JP5482234B2 - ウレタン変性アクリル樹脂及びそれを用いたコーティング剤及び接着剤 - Google Patents
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Description
本発明のウレタン変性アクリル樹脂に使用するアクリルポリオール(A)は、脂環式骨格を有し、水酸基価5〜35mgKOH/g、重量平均分子量5000〜30000である。
本発明のウレタン変性アクリル樹脂に使用するポリオール(B)は、脂環式骨格を有し、アクリルポリオール以外のポリオールである。ポリオール(B)は、脂環式骨格を有することにより、耐水性が向上し、優れた耐候性を有する。
本発明のウレタン変性アクリル樹脂に使用する有機ジイソシアネート(C)としては、特に限定されないが、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4′−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(H12MDI)、ω,ω′−ジイソシアネートジメチルシクロヘキサン等の脂環式ジイソシアネート;キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート;p−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、トリジンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;等及びこれらの2種類以上の混合物が挙げられる。これらの中でもウレタン変性アクリル樹脂の耐候性を考慮すると、脂環式ジイソシアネートを最も好適に用いることができる。
本発明のコーティング剤又は接着剤は、前記ウレタン変性アクリル樹脂を主成分として含むものであり、ウレタン変性アクリル樹脂の濃度は目的に応じて適宜調製される。
攪拌器、還流冷却器、滴下漏斗、温度計を取り付けた4ツ口フラスコ中に溶媒としてメチルイソブチルケトンを100質量部仕込み、110℃に昇温させた。この溶媒中に、メタクリル酸メチル74.5質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル5.5質量部、メタクリル酸シクロヘキシル20質量部、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル2.0質量部を混合させた溶液を2時間かけて滴下した。その後、110℃で2時間保温し、メチルイソブチルケトン50質量部で希釈し、アクリルポリオール(A1)を合成した。得られたアクリルポリオール(A1)の水酸基価を滴定法により測定したところ、23.7mgKOH/gであり、GPCを用いて重量平均分子量を測定した結果、ポリスチレン換算で、12000であった。GPCの条件を以下に示す。
使用機器:東ソー株式会社製、HCL−8320
カラム:東ソー株式会社製、TSK gel SuperMultipore HZ−H
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
このアクリルポリオール(A1)100質量部に、FLEXOREZ188(アジピン酸と多価アルコールを主成分とするポリエステルポリオール、キングインダストリーズ社製、水酸基価230mgKOH/g)100質量部及びウレタン化触媒(ジブチル錫ジラウレート)0.2質量部を添加し、80℃に昇温した。次いで、イソホロンジイソシアネート46質量部を30分かけて滴下し、80℃で2時間保温した。メチルイソブチルケトン200質量部で希釈し、ウレタン変性アクリル樹脂(I)を得た。
メタクリル酸メチルを78.0質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルを2.0質量部、メタクリル酸シクロヘキシル20質量部、アゾビスイソブチロニトリル2.0質量部とした以外は実施例1と同様に操作して、水酸基価8.6mgKOH/g、重量平均分子量12000のアクリルポリオール(A2)を得た。得られたアクリルポリオール(A2)を使用し、実施例1と同様にウレタン化反応させてウレタン変性アクリル樹脂(II)を合成した。
メタクリル酸メチルを73.0質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルを7.0質量部、メタクリル酸シクロヘキシル20質量部、アゾビスイソブチロニトリル2.0質量部とした以外は実施例1と同様に操作して、水酸基価30.2mgKOH/g、重量平均分子量12000のアクリルポリオール(A3)を得た。得られたアクリルポリオール(A3)を使用し、実施例1と同様にウレタン化反応させてウレタン変性アクリル樹脂(III)を合成した。
