JP2022166839A - ポリオール組成物、ポリウレタン樹脂組成物、皮膜、及び皮革様シート - Google Patents

ポリオール組成物、ポリウレタン樹脂組成物、皮膜、及び皮革様シート Download PDF

Info

Publication number
JP2022166839A
JP2022166839A JP2022069338A JP2022069338A JP2022166839A JP 2022166839 A JP2022166839 A JP 2022166839A JP 2022069338 A JP2022069338 A JP 2022069338A JP 2022069338 A JP2022069338 A JP 2022069338A JP 2022166839 A JP2022166839 A JP 2022166839A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
containing polyol
structural unit
polyol composition
carbonate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022069338A
Other languages
English (en)
Inventor
康之 月森
Yasuyuki Tsukimori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei Corp filed Critical Asahi Kasei Corp
Publication of JP2022166839A publication Critical patent/JP2022166839A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/44Polycarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/18Block or graft polymers
    • C08G64/183Block or graft polymers containing polyether sequences
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3206Polyhydroxy compounds aliphatic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/4009Two or more macromolecular compounds not provided for in one single group of groups C08G18/42 - C08G18/64
    • C08G18/4018Mixtures of compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/48
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4236Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing only aliphatic groups
    • C08G18/4238Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing only aliphatic groups derived from dicarboxylic acids and dialcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4266Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain prepared from hydroxycarboxylic acids and/or lactones
    • C08G18/4269Lactones
    • C08G18/4277Caprolactone and/or substituted caprolactone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • C08G18/4854Polyethers containing oxyalkylene groups having four carbon atoms in the alkylene group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6603Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6607Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6633Compounds of group C08G18/42
    • C08G18/6637Compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/664Compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/64Polyesters containing both carboxylic ester groups and carbonate groups
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06NWALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/12Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. gelatine proteins
    • D06N3/14Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. gelatine proteins with polyurethanes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06NWALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N2209/00Properties of the materials
    • D06N2209/14Properties of the materials having chemical properties
    • D06N2209/143Inert, i.e. inert to chemical degradation, corrosion resistant
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06NWALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N2209/00Properties of the materials
    • D06N2209/16Properties of the materials having other properties
    • D06N2209/1685Wear resistance
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06NWALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N2211/00Specially adapted uses
    • D06N2211/12Decorative or sun protection articles
    • D06N2211/28Artificial leather

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)

Abstract

【課題】塗料やポリウレタンの製造時において溶剤の使用量を低減することが可能であり、低温柔軟性、耐薬品性(例えば、耐オレイン酸性)及び耐摩耗性に優れたポリウレタンを得ることができるカーボネート基含有ポリオール組成物を提供すること。【解決手段】数平均分子量が300~10000であり、構成単位(I):-(R11-O-CO-O)n11-で表される繰り返し単位と、構成単位(II):-(R21-O)n21-で表される繰り返し単位及び-(R31-CO-O)n31-で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種と、を含有し、前記構成単位(I)及び前記構成単位(II)の合計質量に対し、前記構成単位(II)の含有量が1質量%以上99質量%以下である、カーボネート基含有ポリオール組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリオール組成物、ポリウレタン樹脂組成物、皮膜、及び皮革様シートに関する。
従来、ポリウレタン樹脂は、合成皮革、人工皮革、接着剤、家具用塗料、自動車用塗料等の幅広い領域で使用されている。ポリウレタン樹脂の原料のうち、イソシアネートと反応させるポリオール成分としてポリエーテルやポリエステル、ポリカーボネートが用いられている。しかしながら、近年、耐熱性、耐候性、耐加水分解性、耐溶剤性や耐日焼け止め性、耐傷付き性等、ポリウレタン樹脂の耐久性への要求が高まっている。一方で、欧州や中国等では、環境負荷低減を目的にVOC削減が達成できる材料へのシフトが推進されている。
非特許文献1によれば、一般的に、ポリオール成分としてポリエーテルポリオールは低粘度である。そのため、ポリエーテルポリオールを用いたポリウレタンは柔軟性、耐加水分解性に優れるものの、耐熱性や耐候性が劣るとされている。また、ポリエステルポリオールを用いたポリウレタンは耐熱性、耐候性は改善されるものの、耐加水分解性に劣る。これに対し、ポリカーボネートポリオールを用いたポリウレタンは耐熱性や耐薬品性や耐加水分解性などの耐久性において最良の耐久グレードとされている。
例えば、特許文献1には、共重合ポリカーボネートジオールを経済的かつ簡便に製造する方法が開示されている。また、例えば、特許文献2には、ポリカーボネートジオール/ポリエーテルブロック共重合体が開示されている。
特開平3-252420号公報 特開2006-124486号公報
"ポリウレタンの材料選定、構造制御と改質 事例集"51項~62項 (株)技術情報協会出版、2014年12月 第1版発行
しかしながら、ポリカーボネートポリオールは、単体での粘度が他のポリオールに比べ高いため、ポリカーボネートポリオールの取扱を容易にするために有機溶剤を用いて粘度を低くすることが一般的に行われている。
