JP2778698B2 - 架橋性ポリウレタンまたはポリウレタモ/ポリ尿素、その製造方法およびその架橋の調節方法 - Google Patents

架橋性ポリウレタンまたはポリウレタモ/ポリ尿素、その製造方法およびその架橋の調節方法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、新規な架橋性および架橋されたポリウレタ
ンまたはポリウレタン/ポリ尿素およびその製造方法お
よび重合体から製造された物品に関する。他の面におい
て、本発明は架橋水準および(または)硬化パラメータ
ーの調節による重合体物品の性能性質の制御に関する。
発明の背景 ポリウレタンおよびポリウレタン/ポリ尿素は、種々
の工業用途において高性能エンジニアリング材料として
広く用いられ、このような用途において選択の材料と考
えられる機械的および物理的性質は、これらの材料のブ
ロツク共重合体の性質に直接に関係し得ることが多い。
ポリウレタンおよびポリウレタン/ポリ尿素は、化学的
に異なつた単位のブロツクまたはセグメントからなる。
使用温度において、セグメントの1つは一般に粘稠また
はゴム状(「ソフト」セグメント)であるが、他は、ガ
ラス状または半結晶性(「ハード」セグメント)のもの
である。「ハード」成分と「ソフト」成分の間の非相溶
性の故に、これらの材料は、固体状態で相分離を行い、
「ソフト」および「ハード」2相微細構造の形成を生じ
る。重合体系において認められるこの相分離は、引張お
よびモジユラスのような増大した機械的性質をもたら
す。さらに、このような材料の性質、使用温度限界およ
び実用性は、重合体を、熱的に(熱開始剤添加剤の有ま
たは無で)紫外線、γまた加速電子線によつて架橋する
ことにより工業用途において向上または拡大できること
が多い。
米国特許第4,366,301号明細書には、三価アルコール
のアクリル酸またはメタリル酸エステル、好ましくは既
知の化合物の2,3−ジヒドロキシプロピルアクリレート
(また1−グリセリルアクリレートとも呼ぶ)の、エチ
レン系側鎖基を含有する熱可塑性ポリウレタン樹脂の架
橋用飽和ジオールとしての使用が記載されている。
米国特許第4,408,020号明細書には、ヒドロキシル末
端重合体、有機ジイソシアナートおよび末端ヒドロキシ
ルおよび不飽和基または末端ヒドロキシルおよびペンダ
ント不飽和基を有するポリエーテルから製造されたポリ
ウレタンが記載されている。これらのポリウレタンは、
電子ビームで硬化されて、磁気テープ用の有用な結合剤
系を形成する。
米国特許第4,446,286号明細書には、(1) 重合体
状ポリオール、有機ジイソシアナートおよび末端ヒドロ
キシルおよび不飽和基または末端ヒドロキシルおよびペ
ンダント不飽和基を有するポリウレタンと、(2) ヒ
ドロキシル末端重合体のイソシアナート末端プレポリマ
ーをヒドロキシル末端アクリレートまたはアルキルアク
リレートと反応させることによつて製造されたアクリレ
ートまたはアルカクリレート末端ポリウレタンの混合物
から製造された優れた電子ビーム硬化性ポリウレタン化
合物が記載されている。
米国特許第4,467,078号明細書には、硬化度の一層大
きい範囲を有し、従つて、磁気テープ用結合剤系に使用
する一層大きい範囲の硬さ(モジユラス)を有する系を
提供する優れた電子ビーム硬化性ポリウレタン化合物が
記載されている。
EzrielveおよびArbuzovaによるロシアの刊行物[ケミ
カル・アブストラクツ(Chem.Abstr.)No.CA90(14):1
04388]ヴイソコモレクリアルニエ・ソエジネニア(Vys
okomol.Soedn.)Bシリーズ、20(10)、777〜779に
は、メタクリル酸イソプロピリデングリセリルから得ら
れたグリセロールモノメタクリレートの線状重合体(PM
MG)が記載されている。ケトン保護は、酸加水分解また
は優先的にアルコール分解の何れかによつて、単量体単
位から除去され、しかも得られた重合体を用いてヒドロ
ゲルを製造した。EzrielevおよびArbuzovaは、2−グリ
セリルメタクリレート単量体の使用を教示あるいは示唆
しなかつた。
易加溶媒分解性重合体アクリレートおよびメタクリレ
ート単量体および重合体の製造は、米国特許第4,578,50
4号明細書に記載されている。開示された単量体の1種
類は、式 [式中、Rは水素またはメチルであり、Xはフルオロ、
クロロ、ブロモ、ヨード、ヒドロキシル、1個〜3個の
炭素原子のペルフルオロアルキルスルホノキシまたは1
個〜3個の炭素原子のペルフロオロアシルオキシ、ベン
ゾイルオキシおよびトリクロロアセトキシであり、 Yはトリクロロアセチル、式 のペルフルオロアシル、式 [CH3(CH23Si− のトリアルキルシリル または水素である] によつて表される。Xおよび(または)−OYがヒドロキ
シである単量体はXがペルフルオロアルキルスルホノキ
シ、ペルハロアシルオキシ、ベンゾイルオキシまたはト
リアルキルシロキシである化合物の加水分解によつて得
られる。
発明の要約 簡単には、本発明は、マクロジオールまたはマクロジ
アミン、2−グリセリルアクリレートまたは2−グリセ
リルメタクリレート[また1,3−ジヒドロキシ−2−プ
ロピル(メタ)クリレートとも呼ばれる]、ジイソシア
ナートおよび任意に小グリコールまたはジアミンを含む
組成物の反応生成物を含むことを特徴とする、架橋性ポ
リウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿素を提供する。
他の面において、架橋されたポリウレタンまたはポリ
ウレタン/ポリ尿素は、本発明の架橋性ポリウレタンま
たはポリウレタン/ポリ尿素の熱硬化、放射線硬化また
