JP5476974B2 - ウレタンプレポリマー混合物およびこれを含む硬化性組成物 - Google Patents

ウレタンプレポリマー混合物およびこれを含む硬化性組成物 Download PDF

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Description

本発明は、ウレタンプレポリマー混合物およびこれを含む硬化性組成物に関する。
従来、ポリサルファイドポリエーテルポリマーと分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物とを含有する組成物が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開平04−366121号公報
しかしながら、本願発明者らは、チオール基を有するポリサルファイドポリマーおよびポリイソシアネート化合物を含有する組成物にポリオキシプロピレンポリオールのようなポリオキシアルキレンポリオールを加える場合、ポリサルファイド骨格はポリオキシプロピレンポリオールとの相溶性が良くないことを見出した。
また、本願発明者らは、チオール基を有するポリサルファイドポリマーとポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートまたはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応により得られる末端水酸基を有するポリサルファイドポリマーとポリイソシアネートとを反応させたウレタンポリマーと、ポリオキシプロピレンポリオールとポリイソシアネートとを反応させたウレタンポリマーとは、相溶性が良くなく、これらを使用して1液型組成物とした場合、得られる組成物が混合後分離する危険性があり貯蔵安定性が低く、均一な硬化状態が得られず硬化性が悪いことを見出した。
そこで、本発明は、相溶性に優れるウレタンプレポリマー混合物を提供することを目的とする。
また、本発明は、貯蔵安定性、硬化性に優れる硬化性組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、チオール基を有するポリサルファイドポリマーと水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応によって得られる、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)と、ポリオキシアルキレンポリオール(B)との混合物に、ポリイソシアネート化合物(C)を反応させることによって得られるウレタンプレポリマー(D)を含むウレタンプレポリマー混合物が、相溶性に優れることを見出した。
また、上記のウレタンプレポリマー混合物を含有する硬化性組成物が、貯蔵安定性、硬化性に優れることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、下記1〜5を提供する。
1. チオール基を有するポリサルファイドポリマーと水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応によって得られる、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)と、ポリオキシアルキレンポリオール(B)との混合物に、
ポリイソシアネート化合物(C)を反応させることによって得られるウレタンプレポリマー(D)を含むウレタンプレポリマー混合物。
2. 前記ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)を構成するモノマー全量中、ポリサルファイド骨格を形成するモノマーの含有率が90質量%以下である上記1に記載のウレタンプレポリマー混合物。
3. 前記ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)および前記ポリオキシアルキレンポリオール(B)が有するヒドロキシ基の和に対する、前記ポリイソシアネート化合物(C)が有するイソシアネート基のインデックス(NCO/OH)が2.0以下である上記1または2に記載のウレタンプレポリマー混合物。
4. 前記ポリオキシプロピレンポリオール(B)の水酸基価が25以上である上記1〜3のいずれかに記載のウレタンプレポリマー混合物。
5. 上記1〜4のいずれかに記載のウレタンプレポリマー混合物を含有する硬化性組成物。
本発明のウレタンプレポリマー混合物は、相溶性に優れる。
本発明の硬化性組成物は、貯蔵安定性、硬化性に優れる。
本発明について以下詳細に説明する。
はじめに、本発明のウレタンプレポリマー混合物について以下に説明する。
本発明のウレタンプレポリマー混合物は、
チオール基を有するポリサルファイドポリマーと水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応によって得られる、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)と、ポリオキシアルキレンポリオール(B)との混合物に、
ポリイソシアネート化合物(C)を反応させることによって得られるウレタンプレポリマー(D)を含む混合物である。
<ポリサルファイドポリマー>
本発明のウレタンプレポリマー混合物を製造する際に使用されるポリサルファイドポリマーは、1分子中に2個以上のチオール基(SH基)を有し、主鎖中にジスルフィド結合を含む。
チオール基はポリサルファイドポリマーを構成する主鎖の末端におよび/または側鎖として結合することができる。