例えば、塗料やポリウレタンの製造時においてポリカーボネートポリオールを用いる場合には多量の溶剤が必要となる。特許文献1及び特許文献2に記載のポリカーボネートジオールを用いたポリウレタン樹脂においても、低温柔軟性、耐久性の要求物性が厳しい用途においては改善の余地を有している。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、塗料やポリウレタンの製造時における溶剤の使用量を低減することが可能であり、低温柔軟性、耐薬品性(例えば、耐オレイン酸性)及び耐摩耗性に優れたポリウレタンを得ることができるカーボネート基含有ポリオール組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、鋭意検討した結果、カーボネート基を特定の割合で含有し、特定の構造を有するポリオール組成物を用いることで、上記課題の解決図られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、以下の形態を含む。
[1]
数平均分子量が300~10000であり、
構成単位(I):下記式(A)で表される繰り返し単位と、構成単位(II):下記式(B)で表される繰り返し単位及び下記式(C)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種と、を含有し、
前記構成単位(I)及び前記構成単位(II)の合計質量に対し、前記構成単位(II)の含有量が1質量%以上99質量%以下である、カーボネート基含有ポリオール組成物。
Figure 2022166839000001
(式(A)中、R11は、炭素数2以上15以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数ある場合のR11は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n11は任意の整数である。)
Figure 2022166839000002
(式(B)中、R21は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数ある場合のR21は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n21は2以上の任意の整数である。)
Figure 2022166839000003
(式(C)中、R31は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数ある場合のR31は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n31は任意の整数である。)
[2]
前記構成単位(I)及び前記構成単位(II)の合計質量に対し、前記構成単位(II)の含有量が40質量%以上95質量%以下である、[1]に記載のカーボネート基含有ポリオール組成物。
[3]
前記構成単位(II)が、前記式(B)で表される繰り返し単位である、[1]又は[2]に記載のカーボネート基含有ポリオール組成物。
[4]
[1]~[3]のいずれかに記載のカーボネート基含有ポリオール組成物と、
複数のイソシアネート基を有する化合物と、
ポリオール及びポリアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種の鎖延長剤と、を用いてなる、ポリウレタン樹脂組成物。
[5]
[4]に記載のポリウレタン樹脂組成物より形成される皮膜。
[6]
[5]に記載の皮膜を有する皮革様シート。
本発明により、塗料やポリウレタンの製造時において溶剤の使用量を低減することが可能であり、低温柔軟性、耐薬品性及び耐摩耗性に優れたポリウレタンを提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と言う。)について、説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
<カーボネート基含有ポリオール組成物>
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物は、数平均分子量が300~10000であり、下記構成単位(I)及び下記構成単位(II)を含有し、前記構成単位(I)及び前記構成単位(II)の合計質量に対し、前記構成単位(II)の含有量が1質量%以上99質量%以下である。
・構成単位(I):下記式(A)で表される繰り返し単位。
Figure 2022166839000004
(式(A)中、R11は、炭素数2以上15以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数ある場合のR11は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n11は任意の整数である。)
・構成単位(II):下記式(B)で表される繰り返し単位及び下記式(C)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種。
Figure 2022166839000005
(式(B)中、R21は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数ある場合のR21は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n21は2以上の任意の整数である。)
Figure 2022166839000006
(式(C)中、R31は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数ある場合のR31は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n31は任意の整数である。)
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物は、このような構成とすることにより、塗料やポリウレタンの製造時において溶剤の使用量を低減することが可能であり、低温柔軟性に優れ、耐薬品性及び耐摩耗性に優れたポリウレタンを提供することができる。
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物は、前記構成単位(II)が、上記式(B)で表される繰り返し単位又は上記式(C)で表される繰り返し単位であることが好ましい。本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物は、前記構成単位(II)が、上記式(B)で表される繰り返し単位又は上記式(C)で表される繰り返し単位であると、塗料やポリウレタンの製造時において溶剤の使用量を一層低減することが可能であり、低温柔軟性、耐薬品性及び耐摩耗性に一層優れたポリウレタンを提供することができる傾向にある。
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物は、前記構成単位(II)が、上記式(B)で表される繰り返し単位であることがより好ましい。本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物は、前記構成単位(II)が、上記式(B)で表される繰り返し単位であると、塗料やポリウレタンの製造時において溶剤の使用量をより一層低減することが可能であり、低温柔軟性、耐薬品性及び耐摩耗性により一層優れたポリウレタンを提供することができる傾向にある。
なお、本実施形態において、構成単位(I)及び構成単位(II)は後述の実施例に記載の方法により確認することができる。
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物において、末端構造は、一方の末端がカーボネート基に結合し、もう一方の末端が水酸基に結合している末端構造、又は、両末端がカーボネート基に結合している末端構造、又は、両末端が水酸基に結合している末端構造である。
また、本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物において、末端構造は、一方の末端がカーボネート基に結合し、もう一方の末端が水酸基に結合している末端構造と、両末端がカーボネート基に結合している末端構造との混合であってもよい。
次いで、上記式(A)で表される繰り返し単位の詳細について、以下に説明する。
(R11
上記式(A)中、R11は、炭素数2以上15以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数ある場合のR11は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
11における2価の直鎖状脂肪族炭化水素基としては、炭素数が2以上15以下であり、3以上12以下であることが好ましく、3以上10以下であることがより好ましい。
11における2価の直鎖状脂肪族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプチレン基、オクチレン基等が挙げられる。
11における2価の分岐鎖状脂肪族炭化水素基としては、炭素数が3以上15以下であり、3以上12以下であることが好ましく、3以上10以下であることがより好ましい。
11における2価の分岐鎖状肪族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、イソプロピレン基、イソブチレン基、tert-ブチレン基、イソペンチレン基、2,2-ジメチルトリメチレン基、イソヘキシレン基、イソヘプチレン基、イソオクチレン基等が挙げられる。
11における2価の環状脂肪族炭化水素基としては、炭素数が3以上15以下であり、6以上15以下であることが好ましく、6以上10以下であることがより好ましい。
11における2価の環状の脂肪族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基等が挙げられる。
11における2価の芳香族炭化水素基としては、炭素数が6以上15以下であり、6以上12以下であることが好ましく、6以上10以下であることがより好ましい。
11における2価の芳香族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
中でも、R11としては、炭素数3以上10以下の2価の直鎖状脂肪族炭化水素基、又は、炭素数3以上10以下の2価の分岐鎖状肪族炭化水素基が好ましく、炭素数4以上6以下の2価の直鎖状脂肪族炭化水素基がより好ましく、ブチレン基及びヘキシレン基の2価の直鎖状脂肪族炭化水素基がさらにより好ましい。
また、本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物は、少なくとも一部が、上記式(A)で表される繰り返し単位におけるR11が炭素数2以上15以下の2価の直鎖状及び分岐鎖状の脂肪族炭化水素基からなる群より選ばれる少なくとも2種以上であることが好ましい。この場合、常温で液状のカーボネート基含有ポリオール組成物が得られる傾向にある。