は電子ビーム硬化によつて提供される。本発明の架橋性
ポリウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿素は、一般に
10,000〜400,000の範囲内の数平均分子量を有する。
本発明は、アクリレートおよびメタクリレートの設
計、合成および、製品に製造でき、しかも反応体の型ま
たは比率の調節およびポリウレタンまたはポリウレタン
/ポリ尿素の架橋水準の調節によつてこのような製品の
性能特性の最適化ができる、架橋性ポリウレタンまたは
ポリウレタン/ポリ尿素へのアクリレートおよびメタク
リレートの混和を提供する。
本発明は、ポリウレタンおよびポリウレタン/ポリ尿
素の架橋の制御可能の調節方法を提供する。これは、式
(式中、R3は水素またはメチルである) で表される2−グリセリルアクリレートまたは2−グリ
セリルメタクリレートを、少なくとも1個のポリエーテ
ル、ポリエステルおよびポリシロキサンセグメントを含
有するポリウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿素にお
いて熱、紫外線、γ線または電子ビーム架橋性連鎖延長
剤として利用して行われる。
本出願において、 「(メタ)アクリレート」はアクリレートまたはメタ
クリレートを意味し、 「連鎖延長剤」または「小グリコール」あるいは「小
ジアミン」はそれぞれ「低数平均分子量(400未満)ジ
オールまたはジアミンを意味し、「マクロジオール」
は、それぞれ高数平均分子量(400に等しいかまたはそ
れより大)ジオールまたはジアミンを意味する。
発明の詳細な説明 本発明の新規なポリウレタンまたはポリウレタン/ポ
リ尿素およびその製造方法は、2−グリセリルアクリレ
ートまたは2−グリセリルメタクリレート(式I)を連
鎖延長剤として利用して、得られた重合体の選択的およ
び制御可能架橋ができる。重合性組成物は、また例えば
ポリエーテルまたはポリエステルグリコールあるいはシ
リコーンカルビノールであつてもよいマクロジオールま
たは例えばポリエーテルジアミンまたはポリジメチルシ
ロキサンジアミンであつてもよいマクロジアミン(式I
I)を含有する。さらに、他の小グリコールまたはジア
ミン(式III)は、任意に追加連鎖延長剤として存在し
得る。最後に、有機ジイソシアナートは重合性組成物に
存在する。熱を加えると、線状ポリウレタンおよびポリ
ウレタン/ポリ尿素が与えられる。さらに、熱(熱開始
剤の有または無)または紫外線、γ線あるいは電子線の
何れかの追加エネルギーを加えると、線状ポリウレタン
またはポリウレタン/ポリ尿素は、架橋された網状構造
に変換される。本発明の架橋されたポリウレタンまたは
ポリウレタン/ポリ尿素重合体は可撓性磁気記録媒体結
合剤、生体材料、創傷包帯材料、膜、膜用途(防水布処
理剤)および保護被覆を初めとする領域において使用す
る材料の製造に有用である。
本発明の方法及び特許請求されてはいないが本発明の
他の好ましい態様を下記のフローチャートにまとめる。
本発明において用いる所要の2−グリセリル(メタ)
アクリレート連鎖延長剤(式I)は、組成物中のマクロ
ジオールまたはマクロジアミン1モル当たり0.001モル
〜10モルの範囲内で混和される。
またポリ(アルキレンオキシド)とも呼ばれる式IIの
代表的ポリエーテルグリコール反応体は、本質的にエー
テル結合を、炭素原子を結合する主な結合として有する
線状ヒドロキシル含有化合物、好ましくはヒドロキシ末
端である。分子量は、本発明における使用に対して約40
0〜40,000に変わり得、好ましくは約1,000〜4,000であ
る。ポリエーテルグリコールの例としては、式HO[(CH
2nO]xH(式中、nは2〜6の整数であり、かつxは
5〜600の整数である)のヒドロキシル末端ポリ(プロ
ピレンオキシド)、ヒドロキシル末端ポリ(テトラメチ
レンオキシド)、ヒドロキシル末端ポリ(トリメチレン
オキシド)、ヒドロキシル末端ポリ(ヘキサメチレンオ
キシド)、ヒドロキシル末端ポリ(エチレンオキシド)
などおよびヒドロキシル末端ポリ(1,2−プロピレンオ
キシド)、テトラヒドロフランおよびエチレンオキシド
コポリエーテルなどのアルキル置換型がある。
式IIの代表的ポリエステルグリコール反応体として
は、分子量約400〜10,000、好ましくは約1,000〜4,000
を有する線状ヒドロキシル含有カルボン酸ポリエステ
ル、好ましくはヒドロキシル末端である。利用されるポ
リエステルとしては、例えばアジピン酸、コハク酸、ピ
メリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸など
またはそれらの無水物を初め脂肪族ジカルボン酸のエス
テルの重合によつて製造されたものがある。芳香族ジカ
ルボン酸またはその無水物あるいは脂肪族および芳香族
ジカルボン酸あるいはそれらの無水物の混合物を使用で
きる。有用な酸としては、 式 HOOC−R−COOH (式中、Rは1個〜10個の炭素原子、好ましくは4個〜
6個の炭素原子を含有するアルキレン基である) の脂肪族ジカルボン酸がある。またフタル酸およびその
無水物も有用である。ジカルボン酸との反応によるポリ
エステルの製造に用いるグリコールは、エチレンジオー
ル、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサメチレ
ンジオール、デカメチレンジオール、2−エチルヘキサ
ンジオール、1,6−ネオペンチルジオールなどの2個〜1
0個の炭素原子、通常2個〜6個の炭素原子を含有する
通常脂肪族ジオールである。代表的ポリエステルグリコ
ールには、またポリカプロラクトンジオールのような材
