JP4102505B2 - ウレタン樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウレタン樹脂組成物、詳しくは、シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材などの可塑剤として使用されるウレタン樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材などのベース樹脂に配合される可塑剤としては、ジオクチルフタレートに代表されるフタル酸エステル系の可塑剤など、主として低分子量のものが広く使用されてきた。しかし、この種の低分子量の可塑剤は、配合されたベース樹脂からブリードしやすく、そのため、シーリング材や防水材などでは、硬化した後の表面に塗装を施した時に塗膜汚染を引き起こしたり、あるいは、接着剤などでは接着不良の原因となっていた。
【０００３】
そのため、例えば、特開昭６３−２５１４５９号公報および特公平８−２６２１７号公報では、有機イソシアネートとモノオールとを反応させることによって得られる、実質的にイソシアネート基を持たないウレタン変性化合物を使用することによって、耐ブリード性を向上させることが提案されており、また、特開平５−３３９４８８号公報では、ウレタン変性ポリエーテル化合物を可塑剤として使用することにより、耐ブリード性を向上させて、耐塗膜汚染性を向上させることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の公報に記載されるウレタン変性化合物、あるいはウレタン変性ポリエーテル化合物を、シーリング材や防水材に配合して、硬化させた後の表面に塗装を施すと、当初は耐ブリード性を良好に維持して、塗膜汚染を改善することはできるが、屋外などの環境下において長期的に使用される場合には、やはりウレタン変性化合物、あるいはウレタン変性ポリエーテル化合物がブリードして、シーリング材や防水材が硬くなり、あるいは、体積収縮を引き起して、塗膜のひび割れの原因となる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、配合されたベース樹脂から長期にわたりブリードせず、塗膜表面の劣化などを少なくすることができる、ウレタン樹脂組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、その手段として、分子末端にイソシアネート基を有し、かつ、イソシアネート基の反応により誘導される、実質的にウレタン結合を含まない結合単位によって変性されている変性ポリイソシアネートと、活性水素成分としてのモノオールとを反応させることによって得られる、イソシアネート基含有率が０．５％以下であり、可塑剤として使用されるウレタン樹脂組成物を提供するものである。
【０００７】
変性ポリイソシアネートは、アロファネート結合、ビウレット結合およびイソシアヌレート結合からなる群から選ばれる少なくとも１種の結合単位によって変性されていることが好ましく、また、活性水素成分として、さらに、分子内に活性水素基を少なくとも２つ以上有する多官能性活性水素基含有化合物を含ませてもよい。
【０００８】
また、この反応においては、変性ポリイソシアネートと活性水素成分とを、活性水素成分の活性水素基に対する変性ポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比（イソシアネート基／活性水素基）が０．９〜１．１の割合となるように反応させることが好ましい。
【０００９】
このような本発明のウレタン樹脂組成物は、可塑剤として使用され、特に、シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材に好適に配合される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる変性ポリイソシアネートは、分子末端にイソシアネート基を有し、かつ、イソシアネート基の反応により誘導される、実質的にウレタン結合を含まない結合単位によって変性されているものであって、このような変性ポリイソシアネートは、原料としてポリイソシアネートを用い、これを所定の条件下において変性のための反応を行なうことによって得ることができる。
【００１１】
原料として用いられるポリイソシアネートは、分子内に少なくとも２つ以上のイソシアネート基を有する化合物であって、ポリウレタンなどの製造に通常使用される、例えば、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートなどが挙げられる。
【００１２】
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、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’−ジフェニルジイソシアネート、１，５−ナフタ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（ＭＤＩ）、２，４−または２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）もしくはその混合物、４，４’−トルイジンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート、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−トリイソシアネートベンゼン、２，４，６−トリイソシアネートトルエンなどの芳香族トリイソシアネート、例えば、４，４' −ジフェニルメタン−２，２' ，５，５' −テトライソシアネートなどの芳香族テトライソシアネートなどが挙げられる。
【００１３】
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、１，３−または１，４−キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）もしくはその混合物、ω，ω' −ジイソシアネート−１，４−ジエチルベンゼン、１，３−または１，４−ビス（１−イソシアネート−１−メチルエチル）ベンゼン（ＴＭＸＤＩ）もしくはその混合物などの芳香脂肪族ジイソシアネート、例えば、１，３，５−トリイソシアネートメチルベンゼンなどの芳香脂肪族トリイソシアネートなどが挙げられる。
【００１４】
脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、１，３−シクロペンタンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−シクロヘキサンジイソシアネート、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４' −メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）（Ｈ12ＭＤＩ）、メチル−２，４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−２，６−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−または１，４−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン（Ｈ6 ＸＤＩ）もしくはその混合物などの脂環族ジイソシアネート、例えば、１，３，５−トリイソシアネートシクロヘキサン、１，３，５−トリメチルイソシアネートシクロヘキサン、２−（３−イソシアネートプロピル）−２，５−ジ（イソシアネートメチル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタン、２−（３−イソシアネートプロピル）−２，６−ジ（イソシアネートメチル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタン、３−（３−イソシアネートプロピル）−２，５−ジ（イソシアネートメチル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタン、５−（２−イソシアネートエチル）−２−イソシアネートメチル−３−（３−イソシアネートプロピル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタン、６−（２−イソシアネートエチル）−２−イソシアネートメチル−３−（３−イソシアネートプロピル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタン、５−（２−イソシアネートエチル）−２−イソシアネートメチル−２−（３−イソシアネートプロピル）−ビシクロ（２．２．１）−ヘプタン、６−（２−イソシアネートエチル）−２−イソシアネートメチル−２−（３−イソシアネートプロピル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタンなどの脂環族トリイソシアネートなどが挙げられる。
【００１５】
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、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（ＨＤＩ）、ペンタメチレンジイソシアネート、１，２−プロピレンジイソシアネート、１，２−ブチレンジイソシアネート、２，３−ブチレンジイソシアネート、１，３−ブチレンジイソシアネート、２，４，４−または２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアネートメチルカプロエートなどの脂肪族ジイソシアネート、例えば、リジンエステルトリイソシアネート、１，４，８−トリイソシアネートオクタン、１，６，１１−トリイソシアネートウンデカン、１，８−ジイソシアネート−４−イソシアネートメチルオクタン、１，３，６−トリイソシアネートヘキサン、２，５，７−トリメチル−１，８−ジイソシアネート−５−イソシアネートメチルオクタンなどの脂肪族トリイソシアネートなどが挙げられる。
【００１６】