なお、本実施形態において、カーボネート基含有ポリオール組成物中の上記式(A)で表される繰り返し単位におけるR11の組成は以下の方法により決定することができる。
まず、100mlのナスフラスコに、サンプルを1g測り取り、エタノール30g、水酸化カリウム4gを入れて、混合物を得る。得られた混合物を100℃のオイルバスで1時間加熱する。前記混合物を室温まで冷却後、指示薬としてフェノールフタレインを前記混合物に1~2滴添加し、塩酸で中和する。その後、前記混合物を冷蔵庫で3時間冷却し、沈殿した塩を濾過で除去した後、濾液を下記分析条件にてガスクロマトグラフィー(以下、GCと表記する)分析する。GC分析により得られたジオール化合物の面積値を元に、カーボネート基含有ポリオール組成物中の上記式(A)で表される繰り返し単位におけるR11の組成を決定することができる。
(n11)
上記式(A)中、n11は、カーボネート構造(-R11-O-CO-O-)の繰り返し数を表す。n11は任意の整数であるが、本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物全体におけるn11の平均値は、1以上50以下の範囲が好ましく、2以上50以下の範囲がより好ましく、2以上30以下の範囲がさらに好ましく、3以上20以下の範囲が特に好ましい。
n11は、カーボネート基含有ポリオール組成物を必要に応じてアルカリ分解して原料ジオール成分を取りだし、当該成分について、GC-MS測定、LC-MS測定、NMR測定及びGPC測定を行うことで求めることができる。
次いで、上記式(B)で表される繰り返し単位の詳細について、以下に説明する。
(R21
上記式(B)中、R21は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数あるR21は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
21における2価の直鎖状脂肪族炭化水素基としては、炭素数が2以上20以下であり、2以上12以下であることが好ましく、3以上6以下であることがより好ましい。R21における2価の直鎖状脂肪族炭化水素基が、炭素数3以上であると、低温柔軟性、耐薬品性及び耐摩耗性により一層優れたポリウレタンを提供することができる傾向にある。
21における2価の直鎖状脂肪族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプチレン基、オクチレン基等が挙げられる。
21における2価の分岐鎖状脂肪族炭化水素基としては、炭素数が3以上20以下であり、3以上12以下であることが好ましく、3以上6以下であることがより好ましい。
21における2価の分岐鎖状肪族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、イソプロピレン基、イソブチレン基、tert-ブチレン基、イソペンチレン基、2,2-ジメチルトリメチレン基、イソヘキシレン基、イソヘプチレン基、イソオクチレン基等が挙げられる。
21における2価の環状脂肪族炭化水素基としては、炭素数が6以上20以下であり、6以上12以下であることが好ましく、6以上8以下であることがより好ましい。
21における2価の環状の脂肪族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基等が挙げられる。
21における2価の芳香族炭化水素基としては、炭素数が6以上15以下であり、6以上12以下であることが好ましく、6以上10以下であることがより好ましい。
21における2価の芳香族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
中でも、R21としては、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状又は環状の脂肪族炭化水素基(すなわち、アルキレン基)が好ましく、炭素数2以上6以下の2価の直鎖状脂肪族炭化水素基、及び/又は、炭素数3以上6以下の2価の分岐鎖状肪族炭化水素基がより好ましい。特に、R21が2価の分岐鎖状脂肪族炭化水素基を含有すると、低温特性、並びに、耐薬品性及び耐湿熱性等の耐久性により一層優れたポリウレタンが得られる傾向にある。
(n21)
上記式(B)中、n21は構造(-R21-O-)の繰り返し数を表す。上記式(B)中、n21は任意の整数であるが、本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物全体におけるn21の平均値は11以上であり、好ましくは12以上70以下の範囲であり、12以上60以下の範囲がより好ましく、15以上50以下の範囲が特に好ましい。
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物全体におけるn21の平均値が上記下限値以上であることにより、柔軟性及び低温柔軟性により一層優れたポリウレタンが得られる傾向にある。また、本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物全体におけるn21の平均値が上記上限値以下であることにより、カーボネート基含有ポリオール組成物の粘度がより低粘度になる傾向になる。
上記n21は、カーボネート基含有ポリオール組成物を必要に応じてアルカリ分解して原料ジオール成分を取り出し、当該成分についてGC-MS測定、LC-MS測定、NMR測定及びGPC測定を行うことで求めることができる。
中でも、上記式(B)で表される繰り返し単位としては、ポリオキシアルキレン構造が好ましい。
上記式(B)に含まれる好ましいオキシアルキレン基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、オキシエチレン基、オキシ1-メチルエチレン基、オキシテトラメチレン基、オキシ2,2-ジメチルトリメチレン基等が挙げられる。中でも、オキシ1-メチルエチレン基を含有している構造が好ましく、オキシ1-メチルエチレン基及びオキシエチレン基が特に好ましい。上記式(B)に含まれる好ましいオキシアルキレン基が上記構造であることにより、カーボネート基含有ポリオール組成物が側鎖メチル基の導入により常温液状になり作業性に優れ、また、得られるポリウレタンの柔軟性及び低温特性に富む傾向にある。
次いで、上記式(C)で表される繰り返し単位の詳細について、以下に説明する。
(R31
上記式(C)中、R31は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数あるR31は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
31における2価の直鎖状脂肪族炭化水素基としては、炭素数が2以上20以下であり、2以上12以下であることが好ましく、2以上6以下であることがより好ましい。
31における2価の直鎖状脂肪族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプチレン基、オクチレン基等が挙げられる。
31における2価の分岐鎖状脂肪族炭化水素基としては、炭素数が3以上20以下であり、3以上12以下であることが好ましく、3以上6以下であることがより好ましい。
31における2価の分岐鎖状肪族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、イソプロピレン基、イソブチレン基、tert-ブチレン基、イソペンチレン基、2,2-ジメチルトリメチレン基、イソヘキシレン基、イソヘプチレン基、イソオクチレン基等が挙げられる。
31における2価の環状脂肪族炭化水素基としては、炭素数が6以上20以下であり、6以上12以下であることが好ましく、6以上8以下であることがより好ましい。
31における2価の環状の脂肪族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基等が挙げられる。
31における2価の芳香族炭化水素基としては、炭素数が6以上15以下であり、6以上12以下であることが好ましく、6以上10以下であることがより好ましい。
31における2価の芳香族炭化水素基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
中でも、R31としては、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状又は環状の脂肪族炭化水素基(すなわち、アルキレン基)が好ましく、炭素数2以上6以下の2価の直鎖状脂肪族炭化水素基、及び/又は、炭素数3以上6以下の2価の分岐鎖状肪族炭化水素基がより好ましい。特に、R31が2価の分岐鎖状脂肪族炭化水素基を含有すると、低温特性、並びに、耐薬品性及び耐湿熱性等の耐久性により一層優れたポリウレタンが得られる傾向にある。
(n31)
上記式(C)中、n31は構造(-R31-CO-O-)の繰り返し数を表す。上記式(C)中、n31は任意の整数であるが、本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物全体におけるn31の平均値は2以上であり、好ましくは2以上50以下の範囲であり、3以上30以下の範囲がより好ましく、4以上25以下の範囲が特に好ましい。
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物全体におけるn31の平均値が上記下限値以上であることにより、柔軟性及び低温柔軟性により一層優れたポリウレタンが得られる傾向にある。また、本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物全体におけるn31の平均値が上記上限値以下であることにより、カーボネート基含有ポリオール組成物の粘度がより低粘度になる傾向になる。
上記n31は、カーボネート基含有ポリオール組成物を必要に応じてアルカリ分解して原料ジオール成分を取り出し、当該成分についてGC-MS測定、LC-MS測定、NMR測定及びGPC測定を行うことで求めることができる。
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物を得る方法としては、特に限定されないが、例えば、以下の(i)~(iii)の方法が挙げられる。
(i)上記式(A)で表される繰り返し単位を有する化合物と、上記式(B)で表される繰り返し単位を有する化合物及び上記式(C)で表される繰り返し単位を有する化合物からなる群より選ばれる1種以上とを用いて、エステル交換反応を行う方法。
(ii)後述するカーボネート化合物及び、構成単位(I)を満足するポリオール原料と、上記式(B)で表される繰り返し単位を有する化合物及び上記式(C)で表される繰り返し単位を有する化合物からなる群より選ばれる1種以上とを混和し、常圧又は減圧下、エステル交換触媒の存在下、100~200℃で反応させ、生成するカーボネート原料由来のアルコールを除去して、所定の分子量のカーボネート基含有ポリオール組成物を得る方法。