料があり得る。
本発明において使用できる式IIの他のマクロジオール
は、構造 (但し、nは2〜800であり、かつxは3〜11である) を有するシリコーンカルビノールである。
マクロジアミンは一般構造 NH2R1NH2 {但し、R1は前記に定義された通りであり、好ましくは R1=−R5R6R5− [但しR5は−(CH2−(ここでnは3〜11である)
であるかまたはR5は3個〜11個の炭素原子を有する のような分岐アルキレン単位であつてもよく、かつR6
ポリエーテルまたはポリジメチルシロキサンセグメント
である]} を有するのが好ましい。マクロジアミンの例としては、
第1アミン基末端のポリ(エチレンオキシド)/ポリ
(プロピレンオキシド)ブロツク共重合体[ジエフアミ
ン(JeffamineTM)ED系列、テキサコ・ケミカル・カン
パニーの部門であるジフアーソン・ケミカル・カンパニ
ー・テキサス州、ベレール所在]がある。
小グリコールまたはジアミンを、マクロジオールまた
はマクロジアミンおよび有機ジイソシアナートと共に連
鎖延長剤として用いる。使用する場合、これらは通常2
個〜20個の炭素原子を含有する脂肪族、芳香族またはエ
ーテルグリコールである。使用できる代表的なグリコー
ルとしては、エチレンジオール、プロピレンジオール、
1,6−ヘキサンジオール、2−エチルヘキサンジオー
ル、1,6−ネオペンチルジオール、1,4−ブタンジオー
ル、2−ブテン−1,4−ジオール、ジエチレングリコー
ルなどがある。シクロヘキサンジメタノールのような脂
環式グリコールおよびビス−1,4−(ヒドロキシエトキ
シ)ベンゼンのような芳香族−脂肪族グリコールも使用
できる。任意にマクロジオールまたはマクロジアミン
(式II)およびジイソシアナート(式IV)と共に用いら
れる小グリコールまたはジアミン連鎖延長剤(式III)
の量は、マクロジオールまたはマクロジアミン1モル当
たり0モル〜10モルに変わり得る。
マクロジオールまたはマクロジアミンと反応される有
機ジイソシアナート(式IV)としては、例えば分子量40
0未満を有する脂環式、脂肪族および芳香族ジイソシア
ナートがあり得る。本発明の範囲内で使用できるジイソ
シアナートは既知であり、しかも2個の遊離NCO基を含
有する任意の化合物は有利に使用できる。脂肪族ジイソ
シアナートとしては、例えばヘキサメチレンジイソシア
ナート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアナ
ート)、シクロヘキシルジイソシアナート、イソホロン
ジイソシアナートなどがある。芳香族ジイソシアナート
としては、一般式 OCN−Ar−Y−Ar−NCO [式中、Arは環式、すなわちアリーレンまたは脂環式基
であり、かつYは炭素−炭素原子価結合、1個〜5個の
炭素原子を含有するアルキレン基、酸素、硫黄、スルホ
キシド、スルホンまたは (式中R7は1個〜5個の炭素原子のアルキル基であ
る)] に含まれるようなナフタリン−1,5−ジイソシアナー
ト、ジフエニルメタン−4,4′−ジイソシアナート、ト
ルエンジイソシアナート、p−フエニレンジイソシアナ
ート、ジベンジルジイソシアナート、ジフエニルエーテ
ルジイソシアナート、m−およびp−テトラメチルキシ
レンジイソシアナートなどがある。
約等モル比のジイソシアナートと全活性水素、すなわ
ちNCO基対−OHおよび(または)NH2基を用いるのが好ま
しい。小グリコールまたはジアミン連鎖延長剤を任意に
用いる場合、使用する反応体の比はマクロジオールまた
はマクロジアミンの総計1モル当たり有機ジイソシアナ
ート約1.1モル〜15モルで変わり得る。使用する有機ジ
イソシアナートの量は、連鎖延長剤およびマクロジオー
ルまたはマクロジアミンの全量によつて決まり、しかも
通常、重合体に残存する遊離未反応イソシアナート基が
本質的に存在しないように、これらの後者の反応体の総
計に対して本質的に等量のモル量である。本質的に等モ
ル量のイソシアナートと活性水素基が好ましい場合、プ
レポリマーの形成において少過剰の反応体または過剰の
有機ジイソシアナートを使用できることが分かる。通
常、0.005重量%未満の未反応イソシアナート基が架橋
性ポリウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿素にあるの
が好ましい。
本発明の2−グリセリルメタクリレートを、ポリウレ
タンまたはポリウレタン/ポリ尿素化学における架橋性
連鎖延長剤として使用することは、1−グリセリルメタ
クリレートの連鎖延長剤としての使用よりも、2−グリ
セリルメタクリレートは2個の第1級ヒドロキシル基を
有するが、一方1−グリセリルメタクリレートは1個の
第1級アルコール機能および1個の第2級アルコール機
能を有する点で有利である。第2級アルコールは、第1
級アルコールよりも一層遅くイソシアナートと反応する
ことは既知である。相対反応性のこの差は、第2級アル
コールがイソシアナート末端基と決して反応しそうもな
い故に、重合において不均一性を生じると考えられる。
さらに、1−グリセリルメタクリレートは高純度で製造
するのが全く困難であり、その製造には、水性条件下に
グリシジルメタクリレートの酸触媒開環が含まれる。こ
れにより、ジメタクリレートおよびグリセリンを生成す
るエステル交換反応が生じる。ポリウレタンまたはポリ
ウレタン/ポリ尿素化学において、ジメタクリレート
は、連鎖停止反応を生じ、しかもグリセリンは、架橋さ
れた材料を生じる。米国特許第4,578,504号明細書の主
題である2−グリセリルメタクリレートの合成は、エス
テル交換反応を回避する中性条件を伴う。
触媒を用いて、ポリウレタンまたはポリウレタン/ポ
