリエーテルポリオールの中でもポリテトラメチレンエーテルグリコール(以下、PTMGと略記することがある)は、結晶性が高いことから、イソシアネート類との反応で得られるポリウレタンは、優れた耐摩耗性、耐加水分解性、耐引裂性を発現する。このようなポリウレタンの主な用途は、スパンデックス、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマー、人工皮革、合成皮革などである。 Polyurethanes are used in a wide range of applications such as urethane foams, paints, adhesives, sealants and elastomers. Polyurethane is composed of a hard segment composed of isocyanate and a chain extender and a soft segment composed mainly of polyol. Polyol, one of the main raw materials of polyurethane, is classified into polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol, polybutadiene polyol, acrylic polyol, etc. according to the difference in molecular chain structure, and polyol is selected according to the required performance of polyurethane. be. Among polyether polyols, polytetramethylene ether glycol (hereinafter sometimes abbreviated as PTMG) has high crystallinity, so the polyurethane obtained by reaction with isocyanates has excellent abrasion resistance and hydrolysis resistance. Tear resistance. The main uses of such polyurethanes are spandex, thermoplastic elastomers, thermoset elastomers, artificial leather, synthetic leather and the like.
このように優れた特性から、ポリテトラメチレンエーテルグリコールから得られるポリウレタンは多様な用途に用いられているが、ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、融点や粘度が高く、ハンドリング性に課題があり、一部用途では、得られるポリウレタンの耐薬品性などの耐久性にも改善余地が残されていた。 Because of these excellent properties, polyurethanes obtained from polytetramethylene ether glycol are used in a variety of applications. In terms of applications, there is still room for improvement in durability such as chemical resistance of the resulting polyurethane.
ポリテトラメチレングリコールの物性を改良する方法として、カーボネート結合で連結する方法が知られている。例えば、分子量の小さいポリテトラメチレンエーテルグリコールから製造したポリエーテルポリカーボネートジオール(以下、PEPCDと略記することがある)は、常温液状性のポリオールとして知られている(特許文献1) As a method for improving the physical properties of polytetramethylene glycol, a method of linking with a carbonate bond is known. For example, a polyether polycarbonate diol (hereinafter sometimes abbreviated as PEPCD) produced from polytetramethylene ether glycol having a small molecular weight is known as a room-temperature liquid polyol (Patent Document 1).
特許文献1によれば、常温液状性のポリオールは得られるが、このPEPCDでは、合成皮革などに用いられるポリウレタンとして、耐加水分解性、機械強度、耐薬品性、柔軟性などをバランスよく満たすポリウレタンを得ることができなかった。 According to Patent Document 1, a room-temperature liquid polyol is obtained, but this PEPCD is a polyurethane that satisfies hydrolysis resistance, mechanical strength, chemical resistance, flexibility, etc. in a well-balanced manner as a polyurethane used for synthetic leather and the like. could not get
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、柔軟性、低温柔軟性等の低温特性、機械強度、耐溶剤性、耐加水分解性などの物性バランスに優れるポリウレタンの原料となるポリエーテルポリカーボネートジオールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. The object is to provide an ether polycarbonate diol.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリアルキレンエーテルグリコールに由来する構造単位及び炭素数7~50のジオール化合物に由来する構造単位を含むポリエーテルポリカーボネートジオールをポリウレタン原料として用いることによって、良好な柔軟性、低温柔軟性等の低温特性、機械強度、耐溶剤性、耐加水分解性などを兼ね備える、物性バランスに優れたポリウレタンを得ることができることを見出した。
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a polyether polycarbonate diol containing a structural unit derived from a polyalkylene ether glycol and a structural unit derived from a diol compound having 7 to 50 carbon atoms can be used as a polyurethane raw material. The inventors have found that by using this, it is possible to obtain a polyurethane having an excellent balance of physical properties, which has good flexibility, low-temperature properties such as low-temperature flexibility, mechanical strength, solvent resistance, hydrolysis resistance, and the like.
The present invention has been achieved based on such findings, and the gist thereof is as follows.
[1] ポリアルキレンエーテルグリコールに由来する構造単位(以下「構造単位A」と称す。)及び炭素数7~50のジオール化合物に由来する構造単位(以下「構造単位B」と称す。)を含むポリエーテルポリカーボネートジオール。
[2] 水酸基価が20mg-KOH/g以上450mg-KOH/g以下である[1]に記載のポリエーテルポリカーボネートジオール。
[3] 全末端基数に対する、アルコキシ末端基数とアリーロキシ末端基数の合計の割合が0.01%以上7.0%以下である[1]又は[2]に記載のポリエーテルポリカーボネートジオール。
[4] 前記構造単位Aがポリテトラメチレングリコールに由来する構造単位を含む[1]乃至[3]のいずれかに記載のポリエーテルポリカーボネートジオール。
[5] 前記構造単位Aの質量と前記構造単位Bの質量との合計に対する、該構造単位Bの質量の比率が0.5%以上50%以下である[1]乃至[4]のいずれかに記載のポリエーテルポリカーボネートジオール。
[6] 前記アルコキシ末端基がメトキシ末端基を含む[3]乃至[5]のいずれかに記載のポリエーテルポリカーボネートジオール。
[7] 前記アルコキシ末端基がブトキシ末端基を含む[3]乃至[6]のいずれかに記載のポリエーテルポリカーボネートジオール。
[8] [1]乃至[7]のいずれかに記載のポリエーテルポリカーボネートジオールと金属とを含むポリエーテルポリカーボネートジオール組成物であって、該金属が、亜鉛および長周期型周期表第2族の金属からなる群より選ばれた少なくとも1種であるポリエーテルポリカーボネートジオール組成物。
[9] 前記金属の含有量が1質量ppm以上500質量ppm以下である[8]に記載のポリエーテルポリカーボネートジオール組成物。
[10] [1]乃至[7]のいずれかに記載のポリエーテルポリカーボネートジオールを製造する方法であって、触媒の存在下、水酸基価が220mg-KOH/g以上750mg-KOH/g以下のポリアルキレンエーテルグリコール、炭素数7~50のジオール化合物及びカーボネート化合物を反応させる工程を含むポリエーテルポリカーボネートジオールの製造方法。
[11] 前記カーボネート化合物がアルキレンカーボネートである[10]に記載のポリエーテルポリカーボネートジオールの製造方法。
[12] 前記触媒が、亜鉛および長周期型周期表第2族の金属から選ばれる少なくとも1種の金属(M)と、下記式(1)で表される少なくとも1種の化合物を含む組成物、或いは下記式(2)で表される少なくとも1種の塩およびそれらを前駆体とする組成物である[10]又は[11]に記載のポリエーテルポリカーボネートジオールの製造方法。
[1] Containing a structural unit derived from polyalkylene ether glycol (hereinafter referred to as "structural unit A") and a structural unit derived from a diol compound having 7 to 50 carbon atoms (hereinafter referred to as "structural unit B") Polyether polycarbonate diol.
[2] The polyether polycarbonate diol according to [1], which has a hydroxyl value of 20 mg-KOH/g or more and 450 mg-KOH/g or less.
[3] The polyether polycarbonate diol according to [1] or [2], wherein the ratio of the total number of alkoxy terminal groups and aryloxy terminal groups to the total number of terminal groups is 0.01% or more and 7.0% or less.
[4] The polyether polycarbonate diol according to any one of [1] to [3], wherein the structural unit A contains a structural unit derived from polytetramethylene glycol.
[5] Any one of [1] to [4], wherein the ratio of the mass of the structural unit B to the total mass of the structural unit A and the mass of the structural unit B is 0.5% or more and 50% or less The polyether polycarbonate diol described in .
[6] The polyether polycarbonate diol according to any one of [3] to [5], wherein the alkoxy end groups comprise methoxy end groups.
[7] The polyether polycarbonate diol according to any one of [3] to [6], wherein the alkoxy terminal groups comprise butoxy terminal groups.
[8] A polyether polycarbonate diol composition containing the polyether polycarbonate diol according to any one of [1] to [7] and a metal, wherein the metal is zinc and Group 2 of the long period periodic table A polyether polycarbonate diol composition which is at least one selected from the group consisting of metals.
[9] The polyether polycarbonate diol composition according to [8], wherein the content of the metal is 1 mass ppm or more and 500 mass ppm or less.
[10] A method for producing a polyether polycarbonate diol according to any one of [1] to [7], comprising: A method for producing a polyether polycarbonate diol comprising a step of reacting an alkylene ether glycol, a diol compound having 7 to 50 carbon atoms and a carbonate compound.
[11] The method for producing a polyether polycarbonate diol according to [10], wherein the carbonate compound is an alkylene carbonate.
[12] A composition in which the catalyst comprises at least one metal (M) selected from zinc and Group 2 metals of the long period periodic table, and at least one compound represented by the following formula (1): , or the method for producing a polyether polycarbonate diol according to [10] or [11], which is a composition comprising at least one salt represented by the following formula (2) and a precursor thereof.
(式中、R1およびR3はそれぞれ独立に、炭素数1~20の1価の炭化水素基を表し、該炭化水素基はハロゲン原子が置換していてもよく、酸素原子を有していてもよい。R2は、炭素数1~20の1価の炭化水素基またはハロゲン原子を表し、該炭化水素基はハロゲン原子が置換していてもよく、酸素原子を有していてもよい。Mは亜鉛または長周期型周期表第2族の金属を表し、n=2である。)
[13] [1]乃至[7]のいずれかに記載のポリエーテルポリカーボネートジオールに由来する構造単位を含むポリウレタン。
[14] [1]乃至[7]のいずれかに記載のポリエーテルポリカーボネートジオールと、複数のイソシアネート基を有する化合物とを含む原料を付加重合反応させるポリウレタンの製造方法。
(In the formula, R 1 and R 3 each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom and has an oxygen atom. R 2 represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a halogen atom, and the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom or may have an oxygen atom. M represents zinc or a metal of group 2 of the long period periodic table, and n=2.)
[13] A polyurethane containing a structural unit derived from the polyether polycarbonate diol according to any one of [1] to [7].
[14] A method for producing a polyurethane by subjecting raw materials containing the polyether polycarbonate diol according to any one of [1] to [7] and a compound having a plurality of isocyanate groups to an addition polymerization reaction.
本発明のポリエーテルポリカーボネートジオールによれば、柔軟性、低温柔軟性等の低温特性、機械強度、耐溶剤性、耐加水分解性などの物性バランスに優れるポリウレタンを製造することができる。 According to the polyether polycarbonate diol of the present invention, it is possible to produce a polyurethane having an excellent balance of physical properties such as low-temperature properties such as flexibility and low-temperature flexibility, mechanical strength, solvent resistance and hydrolysis resistance.
以下、本発明の実施の形態をより詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下に記載の態様に限定されない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to the embodiments described below as long as the gist of the present invention is not exceeded.
[ポリエーテルポリカーボネートジオール]
本発明のポリエーテルカーボネートジオール(以下、「PEPCD」と略記することがある。)は、ポリアルキレンエーテルグリコールに由来する構造単位A及び炭素数7~50のジオール化合物に由来する構造単位Bを含むポリエーテルポリカーボネートジオールである。
なお、本発明のPEPCDは、後述の金属含有量(PEPCDの触媒金属残留量)の説明に記載されるPEPCD組成物と同義である。
[Polyether polycarbonate diol]
The polyether carbonate diol (hereinafter sometimes abbreviated as "PEPCD") of the present invention contains a structural unit A derived from a polyalkylene ether glycol and a structural unit B derived from a diol compound having 7 to 50 carbon atoms. It is a polyether polycarbonate diol.
The PEPCD of the present invention is synonymous with the PEPCD composition described in the explanation of the metal content (remaining catalyst metal amount of PEPCD) below.
本発明において、ポリエーテルポリカーボネートジオールとは「ポリエーテルポリカーボネートの繰り返し単位を有する化合物」をさし、本発明のポリエーテルポリカーボネートジオールは、通常、ポリエーテルポリカーボネートの繰り返し単位を有し、異なる末端基を有する複数種の化合物の混合物として構成される。 In the present invention, the polyether polycarbonate diol refers to "a compound having repeating units of polyether polycarbonate", and the polyether polycarbonate diol of the present invention usually has repeating units of polyether polycarbonate and has different terminal groups. It is configured as a mixture of multiple types of compounds having
PEPCDは、アルキレンカーボネート、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート等のカーボネート化合物とポリエーテルポリオール化合物と、必要に応じて用いられるポリエーテルポリオール化合物とは異なるジオール化合物とを反応させることで製造される。 PEPCD is produced by reacting a carbonate compound such as an alkylene carbonate, a dialkyl carbonate, or a diaryl carbonate with a polyether polyol compound, and optionally with a diol compound different from the polyether polyol compound.
<PEPCDの構造>
本発明のPEPCDは、ポリアルキレンエーテルグリコールに由来する構造単位A及び炭素数7~50のジオール化合物に由来する構造単位Bを含み、ポリウレタンにしたときの良好な耐溶剤性、機械強度、柔軟性、低温柔軟性等の低温特性及び耐加水分解性を兼ね備えることができる。
<Structure of PEPCD>
The PEPCD of the present invention contains a structural unit A derived from a polyalkylene ether glycol and a structural unit B derived from a diol compound having 7 to 50 carbon atoms, and has good solvent resistance, mechanical strength, and flexibility when made into a polyurethane. , low-temperature properties such as low-temperature flexibility and hydrolysis resistance can be combined.
本発明のPEPCDは構造単位Aと構造単位Bを含んでいれば、それらが共重合体であっても、異種のPEPCDの混合物であってもよいが、低温特性、柔軟性が良好となることから、好ましくは共重合体である。また共重合体の場合はブロック共重合体でもランダム共重合体でもよいが、ランダム共重合体のPEPCDが低温特性、柔軟性が良好となることから好ましい。 As long as the PEPCD of the present invention contains the structural unit A and the structural unit B, they may be a copolymer or a mixture of different types of PEPCD. Therefore, it is preferably a copolymer. In the case of copolymers, either block copolymers or random copolymers may be used, but PEPCD, which is a random copolymer, is preferable because it has good low-temperature properties and flexibility.
本発明のPEPCDの全構造単位に対する構造単位A及び構造単位Bの質量割合は、PEPCDをアルカリで加水分解して得られる各ジヒドロキシ化合物をガスクロマトグラフィーより分析して求めることができる。
また、1H-NMRにより各構造単位のモル割合を同定し、そのモル比率を各構造の質量比率に換算することでも求めることができる。また、重合時に反応した各ジオール化合物の質量と得られたポリエーテルポリカーボネートジオールの質量の比から計算することもできる。またPEPCDの仕込みに用いたジオールの重量および副生物量および留出量からPEPCDに導入された構造単位Aおよび構造単位Bの質量割合を計算することもできる。
The mass ratio of structural unit A and structural unit B to all structural units of PEPCD of the present invention can be determined by gas chromatography analysis of each dihydroxy compound obtained by hydrolyzing PEPCD with an alkali.
It can also be obtained by identifying the molar ratio of each structural unit by 1 H-NMR and converting the molar ratio into the mass ratio of each structure. It can also be calculated from the ratio of the mass of each diol compound reacted during polymerization to the mass of the obtained polyether polycarbonate diol. The mass ratio of the structural unit A and the structural unit B introduced into the PEPCD can also be calculated from the weight of the diol used in charging the PEPCD, the amount of by-products, and the amount of distillation.
本発明のPEPCDの構造単位Aの含有量としては特に制限はないが、構造単位Aの含有割合が少なすぎるとポリウレタンとしたときの柔軟性が不十分となり、多くなりすぎると、エーテル骨格が増えすぎてポリウレタンとしたときの親水性が上がり耐加水分解性が十分でなくなったり、機械強度が低下する場合がある。本発明のPEPCDの構造単位Aの含有率は、15質量%以上が好ましく、30質量%以上がさらに好ましく、50質量%以上がさらに好ましい。上限としては99.5質量%以下が好ましく、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がさらに好ましい。
また、本発明のPEPCDの構造単位Bの含有割合は、少なすぎると耐加水分解性が十分でなくなり、多すぎると、ポリウレタンとしたときの機械強度や耐溶剤性が十分ではない可能性がある。構造単位Aと構造単位Bとを含むことによる効果をバランスよく得る上で、本発明のPEPCDに含まれる構造単位Aの質量と構造単位Bの質量との合計に対する、構造単位Bの質量の比率は0.5~50質量%であることが好ましく、1~45質量%であることがより好ましく、2~40質量%であることがさらに好ましく、3~35質量%であることがさらに好ましく、5~35%であることが最も好ましい。
The content of the structural unit A in the PEPCD of the present invention is not particularly limited. If the amount is too high, the hydrophilicity of the resulting polyurethane may increase, resulting in insufficient hydrolysis resistance and reduced mechanical strength. The content of structural unit A in PEPCD of the present invention is preferably 15% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and even more preferably 50% by mass or more. The upper limit is preferably 99.5% by mass or less, preferably 95% by mass or less, and more preferably 90% by mass or less.
If the content of the structural unit B in the PEPCD of the present invention is too small, the hydrolysis resistance will be insufficient, and if it is too large, the mechanical strength and solvent resistance of the polyurethane may not be sufficient. . In order to obtain the effects of including the structural unit A and the structural unit B in a well-balanced manner, the ratio of the mass of the structural unit B to the sum of the masses of the structural unit A and the structural unit B contained in the PEPCD of the present invention is preferably 0.5 to 50% by mass, more preferably 1 to 45% by mass, even more preferably 2 to 40% by mass, further preferably 3 to 35% by mass, Most preferably it is between 5 and 35%.
本発明のPEPCDは、構造単位Aと構造単位Bとを含むものであれば、構造単位A及び構造単位B以外の他の構造単位、即ち、ポリアルキレンエーテルグリコール及び炭素数7~50のジオール化合物以外の他のジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含んでいてもよい。この場合、他の構造単位の含有率は、PEPCDの全構造単位に対して50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましく、10質量%以下が最も好ましい。他の構造単位の割合が多いと、耐溶剤性、柔軟性等のバランスを損なう可能性がある。 If the PEPCD of the present invention contains the structural unit A and the structural unit B, other structural units other than the structural unit A and the structural unit B, that is, a polyalkylene ether glycol and a diol compound having 7 to 50 carbon atoms It may contain structural units derived from other dihydroxy compounds. In this case, the content of other structural units is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less, and most preferably 10% by mass or less, relative to the total structural units of PEPCD. . If the ratio of other structural units is large, the balance of solvent resistance, flexibility, etc. may be impaired.
なお、構造単位A、構造単位B、他の構造単位を構成する各化合物については、後述する。 Each compound constituting structural unit A, structural unit B, and other structural units will be described later.
<PEPCDの水酸基価・数平均分子量・分子量分布>
本発明のPEPCDの水酸基価は特に制限されるものではないが、水酸基価の下限は通常11mg-KOH/g、好ましくは20mg-KOH/g、より好ましくは22.4mg-KOH/g、さらに好ましくは28.1mg-KOH/g、特に好ましくは37.4mg-KOH/gで、上限は450mg-KOH/g、好ましくは320mg-KOH/g、より好ましくは187.0mg-KOH/g、さらに好ましくは140.3mg-KOH/g、特に好ましくは112.2mg-KOH/gである。水酸基価が上記下限以上であれば、粘度が高くなりすぎず、該PEPCDを原料としてポリウレタンとする際のハンドリングが容易となる傾向があり、上記上限以下であれば、得られるポリウレタンの柔軟性が良好となる傾向がある。
<Hydroxyl value, number average molecular weight, and molecular weight distribution of PEPCD>
The hydroxyl value of the PEPCD of the present invention is not particularly limited, but the lower limit of the hydroxyl value is usually 11 mg-KOH/g, preferably 20 mg-KOH/g, more preferably 22.4 mg-KOH/g, more preferably 22.4 mg-KOH/g. Is 28.1 mg-KOH / g, particularly preferably 37.4 mg-KOH / g, the upper limit is 450 mg-KOH / g, preferably 320 mg-KOH / g, more preferably 187.0 mg-KOH / g, more preferably is 140.3 mg-KOH/g, particularly preferably 112.2 mg-KOH/g. When the hydroxyl value is at least the above lower limit, the viscosity does not become too high, and handling tends to be easy when the PEPCD is used as a raw material to produce a polyurethane. tend to be better.
また、本発明のPEPCDは、加水分解により構造単位Aおよび構造単位Bそれぞれの加水分解物を得ることができる。該加水分解物はPEPCDの製造時に使用した原料に相当する。構造単位Aの加水分解物の水酸基価は220mg-KOH/g以上750mg-KOH/g以下であることが好ましい。前記範囲内であれば、該PEPCDは結晶性及び融点の上昇が抑制される場合がある。また、構造単位Aの加水分解物の水酸基価が750mg-KOH/g以下であれば、該PEPCDは適当な粘度となり、取り扱い性に優れる可能性がある。構造単位Aの加水分解物の水酸基価は280mg-KOH/g以上であることがより好ましく、370mg-KOH/g以上であることがさらに好ましく、700mg-KOH/g以下であることがより好ましく、660mg-KOH/g以下であることがさらに好ましい。
PEPCDの加水分解の方法は実施例の項に記載される通りである。
Further, in the PEPCD of the present invention, hydrolyzates of structural unit A and structural unit B can be obtained by hydrolysis. The hydrolyzate corresponds to the raw material used in the production of PEPCD. The hydroxyl value of the hydrolyzate of structural unit A is preferably 220 mg-KOH/g or more and 750 mg-KOH/g or less. Within the above range, the PEPCD may be inhibited from raising the crystallinity and melting point. Further, when the hydroxyl value of the hydrolyzate of the structural unit A is 750 mg-KOH/g or less, the PEPCD has a suitable viscosity and may be excellent in handleability. The hydroxyl value of the hydrolyzate of structural unit A is more preferably 280 mg-KOH/g or more, more preferably 370 mg-KOH/g or more, and more preferably 700 mg-KOH/g or less, It is more preferably 660 mg-KOH/g or less.
The method of hydrolysis of PEPCD is as described in the Examples section.
本発明のPEPCDの分子量は特に制限されるものではないが、好ましくは水酸基から求めた数平均分子量(Mn)で下限が通常600、好ましくは800、より好ましくは1000、上限が通常5000、好ましくは4000、より好ましくは3000である。PEPCDの数平均分子量(Mn)が600以上であれば、得られるポリウレタンの柔軟性が十分なものとなり、5000以下であれば粘度が高くなりすぎず、ハンドリングに優れる。 The molecular weight of the PEPCD of the present invention is not particularly limited, but preferably the number average molecular weight (Mn) calculated from hydroxyl groups has a lower limit of usually 600, preferably 800, more preferably 1000, and an upper limit of usually 5000, preferably 4000, more preferably 3000. When the number average molecular weight (Mn) of PEPCD is 600 or more, the obtained polyurethane has sufficient flexibility, and when it is 5000 or less, the viscosity does not become too high and the handling is excellent.
ここで、PEPCD及びその加水分解物の水酸基価、PEPCDの数平均分子量(Mn)は、例えば、以下の方法で測定される。 Here, the hydroxyl value of PEPCD and its hydrolyzate, and the number average molecular weight (Mn) of PEPCD are measured, for example, by the following methods.
<水酸基価・数平均分子量>
ASTM E1899-16の方法に準拠して、イソシアネート化試薬を用いた方法にてPEPCDの水酸基価を測定する。
測定された水酸基価から、下記式(I)により数平均分子量(Mn)を求める。
数平均分子量=2×56.1/(水酸基価×10-3) …(I)
<Hydroxyl value/number average molecular weight>
The hydroxyl value of PEPCD is measured by a method using an isocyanating reagent according to ASTM E1899-16.
From the measured hydroxyl value, the number average molecular weight (Mn) is determined by the following formula (I).
Number average molecular weight = 2 × 56.1 / (hydroxyl value × 10 -3 ) (I)
本発明のPEPCDの分子量分布(Mw/Mn)は、通常1以上、好ましくは1.2以上、より好ましくは1.5以上であり、一方上限は通常3以下、好ましくは2.5以下、より好ましくは2.2以下である。
分子量分布が3以下であれば、高分子量体の増加、粘度の増加が抑えられ、ハンドリング性に優れるほか、引張強度等の各種ポリウレタン物性も良好となる傾向にある。一方、分子量分布の下限は通常1以上である。
ここで、PEPCDの分子量分布は、以下の方法で測定された値である。
The molecular weight distribution (Mw/Mn) of the PEPCD of the present invention is usually 1 or more, preferably 1.2 or more, more preferably 1.5 or more, while the upper limit is usually 3 or less, preferably 2.5 or less, and more It is preferably 2.2 or less.
When the molecular weight distribution is 3 or less, an increase in high molecular weight and an increase in viscosity are suppressed, and in addition to being excellent in handleability, various physical properties of polyurethane such as tensile strength tend to be improved. On the other hand, the lower limit of molecular weight distribution is usually 1 or more.
Here, the molecular weight distribution of PEPCD is a value measured by the following method.
<分子量分布(Mw/Mn)>
PEPCDのテトラヒドロフラン溶液を調製後、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)〔東ソー社製、製品名「HLC-8220」、カラム:TskgelSuperHZM-N(4本)〕を用いて測定した重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除した値(Mw/Mn)をPEPCDの分子量分布とした。GPCのキャリブレーションには、英国POLYMER LABORATORIES社のPOLYTETRAHYDROFURANキャリブレーションキットを使用した。
<Molecular weight distribution (Mw/Mn)>
After preparing a tetrahydrofuran solution of PEPCD, the weight average molecular weight (Mw) measured using gel permeation chromatography (GPC) [manufactured by Tosoh Corporation, product name “HLC-8220”, column: TskgelSuperHZM-N (4 columns)]. was divided by the number average molecular weight (Mn), and the value (Mw/Mn) was defined as the molecular weight distribution of PEPCD. A POLYTETRAHYDROFURAN calibration kit from POLYMER LABORATORIES, UK was used for GPC calibration.
<APHA値>
本発明のPEPCDの色は、ハーゼン色数(JIS K0071-1:1998に準拠)で表した場合の値(以下「APHA値」と表記する。)で50以下であることが好ましく、40以下がより好ましく、更に好ましくは30以下である。APHA値が50を超えると、得られるポリウレタンの色調が悪化し、商品価値を低下させたり、熱安定性が悪くなったりするおそれがある。
<APHA value>
The color of the PEPCD of the present invention is preferably 50 or less in terms of Hazen color number (in accordance with JIS K0071-1: 1998) (hereinafter referred to as "APHA value"), and 40 or less. More preferably, it is 30 or less. If the APHA value exceeds 50, the color tone of the resulting polyurethane may deteriorate, the commercial value may decrease, or the heat stability may deteriorate.