(iii)上記式(A)で表される繰り返し単位を有する化合物と、上記式(B)で表される繰り返し単位を有する化合物及び上記式(C)で表される繰り返し単位を有する化合物からなる群より選ばれる1種以上とを混和する方法。
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物を合成反応を経て得る際には、通常、触媒を添加して実施される。本実施形態で使用する触媒は、通常のエステル交換反応触媒から自由に選択することができる。エステル交換反応触媒としては、特に限定されないが、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、コバルト、ゲルマニウム、スズ、鉛、アンチモン、ヒ素、セリウムなどの金属、塩、アルコキシド、有機化合物が用いられる。特に好ましいのは、チタン、マグネシウム、スズ、鉛の化合物である。また、触媒の使用量は、通常はカーボネート基含有ポリオールの質量に対して0.00001~0.1質量%である。
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物において、前記構成単位(I)及び前記構成単位(II)の合計質量に対し、前記構成単位(II)の含有量が1質量%以上99質量%以下であり、好ましくは40質量%以上95質量%以下であり、より好ましくは45質量%~90質量%であり、さらに好ましくは50~85質量%である。特に、該構成単位(II)の含有量の下限は、52質量%以上であることが好ましい。
前記構成単位(I)及び前記構成単位(II)の合計質量に対する、前記構成単位(II)の含有量が、前記下限値以上であると、得られるポリウレタンの柔軟性が向上する。また、前記構成単位(I)及び前記構成単位(II)の合計質量に対する、前記構成単位(II)の含有量が、前記上限値以下であると、得られるポリウレタンの耐薬品性、耐摩耗性が向上する。
なお、本実施形態において、構成単位(I)及び構成単位(II)の含有量は後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物の数平均分子量は300~10000であり、好ましくは400~5000であり、より好ましくは450~3500である。カーボネート基含有ポリオール組成物の数平均分子量が前記下限値以上であると、得られるポリウレタンの柔軟性が向上し、カーボネート基含有ポリオール組成物の数平均分子量が前記上限値以下であると、得られるポリウレタンの耐磨耗性、耐薬品性が向上する。
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物の数平均分子量を前記範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、数平均分子量が前記範囲に制御された構成単位(I)と構成単位(II)を用いる方法、数平均分子量が前記範囲よりも大きい構成単位(I)と前記範囲よりも小さい構成単位(II)を用いる方法、前記(ii)の方法にて数平均分子量を確認しながら反応を行い、前記範囲内に到達した時点で反応を停止する方法等が挙げられる。
本実施形態において、カーボネート基含有ポリオール組成物の数平均分子量は、後述する実施例に記載の方法を用いて、カーボネート基含有ポリオール組成物の水酸基価から算出することができる。
<構成単位(I)>
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物が有する構成単位(I)は、上記式(A)で表される繰り返し単位である。構成単位(I)は、特に限定されないが、例えば、下記に示すような各種ポリオールとエチレンカーボネートや、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネートに代表されるカーボネート化合物とを反応させることで得ることが出来る。これらの化合物を反応させる方法は、特に限定されない。
これらの化合物を反応させる方法の一例としては、特に限定されないが、例えば、前述のカーボネート化合物と後述のポリオールとを混和し、常圧又は減圧下、エステル交換触媒の存在下、100~200℃で反応させ、生成するカーボネート化合物由来のアルコールを除去して、低分子量ポリカーボネートポリオールを得て、次いで、減圧下、160~250℃で加熱して、未反応のカーボネート化合物とポリオールとを除去するとともに、低分子量ポリカーボネートポリオールを縮合させて得る方法が挙げられる。
構成単位(I)を形成するポリオール原料としては、特に限定されないが、例えば、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、1,7-ヘプタンジオール、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、1,14-テトラデカンジオールなどの側鎖を持たないジオール、2-メチル-1、8-オクタンジオール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジエチル-1、5-ペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチルー1,3-プロパンジオールなどの側鎖を持ったジオール、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)-プロパンなどの環状ジオールから、1種類又は2種類以上のジオールを使用することができる。
また、1分子に3以上のヒドロキシル基を持つ化合物、例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトールなどを少量用いることにもできる。この1分子中に3以上のヒドロキシル基を持つ化合物を余り多く用いると、反応中に架橋してゲル化が起きてしまうおそれがある。したがって1分子中に3以上のヒドロキシル基を持つ化合物は、脂肪族及び/又は脂環族ジオールの合計量に対し、0.01~5質量%にするのが好ましい。より好ましくは0.01~1質量%である。
本実施形態に用いる構成単位(I)の原料として好ましいのは、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、1,7-ヘプタンジオール、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、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオールであり、中でも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、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオールが特に好ましい。
<構成単位(II)>
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物が有する構成単位(II)は、上記式(B)で表される繰り返し単位及び上記式(C)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種である。
上記式(B)で表される繰り返し単位を形成する原料としては、特に限定されないが、例えば、ポリエーテルポリオールが挙げられる。ポリエーテルポリオールとしては、分子中にエーテル結合を有するポリオールであれば特に限定されず、ポリエーテルポリオールの機能や特性を損なわない範囲において、カーボネート結合及び/又はエステル結合を含有していてもよい。ポリエーテルポリオールとしては、例えば、環状エーテルの開環重合やエポキシ化合物の開環重合により得られる、アルキレン基がエーテル結合したものであることが好ましい。
ポリエーテルポリオールの主鎖の炭素数は、特に限定されないが、入手容易性の観点から主鎖の炭素数は2~4であることが好ましい。更に、ポリウレタンの吸水による耐水性低下を抑制する観点から酸素原子の含有量は少ない方が好ましく、主鎖の炭素数は3~4であることがより好ましい。
ポリエーテルポリオールの具体例としては、特に限定されないが、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、及びこれら2種以上の共重合体;エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのランダム共重合体やブロック共重合体又はエチレンオキシドとブチレンオキシドとのランダム共重合体やブロック共重合体等が挙げられる。中でも、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、アルキル側鎖を有するポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、及びこれら2種以上の共重合体等が好ましい。
上記式(C)で表される繰り返し単位を形成する原料としては、特に限定されないが、例えば、ポリエステルポリオールが挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、分子中にエステル結合を有するポリオールであれば特に限定されず、ポリエステルポリオールの機能や特性を損なわない範囲において、カーボネート結合及び/又はエーテル結合を含有していてもよい。ポリエステルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、カルボン酸と多価アルコールとの縮合により得られるポリエステルポリオール、カルボン酸エステルと多価アルコールとの縮合により得られるポリエステルポリオール、カルボン酸とカルボン酸エステルとの混合物と多価アルコールとの縮合により得られるポリエステルポリオール、環状エステルを開環重合して得られるポリエステルポリオール、多価アルコールにヒドロキシカルボン酸を縮合して得られるポリエステルポリオールなどが挙げられる。
ポリエステルポリオールの具体例としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンアジペートジオール、ポリプロピレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリペンチレンアジペートジオール、ポリヘキシレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリへキサメチレンイソフタレートアジペートジオール、ポリエチレンサクシネートジオール、ポリブチレンサクシネートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリ(3-メチル-1,5-ペンチレンアジペート)ジオール、ポリ-γ-ブチロラクトンジオール、ポリ-δ-バレロラクトンジオール、ポリ-ε-カプロラクトンジオール、1,6-へキサンジオールとダイマー酸の重縮合物等が挙げられる。中でも、好ましくは、ポリエチレンアジペートジオール、ポリプロピレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリペンチレンアジペートジオール、ポリヘキシレンアジペートジオール、ポリ(3-メチル-1,5-ペンチレンアジペート)ジオール、ポリ-ε-カプロラクトンジオールであり、さらに好ましくはポリヘキシレンアジペートジオール、ポリ(3-メチル-1,5-ペンチレンアジペート)ジオール、ポリ-ε-カプロラクトンジオールである。
