JP3924288B2 - 水、テトラヒドロフランおよび多官能性エポキシドの酸で触媒された共重合、ならびにその使用 - Google Patents
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Description
を有する、広範囲の分子量で入手できる線状のポリマーである。入手可能な分子量範囲の下限の製品は、ビスフェノール−Aを過剰なエピクロロヒドリンと反応させ、続いて塩基で処理することにより製造される。商業的な製品のほとんどは純粋なDGEBAでなく、しばしば約0.15またはこれより僅かに大きいnの値を有するとはいえ、この製品は、
産業界に従事する者によって液体エポキシ樹脂、DGEBA、またはBADGEであると称される。分子量のより大きい(約400ダルトンより大きい)エポキシ樹脂は、過剰のDGEBAのビスフェノール−Aとの反応であるいわゆる『延長プロセス』によって商業的に製造され、この場合、最終的な平均分子量を制御するためにビスフェノール−Aに対するDGEBAの比が用いられる。
Chemistry and Technology,Marcel Dekker,Inc.:New York,1988,reports(p.495)には、Lidarikら(Polymer Science USSR,1984,5,859)が五塩化アンチモニー、三弗化ホウ素、および過塩素酸の錯塩によってグリシジルエーテルを重合したことが報じられている。Mayの文献には追加的な例が報告されている。加えて、エポキシ樹脂の光で開始される陽イオン重合は周知であり、また商業的重要性も有する。Mayの文献(496〜498ページ)で概説されているように、陽イオン光開始剤は、エポキシドの重合のための真の触媒として役立つ強力なブレンステッド酸を光分解に際して生成する物質である。
.Lenz,Organic Chemistry of Synthetic High Polymers,Interscience Publishers:New York,1967,pp.531−546には、エポキシドを含む環状エーテルの開環重
合が概説されており、またC,Matigonら(Bull.Soc.Chim.,1,1308(1934))が、エチレンオキサイドの酸で触媒された水和から得られるオリゴマーの分布に対する水の含有率の影響を研究したことが記されている。
脂と水との酸で触媒された溶液共重合によるポリマーポリオールの製造が開示されている。
すことから、所望の共重合を妨げる塩基性官能基を含まない化合物を含む。このようなエポキシドはUS6,331,583および2002年1月31受理の米国特許出願No.1
0/062,924に記載されており、これらはともに全体が参照によって本記載に加入
されている。
じて変化する。DGEBAを使用するとき、室温からTHFの還流温度(64℃)までの範囲の反応温度において、必要な最少の水は反応混合物中のエポキシ樹脂の重量の約7.
5%である。いずれにせよ、ゲル化された反応生成物が得られるまで、割り当てる水を逐次的に小さくすることによってバッチを調製することにより、水の最低水準を当業者が決定することは比較的容易な課題である。より高い水準の水を使用することができ、これによって、最終生成物の分子量が低下する。引き続いてコーティングを製造するのに有用な分子量を有するポリマー物質を得るために、使用すべき水の最高水準は、エポキシ樹脂の重量の約25%である。
0/062,924中に記載されており、また酸触媒を中和しまたはこれを共重合の所望
とする完了に際して反応混合物から除去する手段である。酸触媒の除去は好ましい方法である。
001〜1当量、好ましくは0.01〜0.5当量/Lの範囲であってよい。
例えば三弗化ホウ素エーテレートがある。
テルの共重合のために特に有用な過酸には、過塩素酸、フルオロ硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、テトラフルオロ硼酸、およびヘキサフルオロリン酸ならびに三弗化ホウ素がある。
に対する他の多くの小さな変更は、当業者にとってやはり明らかであろう。
062,924中で教示されており、またメラミン−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−ホル
ムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド樹脂、グリコウリル−ホルムアルデヒド樹脂、そしてまたこれらの樹脂のエーテル化された誘導体を含むいわゆるアミノ樹脂が含まれる。OH基と反応する有用な他の一群の架橋剤は多官能性イソシアネートである。レゾールはOHと反応する有用な他の一群の架橋剤である。
化することができる。硬化温度は周囲温度(約20℃)から約300℃まで変化してよく、また硬化時間は数時間からただの数秒まで変化してよい。
シアネート(m−TMI)の重合によって製造されるポリマーイソシアネートのような市販で入手できる脂肪族イソシアネートのいずれもが含まれる。
本例はエポキシ樹脂100gあたり水10gを使用するコポリマー(ポリマーポリオール)の製造を示す。機械的撹拌機、熱電対および還流コンデンサーを備えた250mLの3つ首の丸底フラスコに、ビスフェノール−AのジグリシジルエーテルをベースとするEpon(登録商標)828液体エポキシ樹脂(Resolution Chemical
Company、エポキシ当量185〜192)50gおよびTHF50gを入れた。次に、水中の60%過塩素酸1.67gおよび水4.33gの混合物を添加漏斗を通じて約5分かけて室温で添加した。得られる発熱で混合物の温度が52℃まで上昇した。発熱が終息するとき、加熱マントルによって反応混合物をTHFの還流温度(65℃)まで加熱し、そしてこの温度に4時間保持した。この時、実施例2の手順によって反応の度合いを測定すると、エポキシドの官能性はもはや検出できなかった。Amberlite(登録商標)IRA−67弱塩基イオン交換樹脂(Rohm and Haas Corporation)12.5mLの添加により反応混合物を中和し、追加のTHFを添加し、次
に混合物を濾過してイオン交換樹脂を除去した。最終生成物は、固形物48.08%であ
ることが見いだされ、またポリスチレン標準に対してTHF中でGPCによって測定するとき、Mw=4925、Mn=1935、そしてMw/Mn=2.54を有した。
本実施例では、IR分光学によって反応の度合いを測定する手順を説明する。Spectra−tech,Inc.、Shelton ,CTから入手できる、コンパートメン
ト外で減衰され、全体反射が45°であるZn−Seフラットセル内に数滴の溶液を入れた。柔らかい木綿パッドを使用してセルの表面全体に溶液を塗った。得られる薄いフィルムから約1分にわたって溶媒を蒸発させた。次いで吸収モードでIRスペクトル(32スキャン)を得、次にスペクトルの2次誘導を得るように処理した。次に、1383および1362cm-1でのgem−ジメチル吸光度の高さを測定し、そして916cm-1でのエポキシ環の吸光度の高さに分割した。gem−ジメチル基は反応条件に関して不活性であるので、これによって、エポキシドについての正規化された吸光度が得られた。反応の度合いを時間の関数として推定するために、時間tでの正規化されたエポキシの吸光度をt=0での正規化吸光度によって除した。もし溶媒か916cm-1近辺出大きな吸光度を有し、また高分子量の生成物が生成されるときに起こり得るように溶媒がフィルムから出るのが緩慢であるなら、この手順は正確でないであろう。
これらの実施例は、いろいろな量の水を使用するポリマーポリオールの製造を示す。実施例1の一般的手順に従って、表1に示すポリオールを調製した。反応が本質的に完結している(エポキシドの転化率>98%)ことをIRスペクトルが示すまで、反応を温度に維持した。結果はエポキシ樹脂に対する水の比を低下すると、最終生成物の分子量および多分散性度の増大が生じることを示す。事実、実施例6は、不十分な水がゲル化された生成物を生じたことを示す。
本例は、エポキシ樹脂100gあたり水8.83gを使用しまた緩やかな添加過程を用