APHA値を50以下にするためには、PEPCD製造時の触媒の種類や量の選択、熱履歴、重合中および重合終了後のモノヒドロキシ化合物の濃度や未反応モノマーの濃度を総合的に制御する必要がある。また、重縮合中および重縮合終了後の遮光も効果的である。また、PEPCDの数平均分子量の設定やモノマーであるジヒドロキシ化合物種の選定も重要である。特にアルコール性水酸基を有する脂肪族ジヒドロキシ化合物を原料とするPEPCDは、ポリウレタンに加工した場合に、柔軟性や耐水性、耐光性等の種々の優れた性能を示すが、芳香族ジヒドロキシ化合物を原料とした場合より熱履歴や触媒による着色が著しくなる傾向にあり、APHA値を60以下にするのは容易ではない。 In order to make the APHA value 50 or less, the selection of the type and amount of catalyst during PEPCD production, thermal history, the concentration of monohydroxy compounds during and after polymerization, and the concentration of unreacted monomers are comprehensively controlled. There is a need. Light shielding during and after polycondensation is also effective. It is also important to set the number-average molecular weight of PEPCD and select the type of dihydroxy compound used as a monomer. In particular, PEPCD, which is made from an aliphatic dihydroxy compound having an alcoholic hydroxyl group, exhibits various excellent properties such as flexibility, water resistance, and light resistance when processed into polyurethane. It is not easy to reduce the APHA value to 60 or less because the thermal history and the coloration due to the catalyst tend to become more marked than when the APHA value is reduced.
<末端アルコキシ/アリーロキシ割合>
PEPCDは、アルキレンカーボネート、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート等のカーボネート化合物とポリエーテルポリオール化合物と、必要に応じて用いられるポリエーテルポリオール化合物とは異なるジオール化合物とを反応させることで製造される。その製造の中で、目的生成物である両末端が水酸基のPEPCDと共に、副生成物としてジアルキルカーボネートとポリエーテルポリオール化合物との反応によるアルコキシ末端基や、ジアリールカーボネートとポリエーテルポリオール化合物との反応によるアリーロキシ末端基が生成する場合がある(以下、これらのアルコキシ末端基とアリーロキシ末端基をまとめて「アルコキシ/アリーロキシ末端」と称す場合がある。)。
また、これらのアルコキシ/アリーロキシ末端は、PEPCDの製造原料として用いられるPTMG等のポリエーテルポリオ-ル化合物中の不純物として反応系に持ち込まれ、得られるPEPCD中に混入する場合がある。
また、アルコキシ/アリーロキシ末端はPEPCDの精製工程における加熱によってもPEPCDに混入する場合もある。
すなわち、この反応副生成物として生成するアルコキシ/アリーロキシ末端量や、原料化合物中に混入して反応系に持ち込まれるアルコキシ/アリーロキシ末端量を制御することにより、生成物中に混入するアルコキシ/アリーロキシ末端の量を規定量に制御することができる。
<Ratio of terminal alkoxy/aryloxy>
PEPCD is produced by reacting a carbonate compound such as an alkylene carbonate, a dialkyl carbonate, or a diaryl carbonate with a polyether polyol compound, and optionally with a diol compound different from the polyether polyol compound. In its production, along with the target product, PEPCD having hydroxyl groups at both ends, as by-products, alkoxy terminal groups resulting from the reaction of a dialkyl carbonate with a polyether polyol compound and reaction of a diaryl carbonate with a polyether polyol compound Aryloxy terminal groups may be generated (hereinafter, these alkoxy terminal groups and aryloxy terminal groups may be collectively referred to as "alkoxy/aryloxy terminal groups").
In addition, these alkoxy/aryloxy ends may be brought into the reaction system as impurities in the polyether polyol compound such as PTMG used as a raw material for PEPCD production, and may be mixed in the obtained PEPCD.
Alkoxy/aryloxy termini may also be mixed into PEPCD by heating during the purification process of PEPCD.
That is, by controlling the amount of alkoxy/aryloxy terminals generated as reaction by-products and the amount of alkoxy/aryloxy terminals mixed in the raw material compound and brought into the reaction system, the amount of alkoxy/aryloxy terminals mixed in the product can be controlled to a specified amount.
本発明のPEPCDにおいて、全末端基数に対する、アルコキシ末端基数とアリーロキシ末端基数の合計の割合(末端アルコキシ/アリーロキシ割合)は0.01~7.0%であることが好ましい。末端アルコキシ/アリーロキシ割合が7.0%以下であればウレタン重合反応が十分に進行し、十分な分子量を有し、機械強度の高いポリウレタンを得ることができる。本発明のPEPCDの末端アルコキシ/アリーロキシ割合は、5.0%以下がより好ましく、3.0%以下が更に好ましく、2.0%以下が特に好ましく、1.0%以下であることが、得られるポリウレタンの機械物性および耐溶剤性の観点から最も好ましい。
一方で、末端アルコキシ/アリーロキシ割合が0.01%以上であればウレタン重合反応速度が速くなり過ぎることがなく、反応制御が容易であり、所望の分子量のポリウレタンを得ることができ、0.1%以上であればより反応の制御が容易となる。すなわち本発明のPEPCDの末端アルコキシ/アリーロキシ割合は、0.01%以上であることが好ましく、0.1%以上がより好ましく、0.2%以上がさらに好ましい。
In the PEPCD of the present invention, the ratio of the total number of alkoxy terminal groups and the number of aryloxy terminal groups (terminal alkoxy/aryloxy ratio) to the total number of terminal groups is preferably 0.01 to 7.0%. When the terminal alkoxy/aryloxy ratio is 7.0% or less, the urethane polymerization reaction proceeds sufficiently, and a polyurethane having a sufficient molecular weight and high mechanical strength can be obtained. The terminal alkoxy/aryloxy ratio of the PEPCD of the present invention is more preferably 5.0% or less, still more preferably 3.0% or less, particularly preferably 2.0% or less, and preferably 1.0% or less. It is most preferred from the viewpoint of the mechanical properties and solvent resistance of the polyurethane to be used.
On the other hand, when the terminal alkoxy/aryloxy ratio is 0.01% or more, the urethane polymerization reaction rate does not become too fast, the reaction is easy to control, and a polyurethane having a desired molecular weight can be obtained. % or more, it becomes easier to control the reaction. That is, the terminal alkoxy/aryloxy ratio of the PEPCD of the present invention is preferably 0.01% or more, more preferably 0.1% or more, and even more preferably 0.2% or more.
なお、PEPCDの末端アルコキシ/アリーロキシ割合は、後述の実施例の項に記載の方法で測定される。 The terminal alkoxy/aryloxy ratio of PEPCD is measured by the method described in the Examples section below.
<アルコキシ/アリーロキシ末端>
本発明のPEPCDに含まれるアルコキシ/アリーロキシ末端は、前述の通り、主としてPEPCD製造原料のポリエーテルポリオール化合物やカーボネート化合物に由来するものである。
<Alkoxy/Aryloxy Termination>
The alkoxy/aryloxy ends contained in the PEPCD of the present invention are mainly derived from the polyether polyol compound and carbonate compound, which are raw materials for producing the PEPCD, as described above.
アルコキシ末端基としては、メトキシ末端、エトキシ末端、プロピオキシ末端、ブトキシ末端などが挙げられるが、PEPCD品質の観点から、好ましくはメトキシ末端、或いはブトキシ末端である。 The alkoxy terminal group includes methoxy terminal, ethoxy terminal, propioxy terminal, butoxy terminal and the like, and preferably methoxy terminal or butoxy terminal from the viewpoint of PEPCD quality.
アリーロキシ末端基の具体例としては置換された又は無置換のフェノキシ末端基が挙げられる。 Specific examples of aryloxy end groups include substituted or unsubstituted phenoxy end groups.
本発明のPEPCDには、これらのアルコキシ/アリーロキシ末端の1種のみが含まれていてもよく、2種以上が含まれていてもよい。2種以上のアルコキシ/アリーロキシ末端を含む場合、これらの合計の含有量が前述の範囲となるようにする。 The PEPCD of the present invention may contain only one type of these alkoxy/aryloxy termini, or may contain two or more types. When two or more alkoxy/aryloxy termini are included, the total content of these should be within the above range.
<末端アルコキシ/アリーロキシ割合の制御方法>
本発明のPEPCDの末端アルコキシ/アリーロキシ割合を制御する方法は特に限定されないが、
(1)アルコキシ/アリーロキシ末端を含むPEPCDとアルコキシ/アリーロキシ末端を含まないPEPCDとを混合する方法
(2)蒸留、抽出などの操作によりアルコキシ/アリーロキシ末端を含むPEPCD中のアルコキシ/アリーロキシ末端濃度を調整する方法
(3)PEPCDの原料となるポリエーテルポリオール化合物、カーボネート化合物、ジオール化合物中のアルコキシ/アリーロキシ末端の含有量を制御する方法
(4)PEPCD製造時に反応により生成する副生成物としてのアルコキシ/アリーロキシ末端量を溶液のpHを調整するなどして制御する方法
などが挙げられる。
<Method for controlling terminal alkoxy/aryloxy ratio>
The method for controlling the terminal alkoxy/aryloxy ratio of the PEPCD of the present invention is not particularly limited,
(1) Method of mixing PEPCD containing alkoxy/aryloxy ends and PEPCD not containing alkoxy/aryloxy ends (2) Adjusting the concentration of alkoxy/aryloxy ends in PEPCD containing alkoxy/aryloxy ends by operations such as distillation and extraction (3) A method of controlling the content of alkoxy/aryloxy terminals in polyether polyol compounds, carbonate compounds, and diol compounds that are raw materials for PEPCD A method of controlling the amount of aryloxy terminals by adjusting the pH of the solution and the like can be mentioned.
<溶融粘度>
本発明のPEPCDは、後述の実施例の項に記載される方法で測定される40℃における溶融粘度が100mPa.s以上、特に300mPa.s以上、とりわけ500mPa.s以上で、100000mPa.s以下、特に10000mPa.s以下、とりわけ7000mPa.s以下、さらには5000mPa.s以下であることが好ましい。PEPCDの溶融粘度が上記下限以上であるとPEPCDの重合度が十分であり、これを用いて製造したウレタンの柔軟性や弾性回復性が優れる傾向にあり、上記上限以下であるとPEPCDおよびそれを用いて得られるポリウレタンの取扱い性が向上し、製造の効率を落とさないため好ましい。
<Melt viscosity>
The PEPCD of the present invention has a melt viscosity of 100 mPa.s at 40° C. measured by the method described in Examples below. s or more, especially 300 mPa.s or more. s or more, especially 500 mPa.s or more. s above 100000 mPa.s. s or less, especially 10000 mPa.s or less. s or less, especially 7000 mPa.s or less. s or less, or even 5000 mPa.s or less. s or less. When the melt viscosity of PEPCD is at least the above lower limit, the degree of polymerization of PEPCD is sufficient, and urethane produced using this tends to have excellent flexibility and elastic recovery. It is preferable because the handleability of the polyurethane obtained by using it is improved and the production efficiency is not lowered.
<ガラス転移温度>
本発明のPEPCDの示差走査熱量計(以下「DSC」と称する場合がある。)にて測定したガラス転移温度(Tg)は好ましくは-40℃以下であり、より好ましくは-50℃以下、さらに好ましくは-60℃以下である。PEPCDのTgが高すぎるとポリウレタンとした際のTgも高くなり、低温時の柔軟性が低下したり、破断伸度が低下したりして、特性が悪化する場合がある。ただし、Tgが低すぎると、ポリウレタンにした際に弾性率が低すぎたり、タック性が強くなったりする傾向にあるため、本発明のPEPCDのTgは通常-100℃以上である。
<Glass transition temperature>
The glass transition temperature (Tg) of the PEPCD of the present invention measured by a differential scanning calorimeter (hereinafter sometimes referred to as "DSC") is preferably −40° C. or less, more preferably −50° C. or less, and further It is preferably -60°C or lower. When the Tg of PEPCD is too high, the Tg of the polyurethane becomes high, and the flexibility at low temperature is lowered, the elongation at break is lowered, and the properties may be deteriorated. However, if the Tg is too low, the elastic modulus tends to be too low or the tackiness tends to be strong when made into polyurethane.
[ポリエーテルポリカーボネートジオールの製造方法]
本発明のPEPCDは、目的のPEPCDが得られれば製造法は特に規定されないが、通常はポリエーテルポリオール化合物及び炭素数7~50のジオール化合物とカーボネート化合物を反応させることにより製造される。反応時には、必要に応じて、ポリエーテルポリオール化合物および炭素数7~50のジオール化合物とは異なるジオール化合物を共重合させてもよい。また製造工程において、必要に応じて触媒や添加剤などを添加してもよい。
好ましくは、本発明のPEPCDは、触媒の存在下、水酸基価が220mg-KOH/g以上750mg-KOH/g以下のポリアルキレンエーテルグリコール、炭素数7~50のジオール化合物及びカーボネート化合物を反応させる工程を含む本発明のポリエーテルポリカーボネートジオールの製造方法により製造される。より好ましくは、その際に、上記の末端アルコキシ/アリーロキシ割合の制御を行う。
[Method for producing polyether polycarbonate diol]
The production method of the PEPCD of the present invention is not particularly defined as long as the target PEPCD is obtained, but it is usually produced by reacting a polyether polyol compound and a diol compound having 7 to 50 carbon atoms with a carbonate compound. During the reaction, if necessary, a diol compound different from the polyether polyol compound and the diol compound having 7 to 50 carbon atoms may be copolymerized. Moreover, in the manufacturing process, a catalyst, an additive, and the like may be added as necessary.
Preferably, the PEPCD of the present invention is a step of reacting a polyalkylene ether glycol having a hydroxyl value of 220 mg-KOH/g or more and 750 mg-KOH/g or less, a diol compound having 7 to 50 carbon atoms, and a carbonate compound in the presence of a catalyst. Produced by the method for producing a polyether polycarbonate diol of the present invention containing. More preferably, at that time, the terminal alkoxy/aryloxy ratio is controlled.
<カーボネート化合物>
カーボネート化合物としては、アルキレンカーボネート、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネートを用いることができる。
<Carbonate compound>
Alkylene carbonate, dialkyl carbonate, and diaryl carbonate can be used as the carbonate compound.
アルキレンカーボネートとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。
ジアルキルカーボネートとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート等の対称ジアルキルカーボネート、メチルエチルカーボネート等の非対称ジアルキルカーボネートが挙げられる。
ジアリールカーボネートとしては、ジフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート等の対称ジアリールカーボネートの他、フェニルナフチルカーボネート等の非対称ジアリールカーボネートが挙げられる。
また、クロロ炭酸メチル、クロロ炭酸フェニルなどのクロロ炭酸エステル、ホスゲンやその等価体、炭酸ガスもカーボネート源として使用することができる。
Alkylene carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like.
Dialkyl carbonates include symmetric dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and dibutyl carbonate, and asymmetric dialkyl carbonates such as methyl ethyl carbonate.
Diaryl carbonates include symmetric diaryl carbonates such as diphenyl carbonate and dinaphthyl carbonate, as well as asymmetric diaryl carbonates such as phenylnaphthyl carbonate.
Chlorocarbonates such as methyl chlorocarbonate and phenyl chlorocarbonate, phosgene and its equivalents, and carbon dioxide gas can also be used as the carbonate source.
この中でも全末端基数に対する、アルコキシ末端基数とアリーロキシ末端基数の合計の割合の制御の容易さの観点から、好ましくは、アルキレンカーボネート又はジアルキルカーボネートであり、より好ましくはエチレンカーボネート、ジメチルカーボネートであり、さらに好ましくはエチレンカーボネート等のアルキレンカーボネートである。
なお、上記のカーボネート化合物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
Among these, from the viewpoint of ease of control of the total ratio of the number of alkoxy terminal groups and the number of aryloxy terminal groups to the total number of terminal groups, alkylene carbonate or dialkyl carbonate are preferred, and ethylene carbonate and dimethyl carbonate are more preferred. Alkylene carbonates such as ethylene carbonate are preferred.
In addition, said carbonate compound may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of 2 or more types.
<ポリエーテルポリオール化合物>
ポリエーテルポリオール化合物は、環状エーテルの開環重合で製造することができる。
<Polyether polyol compound>
Polyether polyol compounds can be produced by ring-opening polymerization of cyclic ethers.
環状エーテルを構成する炭素原子数は通常2~10であり、好ましくは3~7である。
環状エーテルとしては、具体的には、テトラヒドロフラン(THF)、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、オキセタン、テトラヒドロピラン、オキセパン、1,4-ジオキサンなどが挙げられる。また、環状の炭化水素鎖の一部がアルキル基、ハロゲン原子などで置換された環状エーテルも使用することができる。具体的には、3-メチル-テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランなどが挙げられる。これらの環状エーテルは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよいが、1種類で使用することが好ましい。
The number of carbon atoms constituting the cyclic ether is usually 2-10, preferably 3-7.
Specific examples of cyclic ethers include tetrahydrofuran (THF), ethylene oxide, propylene oxide, oxetane, tetrahydropyran, oxepane, and 1,4-dioxane. A cyclic ether in which a part of the cyclic hydrocarbon chain is substituted with an alkyl group, a halogen atom, or the like can also be used. Specific examples include 3-methyl-tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. One kind of these cyclic ethers may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used, but it is preferable to use one kind.
具体的なポリエーテルポリオール化合物には、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、ジプロピレングリコールなどの低分子量ポリエテールポリオールや水酸基から求めた数平均分子量100以上3000以下のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、酸化エチレンと酸化プロピレンの共重合体、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)等のポリアルキレンエーテルグリコール、THFと3-メチル-テトラヒドロフランの共重合体、ジプロピレングリコールポリエチレングリコールなどが挙げられる。 Specific polyether polyol compounds include low-molecular-weight polyether polyols such as diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, and dipropylene glycol; Examples include copolymers of ethylene and propylene oxide, polyalkylene ether glycols such as polytetramethylene ether glycol (PTMG), copolymers of THF and 3-methyl-tetrahydrofuran, and dipropylene glycol polyethylene glycol.
これらの中でも、水酸基価が220mg-KOH/g以上750mg-KOH/g以下、特に280mg-KOH/g以上700mg-KOH/g以下、とりわけ370mg-KOH/g以上660mg-KOH/g以下のポリアルキレンエーテルグリコールが、得られるポリウレタンの引張物性、耐久性の観点から好ましい。水酸基価が750mg-KOH/g以下のポリアルキレンエーテルグリコールであれば、得られるPEPCDの結晶性、融点の上昇を抑制することができる。また、ポリアルキレンエーテルグリコールの水酸基価が220mg-KOH/g以上であれば、得られるPEPCDの粘度が高くなりすぎず、取り扱い性に優れる。
また、このポリアルキレンエーテルグリコールは、水酸基から求めた数平均分子量(Mn)が100以上3000以下、特に150以上2000以下、とりわけ200以上850以下であることが、得られるポリウレタンの引張物性、耐久性の観点から好ましい。数平均分子量が100以上のポリアルキレンエーテルグリコールであれば、得られるPEPCDに結晶性、融点の上昇を抑制することができる。また、ポリアルキレンエーテルグリコールの数平均分子量が3000以下であれば、得られるPEPCDの粘度が高くなりすぎず、取り扱い性に優れる。
Among these, a polyalkylene having a hydroxyl value of 220 mg-KOH/g or more and 750 mg-KOH/g or less, particularly 280 mg-KOH/g or more and 700 mg-KOH/g or less, especially 370 mg-KOH/g or more and 660 mg-KOH/g or less Ether glycol is preferable from the viewpoint of tensile properties and durability of the obtained polyurethane. A polyalkylene ether glycol having a hydroxyl value of 750 mg-KOH/g or less can suppress the crystallinity of the resulting PEPCD and increase in melting point. Further, when the hydroxyl value of the polyalkylene ether glycol is 220 mg-KOH/g or more, the resulting PEPCD does not have too high a viscosity and is excellent in handleability.
Further, the polyalkylene ether glycol has a number average molecular weight (Mn) of 100 or more and 3000 or less, especially 150 or more and 2000 or less, especially 200 or more and 850 or less, as determined from hydroxyl groups. is preferable from the viewpoint of If the polyalkylene ether glycol has a number average molecular weight of 100 or more, it is possible to suppress the increase in crystallinity and melting point of the resulting PEPCD. Further, when the number average molecular weight of the polyalkylene ether glycol is 3000 or less, the obtained PEPCD does not have too high a viscosity and is excellent in handleability.
ここで、ポリアルキレンエーテルグリコールの水酸基価、及び水酸基価から求めた数平均分子量(Mn)は、前述の本発明のPEPCDの水酸基価と数平均分子量(Mn)と同様に測定される。 Here, the hydroxyl value of the polyalkylene ether glycol and the number average molecular weight (Mn) obtained from the hydroxyl value are measured in the same manner as the hydroxyl value and number average molecular weight (Mn) of the PEPCD of the present invention described above.
上記ポリアルキレンエーテルグリコールとしては、特に柔軟性、低温柔軟性、機械強度、耐加水分解性、低温柔軟性、耐溶剤性などのバランスに優れることからポリテトラメチレングリコール(PTMG)が好ましい。 As the polyalkylene ether glycol, polytetramethylene glycol (PTMG) is preferable because it has an excellent balance of flexibility, low-temperature flexibility, mechanical strength, hydrolysis resistance, low-temperature flexibility, solvent resistance, and the like.
なお、PTMGの原料となるTHFは、従来から公知である製法で得ることが可能である。例えば、原料ブタジエン、酢酸及び酸素を用いてアセトキシ化反応を行って得られる中間体であるジアセトキシブテンを得て、そのジアセトキシブテンを水添、加水分解することで得る1,4-ブタンジオールを環化脱水して得る方法;マレイン酸、コハク酸、無水マレイン酸及び/又はフマル酸を原料として、それらを水素化して得られる1,4-ブタンジオールを環化脱水して得る方法;アセチレンを原料としてホルムアルデヒド水溶液と接触させて得られるブチンジオールを水素化して得られる1,4-ブタンジオールを環化脱水して得る方法;プロピレンの酸化を経由して得られる1,4-ブタンジオールを環化脱水して得る方法;発酵法により得たコハク酸を水添して得られる1,4-ブタンジオールを環化脱水して得る方法;糖などのバイオマスから直接発酵により得た1,4-ブタンジオールを環化脱水して得る方法;バイオマスから得られるフルフラールを脱カルボニル化、還元して得る方法;などである。 THF, which is a raw material for PTMG, can be obtained by a conventionally known production method. For example, 1,4-butanediol obtained by obtaining diacetoxybutene, which is an intermediate obtained by performing an acetoxylation reaction using raw material butadiene, acetic acid and oxygen, and then hydrogenating and hydrolyzing the diacetoxybutene. A method of obtaining 1,4-butanediol obtained by hydrogenating maleic acid, succinic acid, maleic anhydride and/or fumaric acid as raw materials by cyclodehydration; Acetylene A method of obtaining 1,4-butanediol obtained by hydrogenating butynediol obtained by contacting with an aqueous formaldehyde solution using as a raw material; 1,4-butanediol obtained by cyclodehydration; A method of obtaining 1,4-butanediol obtained by hydrogenating succinic acid obtained by a fermentation method; A method of obtaining 1,4-butanediol by cyclization dehydration; A method of obtaining 1,4-butanediol obtained by direct fermentation from biomass such as sugar - A method of obtaining by cyclodehydration of butanediol; A method of obtaining by decarbonylation and reduction of furfural obtained from biomass;
<炭素数7~50のジオール化合物>
構造単位Bの由来となる炭素数7~50のジオール化合物は特に構造として限定されないが、以下のような化合物が挙げられる。なお構造単位Bの由来となる炭素数7~50のジオール化合物として、エーテル結合を有さないジオール化合物である。
直鎖ジオール類として、1,7-へプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,16-ヘキサデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,12-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオール等が挙げられる。
側鎖ジオール類として、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2ーブチルー2―エチルー1,3-プロパンジオール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、3-ブチル-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、2,4-ジブチルー1、5-ペンタンジオール、2,2-ジブチルー1,3-プロパンジオール等が挙げられる。
環状ジオール類として、ダイマージオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)-プロパン、1,3-シクロヘキサンジメタノール、2,7-ノルボルナンジオール、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール等が挙げられる。
これらのジオール化合物は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。またこれらのジオールが他のジオール化合物などの原料の不純物として含まれる場合もある。
<Diol compound having 7 to 50 carbon atoms>
Although the structure of the diol compound having 7 to 50 carbon atoms from which the structural unit B is derived is not particularly limited, the following compounds may be mentioned. The diol compound having 7 to 50 carbon atoms from which the structural unit B is derived is a diol compound having no ether bond.
Linear diols include 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, 1 ,13-tridecanediol, 1,14-tetradecanediol, 1,16-hexadecanediol, 1,18-octadecanediol, 1,12-octadecanediol, 1,20-eicosanediol and the like.
As side chain diols, 2-methyl-1,8-octanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-1,6-hexanediol, 3-butyl-1,5-pentanediol , 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 2,4-dibutyl-1,5-pentanediol, 2,2-dibutyl-1,3-propanediol and the like.
Cyclic diols include dimer diol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2-bis(4-hydroxycyclohexyl)-propane, 1,3-cyclohexanedimethanol, 2,7-norbornanediol, tricyclo[5.2.1 .02,6] decanedimethanol and the like.
These diol compounds may be used alone or in combination of two or more. These diols may also be contained as impurities in raw materials such as other diol compounds.
用いるジオール化合物の炭素数が6以下であると、カーボネート基の密度が増加し凝集することで、得られるポリウレタンの柔軟性が不十分であったり、結晶性が向上するためにTgが上昇し低温柔軟性が損なわれたり、疎水性が低下することにより耐加水分解性が低下したりする。一方で、用いるジオール化合物の炭素数50を超えると、脂溶性の脂肪族ジオールの割合が増加し、得られるポリウレタンの耐溶剤性が不足したり、カーボネート基の密度が低下して、機械強度が低下したり、ポリウレタン合成時の相溶性が低下する場合がある。よって、本発明では炭素数7~50のジオール化合物を用いる。 If the number of carbon atoms in the diol compound to be used is 6 or less, the density of the carbonate groups increases and aggregates, resulting in insufficient flexibility of the resulting polyurethane or improved crystallinity, resulting in an increase in Tg and a low temperature. Flexibility is impaired, and hydrolysis resistance is lowered due to decreased hydrophobicity. On the other hand, when the number of carbon atoms in the diol compound used exceeds 50, the ratio of fat-soluble aliphatic diols increases, resulting in insufficient solvent resistance of the resulting polyurethane, lowering the density of carbonate groups, and lowering the mechanical strength. may decrease, or the compatibility during polyurethane synthesis may decrease. Therefore, in the present invention, a diol compound having 7 to 50 carbon atoms is used.