これらポリイソシアネートは、単独で使用してもよく、また２種以上併用してもよい。好ましくは、芳香族、芳香脂肪族、脂環族および脂肪族のジイソシアネートが挙げられる。
【００１７】
そして、ポリイソシアネートの変性は、ポリイソシアネートの有するイソシアネート基を、所定の条件下において反応させて、例えば、アロファネート結合、ビウレット結合、イソシアヌレート結合、ウレチジオン結合、ウレア結合、カルボジイミド結合、ウレトンイミン結合、オキサジアジントリオン結合など、ウレタン結合以外の結合単位を生成させることにより行なわれる。このような変性のための反応は、必要により、例えば、モノオール、ポリオール、水、モノアミン、ポリアミンなどの公知の変性原料や、例えば、アミン系触媒、金属系触媒、燐系触媒などの公知の触媒を用いて、常法に従って行なうことができ、変性ポリイソシアネートは、このような反応の後、未反応のポリイソシアネートを公知の方法によって除去することにより得ることができる。
【００１８】
このような変性ポリイソシアネートは、その分子内において、上記した１種または２種以上の結合によって変性されていてもよいが、その中でも、アロファネート結合、ビウレット結合およびイソシアヌレート結合からなる群から選ばれる少なくとも１種の結合単位によって変性されているものが好ましい。これらの結合単位によって変性されているものは、耐ブリード性の著しい向上を図ることができる。
【００１９】
より具体的には、まず、アロファネート結合によって変性されているアロファネート変性ポリイソシアネートは、例えば、ポリイソシアネートを、金属系などのアロファネート化触媒を用いて、モノオールおよび／またはポリオールとともに反応させ、次いで、これを蒸留などして未反応のポリイソシアネートを除去することによって得ることができる。
【００２０】
このようなアロファネート変性ポリイソシアネートは、例えば、市販されているものを用いてもよく、そのようなものとして、例えば、タケネートＤ−１７８Ｎ（武田薬品工業株式会社製）などのへキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体などが挙げられる。
【００２１】
また、ビウレット結合によって変性されているビウレット変性ポリイソシアネートは、例えば、ポリイソシアネートを、必要により金属系などのビウレット化触媒を用いて、水とともに反応させ、次いで、これを蒸留などして未反応のポリイソシアネートを除去することによって得ることができる。
【００２２】
このようなビウレット変性ポリイソシアネートは、例えば、市販されているものを用いてもよく、そのようなものとして、例えば、タケネートＤ−１６５Ｎ（武田薬品工業株式会社製）、スミジュールＮ−３２００（住友バイエルウレタン株式会社製）、デュラネート２４Ａ（旭化成工業株式会社製）などのへキサメチレンジイソシアネートのビウレット変性体などが挙げられる。
【００２３】
さらに、イソシアヌレート結合によって変性されているイソシアヌレート変性ポリイソシアネートは、例えば、ポリイソシアネートを、アミン系などのイソシアヌレート化触媒を用いて反応させ、次いで、これを蒸留などして未反応のポリイソシアネートを除去することによって得ることができる。
【００２４】
このようなイソシアヌレート変性ポリイソシアネートは、例えば、市販されているものを用いてもよく、そのようなものとして、例えば、タケネートＤ−１７０Ｎ（武田薬品工業株式会社製）、デスモジュールＮ−３３９０（住友バイエルウレタン株式会社製）、コロネートＥＨ（日本ポリウレタン工業株式会社製）、バーノックＤＮ−９８０（大日本インキ化学工業株式会社製）などのヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体、例えば、タケネートＤ−２１２（武田薬品工業株式会社製）、スミジュールＩＬ（住友バイエルウレタン株式会社製）、コロネート２０３０（日本ポリウレタン工業株式会社製）、バーノックＤ−８００（大日本インキ化学工業株式会社製）などのトリレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体、例えば、デスモジュールＨＬ（住友バイエルウレタン株式会社製）などのヘキサメチレンジイソシアネートとトリレンジイソシアネートとの混合物のイソシアヌレート変性体、例えば、Ｔ−１８９０（ヒュルス社製）など３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネートのイソシアヌレート変性体などが挙げられる。
【００２５】
そして、このような変性ポリイソシアネートは、単独で使用してもよく、また２種以上併用してもよい。
【００２６】
本発明に用いられる活性水素成分としてのモノオールは、分子末端に１つの活性水素基としての水酸基を有する化合物であって、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノールなどの脂肪族モノアルコール類、例えば、シクロペンタノール、ジメチルシクロヘキサノールなどの脂環族モノアルコール類、例えば、ベンジルアルコールなどの芳香脂肪族モノアルコール類、例えば、フェノール、クレゾールなどの芳香族（フェノール性）モノアルコール類などのモノアルコール、あるいは、これらモノアルコールを開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加重合させることによって得られるポリオキシアルキレンモノオール、および、これらモノアルコールを開始剤として、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン類を開環重合して得られるポリエステルモノオール、ならびに、これらモノアルコールを開始剤としてエチレンカーボネートなどのカーボネートを開環重合して得られるポリカーボネートモノオールなどが挙げられる。
【００２７】
これらモノオールは、単独で使用してもよく、また２種以上併用してもよい。好ましくは、ポリオキシアルキレンモノオール、とりわけ、ポリオキシプロピレンモノオール（ポリオキシエチレンユニットを含有するものも含む。）が好ましい。また、これらモノオールの数平均分子量は、５００〜１００００であることが好ましい。数平均分子量が５００未満の場合には、得られたウレタン樹脂組成物をベース樹脂に配合した場合に、ブリードしやすくなる場合があり、一方、数平均分子量が１００００を超える場合には、得られたウレタン樹脂組成物の粘度が高くなり作業性が低下する場合がある。
【００２８】
また、モノオールの、変性ポリイソシアネートに対する配合割合は、モノオールの有する水酸基に対する変性ポリイソシアネートの有するイソシアネート基の当量比（イソシアネート基／水酸基）において、０．９〜３．０の範囲にある割合であることが好ましく、得られたウレタン樹脂組成物の粘度を考慮すると、その当量比が０．９〜２．０の範囲にある割合であることがさらに好ましい。
【００２９】
また、本発明では、活性水素成分として、さらに、多官能性活性水素基含有化合物を含ませて、これを、モノオールとともに、変性ポリイソシアネートと反応させてもよい。このような多官能性活性水素基含有化合物は、変性ポリイソシアネートのイソシアネート基と反応し得る、例えば、水酸基、アミノ基などの活性水素基を分子内に少なくとも２つ以上有する多官能性の化合物であって、ポリウレタンなどの製造に通常使用される、例えば、低分子量ポリオール、低分子量ポリアミンおよび低分子量アミノアルコールや、マクロポリオールなどが挙げられる。
【００３０】
低分子量ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、１，４−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，２−ブチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、アルカン（Ｃ７〜Ｃ２２）ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、アルカン−１，２−ジオール（Ｃ１７〜Ｃ２０）、ビスフェノールＡ、水素化ビスフェノールＡ、１，４−ジヒドロキシ−２−ブテン、２，６−ジメチル−１−オクテン−３，８−ジオール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、キシレングリコール、ビスヒドロキシエチレンテレフタレートなどの低分子量ジオール、例えば、グリセリン、２−メチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、２，４−ジヒドロキシ−３−ヒドロキシメチルペンタン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−３−ブタノール、およびその他の脂肪族トリオール（Ｃ８〜Ｃ２４）などの低分子量トリオール、例えば、テトラメチロールメタン、Ｄ−ソルビトール、キシリトール、Ｄ−マンニトール、Ｄ−マンニットなどの水酸基を４個以上有する低分子量ポリオールなどが挙げられる。
【００３１】
低分子量ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、１，２−ジアミノエタン、１，２−ジアミノプロパン、１，３−ジアミノペンタン、１，６−ジアミノヘキサン、ジアミノトルエン、ビス−（４−アミノフェニル）メタン、ビス−（４−アミノ−３−クロロフェニル）メタン、ジ−（アミノメチル）ベンゼン、ジ−（２−アミノ−２−プロピル）ベンゼン、１−アミノ−３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン、ビス−（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ジアミノシクロヘキサン、ジ−（アミノメチル）シクロヘキサンなどの低分子量ジアミン、および、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、２，２’−ジアミノジエチルアミンなどのアミノ基を３個以上有する低分子量アミンなどが挙げられる。
【００３２】