リ尿素形成を促進することができ、また当業者によつて
通常用いられるこれらの触媒の何れかを使用できる。代
表的な触媒としては、好ましくは約0.01phr〜10phr(樹
脂100部当たり部)、一層好ましくは約0.025phr〜5phr
の量のジブチル錫ジラウレート、オクタン酸第1錫およ
びトリエチルアミンのような第3級アミンなどがある。
本発明の他の実施態様は、これらの架橋性ポリウレタ
ンまたはポリウレタン/ポリ尿素を、0重量%〜95重量
%の範囲の量のエチレン系不飽和材料(好ましくはアク
リレートまたはメタクリレート単量体、オリゴマーまた
は重合体のようなビニル化合物)と混合して、混合物の
硬化後に架橋された共重合体を提供できる架橋性系を製
造する能力である。アクリレート単量体はモノアクリレ
ート、ジアクリレート、トリアクリレートおよびオリゴ
マー状アクリレートおよびジアクリレートからなつても
よく、同様にメタクリレート単量体は、モノメタクリレ
ート、ジメタクリレート、トリメタクリレートおよびオ
リゴマー状メタクリレートおよびジメタクリレートから
なつてもよい。オリゴマー状モノ−、ジ−またはトリ−
(メタ)クリレートは、(メタ)アクリル酸とオリゴマ
ー状アルコール、ジオールまたはトリオールの反応によ
つて製造される。
本発明の物品を提供するために、ポリウレタンまたは
ポリウレタン/ポリ尿素を有機溶媒、好ましくはテトラ
ヒドロフラン(THF)、ジメチルホルムアミドまたジメ
チルアセトアミドのような極性溶媒に溶解して、好まし
くは約25%(15%〜40%が有用であり得る)溶液を形成
した。フイルムは、剥離紙上に溶媒塗布し、次いで室温
において乾燥することによつて製造される。次いでフイ
ルム試料を電子線によつて硬化した。10Mrad線量には、
フイルムを、0.929m2(10ft2)/minの窒素パージでフイ
ルムの線速度7.6m(25ft)/secにおいて150kVビームに
暴露した。前記のように、架橋前に、重合体をビニル単
量体と混合して、架橋後に新規な共重合体を提供でき
る。任意のビニル単量体を使用できるが、モノアクリレ
ート、モノメタクリレート、ジアクリレート、ジメタク
リレートまたはオリゴマー状ジアクリレートあるいはジ
メタクリレートは選択の単量体である。通常、暴露の範
囲は、約0.5Mrad〜15Mrad未満であつてもよく、後者の
線量は、重合位の物性に悪影響をおよぼすことが多いよ
うに十分高い。より有用な範囲は、約1Mrad〜12Mradで
ある。
本発明において、架橋は2−グリセリル(メタ)アク
リレートの量、ビニル単量体の性質および(または)
量、(熱開始剤の水準、紫外線開始剤の水準、放射線量
または線量率のような)硬化条件またはその任意の組み
合せによつて制御される。硬化は、ポリウレタンまたは
ポリウレタン/ポリ尿素の伸びの減少および増大した弾
性率およびジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ドまたはテトラヒドロフランのような溶媒の不溶性によ
つてわかる。架橋または硬化されなかつた試料は、前記
の溶媒の1つに通常は溶解するが、一方架橋された材料
は一般に膨潤するのみである。
当業界において既知のように、硬化プロセス中に、適
当な添加剤、すなわち光開始剤または光増感剤は、本明
細書に記載されたポリウレタンまたはポリウレタン/ポ
リ尿素材料と配合して、このようなポリウレタンまたは
ポリウレタン/ポリ尿素の相当する熱反応性または光化
学反応性を与えることができる。このような硬化が光分
解プロセスを経て開始される場合、このような添加剤と
しては所望の用途に適当であり得る光開始剤があり得
る。適当な光開始剤としては過酸化物、ケトン、アルデ
ヒド、ハロゲン化アルキル、有機金属化合物、ジスルフ
イド、ベンゾイン、ベンジル、有機ポリハロゲン化物、
および第2鉄イオン複合体のような無機イオンがある。
このような用途に適し得る代表的光増感剤の例としては
染料のような材料がある。本明細書に記載されたポリウ
レタンまたはポリウレタン/ポリ尿素が熱エネルギーを
もつて硬化するように意図される場合、熱開始剤は、ポ
リウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿素と配合して、
系の熱反応性を増大できる。このような熱開始剤の例と
しては、過酸化ベンゾイル、ジスルフイドおよびアゾビ
スイソブチリルニトリルのようなアゾ化合物がある。
本発明の架橋されたポリウレタンまたはポリウレタン
/ポリ尿素は、可撓性磁気記録媒体結合剤、生体材料、
例えば創傷包帯剤フイルム、血管移植組織および眼科装
置、レンズ、コンタクトレンズおよび角膜移植片とし
て、木材(家具)または金属(自動車用)引掻防止塗料
のような保護被覆、耐引裂フイルム、例えば破砕を防止
するガラス中の積層品として、膜としておよび防水、通
気性布処理剤として有用であり得る。
これらの磁気記録媒体結合剤としての使用に関して、
本発明の架橋されたポリウレタンまたはポリウレタン/
ポリ尿素は、結着性および耐久性を磁気媒体塗料に与え
る。
創傷治癒用途において、これらの架橋されたポリウレ
タンまたはポリウレタン/ポリ尿素は、未架橋系の材料
から製造された包帯剤と比較して、増大したモジユラス
を示す、透明創傷包帯剤を与える。
防水、通気性膜として、この架橋系は洗濯適性および
ドライクリーニング性を最終布/重合体複合材料に加え
る。
例えば木材または金属上の保護被覆としては、本発明
の重合体および共重合体は、耐摩耗性材料を提供し得
る。本発明の重合体および共重合体はまた、ガラスのよ
うな材料における積層品層としても有用である。
本発明の目的および利点は、下記の例によつてさらに