炭素数7~50のジオール化合物は得られるポリウレタンの柔軟性や耐加水分解性の観点からも好ましいが、耐溶剤性とのバランスの観点から、ジオール化合物の炭素数は7~40であることが好ましく、炭素数8~30であることがより好ましく、炭素数8~20であることが好ましい。
また、ポリウレタンとしたときの耐溶剤性、柔軟性のバランスが優れることより、炭素数8~12のジオール化合物がより好ましく、具体的には、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、2-ブチル-2―エチル-1,3-プロパンジオール、1,12-ドデカンジオールなどが好ましいものとして挙げられる。一方、耐加水分解性や低温柔軟性の観点からは1,18-オクタデカンジオール、1,12-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオール、ダイマージオールのような炭素数15以上のジオール化合物が好ましい。
また、得られるポリウレタンの機械強度の観点からは環状ジオール類または側鎖ジオール類が好ましく、柔軟性と機械強度のバランスに優れる点からは直鎖ジオール類が好ましい。
また、炭素数の異なるジオール化合物を組み合わせて用いることで、結晶性が低下し、柔軟性が向上する場合もある。
A diol compound having 7 to 50 carbon atoms is preferable from the viewpoint of the flexibility and hydrolysis resistance of the resulting polyurethane. It preferably has 8 to 30 carbon atoms, more preferably 8 to 20 carbon atoms.
Further, a diol compound having 8 to 12 carbon atoms is more preferable because it has an excellent balance of solvent resistance and flexibility when made into a polyurethane, and specifically, 1,8-octanediol and 1,9-nonanediol. , 1,10-decanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 1,12-dodecanediol and the like are preferable. On the other hand, diol compounds having 15 or more carbon atoms such as 1,18-octadecanediol, 1,12-octadecanediol, 1,20-eicosandiol and dimer diol are preferred from the viewpoint of hydrolysis resistance and low-temperature flexibility. .
Cyclic diols or side chain diols are preferred from the viewpoint of the mechanical strength of the resulting polyurethane, and linear diols are preferred from the viewpoint of excellent balance between flexibility and mechanical strength.
Further, by using a combination of diol compounds having different carbon numbers, the crystallinity may be lowered and the flexibility may be improved.
本発明のPEPCDに含まれる構造単位Aおよび構造単位Bは植物由来であることが、環境負荷低減の観点から好ましい。植物由来として適用可能な構造単位Aの由来となる化合物としては、前述の植物由来のTHFから製造されたPTMGなどが挙げられる。植物由来として適用可能な構造単位Bの由来となる化合物としては、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,12-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオール、ダイマージオール等が挙げられる。 Structural unit A and structural unit B contained in the PEPCD of the present invention are preferably plant-derived from the viewpoint of reducing environmental load. Compounds derived from the structural unit A that can be applied as plant-derived include PTMG produced from the above-mentioned plant-derived THF and the like. Compounds derived from the structural unit B that can be applied as derived from plants include 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, 1,13-tride Candiol, 1,12-octadecanediol, 1,20-eicosanediol, dimerdiol and the like can be mentioned.
<その他のジヒドロキシ化合物>
本発明のPEPCDの製造には、本発明の効果を損なわない限り、即ち、前述の他の構造単位の含有率の上限値以下の範囲で、構造単位A及び構造単位Bの由来となる化合物以外の他のジヒドロキシ化合物(以下「他のジヒドロキシ化合物」と称する場合がある。)を用いてもよい。他のジヒドロキシ化合物としては、炭素数7~50のジオール化合物以外の、直鎖状のジヒドロキシ化合物類、エーテル基を有するジヒドロキシ化合物類、分岐鎖を有するジヒドロキシ化合物類、環状基を含むジヒドロキシ化合物類等が挙げられる。より具体的には、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールなどの鎖状アルキルジオール、2-メチル-1,4-ブタンジオール、2-メチルプロパンジオール、ネオペンチルグリコールなどの側鎖アルキルジオール、シクロヘキサンジメタノール、イソソルビドなどの環状アルキルジオールが挙げられる。
これらの他のジヒドロキシ化合物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
<Other dihydroxy compounds>
In the production of the PEPCD of the present invention, as long as the effect of the present invention is not impaired, that is, within the range of the upper limit of the content of the other structural units or less, compounds other than the compounds from which the structural units A and B are derived Other dihydroxy compounds (hereinafter sometimes referred to as "other dihydroxy compounds") may also be used. Other dihydroxy compounds other than diol compounds having 7 to 50 carbon atoms include linear dihydroxy compounds, dihydroxy compounds having an ether group, dihydroxy compounds having a branched chain, dihydroxy compounds containing a cyclic group, and the like. are mentioned. More specifically, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1, Chain alkyl diols such as 6-hexanediol, side chain alkyl diols such as 2-methyl-1,4-butanediol, 2-methylpropanediol and neopentyl glycol, and cyclic alkyl diols such as cyclohexanedimethanol and isosorbide. be done.
These other dihydroxy compounds may be used singly or in combination of two or more.
<ハロゲン成分>
PEPCDの製造原料として用いる原料化合物中に塩化物イオンや臭化物イオンやフッ化物イオンなどのハロゲン成分が含有されると、ポリカーボネート化反応の際、さらには得られたPEPCDをポリウレタン化する際の反応に影響を与えたり、着色の原因となる場合があるため、その含有量は少ないほうが好ましい。通常、本発明のPEPCDの製造に用いるポリエーテルポリオール化合物、ジオール化合物やカーボネート化合物中のハロゲン成分の含有量の上限は、これらの質量に対してハロゲン質量として通常10ppm、好ましくは5ppm、より好ましくは1ppmである。
またこれらのハロゲン成分がPEPCDの内部構造もしくは末端構造として、取り込まれる場合もある。その場合の含有量も少ない方が好ましく、本発明のPEPCDのハロゲンの質量含有量として通常10ppm以下、好ましくは5ppm以下、より好ましくは1ppm以下である。
<Halogen component>
If halogen components such as chloride ions, bromide ions, and fluoride ions are contained in the raw material compound used as the raw material for the production of PEPCD, it will be involved in the polycarbonate formation reaction and further in the polyurethane formation of the obtained PEPCD. The smaller the content, the better, since it may affect the performance or cause coloration. Usually, the upper limit of the content of the halogen component in the polyether polyol compound, diol compound, and carbonate compound used in the production of the PEPCD of the present invention is usually 10 ppm, preferably 5 ppm, more preferably 10 ppm, preferably 5 ppm, more preferably as a halogen mass with respect to these masses. 1 ppm.
Moreover, these halogen components may be incorporated as an internal structure or terminal structure of PEPCD. In that case, the content is preferably as small as possible, and the mass content of halogen in the PEPCD of the present invention is usually 10 ppm or less, preferably 5 ppm or less, more preferably 1 ppm or less.
<原料の使用割合>
PEPCDの製造において、カーボネート化合物の使用量は、特に限定されないが、通常ポリエーテルポリオール化合物及びジオール化合物の合計1モルに対するモル比率で、下限が好ましくは0.35、より好ましくは0.50、さらに好ましくは0.60であり、上限は好ましくは1.00、より好ましくは0.98、さらに好ましくは0.97である。カーボネート化合物の使用量が上記上限以下であれば得られるPEPCDの末端基が水酸基でないものの割合を抑え、数平均分子量を所定の範囲とし易い。カーボネート化合物の使用量が前記下限以上であれば所定の数平均分子量まで重合を進行させ易い。
<Ratio of raw materials used>
In the production of PEPCD, the amount of the carbonate compound used is not particularly limited, but usually the lower limit is preferably 0.35, more preferably 0.50, and more preferably 0.50, as a molar ratio with respect to 1 mol of the total of the polyether polyol compound and the diol compound. It is preferably 0.60, and the upper limit is preferably 1.00, more preferably 0.98, still more preferably 0.97. If the amount of the carbonate compound used is not more than the above upper limit, the ratio of the PEPCD obtained that does not have a hydroxyl terminal group can be suppressed, and the number average molecular weight can be easily controlled within the predetermined range. When the amount of the carbonate compound used is at least the above lower limit, the polymerization is easily allowed to progress to a predetermined number average molecular weight.
<エステル交換触媒>
本発明のPEPCDは、構造単位Aの由来となる化合物であるポリエーテルポリオール化合物及び構造単位Bの由来となる炭素数7~50のジオール化合物とカーボネート化合物とを、エステル交換反応により重縮合することにより製造することができる。
<Transesterification catalyst>
The PEPCD of the present invention is obtained by polycondensing a polyether polyol compound, which is a compound from which the structural unit A is derived, and a diol compound having 7 to 50 carbon atoms, which is a compound from which the structural unit B is derived, and a carbonate compound, by transesterification. can be manufactured by
本発明のPEPCDを製造する場合には、重合を促進するために必要に応じてエステル交換触媒(以下、触媒と称する場合がある)を用いることができる。
エステル交換触媒としては、一般にエステル交換能があるとされている化合物であれば制限なく用いることができる。
When producing the PEPCD of the present invention, a transesterification catalyst (hereinafter sometimes referred to as a catalyst) can be used as necessary to promote polymerization.
As the transesterification catalyst, any compound generally considered to have transesterification ability can be used without limitation.
エステル交換触媒の例を挙げると、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の長周期型周期表(以下、単に「周期表」と称す。)第1族金属の化合物;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の周期表第2族金属の化合物;チタン、ジルコニウム等の周期表第4族金属の化合物;ハフニウム等の周期表第5族金属の化合物;コバルト等の周期表第9族金属の化合物;亜鉛等の周期表第12族金属の化合物;アルミニウム等の周期表第13族金属の化合物;ゲルマニウム、スズ、鉛等の周期表第14族金属の化合物;アンチモン、ビスマス等の周期表第15族金属の化合物;ランタン、セリウム、ユーロピウム、イッテルビウム等ランタナイド系金属の化合物等が挙げられる。これらのうち、エステル交換反応速度を高めるという観点から、周期表第1族金属の化合物、周期表第2族金属の化合物、周期表第4族金属の化合物、周期表第5族金属の化合物、周期表第9族金属の化合物、周期表第12族金属の化合物、周期表第13族金属の化合物、周期表第14族金属の化合物が好ましく、周期表第1族金属の化合物、周期表第2族金属の化合物がより好ましく、周期表第2族金属の化合物がさらに好ましい。周期表第1族金属の化合物の中でも、リチウム、カリウム、ナトリウムの化合物が好ましく、リチウム、ナトリウムの化合物がより好ましく、ナトリウムの化合物がさらに好ましい。周期表第2族金属の化合物の中でも、マグネシウム、カルシウム、バリウムの化合物が好ましく、カルシウム、マグネシウムの化合物がより好ましく、マグネシウムの化合物がさらに好ましい。これらの金属化合物は主に、水酸化物や塩等として使用される。塩として使用される場合の塩の例としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物等のハロゲン化物塩;酢酸塩、ギ酸塩、安息香酸塩等のカルボン酸塩;メタンスルホン酸やトルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等のスルホン酸塩;燐酸塩や燐酸水素塩、燐酸二水素塩等の燐含有の塩;アセチルアセトナート塩;等が挙げられる。触媒金属は、さらにメトキシドやエトキシドの様なアルコキシドとして用いることもできる。 Examples of transesterification catalysts include compounds of long period periodic table (hereinafter simply referred to as "periodic table") Group 1 metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, etc.; magnesium, calcium, strontium, Compounds of Group 2 metals of the periodic table such as barium; compounds of Group 4 metals of the periodic table such as titanium and zirconium; compounds of Group 5 metals of the periodic table such as hafnium; compounds of group 9 metals of the periodic table such as cobalt; Compounds of Group 12 metals of the periodic table such as zinc; Compounds of Group 13 metals of the periodic table such as aluminum; Compounds of Group 14 metals of the periodic table such as germanium, tin and lead; Group 15 of the periodic table such as antimony and bismuth Metal compounds; compounds of lanthanide metals such as lanthanum, cerium, europium, ytterbium, and the like. Among these, from the viewpoint of increasing the transesterification reaction rate, periodic table group 1 metal compounds, periodic table group 2 metal compounds, periodic table group 4 metal compounds, periodic table group 5 metal compounds, A compound of a metal of Group 9 of the periodic table, a compound of a metal of Group 12 of the periodic table, a compound of a metal of Group 13 of the periodic table, a compound of a metal of Group 14 of the periodic table, a compound of a metal of Group 1 of the periodic table, a compound of a metal of Group 1 of the periodic table, Compounds of Group 2 metals are more preferred, and compounds of Group 2 metals of the periodic table are even more preferred. Among the compounds of Group 1 metals of the periodic table, lithium, potassium and sodium compounds are preferred, lithium and sodium compounds are more preferred, and sodium compounds are even more preferred. Among the compounds of Group 2 metals of the periodic table, compounds of magnesium, calcium and barium are preferred, compounds of calcium and magnesium are more preferred, and compounds of magnesium are even more preferred. These metal compounds are mainly used as hydroxides, salts and the like. Examples of salts when used as salts include halide salts such as chlorides, bromides and iodides; carboxylates such as acetates, formates and benzoates; sulfonates such as romethanesulfonic acid; phosphorus-containing salts such as phosphates, hydrogen phosphates and dihydrogen phosphates; acetylacetonate salts; Catalyst metals can also be used as alkoxides such as methoxides and ethoxides.
これらのうち、好ましくは、周期表第2族金属から選ばれた少なくとも1種の金属の酢酸塩や硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、アセチルアセトナート塩、アルコキシドが用いられ、より好ましくは周期表第2族金属の酢酸塩やアセチルアセトン塩が用いられ、さらに好ましくはマグネシウム、カルシウムの酢酸塩や炭酸塩、アセチルアセトナート塩が用いられ、反応性の観点から最も好ましくはマグネシウムアセチルアセトナートが用いられる。 Among these, preferably, at least one metal selected from group 2 metals of the periodic table, such as acetate, nitrate, sulfate, carbonate, phosphate, hydroxide, halide, acetylacetonate salt, Alkoxides are used, more preferably acetates and acetylacetonates of Group 2 metals of the periodic table are used, and more preferably acetates, carbonates and acetylacetonates of magnesium and calcium are used, and from the viewpoint of reactivity Most preferably magnesium acetylacetonate is used.
本発明のPEPCDの製造に用いる触媒としては、亜鉛および周期表第2族の金属から選ばれる少なくとも1種の金属(M)と、下記式(1)で表される少なくとも1種の化合物を含む組成物(以下、「触媒組成物(1)」と称す場合がある。)、或いは下記式(2)で表される少なくとも1種の塩およびそれらを前駆体とする組成物(以下、「触媒組成物(2)」と称す場合がある。)が好ましいものとして挙げられる。 The catalyst used for the production of PEPCD of the present invention contains at least one metal (M) selected from zinc and metals of Group 2 of the periodic table and at least one compound represented by the following formula (1). A composition (hereinafter sometimes referred to as "catalyst composition (1)"), or at least one salt represented by the following formula (2) and a composition containing them as precursors (hereinafter referred to as "catalyst Composition (2)” may be mentioned as a preferred one.
(式中、R1およびR3はそれぞれ独立に、炭素数1~20の1価の炭化水素基を表し、該炭化水素基はハロゲン原子が置換していてもよく、酸素原子を有していてもよい。
R2は、炭素数1~20の1価の炭化水素基またはハロゲン原子を表し、該炭化水素基はハロゲン原子が置換していてもよく、酸素原子を有していてもよい。
Mは亜鉛または周期表第2族の金属を表し、n=2である。)
(In the formula, R 1 and R 3 each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom and has an oxygen atom. may
R 2 represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a halogen atom, and the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom or may have an oxygen atom.
M represents zinc or a metal of group 2 of the periodic table and n=2. )
亜鉛または周期表第2族金属化合物の安定に存在する形態としては、通常、上記式(2)で表される塩の形態が挙げられ、従って、触媒組成物(2)を用いることが有効であるが、塩での入手が困難な場合や、亜鉛または周期表第2族金属と上記式(1)で表される化合物との組成比を任意に調節したい場合には、当該金属化合物と上記式(1)で表される構造を有する化合物との触媒組成物(1)を用いてもよい。
また、触媒組成物(1)と触媒組成物(2)とを併用してもよい。
The stable form of zinc or a group 2 metal compound of the periodic table usually includes the form of a salt represented by the above formula (2). Therefore, it is effective to use the catalyst composition (2). However, when it is difficult to obtain a salt, or when it is desired to arbitrarily adjust the composition ratio of zinc or a Group 2 metal of the periodic table and the compound represented by the above formula (1), the metal compound and the above A catalyst composition (1) with a compound having a structure represented by formula (1) may also be used.
Moreover, the catalyst composition (1) and the catalyst composition (2) may be used in combination.
触媒組成物(2)を調製する方法としては、例えば上記式(3)に示すように、金属のアセチルアセトン塩の合成法と同様の手法を用いて、塩基の存在下で金属のハロゲン化塩とアセチルアセトン類縁体とを作用させることにより触媒組成物(2)を調製する方法や、下式(4)に示すように、金属のアルコキシドとアセチルアセトン類縁体との交換により触媒組成物(2)を調製する方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。 As a method for preparing the catalyst composition (2), for example, as shown in the above formula (3), using a method similar to the method for synthesizing a metal acetylacetone salt, a metal halide salt and A method of preparing catalyst composition (2) by reacting with an acetylacetone analogue, or preparing catalyst composition (2) by exchanging a metal alkoxide with an acetylacetone analogue as shown in the following formula (4) However, it is not limited to this.
(上記式(3),(4)中、R1、R2、R3、Mおよびnは、前記式(2)におけると同義であり、Xはハロゲン原子、R5は任意の炭化水素基である。) (In formulas (3) and (4) above, R 1 , R 2 , R 3 , M and n are as defined in formula (2) above, X is a halogen atom, and R 5 is an arbitrary hydrocarbon group. is.)
触媒組成物(1),(2)は、予め調製したものを原料モノマーとしてのポリエーテルポリオール化合物、炭素数7~50のジオール化合物およびカーボネート化合物と混合してもよく、各成分をそれぞれ任意の順序で原料モノマーと混合してもよい。 The catalyst compositions (1) and (2) may be prepared in advance and mixed with a polyether polyol compound, a diol compound having 7 to 50 carbon atoms and a carbonate compound as raw material monomers, and each component may be mixed with an arbitrary You may mix with a raw material monomer in order.
また、これらの触媒組成物(1),(2)と共に、補助的に遷移金属化合物や、塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物、アミン系化合物等の塩基性化合物を併用することも可能である。 In addition to these catalyst compositions (1) and (2), a basic compound such as a transition metal compound, a basic boron compound, a basic phosphorus compound, a basic ammonium compound, or an amine compound is used in combination. is also possible.
上記式(1)および式(2)において、R1およびR3はそれぞれ独立に、ハロゲン原子が置換していてもよく、酸素原子を有していてもよい、炭素数1~12の1価の炭化水素基であることが好ましく、ハロゲン原子が置換していてもよく、酸素原子を有していてもよい、炭素数1~7の1価の炭化水素基であることが、触媒組成物中の金属(M)との相互作用のしやすさや触媒組成物としての溶解性、熱安定性および低着色性の観点からより好ましい。R2はハロゲン原子が置換していてもよく、酸素原子を有していてもよい、炭素数1~12の1価の炭化水素基またはハロゲン原子であることが好ましく、ハロゲン原子が置換していてもよく、酸素原子を有していてもよい、炭素数1~7の1価の炭化水素基またはハロゲン原子であることが、触媒組成物中の金属(M)との相互作用のしやすさや有機溶媒および原料モノマーに対する溶解性、酸塩基の強度および低着色性等の観点からより好ましい。また、R1~R3が上記好適な官能基であると、得られるPEPCDへの溶解性も高く、低着色であることから、濁りがなく、低着色なPEPCDが得られる。 In the above formulas (1) and (2), each of R 1 and R 3 is independently a monovalent is preferably a hydrocarbon group, which may be substituted with a halogen atom or may have an oxygen atom, and may be a monovalent hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms. It is more preferable from the viewpoints of easiness of interaction with the metal (M) inside, solubility as a catalyst composition, thermal stability and low coloration. R 2 is preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or a halogen atom which may be substituted with a halogen atom or may have an oxygen atom, and is substituted with a halogen atom. It may be a monovalent hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms or a halogen atom, which may have an oxygen atom, to facilitate interaction with the metal (M) in the catalyst composition. It is more preferred from the viewpoints of solubility in the sheath organic solvent and raw material monomers, acid-base strength, low colorability, and the like. Moreover, when R 1 to R 3 are the above-mentioned suitable functional groups, the resulting PEPCD has high solubility and low coloration, so a low-coloration PEPCD with no turbidity can be obtained.
R1,R3としては、具体的にはメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、モノクロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基等が挙げられ、これらのうち、特にメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、フェニル基、ベンジル基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基が好ましい。なお、R1とR3とは同一でも異なるものであってもよいが、合成の容易さ、入手の容易さからは、同一であることが好ましい。 R 1 and R 3 are specifically methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, phenyl group, benzyl group, monofluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, monochloromethyl group, dichloromethyl group, trichloromethyl group and the like, and among these, methyl group, Ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, phenyl group, benzyl group, trifluoromethyl group and trichloromethyl group are preferred. Although R 1 and R 3 may be the same or different, they are preferably the same from the viewpoint of ease of synthesis and availability.
また、R2としては、具体的にはメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、モノクロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、これらのうち、特にメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、フェニル基、ベンジル基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、フッ素原子、塩素原子が好ましい。 Further, R 2 specifically includes a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a neopentyl group and a hexyl group. group, cyclohexyl group, phenyl group, benzyl group, monofluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, monochloromethyl group, dichloromethyl group, trichloromethyl group, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc. among these, especially methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, phenyl group, benzyl group, trifluoromethyl group , a trichloromethyl group, a fluorine atom and a chlorine atom are preferred.
亜鉛および周期表第2族金属から選ばれる金属(M)としては、特に亜鉛、マグネシウム、カルシウム、バリウムが反応性の観点から好ましく、亜鉛、マグネシウムがより好ましく、マグネシウムが最も好ましい。 As the metal (M) selected from zinc and Group 2 metals of the periodic table, zinc, magnesium, calcium and barium are particularly preferred from the viewpoint of reactivity, zinc and magnesium are more preferred, and magnesium is most preferred.
このような触媒の使用量は、通常、出発原料のポリエーテルポリオール化合物及び炭素数7~50のジオール化合物と必要に応じて用いられる他のジヒドロキシ化合物の合計の1モルに対して、10μmol以上1500μmol以下が好ましく、下限は20μmolがより好ましく、30μmolがさらに好ましく、50μmolが特に好ましい。上限は1000μmolがより好ましく、500μmolがさらに好ましく、300μmolが特に好ましく、200μmolが最も好ましい。触媒量が上記下限以上であれば、反応時間を短縮して、生産効率を高め、得られるPEPCDの着色も抑制できる。また、触媒量が上記上限以下であれば、PEPCDの着色やポリウレタン製造時の着色を抑制し、更にウレタン重合反応速度が速くなりすぎず、反応制御が容易になる傾向にある。 The amount of such a catalyst to be used is usually 10 μmol or more and 1500 μmol per 1 mol of the total of the starting polyether polyol compound and the diol compound having 7 to 50 carbon atoms and other dihydroxy compounds that are optionally used. The following are preferable, and the lower limit is more preferably 20 μmol, still more preferably 30 μmol, and particularly preferably 50 μmol. The upper limit is more preferably 1000 μmol, still more preferably 500 μmol, particularly preferably 300 μmol, most preferably 200 μmol. When the amount of catalyst is at least the above lower limit, the reaction time can be shortened, the production efficiency can be improved, and the coloring of the resulting PEPCD can be suppressed. Further, when the amount of the catalyst is equal to or less than the above upper limit, coloration of PEPCD and coloration during polyurethane production are suppressed, and the urethane polymerization reaction rate does not become too fast, tending to facilitate reaction control.
<反応条件>
PEPCD製造時の反応温度は、通常70~250℃、好ましくは80~220℃である。反応初期は、原料カーボネート化合物の沸点付近、具体的には100~150℃とし、反応の進行に伴い、徐々に温度を上げて更に反応を進行させることが好ましい。反応副生物のアルコール、フェノール等は蒸留により分離される。この時、留出されるアルコール等とともに、原料カーボネート化合物も蒸留されてロスが多い場合には、棚段塔や充填塔を具備した反応器を用いて、ロス量を抑制することが好ましい。また、ロスを低減するために、留出した原料カーボネート化合物を回収し、反応系にリサイクルして使用してもよい。原料カーボネート化合物のロスがある場合、PEPCD製造のための原料カーボネート化合物とポリエーテルポリオール化合物、炭素数7~50のジオール化合物ないしその他のジヒドロキシ化合物の理論モル比はカーボネート化合物nモルに対して、ポリエーテルポリオール化合物、炭素数7~50のジオール化合物ないし他のジヒドロキシ化合物(n+1)モルであるが、ロスを勘案し、理論モル比に対して1.1~1.3倍とするのが好ましい。尚、ポリエーテルポリオール化合物、炭素数7~50のジオール化合物ないし他のジヒドロキシ化合物は反応初期に仕込んでおいてもよいし、途中から加えてもよい。
<Reaction conditions>
The reaction temperature during the production of PEPCD is usually 70 to 250°C, preferably 80 to 220°C. At the initial stage of the reaction, the temperature is preferably near the boiling point of the raw material carbonate compound, specifically 100 to 150° C., and as the reaction progresses, the temperature is gradually raised to allow the reaction to proceed further. Reaction by-products such as alcohol and phenol are separated by distillation. At this time, if the raw material carbonate compound is also distilled together with the distillate of the alcohol, etc., and there is a large amount of loss, it is preferable to use a reactor equipped with a plate column or a packed column to suppress the amount of loss. Moreover, in order to reduce the loss, the distilled raw material carbonate compound may be recovered and recycled to the reaction system for use. When there is a loss of the raw material carbonate compound, the theoretical molar ratio of the raw material carbonate compound and the polyether polyol compound, the diol compound having 7 to 50 carbon atoms, or other dihydroxy compound for the production of PEPCD is n moles of the carbonate compound per n moles of the polyether polyol compound. Ether polyol compounds, diol compounds having 7 to 50 carbon atoms or other dihydroxy compounds (n+1) moles are preferably 1.1 to 1.3 times the theoretical molar ratio in consideration of losses. The polyether polyol compound, the diol compound having 7 to 50 carbon atoms, or other dihydroxy compound may be charged at the initial stage of the reaction, or may be added during the reaction.