低分子量アミノアルコールとしては、例えば、２−ヒドロキシエチルヒドラジン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−１，２−ジアミノエタン、ヒドロキシエチルジエチレントリアミン、３−アミノプロパンジオールなどの少なくとも１個のアミノ基と少なくとも１個の水酸基とを有する化合物などが挙げられる。
【００３３】
マクロポリオールとしては、例えば、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、アクリルポリオール、エポキシポリオール、天然油ポリオール、シリコンポリオール、フッ素ポリオール、ポリオレフィンポリオールなどが挙げられる。
【００３４】
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールや低分子量ポリアミンを開始剤として、エチレンオキサイドおよび／またはプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加反応させることによって得られる、ポリエチレングリコールおよび／またはポリプロピレングリコール（これらのランダムおよび／またはブロック共重合体を含む）や、例えば、テトラヒドロフランなどの開環重合によって得られるポリテトラメチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。
【００３５】
ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールの１種または２種以上と、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、１，１−ジメチル−１，３−ジカルボキシプロパン、３−メチル−３−エチルグルタール酸、アゼライン酸、セバチン酸、その他の脂肪族ジカルボン酸（Ｃ１１〜Ｃ１３）、水添ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカルボン酸、ダイマー酸、ヘット酸などのカルボン酸、および、これらのカルボン酸などから誘導される酸無水物、例えば、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水２−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１８）コハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、さらには、これらのカルボン酸などから誘導される酸ハライド、例えば、シュウ酸ジクロライド、アジピン酸ジクロライド、セバチン酸ジクロライドなどとの反応によって得られるポリエステルポリオールや、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、例えば、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン類を開環重合して得られるラクトン系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。
【００３６】
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどのカーボネート類を開環重合して得られるポリカーボネートジオールなどが挙げられる。
【００３７】
アクリルポリオールとしては、例えば、分子内に１つ以上の水酸基を有する重合性単量体と、これに共重合可能な別の単量体とを共重合させることによって得られる共重合体が挙げられ、水酸基を有する重合性単量体としては、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２，２−ジヒドロキシメチルブチル（メタ）アクリレート、ポリヒドロキシアルキルマレエート、ポリヒドロキシアルキルフマレートなどが挙げられる。また、これらと共重合可能な単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸アルキル（Ｃ１〜Ｃ１２）、マレイン酸、マレイン酸アルキル、フマル酸、フマル酸アルキル、イタコン酸、イタコン酸アルキル、スチレン、α−メチルスチレン、酢酸ビニル、（メタ）アクリロニトリル、３−（２−イソシアネート−２−プロピル）−α−メチルスチレン、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。そして、アクリルポリオールは、これら単量体を適当な溶剤および重合開始剤の存在下において共重合させることによって得ることができる。
【００３８】
エポキシポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールと、例えば、エピクロルヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリンなどの多官能ハロヒドリンとを反応させることよって得られるエポキシポリオールが挙げられる。
【００３９】
天然油ポリオールとしては、例えば、ひまし油、やし油などの水酸基含有天然油などが挙げられる。
【００４０】
シリコンポリオールとしては、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合可能な単量体としてビニル基含有のシリコン化合物、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどを用いることにより得られる共重合体、および末端アルコール変性ポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。
【００４１】
フッ素ポリオールとしては、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合可能な単量体としてビニル基含有のフッ素化合物、例えば、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンなどを用いることにより得られる共重合体などが挙げられる。
【００４２】
ポリオレフィンポリオールとしては、例えば、ボリブタジエンポリオール、部分ケン価エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
【００４３】
これら多官能性活性水素基含有化合物は、単独で使用してもよく、また２種以上併用してもよい。好ましくは、マクロポリオール、とりわけ、ポリオキシアルキレンポリオールが好ましい。さらに、ポリオキシアルキレンポリオールの中でも、ポリオキシプロピレングリコール（ポリオキシエチレンユニットを含有するものも含む。）が好ましく、その数平均分子量が、２００〜１００００であることがさらに好ましい。
【００４４】
また、多官能性活性水素基含有化合物の、変性ポリイソシアネートに対する配合割合は、多官能性活性水素基含有化合物の有する活性水素基に対する変性ポリイソシアネートの有するイソシアネート基の当量比（イソシアネート基／活性水素基）において、１．５以上であることが好ましい。当量比が１．５より小さいと、粘度が高くなり、作業性が低下する場合がある。
【００４５】
そして、これら、変性ポリイソシアネート、活性水素成分としてのモノオール、および必要により活性水素成分としての多官能性活性水素基含有化合物を反応させることにより、本発明のウレタン樹脂組成物を得る。
【００４６】
この反応において、変性ポリイソシアネートと活性水素成分とを反応させる割合は、活性水素成分に含まれる活性水素基、すなわち、モノオールおよび多官能性活性水素基含有化合物が有する活性水素基に対する、変性ポリイソシアネートが有するイソシアネート基の当量比（イソシアネート基／活性水素基）において、０．９〜１．１の割合であることが好ましい。当量比が０．９より小さいと、得られたウレタン樹脂をベース樹脂にそのまま配合した場合に、残存する活性水素基によってベース樹脂の物性を損なう場合がある。一方、当量比が１．１より大きいと、得られたウレタン樹脂をベース樹脂にそのまま配合した場合に、残存するイソシアネート基によってベース樹脂の物性を損なう場合がある。
【００４７】
また、この反応の条件は、ポリウレタンの製造に通常使用される条件でよく、例えば、窒素雰囲気下において、変性ポリイソシアネート、モノオール、および必要により多官能性活性水素基含有化合物を、好ましくは上記した反応割合となるように配合し、約５０〜１００℃で約１〜数時間反応させればよい。なお、この反応においては、必要に応じて、有機金属系およびアミン系などの公知のウレタン化触媒を添加してもよい。
【００４８】
このようにして得られた本発明のウレタン樹脂組成物は、そのイソシアネート基含有率が０．５％以下、好ましくは０．２％以下、さらに好ましくは０．１％以下とされる。イソシアネート基含有率が０．５％より大きいと、得られたウレタン樹脂をベース樹脂に配合した場合に、残存するイソシアネート基によってベース樹脂の物性を損なう。
【００４９】
なお、変性ポリイソシアネートと活性水素成分とを上記した割合、すなわち、その当量比（イソシアネート基／活性水素基）において０．９〜１．１の割合で反応を完結させれば、イソシアネート基含有率を０．５％以下とすることができるが、例えば、その当量比が１．１より大きい割合であっても、変性ポリイソシアネートを公知の手段により除去することによって、イソシアネート基含有率を０．５％以下とすることもできる。なお、このイソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法など、公知の手法によって求めることができる。
【００５０】
このようにして得られた、本発明のウレタン樹脂組成物は、実質的にイソシアネート基を含有せず、可塑剤として使用され、特に、シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材などのベース樹脂に好適に配合される。なお、ベース樹脂の種類は、例えば、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、変成シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリサルファイド樹脂など、公知の合成樹脂のいずれであってもよく、特に制限されることなく配合できる。ベース樹脂に配合する割合は、通常、５〜２０重量％であり、公知のミキサーなどを用いて混練などによって配合し得る。
