JP5065598B2 - ポリウレタン微粒子およびその製造方法 - Google Patents
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従って本発明の目的は、従来の上記の欠点を解決するとともに、広範囲の用途に適用可能な熱可塑性シロキサン変性ポリウレタン微粒子を含む組成物の設計が可能で、かつ粒度分布の狭い熱可塑性シロキサン変性ポリウレタン微粒子を容易に提供することである。
本発明の熱可塑性シロキサン変性ポリウレタン微粒子(微粒子C)は、ジイソシアネートと活性水素基を有する2官能の化合物とポリシロキサン化合物(以下「微粒子Aの原料」という場合がある)とを、ポリウレアコロイド溶液(乳化剤)の存在下、不活性溶媒中で乳化重合させることによって得られる。このようにして得られる微粒子Cは、その表面がポリウレアコロイド溶液から析出したポリウレアコロイド粒子(微粒子B)によって被覆されてなることを特徴としている。
微粒子A中のポリシロキサンセグメントは、ポリウレタンの主鎖中に結合或いは分岐した状態で結合されている。すなわち、原料となるポリシロキサン化合物が、両末端反応型であればポリウレタンの主鎖である幹部分に、片末端或いは分岐反応型であればポリウレタンの主鎖から分岐した状態でポリウレタン中に結合されることとなる。微粒子A中の好ましいシロキサンセグメント含有量は、微粒子Aの0.01〜80質量%である。
(1)ポリエーテルポリオール、例えば、アルキレンオキシド(エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなど)および/または、複素環式エーテル(テトラヒドロフランなど)を重合または共重合して得られるものが例示され、具体的にはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリテトラメチレングリコール(ブロックまたはランダム)、ポリテトラメチレンエーテルグリコールおよびポリヘキサメチレングリコールのジオールなど、
(4)ポリカーボネートジオール、例えば、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールなどのジオールなど、
(5)ポリオレフィンポリオール、例えば、ポリブタジエングリコールおよびポリイソプレングリコール、または、その水素化物などのジオールなど、
(6)水素添加ダイマーポリオール、ヒマシポリオールなどのジオールなど、
(7)ポリメタクリレートジオール、例えば、α,ω−ポリメチルメタクリレートジオールおよびα,ω−ポリブチルメタクリレートジオールなどが挙げられる。
[合成例1]
水酸基価119.5の2官能の油脂変性ポリオール(伊藤製油(株)製、商品名URIC Y−202)100部とn−オクタン100部とを撹拌機付き合成釜に仕込み上記ポリオールを溶解した。撹拌しながら温度を50℃に制御し、NCO/OH=2になるように予め用意したイソホロンジイソシアネート47.3部を1時間かけて徐々に添加し、この条件で3時間反応を続け、さらに80℃、3時間の反応を行い合成した。次にn−オクタンで濃度50%に調整し、NCO基を3.0%含有するプレポリマー溶液(PP−1)を得た。このプレポリマーの平均分子量は1,383である。
水酸基価119.5の2官能の油脂変性ポリオール(伊藤製油(株)製、商品名URIC Y−202)100部とn−オクタン100部とを撹拌機付き合成釜に仕込み上記ポリオールを溶解した。撹拌しながら温度を50℃に制御し、NCO/OH=1.1になるように予め用意したイソホロンジイソシアネート26.0部を1時間かけて徐々に添加し、この条件で3時間反応を続け、さらに80℃、4時間の反応を行い合成した。次にn−オクタンで濃度50%に調整し、NCO基を0.36%含有するプレポリマー溶液(PP−2)を得た。この物の平均分子量は11,834である。