<用途>
本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物は、ポリイソシアネートと反応させるためのポリウレタンの原料として用いることができる。本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物を用いて得られるポリウレタンは、耐薬品性、耐熱性、耐候性に優れることから、例えば、フォーム、エラストマー、塗料、コーティング剤、粘着剤、接着剤、人工皮革、合成皮革、水系ポリウレタン塗料等に広く用いることができる。
<ポリウレタン樹脂組成物>
本実施形態のポリウレタン樹脂組成物は、上述のカーボネート基含有ポリオール組成物と、複数のイソシアネート基を有する化合物と、ポリオール及びポリアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種の鎖延長剤と、を用いてなる。
本実施形態のポリウレタン樹脂組成物を製造する方法は、通常のポリウレタンを製造する公知のポリウレタン化反応条件が用いられる。
本実施形態のポリウレタン樹脂組成物の製造方法の具体的な例としては、特に限定されないが、例えば、上述のカーボネート基含有ポリオール組成物、それ以外のポリオール、ポリイソシアネート及び鎖伸長剤を一括混合して反応させる方法(以下、「ワンショット法」と称する場合ある)や、まず上述のカーボネート基含有ポリオール組成物、それ以外のポリオール及びポリイソシアネートを反応させて両末端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伸長剤とを反応させる方法(以下、「プレポリマー法」と称する場合がある)等が挙げられる。
<イソシアネート基を有する化合物>
本実施形態のポリウレタン樹脂組成物に用いる複数のイソシアネート基を有する化合物は、硬化剤として働くものであれば特に制限されず、末端にイソシアネート基を2個以上有するイソシアネート化合物を用いる。
このようなイソシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、鎖状脂肪族ジイソシアネート、環状脂肪族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、及び3個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物、並びに、これらのイソシアネート化合物のイソシアヌレート化変性品、及びビウレット化変性品等が挙げられる。
鎖状脂肪族ジイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート及びトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
環状脂肪族ジイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
芳香族ジイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、トリ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(以下、「MDI」と略記することがある)、キシリレンジイソシアネート及びナフチレンジイソシアネート等が挙げられる。
3個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリフェニルメタン-4,4’-4’’-トリイソシアネート、1,3,5-トリイソシアナトベンゼン、2,4,6-トリイソシアナトトルエン及び4,4’-ジメチルジフェニルメタン-2,2’,5,5’-テトライソシアネート等が挙げられる。
イソシアネート化合物は市販のものを用いてもよく、公知の方法を用いて合成してもよい。
イソシアネート化合物の使用量は、主剤であるポリオールの水酸基のモル量に応じて、適宜に調整すればよい。具体的には、ポリオール(例えば、ポリカーボネートジオール)の水酸基に対する、イソシアネート化合物のイソシアネート基のモル比(NCO/OH)は、例えば0.2以上5.0以下とすることができ、例えば0.4以上3.0とすることができ、例えば0.5以上2.0以下とすることができる。NCO/OHが上記下限値以上であると、より強靱な塗膜が得られる傾向にある。一方、NCO/OHが上記上限値以下であると、塗膜の平滑性がより向上する傾向にある。
<鎖延長剤>
本実施形態のポリウレタン樹脂組成物を製造する際に用いられる鎖延長剤は、特に限定されないが、例えば、通常ポリオール及びポリアミン等を挙げられる。
ポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、直鎖状ジオール、分岐鎖状ジオール、環状ジオール、芳香環を有するジオール等が挙げられる。
直鎖状ジオールとしては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-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-ドデカンジオール等が挙げられる。
分岐鎖状ジオールとしては、特に限定されないが、例えば、2-メチル-1,8-オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール等が挙げられる。
環状ジオールとしては、特に限定されないが、例えば、1,3-シクロヘキサンジオール、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、2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)-プロパン等が挙げられる。
芳香環を有するジオールとしては、特に限定されないが、例えば、p-キシレンジオール、p-テトラクロロキシレンジオール、1,4-ビス(ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、2,2-ビス〔(4-ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン等が挙げられる。
ポリアミンとしては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシアミン類、ポリアミン類等が挙げられる。
ヒドロキシアミン類としては、特に限定されないが、例えば、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が挙げられる。
ポリアミン類としては、特に限定されないが、例えば、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が挙げられる。
これらの鎖延長剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<皮膜>
本実施形態の皮膜は、上述のポリウレタン樹脂組成物より形成される。具体的には、本実施形態の皮膜は、例えば、上述のポリウレタン樹脂組成物を基材に塗布し乾燥させることにより形成することができる。
前記基材としては、特に限定されないが、例えば、不織布、織布、編み物等からなる繊維状基材、樹脂フィルム等が挙げられる。前記繊維状基材を構成するものとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、アセテート繊維、レーヨン繊維、ポリ乳酸繊維等の化学繊維;綿、麻、絹、羊毛、これらの混紡繊維等が挙げられる。前記樹脂フィルムとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタラートフィルム、ポリカーボネートフィルム、アクリル樹脂フィルム、COP(シクロオレフィンポリマー)フィルム、TAC(トリアセチルセルロース)フィルム等が挙げられる。
前記基材の表面には、必要に応じて、制電加工、離型処理加工、撥水加工、吸水加工、抗菌防臭加工、制菌加工、紫外線遮断加工等の処理が施されていてもよい。
前記基材に上述のポリウレタン樹脂組成物を塗布する方法としては、特に限定されないが、例えば、アプリケーター、バーコーター、ナイフコーター、T-ダイコーター、ロールコーター等による塗布方法が挙げられる。
前記塗布されたポリウレタン樹脂組成物を乾燥させる方法としては、例えば、50~140℃の温度で、30秒~10分間乾燥させる方法が挙げられる。
本実施形態の皮膜の厚さとしては、使用される用途に応じて適宜決定されるが、例えば、0.001~10mmの範囲である。
<皮革様シート>
本実施形態の皮革様シートは、上述の皮膜を有する。
上述の皮膜を用いて皮革様シートを得るうえでは、前記皮膜を皮革様シートの接着層、表皮層、表面処理層とすることが好ましい。
本実施形態の皮革様シートの製造方法としては、特に限定されないが、例えば、離型紙上に形成した表面処理層と、上述の皮膜とを公知の方法で貼りあわせる方法が挙げられる。前記表面処理層を形成する材料としては、特に限定されないが、例えば、溶剤系ウレタン樹脂、水系ウレタン樹脂、水系アクリル樹脂等が挙げられる。また、前記貼りあわせには、必要に応じて、公知の接着剤を用いてもよい。
以上のとおり、本実施形態のカーボネート基含有ポリオール組成物は、柔軟性、耐薬品性及び耐摩耗性に優れるポリウレタン樹脂組成物を提供することができる。よって、このようなポリウレタン樹脂組成物は、合成皮革、人工皮革等の皮革様シート、衣料、支持パッド、研磨パッド等の製造に使用される材料として好適に使用することができ、皮革様シートの材料として特に好適に使用することができる。
以下実施例など用いて、本実施形態を更に詳細に説明するが、本実施形態はこれらの例によって何ら限定されるものではない。以下の実施例及び比較例における、分析方法及び物性の評価は、以下の試験方法に従って実施した。
<水酸基価>
カーボネート基含有ポリオール(組成物)の水酸基価は、以下の方法で測定した。
まず、メスフラスコを用い、無水酢酸12.5gにピリジンを加えて50mLとし、アセチル化試薬を調製した。次いで、100mLのナスフラスコに、サンプルを2.5g精秤した。次いで、前記ナスフラスコに、アセチル化試薬5mLとトルエン10mLとをホールピペットで添加後、冷却管を取り付けて、100℃で1時間、前記ナスフラスコ中の溶液を撹拌加熱した。次いで、前記ナスフラスコに、蒸留水2.5mLをホールピペットで添加後、さらに10分、前記ナスフラスコ中の溶液を加熱撹拌した。前記ナスフラスコ中の溶液を2~3分冷却後、前記ナスフラスコに、エタノールを12.5mL添加した。次いで、前記ナスフラスコに、指示薬としてフェノールフタレインを2~3滴入れ、0.5mol/Lのエタノール性水酸化カリウムで滴定した。次いで、アセチル化試薬5mL、トルエン10mL、及び蒸留水2.5mLを100mLのナスフラスコに入れ、10分間、前記ナスフラスコ中の溶液を加熱撹拌した後、同様に滴定を行った(空試験)。この結果をもとに、下記式(i)でカーボネート基含有ポリオール(組成物)の水酸基価を計算した。