【００５１】
そして、配合されたウレタン樹脂組成物は、屋外などの環境下においても、長期にわたり耐ブリード性を維持し、塗膜表面の劣化などを少なくすることができる。
【００５２】
なお、本発明のウレタン組成物には、必要に応じて溶剤や種々の添加剤、例えば消泡剤、レベリング剤、艶消し剤、難燃剤、分散剤、粘着付与剤、増粘剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、反応遅延剤、脱水剤、各種酸化防止剤、紫外線吸収剤などの耐候安定剤、加水分解防止剤、染料、無機顔料、有機顔料、体質顔料などを適宜配合してもよい。
【００５３】
【実施例】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。
【００５４】
実施例１
数平均分子量１０００のポリオキシプロピレンモノオール８４４重量部（水分０．０３％以下）と、タケネートＤ−１６５Ｎ（へキサメチレンジイソシアネートのビウレット変性体、イソシアネート基含有率２３．３％、武田薬品工業株式会社製）１５６重量部とを、コルベン中窒素雰囲気下、９０℃で３時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．１重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、粘度７４００ｃｐｓ（２５℃）、イソシアネート基含有率０．１％以下のウレタン樹脂組成物を得た。なお、イソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法により測定した。
【００５５】
実施例２
数平均分子量１０００のポリオキシプロピレンモノオール８２７重量部（水分０．０３％以下）と、タケネートＤ−１７０Ｎ（へキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体、イソシアネート基含有率２０．７％、武田薬品工業株式会社製）１７３重量部とを、コルベン中窒素雰囲気下、９０℃で３時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．１重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、粘度７１００ｃｐｓ（２５℃）、イソシアネート基含有率０．１％以下のウレタン樹脂組成物を得た。なお、イソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法により測定した。
【００５６】
実施例３
数平均分子量１０００のポリオキシプロピレンモノオール８１４重量部（水分０．０３％以下）と、タケネートＤ−１７８Ｎ（へキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体、イソシアネート基含有率１８．９％、武田薬品工業株式会社製）１８６重量部とを、コルベン中窒素雰囲気下、９０℃で３時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．１重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、粘度２３００ｃｐｓ（２５℃）、イソシアネート基含有率０．１％以下のウレタン樹脂組成物を得た。なお、イソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法により測定した。
【００５７】
実施例４
数平均分子量３０００のポリオキシプロピレンジオール３７０重量部、および数平均分子量１０００のポリオキシプロピレンモノオール４６８重量部（いずれも水分０．０３％以下）と、タケネートＤ−１７８Ｎ（へキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体、イソシアネート基含有率１８．９％、武田薬品工業株式会社製）１６２重量部とを、コルベン中窒素雰囲気下、９０℃で３時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．１重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、粘度１００００ｃｐｓ（２５℃）、イソシアネート基含有率０．１％以下のウレタン樹脂組成物を得た。なお、イソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法により測定した。
【００５８】
比較例１
数平均分子量１０００のポリオキシプロピレンモノオール９２０重量部（水分０．０３％以下）と、トリレンジイソシアネート（２，４体／２，６体＝８０／２０重量％）８０重量部とを、コルベン中窒素雰囲気下、８０℃で３時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．１重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、粘度２５００ｃｐｓ（２５℃）、イソシアネート基含有率０．１％以下のウレタン樹脂組成物を得た。なお、イソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法により測定した。
【００５９】
試験例（ウレタン樹脂組成物のシーリング材への適用）
試験例１
数平均分子量３０００のポリオキシプロピレンジオール３４１重量部、および数平均分子量３０００のポリオキシプロピレントリオール１１４重量部（いずれも水分０．０３％以下）と、キシリレンジイソシアネート４５重量部とを、コルべン中窒素雰囲気下、８０℃で１時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．０５重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、イソシアネート基含有率１．０８％のウレタンプレポリマーを得た。
【００６０】
このウレタンプレポリマー４００重量部、乾燥した炭酸カルシウム３００重量部、乾燥した酸化チタン５０重量部、キシレン５０重量部、ヒュームドシリカ４５重量部（アエロジルＡ−２００、日本アエロジル社製）、フェノール系酸化防止剤（ＩＲＧＡＮＯＸ２４５、日本チバガイギー社製）５重量部、および実施例１で得られたウレタン樹脂組成物１５０重量部をプラネタリーミキサーに仕込み、真空下で混練し、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６１】
試験例２
実施例１で得られたウレタン樹脂組成物の代わりに、実施例２で得られたウレタン樹脂組成物１５０重量部を用いた以外は、試験例１と同様の配合および調製方法によって、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６２】
試験例３
実施例１で得られたウレタン樹脂組成物の代わりに、実施例３で得られたウレタン樹脂組成物１５０重量部を用いた以外は、試験例１と同様の配合および調製方法によって、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６３】
試験例４
実施例１で得られたウレタン樹脂組成物の代わりに、実施例４で得られたウレタン樹脂組成物１５０重量部を用いた以外は、試験例１と同様の配合および調製方法によって、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６４】
比較試験例１
実施例１で得られたウレタン樹脂組成物の代わりに、ジオクチルフタレート１５０重量部を用いた以外は、試験例１と同様の配合および調製方法によって、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６５】
比較試験例２
実施例１で得られたウレタン樹脂組成物の代わりに、比較例１で得られたウレタン樹脂組成物１５０重量部を用いた以外は、試験例１と同様の配合および調製方法によって、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６６】
耐ブリード性の評価
試験例１〜４および比較試験例１、２で得られたシーリング材について、耐ブリード性の評価を以下に示す方法により行なった。
【００６７】
シーリング材を、厚み２ｍで２５℃、５０％ＲＨ条件下において７日間養生させてシート状の硬化物を得た。このシートの上に、アクリル系塗料（オーデコート、日本ペイント株式会社製）を塗布し、５０℃、５０％ＲＨ条件下において１週間および１ヶ月放置した後の表面のタック（ベタツキ）を触指により調べた。その結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１より、試験例１〜４は、１カ月経過した後も表面のタックがなく、このことから、実施例１〜４により得られたウレタン樹脂組成物は、長期にわたりブリードしていないことがわかる。
【００７０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のウレタン樹脂組成物は、可塑剤として使用され、ベース樹脂に配合しても長期にわたってブリードせず、ベース樹脂の可塑化効果を良好に維持することができる。とりわけ、屋外などでの使用が要求される、例えば、シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材などのベース樹脂に配合しても、長期にわたり耐ブリード性を維持することができ、塗膜表面の劣化などを少なくすることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウレタン樹脂組成物、詳しくは、シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材などの可塑剤として使用されるウレタン樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材などのベース樹脂に配合される可塑剤としては、ジオクチルフタレートに代表されるフタル酸エステル系の可塑剤など、主として低分子量のものが広く使用されてきた。しかし、この種の低分子量の可塑剤は、配合されたベース樹脂からブリードしやすく、そのため、シーリング材や防水材などでは、硬化した後の表面に塗装を施した時に塗膜汚染を引き起こしたり、あるいは、接着剤などでは接着不良の原因となっていた。