水酸基価157.8の1官能の油脂変性ポリオール(伊藤製油(株)製、商品名URIC H−31)100部を、撹拌機付き合成釜に仕込み、撹拌しながら温度を60℃に制御し、予め用意したトリレンジイソシアネート49.0部を1時間かけて徐々に添加し、この条件で5時間の反応を行い合成した。次にn−ヘプタンで濃度60%に調整し、NCO基を4.76%含有するプレポリマー溶液(PP−3)を得た。この物の平均分子量は530である。
水酸基価165.5の2官能の油脂変性ポリオール(伊藤製油(株)製、商品名URIC Y−403)100部とn−デカン100部とを撹拌機付き合成釜に仕込み上記ポリオールを溶解した。撹拌しながら温度を50℃に制御し、NCO/OH=2.0になるように、予め用意したヘキサメチレンジイソシアネート49.6部を1時間かけて徐々に添加し、この条件で3時間反応を続け、さらに80℃、3時間の反応を行い合成した。次にn−デカンで濃度50%に調整し、NCO基を4.14%含有するプレポリマー溶液(PP−4)を得た。この物の平均分子量は1,014である。
[合成例5〜7]
攪拌機、温度計、窒素ガス導入管および還流冷却器を具備した反応器に、窒素ガスで置換した後、表1に記載したラクトン化合物、ポリシロキサン化合物を所定の濃度まで投入し窒素気流下、100℃にて均一になるまで攪拌した。続いて所定のテトラ−n−ブチルチタネートを投入し、窒素気流下180℃の温度下で10時間反応させた。反応の進行とともに反応物の粘度が上昇してくる。その後、180℃で5mmHgの減圧下で1時間反応を続け、反応を完了させるとともに、原料のシロキサン化合物に含まれていた非反応性シロキサン化合物および未反応物を完全に除去した。得られたポリカプロラクトン変性ポリシロキサン化合物の組成および性状を表1に示す。
[実施例1]
2リットルのステンレス容器に、ポリウレアコロイド溶液(C−1)44部とn−オクタン356部を仕込み混合し、40℃に保持した。これに平均分子量1,020のポリブチレンアジペート182部、ラクトン変性ポリシロキサン化合物(合成例5)45部、1,4−ブタンジオール30部およびMDI 129.5部を40℃に加熱し均一に混合したものを徐々に加え、ホモジナイザーで30分間乳化した。この乳化液は分散質の平均分散粒子径が5μmで粒子の分離もなく安定な乳化液であった。
2リットルのステンレス容器に、ポリウレアコロイド溶液(C−2)184部とn−オクタン216部を仕込み混合し、40℃に保持した。これに平均分子量1,020のポリブチレンアジペート182部、ラクトン変性ポリシロキサン化合物(合成例5)45部、1,4−ブタンジオール30部およびMDI 129.5部を40℃に加熱し均一に混合したものを徐々に加え、ホモジナイザーで30分間乳化した。この乳化液は分散質の平均分散粒子径が16μmで粒子の分離もなく安定な乳化液であった。
2リットルのステンレス容器に、ポリウレアコロイド溶液(C−3)109部とヘプタン491部を仕込み混合し、40℃に保持した。これに平均分子量1,020のポリブチレンアジペート182部、ラクトン変性ポリシロキサン化合物(合成例6)45部、1,4−ブタンジオール30部およびMDI 129.7部を40℃に加熱し均一に混合したものを徐々に加え、ホモジナイザーで30分間乳化した。この乳化液は分散質の平均分散粒子径が3μmで粒子の分離もなく安定な乳化液であった。
2リットルのステンレス容器に、ポリウレアコロイド溶液(C−4)80部と石油スピリット320部を仕込み混合して均一に分散し、40℃に保持した。これに平均分子量1,020のポリブチレンアジペート182部、ラクトン変性ポリシロキサン化合物(合成例7)45部、1,4−ブタンジオール30部およびMDI 129.0部を40℃に加熱し均一に混合したものを徐々に加え、ホモジナイザーで30分間乳化した。この乳化液は分散質の平均分散粒子径が12μmで粒子の分離もなく安定な乳化液であった。
