JP5507845B2 - 末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の製造方法、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂およびその製造方法 - Google Patents
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Description
さらに、反応性ホットメルト接着剤として、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーと、アミノ基含有シランカップリング剤との反応により得られるアルコキシシリル基含有ウレタンプレポリマーも知られている(例えば、下記特許文献2参照。)。
例えば、ポリエステルブロックおよびポリアミドブロックを有するブロックポリオールと、ポリイソシアネート化合物または加水分解性シリル基を有する化合物との反応により得られる、湿気硬化型ホットメルト接着剤組成物が提案されている(例えば、下記特許文献3参照。)。
また、特許文献4に記載の湿気架橋型溶融接着剤では、まず、ジイソシアネートとアルコキシアルキレンアミノシランとを反応させて尿素誘導体を合成し、その尿素誘導体とカルボキシル基含有ポリアミドとを反応させることにより、アミド結合を導入している。
本発明の目的は、耐熱性および機械強度に優れる、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂およびそれらの製造方法、それらの樹脂を含有するホットメルト接着剤、および、それらの樹脂の樹脂硬化物を提供することにある。
本発明の末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂では、前記末端カルボキシル基含有オリゴマーが、多塩基酸類と多価アルコールとの反応により得られるポリエステルポリカルボン酸、および、ダイマー酸から選択されることが好適である。
本発明のアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂では、前記末端カルボキシル基含有オリゴマーが、多塩基酸類と多価アルコールとの反応により得られるポリエステルポリカルボン酸、および、ダイマー酸から選択されることが好適である。
本発明のホットメルト接着剤は、上記した末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂、および/または、上記したアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂を含有することを特徴としている。
本発明の樹脂硬化物は、上記した末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂、および/または、上記したアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂を硬化して得られることを特徴としている。
本発明の末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の製造方法では、末端カルボキシル基含有オリゴマーとポリイソシアネート化合物とを、カルボキシル基に対してイソシアネート基が過剰となる割合で、前記末端カルボキシル基含有オリゴマーの全カルボキシル基100モル部に対して0.001〜10モル部の、アルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩から選択される触媒の存在下において、反応させることを特徴としている。
本発明の末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の製造方法では、前記触媒が、ステアリン酸マグネシウムであることが好適である。
本発明の末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の製造方法では、前記末端カルボキシル基含有オリゴマーが、多塩基酸類と多価アルコールとの反応により得られるポリエステルポリカルボン酸、および、ダイマー酸から選択されることが好適である。
本発明のアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂の製造方法では、前記末端カルボキシル基含有オリゴマーと前記ポリイソシアネート化合物とを、120℃以下で反応させることが好適である。
本発明のアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂の製造方法では、前記触媒が、ステアリン酸マグネシウムであることが好適である。
本発明のアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂の製造方法では、前記アルコキシシラン化合物が、下記一般式(1)で表されることが好適である。
また、本発明の末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の製造方法、および、本発明のアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂の製造方法では、容易に耐熱性および機械強度を向上させることのできるアミド結合を導入することができる。
本発明の末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂は、末端カルボキシル基含有オリゴマーと、ポリイソシアネート化合物とを反応させることにより、得ることができる。
本発明において、末端カルボキシル基含有オリゴマーは、分子末端にカルボキシル基を含有する、数平均分子量が、例えば、200〜40000、好ましくは、500〜10000のポリカルボン酸である。数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。GPC測定では、測定されたクロマトグラムの最大頻度の分子量(保持時間)を含むピークの数平均分子量を、標準ポリエチレングリコールを使用して作成された検量線を基準として算出する。これによって、数平均分子量は、標準ポリエチレングリコールの換算値として算出される。また、末端カルボキシル基含有オリゴマーでは、コーンプレート粘度計で測定した100℃における粘度が、好ましくは、30000mPa・s以下である。
ポリエステルポリカルボン酸は、例えば、多塩基酸類と、多価アルコールとの反応により得ることができる。
多塩基酸類としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、その他の脂肪族ジカルボン酸(炭素数11〜13)、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、ヘット酸などのジカルボン酸、および、それらジカルボン酸のアルキルエステルが挙げられる。
さらに、多塩基酸類には、上記例示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が含まれる。
多価アルコールとしては、例えば、ヒドロキシル基を2つ有するジオール、ヒドロキシル基を3つ以上有するポリオールが挙げられる。
ジオールとして、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、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、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,18−オクタデカンジオールなどのC2−22アルカンジオール、例えば、2−ブテン−1,4−ジオール、2,6−ジメチル−1−オクテン−3,8−ジオールなどのアルケンジオールなどの脂肪族ジオールが挙げられる。