具体的に説明されるが、これらの例において詳述された
その特別の材料および量および他の条件および詳細は本
発明を不当に限定するとは解釈すべきでない。
例1 ビス(トリフルオロアセトキシメチル)メチルメタクリ
レートの製造 ジクロロメタン約1中のトリフルオロ酢酸無水物30
0g(1.43モル)の冷溶液(0℃〜5℃)に、グリシジル
メタクリレート170g(1.2モル)を滴加し、次いで添加
の完了後撹拌を約0℃〜5℃において約1時間続けた。
次いで反応混合物を環境温度において約20時間撹拌さ
せ、その後ジクロロメタンを真空中で蒸発して、無色残
留物を得た。生成物を70℃/0.3mmHg〜75℃/0.3mmHgにお
いて蒸留した。構造帰属は、赤外および核磁気共鳴スペ
クトル分析によつて確認した。
例2 2−グリセリルメタクリレートの製造 空気を、メタノール4中のメトキシヒドロキノリン
(MEHQ)1.2gの撹拌されている溶液に吹きこんで、この
溶液にビス(トリフルオロアセトキシメチル)メチルメ
タクリレート400gを装入し、次いで得られた混合物をメ
タノール蒸留の温度に加熱した。メタノールが除去され
ると連続的に溶媒を置換して、溶液を、この温度におい
て約5時間または核磁気共鳴スペクトル分析によつて明
らかに出発原料のなくなるまで加熱した。次いで大部分
のメタノールを真空中で除いた。真空ポンプを利用し
て、溶媒の残留量を除いて、無色粘稠液165gを得た。構
造帰属は、核磁気共鳴スペクトル分析によつて確認し
た。
例3〜6 ポリウレタンの一般的製造 マクロジオール、ジイソシアナートおよびジブチル錫
ジラウレート触媒の溶液をテトラヒドロフラン中で3時
間還流した。次いでテトラヒドロフラン中に溶解した連
鎖延長剤を滴加して、赤外スペクトルのイソシアナート
吸収バンドの消失を追跡した。マクロジオール/ジイソ
シアナート/連鎖延長剤の比は1/2/1であつた。反応が
完了した時に、濃厚重合体溶液を剥離ライナー上に溶媒
塗布することによつて薄膜試料を製造した。次いでこの
フイルムをフード中で風乾した。架橋前後のフイルムに
ついて物理的データを記録した。ウエブ速度7.6m(25f
t)/minにおいて150kVを利用して、10Mradにおいて電子
ビーム照射により、架橋を行つた。第1表には、製造さ
れた重合体を挙げ、しかも第2表には得られた機械的デ
ータを挙げる。
例6の重合体溶液の2枚の厚膜を製造した。(1)添
加したアゾビスイソブチリルニトリル(AIBN)1%およ
び(2)添加した過酸化ベンゾイル1%を用いた。両フ
イルムの小片をポリエステルシート間に入れ、次いで約
150℃および圧力約4,500Kg(5トン)で直径10.2cm(4
インチ)のラム上で熱圧プレス中に約15分入れた。厚膜
の小片から熱成形した極薄膜についてテトラヒドロフラ
ンの溶解性を調べ、AIBNを熱開始剤として用いて形成し
たフイルムおよび過酸化ベンゾイルを熱開始剤として用
いて形成したフイルムの両者は、テトラヒドロフランに
不溶であり、これから架橋は、熱開始剤および熱圧プレ
スを利用して行なわれたことが分かる。これは、本発明
の材料を用いて熱硬化重合体系を製造できることを示し
ている。
例7 ポリウレタンの製造および紫外線照射による架橋 テトラヒドロフランに溶解した2−グリセリルメタク
リレート3.2g(20ミリモル)の溶液に、4,4′−ジフエ
ニルメタンジイソシアナート10.0g(40ミリモル)およ
びテトラヒドロフランの十分量を加えて全容量約200ml
を与えた。次いで、ジブチル錫ジラウレート4滴を加
え、次いで約1/2時間還流し、その時にポリ(テトラメ
チレンオキシド)ジオール(数平均分子量約1000)を加
えた。得られた溶液を約2時間還流し、この時にテトラ
ヒドロフランに溶解した1,4−ブタンジオールを少量加
え、赤外スペクトルにおけるイソシアナート吸収バンド
の消失を追跡した。得られた材料の重量および数平均分
子量は、ゲル透過クロマトグラフイーによつて測定し
て、それぞれ143,000および45,000であつた。濃厚重合
体溶液の1部分を剥離ライナー上に塗布し、次いでSout
hern New England Ultraviolet Co.(RUL3500A)から入
手できる紫外線電球で約30分照射し、フイルムは褐変
し、しかもテトラヒドロフランに最早可溶性でなかつ
た。重合体溶液の希薄試料を塩化ナトリウム赤土板上に
塗布し、次いで赤外スペクトルを記録した。次いで、試
料を紫外線電球(RUL3500ATM、Southern New England U
ltraviolet Co.)をもつて約15分照射した。照射された
フイルムは、最早テトラヒドロフランに可溶性でなかつ
た。
例8 ポリ(エチレンオキシド)ポリウレタンの製造 テトラヒドロフラン約100mlに、ポリ(エチレンオキ
シド)ジオール(数平均分子量約1300〜1600)29g(20
ミリモル)、4,4′−ジフエニルメタンジイソシアナー
ト10g(40ミリモル)を加え、次いでジブチル錫ジラウ
レート4滴を加えた。得られた混合物を約0.5時間還流
し、その後赤外スペクトルのイソシアナート吸収ピーク
が最早見られなくなるまで2−グリセリルメタクリレー
ト(約3.2g)を加えた。フイルム厚0.023mmおよび0.091
mmは、剥離紙上にナイフ塗布することによつて製造さ
れ、次いで電子ビーム[窒素パージと共に10Mrad.150k
V、7.6m(25ft)/min]をもつて照射した。架橋前後の
フイルムについての機械的データは、架橋前の破断点伸
び約1500%の極めて弱い重合体を示したが、一方架橋後
には破断点伸び約60±17%および破断点応力は13.74±
7.38MPa(1993±1070psi)であつた。このフイルムは通