<触媒の失活>
前述の如く、エステル交換反応の際に触媒を用いた場合、通常得られたPEPCD組成物には触媒が残存し、金属触媒の残存で、ポリウレタン化反応を行う際に反応の制御が出来なくなる場合がある。この残存触媒の影響を抑制するために、使用された触媒とほぼ等モルの触媒失活剤、例えば酸性あるいは分解して酸性化合物になるリン系、イオウ系等の化合物を添加してもよい。さらには添加後、後述のように加熱処理すると、エステル交換触媒を効率的に不活性化することができる。
<Deactivation of catalyst>
As described above, when a catalyst is used in the transesterification reaction, the catalyst usually remains in the obtained PEPCD composition, and the residual metal catalyst may make it impossible to control the reaction during the polyurethane formation reaction. There is In order to suppress the effect of this residual catalyst, a catalyst deactivator, such as an acidic or decomposed to acidic compound such as a phosphorus-based or sulfur-based compound, may be added in approximately the same molar amount as the catalyst used. Furthermore, after the addition, the transesterification catalyst can be efficiently inactivated by heat treatment as described later.
エステル交換触媒の不活性化に使用される化合物(以下、触媒失活剤と称することがある)としては、例えば、リン酸、亜リン酸などの無機リン酸や、リン酸ジブチル、リン酸トリブチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリフェニル、亜リン酸トリフェニルなどの有機リン酸エステル、スルホン酸、スルホン酸エステル等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the compound used for deactivating the transesterification catalyst (hereinafter sometimes referred to as a catalyst deactivator) include inorganic phosphoric acid such as phosphoric acid and phosphorous acid, dibutyl phosphate, and tributyl phosphate. , trioctyl phosphate, triphenyl phosphate, triphenyl phosphite and other organic phosphates, sulfonic acids, sulfonate esters, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
触媒失活剤の使用量は、特に限定はされないが、前述したように、使用されたエステル交換触媒とほぼ等モルであればよく、具体的には、使用されたエステル交換触媒1モルに対して上限が好ましくは5モル、より好ましくは2モルであり、下限が好ましくは0.8モル、より好ましくは1.0モルである。これより少ない量の触媒失活剤を使用した場合は、反応生成物中のエステル交換触媒の失活が十分でなく、得られたPEPCD組成物を例えばポリウレタン製造用原料として使用する時、該PEPCD組成物のイソシアネート基に対する反応性を十分に低下させることができない場合がある。また、この範囲を超える触媒失活剤を使用すると得られるPEPCD組成物が着色してしまう可能性がある。 The amount of the catalyst deactivator used is not particularly limited, but as described above, it may be approximately equimolar to the used ester exchange catalyst, specifically, per 1 mol of the used ester exchange catalyst The upper limit is preferably 5 mol, more preferably 2 mol, and the lower limit is preferably 0.8 mol, more preferably 1.0 mol. When the catalyst deactivator is used in an amount less than this, the deactivation of the transesterification catalyst in the reaction product is insufficient, and when the obtained PEPCD composition is used as a raw material for producing polyurethane, for example, the PEPCD In some cases, the reactivity of the composition to isocyanate groups cannot be sufficiently reduced. Also, if a catalyst deactivator exceeding this range is used, the obtained PEPCD composition may be colored.
触媒失活剤を添加することによるエステル交換触媒の不活性化は、室温でも行うことができるが、加温処理するとより効率的である。この加熱処理の温度は、特に限定はされないが、上限が好ましくは150℃、より好ましくは120℃、さらに好ましくは100℃であり、下限は、好ましくは50℃、より好ましくは60℃、さらに好ましくは70℃である。これより低い温度の場合は、エステル交換触媒の失活に時間がかかり効率的でなく、また失活の程度も不十分な場合がある。一方、150℃を超える温度では、得られたPEPCD組成物が着色することがある。
触媒失活剤と反応させる時間は特に限定するものではないが、通常1~5時間である。
Deactivation of the transesterification catalyst by adding a catalyst deactivator can be carried out at room temperature, but is more efficient if treated with heat. The temperature of this heat treatment is not particularly limited, but the upper limit is preferably 150°C, more preferably 120°C, and still more preferably 100°C, and the lower limit is preferably 50°C, more preferably 60°C, and still more preferably. is 70°C. If the temperature is lower than this, deactivation of the transesterification catalyst takes a long time and is not efficient, and the degree of deactivation may be insufficient. On the other hand, at temperatures above 150° C., the resulting PEPCD composition may become colored.
Although the reaction time with the catalyst deactivator is not particularly limited, it is usually 1 to 5 hours.
<精製>
重縮合反応後は、PEPCD組成物中の末端構造がアルコキシ基である不純物、アリーロキシ基である不純物、フェノール類、アルコール類およびジオール類等のモノヒドロキシ化合物またはジヒドロキシ化合物、カーボネート化合物、副生する軽沸の環状カーボネート、さらには添加した触媒などを除去する目的で精製を行うことができる。その際の精製は軽沸化合物については、蒸留で留去する方法が採用できる。蒸留の具体的な方法としては減圧蒸留、水蒸気蒸留、薄膜蒸留など特にその形態に制限はないが、中でも薄膜蒸留が効果的である。また、水溶性の不純物を除くために水、アルカリ性水、酸性水、キレート剤溶解溶液などで洗浄してもよい。その場合、水に溶解させる化合物は任意に選択できる。
<Refinement>
After the polycondensation reaction, impurities whose terminal structure is an alkoxy group in the PEPCD composition, impurities whose terminal structure is an aryloxy group, monohydroxy compounds or dihydroxy compounds such as phenols, alcohols and diols, carbonate compounds, by-produced light Purification can be carried out for the purpose of removing the cyclic carbonate of the boiling point, the added catalyst, and the like. For purification at that time, a method of distilling off light boiling compounds by distillation can be adopted. Specific methods of distillation include reduced-pressure distillation, steam distillation, thin-film distillation, and the like, but the thin-film distillation is particularly effective. In addition, in order to remove water-soluble impurities, washing may be performed with water, alkaline water, acidic water, a chelating agent-dissolved solution, or the like. In that case, the compound to be dissolved in water can be arbitrarily selected.
薄膜蒸留条件としては特に制限はないが、薄膜蒸留時の温度は、上限が250℃であることが好ましく、200℃であることがより好ましい。また、下限が120℃であることが好ましく、150℃であることがより好ましい。
薄膜蒸留時の温度の下限を上記の値とすることにより、軽沸成分の除去効果が十分となる。また、上限を250℃とすることにより、薄膜蒸留後に得られるPEPCD組成物が着色するのを防ぐことができる。
The conditions for thin film distillation are not particularly limited, but the upper limit of the temperature during thin film distillation is preferably 250°C, more preferably 200°C. Also, the lower limit is preferably 120°C, more preferably 150°C.
By setting the lower limit of the temperature during thin-film distillation to the above value, the effect of removing light-boiling components becomes sufficient. Further, by setting the upper limit to 250° C., it is possible to prevent the PEPCD composition obtained after thin-film distillation from being colored.
薄膜蒸留時の圧力は、上限が500Paであることが好ましく、150Paであることがより好ましく、50Paであることが更に好ましい。薄膜蒸留時の圧力を上記上限値以下とすることにより、軽沸成分の除去効果が十分に得られる。 The upper limit of the pressure during thin film distillation is preferably 500 Pa, more preferably 150 Pa, and even more preferably 50 Pa. By setting the pressure during thin-film distillation to the above upper limit or less, a sufficient effect of removing light-boiling components can be obtained.
また、薄膜蒸留直前のPEPCD組成物の保温の温度は、上限が250℃であることが好ましく、150℃であることがより好ましい。また、下限が80℃であることが好ましく、120℃であることがより好ましい。
薄膜蒸留直前のPEPCD組成物の保温の温度を上記下限以上とすることにより、薄膜蒸留直前のPEPCD組成物の流動性が低下するのを防ぐことができる。一方、上記上限以下とすることにより、薄膜蒸留後に得られるPEPCD組成物が着色するのを防ぐことができる。
In addition, the upper limit of the temperature for keeping the PEPCD composition just before the thin film distillation is preferably 250°C, more preferably 150°C. Also, the lower limit is preferably 80°C, more preferably 120°C.
By setting the temperature at which the PEPCD composition is kept warm immediately before thin film distillation to the lower limit or higher, it is possible to prevent the fluidity of the PEPCD composition immediately before thin film distillation from being lowered. On the other hand, by making it equal to or less than the above upper limit, it is possible to prevent the PEPCD composition obtained after thin-film distillation from being colored.
<PEPCD組成物の金属含有量>
前述のように、触媒を用いてPEPCDを製造すると、得られるPEPCD中に用いた触媒が金属として残留する。即ち、PEPCDは金属を含むPEPCD組成物として得られる。このPEPCD組成物中の金属の含有量は1質量ppm以上500質量ppm以下であることが好ましい。
この金属含有量が上記上限を超えると、触媒由来の金属がポリウレタン化反応の際に悪影響を及ぼし、ポリウレタン化反応の制御が困難となる。一方で、金属含有量を上記下限より少なくするためには、触媒の失活やPEPCDの精製に過度な負荷がかかり、工業的に好ましくない。PEPCD組成物中の金属の含有量はより好ましくは3~300質量ppm、さらに好ましくは5~100質量ppmである。
ここでPEPCD組成物とは、前述の方法でPEPCDを製造し、必要に応じて触媒の失活処理や精製を行って得られる、通常「PEPCD」と称されるものである。
本発明ではPEPCD中の残留金属量を示すために、PEPCDのみからなるものではなく、金属を含む組成物として、便宜上「PEPCD組成物」と呼称しているが、ここでのPEPCD組成物とは、PEPCDと残留触媒金属とで主として構成される。
<Metal content of PEPCD composition>
As described above, when a catalyst is used to produce PEPCD, the catalyst used remains as a metal in the resulting PEPCD. That is, PEPCD is obtained as a PEPCD composition containing a metal. The metal content in the PEPCD composition is preferably 1 ppm by mass or more and 500 ppm by mass or less.
If the metal content exceeds the above upper limit, the metal derived from the catalyst will adversely affect the polyurethane-forming reaction, making it difficult to control the polyurethane-forming reaction. On the other hand, in order to make the metal content less than the above lower limit, deactivation of the catalyst and purification of PEPCD are excessively burdened, which is not industrially preferable. The metal content in the PEPCD composition is more preferably 3 to 300 mass ppm, more preferably 5 to 100 mass ppm.
Here, the PEPCD composition is generally referred to as "PEPCD", which is obtained by producing PEPCD by the method described above, and subjecting it to deactivation treatment and purification of the catalyst as necessary.
In the present invention, in order to indicate the amount of residual metal in PEPCD, a composition containing a metal, rather than a composition consisting only of PEPCD, is referred to as a "PEPCD composition" for convenience. , PEPCD and residual catalytic metals.
なお、このPEPCD組成物中の金属とは、前述の好適な触媒金属であり、好ましくは亜鉛および周期表第2族の金属からなる群より選ばれた少なくとも1種である。 The metal in this PEPCD composition is the above-mentioned suitable catalytic metal, preferably at least one selected from the group consisting of zinc and Group 2 metals of the periodic table.
[PEPCDの用途]
本発明のPEPCDは、その優れたウレタン重合反応制御性から、弾性繊維、熱可塑性ポリウレタン、コーティング材などの用途に好適なポリウレタンの原料として有用である。
このような用途において、本発明のPEPCDからポリウレタン溶液や水系ポリウレタンエマルションを製造して用いることができる。
本発明のPEPCDの用途については更に後述する。
本発明のPEPCDは、末端を変性させることによりUV硬化型塗料や電子線硬化型塗料、プラスチックコーティング、レンズ等の成形剤、封止剤、接着剤等の原料として用いることができる。
本発明のPEPCDは、ナノファイバーセルロースやカーボンナノファイバー、金属ナノ粒子等のナノ材料を分散するのに用いることができる。
[Use of PEPCD]
The PEPCD of the present invention is useful as a polyurethane raw material suitable for applications such as elastic fibers, thermoplastic polyurethanes, and coating materials because of its excellent urethane polymerization reaction controllability.
In such applications, a polyurethane solution or water-based polyurethane emulsion can be produced from the PEPCD of the present invention.
Uses of the PEPCD of the present invention are further described below.
The PEPCD of the present invention can be used as a raw material for UV-curable paints, electron beam-curable paints, plastic coatings, molding agents for lenses, sealants, adhesives, etc. by modifying the ends.
The PEPCD of the present invention can be used to disperse nanomaterials such as nanofiber cellulose, carbon nanofibers, and metal nanoparticles.
<水系ポリウレタンエマルション>
本発明のPEPCDを用いて、水系ポリウレタンエマルションを製造する場合、本発明のPEPCDを含むポリオールと過剰のポリイソシアネートを反応させてプレポリマーを製造する際に、少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基とを有する化合物を混合してプレポリマーを形成し、親水性官能基の中和塩化工程、水添加による乳化工程、鎖延長反応工程を経て水系ポリウレタンエマルションとすることができる。
<Water-based polyurethane emulsion>
When producing an aqueous polyurethane emulsion using the PEPCD of the present invention, at least one hydrophilic functional group and at least A compound having two isocyanate-reactive groups is mixed to form a prepolymer, and a water-based polyurethane emulsion is formed through a process of neutralization and chlorination of hydrophilic functional groups, an emulsification process by adding water, and a chain extension reaction process. can be done.
ここで使用する少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基とを有する化合物の親水性官能基とは、例えばカルボキシル基やスルホン酸基であって、アルカリ性基で中和可能な基である。また、イソシアネート反応性基とは、水酸基、1級アミノ基、2級アミノ基等の一般的にイソシアネートと反応してウレタン結合、ウレア結合を形成する基であり、これらが同一分子内に混在していてもかまわない。 As used herein, the hydrophilic functional group of compounds having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups is, for example, a carboxyl group or a sulfonic acid group, neutralized with an alkaline group. is a possible group. In addition, the isocyanate-reactive group is a group that generally reacts with isocyanate to form a urethane bond or a urea bond, such as a hydroxyl group, a primary amino group, or a secondary amino group. It doesn't matter if you are.
少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基とを有する化合物としては、具体的には、2,2’-ジメチロールプロピオン酸、2,2-メチロール酪酸、2,2’-ジメチロール吉草酸等が挙げられる。また、ジアミノカルボン酸類、例えば、リジン、シスチン、3,5-ジアミノカルボン酸等も挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらを実際に用いる場合には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等のアミンや、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のアルカリ性化合物で中和して用いることができる。 Specific examples of compounds having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups include 2,2′-dimethylolpropionic acid, 2,2-methylolbutyric acid, 2,2 '-dimethylol valeric acid and the like. Also included are diaminocarboxylic acids such as lysine, cystine, 3,5-diaminocarboxylic acid and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When these are actually used, they are neutralized with amines such as trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tributylamine and triethanolamine, and alkaline compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and ammonia. be able to.
水系ポリウレタンエマルションを製造する場合、少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基とを有する化合物の使用量は、水に対する分散性能を上げるために、その下限は、本発明のPEPCDとそれ以外のポリオールとの総重量に対して、好ましくは1質量%、より好ましくは5質量%、更に好ましくは10質量%である。一方、その上限は好ましくは50質量%、より好ましくは40質量%、更に好ましくは30質量%である。 When producing a water-based polyurethane emulsion, the amount of the compound having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups is limited to the lower limit of is preferably 1% by mass, more preferably 5% by mass, and still more preferably 10% by mass, based on the total weight of PEPCD and other polyols. On the other hand, the upper limit is preferably 50% by mass, more preferably 40% by mass, still more preferably 30% by mass.
水系ポリウレタンエマルションを製造する場合、プレポリマー工程においてメチルエチルケトンやアセトン、あるいはN-メチル-2-ピロリドン等の溶媒の共存下に反応させてもよいし、無溶媒で反応させてもよい。また、溶媒を使用する場合は、水性エマルションを製造した後に蒸留によって溶媒を留去させるのが好ましい。 When producing an aqueous polyurethane emulsion, the reaction may be carried out in the presence of a solvent such as methyl ethyl ketone, acetone, or N-methyl-2-pyrrolidone in the prepolymer step, or may be carried out without a solvent. Moreover, when using a solvent, it is preferable to distill off the solvent by distillation after manufacturing an aqueous emulsion.
本発明のPEPCDを原料として、無溶媒で水系ポリウレタンエマルションを製造する際には、用いるPEPCDの水酸基価から求めた数平均分子量の上限は好ましくは5000、より好ましくは4500、更に好ましくは4000である。また、PEPCDの数平均分子量の下限は好ましくは300、より好ましくは500、更に好ましくは800である。水酸基価から求めた数平均分子量が上記範囲内であれば、エマルション化が容易となる傾向がある。 When the PEPCD of the present invention is used as a raw material to produce an aqueous polyurethane emulsion without a solvent, the upper limit of the number average molecular weight obtained from the hydroxyl value of the PEPCD to be used is preferably 5000, more preferably 4500, and still more preferably 4000. . The lower limit of the number average molecular weight of PEPCD is preferably 300, more preferably 500, and even more preferably 800. If the number average molecular weight determined from the hydroxyl value is within the above range, there is a tendency that emulsification is facilitated.
また、水系ポリウレタンエマルションの合成、あるいは保存にあたり、高級脂肪酸、樹脂酸、酸性脂肪アルコール、硫酸エステル、スルホン酸高級アルキル、スルホン酸アルキルアリール、スルホン化ひまし油、スルホコハク酸エステルなどに代表されるアニオン性界面活性剤、第一級アミン塩、第二級アミン塩、第三級アミン塩、第四級アミン塩、ピリジニウム塩等のカチオン系界面活性剤、あるいはエチレンオキサイドと長鎖脂肪アルコール又はフェノール類との公知の反応生成物に代表される非イオン性界面活性剤等を併用して、乳化安定性を保持してもよい。 In the synthesis or storage of water-based polyurethane emulsions, anionic interfaces represented by higher fatty acids, resin acids, acidic fatty alcohols, sulfate esters, higher alkyl sulfonates, alkylaryl sulfonates, sulfonated castor oil, sulfosuccinates, etc. active agents, cationic surfactants such as primary amine salts, secondary amine salts, tertiary amine salts, quaternary amine salts, pyridinium salts, or mixtures of ethylene oxide and long-chain fatty alcohols or phenols A nonionic surfactant represented by a known reaction product may be used in combination to maintain emulsion stability.
また、水系ポリウレタンエマルションとする際に、プレポリマーの有機溶媒溶液に、必要に応じて中和塩化工程なしに、乳化剤の存在下、水を機械的に高せん断で混合して、エマルションを製造することもできる。 Further, when making a water-based polyurethane emulsion, water is mechanically mixed with high shear in the presence of an emulsifier to the organic solvent solution of the prepolymer, if necessary, without the neutralization and chlorination step, to produce the emulsion. can also
このようにして製造された水系ポリウレタンエマルションは、様々な用途に使用することが可能である。特に、最近は環境負荷の小さな化学品原料が求められており、有機溶剤を使用しない目的としての従来品からの代替が可能である。 The water-based polyurethane emulsion thus produced can be used for various purposes. In particular, there is a recent demand for chemical raw materials with less environmental impact, and it is possible to replace conventional products for the purpose of not using organic solvents.
水系ポリウレタンエマルションの具体的な用途としては、例えば、コーティング剤、水系塗料、接着剤、合成皮革、人工皮革への利用が好適である。特に本発明のPEPCDを用いて製造される水系ポリウレタンエマルションは、PEPCDが炭素数7~50のジオール化合物に由来する構造単位Bを含むため、柔軟性および耐加水分解性が高く、人工皮革やコーティング剤等として従来のポリカーボネートジオールやPTMGを使用した水系ポリウレタンエマルションに比べて有効に利用することが可能である。特に、従来のPTMGを用いた水系ポリウレタンエマルションに比べて、親水性のカーボネート基を持つため、水への親和性がよく、より高分子量の本発明のPEPCDを使用することができるため、コーティング塗膜や合成皮革、人工皮革等によりソフト感と透明性を付与できる。また、水への分散性に優れることから水系ポリウレタンエマルションの分子設計の自由度が増すため、組成を調整することにより、マット性も出すことが可能である。 Specific uses of water-based polyurethane emulsions include, for example, coating agents, water-based paints, adhesives, synthetic leathers, and artificial leathers. In particular, the water-based polyurethane emulsion produced using the PEPCD of the present invention has high flexibility and hydrolysis resistance because the PEPCD contains the structural unit B derived from a diol compound having 7 to 50 carbon atoms. It can be used more effectively than conventional water-based polyurethane emulsions using polycarbonate diol or PTMG as agents. In particular, compared to conventional water-based polyurethane emulsions using PTMG, since it has a hydrophilic carbonate group, it has a good affinity for water and can use the PEPCD of the present invention with a higher molecular weight. A soft feel and transparency can be imparted by a film, synthetic leather, artificial leather, or the like. In addition, since the water-based polyurethane emulsion is excellent in dispersibility in water, the degree of freedom in molecular design of the water-based polyurethane emulsion is increased.
有機溶剤および/又は水を使用し、本発明のPEPCDを用いて製造したポリウレタン溶液および水系ポリウレタンエマルションの保存安定性は、該溶液もしくは該エマルション中のポリウレタンの濃度(以下、「固形分濃度」と称する場合がある)を1~80質量%に調整し、特定の温度条件で保管した上で、該溶液もしくは該エマルションの変化の有無を目視などで測ることができる。例えば、前述の二段法により、本発明のPEPCD、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートおよびイソホロンジアミンを用いて製造されるポリウレタン溶液(N,N-ジメチルホルムアミド/トルエン混合液、固形分濃度 30質量%)の場合、10℃で保管した際に、目視でポリウレタン溶液に変化が見られない期間が好ましくは1か月、よりに好ましくは3か月以上、さらに好ましくは6か月以上である。 The storage stability of the polyurethane solution and water-based polyurethane emulsion produced using the PEPCD of the present invention using an organic solvent and/or water depends on the concentration of polyurethane in the solution or emulsion (hereinafter referred to as "solid content concentration"). ) is adjusted to 1 to 80% by mass, stored under specific temperature conditions, and the presence or absence of change in the solution or emulsion can be visually measured. For example, a polyurethane solution (N,N-dimethylformamide/toluene mixed solution, solid content concentration 30 mass %), the period during which no change is visually observed in the polyurethane solution when stored at 10° C. is preferably 1 month, more preferably 3 months or more, and even more preferably 6 months or more.
[ポリウレタン]
本発明のポリウレタンは、本発明のPEPCDを用いて製造されたものであり、本発明のPEPCDに由来する構造単位を含む。
本発明のポリウレタンは、本発明のPEPCDと、複数のイソシアネート基を有する化合物(以下、「ポリイソシアネート化合物」又は「ポリイソシアネート」と称す場合がある。)とを含む原料を付加重合反応させて製造される。
通常、本発明のポリウレタンは、本発明のPEPCDと、ポリイソシアネート化合物と鎖延長剤とを用いること以外は、通常のポリウレタン化反応により本発明のポリウレタンを製造することができる。
[Polyurethane]
The polyurethane of the present invention is produced using the PEPCD of the present invention and contains structural units derived from the PEPCD of the present invention.
The polyurethane of the present invention is produced by an addition polymerization reaction of raw materials containing the PEPCD of the present invention and a compound having a plurality of isocyanate groups (hereinafter sometimes referred to as "polyisocyanate compound" or "polyisocyanate"). be done.
Generally, the polyurethane of the present invention can be produced by a normal polyurethane-forming reaction except that the PEPCD of the present invention, a polyisocyanate compound and a chain extender are used.
例えば、本発明のPEPCDとポリイソシアネート化合物及び鎖延長剤を常温から200℃の範囲で反応させることにより、本発明のポリウレタンを製造することができる。
また、本発明のPEPCDと過剰のポリイソシアネート化合物とをまず反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを製造し、さらに鎖延長剤を用いて重合度を挙げて、本発明のポリウレタンを製造することができる。
For example, the polyurethane of the present invention can be produced by reacting the PEPCD of the present invention with a polyisocyanate compound and a chain extender at a temperature ranging from room temperature to 200°C.
Alternatively, the PEPCD of the present invention and an excess polyisocyanate compound are first reacted to produce a prepolymer having terminal isocyanate groups, and a chain extender is used to increase the degree of polymerization to produce the polyurethane of the present invention. be able to.
<ポリイソシアネート化合物>
本発明のポリウレタンの製造原料として使用されるポリイソシアネート化合物は、イソシアネート基を2以上有するものであればよく、脂肪族、脂環族又は芳香族の各種公知のポリイソシアネート化合物が挙げられる。
<Polyisocyanate compound>
The polyisocyanate compound used as a raw material for producing the polyurethane of the present invention may have two or more isocyanate groups, and includes various known aliphatic, alicyclic or aromatic polyisocyanate compounds.
例えば、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、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート及びダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に転化したダイマージイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物;1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1-メチル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1-メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及び1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンなどの脂環族ジイソシアネート化合物;キシリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、トルエンジイソシアネート(2,4-トルエンジイソシアネート、2,6-トルエンジイソシアネート)、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニ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、4,4’-ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4’-ジベンジルジイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、フェニレンジイソシアネート及びm-テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート化合物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 For example, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate and dimer diisocyanate obtained by converting the carboxyl group of dimer acid to an isocyanate group. Aliphatic diisocyanate compounds; 1,4-cyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1-methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and 1,3- Alicyclic diisocyanate compounds such as bis(isocyanatomethyl)cyclohexane; xylylene diisocyanate, 4,4'-diphenyl diisocyanate, toluene diisocyanate (2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate), m-phenylene diisocyanate, p -phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyldimethylmethane diisocyanate, 4,4'-dibenzyl diisocyanate, dialkyldiphenylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, 3, aromatic diisocyanate compounds such as 3'-dimethyl-4,4'-biphenylene diisocyanate, polymethylene polyphenyl isocyanate, phenylene diisocyanate and m-tetramethylxylylene diisocyanate; These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
これらの中でも、PEPCDとの反応性や得られるポリウレタンの硬化性の高さから芳香族ポリイソシアネート化合物が好ましく、特に工業的に安価に多量に入手が可能な点で、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、「MDI」と称する場合がある)、トルエンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネートが好ましい。 Among these, aromatic polyisocyanate compounds are preferred from the viewpoint of reactivity with PEPCD and high curability of the resulting polyurethane, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is particularly preferred because it is industrially available in large quantities at low cost. (hereinafter sometimes referred to as "MDI"), toluene diisocyanate (TDI), and xylylene diisocyanate are preferred.