また、ジオールとして、例えば、レゾルシン、キシリレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、ビスヒドロキシエチレンテレフタレート、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールF、これらビスフェノール類のC2−4アルキレンオキサイド付加体などの芳香族ジオールが挙げられる。
ヒドロキシル基を3つ以上有するポリオールとして、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、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、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、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(炭素数8〜24)などのトリオール、例えば、テトラメチロールメタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、D−ソルビトール、キシリトール、D−マンニトール、D−マンニットなどのヒドロキシル基を4つ以上有するポリオールなどが挙げられる。
そして、ポリエステルポリカルボン酸は、多塩基酸類と多価アルコールとを、多塩基酸類の酸基(カルボキシル基、カルボン酸エステル、酸無水物基、酸ハライド)が多価アルコールのヒドロキシル基より過剰となる割合(COOH/OHが1.0を超過する割合、好ましくは、1.01〜2.10の割合)で配合して、それらをエステル化反応させることにより、得ることができる。
ダイマー酸としては、例えば、分子蒸留、精製によりトリマー酸、モノマー酸を除去した高純度ダイマー酸、水素添加反応により不飽和結合をなくした水素添加ダイマー酸、分子蒸留、精製によりトリマー酸、モノマー酸を除去しかつ水素添加反応により不飽和結合をなくした水素添加高純度ダイマー酸が、好ましく用いられ、さらに好ましくは、水素添加高純度ダイマー酸が用いられる。
本発明において、ポリイソシアネート化合物としては、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネートなどが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、4,4′−、2,4′−または2,2′−ジフェニルメタンジイソシアネートもしくはその混合物(MDI)、2,4−または2,6−トリレンジイソシアネートもしくはその混合物(TDI)、3,3′−ジメトキシビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、m−またはp−フェニレンジイソシアネートもしくはその混合物、4,4′−ジフェニルジイソシアネート、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が挙げられる。
そして、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂は、末端カルボキシル基含有オリゴマーとポリイソシアネート化合物とを、末端カルボキシル基含有オリゴマーのカルボキシル基に対してポリイソシアネート化合物のイソシアネート基が過剰となる割合(NCO/COOHが1.0を超過する割合、好ましくは、1.05〜2.50の割合)で配合して、それらをアミド化反応させることにより、得ることができる。
触媒として、好ましくは、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩が挙げられる。アルカリ金属塩としては、例えば、フッ化リチウム、塩化リチウム、水酸化リチウム、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、フッ化カリウム、塩化カリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。また、アルカリ土類金属塩としては、例えば、ステアリン酸カルシウム、過塩素酸カルシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられる。触媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。好ましくは、アミド化反応におけるアミド選択性の観点から、ステアリン酸カルシウム、過塩素酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウムが挙げられ、さらに好ましくは、ステアリン酸マグネシウムが挙げられる。
また、アミド化反応では、イソシアネート基は、水(空気中の水分など)と反応すると分解する。そのため、この反応は、空気中の水分との接触を回避すべく、好ましくは、不活性ガス雰囲気下で実施する。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガスなどが挙げられ、好ましくは、窒素ガスが挙げられる。
そして、この反応は、具体的には、末端カルボキシル基含有オリゴマー、イソシアネート化合物および触媒を一度に混合してもよく、また、予め末端カルボキシル基含有オリゴマーおよびイソシアネート化合物を混合し、その混合物と触媒とを混合することもできる。
なお、触媒として、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物を用いる場合には、末端カルボキシル基含有オリゴマーと水酸化物とを混合すると、それらが反応して水が生成する。そのため、この場合には、混合後、脱水処理により水分を除去した後、その混合物とイソシアネート化合物とを混合する必要がある。これにより、生成した水によるイソシアネート基の分解を抑制することができる。
末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂を一液湿気硬化型ホットメルト接着剤の接着成分とする場合には、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の配合割合は、ホットメルト接着剤100重量部に対して、例えば、1重量部以上、好ましくは、10重量部以上である。
次いで、本発明のアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂について詳述する。
本発明のアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂は、上記した末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂と、第二級アミンを含有するアルコキシシラン化合物とを反応させることにより、得ることができる。
一般式(1)において、R1で示される炭素数1〜20のアルキレン基としては、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ドデシレン、テトラデシレン、ヘキサデシレン、オクタデシレン、エイコサニレンなどが挙げられる。好ましくは、炭素数1〜10のアルキレン基、さらに好ましくは、炭素数1〜4のアルキレン基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基として、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、iso−プロピル、ブチル、iso−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、iso−ペンチル、sec−ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、デシルなどの炭素数1〜10のアルキル基、好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基が挙げられる。