アゾビスイソブチロニトリルを3部とした以外は実施例1と同様に操作して、水酸基価23.7mgKOH/g、重量平均分子量7000のアクリルポリオール(A4)を得た。得られたアクリルポリオール(A4)を使用し、実施例1と同様にウレタン化反応させてウレタン変性アクリル樹脂(IV)を合成した。
アゾビスイソブチロニトリルを0.5部とした以外は実施例1と同様に操作して、水酸基価23.7mgKOH/g、重量平均分子量28000のアクリルポリオール(A5)を得た。得られたアクリルポリオール(A5)を使用し、実施例1と同様にウレタン化反応させてウレタン変性アクリル樹脂(V)を合成した。
実施例1と同様にして、水酸基価23.7mgKOH/g、重量平均分子量12000のアクリルポリオール(A1)を得た。得られたアクリルポリオール(A1)100重量部に、UM90(1/3)(1,6−ヘキサンジオール/1,4−ジメタノールシクロヘキサン(=1/3(モル比))と炭酸ジメチルから合成した分子量約900のポリカーボネートジオール、宇部興産株式会社製、水酸基価115mgKOH/g)100質量部及びウレタン化触媒(ジブチル錫ジラウレート)0.2質量部を添加し、80℃に昇温した。イソホロンジイソシアネート24質量部を30分かけて滴下し、80℃で2時間保温した。メチルイソブチルケトン200質量部で希釈し、ウレタン変性アクリル樹脂(VI)を合成した。
ポリカーボネートジオールであるUM90(1/3)を150質量部とし、イソホロンジイソシアネートを34質量部とした以外は実施例6と同様にしてウレタン変性アクリル樹脂(VII)を合成した。
ポリカーボネートジオールであるUM90(1/3)を66質量部とし、イソホロンジイソシアネートを18質量部とした以外は実施例6と同様にしてウレタン変性アクリル樹脂(VIII)を合成した。
攪拌器、還流冷却器、滴下漏斗、温度計を取り付けた4ツ口フラスコ中に溶媒としてメチルイソブチルケトンを100質量部仕込み、110℃に昇温させた。この溶媒中に、メタクリル酸メチル79.0質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル1.0質量部、メタクリル酸シクロヘキシル20質量部、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル2.0質量部を混合させた溶液を2時間かけて滴下した。その後、110℃で2時間保温し、メチルイソブチルケトン50質量部で希釈し、アクリルポリオール(a1)を合成した。得られたアクリルポリオール(a1)の水酸基価は4.3mgKOH/gであり、重量平均分子量は12000であった。
メタクリル酸メチルを71.0質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルを9.0質量部、メタクリル酸シクロヘキシル20質量部、アゾビスイソブチロニトリル2.0質量部とした以外は比較例1と同様に操作して、水酸基価38.8mgKOH/g、重量平均分子量12000のアクリルポリオール(a2)を得た。得られたアクリルポリオール(a2)を使用し、比較例1と同様にウレタン化反応させてウレタン変性アクリル樹脂(X)を合成した。得られたウレタン変性アクリル樹脂(X)はゲル化していた。
アゾビスイソブチロニトリルを0.3部とした以外は実施例1と同様に操作して、水酸基価23.7mgKOH/g、重量平均分子量33000のアクリルポリオール(a3)を得た。得られたアクリルポリオール(a3)を使用し、実施例1と同様にウレタン化反応させてウレタン変性アクリル樹脂(XI)を合成した。得られたウレタン変性アクリル樹脂(XI)はゲル化していた。
メタクリル酸メチルを98.0質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルを2.0質量部、アゾビスイソブチロニトリル2.0質量部とした以外は比較例1と同様に操作して、水酸基価8.6mgKOH/g、重量平均分子量12000の脂環式骨格を有さないアクリルポリオール(a4)を得た。得られたアクリルポリオール(a4)を使用し、比較例1と同様にウレタン化反応させてウレタン変性アクリル樹脂(XII)を合成した。
FLEXOREZ188に代えて、脂環式骨格を有さないポリオールとしてクラポールP510(3−メチル−1,5−ペンタンジオールのアジペート、ポリエステルポリオール、株式会社クラレ製、水酸基価230mgKOH/g)を使用した以外は実施例1と同様にしてウレタン変性アクリル樹脂(XIII)を合成した。