ポリサルファイドポリマーとしては、具体的には、例えば、下記式(I)および式(II)で示されるもの等が挙げられる。

(式中、Rはそれぞれ独立にC24OCH2OC24または炭素数1〜12のアルキレン基を表し、xはそれぞれ独立に2〜5の整数を表し、mはそれぞれ独立に1〜1500の整数を表す。)
この具体例で表されるポリサルファイドポリマー中、−(R−Sx)−で示される構造単位は、主鎖の全て(100質量%)を形成しているのが好ましく、他の構造単位を含有する場合であっても5〜95質量%を形成しているのが好ましい。
ポリサルファイドポリマーとしては市販品を用いることができ、その具体例としては、ACZO NOBEL社製のThioplastポリマー、東レ・ファインケミカル社製のLPポリマー等が挙げられる。
ポリサルファイドポリマーの数平均分子量は、相溶性により優れ、硬化性組成物の硬化性、貯蔵安定性により優れるという観点から、300〜200,000であるのが好ましく、500〜50,000であるのがより好ましい。
ポリサルファイドポリマーはその製造について特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
ポリサルファイドポリマーはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
<水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート>
本発明のウレタンプレポリマー混合物を製造する際に使用される水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートは、末端にヒドロキシ基を有するポリオキシアルキレンジオールと(メタ)アクリル酸とのモノエステルであれば特に制限されない。水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリロイル基、ヒドロキシ基およびオキシアルキレン基を有する。
オキシアルキレン基の炭素数は1〜400であるのが好ましい。
ポリオキシアルキレンジオールは単独重合体であっても共重合体であってもよい。
水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートの数平均分子量は、150〜15,000であるのが好ましい。
水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、下記式(III)で表されるものが挙げられる。
CH2=CR2−COO−(R3−O)n―R3―OH (III)
式中、R2は水素原子またはメチル基であり、R3はアルキレン基であり、nは1〜400の整数を表す。R3は同じであっても異なっていてもよい。
アルキレン基は、柔軟性に優れ、ポリマー粘度が低く組成物の粘性が低くなり、作業性に優れるという観点から、炭素原子数1〜60であるのが好ましい。具体的には、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。
水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、下記式(i)〜式(vii)で表わされるものが挙げられる。

(式中、n、n1およびn2は、それぞれ独立に1〜400の整数を表す。)
水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートはその製造について特に制限されない。例えば、末端にヒドロキシ基を有するポリオキシアルキレンジオールと(メタ)アクリル酸とを反応させることによって製造することができる。
水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートを製造する際に使用されるポリオキシアルキレンジオールは、オキシアルキレン基を繰り返し単位として有するジオール化合物であれば特に制限されない。ポリオキシアルキレンジオールとしては、例えば、下記式で表されるもの(両末端にヒドロキシ基を有する)が挙げられる。
HO−(R3−O)n−R3−OH
式中、R3はアルキレン基であり、nは1〜400の整数である。R3は同じでも異なっていてもよい。R3、nは上記と同義である。
水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとしては市販品を用いることができる。その具体例としては、例えば、ブレンマーAP150[上記式(i)中のn=3で表わされる化合物]、ブレンマーAP400(上記式(i)中のn=6で表わされる化合物)が挙げられる。
水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
<ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート>
本発明のウレタンプレポリマー混合物を製造する際に使用されるヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートは、少なくとも1個のヒドロキシ基を有するアルキルエステルを有する(メタ)アクリレートであれば特に制限されない。
ヒドロキシ基はアルキレン基の末端に結合することができる。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートは、式(IV):CH2=CR2−COO−R1−OH[式中、R2は水素原子またはメチル基であり、R1はアルキレン基である。]と表すことができる。