気性撥水性布処理剤として使用できる。
例9 脂肪族ポリウレタンの製造 テトラヒドロフラン約150mlに、ポリ(テトラメチレ
ンオキシド)ジオール40.0g、4,4′−ジシクロヘキシル
メタンジイソシアナート3.9gおよびジブチル錫ジラウレ
ート5滴を加えた。得られた混合物を約2.25時間還流
し、この時に1,4−ブタンジオール0.9gを滴加し、赤外
スペクトルのイソシアナートバンドを追跡した。4,4′
−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナートの追加0.5g
を加え、次いでテトラヒドロフラン中の2−グリセルメ
タクリレート1.0gを添加した。赤外スペクトル中のイソ
シアナートピークが最早明らかにならなくなるまで、溶
液を還流した。薄膜は、ポリウレタン溶液を、2枚のシ
リコーン剥離ライナー上にナイフ塗布することによつて
与えられ、フイルムの半分を電子線[窒素パージと共に
10Mrad、7.6m(25ft)/minにおいて圧力150kV]によつ
て処理し、次いで残りを未処理とした。未処理の試料
は、破断点応力38.48±15.92MPa(5,580±2,308ポンド
/平方インチ)、破断点伸び720±110%および透湿度2,
805±221g/m2・日を示し、照射された試料は、破断点応
力値23.72±3.26MPa(3,440±472ポンド/平方イン
チ)、破断点伸び400%および透湿度1672±310g/m2・日
を与えた。溶解性を調べた場合、未処理試料はテトラヒ
ドロフランに可溶性であつたが、一方照射にさらされた
(架橋された)試料は、テトラヒドロフランに不溶であ
つた。
例10 混合ジイソシアナートポリウレタンの製造 例2において製造されたジオールをテトラヒドロフラ
ンに溶解し、これに1,6−ジイソシアナートヘキサン6.7
g(40ミリモル)およびジブチル錫ジラウレート5滴を
加え、得られた混合物を約1時間還流した。次いで、テ
トラヒドロフラン中のポリ(テトラメチレンオキシド)
ジオール(数平均分子量約610)24.4g(40ミリモル)を
加え、次いで約1時間還流し、この時にテトラヒドロフ
ラン40ml中の4.4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシ
アナート10.4g(40ミリモル)を1度に加えた。次いで
得られた溶液を約1時間還流した。次に、赤外スペクト
ル法によりイソシアナートバンドの消失を監視しなが
ら、1,4−ブタンジオール1.8gを滴加した。この溶液を
約20℃において約16時間撹拌し、この時に赤外分析によ
つてイソシアナート吸収が明らかになくなつた。得られ
た材料の重量および数平均分子量を、ゲル透過クロマト
グラフイーによつて測定して、それぞれ45,000および2
2,000であつた。濃厚重合体溶液の1部分を剥離ライナ
ー上に塗布し、次いで乾燥して、エラストマー状フイル
ムを得、このフイルムを紫外線電球(RUL3500A)をもつ
て約20分照射し、この時にフイルムはテトラヒドロフラ
ンに不溶であることが分かつた。このデータから、膜用
途用の架橋された重合体フイルムは、この塗布および硬
化プロセスによつて製造できることが分かる。
例11 芳香族ポリウレタンの製造 メタノール100ml中のビス(トリフルオロアセトキシ
メチル)メチルメタクリレート7.0g(20ミリモル)およ
びフエノチアジン0.4gの混合物を、赤外分析によりトリ
フルオロアセテートのカルボニル吸収の消失によつて表
わされるように揮発分が留去されるまで還流した。蒸留
の間、新しいメタノールを加えて、反応フラスコに少な
くとも30mlの容積を保つた。蒸留が完了した時に、残留
メタノールを真空蒸発によつて除き、次いで残留物をテ
トラヒドロフランに溶解し、これに4,4′−ジフエニル
メタンジイソシアナート10.0g(40ミリモル)および十
分なテトラヒドロフランを加えて、全容積を約200mlに
した。ポリ(エチレンオキシド)ジオール(20.0g)
(数平均分子量約1,000、100℃において約16時間真空乾
燥)を加え、次いで得られた混合物を約2時間還流し、
この時に赤外分析によつてイソシアナート吸収バンドを
追跡しながら、少量の1,4−ブタジエンジオールを滴加
することによつて重合体を連鎖延長した。重合体溶液の
1部分を2枚の剥離ライナー上に塗布して、25.4マイク
ロメートル(1ミル)および330マイクロメートル(13
ミル)の両者の最終フイルム厚(乾燥)を得た。次いで
試料の両組を10Mrad、7.6m(25ft)/min、電圧水準150k
Vにおいて加速電子ビーム照射した。さらに、330マイク
ロメートル(13ミル)の試料の若干を裏返し、次いで10
Mrad、7.6m(25ft)/min、電圧水準200kVにおいて加速
電子ビームを照射した。溶解性を調べた時に、非照射
(未架橋)の試料はテトラヒドロフランに可溶性であつ
たが、一方照射された試料(架橋された)試料はテトラ
ヒドロフランに不溶であつた。
例12 ポリエーテルポリウレタンの製造 テトラヒドロフラン約760ml中のポリ(エチレンオキ
シド)ジオール100g(0.1モル)、4,4′−ジシクロヘキ
シルメタンジイソシアナート52.47g(0.2モル)および
ジブチル錫ジラウレート9滴の混合物を、窒素雰囲気下
に約1時間加熱して還流した。これに、テトラヒドロフ
ラン約40ml中の1,4−ブタンジオール8.11g(0.09モル)
および2−グリセリルメタクリレート1.6g(0.01モル)
の溶液の半分を加えた。溶液の残りを30分〜45分の間隔
で少しずつ添加して、赤外スペクトルのイソシアナート
ピークを監視し、その消失は、1,4−ブタンジオールの