ポリカーボネートジオールであるUM90(1/3)を25質量部とし、イソホロンジイソシアネートを10.5質量部としたこと以外は実施例6と同様にしてウレタン変性アクリル樹脂(XIV)を合成した。
UM90(1/3)(1,6−ヘキサンジオール/1,4−ジメタノールシクロヘキサン(=1/3(モル比))と炭酸ジメチルから合成した分子量約900のポリカーボネートジオール、宇部興産株式会社製、水酸基価115mgKOH/g)
金属製のシャーレに得られたウレタン変性アクリル樹脂を1.5g採取し、108℃で3時間乾燥させ、乾燥前後の重量を比較した。結果を表1〜3に示す。
(2)粘度
E型粘度計で25℃、1010rpmの条件下で測定した。結果を表1〜3に示す。
(3)重量平均分子量
以下の条件で重量平均分子量を測定した。結果を表1〜3に示す。
<GPC条件>
使用機器:東ソー株式会社製、HCL−8320
カラム:東ソー株式会社製、TSK gel SuperMultipore HZ−H
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
(4)耐候性試験
片面を易接着処理を施したPETフィルム(コスモシャインA4100、東洋紡績株式会社製、以下「処理PETフィルム」と記す。)に実施例及び比較例で得られたウレタン変性アクリル樹脂を膜厚10μmで塗布後、50℃で30分乾燥し、試験片を作製した。その試験片をサンシャインウェザーメータ(スガ試験機株式会社製、サンシャインウェザーメーター S80)で1000時間照射した。照射後、試験片を2mm幅のマス目にクロスカットし、マス目100個を作り、このマス目にセロテープ(登録商標)を貼付け、角度90度で急速に剥した時の塗膜の剥離の有無を目視で確認した。マス目100個について、剥離がゼロの場合を「○」、1個以上の場合を「×」とした。結果を表1〜3に示す。
(5)密着性試験
処理PETフィルムに実施例及び比較例で得られたウレタン変性アクリル樹脂を膜厚10μmで塗布後、50℃で30分乾燥し、試験片を作製した。試験片を2mm幅のマス目にクロスカットし、マス目100個を作り、このマス目にセロテープ(登録商標)を貼付け、角度90度で急速に剥した時の塗膜の剥離の有無を目視で確認した。マス目100個について、剥離がゼロの場合を「○」、1個以上の場合を「×」とした。結果を表1〜3に示す。
上記処理PETフィルムに代えて、コロナ処理を施したポリプロピレンシートを用いること以外は同様に操作して、塗膜の剥離の有無を目視で確認した。マス目100個について、剥離がゼロの場合を「○」、1個以上の場合を「×」とした。結果を表1〜3に示す。
(6)耐水性試験
処理PETフィルムに実施例及び比較例で得られたウレタン変性アクリル樹脂を膜厚10μmで塗布後、50℃で30分乾燥し、試験片を作製した。この試験片を60℃の温水中に4時間浸漬した後、引き上げ、表面の水滴をふき取った後、塗面の状態(白化、ふくれ)を目視で観察した。結果を表1〜3に示す。
(7)接着性試験
処理PETフィルムに実施例及び比較例で得られたウレタン変性アクリル樹脂を膜厚10μmで塗布後、50℃で30分乾燥した。更にUV硬化型樹脂を膜厚10μmで塗布し、50℃で30分乾燥後、光硬化させ試験片を作製した。なお、UV硬化型樹脂としてウレタンアクリレート(日立化成工業株式会社製、ヒタロイド 7903-3)とアクリルアクリレート(日立化成工業株式会社製、ヒタロイド 7975)の2種類を使用した。試験片を2mm幅のマス目にクロスカットし、マス目100個を作り、このマス目にセロテープ(登録商標)を貼付け、角度90度で急速に剥した時の塗膜の剥離の有無を目視で確認した。マス目100個について、剥離がゼロの場合を「○」、1個以上の場合を「×」とした。
Claims (4)
- 脂環式骨格を有し、水酸基価5〜35mgKOH/g、重量平均分子量5000〜30000のアクリルポリオール(A)と、脂環式骨格を有し、アクリルポリオール以外のポリオール(B)と、有機ジイソシアネート(C)とを、ウレタン化反応させて得られるウレタン変性アクリル樹脂であって、前記アクリルポリオール(A)とのポリオール(B)の質量比(A)/(B)が30/70〜70/30であるウレタン変性アクリル樹脂。
- 前記のポリオール(B)が、ポリエステルポリオール及び/又はポリカーボネートジオールである請求項1記載のウレタン変性アクリル樹脂。
- 請求項1または2に記載のウレタン変性アクリル樹脂を含むコーティング剤。
- 請求項1または2に記載のウレタン変性アクリル樹脂を含む接着剤。
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