<鎖延長剤>
本発明のポリウレタンの製造原料として使用される鎖延長剤は、イソシアネート基と反応する活性水素を少なくとも2個有する低分子量化合物であり、ポリオール及びポリアミンから選ばれる。
<Chain extender>
The chain extender used as a raw material for producing the polyurethane of the present invention is a low-molecular-weight compound having at least two active hydrogens that react with isocyanate groups, and is selected from polyols and polyamines.
その具体例としては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、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、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール等の直鎖ジオール類;2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2,4-ヘプタンジオール、1,4-ジメチロールヘキサン、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、ダイマージオール等の分岐鎖を有するジオール類;ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のエーテル基を有するジオール類;1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,4-ジヒドロキシエチルシクロヘキサン等の脂環構造を有するジオール類、キシリレングリコール、1,4-ジヒドロキシエチルベンゼン、4,4’-メチレンビス(ヒドロキシエチルベンゼン)等の芳香族基を有するジオール類;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオール類;N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン等のヒドロキシアミン類;エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、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、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、4,4’-ジフェニルメタンジアミン、メチレンビス(o-クロロアニリン)、キシリレンジアミン、ジフェニルジアミン、トリレンジアミン、ヒドラジン、ピペラジン、N,N’-ジアミノピペラジン等のポリアミン類;等を挙げることができる。 Specific examples include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol and 1,9-nonanediol. , 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, and other linear diols; 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2,2-diethyl -1,3-propanediol, 2-methyl-2-propyl-1,3-propanediol, 2,4-heptanediol, 1,4-dimethylolhexane, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2 ,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, dimer diol, and other branched diols diols having an ether group such as diethylene glycol and propylene glycol; diols having an alicyclic structure such as 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and 1,4-dihydroxyethylcyclohexane; xylylene glycol; diols having aromatic groups such as 1,4-dihydroxyethylbenzene and 4,4'-methylenebis(hydroxyethylbenzene); polyols such as glycerin, trimethylolpropane and pentaerythritol; N-methylethanolamine and N-ethylethanol hydroxyamines such as amine; ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, hexamethylenediamine, triethylenetetramine, diethylenetriamine, isophoronediamine, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxy ethylethylenediamine, di-2-hydroxyethylpropylenediamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, di-2-hydroxypropylethylenediamine, 4,4′-diphenylmethanediamine, methylenebis(o-chloroaniline), xylylenediamine, diphenyldiamine, tri polyamines such as diamine, hydrazine, piperazine, N,N'-diaminopiperazine;
これらの鎖延長剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 One of these chain extenders may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
これらの中でも得られるポリウレタンのソフトセグメントとハードセグメントの相分離性に優れることによる柔軟性と弾性回復性に優れる点、工業的に安価に多量に入手が可能な点で、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオールが好ましい。 Among these, ethylene glycol, 1, 4, has excellent flexibility and elastic recovery due to excellent phase separation between the soft segment and the hard segment of the polyurethane obtained, and is industrially available in large quantities at low cost. -Butanediol, 1,6-hexanediol are preferred.
<鎖停止剤>
本発明のポリウレタンを製造する際には、得られるポリウレタンの分子量を制御する目的で、必要に応じて1個の活性水素基を持つ鎖停止剤を使用することができる。
これらの鎖停止剤としては、一個の水酸基を有するメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族モノオール類、一個のアミノ基を有するジエチルアミン、ジブチルアミン、n-ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モルフォホリン等の脂肪族モノアミン類が例示される。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Chain terminating agent>
When producing the polyurethane of the present invention, a chain terminating agent having one active hydrogen group can be used as necessary for the purpose of controlling the molecular weight of the resulting polyurethane.
These chain terminators include aliphatic monools having one hydroxyl group such as methanol, ethanol, propanol, butanol and hexanol, diethylamine, dibutylamine, n-butylamine, monoethanolamine and diethanolamine having one amino group. , and morphopholine.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
<触媒>
本発明のポリウレタンを製造する際のポリウレタン形成反応において、トリエチルアミン、N-エチルモルホリン、トリエチレンジアミンなどのアミン系触媒又は酢酸、リン酸、硫酸、塩酸、スルホン酸等の酸系触媒、トリメチルチンラウレート、ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート、ジオクチルチンジネオデカネートなどのスズ系の化合物、さらにはチタン系化合物などの有機金属塩などに代表される公知のウレタン重合触媒を用いることもできる。ウレタン重合触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Catalyst>
In the polyurethane-forming reaction for producing the polyurethane of the present invention, an amine-based catalyst such as triethylamine, N-ethylmorpholine and triethylenediamine, or an acid-based catalyst such as acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and sulfonic acid, and trimethyltin laurate. , dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dioctyltin dineodecanate, and other tin-based compounds, and furthermore, known urethane polymerization catalysts typified by organic metal salts such as titanium-based compounds can also be used. A urethane polymerization catalyst may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
<本発明のPEPCD以外のポリオール>
本発明のポリウレタンを製造する際のポリウレタン形成反応においては、必要に応じて本発明のPEPCD以外のポリオールを併用してもよい。ここで、本発明のPEPCD以外のポリオールとは、通常のポリウレタン製造の際に用いるものであれば特に限定されず、例えばポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオ-ル、ポリエーテルポリオールが挙げられる。また、本発明とは異なるPEPCDを混合させることもできる。これらの中でもポリエーテルポリオールやPEPCDが好ましく、特にPEPCDと近いウレタン物性を得ることができるポリテトラメチレンエーテルグリコールが好ましい。ここで、本発明のPEPCDとそれ以外のポリオールを合わせた質量に対する、本発明のPEPCDの質量割合は30%以上が好ましく、50%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。本発明のPEPCDの質量割合が上記下限以上であれば、ウレタン重合反応の制御性や得られるポリウレタンの柔軟性が良好となる。
<Polyol other than PEPCD of the present invention>
In the polyurethane-forming reaction when producing the polyurethane of the present invention, a polyol other than the PEPCD of the present invention may be used in combination, if necessary. Here, the polyol other than PEPCD of the present invention is not particularly limited as long as it is used in ordinary polyurethane production, and examples thereof include polyester polyol, polycaprolactone polyol, polycarbonate polyol, and polyether polyol. It is also possible to mix PEPCD different from the present invention. Among these, polyether polyol and PEPCD are preferable, and polytetramethylene ether glycol is particularly preferable because it can obtain urethane physical properties close to those of PEPCD. Here, the mass ratio of the PEPCD of the present invention to the combined mass of the PEPCD of the present invention and other polyols is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and even more preferably 90% or more. If the mass ratio of the PEPCD of the present invention is at least the above lower limit, the controllability of the urethane polymerization reaction and the flexibility of the obtained polyurethane will be good.
<ポリウレタンの製造方法>
上述の反応試剤を用いて本発明のポリウレタンを製造する方法としては、一般的に実験ないし工業的に用いられる製造方法が使用できる。
その例としては、本発明のPEPCD、必要に応じて用いられるそれ以外のポリオール、ポリイソシアネート化合物及び鎖延長剤を一括に混合して反応させる方法(以下、「一段法」と称する場合がある)や、まず本発明のPEPCD、必要に応じて用いられるそれ以外のポリオール及びポリイソシアネート化合物を反応させて両末端がイソシアネート基のプレポリマーを調製した後に、そのプレポリマーと鎖延長剤を反応させる方法(以下、「二段法」と称する場合がある)等がある。
<Method for producing polyurethane>
As a method for producing the polyurethane of the present invention using the above-mentioned reaction agent, production methods generally used experimentally or industrially can be used.
An example thereof is a method of mixing and reacting the PEPCD of the present invention, other polyols, polyisocyanate compounds and chain extenders used as necessary (hereinafter sometimes referred to as "one-step method"). Or, first, the PEPCD of the present invention, other polyols and polyisocyanate compounds used as necessary are reacted to prepare a prepolymer having isocyanate groups at both ends, and then the prepolymer and a chain extender are reacted. (hereinafter sometimes referred to as the “two-stage method”), etc.
二段法は、本発明のPEPCDとそれ以外のポリオールとを予め1当量以上のポリイソシアネート化合物と反応させることにより、ポリウレタンのソフトセグメントに相当する部分の両末端イソシアネート中間体を調製する工程を経るものである。このように、プレポリマーを一旦調製した後に鎖延長剤と反応させると、ソフトセグメント部分の分子量の調整が行いやすい場合があり、ソフトセグメントとハードセグメントの相分離を確実に行う必要がある場合には有用である。 In the two-step method, the PEPCD of the present invention and other polyols are preliminarily reacted with 1 equivalent or more of a polyisocyanate compound to prepare an isocyanate intermediate at both ends corresponding to the soft segment of the polyurethane. It is. In this way, if the prepolymer is once prepared and then reacted with a chain extender, it may be easier to adjust the molecular weight of the soft segment portion, and it is useful when it is necessary to ensure phase separation between the soft segment and the hard segment. is useful.
(一段法)
一段法とは、ワンショット法とも呼ばれ、本発明のPEPCD、それ以外のポリオール、ポリイソシアネート化合物及び鎖延長剤を一括に仕込むことで反応を行う方法である。
一段法におけるポリイソシアネート化合物の使用量は、特に限定はされないが、本発明のPEPCDとそれ以外のポリオールとの総水酸基数と、鎖延長剤の水酸基数とアミノ基数との総計を1当量とした場合、下限は、好ましくは0.7当量、より好ましくは0.8当量、さらに好ましくは0.9当量、特に好ましくは0.95当量であり、上限は、好ましくは3.0当量、より好ましくは2.0当量、さらに好ましくは1.5当量、特に好ましくは1.1当量である。
(single stage method)
The one-step method, which is also called a one-shot method, is a method in which the PEPCD of the present invention, other polyols, a polyisocyanate compound and a chain extender are charged all at once to carry out the reaction.
The amount of the polyisocyanate compound used in the one-step method is not particularly limited, but the sum of the total number of hydroxyl groups of the PEPCD of the present invention and other polyols, the number of hydroxyl groups and the number of amino groups of the chain extender was set to 1 equivalent. When the is 2.0 equivalents, more preferably 1.5 equivalents, and particularly preferably 1.1 equivalents.
ポリイソシアネート化合物の使用量が上記上限以下であれば、未反応のイソシアネート基が副反応を起こし、得られるポリウレタンの粘度が高くなりすぎて取り扱いが困難となったり、柔軟性が損なわれたりするおそれがなく、上記下限以上であれば、ポリウレタンの分子量が十分に大きくなり、十分な強度が得られる傾向がある。 If the amount of the polyisocyanate compound used is less than the above upper limit, unreacted isocyanate groups may cause side reactions, resulting in the resulting polyurethane becoming too viscous, making handling difficult and flexibility impaired. If it is at least the above lower limit, the molecular weight of the polyurethane tends to be sufficiently large and sufficient strength can be obtained.
また、鎖延長剤の使用量は、特に限定されないが、本発明のPEPCDとそれ以外のポリオールの総水酸基数をポリイソシアネート化合物のイソシアネート基数から引いた数を1当量とした場合、下限は、好ましくは0.7当量、より好ましくは0.8当量、さらに好ましくは0.9当量、特に好ましくは0.95当量であり、上限は好ましくは3.0当量、より好ましくは2.0当量、さらに好ましくは1.5当量、特に好ましくは1.1当量である。鎖延長剤の使用量が上記上限以下であれば、得られるポリウレタンが溶媒に溶け易く加工が容易になる傾向があり、上記下限以上であれば、得られるポリウレタンが軟らかすぎず、十分な強度や硬度、弾性回復性能や弾性保持性能が得られ、また、耐熱性も良好となる。 In addition, the amount of the chain extender used is not particularly limited, but when the number obtained by subtracting the total number of hydroxyl groups of the PEPCD of the present invention and other polyols from the number of isocyanate groups of the polyisocyanate compound is 1 equivalent, the lower limit is preferably is 0.7 equivalents, more preferably 0.8 equivalents, more preferably 0.9 equivalents, particularly preferably 0.95 equivalents, and the upper limit is preferably 3.0 equivalents, more preferably 2.0 equivalents, and further Preferably 1.5 equivalents, particularly preferably 1.1 equivalents. If the amount of the chain extender is less than or equal to the above upper limit, the resulting polyurethane tends to be easily soluble in a solvent and easy to process. Hardness, elasticity recovery performance and elasticity retention performance are obtained, and heat resistance is also improved.
(二段法)
二段法は、プレポリマー法ともよばれ、主に以下の方法がある。
(a)予め本発明のPEPCD、それ以外のポリオールと、過剰のポリイソシアネート化合物とを、ポリイソシアネート化合物/(本発明のPEPCDとそれ以外のポリオール)の反応当量比が1を超える量から10.0以下で反応させて、分子鎖末端がイソシアネート基であるプレポリマーを製造し、次いでこれに鎖延長剤を加えることによりポリウレタンを製造する方法。
(b)予めポリイソシアネート化合物と、過剰の本発明のPEPCD及びそれ以外のポリオールとを、ポリイソシアネート化合物/(本発明のPEPCDとそれ以外のポリオール)の反応当量比が0.1以上から1.0未満で反応させて分子鎖末端が水酸基であるプレポリマーを製造し、次いでこれに鎖延長剤として末端がイソシアネート基のポリイソシアネート化合物を反応させてポリウレタンを製造する方法。
(two-step method)
The two-step method, also called a prepolymer method, mainly includes the following methods.
(a) The PEPCD of the present invention, other polyols, and an excess polyisocyanate compound are added in advance to an amount in which the reaction equivalent ratio of polyisocyanate compound/(PEPCD of the present invention and other polyols) exceeds 1 to 10. A method for producing a polyurethane by reacting at 0 or less to produce a prepolymer having an isocyanate group at the molecular chain end and then adding a chain extender thereto.
(b) A polyisocyanate compound and an excess of the PEPCD of the present invention and other polyols are added in advance to a reaction equivalent ratio of polyisocyanate compound/(PEPCD of the present invention and other polyols) of 0.1 or more to 1.5. A method of producing a prepolymer having a hydroxyl group at the molecular chain end by reacting at less than 0, and then reacting this with a polyisocyanate compound having an isocyanate group at the end as a chain extender to produce a polyurethane.
二段法は無溶媒でも溶媒共存下でも実施することができる。
二段法によるポリウレタン製造は以下に記載の(1)~(3)のいずれかの方法によって行うことができる。
(1) 溶媒を使用せず、まず直接ポリイソシアネート化合物と本発明のPEPCDとそれ以外のポリオールとを反応させてプレポリマーを合成し、そのまま鎖延長反応に使用する。
(2) (1)の方法でプレポリマーを合成し、その後溶媒に溶解し、以降の鎖延長反応に使用する。
(3) 初めから溶媒を使用し、ポリイソシアネート化合物と本発明のPEPCDとそれ以外のポリオールとを反応させ、その後鎖延長反応を行う。
The two-step method can be carried out without solvent or in the presence of solvent.
Polyurethane production by the two-step method can be carried out by any one of the methods (1) to (3) described below.
(1) First, a polyisocyanate compound, the PEPCD of the present invention, and other polyols are directly reacted without using a solvent to synthesize a prepolymer, which is directly used for the chain extension reaction.
(2) A prepolymer is synthesized by the method of (1), then dissolved in a solvent and used for subsequent chain extension reaction.
(3) Using a solvent from the beginning, the polyisocyanate compound, the PEPCD of the present invention, and other polyols are reacted, and then the chain extension reaction is performed.
(1)の方法の場合には、鎖延長反応にあたり、鎖延長剤を溶媒に溶かしたり、溶媒に同時にプレポリマー及び鎖延長剤を溶解したりするなどの方法により、ポリウレタンを溶媒と共存する形で得ることが重要である。
二段法(a)の方法におけるポリイソシアネート化合物の使用量は、特に限定はされないが、本発明のPEPCDとそれ以外のポリオールの総水酸基の数を1当量とした場合のイソシアネート基の数として、下限が好ましくは1.0当量を超える量、より好ましくは1.2当量、さらに好ましくは1.5当量であり、上限が好ましくは10.0当量、より好ましくは5.0当量、さらに好ましくは3.0当量の範囲である。
In the case of method (1), in the chain elongation reaction, the chain elongating agent is dissolved in the solvent, or the prepolymer and the chain elongating agent are dissolved in the solvent at the same time. It is important to obtain
The amount of the polyisocyanate compound used in the two-step method (a) is not particularly limited, but the number of isocyanate groups when the total number of hydroxyl groups of the PEPCD of the present invention and other polyols is 1 equivalent is The lower limit is preferably more than 1.0 equivalents, more preferably 1.2 equivalents, still more preferably 1.5 equivalents, and the upper limit is preferably 10.0 equivalents, more preferably 5.0 equivalents, still more preferably It is in the range of 3.0 equivalents.
このポリイソシアネート化合物使用量が上記上限以下であれば、過剰のイソシアネート基による副反応を抑制して所望のポリウレタンの物性まで到達し易い傾向があり、上記下限以上であれば、得られるポリウレタンの分子量を十分に上げて強度や熱安定性を高めることができる。
鎖延長剤の使用量については特に限定されないが、プレポリマーに含まれるイソシアネート基の数1当量に対して、下限が、好ましくは0.1当量、より好ましくは0.5当量、さらに好ましくは0.8当量であり、上限が好ましくは5.0当量、より好ましくは3.0当量、さらに好ましくは2.0当量の範囲である。
If the amount of the polyisocyanate compound used is less than the above upper limit, side reactions due to excess isocyanate groups tend to be suppressed and the desired physical properties of the polyurethane tend to be easily achieved. can be sufficiently increased to increase strength and thermal stability.
The amount of the chain extender used is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.1 equivalents, more preferably 0.5 equivalents, and still more preferably 0 equivalents per equivalent of the number of isocyanate groups contained in the prepolymer. 8 equivalents, and the upper limit is preferably 5.0 equivalents, more preferably 3.0 equivalents, and still more preferably 2.0 equivalents.
上記鎖延長化反応を行う際に、分子量を調整する目的で、一官能性の有機アミン類やアルコール類を共存させてもよい。
また、二段法(b)の方法における末端が水酸基であるプレポリマーを作成する際のポリイソシアネート化合物の使用量は、特に限定はされないが、本発明のPEPCDとそれ以外のポリオールの総水酸基の数を1当量とした場合のイソシアネート基の数として、下限が好ましくは0.1当量、より好ましくは0.5当量、さらに好ましくは0.7当量であり、上限が好ましくは0.99当量、より好ましくは0.98当量、さらに好ましくは0.97当量である。
For the purpose of adjusting the molecular weight, monofunctional organic amines and alcohols may coexist during the chain extension reaction.
In the two-step method (b), the amount of the polyisocyanate compound used in preparing the prepolymer having a hydroxyl group at the end is not particularly limited, but the amount of the total hydroxyl groups of the PEPCD of the present invention and the other polyols is As the number of isocyanate groups when the number is 1 equivalent, the lower limit is preferably 0.1 equivalent, more preferably 0.5 equivalent, still more preferably 0.7 equivalent, and the upper limit is preferably 0.99 equivalent. More preferably 0.98 equivalents, still more preferably 0.97 equivalents.
このポリイソシアネート化合物使用量が上記下限以上であれば、続く鎖延長反応で所望の分子量を得るまでの工程が長すぎず生産効率が良好となる傾向にあり、上記上限以下であれば、粘度が高くなりすぎて得られるポリウレタンの柔軟性が低下したり、取扱いが悪く生産性が劣ったりすることが抑制される。
鎖延長剤の使用量については特に限定されないが、プレポリマーに使用した本発明のPEPCDとそれ以外のポリオールの総水酸基の数を1当量とした場合、プレポリマーに使用したイソシアネート基の当量を加えた総当量として、下限が好ましくは0.7当量、より好ましくは0.8当量、さらに好ましくは0.9当量であり、上限が好ましくは1.0当量未満、より好ましくは0.99当量、さらに好ましくは0.98当量の範囲である。
If the amount of the polyisocyanate compound used is at least the above lower limit, the process to obtain the desired molecular weight in the subsequent chain extension reaction tends to be not too long and the production efficiency tends to be good. It is possible to prevent the flexibility of the resulting polyurethane from being too high and the productivity from being poor due to poor handling.
The amount of the chain extender used is not particularly limited, but when the total number of hydroxyl groups of the PEPCD of the present invention and other polyols used in the prepolymer is 1 equivalent, the equivalent of the isocyanate group used in the prepolymer is added. As the total equivalent, the lower limit is preferably 0.7 equivalents, more preferably 0.8 equivalents, still more preferably 0.9 equivalents, and the upper limit is preferably less than 1.0 equivalents, more preferably 0.99 equivalents, More preferably, it is in the range of 0.98 equivalents.
上記鎖延長化反応を行う際に、分子量を調整する目的で、一官能性の有機アミン類やアルコール類を共存させてもよい。
鎖延長反応は通常、0℃~250℃で反応させるが、この温度は溶剤の量、使用原料の反応性、反応設備等により異なり、特に制限はない。上記下限以上の温度であれば反応の進行が速く、原料や重合物の溶解性も高いために製造時間が短縮される。上記上限以下の温度であれば副反応や得られるポリウレタンの分解を抑制できる。鎖延長反応は、減圧下で脱泡しながら行ってもよい。
For the purpose of adjusting the molecular weight, monofunctional organic amines and alcohols may coexist during the chain extension reaction.
The chain extension reaction is usually carried out at 0° C. to 250° C., but this temperature varies depending on the amount of solvent, reactivity of raw materials used, reaction equipment, etc., and is not particularly limited. If the temperature is equal to or higher than the above lower limit, the reaction progresses rapidly, and the raw materials and polymer are highly soluble, so that the production time is shortened. If the temperature is equal to or lower than the above upper limit, side reactions and decomposition of the resulting polyurethane can be suppressed. The chain extension reaction may be performed under reduced pressure while defoaming.
また、鎖延長反応には必要に応じて、触媒や安定剤等を添加することもできる。
触媒としては例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸第一錫、酢酸、燐酸、硫酸、塩酸、スルホン酸等の化合物が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。安定剤としては例えば2,6-ジブチル-4-メチルフェノール、ジステアリルチオジプロピオネート、N,N’-ジ-2-ナフチル-1,4-フェニレンジアミン、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト等の化合物が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。尚、鎖延長剤が短鎖脂肪族アミン等の反応性の高いものの場合は、触媒を添加せずに実施してもよい。
また、亜リン酸トリス(2-エチルヘキシル)等の反応抑制剤を用いることもできる。
Moreover, a catalyst, a stabilizer, etc. can also be added to a chain extension reaction as needed.
Examples of the catalyst include compounds such as triethylamine, tributylamine, dibutyltin dilaurate, stannous octoate, acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and sulfonic acid. They may be used together. Examples of stabilizers include 2,6-dibutyl-4-methylphenol, distearylthiodipropionate, N,N'-di-2-naphthyl-1,4-phenylenediamine, tris(dinonylphenyl)phosphite, and the like. and may be used singly or in combination of two or more. If the chain extender is highly reactive such as a short-chain aliphatic amine, the reaction may be carried out without adding a catalyst.
A reaction inhibitor such as tris(2-ethylhexyl) phosphite can also be used.
<添加剤>
本発明のポリウレタンには、熱安定剤、光安定剤、着色剤、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、粘着防止剤、難燃剤、老化防止剤、無機フィラー等の各種の添加剤を、本発明のポリウレタンの特性を損なわない範囲で、添加、混合することができる。
<Additive>
Various additives such as heat stabilizers, light stabilizers, colorants, fillers, stabilizers, ultraviolet absorbers, antioxidants, anti-adhesives, flame retardants, anti-aging agents, and inorganic fillers can be added to the polyurethane of the present invention. Agents can be added and mixed as long as the properties of the polyurethane of the present invention are not impaired.
熱安定剤として使用可能な化合物としては、燐酸、亜燐酸の脂肪族、芳香族又はアルキル基置換芳香族エステルや次亜燐酸誘導体、フェニルホスホン酸、フェニルホスフィン酸、ジフェニルホスホン酸、ポリホスホネート、ジアルキルぺンタエリスリトールジホスファイト、ジアルキルビスフェノールAジホスファイト等のリン化合物;フェノール系誘導体、特にヒンダードフェノール化合物;チオエーテル系、ジチオ酸塩系、メルカプトベンズイミダゾール系、チオカルバニリド系、チオジプロピオン酸エステル系等のイオウを含む化合物;スズマレート、ジブチルスズモノオキシド等のスズ系化合物等を使用することができる。 Compounds that can be used as heat stabilizers include phosphoric acid, aliphatic, aromatic or alkyl-substituted aromatic esters of phosphorous acid, hypophosphorous acid derivatives, phenylphosphonic acid, phenylphosphinic acid, diphenylphosphonic acid, polyphosphonates, dialkyl Phosphorus compounds such as pentaerythritol diphosphite and dialkylbisphenol A diphosphite; phenol derivatives, especially hindered phenol compounds; Compounds containing sulfur; tin-based compounds such as tin malate, dibutyltin monoxide, and the like can be used.
ヒンダードフェノール化合物の具体例としては、「Irganox1010」(商品名:BASFジャパン株式会社製)、「Irganox1520」(商品名:BASFジャパン株式会社製)、「Irganox245」(商品名:BASFジャパン株式会社製)等が挙げられる。
リン化合物としては、「PEP-36」、「PEP-24G」、「HP-10」(いずれも商品名:株式会社ADEKA社製)、「Irgafos 168」(商品名:BASFジャパン株式会社製)等が挙げられる。
Specific examples of hindered phenol compounds include "Irganox1010" (trade name: manufactured by BASF Japan Ltd.), "Irganox1520" (trade name: manufactured by BASF Japan Ltd.), "Irganox245" (trade name: manufactured by BASF Japan Ltd.). ) and the like.
Phosphorus compounds include "PEP-36", "PEP-24G", "HP-10" (all trade names: manufactured by ADEKA Corporation), "Irgafos 168" (manufactured by BASF Japan Ltd.), etc. is mentioned.