水酸基価(mg-KOH/g)={(F-E)×28.05×f}/G ・・・ (i)
なお、式(i)中、Eはサンプルの滴定量(mL)を表し、Fは空試験の滴定量(mL)を表し、Gはサンプル質量(g)を表し、fは滴定液のファクターを表す。
<数平均分子量(A)>
後述の合成例で得られたポリカーボネートジオール並びに後述の実施例及び比較例で得られたカーボネート基含有ポリオール(組成物)の数平均分子量(A)は、上述の方法で求められた水酸基価から、下記式(ii)を用いて計算した。
数平均分子量(A)=2/(H×10-3/56.11) ・・・ (ii)
なお、式(ii)中、Hはカーボネート基含有ポリオール(組成物)の水酸基価(mg-KOH/g)を表す。
<構成単位(II)の含有量>
カーボネート基含有ポリオール組成物をアルカリ分解して原料成分を取りだし、当該成分についてGC-MS測定、LC-MS測定、GPC測定を行うこと、並びに、カーボネート基含有ポリオール組成物をCDClに溶解し、400MHz H-NMR(日本電子株式会社製AL-400)の測定を行うことで構成単位(I)及び構成単位(II)の合計質量に対する構成単位(II)の含有量を求めた。
なお、カーボネート基含有ポリオール組成物における構成単位(I)及び構成単位(II)の確認も当該測定方法により行った。
<分子量の測定>
後述の応用例及び応用比較例で得られたポリウレタン皮膜の一部を切り取り、ポリウレタンの濃度が0.1質量%になるように、N,N-ジメチルホルムアミド溶液を調製し、GPC装置〔東ソー社製、製品名「HLC-8320」(カラム:Tskgel SuperHM-H・4本)、溶離液にはリチウムブロマイド2.6gをジメチルホルムアミド1Lに溶解させた溶液を使用〕を用い、標準ポリスチレン換算での数平均分子量(Mn)を測定した。
<ポリウレタン皮膜の低温柔軟性>
JIS K6250(2019)に準じ、後述の応用例及び応用比較例で得られたポリウレタン皮膜から幅10mm、長さ100mm、厚み約0.1mmの短冊状の試験片を作成した。作成した試験片について、引張試験機(株式会社オリエンテック社製、製品名「テンシロン、モデルRTE-1210」)を用いて、チャック間距離20mmで設置した。続いて、-20℃で5分間静置した後に引張速度100mm/分にて、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)から、以下の評価基準に基づいて、低温柔軟性を評価した。
(評価基準)
○:100%モジュラスが12.0MPa未満のであるもの
△:100%モジュラスが12.0MPa以上、18.0MPa未満であるもの
×:100%モジュラスが18.0MPa以上であるもの
<ポリウレタン皮膜の耐薬品性>
耐薬品性として、オレイン酸を用いた耐オレイン酸性の評価を行った。
後述の応用例及び応用比較例で得られたポリウレタン皮膜上にオレイン酸に含侵させた直径10mmのコットンボールを1分間置き、表面に残った溶剤を除いた後の塗膜の様子を観察した。判定方法は以下のとおりとした。
○ : 透明、凹みなし
△ : やや白濁、又はやや凹みあり
× : 白濁、又は凹みあり
<ポリウレタン皮膜の耐摩耗性>
後述の応用例及び応用比較例で得られたポリウレタン皮膜について、JIS K5600-5-8の方法に準じ、テーバー型摩耗試験機を用い耐摩耗性を測定した。摩耗試験前のポリウレタン皮膜(含むガラス板)の質量と磨耗試験(500回転)後のポリウレタン皮膜(含むガラス板)の質量との質量変化(mg)から、以下の評価基準に基づいて、耐摩耗性を評価した。
(評価基準)
○:質量変化が1.5mg未満のであるもの
△:質量変化が1.5mg以上、3.0mg未満であるもの
×:質量変化が3.0mg以上であるもの
<ポリウレタン皮膜の低温特性(ガラス転移温度)>
後述の応用例及び応用比較例で得られたポリウレタン皮膜から、幅10mm、長さ40mm、厚さ0.4mmの試験片を切り出した。粘弾性測定装置(株式会社日立ハイテクサイエンス製、[TA7000シリーズ、DMA7100])を用い、チャック間距離20mmに試験片をセッティングし、-100℃から100℃に5℃/分で昇温しながら粘弾性の測定を行った。tanδのピークを読み取り、ポリウレタン皮膜のガラス転移温度(Tg)を求めた。ガラス転移温度(Tg)が低いほど低温特性に優れると評価される。
[合成例1]ポリカーボネートジオールP-1の製造
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた1Lのガラス製フラスコ(以下「反応器」とも記す)に2-メチル-1,3-プロパンジオール275g、1,4-ブタンジオール212g、及びエチレンカーボネート476gを仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.097g入れた。反応器を170℃のオイルバスに浸漬し、留出液の一部を抜き出しながら、反応温度155℃で25時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、オイルバスの温度を170℃に上げた後、圧力を徐々に下げでさらに5時間反応を行い、常温で液体であるポリカーボネートジオールP-1(577g)を得た。
得られたポリカーボネートジオールP-1の水酸基価は、53.0mgKOH/gであった。また、得られたポリカーボネートジオールP-1の数平均分子量は、2117であった。
[合成例2]ポリカーボネートジオールP-2の製造
上記合成例1と同じ装置を用い、1,6-ヘキサンジオール536g、及びエチレンカーボネート400gを仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.048g入れた。反応器を180℃のオイルバスに浸漬し、留出液の一部を抜き出しながら、反応温度165℃で12時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、オイルバスの温度を180℃に上げた後、圧力を徐々に下げでさらに3時間反応を行い、常温で固体であるポリカーボネートジオールP-2(468g)を得た。得られたポリカーボネートジオールP-2の水酸基価は、55.2mgKOH/gであった。また、得られたポリカーボネートジオールP-2の数平均分子量は、2033であった。
[合成例3]ポリカーボネートジオールP-3の製造
上記合成例1と同じ装置を用い、1,4-ブタンジオール335g、1,10-デカンジオール195g、及びジメチルカーボネート405gを仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.093g入れた。反応器を170℃のオイルバスに浸漬し、留出液の一部を抜き出しながら、反応温度160℃で10時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、オイルバスの温度を185℃に上げた後、圧力を徐々に下げでさらに2時間反応を行い、常温でワックス状(固体)であるポリカーボネートジオールP-3(399g)を得た。得られたポリカーボネートジオールP-3の水酸基価は、56.3mgKOH/gであった。また、得られたポリカーボネートジオールP-3の数平均分子量は、1992であった。
[合成例4]ポリカーボネートジオールP-4の製造
上記合成例1と同じ装置を用い、1,6-ヘキサンジオール270g、1,4-ブタンジオール250g、及びエチレンカーボネート445gを仕込んだ後、触媒として酢酸マグネシウム四水和物を0.112g入れた。反応器を140~160℃のオイルバスに浸漬し、留出液の一部を抜き出しながら、反応温度90~160℃で20時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、オイルバスの温度を180℃に上げた後、圧力を徐々に下げでさらに8時間反応を行い、常温で液体であるポリカーボネートジオールP-4(462g)を得た。得られたポリカーボネートジオールP-4の水酸基価は、55.8mgKOH/gであった。また、得られたポリカーボネートジオールP-4の数平均分子量は、2010であった。
[合成例5]ポリカーボネートジオールP-5の製造
上記合成例1と同じ装置を用い、1,5-ペンタンジオール230g、1,6-ヘキサンジオール250g、及びエチレンカーボネート400gを仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.047g入れた。反応器を180℃のオイルバスに浸漬し、留出液の一部を抜き出しながら、反応温度165℃で12時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、オイルバスの温度を180℃に上げた後、圧力を徐々に下げでさらに3時間反応を行い、常温で液体であるポリカーボネートジオールP-5(466g)を得た。得られたポリカーボネートジオールP-5の水酸基価は、55.2mgKOH/gであった。また、得られたポリカーボネートジオールP-5の数平均分子量は、2033であった。
[合成例6]ポリカーボネートジオールP-6の製造
上記合成例1と同じ装置を用い、1,3-プロパンジオール383g、及びエチレンカーボネート444gを仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.041g入れた。反応器をオイルバスに浸漬し、留出液の一部を抜き出しながら、反応温度160~175℃で18時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、オイルバスの温度を185℃に上げた後、圧力を徐々に下げでさらに6時間反応を行い、常温で液体であるポリカーボネートジオールP-6(290g)を得た。
得られたポリカーボネートジオールP-6の水酸基価は、56.2mgKOH/gであった。また、得られたポリカーボネートジオールP-6の数平均分子量は、1996であった。
[合成例7]ポリカーボネートジオールP-7の製造
上記合成例1と同じ装置を用い、3-メチル-1,5-ペンタンジオール255g、1,6-ヘキサンジオール254g、及びエチレンカーボネート380gを仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.047g入れた。反応器を180℃のオイルバスに浸漬し、留出液の一部を抜き出しながら、反応温度165℃で12時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、オイルバスの温度を180℃に上げた後、圧力を徐々に下げでさらに3時間反応を行い、常温で液体であるポリカーボネートジオールP-7(466g)を得た。得られたポリカーボネートジオールP-7の水酸基価は、56.4mgKOH/gであった。また、得られたポリカーボネートジオールP-7の数平均分子量は、1989であった。