アルキレン基は、柔軟性に優れ、ポリマー粘度が低く組成物の粘性が低くなり、作業性に優れるという観点から、炭素原子数1〜60であるのが好ましい。具体的には、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル等が挙げられる。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートはその製造について特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
<ポリサルファイドポリマーと水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応>
ポリサルファイドポリマーと水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応は、ポリサルファイドポリマーのチオール基と、水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが有する(メタ)アクリロイル基との付加反応によって、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)が得られるものであれば特に限定されない。
ポリサルファイドポリマーと水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとが反応しヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)が得られる反応式は、例えば、下記反応式(1)で表される。反応式(1)において、式(I)で表されるポリサルファイドポリマーと式(III)で表される水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとが反応し、式(E)で表されるヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)が得られる。
ポリサルファイドポリマーとヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとが反応しヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)が得られる反応式は、例えば、下記反応式(2)で表される。反応式(2)において、式(I)で表されるポリサルファイドポリマーと式(IV)で表されるヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとが反応し、式(F)で表されるヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)が得られる。

式中、RはC24OCH2OC24または炭素数1〜12のアルキレン基を表し、R2は水素原子またはメチル基であり、R1、R3はアルキレン基であり、nは1〜400の整数を表し、mは1〜1500の整数を表す。アルキレン基は上記と同義である。
具体的には、例えば、ポリサルファイドポリマーと水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとを、無溶剤または溶剤下で、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、第3級アミン等の塩基性触媒を用い、0〜100℃で1〜12時間撹拌させることによって、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)を製造することができる。
ポリサルファイドポリマーと水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの量は、ポリサルファイドポリマーが有するチオール基と水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが有する(メタ)アクリロイル基とのモル比[チオール基/(メタ)アクリロイル基]が、0.5〜2.0であるのが好ましい。
ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)は、ヒドロキシ基を2個、エステル結合を2個、およびポリサルファイド結合を有することができる、またはヒドロキシ基を2個、エステル結合を2個、エーテル結合およびポリサルファイド結合を有することができる。ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)は、ヒドロキシ基を末端に有することができる。
ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)としては、例えば、式(E)、式(F)で表されるものが挙げられる。
ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)における前記ポリサルファイド骨格の含有率2(質量%)[ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)中においてポリサルファイド骨格が占める割合]は、90質量%以下であるのが好ましい。
ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
<ポリオキシアルキレンポリオール(B)>
ポリオキシアルキレンポリオール(B)について以下に説明する。
本発明のウレタンプレポリマー混合物を製造する際に使用されるポリオキシアルキレンポリオール(B)は、主鎖がオキシアルキレン基の繰り返し単位で構成され、ヒドロキシ基を2個以上有するポリマーであれば特に制限されない。例えば、通常のウレタンプレポリマーの製造に用いられるポリオール化合物を用いることができる。