いることによるコポリマーの製造をしめす。機械的撹拌機、熱電対および還流コンデンサーを備えた500mLの4つ首の丸底フラスコに、Epon(登録商標)828樹脂30g、THF76.67g、および水7.50gを入れた。次に、60%過塩素酸3.33gを添加漏斗を用いて混合物に滴下により添加した。約30分経過するうちに温度が29℃まで上昇した。加熱マントルによって温度を還流温度(65℃)まで上昇させ、そしてEpon(登録商標)828樹脂70gとTHF23.33gとの混合物を約3時間にわたって反応混合物に添加し、次いでさらに3時間65℃に保持した。温度を35℃まで低下させ、そしてAmberlite(登録商標)IRA−67弱塩基イオン交換樹脂25mLを添加して酸触媒を中和しそして除去した。ポリスチレン標準に対してTHF中でGPCによって測定するとき、最終生成物は、Mw=7,495、Mn=2345、そしてMw/Mn=3.2を有した。
これらの実施例は、実施例1および3〜5のポリオールからつくられるメラミンで硬化されたコーティングを示し、また対照処方物との比較を示す。表2は重量部単位での処方物を示す。処方物は固形物基準で95:5〜80:20の範囲のヘキサメトキシメチルメラミン−ホルムアルデヒド樹脂(HMMM、Resimene(登録商標)747樹脂、Solutia Inc.)に対するポリオール樹脂の比を有し、また固形物に対して0.
36%のNacure(登録商標)2500なるブロックされたp−TSA触媒を含有した。触媒はブタノール/メチルアミルケトン(MAK)の1:1溶媒混合物によって希釈され、そして少量の流動および平坦化助剤(Cytec IndustriesからのModaflow(登録商標)添加剤、またはByk−ChemieからのByk−310添加剤)もまた含有した。処方物を20番の針金を巻いた棒によってBonderite(登録商標)1000パネル(リン酸鉄で処理された鋼)に施した。次いで、フード内でパネルから溶媒を30分にわたってフラッシュさせて除去した。次いでパネルを表3に示す特定温度で30分間焼付けた。
本発明は、コーティング組成物中で使用するのに好適なポリマーポリオールをエポキシ樹脂、THFおよび水から製造する方法を提供する。
Claims (8)
- 多官能性エポキシド樹脂、テトラヒドロフラン(THF)および水を、エポキシド樹脂、THFおよび水を重合するために有効な量の酸の存在下で共重合することからなり、水の量がゲル化を回避するのに十分なエポキシド樹脂100gあたり最少で5gであり、共重合が非分散性のプロセスであるポリマーポリオールを製造する方法。
- 共重合を水混和性エーテル溶媒の存在下で実施する請求項1に記載の方法。
- 溶媒が過剰なTHFを含む請求項2に記載の方法。
- 酸が、過塩素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸または三弗化ホウ素である請求項1に記載の方法。
- ビスフェノール−Aのジグリシジルエーテル、ビスフェノール−Aの延長されたジグリシジルエーテル、ビスフェノール−Fのジグリシジルエーテルまたはエポキシノボラック樹脂である多官能性エポキシド樹脂、テトラヒドロフラン(THF)および水を、当該共重合のために有効な量の過酸の存在下で共重合することからなり、水の量がゲル化を回避するのに十分なエポキシド樹脂100gあたり最少で5gであり、THFの量はエポキシド樹脂の3〜300重量%でありまた共重合が非分散性のプロセスである、ポリマーポリオールを製造する方法。
- 酸が、過塩素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸または三弗化ホウ素である請求項5に記載の方法。
- ビスフェノール−Aのジグリシジルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)および水を0.001〜1当量/Lの過酸の存在で共重合することからなり、水の最少量がビスフ
ェノール−Aのジグリシジルエーテルの7.5重量%であり、THFの量がビスフェノール−Aのジグリシジルエーテルの3〜300重量%でありまた共重合が非分散性のプロセスであるポリマーポリオールを製造する方法。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法に従ってポリマーポリオールを製造し、得られたポリマーポリオールにヒドロキシル基反応性架橋剤を含有させることからなるコーティング組成物を製造する方法。
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