2リットルのステンレス容器に、ポリウレアコロイド溶液(C−1)44部とn−オクタン356部を仕込み混合し、40℃に保持した。これに平均分子量1,020のポリブチレンアジペート228部、1,4−ブタンジオール30.4部およびMDI 141.7部を40℃に加熱し均一に混合したものを徐々に加え、ホモジナイザーで30分間乳化した。この乳化液は分散質の平均分散粒子径が5μmで粒子の分離もなく安定な乳化液であった。
実施例および比較例のポリウレタン微粒子30部およびジメチルフォルムアミド70部を容器に取りテストミキサーにて80℃、60分間の撹拌をしてポリウレタン溶液を作成し、この溶液を離型紙上に膜厚が40μmになるように塗布し、120℃で10分間乾燥しさらに70℃で2日間放置して作成した。作成したフィルムを室温まで冷却し、縦6cmおよび横1.5cmに切断し離型紙からフィルムを剥離し、島津オートグラフAG−500Aで、クロスヘッドスピード200mm/min、測定温度25℃の条件で抗張力−伸度曲線より、100%モジュラス、破断強度および破断伸度を測定した。
金型を230℃に加熱した後、実施例および比較例のポリウレタン微粒子250gを金型上にふりまき、10秒間静置させた後、溶融しなかった余分な粉を取り除き、さらに90秒間静置後、水冷して成型物を作成し、以下を測定した。
○:金型からの離型性がよい
×:金型からの離型性が悪い
成型物の面々を重ね合わせ、荷重3kg、温度40℃の環境下でブロッキング性を確認した。
○:ブロッキングしない
△:ややブロッキングする
×:ブロッキングする
成型物にシャチハタ(株)の印を押印し印刷可能か確認した。
○:印字性良好
△:ややインキが滲む
×:インキがのらない
以上の結果から、本発明の微粒子Cは、許容できるフィルム物性を有しつつ、加工性において離型性、ブロッキング性および印刷適性のいずれにおいても優れていることが分かる。
2:非溶媒和部分のウレアドメイン
3:微粒子A
4:微粒子B
Claims (5)
- 金型に入れて熱で溶融して成形物を得る際に使用する粉末状の熱可塑性シロキサン変性ポリウレタン微粒子であって、
ジイソシアネートと、活性水素基を有する2官能の化合物としてポリエーテルジオールおよび/またはポリエステルジオールおよび2官能の鎖伸長剤と、分子内に水酸基またはアミノ基を有するポリシロキサン化合物とラクトンとを共重合した化合物と、を反応させて得られる熱可塑性シロキサン変性ポリウレタン微粒子(微粒子A)と、
該微粒子Aの表面を被覆しているポリウレアコロイド非水溶媒溶液から析出したポリウレアコロイド粒子(微粒子B)とからなり、
前記微粒子A中に占めるポリシロキサンセグメントの割合が、0.01〜80質量%であることを特徴とする熱可塑性シロキサン変性ポリウレタン微粒子(微粒子C)。 - 微粒子Bが、溶媒に対して溶媒和する部分と、非溶媒和部分とから構成されており、非溶媒和部分の粒子径が0.01μm〜1.0μmである請求項1に記載の微粒子C。
- 微粒子Bが、油脂変性ポリオールとポリイソシアネートとポリアミンとの反応で得られるポリウレアコロイド粒子であって、非溶媒和部分がウレア結合の水素結合からなっている請求項1に記載の微粒子C。
- その粒子径が、0.5〜200μmの範囲である請求項1に記載の微粒子C。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性シロキサン変性ポリウレタン微粒子Cの製造方法であって、ジイソシアネートと、活性水素基を有する2官能の化合物としてポリエーテルジオールおよび/またはポリエステルジオールおよび2官能の鎖伸長剤と、分子内に水酸基またはアミノ基を有するポリシロキサン化合物とラクトンとを共重合した化合物と、を不活性溶媒中で乳化重合させるに当り、乳化剤としてポリウレアコロイド非水溶媒溶液を使用し、熱可塑性シロキサン変性ポリウレタン微粒子を不活性溶媒から粉末状として取り出すことを特徴とする熱可塑性シロキサン変性ポリウレタン微粒子Cの製造方法。
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