イオウを含む化合物の具体例としては、ジラウリルチオプロピオネート(DLTP)、ジステアリルチオプロピオネート(DSTP)などのチオエーテル化合物が挙げられる。
光安定剤の例としては、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系化合物等が挙げられ、具体的には「TINUVIN622LD」、「TINUVIN765」(以上、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製)、「SANOL LS-2626」、「SANOL LS-765」(以上、三共株式会社製)等が使用可能である。
Specific examples of sulfur-containing compounds include thioether compounds such as dilaurylthiopropionate (DLTP) and distearylthiopropionate (DSTP).
Examples of light stabilizers include benzotriazole-based compounds and benzophenone-based compounds. ”, “SANOL LS-765” (manufactured by Sankyo Co., Ltd.) and the like can be used.
紫外線吸収剤の例としては、「TINUVIN328」、「TINUVIN234」(以上、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製)等が挙げられる。 Examples of ultraviolet absorbers include "TINUVIN328" and "TINUVIN234" (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.).
着色剤としては、直接染料、酸性染料、塩基性染料、金属錯塩染料などの染料;カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、マイカなどの無機顔料;及びカップリングアゾ系、縮合アゾ系、アンスラキノン系、チオインジゴ系、ジオキサゾン系、フタロシアニン系等の有機顔料等が挙げられる。 Colorants include dyes such as direct dyes, acid dyes, basic dyes and metal complex dyes; inorganic pigments such as carbon black, titanium oxide, zinc oxide, iron oxide and mica; Organic pigments such as anthraquinone-based, thioindigo-based, dioxazone-based, and phthalocyanine-based pigments can be used.
無機フィラーの例としては、ガラス短繊維、カーボンファイバー、アルミナ、タルク、グラファイト、メラミン、白土等が挙げられる。 Examples of inorganic fillers include short glass fibers, carbon fibers, alumina, talc, graphite, melamine, and clay.
難燃剤の例としては、燐及びハロゲン含有有機化合物、臭素あるいは塩素含有有機化合物、ポリ燐酸アンモニウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン等の添加及び反応型難燃剤が挙げられる。 Examples of flame retardants include additive and reactive flame retardants such as phosphorous and halogen containing organic compounds, bromine or chlorine containing organic compounds, ammonium polyphosphate, aluminum hydroxide, antimony oxide and the like.
これらの添加剤は、単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で組み合わせて用いてもよい。 These additives may be used alone, or two or more of them may be used in any combination and ratio.
これらの添加剤の添加量は、ポリウレタンに対する質量割合として、下限が、好ましくは0.01質量%、より好ましくは0.05質量%、さらに好ましくは0.1質量%、上限は、好ましくは10質量%、より好ましくは5質量%、さらに好ましくは1質量%である。添加剤の添加量が上記下限以上であればその添加効果を十分に得ることができ、上記上限以下であればポリウレタン中で析出したり、濁りを発生したりするおそれがない。 As for the amount of these additives added, the lower limit is preferably 0.01% by mass, more preferably 0.05% by mass, and still more preferably 0.1% by mass, and the upper limit is preferably 10% by mass, based on the polyurethane. % by mass, more preferably 5% by mass, still more preferably 1% by mass. If the amount of the additive added is at least the above lower limit, the effect of the addition can be sufficiently obtained, and if the amount is below the above upper limit, there is no risk of precipitation or turbidity in the polyurethane.
<ポリウレタンの分子量>
本発明のポリウレタンの分子量は、その用途に応じて適宜調整され、特に制限はないが、GPCにより測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)として5万~40万であることが好ましく、10万~30万であることがより好ましく、12万~30万であることがさらに好ましい。Mwが上記下限以上であれば、十分な強度や硬度が得られ、上記上限以下であれば加工性などハンドリング性に優れる傾向がある。
<Molecular Weight of Polyurethane>
The molecular weight of the polyurethane of the present invention is appropriately adjusted according to its use, and is not particularly limited. It is more preferably 10,000 to 300,000, further preferably 120,000 to 300,000. When Mw is at least the above lower limit, sufficient strength and hardness can be obtained, and when it is at most the above upper limit, there is a tendency for excellent handleability such as workability.
<ポリウレタンの用途>
本発明のポリウレタンは、耐溶剤性に優れ、良好な柔軟性、機械強度を有することから、フォーム、エラストマー、弾性繊維、塗料、繊維、粘着剤、接着剤、床材、シーラント、医療用材料、人工皮革、合成皮革、コーティング剤、水系ポリウレタン塗料、活性エネルギー線硬化性重合体組成物等に広く用いることができる。
<Usage of Polyurethane>
Since the polyurethane of the present invention has excellent solvent resistance and good flexibility and mechanical strength, it can be used for foams, elastomers, elastic fibers, paints, fibers, pressure-sensitive adhesives, adhesives, flooring materials, sealants, medical materials, It can be widely used for artificial leather, synthetic leather, coating agents, water-based polyurethane coatings, active energy ray-curable polymer compositions, and the like.
特に、人工皮革、合成皮革、透湿防水布、防水布、水系ポリウレタン、接着剤、弾性繊維、医療用材料、床材、塗料、コーティング剤等の用途に、本発明のポリウレタンを用いると、耐溶剤性、柔軟性、機械強度の良好なバランスを有するため、人の皮膚に触れたり、コスメティック用薬剤や消毒用のアルコールが使われたりする部分において耐久性が高く、また柔軟性も十分で、かつ物理的な衝撃などにも強いという良好な特性を付与することができる。また、耐熱性が必要とされる自動車用途や、耐候性が必要とされる屋外用途に好適に使用できる。 In particular, when the polyurethane of the present invention is used for applications such as artificial leather, synthetic leather, moisture-permeable waterproof fabric, waterproof fabric, water-based polyurethane, adhesives, elastic fibers, medical materials, flooring materials, paints, coating agents, etc. It has a good balance of solvent resistance, flexibility, and mechanical strength, so it is highly durable and flexible enough in areas where it comes in contact with human skin, or where cosmetic chemicals or alcohol for disinfection are used. In addition, it is possible to impart good properties such as being strong against physical impacts and the like. Moreover, it can be suitably used for automobile applications where heat resistance is required and outdoor applications where weather resistance is required.
本発明のポリウレタンは、ポリウレタンエラストマー、例えば注型ポリウレタンエラストマーに使用できる。その具体的用途として、圧延ロール、製紙ロール、事務機器、プレテンションロール等のロール類、フォークリフト、自動車車両ニュートラム、台車、運搬車等のソリッドタイヤ、キャスター等、工業製品として、コンベアベルトアイドラー、ガイドロール、プーリー、鋼管ライニング、鉱石用ラバースクリーン、ギア類、コネクションリング、ライナー、ポンプのインペラー、サイクロンコーン、サイクロンライナー等がある。また、OA機器のベルト、紙送りロール、複写用クリーニングブレード、スノープラウ、歯付ベルト、サーフローラー等にも使用できる。 The polyurethanes of the invention can be used in polyurethane elastomers, such as cast polyurethane elastomers. Specific applications include rolling rolls, paper manufacturing rolls, office equipment, rolls such as pretension rolls, solid tires for forklifts, automobile vehicle nutrams, trolleys, trucks, casters, etc. Industrial products include conveyor belt idlers and guides. Rolls, pulleys, steel pipe linings, ore rubber screens, gears, connection rings, liners, pump impellers, cyclone cones, cyclone liners, etc. It can also be used for OA equipment belts, paper feed rolls, copying cleaning blades, snow plows, toothed belts, surf rollers and the like.
本発明のポリウレタンは、また、熱可塑性エラストマーとしての用途にも適用される。例えば、食品、医療分野で用いる空圧機器、塗装装置、分析機器、理化学機器、定量ポンプ、水処理機器、産業用ロボット等におけるチューブやホース類、スパイラルチューブ、消防ホース等に使用できる。また、丸ベルト、Vべルト、平ベルト等のベルトとして、各種伝動機構、紡績機械、荷造り機器、印刷機械等に用いられる。また、履物のヒールトップや靴底、カップリング、パッキング、ポールジョイント、ブッシュ、歯車、ロール等の機器部品、スポーツ用品、レジャー用品、時計のベルト等に使用できる。さらに自動車部品としては、オイルストッパー、ギアボックス、スペーサー、シャーシー部品、内装品、タイヤチェーン代替品等が挙げられる。また、キーボードフィルム、自動車用フィルム等のフィルム、カールコード、ケーブルシース、ベロー、搬送ベルト、フレキシブルコンテナー、バインダー、合成皮革、ディピンイング製品、接着剤等に使用できる。 The polyurethanes of the invention also find application as thermoplastic elastomers. For example, it can be used for tubes and hoses, spiral tubes, fire hoses, etc. in pneumatic equipment used in the food and medical fields, coating equipment, analytical equipment, physical and chemical equipment, metering pumps, water treatment equipment, industrial robots, and the like. In addition, it is used as a belt such as a round belt, a V belt, a flat belt, etc. in various transmission mechanisms, spinning machines, packing machines, printing machines, and the like. It can also be used for heel tops and soles of footwear, couplings, packings, pole joints, bushes, gears, machine parts such as rolls, sporting goods, leisure goods, watch belts and the like. Automobile parts include oil stoppers, gearboxes, spacers, chassis parts, interior parts, and tire chain substitutes. Also, it can be used for films such as keyboard films and films for automobiles, curled cords, cable sheaths, bellows, conveyor belts, flexible containers, binders, synthetic leathers, dipping products, adhesives and the like.
本発明のポリウレタンよりなるポリウレタンエラストマーは、更に、発泡ポリウレタンエラストマー、又はポリウレタンフォームとすることができる。ポリウレタンエラストマーを発泡又はフォームとする方法としては、例えば、水などを用いた化学発泡やメカニカルフロスなどの機械発泡のいずれでもよく、その他スプレー発泡やスラブ、注入、モールド成型で得られる硬質フォームや、同じくスラブ、モールド成型で得られる軟質フォーム等が挙げられる。
具体的な発泡ポリウレタンエラストマー又はポリウレタンフォームの用途としては電子機器、鉄道レールおよび建築の断熱材や防振材、自動車シート、自動車の天井クッション、マットレスなどの寝具、インソール、ミッドソールや靴底等が挙げられる。
The polyurethane elastomer made of the polyurethane of the present invention can also be a foamed polyurethane elastomer or polyurethane foam. The method of foaming or forming a polyurethane elastomer may be, for example, chemical foaming using water or mechanical foaming such as mechanical flossing. Similarly, slabs, flexible foams obtained by molding, and the like can be mentioned.
Specific uses of foamed polyurethane elastomers or polyurethane foams include electronic devices, railroad rails, thermal insulation and vibration-proof materials for construction, automobile seats, automobile ceiling cushions, bedding such as mattresses, insoles, midsoles, and shoe soles. mentioned.
本発明のポリウレタンは、溶剤系二液型塗料としての用途にも適用可能であり、楽器、仏壇、家具、化粧合板、スポーツ用品等の木材製品に適用できる。また、タールエポキシウレタンとして自動車補修用にも使用できる。 The polyurethane of the present invention can also be applied as a solvent-based two-component paint, and can be applied to wood products such as musical instruments, Buddhist altars, furniture, decorative plywood, and sporting goods. It can also be used for automobile repair as tar epoxy urethane.
本発明のポリウレタンは、湿気硬化型の一液型塗料、ブロックイソシアネート系溶媒塗料、アルキド樹脂塗料、ウレタン変性合成樹脂塗料、紫外線硬化型塗料、水系ウレタン塗料等の成分として使用可能であり、例えば、プラスチックバンパー用塗料、ストリッパブルペイント、磁気テープ用コーティング剤、床タイル、床材、紙、木目印刷フィルム等のオーバープリントワニス、木材用ワニス、高加工用コイルコート、光ファイバー保護コーティング、ソルダーレジスト、金属印刷用トップコート、蒸着用ベースコート、食品缶用ホワイトコート等に適用できる。 The polyurethane of the present invention can be used as a component of moisture-curable one-pack paints, blocked isocyanate-based solvent paints, alkyd resin paints, urethane-modified synthetic resin paints, ultraviolet-curable paints, water-based urethane paints, and the like. Paints for plastic bumpers, strippable paints, coating agents for magnetic tapes, overprint varnishes for floor tiles, flooring materials, paper, wood grain printing films, etc., varnishes for wood, coil coats for high processing, optical fiber protective coatings, solder resists, metals It can be applied to printing top coats, vapor deposition base coats, white coats for food cans, and the like.
本発明のポリウレタンは、また、粘着剤や接着剤として、食品包装、靴、履物、磁気テープバインダー、化粧紙、木材、構造部材等に適用でき、また、低温用接着剤、ホットメルトの成分としても用いることができる。
本発明のポリウレタンは、バインダーとして、磁気記録媒体、インキ、鋳物、焼成煉瓦、グラフト材、マイクロカプセル、粒状肥料、粒状農薬、ポリマーセメントモルタル、レジンモルタル、ゴムチップバインダー、再生フォーム、ガラス繊維サイジング等に使用可能である。
The polyurethane of the present invention can also be applied as a pressure-sensitive adhesive or adhesive to food packaging, shoes, footwear, magnetic tape binders, decorative paper, wood, structural members, and the like. can also be used.
The polyurethane of the present invention can be used as a binder for magnetic recording media, inks, castings, baked bricks, graft materials, microcapsules, granular fertilizers, granular pesticides, polymer cement mortar, resin mortar, rubber chip binders, recycled foams, glass fiber sizing, and the like. Available.
本発明のポリウレタンは、繊維加工剤の成分として、防縮加工、防皺加工、撥水加工等に使用できる。 The polyurethane of the present invention can be used as a component of a fiber processing agent for shrink-proofing, wrinkle-proofing, water-repellent finishing, and the like.
本発明のポリウレタンを弾性繊維として使用する場合のその繊維化の方法は、紡糸できる方法であれば特に制限なく実施できる。例えば、一旦ペレット化した後、溶融させ、直接紡糸口金を通して紡糸する溶融紡糸方法が採用できる。本発明のポリウレタンから弾性繊維を溶融紡糸により得る場合、紡糸温度は好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以上235℃以下である。 When the polyurethane of the present invention is used as an elastic fiber, the fiberization method is not particularly limited as long as it can be spun. For example, a melt spinning method can be employed in which the material is pelletized, melted, and spun directly through a spinneret. When the elastic fiber is obtained from the polyurethane of the present invention by melt spinning, the spinning temperature is preferably 250°C or lower, more preferably 200°C or higher and 235°C or lower.
本発明のポリウレタンよりなる弾性繊維はそのまま裸糸として使用したり、また、他繊維で被覆して被覆糸として使用したりすることができる。他繊維としては、ポリアミド繊維、ウール、綿、ポリエステル繊維など従来公知の繊維を挙げることができるが、なかでもポリエステル繊維が好ましく用いられる。また、本発明のポリウレタンよりなる弾性繊維は、染着タイプの分散染料を含有していてもよい。 The elastic fibers made of the polyurethane of the present invention can be used as they are as bare yarns, or can be coated with other fibers and used as covered yarns. Other fibers include known fibers such as polyamide fiber, wool, cotton, polyester fiber, etc. Among them, polyester fiber is preferably used. In addition, the elastic fibers made of the polyurethane of the present invention may contain a dyeing type disperse dye.
本発明のポリウレタンは、シーラント・コーキングとして、コンクリート打ち壁、誘発目地、サッシ周り、壁式PC(Precast Concrete)目地、ALC(Autoclaved Light-weight Concrete)目地、ボード類目地、複合ガラス用シーラント、断熱サッシシーラント、自動車用シーラント、屋上防水シート等に使用できる。 The polyurethane of the present invention can be used as a sealant and caulking for concrete rammed walls, induced joints, around sashes, wall-type PC (Precast Concrete) joints, ALC (Autoclaved Light-weight Concrete) joints, board joints, composite glass sealants, It can be used for insulating sash sealants, automotive sealants, roof tarpaulins, etc.
本発明のポリウレタンは、医療用材料としての使用が可能であり、血液適合材料として、チューブ、カテーテル、人工心臓、人工血管、人工弁等、また、使い捨て素材としてカテーテル、チューブ、バッグ、手術用手袋、人工腎臓ポッティング材料等に使用できる。 The polyurethane of the present invention can be used as a medical material, including blood compatible materials such as tubes, catheters, artificial hearts, artificial blood vessels, and artificial valves, and disposable materials such as catheters, tubes, bags, and surgical gloves. , artificial kidney potting materials, etc.
本発明のポリウレタンは、末端を変性させることによりUV硬化型塗料、電子線硬化型塗料、フレキソ印刷版用の感光性樹脂組成物、光硬化型の光ファイバー被覆材組成物等の原料として用いることができる。 By modifying the terminal of the polyurethane of the present invention, it can be used as a raw material for UV curable coatings, electron beam curable coatings, photosensitive resin compositions for flexographic printing plates, photocurable optical fiber coating compositions, and the like. can.
[ポリウレタンの用途]
以下に、本発明のポリウレタンの用途について用途別に詳述する。
[Usage of Polyurethane]
Uses of the polyurethane of the present invention are described in detail below for each application.
<透湿防水フィルム、透湿防水膜、透湿防水布>
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンは、透湿防水フィルムとしての性能に優れている。透湿防水向けポリウレタン原料には主にポリエステルポリオールやポリエーテルポリオールが使用されているが、ポリエステルポリオールの場合、耐加水分解性が悪いという致命的な欠点がある。一方でポリエーテルポリオールを使用したウレタンの場合は耐光性や耐熱性に劣るという欠点がある。さらに最近では、ポリカーボネートジオール(PCD)あるいはエステル変性ポリカーボネートジオールを使用して耐加水分解性などの耐久性を向上させた透湿防水布用ポリウレタンが出ている。しかしながら、ポリカーボネートジオールを用いた透湿防水布は湿式製法によりミクロポアを形成させることで透湿性を出すことができるが、フィルムにした場合には透湿性能を十分に持たせることができない。そのためポリエチレングリコール(PEG)とポリカーボネートジオールをブレンドして使用する場合があるが、混合性が悪い、十分な強度がでない、接着性や風合いが悪い、等の問題点がある。
<Moisture-permeable waterproof film, moisture-permeable waterproof membrane, moisture-permeable waterproof fabric>
The polyurethane using the PEPCD of the present invention has excellent performance as a moisture-permeable waterproof film. Polyester polyols and polyether polyols are mainly used as polyurethane raw materials for moisture permeation and waterproofing, but polyester polyols have a fatal drawback of poor hydrolysis resistance. On the other hand, urethane using polyether polyol has the disadvantage of being inferior in light resistance and heat resistance. More recently, polyurethanes for moisture-permeable waterproof fabrics have been developed in which durability such as hydrolysis resistance is improved by using polycarbonate diol (PCD) or ester-modified polycarbonate diol. However, although a moisture-permeable waterproof fabric using polycarbonate diol can exhibit moisture permeability by forming micropores by a wet manufacturing method, it cannot have sufficient moisture permeability when made into a film. Therefore, polyethylene glycol (PEG) and polycarbonate diol are sometimes blended and used, but there are problems such as poor mixability, insufficient strength, poor adhesion and poor texture.
PEPCDはエーテル結合とカーボネート結合からなることから、酸素含有量が多く、無孔質タイプでも十分な透湿性を発現できる。すなわちひとつのポリオールで、PEGの透湿性能とPCDの耐久性を兼ね備えたポリオールである。そのため耐水圧としては10,000mm以上、さらに20,000mm以上を達成可能である。その上透湿性については、10,000g/m2-24hrs以上、さらには15,000g/m2-24hrs以上の性能を発現させることができる。 Since PEPCD consists of ether bonds and carbonate bonds, it has a high oxygen content and can exhibit sufficient moisture permeability even in a non-porous type. In other words, it is a polyol that combines the moisture permeability of PEG and the durability of PCD in one polyol. Therefore, it is possible to achieve a water pressure resistance of 10,000 mm or more, and further 20,000 mm or more. In addition, moisture permeability of 10,000 g/m 2 -24 hrs or more, further 15,000 g/m 2 -24 hrs or more can be exhibited.
また、PEPCDはカーボネート結合を有し、十分な強度、耐水圧を出すことが可能であるので、多孔質タイプでの設計も可能である。多孔質タイプにした場合には、さらに透湿性に優れ、厚みが増しても耐水圧としては10,000mm以上、さらに20,000mm以上を達成可能である。その上透湿性については10,000g/m2-24hrs以上、さらには15,000g/m2-24hrs以上の性能を発現させることができる。 In addition, since PEPCD has carbonate bonds and can exhibit sufficient strength and water pressure resistance, it can be designed as a porous type. In the case of a porous type, the moisture permeability is even better, and even if the thickness is increased, a water pressure resistance of 10,000 mm or more, and further 20,000 mm or more can be achieved. In addition, moisture permeability of 10,000 g/m 2 -24 hrs or more, further 15,000 g/m 2 -24 hrs or more can be exhibited.
透湿防水の塗膜の形成方法としては、方法は選ばない。無孔質のタイプの製造方法としては、たとえば、離型紙上に、フィルム同士のくっつきを防止するためにブロッキング防止剤や顔料を添加した表皮層用ポリウレタン溶液をコーティングし、乾燥してフィルム化する。その上に、ポリウレタン、架橋剤、溶剤、触媒などからなる接着層用ポリウレタン溶液をコーティングし、基材に圧着して貼り合わせる。乾燥機で接着層の溶剤を揮発させ、エージングで硬化反応を完結させる。離型紙をはく離すると、無孔膜タイプの透湿防水布が得られる。 Any method can be used to form the moisture-permeable and waterproof coating film. As a manufacturing method for the non-porous type, for example, release paper is coated with a polyurethane solution for the skin layer to which an antiblocking agent or pigment is added to prevent the films from sticking together, and then dried to form a film. . Then, a polyurethane solution for an adhesive layer comprising polyurethane, a cross-linking agent, a solvent, a catalyst, etc. is coated thereon, and the adhesive layer is adhered to the substrate by pressure bonding. The solvent in the adhesive layer is volatilized in a dryer, and the curing reaction is completed by aging. By peeling off the release paper, a non-porous membrane type moisture-permeable waterproof fabric is obtained.
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンは、多孔質タイプの透湿防水布のコーティングにも適用できる。多孔質タイプの製造方法としては、たとえば、溶液が必要以上に入り込まないよう前処理を施した基材に表皮層用ポリウレタン溶液をコーティングして、凝固浴中に浸漬する。浸漬中にポリウレタン溶液中の溶剤が抽出され、樹脂が析出、凝固し、空隙を多数有する多孔構造のポリウレタン層が形成される。その後乾燥すると、微多孔膜タイプの透湿防水布が得られる。PEPCDは、カーボネート結合とエーテル結合のバランスから適度な親水性と柔軟性を持ち、透湿防水性能のみならず、着衣時の快適さという点で優れた透湿防水布を与える。 The polyurethane using the PEPCD of the present invention can also be applied to the coating of porous type moisture-permeable waterproof fabrics. As a method for manufacturing the porous type, for example, a substrate that has been pretreated so that the solution does not enter more than necessary is coated with the polyurethane solution for the skin layer and immersed in a coagulation bath. During the immersion, the solvent in the polyurethane solution is extracted, the resin is precipitated and solidified, and a porous polyurethane layer having many voids is formed. After drying, a microporous membrane type moisture-permeable waterproof fabric is obtained. PEPCD has moderate hydrophilicity and flexibility due to the balance of carbonate bonds and ether bonds, and provides a moisture-permeable waterproof fabric that is excellent not only in terms of moisture-permeable and waterproof performance but also in terms of comfort when worn.
本発明のPEPCDを用いて製造した透湿防水布は、アウトドア用レインウェア、ウインドブレーカー、防寒ウェア、シューズ、テント、リュックサック、鞄、及び靴等に好適に用いられる。 The moisture-permeable waterproof fabric produced using the PEPCD of the present invention is suitably used for outdoor rainwear, windbreakers, winter wear, shoes, tents, rucksacks, bags, shoes and the like.
<セルロースナノファイバー処理剤>
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンはセルロースナノファイバー処理剤として用いることができる。セルロースナノファイバー(CNF)は、直径が3~50nmでアスペクト比(繊維長/繊維幅)が100以上の極細の繊維状物質で、木材や竹などに由来する植物繊維をさまざまな方法で解繊処理することによって得られる。CNFの特長は軽い(比重1.3~1.5g/cm3、鋼の1/5程度)、強い(強度3GPa、鋼の約5倍)、比表面積が大きい(250m2/g以上)、吸着特性が高い、硬い(引張弾性率140GPa程度、アラミド繊維相当)、熱による伸び縮みが小さい(線膨張係数0.1~0.2ppm/K、ガラスの1/50程度)、ガラス並みに熱を伝えやすい、生体適合性に優れている、などが挙げられ各種プラスチックの補強用フィラーとして極めて有望な材料である。しかしながら、強い親水性のCNFを通常疎水性のプラスチックに混練するのは困難であり、普及に向けた大きな課題であった。
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンはポリオール中のエーテル結合濃度を制御することにより適度な親水性を有するポリマーとなり、ポリウレタンエマルションとしてCNFの表面に吸着させることができる。その結果、CNF表面の極性を疎水性に変換することができ、疎水性の汎用樹脂、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、PET、PBT、ポリカーボネート、ポリアミド等に混練することが可能になる。樹脂中に微細にかつ均一に分散したCNFは強固なネットワークを形成し、効率よく補強効果を発揮し強度、弾性率を高め、線膨張係数を大幅に低減することができる。
<Cellulose nanofiber treatment agent>
The polyurethane using the PEPCD of the present invention can be used as a cellulose nanofiber treatment agent. Cellulose nanofibers (CNF) are ultrafine fibrous substances with a diameter of 3 to 50 nm and an aspect ratio (fiber length/fiber width) of 100 or more. Obtained by processing. The features of CNF are light (specific gravity 1.3 to 1.5 g/cm 3 , about 1/5 that of steel), strength (strength 3 GPa, about 5 times that of steel), large specific surface area (250 m 2 /g or more), High adsorption properties, hard (tensile modulus of elasticity about 140 GPa, equivalent to aramid fiber), small thermal expansion and contraction (linear expansion coefficient 0.1 to 0.2 ppm/K, about 1/50 of glass), heat equivalent to glass It is an extremely promising material as a reinforcing filler for various plastics because of its excellent biocompatibility. However, it is difficult to knead strong hydrophilic CNF into hydrophobic plastics, which has been a big problem for its widespread use.