追加8滴の添加後に明らかであつた。この溶液をガラス
ウールでろ過して、少量の粒状物を除いた。
例13〜18 例12の方法を用いて、第3表に挙げた4種のメタクリ
レートの1種を電子ビーム処理前の重合体溶液に加え
た。割合を下記第3表に示す。得られた重合体溶液(テ
トラヒドロフラン中固形分29.7%)の1部分を剥離ライ
ナー上に塗布して、最終乾燥厚約50.8マイクロメートル
(2ミル)を与え、次いで試料の半分に、例11に詳述し
たように加速電子ビームを照射した。照射された全フイ
ルムは、処理後テトラヒドロフランに不溶であつた。
例19 架橋性シリコーンポリウレタン メチレンジシクロヘキシルジイソシアナート7.8g(30
ミリモル)、シリコーンカルビノール(IX) 8.5g(5ミリモル)、ポリテトラメチレングリコール
(分子量1,000)10g(10ミリモル)、テトラヒドロフラ
ン100mlおよびジブチル錫ジラウレート3滴の溶液を15
時間還流において撹拌した。次いで2−グリセリルメタ
クリレート1.6g(10ミリモル)を加え、次いで溶液を1
時間還流した。テトラヒドロフラン20ml中の1,4−ブタ
ンジオール1gの溶液を、赤外スペクトルが最早NCO吸収
を示さなくなるまで滴加した。この重合体溶液の1部分
をシリコーン剥離紙上に注ぎ、薄膜に拡げ次に風乾し
た。このフイルムに、5Mradおよび160kV、線速度7.6m
(25ft)/minにおいて電子ビームを照射した。照射され
たフイルムはテトラヒドロフランまたはジメチルアセト
アミドに可溶性でなかつた。
例20 シリコーンを含有する架橋性ポリウレタン/ポリ尿素 メチレンジシクロヘキシルジイソシアナート7.8g(30
ミリモル)、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコー
ル(数平均分子量約1000)14g(14ミリモル)、テトラ
ヒドロフラン100mlおよびジブチル錫ジラウレート3滴
の溶液を3時間還流において撹拌した。次いで、テトラ
ヒドロフラン20ml中の2−グリセリルメタクリレート1.
6g(10ミリモル)を加え、次いで溶液をさらに40分還流
した。この溶液を氷浴で冷却し、次いでアミノプロピル
末端ポリジメチルシロキサン(Petrarch Systemsカタロ
グNo.PS513、粘度2,000cst)3.0gを加えた。次に、テト
ラヒドロフラン10ml中のエチレンジアミン0.3gの溶液
を、赤外スペクトルが最早NCO吸収を示さなくなるまで
滴加した。重合体の薄膜を製造し、次いで5Mradおよび1
60kVかつ線速度7.6m(25ft)/minにおいて照射した。照
射後、フイルムは、最早テトラヒドロフランに可溶性で
なかつた。
例21 オリゴマー状ジアミンを含有する架橋性ポリウレタン/
ポリ尿素 1,4−ブタンジオール3.48g(38.6ミリモル)、2−グ
リセリルメタクリレート0.69g(4.3ミリモル)、メチレ
ンジシクロヘキシルジイソシアナート22.5g(85.8ミリ
モル)、テトラヒドロフラン200mlおよびジブチル錫ジ
ラウレート5滴の溶液を1時間還流した。溶液を室温に
冷却し、次いでイソプロピルアルコール50ml中のポリエ
ーテルジアミン[ジエフアミン(JeffamineTM)ED600]
(25.73g、42.9ミリモル)の溶液を、赤外スペクトルに
NCO吸収が消失するまで添加した。この重合体の薄膜を
製造し、次いで5Mradおよび160kVにおいて線速度7.6m
(25ft)/minにおいて電子ビームを照射した。この照射
後、重合体フイルムは、最早テトラヒドロフラン/イソ
プロピルアルコール溶液またはジメチルアセトアミドに
可溶性でなかつた。
例22 エチレンジアミンを連鎖延長剤として含有する架橋性ポ
リウレタン/ポリ尿素 ポリ(エチレンオキシド)グリコール37.5g(37.5ミ
リモル、数平均分子量約1,000)、1,4−ブタンジオー
ル、1.13g(12.5ミリモル)、2−グリセリルメタクリ
レート2.00g(12.5ミリモル)、メチレンジシクロヘキ
シルジイソシアナート19.68g(75.0ミリモル)、ジブチ
ル錫ジラウレート5滴およびテトラヒドロフラン200ml
の溶液を3時間還流した。この溶液を室温に冷却し、次
いで赤外分析によりNCO吸収の証拠がなくなるまで、イ
ソプロピルアルコール10ml中のエチレンジアミン0.75g
(12.4ミリモル)の溶液を加えた。重合体フイルムを製
造し、次いで5Mradおよび160kVにおいて線速度7.6m(25
ft)/minで電子ビームを照射した。重合体は、最早、テ
トラヒドロフラン/イソプロピルアルコール混合物に可
溶性でなかつた。
本発明の種々の修正および変形は、本発明の範囲およ
び精神から逸脱することなく、当業者に明らかであり、
しかも本発明は、本明細書に記載された具体的実施態様
に不当に限定されないと理解されたい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G11B 5/702 G11B 5/702 (56)参考文献 特開 昭61−9424(JP,A) 特開 昭64−43516(JP,A) 特開 昭59−74114(JP,A) 特開 昭57−8219(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 18/00 - 18/87 C09D 175/00 - 175/16 C09D 5/00 - 5/46 C08F 290/00 - 290/14 C08F 299/00 - 299/08

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)少なくとも400の数平均分子量を有