【０００３】
そのため、例えば、特開昭６３−２５１４５９号公報および特公平８−２６２１７号公報では、有機イソシアネートとモノオールとを反応させることによって得られる、実質的にイソシアネート基を持たないウレタン変性化合物を使用することによって、耐ブリード性を向上させることが提案されており、また、特開平５−３３９４８８号公報では、ウレタン変性ポリエーテル化合物を可塑剤として使用することにより、耐ブリード性を向上させて、耐塗膜汚染性を向上させることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の公報に記載されるウレタン変性化合物、あるいはウレタン変性ポリエーテル化合物を、シーリング材や防水材に配合して、硬化させた後の表面に塗装を施すと、当初は耐ブリード性を良好に維持して、塗膜汚染を改善することはできるが、屋外などの環境下において長期的に使用される場合には、やはりウレタン変性化合物、あるいはウレタン変性ポリエーテル化合物がブリードして、シーリング材や防水材が硬くなり、あるいは、体積収縮を引き起して、塗膜のひび割れの原因となる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、配合されたベース樹脂から長期にわたりブリードせず、塗膜表面の劣化などを少なくすることができる、ウレタン樹脂組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、その手段として、分子末端にイソシアネート基を有し、かつ、イソシアネート基の反応により誘導される、実質的にウレタン結合を含まない結合単位によって変性されている変性ポリイソシアネートと、活性水素成分としてのモノオールとを反応させることによって得られる、イソシアネート基含有率が０．５％以下であり、可塑剤として使用されるウレタン樹脂組成物を提供するものである。
【０００７】
変性ポリイソシアネートは、アロファネート結合、ビウレット結合およびイソシアヌレート結合からなる群から選ばれる少なくとも１種の結合単位によって変性されていることが好ましく、また、活性水素成分として、さらに、分子内に活性水素基を少なくとも２つ以上有する多官能性活性水素基含有化合物を含ませてもよい。
【０００８】
また、この反応においては、変性ポリイソシアネートと活性水素成分とを、活性水素成分の活性水素基に対する変性ポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比（イソシアネート基／活性水素基）が０．９〜１．１の割合となるように反応させることが好ましい。
【０００９】
このような本発明のウレタン樹脂組成物は、可塑剤として使用され、特に、シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材に好適に配合される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる変性ポリイソシアネートは、分子末端にイソシアネート基を有し、かつ、イソシアネート基の反応により誘導される、実質的にウレタン結合を含まない結合単位によって変性されているものであって、このような変性ポリイソシアネートは、原料としてポリイソシアネートを用い、これを所定の条件下において変性のための反応を行なうことによって得ることができる。
【００１１】
原料として用いられるポリイソシアネートは、分子内に少なくとも２つ以上のイソシアネート基を有する化合物であって、ポリウレタンなどの製造に通常使用される、例えば、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートなどが挙げられる。
【００１２】
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、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’−ジフェニルジイソシアネート、１，５−ナフタ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（ＭＤＩ）、２，４−または２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）もしくはその混合物、４，４’−トルイジンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート、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−トリイソシアネートベンゼン、２，４，６−トリイソシアネートトルエンなどの芳香族トリイソシアネート、例えば、４，４' −ジフェニルメタン−２，２' ，５，５' −テトライソシアネートなどの芳香族テトライソシアネートなどが挙げられる。
【００１３】
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、１，３−または１，４−キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）もしくはその混合物、ω，ω' −ジイソシアネート−１，４−ジエチルベンゼン、１，３−または１，４−ビス（１−イソシアネート−１−メチルエチル）ベンゼン（ＴＭＸＤＩ）もしくはその混合物などの芳香脂肪族ジイソシアネート、例えば、１，３，５−トリイソシアネートメチルベンゼンなどの芳香脂肪族トリイソシアネートなどが挙げられる。
【００１４】
脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、１，３−シクロペンタンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−シクロヘキサンジイソシアネート、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４' −メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）（Ｈ12ＭＤＩ）、メチル−２，４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−２，６−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−または１，４−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン（Ｈ6 ＸＤＩ）もしくはその混合物などの脂環族ジイソシアネート、例えば、１，３，５−トリイソシアネートシクロヘキサン、１，３，５−トリメチルイソシアネートシクロヘキサン、２−（３−イソシアネートプロピル）−２，５−ジ（イソシアネートメチル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタン、２−（３−イソシアネートプロピル）−２，６−ジ（イソシアネートメチル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタン、３−（３−イソシアネートプロピル）−２，５−ジ（イソシアネートメチル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタン、５−（２−イソシアネートエチル）−２−イソシアネートメチル−３−（３−イソシアネートプロピル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタン、６−（２−イソシアネートエチル）−２−イソシアネートメチル−３−（３−イソシアネートプロピル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタン、５−（２−イソシアネートエチル）−２−イソシアネートメチル−２−（３−イソシアネートプロピル）−ビシクロ（２．２．１）−ヘプタン、６−（２−イソシアネートエチル）−２−イソシアネートメチル−２−（３−イソシアネートプロピル）−ビシクロ（２．２．１）ヘプタンなどの脂環族トリイソシアネートなどが挙げられる。
【００１５】
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、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（ＨＤＩ）、ペンタメチレンジイソシアネート、１，２−プロピレンジイソシアネート、１，２−ブチレンジイソシアネート、２，３−ブチレンジイソシアネート、１，３−ブチレンジイソシアネート、２，４，４−または２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアネートメチルカプロエートなどの脂肪族ジイソシアネート、例えば、リジンエステルトリイソシアネート、１，４，８−トリイソシアネートオクタン、１，６，１１−トリイソシアネートウンデカン、１，８−ジイソシアネート−４−イソシアネートメチルオクタン、１，３，６−トリイソシアネートヘキサン、２，５，７−トリメチル−１，８−ジイソシアネート−５−イソシアネートメチルオクタンなどの脂肪族トリイソシアネートなどが挙げられる。
【００１６】
これらポリイソシアネートは、単独で使用してもよく、また２種以上併用してもよい。好ましくは、芳香族、芳香脂肪族、脂環族および脂肪族のジイソシアネートが挙げられる。
【００１７】
そして、ポリイソシアネートの変性は、ポリイソシアネートの有するイソシアネート基を、所定の条件下において反応させて、例えば、アロファネート結合、ビウレット結合、イソシアヌレート結合、ウレチジオン結合、ウレア結合、カルボジイミド結合、ウレトンイミン結合、オキサジアジントリオン結合など、ウレタン結合以外の結合単位を生成させることにより行なわれる。このような変性のための反応は、必要により、例えば、モノオール、ポリオール、水、モノアミン、ポリアミンなどの公知の変性原料や、例えば、アミン系触媒、金属系触媒、燐系触媒などの公知の触媒を用いて、常法に従って行なうことができ、変性ポリイソシアネートは、このような反応の後、未反応のポリイソシアネートを公知の方法によって除去することにより得ることができる。