ポリオキシアルキレンポリオール(B)はホモポリマーであるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
ポリオキシアルキレンポリオール(B)としては、例えば、ポリオキシエチレンジオール、ポリオキシエチレントリオール、ポリオキシプロピレンジオール、ポリオキシプロピレントリオールが挙げられる。
なかでも、相溶性により優れ低粘度であるという観点から、ポリオキシプロピレンジオールであるのがより好ましい。
ポリオキシプロピレンポリオール(B)の水酸基価は、相溶性により優れるという観点から、25以上であるのが好ましい。
ポリオキシアルキレンポリオール(B)はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
ポリオキシアルキレンポリオール(B)の量は、相溶性により優れ、低粘度であるという観点から、ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)100質量部に対して、10質量部以上であるのが好ましく、50質量部以上300質量部以下であるのがより好ましい。
<ポリイソシアネート化合物>
本発明のウレタンプレポリマー混合物を製造する際に使用されるポリイソシアネート化合物は、イソシアネート基を2個以上有する化合物であれが特に制限されない。ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の数は2〜3個であるのが好ましい。
ポリイソシアネート化合物としては、例えば、TDI(例えば、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI))、MDI(例えば、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4′−MDI)、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4′−MDI))、1,4−フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネートのような芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)のような脂肪族ポリイソシアネート;トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(H6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)のような脂環式ポリイソシアネート;これらのカルボジイミド変性ポリイソシアネート;これらのイソシアヌレート変性ポリイソシアネートが挙げられる。
なかでも、相溶性により優れ、硬化性組成物としての硬化性、貯蔵安定性により優れ、入手のしやすさという観点から、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)が好ましい。
ポリイソシアネート化合物は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)とポリオキシアルキレンポリオール(B)との混合物と、ポリイソシアネート化合物(C)との反応は、湿気のある条件下であれば特に制限されない。
ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)とポリオキシアルキレンポリオール(B)との混合物と、ポリイソシアネート化合物との反応は、例えば、無溶剤または溶剤下で行うことができる。また、無触媒または有機錫化合物、有機ビスマス、アミンのようなウレタン化触媒を用いることによって行うことができる。また、ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)、ポリオキシアルキレンポリオール(B)およびポリイソシアネート化合物を、50〜100℃に加熱して行うことができる。反応は、3〜24時間撹拌しながら行ってもよい。
ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)およびポリオキシアルキレンポリオール(B)が有するヒドロキシ基の和に対する、ポリイソシアネート化合物(C)が有するイソシアネート基のインデックス(NCO/OH)は、相溶性により優れ、低粘度であるという観点から、2.0以下であるのが好ましく、2.0〜1.5であるのがより好ましい。
ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)とポリオキシアルキレンポリオール(B)との混合物と、ポリイソシアネート化合物(C)とを反応させることによって、ウレタンプレポリマー(D)が得られる。
ウレタンプレポリマー(D)は、ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)とポリイソシアネート化合物(C)とが反応することによって得られるウレタンプレポリマー(D1)、ポリオキシアルキレンポリオール(B)とポリイソシアネート化合物(C)とが反応することによって得られるウレタンプレポリマー(D2)、ならびにヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)およびポリオキシアルキレンポリオール(B)とポリイソシアネート化合物(C)とが反応することによって得られるウレタンプレポリマー(D3)とを含むと考えられる。