By controlling the ether bond concentration in the polyol, the polyurethane using the PEPCD of the present invention becomes a polymer having moderate hydrophilicity, and can be adsorbed on the surface of CNF as a polyurethane emulsion. As a result, the polarity of the CNF surface can be converted to hydrophobic, making it possible to knead into hydrophobic general-purpose resins such as polypropylene, polyethylene, PET, PBT, polycarbonate, polyamide, and the like. CNF finely and uniformly dispersed in the resin forms a strong network, exerts a reinforcing effect efficiently, increases the strength and elastic modulus, and can significantly reduce the coefficient of linear expansion.
<自動車内装用塗料>
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンは自動車用内装塗料に用いることができる。自動車内装に用いる大型プラスチック部品はその成形欠陥を隠蔽し同時に保護しながら意匠性を付与する目的で通常塗装される。その使用環境は人の手が触れたり、強い直射日光にさらされることから高い耐光性、耐熱性と耐薬品性、耐擦傷性が要求され、かつ、良好な触感や高度な意匠性が必要とされる。また、生産性を向上し省エネルギー化するために、低温短時間での乾燥硬化性が要求されている。
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンはカーボネート結合及びエーテル結合の濃度と分子量、官能基数を制御することにより高い耐久性と優れた触感を有し、粘着性が低いことからタックフリータイムが短く低温硬化が可能である。また、圧縮永久歪みが小さいことから、爪などによる擦り傷は自然に修復される自己治癒型の塗膜となる。したがって、インスツルメンタルパネル、センターコンソール等の自動車内装部品用塗料の主剤として用いることができる。
<Automotive interior paint>
Polyurethanes using the PEPCD of the present invention can be used in automotive interior paints. Large plastic parts used for automotive interiors are usually painted for the purpose of concealing and protecting molding defects and imparting design properties. Because they are used in environments where they are touched by human hands and exposed to strong direct sunlight, high light resistance, heat resistance, chemical resistance, and scratch resistance are required, as well as good touch and advanced design. be done. In addition, in order to improve productivity and save energy, low-temperature drying and curing properties in a short period of time are required.
Polyurethane using PEPCD of the present invention has high durability and excellent touch feeling by controlling the concentration and molecular weight of carbonate bonds and ether bonds, and the number of functional groups. is possible. In addition, since the compression set is small, it becomes a self-healing coating film in which scratched by fingernails or the like is naturally repaired. Therefore, it can be used as a main agent for paints for automobile interior parts such as instrument panels and center consoles.
<家電筐体用塗料>
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンは家電筐体用塗料に用いることができる。家電製品のプラスチック製筐体は防眩、防汚、保護、触感、意匠性付与を目的として塗装することがある。塗膜にはポリスチレン、ABS、ポリカーボネート等の基材に対する接着性の他、酸、アルカリ、油脂等に対する耐薬品性、スプレー塗装性、低温乾燥性、包材による輸送中の耐傷付性が必要とされる。
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンはカーボネート結合/エーテル結合濃度を制御し、分子量、官能基数を調整し、ジイソシアネート、鎖延長剤の選択、ハードセグメント含有量、分子量の調節をすることにより優れた耐薬品性、接着性、耐傷付性を可能とし家電筐体用塗料の主剤として用いることができる。
<Paint for Home Appliance Housing>
Polyurethanes using the PEPCD of the present invention can be used as paints for home appliance casings. Plastic housings of home electric appliances are sometimes painted for the purpose of antiglare, antifouling, protection, tactile sensation, and designability. In addition to adhesion to substrates such as polystyrene, ABS, and polycarbonate, coating films must have chemical resistance to acids, alkalis, oils and fats, spray paintability, low-temperature drying properties, and scratch resistance during transportation due to packaging materials. be done.
Polyurethanes using the PEPCD of the present invention have excellent resistance by controlling the concentration of carbonate bonds/ether bonds, adjusting the molecular weight and number of functional groups, selecting diisocyanate and chain extender, adjusting hard segment content and molecular weight. It can be used as a main agent for paints for housings of home appliances because of its chemical resistance, adhesiveness, and scratch resistance.
<グラビアインキ>
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンはグラビアインキに用いることができる。グラビアインキは長尺のフィルムや紙を高速で印刷でき多色高精細の印刷物が得られるので、食品の包装材料フィルム、建材の壁紙、化粧シート等に広く用いられている。包装用グラビアインキは高度な印刷適性が要求され、とりわけインキの再溶解性、印刷後の耐酸性、耐アルカリ性、耐油性の要求が厳しい。
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンはポリカーボネートに由来する耐久性とエーテル結合濃度を調整することによって得られる溶解性によって包装用グラビアインキのバインダー樹脂として用いることができる。
また、建材用グラビアインキにおいては耐候性、耐汚染性と印刷時の巻取りによるブロッキングを防止する耐ブロッキング性が要求される。本発明のPEPCDを用いたポリウレタンはポリカーボネートに由来する高い耐候性を有し官能基数を制御しエーテル結合濃度を最適化することで再溶解性を高めウレタン結合及びジアミン系鎖延長剤により導入されるウレア結合の濃度を制御することでフィルム裏面へのブロッキングを抑制でき、建材用各種フィルム印刷用グラビアインキのバインダー樹脂として用いることができる。
<Gravure ink>
Polyurethanes using the PEPCD of the present invention can be used in gravure inks. Gravure inks can print long films and papers at high speed, and can produce multi-color, high-definition printed matter. Gravure inks for packaging are required to have a high degree of printability, and in particular, requirements for ink resolubility, acid resistance, alkali resistance, and oil resistance after printing are severe.
Polyurethane using PEPCD of the present invention can be used as a binder resin for gravure ink for packaging due to the durability derived from polycarbonate and the solubility obtained by adjusting the ether bond concentration.
Further, gravure inks for building materials are required to have weather resistance, stain resistance, and blocking resistance to prevent blocking due to winding during printing. Polyurethane using PEPCD of the present invention has high weather resistance derived from polycarbonate, and by controlling the number of functional groups and optimizing the concentration of ether bonds, the re-solubility is improved, and it is introduced by urethane bonds and a diamine-based chain extender. By controlling the concentration of the urea bond, blocking on the back surface of the film can be suppressed, and it can be used as a binder resin for gravure inks for printing various films for building materials.
<建築外装用塗料>
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンは建築外装用塗料に用いることができる。建築外装用塗料は高光沢の外観、耐汚染性、長期の風雨、日射に耐える高い耐候性が必要とされる。一方で、従来の溶剤系から刺激の少ない弱溶剤系にシフトし、さらに環境にやさしい水性化が進行している。水系化によって要求性能の維持は困難になりつつある。
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンはカーボネート結合/エーテル結合濃度を制御し親水性を最適化することでエマルション粒子径の微細化が可能であり、水系塗料としたときに塗膜表面の凹凸が少ない高光沢の外観が得られる。また、ポリカーボネート由来の高い耐候性があるため建築外装用塗料の樹脂として最適である。さらに塗膜表面の親水性を最大限に高めることで親油性の汚染物の付着力を弱め洗浄を容易にする低汚染塗膜を形成する。
<Architectural exterior paint>
Polyurethanes using the PEPCD of the present invention can be used in architectural exterior paints. Architectural exterior paints are required to have a high-gloss appearance, stain resistance, and high weather resistance to withstand long periods of wind, rain, and sunlight. On the other hand, there is a shift from conventional solvent-based to less irritating, weak solvent-based, and more eco-friendly aqueous solutions are progressing. It is becoming difficult to maintain the required performance due to water-based systems.
Polyurethane using the PEPCD of the present invention can be made finer in emulsion particle size by controlling the carbonate bond/ether bond concentration and optimizing hydrophilicity, and when it is used as a water-based paint, the surface of the coating film has less unevenness. A high gloss appearance is obtained. In addition, due to its high weather resistance derived from polycarbonate, it is ideal as a resin for building exterior paints. Furthermore, by maximizing the hydrophilicity of the coating film surface, the adhesion of lipophilic contaminants is weakened to form a low-staining coating film that facilitates cleaning.
<屋上防水>
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンは屋上防水に用いることができる。屋上防水処理にはシート防水と塗膜防水がある。塗膜防水には従来ポリプロピレングリコールとジイソシアネートとから得られるプレポリマーの芳香族ジアミン架橋による硬化塗膜が広く用いられてきた。これらはシート防水と比較して施工が容易である反面、耐候性が低く耐用年数が短く改修時期がシート防水の半分約10年程度であった。
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンはポリカーボネートに由来する高い耐候性を有しエーテル結合濃度を適度に制御し官能基数を調整することで高い防水性能を発揮することが可能であり耐用年数の長い屋上塗膜防水材の主剤として用いることができる。
<Rooftop waterproofing>
Polyurethanes using the PEPCD of the present invention can be used for roof waterproofing. Rooftop waterproofing includes sheet waterproofing and coating film waterproofing. Conventionally, a cured coating film obtained by cross-linking a prepolymer obtained from polypropylene glycol and diisocyanate with an aromatic diamine has been widely used for coating film waterproofing. Although these are easier to install than sheet waterproofing, they have low weather resistance and a short service life.
Polyurethane using PEPCD of the present invention has high weather resistance derived from polycarbonate and can exhibit high waterproof performance by appropriately controlling the ether bond concentration and adjusting the number of functional groups. It can be used as a base agent for coating film waterproofing materials.
<情報電子材料用封止剤>
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンは情報電子材料用封止剤に用いることができる。情報電子材料の各分野において、各種の機能素子を環境から保護するために、種々の封止剤が用いられている。これらの封止剤にはバリアー性、耐熱性、耐加水分解性、透明性、耐光性、接着性、柔軟性、機械的強度等が求められる。
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンはポリカーボネートに由来する高い耐候性を有し、ポリエーテル結合濃度と官能基数を制御することで酸素、水蒸気バリアー性を高め、ジイソシアネート、鎖延長剤の種類、ハードセグメント含有量を調整することでその他の要求性能をバランスよく調節することができ、フラットパネルディスプレーの発光素子、太陽電池パネル等の封止剤用樹脂として用いることができる。
<Sealants for information electronic materials>
The polyurethane using the PEPCD of the present invention can be used as a sealant for information electronic materials. In various fields of information electronic materials, various sealants are used to protect various functional elements from the environment. These sealants are required to have barrier properties, heat resistance, hydrolysis resistance, transparency, light resistance, adhesiveness, flexibility, mechanical strength and the like.
The polyurethane using the PEPCD of the present invention has high weather resistance derived from polycarbonate, and by controlling the polyether bond concentration and the number of functional groups, the oxygen and water vapor barrier properties are improved. By adjusting the content, other required performances can be adjusted in a well-balanced manner, and it can be used as a sealing agent resin for light-emitting elements of flat panel displays, solar cell panels, and the like.
<超低硬度低圧縮永久歪み非フォーム樹脂>
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンは超低硬度低圧縮永久歪み非フォーム樹脂に用いることができる。低硬度にするためには架橋間分子量を大きくし分子鎖のフレキシビリティを高めるため柔軟なエーテル構造を導入する必要がある。また、低圧縮歪みにするためには官能基数を高め、架橋構造の欠損をできるだけ少なくする必要がある。PEGは機械的物性が不足、PTMGは多官能化が困難、PPGは末端OH基が2級炭素に結合するため反応性が低くかつ一定の比率で脱水によりオレフィン化してしまうため、いずれもこの目的のためには使用に耐えない。
本発明のPEPCDは一級炭素に結合するOH基を有する多官能アルコールを原料として用いる限り必ず末端に反応性の高い一級炭素に結合したOH基が残るので、架橋間分子量を高くしつつ完全な架橋構造のポリウレタンが得られ、ポリカーボネートに由来する高い耐候性を有することから高耐久性でフォーム並みの柔軟性と圧縮永久歪みの非フォーム成形物として印刷機や複写機に用いられる各種特殊ロールの素材として有効である。
<Ultra-low hardness, low compression set, non-foam resin>
Polyurethanes with the PEPCD of the present invention can be used in ultra-low hardness, low compression set non-foam resins. In order to lower the hardness, it is necessary to introduce a flexible ether structure to increase the molecular weight between cross-links and increase the flexibility of the molecular chain. Also, in order to achieve a low compression strain, it is necessary to increase the number of functional groups and reduce the loss of the crosslinked structure as much as possible. PEG lacks mechanical properties, PTMG is difficult to be polyfunctionalized, and PPG has low reactivity due to the terminal OH group being bound to a secondary carbon and is olefinized at a certain rate by dehydration. unusable for
As long as the PEPCD of the present invention uses a polyfunctional alcohol having an OH group bonded to a primary carbon as a raw material, an OH group bonded to a highly reactive primary carbon always remains at the end, so complete cross-linking is achieved while increasing the molecular weight between cross-links. Structured polyurethane is obtained, and because it has high weather resistance derived from polycarbonate, it is a material for various special rolls used in printers and copiers as a non-foam molded product with high durability, flexibility comparable to foam, and compression set. is valid as
<ポリウレタン軟質フォーム>
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンは軟質ポリウレタンフォームに用いることができる。低硬度にするためには架橋間分子量を大きくし分子鎖のフレキシビリティを高めるため柔軟なエーテル構造を導入する必要がある。また、低圧縮歪みにするためには官能基数を高め、架橋構造の欠損をできるだけ少なくする必要がある。PEGは機械的物性が不足、PTMGは多官能化が困難、PPGは末端OH基が2級炭素に結合するため反応性が低くかつ一定の比率で脱水によりオレフィン化してしまうため、いずれもこの目的のためには使用に耐えない。
本発明のPEPCDは一級炭素に結合するOH基を有する多官能アルコールを原料として用いる限り必ず末端に反応性の高い一級炭素に結合したOH基が残るので、架橋間分子量を高くしつつ完全な架橋構造のポリウレタンが得られ、ポリカーボネートに由来する高い耐候性を有することから高耐久性で柔軟性と低圧縮永久歪みで高反発弾性のフォーム成形物として印刷機や複写機に用いられる各種特殊ロール、靴のソール、ウレタンバット、鉄道レール用の枕木や防振材の素材として有効である。特に発泡密度が0.1g/cc以上の高密度のフォームにおいてこの特性が顕著である。
<Polyurethane flexible foam>
Polyurethanes using the PEPCD of the present invention can be used in flexible polyurethane foams. In order to lower the hardness, it is necessary to introduce a flexible ether structure to increase the molecular weight between cross-links and increase the flexibility of the molecular chain. Also, in order to achieve a low compression strain, it is necessary to increase the number of functional groups and reduce the loss of the crosslinked structure as much as possible. PEG lacks mechanical properties, PTMG is difficult to be polyfunctionalized, and PPG has low reactivity due to the terminal OH group being bound to a secondary carbon and is olefinized at a certain rate by dehydration. unusable for
As long as the PEPCD of the present invention uses a polyfunctional alcohol having an OH group bonded to a primary carbon as a raw material, an OH group bonded to a highly reactive primary carbon always remains at the end, so complete cross-linking is achieved while increasing the molecular weight between cross-links. Polyurethane with a structure is obtained, and since it has high weather resistance derived from polycarbonate, various special rolls used in printers and copiers as foam moldings with high durability, flexibility, low compression set, and high impact resilience, It is effective as a material for shoe soles, urethane bats, sleepers for railway rails, and anti-vibration materials. This characteristic is particularly noticeable in high-density foams having a foaming density of 0.1 g/cc or more.
[ウレタン(メタ)アクリレート系樹脂]
本発明のPEPCDを、ポリイソシアネートとヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートを付加反応させることによりウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(以下、「本発明のウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー」と称す場合がある。)を製造することができる。その他の原料化合物であるポリオール、及び鎖延長剤等を併用する場合は、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーは、ポリイソシアネートに、更にこれらのその他の原料化合物も付加反応させることにより製造することができる。本発明のウレタン(メタ)アクリレートは、他の原料とブレンドすることにより、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を与える。この活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、各種表面加工分野および注型成型品用途に広く用いることができる。この活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、硬化させて硬化膜とした場合に、硬度と伸度のバランス、耐溶剤性、ハンドリング性に優れるという特徴を有し、UV硬化型塗料、電子線硬化型塗料、フレキソ印刷版用の感光性樹脂組成物および光硬化型の光ファイバー被覆材組成物などの原料として用いることができる。
[Urethane (meth)acrylate resin]
The PEPCD of the present invention is subjected to an addition reaction with a polyisocyanate and a hydroxyalkyl (meth)acrylate to obtain a urethane (meth)acrylate oligomer (hereinafter sometimes referred to as "the urethane (meth)acrylate oligomer of the present invention"). can be manufactured. When other raw material compounds such as a polyol and a chain extender are used in combination, the urethane (meth)acrylate oligomer can be produced by subjecting the polyisocyanate to an addition reaction with these other raw material compounds. . The urethane (meth)acrylate of the present invention gives an active energy ray-curable resin composition by blending with other raw materials. This active energy ray-curable resin composition can be widely used in various surface processing fields and cast molding applications. This active energy ray-curable resin composition, when cured to form a cured film, is characterized by excellent balance between hardness and elongation, solvent resistance, and handleability. It can be used as a raw material for mold coatings, photosensitive resin compositions for flexographic printing plates, photocurable optical fiber coating compositions, and the like.
本発明のウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーは、本発明のPEPCDの他に、ポリイソシアネートおよびヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート並びに必要に応じて他化合物を添加して製造することができる。ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを製造する際に使用可能なポリイソシアネートとしては、前記有機ジイソシアネートの他、トリス(イソシアナトヘキシル)イソシアヌレートなどのポリイソシアネートも挙げられる。
また、使用可能なヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートに代表される様に、1個以上のヒドロキシル基と1個以上の(メタ)アクリロイル基とを併せ持つ化合物であれば特に限定されない。さらに本発明のPEPCDに加えて、必要に応じて他のポリオール及び/又はポリアミンなど活性水素を少なくとも2個有する化合物を添加してもよく、また、これらを任意に組み合わせ用いてもよい。
The urethane (meth)acrylate-based oligomer of the present invention can be produced by adding polyisocyanate, hydroxyalkyl (meth)acrylate, and, if necessary, other compounds in addition to the PEPCD of the present invention. Polyisocyanates usable for producing urethane (meth)acrylate oligomers include polyisocyanates such as tris(isocyanatohexyl)isocyanurate, in addition to the above organic diisocyanates.
In addition, usable hydroxyalkyl (meth)acrylates are compounds having both one or more hydroxyl groups and one or more (meth)acryloyl groups, as typified by 2-hydroxyethyl (meth)acrylate. There is no particular limitation, if any. Furthermore, in addition to the PEPCD of the present invention, a compound having at least two active hydrogens such as other polyols and/or polyamines may be added, or any combination thereof may be used.
本発明のウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを含む活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、本発明のウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー以外の活性エネルギー線反応性モノマー、活性エネルギー線硬化性オリゴマー、重合開始剤および光増加剤並びに他の添加剤などを混合してもよい。 The active energy ray-curable resin composition containing the urethane (meth)acrylate-based oligomer of the present invention includes an active energy ray-reactive monomer other than the urethane (meth)acrylate-based oligomer of the present invention, an active energy ray-curable oligomer, and polymerization. Initiators and photomultipliers as well as other additives and the like may be mixed.
本発明のウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを含む活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化膜は、インキおよびエタノールなどの一般家庭汚染物に対する耐汚染性および保護性に優れる膜とすることが可能である。
前記硬化膜を各種基材への皮膜として用いた積層体は、意匠性および表面保護性に優れており、塗装代替用フィルムとして用いることができ、例えば、内装または外装用の建装材並びに自動車および家電などの各種部材などに有効に適用することが可能である。
The cured film of the active energy ray-curable resin composition containing the urethane (meth)acrylate-based oligomer of the present invention can be a film that is excellent in stain resistance and protection against general household contaminants such as ink and ethanol. be.
Laminates obtained by using the cured film as a film on various substrates have excellent design and surface protection properties, and can be used as a paint substitute film. And it can be effectively applied to various members such as home appliances.
[ポリエステル系エラストマーの用途]
本発明のPEPCDは、ポリエステル系エラストマーとして使用することができる。ポリエステル系エラストマーとは、主として芳香族ポリエステルからなるハードセグメントと、主として脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル又は脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントから構成される共重合体である。本発明のPEPCDをポリエステル系エラストマーのソフトセグメントの構成成分として使用すると、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステルを用いた場合に比べて、耐熱性、耐水性等の物性が優れる。また、公知のポリカーボネートポリオールと比較しても、溶融時の流動性、つまりブロー成形、押出成形に適したメルトフローレートを有し、且つ機械強度その他の物性とのバランスに優れたポリエーテルカーボネートエステルエラストマーとなり、繊維、フィルム、シートをはじめとする各種成形材料、例えば弾性糸及びブーツ、ギヤ、チューブ、パッキンなどの成形材料に好適に用いることができる。具体的には耐熱性、耐久性を要求される自動車、家電部品等などのジョイントブーツや、電線被覆材等の用途に有効に適用することが可能である。
[Applications of polyester elastomer]
The PEPCD of the present invention can be used as a polyester elastomer. Polyester-based elastomers are copolymers composed of hard segments mainly composed of aromatic polyesters and soft segments mainly composed of aliphatic polyethers, aliphatic polyesters, or aliphatic polycarbonates. When the PEPCD of the present invention is used as a constituent component of the soft segment of the polyester-based elastomer, physical properties such as heat resistance and water resistance are superior to those in which aliphatic polyethers and aliphatic polyesters are used. In addition, compared with known polycarbonate polyols, the polyether carbonate ester has fluidity when melted, that is, a melt flow rate suitable for blow molding and extrusion molding, and has an excellent balance with mechanical strength and other physical properties. It becomes an elastomer and can be suitably used for various molding materials such as fibers, films and sheets, such as elastic yarns, boots, gears, tubes and packings. Specifically, it can be effectively applied to applications such as joint boots for automobiles, household appliance parts, etc., which require heat resistance and durability, and electric wire coating materials.
[(メタ)アクリル樹脂の用途]
本発明のPEPCDは末端水酸基の一方あるいは両方を(メタ)アクリレート化することにより新規な(メタ)アクリレートに誘導することができる。(メタ)アクリレートの製造方法は、該当する(メタアクリレート)の無水物、ハロゲン化物、エステル体のいずれを用いても構わない。
この(メタ)アクリレートは他の原料とブレンドすることにより、活性エネルギー線重合性組成物((メタ)アクリル樹脂)を与える。
[Uses of (meth)acrylic resin]
The PEPCD of the present invention can be derived into novel (meth)acrylates by (meth)acrylating one or both of the terminal hydroxyl groups. Any of an anhydride, a halide, and an ester of the corresponding (meth)acrylate may be used in the method for producing the (meth)acrylate.
This (meth)acrylate is blended with other raw materials to give an active energy ray-polymerizable composition ((meth)acrylic resin).
この活性エネルギー線重合性組成物は、紫外線などの活性エネルギー線により短時間で重合により硬化する特性を持ち、一般的に透明性に優れ、硬化物に強靭性、柔軟性、耐擦傷性、耐薬品性等の優れた特性を持たせることが可能になる。この点から、プラスチックへのコーティング剤や、レンズの成型剤、封止剤、接着剤等の様々な分野に用いることができる。 This active energy ray-polymerizable composition has the property of being cured by polymerization in a short period of time when exposed to an active energy ray such as ultraviolet rays. It is possible to impart excellent properties such as chemical resistance. From this point, it can be used in various fields such as a coating agent for plastics, a lens molding agent, a sealing agent, and an adhesive agent.
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples as long as the gist thereof is not exceeded.
〔評価方法〕
以下の実施例及び比較例で得られたPEPCD及びポリウレタンの評価方法は下記の通りである。
〔Evaluation method〕
Evaluation methods for PEPCD and polyurethane obtained in the following examples and comparative examples are as follows.
[PEPCDの水酸基価・数平均分子量]
ASTM E1899-16の方法に準拠して、イソシアネート化試薬を用いた方法にてPEPCDの水酸基価を測定した。
さらに、測定された水酸基価から、下記式(I)により数平均分子量(Mn)を求めた。
数平均分子量=2×56.1/(水酸基価×10-3) …(I)
[Hydroxyl value and number average molecular weight of PEPCD]
The hydroxyl value of PEPCD was measured by a method using an isocyanating reagent according to ASTM E1899-16.
Furthermore, the number average molecular weight (Mn) was obtained from the measured hydroxyl value by the following formula (I).
Number average molecular weight = 2 × 56.1 / (hydroxyl value × 10 -3 ) (I)
[PEPCDの組成分析]
PEPCD中の構造単位Aと構造単位Bの質量割合は、PEPCDの1H-NMRによる分析により算出した。具体的にはPEPCDをCDCl3に溶解して400MHz 1H-NMR(日本電子株式会社製ECZ-400)を測定し、各成分のシグナル位置より、構造単位Aと構造単位Bのモル比率をそれぞれ求め、このモル比率から各構造単位の分子量を用いて、質量割合に変換した。
1H-NMRによる分析およびシグナル位置の解析が困難である場合には、アルカリで加水分解して得られる各ジヒドロキシ化合物の質量をガスクロマトグラフィーより分析して求めることもできる。具体的には下記に示すような手法が用いられる。
100mLフラスコへ0.5gのPEPCDを精秤し、THF5mLに溶解させ、メタノール45mLを添加する。その後25質量%NaOH水溶液を5mL添加した後、100mLフラスコにコンデンサーをセットし、70~75℃で30分間メタノールを還流させて加水分解を行う。得られた反応液に6N-HClを中性になるまで添加する。最終的にTHFで100mLにメスアップした後の溶液を、GC分析により各ジヒドロキシ化合物濃度を求める。内部標準に対する各ジヒドロキシ化合物の検量線を作成しておき、その濃度からPEPCD中の各ジヒドロキシ化合物の質量比率を算出する。ここで得られる構造単位Aおよび構造単位Bの加水分解物の質量比率を、構造単位Aと構造単位Bの質量割合とする。またPEPCDが構造単位Aと構造単位Bのみで構成されている場合には、構造単位Aの質量比率は全体から構造単位Bの質量比率を引くことで算出する。
[Composition analysis of PEPCD]
The mass ratio of structural unit A and structural unit B in PEPCD was calculated by 1 H-NMR analysis of PEPCD. Specifically, PEPCD was dissolved in CDCl 3 and 400 MHz 1 H-NMR (ECZ-400 manufactured by JEOL Ltd.) was measured, and from the signal position of each component, the molar ratio of structural unit A and structural unit B was determined. This molar ratio was converted into a mass ratio using the molecular weight of each structural unit.
If analysis by 1 H-NMR and analysis of signal positions are difficult, the mass of each dihydroxy compound obtained by hydrolysis with an alkali can be analyzed by gas chromatography. Specifically, the following method is used.