【００１８】
このような変性ポリイソシアネートは、その分子内において、上記した１種または２種以上の結合によって変性されていてもよいが、その中でも、アロファネート結合、ビウレット結合およびイソシアヌレート結合からなる群から選ばれる少なくとも１種の結合単位によって変性されているものが好ましい。これらの結合単位によって変性されているものは、耐ブリード性の著しい向上を図ることができる。
【００１９】
より具体的には、まず、アロファネート結合によって変性されているアロファネート変性ポリイソシアネートは、例えば、ポリイソシアネートを、金属系などのアロファネート化触媒を用いて、モノオールおよび／またはポリオールとともに反応させ、次いで、これを蒸留などして未反応のポリイソシアネートを除去することによって得ることができる。
【００２０】
このようなアロファネート変性ポリイソシアネートは、例えば、市販されているものを用いてもよく、そのようなものとして、例えば、タケネートＤ−１７８Ｎ（武田薬品工業株式会社製）などのへキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体などが挙げられる。
【００２１】
また、ビウレット結合によって変性されているビウレット変性ポリイソシアネートは、例えば、ポリイソシアネートを、必要により金属系などのビウレット化触媒を用いて、水とともに反応させ、次いで、これを蒸留などして未反応のポリイソシアネートを除去することによって得ることができる。
【００２２】
このようなビウレット変性ポリイソシアネートは、例えば、市販されているものを用いてもよく、そのようなものとして、例えば、タケネートＤ−１６５Ｎ（武田薬品工業株式会社製）、スミジュールＮ−３２００（住友バイエルウレタン株式会社製）、デュラネート２４Ａ（旭化成工業株式会社製）などのへキサメチレンジイソシアネートのビウレット変性体などが挙げられる。
【００２３】
さらに、イソシアヌレート結合によって変性されているイソシアヌレート変性ポリイソシアネートは、例えば、ポリイソシアネートを、アミン系などのイソシアヌレート化触媒を用いて反応させ、次いで、これを蒸留などして未反応のポリイソシアネートを除去することによって得ることができる。
【００２４】
このようなイソシアヌレート変性ポリイソシアネートは、例えば、市販されているものを用いてもよく、そのようなものとして、例えば、タケネートＤ−１７０Ｎ（武田薬品工業株式会社製）、デスモジュールＮ−３３９０（住友バイエルウレタン株式会社製）、コロネートＥＨ（日本ポリウレタン工業株式会社製）、バーノックＤＮ−９８０（大日本インキ化学工業株式会社製）などのヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体、例えば、タケネートＤ−２１２（武田薬品工業株式会社製）、スミジュールＩＬ（住友バイエルウレタン株式会社製）、コロネート２０３０（日本ポリウレタン工業株式会社製）、バーノックＤ−８００（大日本インキ化学工業株式会社製）などのトリレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体、例えば、デスモジュールＨＬ（住友バイエルウレタン株式会社製）などのヘキサメチレンジイソシアネートとトリレンジイソシアネートとの混合物のイソシアヌレート変性体、例えば、Ｔ−１８９０（ヒュルス社製）など３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネートのイソシアヌレート変性体などが挙げられる。
【００２５】
そして、このような変性ポリイソシアネートは、単独で使用してもよく、また２種以上併用してもよい。
【００２６】
本発明に用いられる活性水素成分としてのモノオールは、分子末端に１つの活性水素基としての水酸基を有する化合物であって、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノールなどの脂肪族モノアルコール類、例えば、シクロペンタノール、ジメチルシクロヘキサノールなどの脂環族モノアルコール類、例えば、ベンジルアルコールなどの芳香脂肪族モノアルコール類、例えば、フェノール、クレゾールなどの芳香族（フェノール性）モノアルコール類などのモノアルコール、あるいは、これらモノアルコールを開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加重合させることによって得られるポリオキシアルキレンモノオール、および、これらモノアルコールを開始剤として、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン類を開環重合して得られるポリエステルモノオール、ならびに、これらモノアルコールを開始剤としてエチレンカーボネートなどのカーボネートを開環重合して得られるポリカーボネートモノオールなどが挙げられる。
【００２７】
これらモノオールは、単独で使用してもよく、また２種以上併用してもよい。好ましくは、ポリオキシアルキレンモノオール、とりわけ、ポリオキシプロピレンモノオール（ポリオキシエチレンユニットを含有するものも含む。）が好ましい。また、これらモノオールの数平均分子量は、５００〜１００００であることが好ましい。数平均分子量が５００未満の場合には、得られたウレタン樹脂組成物をベース樹脂に配合した場合に、ブリードしやすくなる場合があり、一方、数平均分子量が１００００を超える場合には、得られたウレタン樹脂組成物の粘度が高くなり作業性が低下する場合がある。
【００２８】
また、モノオールの、変性ポリイソシアネートに対する配合割合は、モノオールの有する水酸基に対する変性ポリイソシアネートの有するイソシアネート基の当量比（イソシアネート基／水酸基）において、０．９〜３．０の範囲にある割合であることが好ましく、得られたウレタン樹脂組成物の粘度を考慮すると、その当量比が０．９〜２．０の範囲にある割合であることがさらに好ましい。
【００２９】
また、本発明では、活性水素成分として、さらに、多官能性活性水素基含有化合物を含ませて、これを、モノオールとともに、変性ポリイソシアネートと反応させてもよい。このような多官能性活性水素基含有化合物は、変性ポリイソシアネートのイソシアネート基と反応し得る、例えば、水酸基、アミノ基などの活性水素基を分子内に少なくとも２つ以上有する多官能性の化合物であって、ポリウレタンなどの製造に通常使用される、例えば、低分子量ポリオール、低分子量ポリアミンおよび低分子量アミノアルコールや、マクロポリオールなどが挙げられる。
【００３０】
低分子量ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、１，４−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，２−ブチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、アルカン（Ｃ７〜Ｃ２２）ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、アルカン−１，２−ジオール（Ｃ１７〜Ｃ２０）、ビスフェノールＡ、水素化ビスフェノールＡ、１，４−ジヒドロキシ−２−ブテン、２，６−ジメチル−１−オクテン−３，８−ジオール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、キシレングリコール、ビスヒドロキシエチレンテレフタレートなどの低分子量ジオール、例えば、グリセリン、２−メチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、２，４−ジヒドロキシ−３−ヒドロキシメチルペンタン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−３−ブタノール、およびその他の脂肪族トリオール（Ｃ８〜Ｃ２４）などの低分子量トリオール、例えば、テトラメチロールメタン、Ｄ−ソルビトール、キシリトール、Ｄ−マンニトール、Ｄ−マンニットなどの水酸基を４個以上有する低分子量ポリオールなどが挙げられる。
【００３１】
低分子量ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、１，２−ジアミノエタン、１，２−ジアミノプロパン、１，３−ジアミノペンタン、１，６−ジアミノヘキサン、ジアミノトルエン、ビス−（４−アミノフェニル）メタン、ビス−（４−アミノ−３−クロロフェニル）メタン、ジ−（アミノメチル）ベンゼン、ジ−（２−アミノ−２−プロピル）ベンゼン、１−アミノ−３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン、ビス−（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ジアミノシクロヘキサン、ジ−（アミノメチル）シクロヘキサンなどの低分子量ジアミン、および、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、２，２’−ジアミノジエチルアミンなどのアミノ基を３個以上有する低分子量アミンなどが挙げられる。
【００３２】
低分子量アミノアルコールとしては、例えば、２−ヒドロキシエチルヒドラジン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−１，２−ジアミノエタン、ヒドロキシエチルジエチレントリアミン、３−アミノプロパンジオールなどの少なくとも１個のアミノ基と少なくとも１個の水酸基とを有する化合物などが挙げられる。
【００３３】
マクロポリオールとしては、例えば、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、アクリルポリオール、エポキシポリオール、天然油ポリオール、シリコンポリオール、フッ素ポリオール、ポリオレフィンポリオールなどが挙げられる。
【００３４】