ウレタンプレポリマー(D3)は、主骨格内に、ポリサルファイド骨格およびポリオキシアルキレン骨格を有する。ウレタンプレポリマー(D3)においてポリサルファイド骨格とポリオキシアルキレン骨格とはポリイソシアネート化合物(C)を介してウレタン結合で結合している。
主骨格内にポリサルファイド骨格およびポリオキシアルキレン骨格を有するウレタンプレポリマー(D3)はウレタンプレポリマー(D1)とウレタンプレポリマー(D2)との相溶化剤として機能することができ、ウレタンプレポリマー(D)は相溶性に優れると本願発明者らは考える。
次に、本発明の硬化性組成物について以下に説明する。
本発明の硬化性組成物は、本発明のウレタンプレポリマー混合物を含有する組成物である。
本発明の硬化性組成物に含有されるウレタンプレポリマー混合物は、本発明のウレタンプレポリマー混合物であれば特に制限されない。
本発明の硬化性組成物は、必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲でさらに添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば、潜在性硬化剤、可塑剤、炭酸カルシウムのような充填剤、硬化触媒、チクソトロピー性付与剤、シランカップリング剤、顔料、染料、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、乾性油、接着性付与剤、分散剤、ビニルシランのような脱水剤、紫外線吸収剤、溶剤等を含有することができる。
添加剤はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
潜在性硬化剤としては、例えば、アミン系潜在性硬化剤が挙げられる。アミン系潜在性硬化剤は、加水分解反応によりアミノ基を生成し、ウレタン樹脂組成物の潜在性硬化剤として使用可能である従来公知の潜在性硬化剤を使用することができる。例えば、ポリアミンとカルボニル化合物との反応物であるケチミン類、エナミン類;オキサゾリジン類を挙げることができる。
なかでも、貯蔵安定性、硬化性により優れるという観点から、オキサゾリジン類が好ましい。
オキサゾリジン類はオキサゾリジン骨格を1個以上有する化合物であれば特に制限されない。例えば、ウレタンオキサゾリジン化合物が挙げられる。ウレタンオキサゾリジン化合物はその製造について特に制限されない。例えば、ヒドロキシアルキルオキサゾリジン化合物とポリイソシアネート化合物とを反応させることによって得ることができる。ウレタンオキサゾリジン化合物としては例えば下記式(I)〜(VI)で表されるものが挙げられる。
潜在性硬化剤の量は、貯蔵安定性、硬化性により優れるという観点から、ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)および前記ポリオキシアルキレンポリオール(B)が有するヒドロキシ基並びに潜在性硬化剤が有するイソシアネート基と反応可能な官能基(アミン系潜在性硬化剤の場合アミノ基)の和に対する、前記ポリイソシアネート化合物(C)が有するイソシアネート基のインデックス[NCO/(OH+イソシアネート基と反応可能な官能基)]が2.0以下であるのが好ましい。
充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、クレー、タルク、酸化チタン、カーボンブラックが挙げられる。
充填剤の量は、貯蔵安定性、硬化性により優れ、作業性に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー混合物100質量部に対して、50〜200質量部であるのが好ましい。
本発明の硬化性組成物の製造方法は特に限定されない。例えば、必須成分と、必要に応じて使用することができる添加剤とを、ロール、ニーダー、押出し機、万能攪拌機等を用いて室温下または加熱下(40〜60℃、例えば40℃)で十分に混合し、均一に分散(混練)させることによって、1液型として製造することができる。
本発明の硬化性組成物は、貯蔵安定性に優れるので1液型とすることができる。
本発明の硬化性組成物の用途としては、例えば、シーリング材、接着剤、プライマー、ポッティング材、塗料、防水材等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物を適用することができる被着体は特に制限されない。例えば、金属、ガラス、ゴム、プラスチックなどが挙げられる。なかでも、本発明の硬化性組成物はアクリル電着塗装板に対して優れた接着性を有する。
本発明の硬化性組成物は湿気で硬化することができる。
以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
<ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)の製造>
1.ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A1)
まず、1Lのガラス容器に250gのポリチオール[下記式(1)で表されるポリサルファイドポリマー。式(1)中Rは−CH2CH2−O−CH2−O−CH2CH2−である。商品名Thioplastポリマー G44。ACZO NOBEL社製。重量平均分子量1100、SH価7.0%]と79gのポリオキシプロピレンジオールのアクリレート[下記式(2)で表される化合物。ブレンマーAP150、重量平均分子量150、日油社品]に0.5gのトリエチルアミンを加え、60℃で3時間反応させることで下記式(3)で表される化合物(327g)を得た。