[実施例1]カーボネート基含有ポリオール組成物A-1の製造
攪拌装置を備えた1Lのガラス製フラスコ(以下「反応器」とも記す)に、合成例1で得られたポリカーボネートジオールP-1を270g、及び三菱ケミカル株式会社製「PTMG850」(商品名、数平均分子量:約850)を230g仕込んだ。次いで、これらを撹拌しながら加熱し、反応器内温度として約145℃で13時間維持した。次いで、ジブチルリン酸を触媒に対して、質量比で1.3倍量になるよう加えて、反応器内温度として115℃で3時間加熱処理することによりカーボネート基含有ポリオール組成物A-1を得た。なお、エステル交換反応については、反応溶液について経時的にGPC測定を行い、原料に由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、その反応の進行等を確認した。
得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-1の各物性を上記の方法により測定した結果を表1に示す。
また、得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-1は、式(A)で表される繰り返し単位と、式(B)で表される繰り返し単位と、を含有していた。
[実施例2~13]
各原料の種類、仕込み量をそれぞれ表1及び2に記載のとおりに変更したこと以外はすべて実施例1と同様の条件と方法で反応を行い、実施例2~13のカーボネート基含有ポリオール組成物A-2~A-13を得た。得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-2~A-13の各物性を上記の方法により測定した。結果を表1及び2に示す。
また、得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-2~A-13は、式(A)で表される繰り返し単位と、式(B)又は式(C)で表される繰り返し単位と、を含有していた。
[実施例14]
上記実施例1と同じ装置を用い、合成例4で得られたポリカーボネートジオールP-4を240g、及び三洋化成工業株式会社製「ニューポールPE-61」(商品名、数平均分子量:約2000)を260g仕込んだ。
次いで、ジブチルリン酸を触媒に対して、質量比で1.3倍量になるよう加えて、反応器内温度として115℃で3時間加熱処理することによりカーボネート基含有ポリオール組成物A-15を得た。なお、反応溶液について経時的にGPC測定を行い、原料に由来するピークが変化していないことを確認した。
得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-14の各物性を上記の方法により測定した結果を表3に示す。
また、得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-14は、式(A)で表される繰り返し単位と、式(B)で表される繰り返し単位と、を含有していた。
[実施例15]
上記合成例1と同じ装置を用い、1,5-ペンタンジオール115g、1,6-ヘキサンジオール125g、三洋化学工業株式会社製「ニューポールPE-61」(商品名、数平均分子量:約2000)350g及びエチレンカーボネート240gを仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.047g入れた。反応器を180℃のオイルバスに浸漬し、留出液の一部を抜き出しながら、反応温度165℃で8時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、オイルバスの温度を180℃に上げた後、圧力を徐々に下げでさらに3時間反応を行い、カーボネート基含有ポリオール組成物P-8(580g)を得た。
得られたカーボネート基含有ポリオール組成物P-8の水酸基価は、55.8mgKOH/gであった。また、得られたカーボネート基含有ポリオール組成物P-8の数平均分子量は、2011であった。次いで、ジブチルリン酸をチタンテトラ-n-ブトキシドに対して、質量比で1.3倍量になるよう加えて、反応器内温度として115℃で3時間加熱処理することによりカーボネート基含有ポリオール組成物A-15を得た。
得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-15の各物性を上記の方法により測定した結果を表3に示す。
また、得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-15は、式(A)で表される繰り返し単位と、式(B)で表される繰り返し単位と、を含有していた。
[実施例16]
上記合成例1と同じ装置を用い、1,5-ペンタンジオール115g、1,6-ヘキサンジオール125g、株式会社クラレ社製「クラレポリオールP-2010」(商品名、数平均分子量:約2000)350g仕込んだ後、触媒として酢酸マグネシウム四水和物を0.059g入れた。反応器を180℃のオイルバスに浸漬し、留出液の一部を抜き出しながら、反応温度165℃で8時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、オイルバスの温度を180℃に上げた後、圧力を徐々に下げでさらに3時間反応を行い、カーボネート基含有ポリオール組成物P-9(585g)を得た。
得られたカーボネート基含有ポリオール組成物P-9の水酸基価は、56.0mgKOH/gであった。また、得られたカーボネート基含有ポリオール組成物P-9の数平均分子量は、2004であった。次いで、ジブチルリン酸を酢酸マグネシウム四水和物に対して、質量比で1.3倍量になるよう加えて、反応器内温度として115℃で3時間加熱処理することによりカーボネート基含有ポリオール組成物A-16を得た。
得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-16の各物性を上記の方法により測定した結果を表3に示す。
また、得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-16は、式(A)で表される繰り返し単位と、式(B)で表される繰り返し単位と、を含有していた。
[実施例17~18]
各原料の種類、仕込み量をそれぞれ表3に記載のとおりに変更したこと以外はすべて実施例1と同様の条件と方法で反応を行い、実施例17~18のカーボネート基含有ポリオール組成物A-17~A-18を得た。得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-17~A-18の各物性を上記の方法により測定した。結果を表3に示す。
また、得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-17は、式(A)で表される繰り返し単位と、式(B)で表される繰り返し単位と、を含有していた。
また、得られたカーボネート基含有ポリオール組成物A-18は、式(A)で表される繰り返し単位と、式(C)で表される繰り返し単位と、を含有していた。
[比較例1~2]
各原料の種類、仕込み量をそれぞれ表3に記載のとおりに変更したこと以外はすべて実施例1と同様の条件と方法で反応を行い、比較例1~2のカーボネート基含有ポリオール組成物等B-1~B-2を得た。得られたカーボネート基含有ポリオール組成物等B-1~B-2の各物性を上記の方法により測定した結果を表3に示す。
Figure 2022166839000007
Figure 2022166839000008
Figure 2022166839000009
なお、表1~3中の略語は下記の通りである。
PTMG850:PTMG850(三菱ケミカル株式会社製、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、数平均分子量:約850)
PTMG2000:PTMG2000(三菱ケミカル株式会社製、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、数平均分子量:約2000)
#102:プロノン#102(日油株式会社製、ポリプロピレングリコール、数平均分子量:約1250)
PE-61:ニューポールPE-61(三洋化成工業株式会社製、ポリプロピレングリコール、数平均分子量:約2000)
P2010:クラレポリオールP-2010(株式会社クラレ社製、ポリ3-メチル-1,5-ペンチレンアジペートジオール、数平均分子量:約2000)
N164:ニッポラン164(東ソー株式会社製、ポリヘキシレンアジペートジオール、数平均分子量:約1000)
PCL208:プラクセル208(株式会社ダイセル社製、ポリ-ε-カプロラクトンジオール、数平均分子量:約830)
PCL320:プラクセル320(株式会社ダイセル社製、ポリ-ε-カプロラクトントリオール、数平均分子量:約2000)
[応用例1]ポリウレタン皮膜PA-1の合成
熱電対と冷却管とを設置した500mlセパラブルフラスコに、実施例1で合成したカーボネート基含有ポリオール組成物A-1 40g、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)280g(固形分:20質量%に設定)、1%ジブチル錫ジラウレートトルエン溶液 0.32g(4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(以下「MDI」とも記す)とカーボネート基含有ポリオール組成物との合計質量に対して50ppm)を入れ、40℃のオイルバスで加温した。フラスコ内窒素雰囲気下100rpmでフラスコ内の溶液を攪拌しながら、MDIを24.6g(カーボネート基含有ポリオール組成物のOH[mol]に対し3.09倍[mol]))を滴下し、さらにフラスコ内の溶液を1.5時間程度攪拌した。イソシアネート基濃度を分析し、理論量消費されたことを確認し、プレポリマーを得た。続いて、残存イソシアネートより算出した必要量の1,4-ブタンジオール(以下「1,4-BDO」とも記す)5.4gをフラスコ内に分割添加した。
フラスコ内の溶液を約1時間攪拌後、エタノールを約1g添加し、さらにフラスコ内の溶液を30分攪拌し、数平均分子量79200のポリウレタン溶液を得た。
0.8~2.5mm厚アプリケーターを用い、ガラス板(JIS R3202、2mm×100mm×150mm)上に、得られたポリウレタン溶液を板上部に滴下し、乾燥膜厚が50~400μmになるよう塗工し、表面温度60℃のホットプレート上で2時間、続いて80℃のオーブン中で12時間乾燥させた。さらに23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置し、ポリウレタン皮膜PA-1を得た。得られたポリウレタン皮膜PA-1について上記の方法により各種物性の評価に供した。評価結果を表4に示す。