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールや低分子量ポリアミンを開始剤として、エチレンオキサイドおよび／またはプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加反応させることによって得られる、ポリエチレングリコールおよび／またはポリプロピレングリコール（これらのランダムおよび／またはブロック共重合体を含む）や、例えば、テトラヒドロフランなどの開環重合によって得られるポリテトラメチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。
【００３５】
ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールの１種または２種以上と、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、１，１−ジメチル−１，３−ジカルボキシプロパン、３−メチル−３−エチルグルタール酸、アゼライン酸、セバチン酸、その他の脂肪族ジカルボン酸（Ｃ１１〜Ｃ１３）、水添ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカルボン酸、ダイマー酸、ヘット酸などのカルボン酸、および、これらのカルボン酸などから誘導される酸無水物、例えば、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水２−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１８）コハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、さらには、これらのカルボン酸などから誘導される酸ハライド、例えば、シュウ酸ジクロライド、アジピン酸ジクロライド、セバチン酸ジクロライドなどとの反応によって得られるポリエステルポリオールや、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、例えば、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン類を開環重合して得られるラクトン系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。
【００３６】
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどのカーボネート類を開環重合して得られるポリカーボネートジオールなどが挙げられる。
【００３７】
アクリルポリオールとしては、例えば、分子内に１つ以上の水酸基を有する重合性単量体と、これに共重合可能な別の単量体とを共重合させることによって得られる共重合体が挙げられ、水酸基を有する重合性単量体としては、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２，２−ジヒドロキシメチルブチル（メタ）アクリレート、ポリヒドロキシアルキルマレエート、ポリヒドロキシアルキルフマレートなどが挙げられる。また、これらと共重合可能な単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸アルキル（Ｃ１〜Ｃ１２）、マレイン酸、マレイン酸アルキル、フマル酸、フマル酸アルキル、イタコン酸、イタコン酸アルキル、スチレン、α−メチルスチレン、酢酸ビニル、（メタ）アクリロニトリル、３−（２−イソシアネート−２−プロピル）−α−メチルスチレン、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。そして、アクリルポリオールは、これら単量体を適当な溶剤および重合開始剤の存在下において共重合させることによって得ることができる。
【００３８】
エポキシポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールと、例えば、エピクロルヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリンなどの多官能ハロヒドリンとを反応させることよって得られるエポキシポリオールが挙げられる。
【００３９】
天然油ポリオールとしては、例えば、ひまし油、やし油などの水酸基含有天然油などが挙げられる。
【００４０】
シリコンポリオールとしては、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合可能な単量体としてビニル基含有のシリコン化合物、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどを用いることにより得られる共重合体、および末端アルコール変性ポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。
【００４１】
フッ素ポリオールとしては、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合可能な単量体としてビニル基含有のフッ素化合物、例えば、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンなどを用いることにより得られる共重合体などが挙げられる。
【００４２】
ポリオレフィンポリオールとしては、例えば、ボリブタジエンポリオール、部分ケン価エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
【００４３】
これら多官能性活性水素基含有化合物は、単独で使用してもよく、また２種以上併用してもよい。好ましくは、マクロポリオール、とりわけ、ポリオキシアルキレンポリオールが好ましい。さらに、ポリオキシアルキレンポリオールの中でも、ポリオキシプロピレングリコール（ポリオキシエチレンユニットを含有するものも含む。）が好ましく、その数平均分子量が、２００〜１００００であることがさらに好ましい。
【００４４】
また、多官能性活性水素基含有化合物の、変性ポリイソシアネートに対する配合割合は、多官能性活性水素基含有化合物の有する活性水素基に対する変性ポリイソシアネートの有するイソシアネート基の当量比（イソシアネート基／活性水素基）において、１．５以上であることが好ましい。当量比が１．５より小さいと、粘度が高くなり、作業性が低下する場合がある。
【００４５】
そして、これら、変性ポリイソシアネート、活性水素成分としてのモノオール、および必要により活性水素成分としての多官能性活性水素基含有化合物を反応させることにより、本発明のウレタン樹脂組成物を得る。
【００４６】
この反応において、変性ポリイソシアネートと活性水素成分とを反応させる割合は、活性水素成分に含まれる活性水素基、すなわち、モノオールおよび多官能性活性水素基含有化合物が有する活性水素基に対する、変性ポリイソシアネートが有するイソシアネート基の当量比（イソシアネート基／活性水素基）において、０．９〜１．１の割合であることが好ましい。当量比が０．９より小さいと、得られたウレタン樹脂をベース樹脂にそのまま配合した場合に、残存する活性水素基によってベース樹脂の物性を損なう場合がある。一方、当量比が１．１より大きいと、得られたウレタン樹脂をベース樹脂にそのまま配合した場合に、残存するイソシアネート基によってベース樹脂の物性を損なう場合がある。
【００４７】
また、この反応の条件は、ポリウレタンの製造に通常使用される条件でよく、例えば、窒素雰囲気下において、変性ポリイソシアネート、モノオール、および必要により多官能性活性水素基含有化合物を、好ましくは上記した反応割合となるように配合し、約５０〜１００℃で約１〜数時間反応させればよい。なお、この反応においては、必要に応じて、有機金属系およびアミン系などの公知のウレタン化触媒を添加してもよい。
【００４８】
このようにして得られた本発明のウレタン樹脂組成物は、そのイソシアネート基含有率が０．５％以下、好ましくは０．２％以下、さらに好ましくは０．１％以下とされる。イソシアネート基含有率が０．５％より大きいと、得られたウレタン樹脂をベース樹脂に配合した場合に、残存するイソシアネート基によってベース樹脂の物性を損なう。
【００４９】
なお、変性ポリイソシアネートと活性水素成分とを上記した割合、すなわち、その当量比（イソシアネート基／活性水素基）において０．９〜１．１の割合で反応を完結させれば、イソシアネート基含有率を０．５％以下とすることができるが、例えば、その当量比が１．１より大きい割合であっても、変性ポリイソシアネートを公知の手段により除去することによって、イソシアネート基含有率を０．５％以下とすることもできる。なお、このイソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法など、公知の手法によって求めることができる。
【００５０】
このようにして得られた、本発明のウレタン樹脂組成物は、実質的にイソシアネート基を含有せず、可塑剤として使用され、特に、シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材などのベース樹脂に好適に配合される。なお、ベース樹脂の種類は、例えば、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、変成シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリサルファイド樹脂など、公知の合成樹脂のいずれであってもよく、特に制限されることなく配合できる。ベース樹脂に配合する割合は、通常、５〜２０重量％であり、公知のミキサーなどを用いて混練などによって配合し得る。
【００５１】
そして、配合されたウレタン樹脂組成物は、屋外などの環境下においても、長期にわたり耐ブリード性を維持し、塗膜表面の劣化などを少なくすることができる。
【００５２】
なお、本発明のウレタン組成物には、必要に応じて溶剤や種々の添加剤、例えば消泡剤、レベリング剤、艶消し剤、難燃剤、分散剤、粘着付与剤、増粘剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、反応遅延剤、脱水剤、各種酸化防止剤、紫外線吸収剤などの耐候安定剤、加水分解防止剤、染料、無機顔料、有機顔料、体質顔料などを適宜配合してもよい。