得られた化合物をヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A1)とする。
2.ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A2)
まず、1Lのガラス容器に250gのポリチオール[上記式(1)で表されるポリサルファイドポリマー。式(1)中Rは−CH2CH2−O−CH2−O−CH2CH2−である。商品名Thioplastポリマー G44。ACZO NOBEL社製。重量平均分子量1100、SH価7.0%]と210gのポリオキシプロピレンジオールのアクリレート[上記式(2)で表される化合物。ブレンマーAP400、重量平均分子量400、日油社品]に0.5gのトリエチルアミンを加え、60℃で3時間反応させることで上記式(3)で表される化合物(455g)を得た。
1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ in ppm:1.14(CH3),2.64(CO−CH(CH3)−), 2.76(S−CH2−), 2.84, 2.91 (SS−CH2−), 3.37−3.85(O−CH−,HO−CH−, O―(CH)CH−), 4.07(COO−CH−), 4.73(O−CH−O)
得られた化合物をヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A2)とする。
<ポリサルファイド系ウレタンプレポリマーの製造>
1.ポリサルファイド系ウレタンプレポリマー1
上記のようにして得られたヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A1)と、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI、旭化成ケミカルズ社製、以下同様。)とをインデックス(NCO/OH)=1.7となる量で、80℃の条件下において反応させて、ポリサルファイド系ウレタンプレポリマーを得た。最終NCO%は2.9%であった。得られたポリサルファイド系ウレタンプレポリマーをポリサルファイド系ウレタンプレポリマー1とする。
2.ポリサルファイド系ウレタンプレポリマー2
インデックス(NCO/OH)を2.0に代えるほかはポリサルファイド系ウレタンプレポリマー1と同様に実験を行い、ポリサルファイド系ウレタンプレポリマーを得た。最終NCO%は4.0%であった。得られたポリサルファイド系ウレタンプレポリマーをポリサルファイド系ウレタンプレポリマー2とする。
<PPG系ウレタンプレポリマーの製造>
1.PPG系ウレタンプレポリマー1
数平均分子量1,000のポリオキシプロピレンジオール(水酸基価110、商品名エクセノール1020、旭硝子社製)1,000質量部と、数平均分子量3,000のポリオキシプロピレントリオール(水酸基価56、商品名エクセノール3030、旭硝子社製)1,000質量部との混合物であるポリエーテルポリオールに、HDIをNCO/OH=1.7の割合となるように加えてポリエーテルポリオールとHDIとを触媒としてDOTDL(ジオクチルスズジラウレート)の存在下で80℃の条件下において反応させ、PPG系ウレタンプレポリマーを得た。ウレタンプレポリマーの最終NCO%は4.2%であった。得られたPPG系ウレタンプレポリマーをPPG系ウレタンプレポリマー1とする。
2.PPG系ウレタンプレポリマー2
インデックス(NCO/OH)を2.0に代えるほかはPPG系ウレタンプレポリマー1と同様に実験を行い、PPG系ウレタンプレポリマーを得た。最終NCO%は5.7%であった。得られたPPG系ウレタンプレポリマーをPPG系ウレタンプレポリマー2とする。
<ウレタンプレポリマー混合物の評価>
下記のようにして得られたウレタンプレポリマー混合物について、相溶性を以下に示す方法で評価した。
下記のようにして得られたウレタンプレポリマー混合物を容器に入れて密封し容器を20℃の条件下に24時間おいて、24時間後のウレタンプレポリマー混合物の状態を目視で観察した。
相溶性の評価基準は、ウレタンプレポリマー混合物が分離せず均一である場合を「○」、ウレタンプレポリマー混合物が分離している場合を「×」とした。結果を第1表に示す。
<ウレタンプレポリマー混合物の製造>
第1表に示す成分を同表に示す量(質量部)で用いて、これらを反応容器に入れて80℃の条件下で8時間反応させることによってウレタンプレポリマー混合物を得た。得られたウレタンプレポリマー混合物をウレタンプレポリマー混合物1〜4とする。
なお、比較例1、2については、第1表に示す成分を同表に示す量(質量部)で用いてそれらを室温で混合した状態で相溶性を評価した。得られたウレタンプレポリマー混合物を混合物5〜6とする。
第1表に示す成分の詳細は以下のとおりである。
・ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A1)、(A2):上記のとおり製造したもの
・ポリオキシアルキレンポリオール(B1):ポリオキシプロピレンジオール(数平均分子量1,000、水酸基価110、商品名エクセノール1020、旭硝子社製)
・ポリオキシアルキレンポリオール(B2):ポリオキシプロピレントリオール(数平均分子量3,000、水酸基価56、商品名エクセノール3030、旭硝子社製)
・ポリイソシアネート化合物(C1):ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、旭化成社製
・ポリサルファイド系ウレタンプレポリマー1、2:上記のとおり製造したもの