[応用例2~18]
各原料の種類をそれぞれ表4~6に記載のとおりに変更したこと以外はすべて応用例1と同様の条件と方法で反応を行い、ポリウレタン皮膜PA-2~PA-18を得た。得られたポリウレタン皮膜PA-2~PA-18について上記の方法により各種物性の評価に供した。評価結果を表4~6に示す。
[応用比較例1~2]
各原料の種類をそれぞれ表6に記載のとおりに変更したこと以外はすべて応用例1と同様の条件と方法で反応を行い、ポリウレタン皮膜PB-1~PB-2を得た。得られたポリウレタン皮膜PB-1~PB-2について上記の方法により各種物性の評価に供した。評価結果を表6に示す。
Figure 2022166839000010
Figure 2022166839000011
Figure 2022166839000012
なお、表4~6中の略語は下記の通りである。
MDI:4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート
水添MDI:4,4’-メチレンビスシクロヘキシルジイソシアネート
1,4-BDO:1,4-ブタンジオール
IPDA:イソホロンジアミン
DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
DBTL:ジブチル錫ジラウレート
本発明のカーボネート基含有ポリオール組成物は、例えば、塗料やポリウレタンの製造時において溶剤の使用量を低減すること(ハイソリッド化)が可能であり、塗料やポリカーボネート系ポリウレタンの原料として有用である。また、本発明のカーボネート基含有ポリオール組成物を用いて製造されるポリウレタンは、低温柔軟性、耐久性(耐薬品性及び耐摩耗性)に優れた特長を有しており、弾性繊維、合成又は人工皮革、塗料、高性能エラストマー等幅広い分野で好適に利用できる。

Claims (7)

  1. 数平均分子量が300~10000であり、
    構成単位(I):下記式(A)で表される繰り返し単位と、構成単位(II):下記式(B)で表される繰り返し単位及び下記式(C)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種と、を含有し、
    前記構成単位(I)及び前記構成単位(II)の合計質量に対し、前記構成単位(II)の含有量が1質量%以上99質量%以下である、カーボネート基含有ポリオール組成物。
    Figure 2022166839000013
    (式(A)中、R11は、炭素数2以上15以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数ある場合のR11は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n11は任意の整数である。)
    Figure 2022166839000014
    (式(B)中、R21は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数ある場合のR21は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n21は2以上の任意の整数である。)
    Figure 2022166839000015
    (式(C)中、R31は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数ある場合のR31は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n31は任意の整数である。)
  2. 前記構成単位(I)及び前記構成単位(II)の合計質量に対し、前記構成単位(II)の含有量が40質量%以上95質量%以下である、請求項1に記載のカーボネート基含有ポリオール組成物。
  3. 前記構成単位(II)が、前記式(B)で表される繰り返し単位である、請求項1に記載のカーボネート基含有ポリオール組成物。
  4. 前記構成単位(II)が、前記式(B)で表される繰り返し単位である、請求項2に記載のカーボネート基含有ポリオール組成物。
  5. 請求項1~4のいずれか1項に記載のカーボネート基含有ポリオール組成物と、
    複数のイソシアネート基を有する化合物と、
    ポリオール及びポリアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種の鎖延長剤と、を用いてなる、ポリウレタン樹脂組成物。
  6. 請求項5に記載のポリウレタン樹脂組成物より形成される皮膜。
  7. 請求項6に記載の皮膜を有する皮革様シート。
JP2022069338A 2021-04-21 2022-04-20 ポリオール組成物、ポリウレタン樹脂組成物、皮膜、及び皮革様シート Pending JP2022166839A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021072114 2021-04-21
JP2021072114 2021-04-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022166839A true JP2022166839A (ja) 2022-11-02

Family

ID=81940747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022069338A Pending JP2022166839A (ja) 2021-04-21 2022-04-20 ポリオール組成物、ポリウレタン樹脂組成物、皮膜、及び皮革様シート

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4079782A1 (ja)
JP (1) JP2022166839A (ja)
CN (1) CN115215985A (ja)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03252420A (ja) 1990-03-01 1991-11-11 Daicel Chem Ind Ltd 共重合ポリカーボネートジオールの製造方法
CA2037606C (en) * 1990-03-13 2002-06-04 Yukiatsu Komiya Polyurethane, elastic polyurethane fiber and polyesterpolycarbonatediol used for the same
DE4102174A1 (de) * 1991-01-25 1992-07-30 Basf Ag Verfahren zur herstellung von zelligen polyurethan-elastomeren unter verwendung von polyethercarbonatdiolen als ausgangskomponente
JP4560374B2 (ja) 2004-10-28 2010-10-13 旭化成ケミカルズ株式会社 水酸基末端を有するポリカーボネート/ポリエーテルブロック共重合体
JP6129681B2 (ja) * 2013-08-09 2017-05-17 旭化成株式会社 ポリカーボネートジオール、熱可塑性ポリウレタン、コーティング組成物及び塗膜
CN107236107B (zh) * 2016-03-28 2020-12-01 旭化成株式会社 氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和固化性组合物
JP6866037B2 (ja) * 2016-06-29 2021-04-28 旭化成株式会社 ポリカーボネートジオール組成物
JP7102751B2 (ja) * 2018-01-31 2022-07-20 Ube株式会社 ポリカーボネートポリオール、及び水性ポリウレタン樹脂分散体

Also Published As

Publication number Publication date
EP4079782A1 (en) 2022-10-26
CN115215985A (zh) 2022-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6252070B2 (ja) ポリカーボネートジオール
CN114286830B (zh) 固化性组合物和合成皮革
KR20130028069A (ko) 폴리옥시알킬렌알코올 및 폴리우레탄 수지 및 이를 함유하는 코팅제
JP7190806B2 (ja) 合成皮革
JP7154904B2 (ja) 湿気硬化性接着剤
TW200829669A (en) Base material for adhesive and method for producing adhesive
JP2022143014A (ja) 反応硬化性ポリウレタン樹脂形成性組成物、該樹脂形成性組成物を用いた成形体、及びコーティング剤
JP2023103299A (ja) ポリカーボネートジオール組成物
JP2022166839A (ja) ポリオール組成物、ポリウレタン樹脂組成物、皮膜、及び皮革様シート
WO2022191102A1 (ja) 硬化性組成物及び合成皮革
CN1756782A (zh) 热塑性聚氨酯
JP2024024597A (ja) カーボネート基含有ポリオール、ポリウレタン樹脂組成物、人工皮膜、及び皮革様シート
JP7230366B2 (ja) 人工皮革または合成皮革
JP7461100B2 (ja) ポリカーボネートジオール組成物
EP4321552A1 (en) Carbonate group-containing polyol, polyurethane resin composition, artificial leather, and leather-like sheet
CN117586512A (zh) 含有碳酸酯基的多元醇、聚氨酯树脂组合物、人工覆膜和皮革样片材
EP4056622B1 (en) Polyester polycarbonate polyol and synthetic leather
EP4079779A1 (en) Polyol composition
JP2024046144A (ja) 合成皮革用ポリウレタン及び合成皮革
JP2024046145A (ja) 合成皮革用ポリウレタン樹脂及び合成皮革
JP2024068579A (ja) ポリウレタン、組成物及び成形品
EP4345118A1 (en) Aqueous composition and use thereof
JPH11302354A (ja) ポリウレタン用組成物
JP2024060253A (ja) ポリウレタンウレア樹脂組成物、コーティング剤、成形体、コーティング膜、合成皮革、及びポリウレタンウレア樹脂組成物の製造方法
JP2023080861A (ja) 皮膚貼付用粘着剤及び皮膚貼付用粘着テープ