【００５３】
【実施例】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。
【００５４】
実施例１
数平均分子量１０００のポリオキシプロピレンモノオール８４４重量部（水分０．０３％以下）と、タケネートＤ−１６５Ｎ（へキサメチレンジイソシアネートのビウレット変性体、イソシアネート基含有率２３．３％、武田薬品工業株式会社製）１５６重量部とを、コルベン中窒素雰囲気下、９０℃で３時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．１重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、粘度７４００ｃｐｓ（２５℃）、イソシアネート基含有率０．１％以下のウレタン樹脂組成物を得た。なお、イソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法により測定した。
【００５５】
実施例２
数平均分子量１０００のポリオキシプロピレンモノオール８２７重量部（水分０．０３％以下）と、タケネートＤ−１７０Ｎ（へキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体、イソシアネート基含有率２０．７％、武田薬品工業株式会社製）１７３重量部とを、コルベン中窒素雰囲気下、９０℃で３時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．１重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、粘度７１００ｃｐｓ（２５℃）、イソシアネート基含有率０．１％以下のウレタン樹脂組成物を得た。なお、イソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法により測定した。
【００５６】
実施例３
数平均分子量１０００のポリオキシプロピレンモノオール８１４重量部（水分０．０３％以下）と、タケネートＤ−１７８Ｎ（へキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体、イソシアネート基含有率１８．９％、武田薬品工業株式会社製）１８６重量部とを、コルベン中窒素雰囲気下、９０℃で３時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．１重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、粘度２３００ｃｐｓ（２５℃）、イソシアネート基含有率０．１％以下のウレタン樹脂組成物を得た。なお、イソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法により測定した。
【００５７】
実施例４
数平均分子量３０００のポリオキシプロピレンジオール３７０重量部、および数平均分子量１０００のポリオキシプロピレンモノオール４６８重量部（いずれも水分０．０３％以下）と、タケネートＤ−１７８Ｎ（へキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体、イソシアネート基含有率１８．９％、武田薬品工業株式会社製）１６２重量部とを、コルベン中窒素雰囲気下、９０℃で３時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．１重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、粘度１００００ｃｐｓ（２５℃）、イソシアネート基含有率０．１％以下のウレタン樹脂組成物を得た。なお、イソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法により測定した。
【００５８】
比較例１
数平均分子量１０００のポリオキシプロピレンモノオール９２０重量部（水分０．０３％以下）と、トリレンジイソシアネート（２，４体／２，６体＝８０／２０重量％）８０重量部とを、コルベン中窒素雰囲気下、８０℃で３時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．１重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、粘度２５００ｃｐｓ（２５℃）、イソシアネート基含有率０．１％以下のウレタン樹脂組成物を得た。なお、イソシアネート基含有率は、アミン当量を求める滴定法により測定した。
【００５９】
試験例（ウレタン樹脂組成物のシーリング材への適用）
試験例１
数平均分子量３０００のポリオキシプロピレンジオール３４１重量部、および数平均分子量３０００のポリオキシプロピレントリオール１１４重量部（いずれも水分０．０３％以下）と、キシリレンジイソシアネート４５重量部とを、コルべン中窒素雰囲気下、８０℃で１時間撹拌反応させた。続いて、ジブチル錫ジラウレート０．０５重量部を添加して、さらに８０℃で３時間反応させることによって、イソシアネート基含有率１．０８％のウレタンプレポリマーを得た。
【００６０】
このウレタンプレポリマー４００重量部、乾燥した炭酸カルシウム３００重量部、乾燥した酸化チタン５０重量部、キシレン５０重量部、ヒュームドシリカ４５重量部（アエロジルＡ−２００、日本アエロジル社製）、フェノール系酸化防止剤（ＩＲＧＡＮＯＸ２４５、日本チバガイギー社製）５重量部、および実施例１で得られたウレタン樹脂組成物１５０重量部をプラネタリーミキサーに仕込み、真空下で混練し、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６１】
試験例２
実施例１で得られたウレタン樹脂組成物の代わりに、実施例２で得られたウレタン樹脂組成物１５０重量部を用いた以外は、試験例１と同様の配合および調製方法によって、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６２】
試験例３
実施例１で得られたウレタン樹脂組成物の代わりに、実施例３で得られたウレタン樹脂組成物１５０重量部を用いた以外は、試験例１と同様の配合および調製方法によって、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６３】
試験例４
実施例１で得られたウレタン樹脂組成物の代わりに、実施例４で得られたウレタン樹脂組成物１５０重量部を用いた以外は、試験例１と同様の配合および調製方法によって、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６４】
比較試験例１
実施例１で得られたウレタン樹脂組成物の代わりに、ジオクチルフタレート１５０重量部を用いた以外は、試験例１と同様の配合および調製方法によって、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６５】
比較試験例２
実施例１で得られたウレタン樹脂組成物の代わりに、比較例１で得られたウレタン樹脂組成物１５０重量部を用いた以外は、試験例１と同様の配合および調製方法によって、湿気硬化性ポリウレタン樹脂シーリング材を得た。
【００６６】
耐ブリード性の評価
試験例１〜４および比較試験例１、２で得られたシーリング材について、耐ブリード性の評価を以下に示す方法により行なった。
【００６７】
シーリング材を、厚み２ｍで２５℃、５０％ＲＨ条件下において７日間養生させてシート状の硬化物を得た。このシートの上に、アクリル系塗料（オーデコート、日本ペイント株式会社製）を塗布し、５０℃、５０％ＲＨ条件下において１週間および１ヶ月放置した後の表面のタック（ベタツキ）を触指により調べた。その結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
表１より、試験例１〜４は、１カ月経過した後も表面のタックがなく、このことから、実施例１〜４により得られたウレタン樹脂組成物は、長期にわたりブリードしていないことがわかる。
【００７０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のウレタン樹脂組成物は、可塑剤として使用され、ベース樹脂に配合しても長期にわたってブリードせず、ベース樹脂の可塑化効果を良好に維持することができる。とりわけ、屋外などでの使用が要求される、例えば、シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材などのベース樹脂に配合しても、長期にわたり耐ブリード性を維持することができ、塗膜表面の劣化などを少なくすることができる。
Claims (5)
- 分子末端にイソシアネート基を有し、かつ、イソシアネート基の反応により誘導される、実質的にウレタン結合を含まない結合単位によって変性されている変性ポリイソシアネートと、
活性水素成分としてのモノオールと
を反応させることによって得られる、イソシアネート基含有率が０．５％以下であり、可塑剤として使用されることを特徴とする、ウレタン樹脂組成物。 - 変性ポリイソシアネートが、アロファネート結合、ビウレット結合およびイソシアヌレート結合からなる群から選ばれる少なくとも１種の結合単位によって変性されている、請求項１に記載のウレタン樹脂組成物。
- 活性水素成分として、さらに、分子内に活性水素基を少なくとも２つ以上有する多官能性活性水素基含有化合物が含まれている、請求項１または２に記載のウレタン樹脂組成物。
- 変性ポリイソシアネートと活性水素成分とを、活性水素成分の活性水素基に対する変性ポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比（イソシアネート基／活性水素基）が０．９〜１．１の割合となるように反応させる、請求項１〜３のいずれかに記載のウレタン樹脂組成物。
- シーリング材、防水材、接着剤、塗料および舗装材に配合される、請求項１〜４のいずれかに記載のウレタン樹脂組成物。
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