0.5 g of PEPCD is precisely weighed into a 100 mL flask, dissolved in 5 mL of THF, and 45 mL of methanol is added. After that, 5 mL of a 25 mass % NaOH aqueous solution is added, a condenser is set in a 100 mL flask, and methanol is refluxed at 70 to 75° C. for 30 minutes for hydrolysis. 6N-HCl is added to the obtained reaction solution until it becomes neutral. The concentration of each dihydroxy compound is determined by GC analysis of the solution after the volume is finally adjusted to 100 mL with THF. A calibration curve for each dihydroxy compound with respect to the internal standard is prepared, and the mass ratio of each dihydroxy compound in PEPCD is calculated from the concentration thereof. Let the mass ratio of the structural unit A and the structural unit B hydrolyzate obtained here be the mass ratio of the structural unit A and the structural unit B. When PEPCD is composed only of structural unit A and structural unit B, the mass ratio of structural unit A is calculated by subtracting the mass ratio of structural unit B from the total.
[PEPCDの末端アルコキシ/アリーロキシ割合]
PEPCDをCDCl3に溶解して400MHz 1H-NMR(日本電子株式会社製ECZ-400)を測定し、各成分のシグナルの積分値より算出した。
-OCH3末端基:δ3.33(s、3H)
-OCH2CH2CH2CH3末端基:δ0.91(t、3H)
なお前記したシグナル値はPEPCDの構造の違いに起因して、その値がずれる可能性がある。この1H-NMRでの測定法の末端アルコキシ/アリーロキシ割合の検出限界は0.01%である。
[Terminal alkoxy/aryloxy ratio of PEPCD]
PEPCD was dissolved in CDCl 3 and 400 MHz 1 H-NMR (ECZ-400 manufactured by JEOL Ltd.) was measured, and calculated from the integral value of the signal of each component.
—OCH 3 end group: δ 3.33 (s, 3H)
—OCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 end group: δ 0.91 (t, 3H)
There is a possibility that the above-described signal values may deviate due to differences in the structure of PEPCD. The detection limit of the ratio of terminal alkoxy/aryloxy in this 1 H-NMR measurement method is 0.01%.
[PEPCD中の金属含有量]
PEPCDの反応条件で揮発や分解がない金属触媒を用いた場合、金属含有濃度(ppm)は、PEPCDの収量(g)に対する、仕込みに用いた金属触媒量(g)の比に相当する。
また、分析手法としては、下記の手法(ICP-MS)を用いた。
PEPCD組成物0.2gをケルダールフラスコに精秤し、濃硫酸と濃硝酸を用いて湿式分解した。室温まで冷却後、純水を用いて定容した溶液をICP-MSELEMENT2(Thermo Fisher Scientific社製)で測定し、PEPCD組成物中の金属含有濃度(質量ppm)を算出した。
[Metal content in PEPCD]
When a metal catalyst that does not volatilize or decompose under the PEPCD reaction conditions is used, the metal content concentration (ppm) corresponds to the ratio of the metal catalyst amount (g) used in the charge to the PEPCD yield (g).
As an analysis method, the following method (ICP-MS) was used.
0.2 g of the PEPCD composition was precisely weighed into a Kjeldahl flask and subjected to wet decomposition using concentrated sulfuric acid and concentrated nitric acid. After cooling to room temperature, the solution was made to a constant volume using pure water and measured with ICP-MSELEMENT2 (manufactured by Thermo Fisher Scientific) to calculate the metal concentration (mass ppm) in the PEPCD composition.
[PEPCDのガラス転移温度(Tg)]
PEPCD約10mgをアルミニウム製パン中に封入し、DSC7(パーキンエルマージャパン製)を用い、ヘリウム雰囲気下、毎分10℃の速度で30℃から100℃、毎分10℃の速度で100℃から-130℃、毎分20℃の速度で-130℃から100℃と昇降温操作を行い、2回目昇温時の変曲点をガラス転移温度(Tg)とした。
[Glass transition temperature (Tg) of PEPCD]
About 10 mg of PEPCD was sealed in an aluminum pan, and using DSC7 (manufactured by PerkinElmer Japan), in a helium atmosphere, at a rate of 10 ° C. per minute from 30 ° C. to 100 ° C., at a rate of 10 ° C. per minute from 100 ° C. to - The temperature was increased and decreased from −130° C. to 100° C. at a rate of 20° C. per minute at 130° C., and the inflection point during the second temperature increase was taken as the glass transition temperature (Tg).
[PEPCDの溶融粘度]
PEPCD約1gを40℃に加熱して溶融させた後、E型粘度計(BROOKFIELD製DV-II+Pro、コーン:CPE-52)を用いて40℃で溶融粘度を測定した。
[Melt viscosity of PEPCD]
After about 1 g of PEPCD was heated to 40° C. to melt, the melt viscosity was measured at 40° C. using an E-type viscometer (DV-II+Pro manufactured by BROOKFIELD, cone: CPE-52).
[ポリウレタンの分子量]
ポリウレタンをジメチルアセトアミドに溶解し、濃度が0.14質量%になるようにジメチルアセトアミド溶液とした。GPC装置〔東ソー社製、製品名「HLC-8220」(カラム:TskgelGMH-XL・2本)〕を用いて、該ジメチルアセトアミド溶液を注入し、標準ポリスチレン換算で、ポリウレタンの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定した。
[Polyurethane molecular weight]
Polyurethane was dissolved in dimethylacetamide to prepare a dimethylacetamide solution having a concentration of 0.14% by mass. Using a GPC apparatus [manufactured by Tosoh Corporation, product name "HLC-8220" (column: TskgelGMH-XL, 2 columns)], the dimethylacetamide solution is injected, and the weight average molecular weight (Mw) of the polyurethane is calculated in terms of standard polystyrene. and the number average molecular weight (Mn) were measured.
[ポリウレタンの室温引張試験]
実施例及び比較例で製造されたポリウレタン溶液を9.5milのアプリケーターでフッ素樹脂シート(フッ素テープニトフロン900、厚さ0.1mm、日東電工株式会社製)上に塗布し、50℃で5時間、真空条件80℃で15時間の順で乾燥させて、ポリウレタンフィルム(厚み50~100μm)を製造した。このポリウレタンフィルム(厚み50~100μm)から1cm×15cmの試験片を切り出し、この試験片について、JIS K6301(2010)に準じ、引張試験機(オリエンテック社製、製品名「テンシロンUTM-III-100」)を用いて、チャック間距離50mm、引張速度500mm/分にて、温度23℃の温度条件、相対湿度55%で引張試験を実施し、試験片が100%伸長した時点での応力:100%モジュラス(以下、「100%M」と称する場合がある。)を測定した。この100%モジュラス(100%M)が10MPa以下が柔軟性に優れており、8MPa以下がより好ましく、6MPa以下がさらに好ましい。また、試験片が破断した際の伸度(破断伸度)と応力(破断強度)も測定した。破断伸度が大きく、破断強度が高いものほど柔軟性と機械強度に優れている。高強度のエラストマーとして使用するためには、破断伸度が300%以上、特に400%以上、とりわけ500%以上で、破断強度は、25MPa以上が好ましく、30MPa以上がより好ましく、34MPa以上がさらに好ましく、36MPa以上が特に好ましい。
[Polyurethane Room Temperature Tensile Test]
The polyurethane solutions produced in Examples and Comparative Examples were applied to a fluororesin sheet (fluororesin tape Nitoflon 900, thickness 0.1 mm, manufactured by Nitto Denko Corporation) with a 9.5 mil applicator, and the solution was applied at 50° C. for 5 hours. , and vacuum conditions of 80° C. for 15 hours to produce a polyurethane film (thickness: 50 to 100 μm). A test piece of 1 cm x 15 cm is cut out from this polyurethane film (thickness 50 to 100 μm), and this test piece is subjected to a tensile tester (manufactured by Orientec, product name “Tensilon UTM-III-100”) according to JIS K6301 (2010). ”), a tensile test was performed at a chuck distance of 50 mm, a tensile speed of 500 mm / min, a temperature of 23 ° C., and a relative humidity of 55%. % modulus (hereinafter sometimes referred to as "100% M") was measured. The flexibility is excellent when the 100% modulus (100% M) is 10 MPa or less, more preferably 8 MPa or less, and even more preferably 6 MPa or less. In addition, elongation (elongation at break) and stress (strength at break) when the test piece was broken were also measured. The greater the elongation at break and the higher the strength at break, the better the flexibility and mechanical strength. For use as a high-strength elastomer, the breaking elongation is preferably 300% or more, particularly 400% or more, especially 500% or more, and the breaking strength is preferably 25 MPa or more, more preferably 30 MPa or more, and further preferably 34 MPa or more. , 36 MPa or more are particularly preferred.
[ポリウレタンの低温引張試験]
上述のポリウレタン試験片を、-10℃に設定した恒温槽[(株)島津製作所社製、製品名「THERMOSTATIC CHAMBER TCR2W-200T」]にチャック間距離50mmとなるように設置し、-10℃で3分間静置した後、引張試験機〔(株)島津製作所社製、製品名「オートグラフAG-X 5kN」〕を用いて、引張速度500mm/分にて引張試験を実施し、試験片の100%モジュラス(100%M)および、破断時の応力および伸度を測定した。
この-10℃での100%モジュラス(100M)は低温柔軟性の観点から好ましくは20MPa以下、より好ましくは15MPa以下、さらに好ましくは10MPa以下である。-10℃での100%モジュラスが上記上限を超えると低温での柔軟性、耐衝撃性、耐屈曲性が不十分であったり、加工性などのハンドリング性を損なったりする場合がある。また、この-10℃での破断伸度は350%以上、特に400%以上、とりわけ450%以上であることが好ましく、破断強度は40MPa以上が好ましく、50MPa以上がより好ましく、60MPa以上がさらに好ましい。
本発明のPEPCDを用いたポリウレタンは、低温特性が良好であるが、低温特性とは低温での柔軟性、耐衝撃性、耐屈曲性、耐久性のことであり、上記の低温引張試験により測定された引張破断伸度、破断強度及び100%モジュラスにより評価することができる。
[Polyurethane low temperature tensile test]
The above-described polyurethane test piece was placed in a constant temperature bath [manufactured by Shimadzu Corporation, product name "THERMOSTATIC CHAMBER TCR2W-200T"] set at -10 ° C. so that the distance between chucks was 50 mm, and the temperature was set at -10 ° C. After standing for 3 minutes, a tensile test was performed at a tensile speed of 500 mm / min using a tensile tester [manufactured by Shimadzu Corporation, product name "Autograph AG-X 5 kN"]. 100% modulus (100% M) and stress and elongation at break were measured.
The 100% modulus (100M) at −10° C. is preferably 20 MPa or less, more preferably 15 MPa or less, still more preferably 10 MPa or less from the viewpoint of low-temperature flexibility. If the 100% modulus at −10° C. exceeds the above upper limit, the flexibility, impact resistance, and flex resistance at low temperatures may be insufficient, or handling properties such as workability may be impaired. In addition, the elongation at break at -10°C is preferably 350% or more, particularly 400% or more, particularly preferably 450% or more, and the breaking strength is preferably 40 MPa or more, more preferably 50 MPa or more, and further preferably 60 MPa or more. .
Polyurethanes using the PEPCD of the present invention have good low-temperature properties. Low-temperature properties are flexibility, impact resistance, flex resistance, and durability at low temperatures, which are measured by the above-mentioned low-temperature tensile test. It can be evaluated by measured tensile elongation at break, breaking strength and 100% modulus.
[ポリウレタンの湿熱条件試験]
前記ポリウレタンの引張試験と同様にして製造されたポリウレタン試験片(幅10mm、長さ100mm、厚み約50μmの短冊状)を、恒温恒湿槽(ヤマト科学製 IH401)に入れて、温度70℃、相対湿度95%で7日間保管し、この保管前後のポリウレタン試験片について室温引張試験を行い、破断伸度と破断強度を測定した。
湿熱試験後の破断強度が高いほど、ポリウレタンの耐湿熱性が高い、即ち、耐加水分解性に優れると評価できる。耐湿熱性の高いエラストマーとして使用するためには、7日間の湿熱試験後の破断強度としては、40MPa以上が好ましく、42MPa以上がより好ましく、44MPa以上がさらに好ましく、46MPa以上が特に好ましい。また、湿熱試験前の強度に対する7日間の湿熱試験後の強度の割合が高いほうが好ましく、その割合としては400%以上が好ましく、500%以上がさらに好ましく、600%以上がよりさらに好ましい。また、湿熱試験前の強度に対する7日間の湿熱試験後の強度の割合が高いほうが湿熱条件下での耐久性の観点から好ましく、その割合としては80%以上が好ましく、85%以上がさらに好ましく、90%以上がよりさらに好ましい。
[Polyurethane wet heat condition test]
A polyurethane test piece (10 mm wide, 100 mm long, and approximately 50 μm thick strip) manufactured in the same manner as the polyurethane tensile test was placed in a thermo-hygrostat (Yamato Scientific IH401) at a temperature of 70° C. It was stored at a relative humidity of 95% for 7 days, and a room temperature tensile test was performed on the polyurethane test piece before and after this storage to measure the elongation at break and the strength at break.
It can be evaluated that the higher the breaking strength after the moist heat test, the higher the moist heat resistance of the polyurethane, that is, the better the hydrolysis resistance. For use as an elastomer with high resistance to heat and humidity, the breaking strength after a heat and humidity test for 7 days is preferably 40 MPa or higher, more preferably 42 MPa or higher, even more preferably 44 MPa or higher, and particularly preferably 46 MPa or higher. In addition, the ratio of the strength after the 7-day wet heat test to the strength before the wet heat test is preferably high, and the ratio is preferably 400% or more, more preferably 500% or more, and even more preferably 600% or more. In addition, it is preferable that the ratio of the strength after the wet heat test for 7 days to the strength before the wet heat test is higher from the viewpoint of durability under wet heat conditions, and the ratio is preferably 80% or more, more preferably 85% or more. 90% or more is even more preferable.
〔化合物略号〕
実施例および比較例における化合物の略号は以下の通りである。
PTMG-1:水酸基価510.0mg-KOH/g、数平均分子量220の
ポリオキシテトラメチレンエーテルグリコール
EC:エチレンカーボネート 三菱ケミカル株式会社製
Mg(acac)2:マグネシウム(II)アセチルアセトナート 東京化成工業株式会社製
BEPD:2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール 東京化成工業株式会社製
1,10DD:1,10-デカンジオール 東京化成工業株式会社製 (植物由来)
DMD:ダイマージオール クローダジャパン社製 製品名 PRIPOL2033 (植物由来)
1,3PD:1,3-プロパンジオール デュポン社製 製品名 Susterra(植物由来)
1,4BD:1,4-ブタンジオール 三菱ケミカル株式会社製
MDI:4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート 東京化成工業株式会社製
[Compound abbreviation]
Abbreviations of compounds in Examples and Comparative Examples are as follows.
PTMG-1: hydroxyl value 510.0 mg-KOH / g, number average molecular weight 220
Polyoxytetramethylene ether glycol EC: Ethylene carbonate Mitsubishi Chemical Co., Ltd. Mg (acac) 2 : Magnesium (II) acetylacetonate Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. BEPD: 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 1,10DD: 1,10-decanediol Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (derived from plants)
DMD: Dimer Diol Croda Japan Product name: PRIPOL2033 (derived from plants)
1,3PD: 1,3-propanediol manufactured by DuPont Product name: Susterra (derived from plants)
1,4BD: 1,4-butanediol manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation MDI: 4,4'-diphenylmethane diisocyanate manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
〔PEPCDの製造と評価〕
[実施例1-1]
撹拌機、留出液トラップ、圧力調整装置、30mmφ規則充填物入り蒸留塔、分留器を備えた2Lガラス製セパラブルフラスコにPTMG-1:683g、BEPD:124g、EC:393g、Mg(acac)2:345mgを入れ、窒素ガス置換した。撹拌下、内温を150℃まで昇温して、内容物を加熱溶解した。その後、減圧を行いエチレングリコールとECを系外へ除去しながら、反応温度150℃~160℃、圧力6kPa~1kPa、で20時間重合を行った。また前記重合の途中でEC:153gをさらに加え、重合物を得た。
次いで、得られた重合物に8.5質量%リン酸/BG溶液:1.5gを加えて触媒を失活させた。その後、蒸留塔を取り外し、0.5kPa、170℃で残存モノマーを除去することで、粗PEPCD含有組成物を得た。
[Manufacture and evaluation of PEPCD]
[Example 1-1]
PTMG-1: 683 g, BEPD: 124 g, EC: 393 g, Mg (acac) in a 2 L glass separable flask equipped with a stirrer, distillate trap, pressure regulator, 30 mmφ regular packed distillation column, fractionator 2 : 345 mg was added, and nitrogen gas was substituted. While stirring, the internal temperature was raised to 150° C. to heat and dissolve the contents. Thereafter, while removing ethylene glycol and EC from the system by reducing the pressure, polymerization was carried out at a reaction temperature of 150° C. to 160° C. and a pressure of 6 kPa to 1 kPa for 20 hours. During the polymerization, 153 g of EC was further added to obtain a polymer.
Then, 1.5 g of 8.5% by mass phosphoric acid/BG solution was added to the obtained polymer to deactivate the catalyst. After that, the distillation column was removed and residual monomers were removed at 0.5 kPa and 170° C. to obtain a crude PEPCD-containing composition.
得られた粗PEPCD含有組成物を20g/分の流量で薄膜蒸留装置に送液し、薄膜蒸留(温度:210℃、圧力:53Pa)を行ってPEPCDを得た。薄膜蒸留装置としては、直径50mm、高さ200mm、面積0.0314m2の内部コンデンサー、ジャケット付きの柴田科学株式会社製、分子蒸留装置MS-300特型を使用した。得られたPEPCD(以下、「PEPCD-1」と称する。)の分析値及び物性値を表2に示した。 The resulting crude PEPCD-containing composition was fed to a thin film distillation apparatus at a flow rate of 20 g/min, and subjected to thin film distillation (temperature: 210°C, pressure: 53 Pa) to obtain PEPCD. As the thin-film distillation apparatus, a molecular distillation apparatus MS-300 special type manufactured by Shibata Scientific Co., Ltd. with an internal condenser having a diameter of 50 mm, a height of 200 mm and an area of 0.0314 m 2 and a jacket was used. Table 2 shows analytical values and physical property values of the obtained PEPCD (hereinafter referred to as "PEPCD-1").
[実施例1-2~3、比較例1-1,2]
ポリアルキレンエーテルグリコール、ジオール化合物及びカーボネート化合物の種類及び/又は量を表1記載に変更した以外は実施例1と同様の方法でそれぞれPEPCD-2~3、PEPCD-R1,R2を製造した。
得られたPEPCDの分析値及び物性値を表2に示した。
[Examples 1-2 to 3, Comparative Examples 1-1 and 2]
PEPCD-2 to 3, PEPCD-R1 and R2 were produced in the same manner as in Example 1 except that the types and/or amounts of the polyalkylene ether glycol, diol compound and carbonate compound were changed as shown in Table 1.
Table 2 shows the analytical values and physical property values of the obtained PEPCD.
[比較例1-3]
市販のポリカーボネートジオール(PCD)である三菱ケミカル株式会社製 ベネビオールNL2010DB(ジオール化合物として、1,4-ブタンジオールと1,10-デカンジオールを用いた、分子量2000のポリカーボネートジオール)(以下PCD-R3と称する。)の分析値及び物性値を表2に示した。
[Comparative Example 1-3]
Beneviol NL2010DB manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, which is a commercially available polycarbonate diol (PCD) (polycarbonate diol having a molecular weight of 2000 using 1,4-butanediol and 1,10-decanediol as diol compounds) (hereinafter referred to as PCD-R3) ) are shown in Table 2.
〔ポリウレタンの製造と評価〕
[実施例2-1~3、比較例2-1~3]
実施例1-1~3および比較例1-1~3それぞれで得られたPEPCD又はPCDを用いてポリウレタンを製造し、物性値の測定を行った
[Production and Evaluation of Polyurethane]
[Examples 2-1 to 3, Comparative Examples 2-1 to 3]
Polyurethanes were produced using the PEPCD or PCD obtained in Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-3, respectively, and their physical properties were measured.
<ポリウレタンの製造>
実施例1-1で得られたPEPCD-1を原料として用いて、以下の操作でポリウレタンを製造した。
60℃のオイルバス上に、熱電対、冷却管及び撹拌装置を具備したセパラブルフラスコを設置し、あらかじめ80℃に加温したPEPCD-1を50.6g、BGを4.9g、脱水N,N-ジメチルホルムアミド(和光純薬工業株式会社製)を177g入れ、次いで、MDIを14.6g添加し、セパラブルフラスコ内を窒素雰囲気下、60rpmで撹拌しながら1時間程度で80℃に昇温した。80℃となった後、ウレタン化触媒としてネオスタンU-830(日東化成株式会社製)0.0136gを添加し、80℃で、さらに2時間程度撹拌した。その後、MDIをOHに対するNCOの等量として1.0付近になるように分割添加して、ポリウレタンを得た。このポリウレタンの性状及び物性の評価結果を表3A,3Bに示した。
実施例1-2~3、比較例1-1~3で得られたPEPCD又はPCDも同様に原料として用いてポリウレタンを合成し、得られたポリウレタンの性状及び物性の評価結果を表3A,3Bに示した。
<Production of Polyurethane>
Using the PEPCD-1 obtained in Example 1-1 as a raw material, a polyurethane was produced by the following procedure.
A separable flask equipped with a thermocouple, a condenser tube and a stirrer was placed on an oil bath at 60° C., and 50.6 g of PEPCD-1 preheated to 80° C., 4.9 g of BG, dehydrated N, 177 g of N-dimethylformamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, then 14.6 g of MDI was added, and the temperature was raised to 80°C in about 1 hour while stirring at 60 rpm in a separable flask under a nitrogen atmosphere. did. After reaching 80°C, 0.0136 g of Neostan U-830 (manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.) was added as a urethanization catalyst, and the mixture was further stirred at 80°C for about 2 hours. Thereafter, MDI was added in portions so that the equivalent amount of NCO to OH was around 1.0 to obtain a polyurethane. The properties and physical properties of this polyurethane are shown in Tables 3A and 3B.
PEPCD or PCD obtained in Examples 1-2 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-3 were also used as starting materials to synthesize polyurethanes. The properties and physical properties of the resulting polyurethanes were evaluated in Tables 3A and 3B. It was shown to.
実施例1-1~3で得られたPEPCD-1~3を原料として合成された実施例2-1~3のポリウレタンは、100%モデュラス(100%M)が低く、破断伸度が大きく、柔軟性に優れ、伸長時に破断しにくいポリウレタンであった。同様に低温時の100%モデュラス(100%M)が低く、破断伸度が大きいことから、低温下においても柔軟性および伸張性を保つことができた。また湿熱試験後の破断強度維持率も高く、耐加水分解性にも優れたポリウレタンであった。
比較例1-1~2で得られたPEPCD-R1およびPEPCD-R2を原料として合成された比較例2-1および比較例2-2のポリウレタンは、7日間湿熱条件に晒されると、試験前の状態から80%以下に破断強度が低下した。すなわち、耐湿熱性、耐加水分解性が低かった。
比較例1-3のPCD-R3を原料として合成された比較例2-3のポリウレタンは、100%モデュラス(100%M)が大きく、破断伸度が低く、柔軟性の低いポリウレタンであった。さらに低温下の測定では100%モデュラス(100%M)が極めて大きく、破断伸度も低かった。
The polyurethanes of Examples 2-1 to 2-3 synthesized using the PEPCD-1 to 3 obtained in Examples 1-1 to 1-3 as raw materials had a low 100% modulus (100% M) and a large breaking elongation. The polyurethane had excellent flexibility and was hard to break when stretched. Similarly, since the 100% modulus (100% M) at low temperature was low and the elongation at break was large, the flexibility and extensibility could be maintained even at low temperatures. In addition, the polyurethane had a high breaking strength retention rate after the wet heat test and was also excellent in hydrolysis resistance.
The polyurethanes of Comparative Examples 2-1 and 2-2, which were synthesized using the PEPCD-R1 and PEPCD-R2 obtained in Comparative Examples 1-1 and 1-2 as raw materials, were exposed to moist heat conditions for 7 days, resulting in The breaking strength decreased from the state of 1 to 80% or less. That is, the wet heat resistance and hydrolysis resistance were low.
The polyurethane of Comparative Example 2-3 synthesized from PCD-R3 of Comparative Example 1-3 had a large 100% modulus (100% M), a low elongation at break, and low flexibility. Furthermore, in the measurement at low temperature, the 100% modulus (100% M) was extremely large and the elongation at break was also low.
Claims (14)
該金属が、亜鉛および長周期型周期表第2族の金属からなる群より選ばれた少なくとも1種であるポリエーテルポリカーボネートジオール組成物。 A polyether polycarbonate diol composition comprising the polyether polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 7 and a metal,
The polyether polycarbonate diol composition, wherein the metal is at least one selected from the group consisting of zinc and Group 2 metals of the long-period periodic table.
触媒の存在下、水酸基価が220mg-KOH/g以上750mg-KOH/g以下のポリアルキレンエーテルグリコール、炭素数7~50のジオール化合物及びカーボネート化合物を反応させる工程を含むポリエーテルポリカーボネートジオールの製造方法。 A method for producing the polyether polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 7,
A method for producing a polyether polycarbonate diol comprising a step of reacting a polyalkylene ether glycol having a hydroxyl value of 220 mg-KOH/g or more and 750 mg-KOH/g or less, a diol compound having 7 to 50 carbon atoms and a carbonate compound in the presence of a catalyst. .
R2は、炭素数1~20の1価の炭化水素基またはハロゲン原子を表し、該炭化水素基はハロゲン原子が置換していてもよく、酸素原子を有していてもよい。
Mは亜鉛または長周期型周期表第2族の金属を表し、n=2である。) The catalyst is a composition containing at least one metal (M) selected from zinc and Group 2 metals of the long-period periodic table and at least one compound represented by the following formula (1), or 12. The method for producing a polyether polycarbonate diol according to claim 10 or 11, which is at least one salt represented by the formula (2) and a composition containing them as a precursor.
R 2 represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a halogen atom, and the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom or may have an oxygen atom.
M represents zinc or a metal of group 2 of the long period periodic table, and n=2. )
8. A method for producing polyurethane, wherein raw materials containing the polyether polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 7 and a compound having a plurality of isocyanate groups are subjected to an addition polymerization reaction.
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