・PPG系ウレタンプレポリマー1、2:上記のとおり製造したもの
第1表に示す結果から明らかなように、ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)とポリオキシアルキレンポリオール(B)との混合物にポリイソシアネート化合物(C)を反応させていない比較例1、2は相溶性が低かった。
これに対して、実施例1〜4は相溶性に優れる。
<硬化性組成物の評価>
下記のようにして得られた硬化性組成物について、貯蔵安定性、硬化性、接着性を以下に示す方法で評価した。結果を第2表に示す。
(1)貯蔵安定性(貯蔵後の相溶性)
下記のようにして得られた組成物を20℃の条件下に28日おいて、ウレタンプレポリマー混合物の状態を目視で観察した。
相溶性の評価基準は、ウレタンプレポリマー混合物が分離せず均一である場合を「○」、ウレタンプレポリマー混合物中の成分がウレタンプレポリマー混合物から分離している場合を「×」とした。なお複数のウレタンプレポリマーを含まない比較例4はウレタンプレポリマー混合物が分離することはないので貯蔵安定性を評価することができずその結果は「−」とした。
(2)硬化性
下記のようにして得られた組成物を23℃、50%RH(相対湿度)の条件下に7日間置き、7日後の硬化状態を指触で確認した。
硬化性の評価基準としては、硬化している場合を「○」、硬化にかかわらずウレタンプレポリマー混合物中の成分がウレタンプレポリマー混合物から分離している場合を「分離」とした。
(3)接着性(ピール試験)
下記のようにして得られた組成物を被着体(アクリル電着アルミニウムH型)の上に膜厚10mmとなるようにビード状に塗布した後、23℃、50%RHの条件下に7日間置いて養生させ、試験体を得た。
得られた試験体について、ビード部分を手で剥離してピール試験を行い、試験体における破壊状態を確認した。
接着性の評価基準としては、組成物が硬化して得られた接着層が凝集破壊している場合を「CF」、接着層が界面破壊している場合を「AF」、硬化にかかわらずウレタンプレポリマー混合物中の成分がウレタンプレポリマー混合物から分離した状態のものを「分離」とした。
<硬化性組成物の製造>
第2表に示す成分を同表に示す量(単位:質量部)で用いて、これらをプラネタリーミキサーで混合し硬化性組成物を製造した。
第2表に示されている各成分は、以下のとおりである。
・実施例1〜4混合物:上述のとおり実施例1〜4で製造したウレタンプレポリマー混合物1〜4
・比較例1混合物:上述のとおり比較例1で製造したウレタンプレポリマー混合物5
・PPG系ウレタンプレポリマー1:上記のとおり製造したもの
・充填剤:炭酸カルシウム、シーレッツ200、丸尾カルシウム社製
・溶剤:Aソルベント、新日本石油社製
・潜在性硬化剤1:1L三つ口フラスコにジエタノールアミン1モル、ベンゼン100ml、置換ベンズアルデヒド1モルの混合溶液を入れて容器を油浴に浸漬し、還流条件下で8〜12時間反応させた。反応の終点は生成する水が理論量に達した時とした。さらに、反応混合物からベンゼンを留去させ、2−(p−メトキシフェニル)−3−(2−ヒドロキシエチル)オキサゾリジンを得た。ついで、得られた2−(p−メトキシフェニル)−3−(2−ヒドロキシエチル)オキサゾリジン(1モル)にm−キシリレンジイソシアネート0.5モルを水冷下で2時間、80℃で4〜6時間反応させ上記(IV)で示されるウレタンオキサゾリジンを得た。反応は赤外分光計で追跡し、イソシアネート基が消失した時を終点とした。得られたウレタンオキサゾリジンを潜在性硬化剤1とする。
第2表に示す結果から明らかなように、ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)とポリオキシアルキレンポリオール(B)との混合物にポリイソシアネート化合物(C)を反応させていない比較例3は貯蔵安定性、硬化性、接着性が低かった。
これに対して、実施例5〜8は貯蔵安定性、硬化性、接着性に優れる。

Claims (5)

  1. チオール基を有するポリサルファイドポリマーと
    水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応によって得られる、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)と、ポリオキシアルキレンポリオール(B)との混合物に、
    ポリイソシアネート化合物(C)を反応させることによって得られるウレタンプレポリマー。
  2. 前記ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)を構成するモノマー全量中、ポリサルファイド骨格を形成するモノマーの含有率が90質量%以下である請求項1に記載のウレタンプレポリマー。
  3. 前記ヒドロキシ基含有ポリサルファイドポリマー(A)および前記ポリオキシアルキレンポリオール(B)が有するヒドロキシ基の和に対する、前記ポリイソシアネート化合物(C)が有するイソシアネート基のインデックス(NCO/OH)が2.0以下である請求項1または2に記載のウレタンプレポリマー。
  4. 前記ポリオキシプロピレンポリオール(B)の水酸基価が25以上である請求項1〜3のいずれかに記載のウレタンプレポリマー。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載のウレタンプレポリマーを含有する硬化性組成物。
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