    するマクロジオール、HOR1OH、または少なくとも400の
    数平均分子量を有するマクロジアミン、NH2R1NH2、 (b)前記マクロジオールまたは前記マクロジアミン1
    モル当たり0.001モル〜10モルの2−グリセリルアクリ
    レートまたは2−グリセリルメタクリレート、CH2=CR3
    CO2CH(CH2OH)、及び、 (c)400未満の分子量を有するジイソシアナート、OCN
    R4NCO、及び (d)所望により、前記マクロジオールまたは前記マク
    ロジアミン1モル当たり10モル以下の、400未満の数平
    均分子量を有する小グリコール、HOR2OH、または400未
    満の数平均分子量を有する小ジアミン、NH2R2NH2、の少
    なくとも1種、 (式中、R1は230〜10,000の分子量を有するポリエーテ
    ル、ポリエステルまたはポリジメチルシロキサンセグメ
    ントであり、R2及びR4はアルキレン、シクロアルキレン
    及びアリーレン基及びそれらの組み合わせから成る群か
    ら独立に選ばれ、R3はHまたはCH3であり、 前記ジイソシアナート(c)の量は、小グリコールまた
    は小ジアミン(d)を含まない場合には−OHおよび−NH
    2基の全活性水素に対するジイソシアナート中のNCO基の
    比が等モル比となる量、又は、小グリコールまたは小ジ
    アミン(d)を含む場合には前記マクロジオールまたは
    マクロジアミンの合計量1モル当たり1.1モル〜15モル
    の量である。) を含む組成物の反応生成物から成ることを特徴とする1
    0,000〜400,000の数平均分子量を有する架橋性ポリウレ
    タンまたはポリウレタン/ポリ尿素。
  2. 【請求項2】前記組成物中の前記マクロジオールが、ポ
    リエーテルジオール、ポリエステルジオールまたはシリ
    コーンカルビノールであるか、または前記組成物中の前
    記マクロジアミンがポリエーテルジアミンあるいはポリ
    ジメチルシロキサンジアミンである、特許請求の範囲第
    1項に記載のポリウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿
    素。
  3. 【請求項3】式: (式中、Xは−NH−または−O−であり、R1、R2、R3
    びR4は前述で定義したとおりであり、A、B、DはOH及
    びNH当量の全数である)のランダムに配置された単位を
    有する、特許請求の範囲第1項または第2項に記載の架
    橋性ポリウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿素。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項〜第3項の任意の1
    項に記載のポリウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿素
    と、(e)前記組成物に基づき95重量%以下の量の、ア
    クリレート単量体またはメタクリレート単量体である異
    なったエチレン系不飽和単量体、の混合物。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第1項〜第3項の任意の1
    項に記載のポリウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿素
    を、熱エネルギー、紫外線、γ線または電子線の少なく
    とも1種により、不飽和基 を介して架橋してなる、架橋されたポリウレタンまたは
    ポリウレタン/ポリ尿素。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第4項に記載の混合物を、
    熱エネルギー、紫外線、γ線または電子線の少なくとも
    1種により、不飽和基 を介して架橋してなる、架橋されたポリウレタンまたは
    ポリウレタン/ポリ尿素。
  7. 【請求項7】特許請求の範囲第5項または第6項に記載
    の架橋されたポリウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿
    素を含む可撓性磁気記録媒体結合剤。
  8. 【請求項8】a)マクロジオールまたはマクロジアミ
    ン、ジイソシアナート、2−グリセリルアクリレートま
    たは2−グリセリルメタクリレート及び所望により小グ
    リコール、小ジアミン及びエチレン系不飽和単量体の少
    なくとも1種を反応させて、特許請求の範囲第1項〜第
    3項の任意の1項に記載の架橋性ポリウレタンまたはポ
    リウレタン/ポリ尿素を提供し、 b)所望により、前記のポリウレタンまたはポリウレタ
    ン/ポリ尿素を熱エネルギー、紫外線照射、γ線照射、
    及び電子線照射の少なくとも1種の手段によって架橋さ
    せる、 工程より成ることを特徴とする、ポリウレタンまたはポ
    リウレタン/ポリ尿素の製造方法。
  9. 【請求項9】a)式 (式中、R3は水素またはメチルである)の連鎖延長剤単
    位を有する架橋性ポリウレタンまたはポリウレタン/ポ
    リ尿素を提供し、次いで b)前記ポリウレタンを熱エネルギー、紫外線、γ線ま
    たは電子線の少なくとも1種によって架橋することを特
    徴とする、ポリウレタンまたはポリウレタン/ポリ尿素
    の架橋の調節方法。
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