芳香脂肪族炭化水素基として、好ましくは、ベンジル、1−フェニルエチル、2−フェニルエチル、1−フェニルプロピル、2−フェニルプロピル、3−フェニルプロピル、ジフェニルメチル、o、mまたはp−メチルベンジル、o、mまたはp−エチルベンジル、o、mまたはp−イソプロピルベンジル、o、mまたはp−tert−ブチルベンジル、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−または3,5−ジメチルベンジル、2,3,4−、3,4,5−または2,4,6−トリメチルベンジル、5−イソプロピル−2−メチルベンジル、2−イソプロピル−5−メチルベンジル、2−メチル−5−tert−ブチルベンジル、2,4−、2,5−または3,5−ジイソプロピルベンジル、3,5−ジ−tert−ブチルベンジル、1−(2−メチルフェニル)エチル、1−(3−メチルフェニル)エチル、1−(4−メチルフェニル)エチル、1−(2−イソプロピルフェニル)エチル、1−(3−イソプロピルフェニル)エチル、1−(4−イソプロピルフェニル)エチル、1−(2−tert−ブチルフェニル)エチル、1−(4−tert−ブチルフェニル)エチル、1−(2−イソプロピル−4−メチルフェニル)エチル、1−(4−イソプロピル−2−メチルフェニル)エチル、1−(2,4−ジメチルフェニル)エチル、1−(2,5−ジメチルフェニル)エチル、1−(3,5−ジメチルフェニル)エチル、1−(3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)エチルなどの炭素数7〜16のアラルキル基が挙げられる。
R3、R4およびR5で示される炭素数1〜20のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、オクチルオキシ、デシルオキシ、ドデシルオキシ、テトラデシルオキシ、ヘキサデシルオキシ、オクタデシルオキシ、エイコサニルオキシなどが挙げられる。好ましくは、炭素数1〜10のアルコキシ基、さらに好ましくは、炭素数1〜4のアルコキシ基が挙げられる。
好ましくは、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−メチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。これらアルコキシシラン化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
反応温度が上記範囲にあると、生産を安定させることができる。一方、反応温度が150℃を超えると、アルコキシシラン化合物のアルコキシシリル基の一部が加水分解反応して、シラノール基が生成し、さらに他分子のシラノール基あるいはアルコキシシリル基と縮合反応することによりシロキサン結合が形成され、反応マスが増粘し、生産性が低下する場合がある。他方、反応温度が低すぎると、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂のイソシアネート基と、アルコキシシラン化合物のアミノ基との反応が十分に進行せず、生産性が低下する場合がある。
また、この反応は、具体的には、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂およびアルコキシシラン化合物を一度に混合してもよく、また、予め末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂を仕込み、それにアルコキシシラン化合物を混合してもよく、さらには、予めアルコキシシラン化合物を仕込み、それに末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂を混合することもできる。
アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂を一液湿気硬化型ホットメルト接着剤の接着成分とする場合には、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂の配合割合は、ホットメルト接着剤100重量部に対して、例えば、1重量部以上、好ましくは、10重量部以上である。
なお、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂、および/または、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂を含有する一液湿気硬化型樹脂組成物は、必要に応じて、添加剤を、本発明の優れた効果を阻害しない範囲で添加することができる。
硬化触媒として、例えば、有機錫、金属錯体、塩基、有機燐酸などが挙げられる。
有機錫としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジマレート、ジブチル錫フタレート、オクチル酸第一錫、ジブチル錫メトキシド、ジブチル錫ジアセチルアセテート、ジブチル錫ジアセテート等が挙げられる。
好ましくは、有機錫、金属錯体が挙げられる。これら硬化触媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。また、硬化触媒の配合割合は、一液湿気硬化型樹脂組成物100重量部に対して、例えば、0.0001〜10重量部、好ましくは、0.001〜5重量部である。
そして、一液湿気硬化型樹脂組成物は、例えば、大気中、常温〜200℃で1〜800時間加熱することにより、容易に湿気硬化する。得られる樹脂硬化物は、耐熱性、接着性、機械的強度に優れている。
(酸価)
JIS K6901「液状不飽和ポリエステル樹脂試験方法」の5.3項「酸価」の「部分酸価」に従って測定した。
(水酸基価)
JIS K1557「ポリウレタン用ポリエーテル試験方法」の6.4項「水酸基価」に従って測定した。
(イソシアネート基含有率)
JIS K7301「熱硬化性ウレタンエラストマー用トリレンジイソシアネート型プレポリマー試験方法」の6.3項「イソシアネート基含有率」に従って測定した。
(数平均分子量)
試料0.03gをテトラヒドロフラン10mlに室温で溶解し、次いで、孔径0.45μmのフィルタでろ過した後、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて、下記条件で測定した。数平均分子量は、測定されたクロマトグラムの最大頻度の分子量(保持時間)を含むピークの数平均分子量を、標準ポリエチレングリコールを使用して作成された検量線を基準として算出した。
装置:HLC−8020(東ソー社製)
カラム:東ソー社製 TSKgel guardcolum HXL−L + G1000H XL + G2000H XL + G3000H XL
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:0.8ml/分
カラム温度:40℃
注入量:20μl
検出器:RI
(溶融粘度)
コーンプレート型回転粘度計(ICI社製)を用い、コーン種類:100P、回転数:75rpm、温度:100℃の条件で測定した。
(アミド化率)
(1)ポリエステルポリカルボン酸から製造される末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の場合
下記条件のNMRより算出した。
装置:JNM−AL400(JEOL社製)
周波数:400MHz
測定温度:室温
積算回数:128回
試料20mgをジメチルスルホキシド−d6(0.05%TMS含有)0.65mlに室温で溶解した後、上記条件で1H−NMRを測定した。アミド化率は、イソシアネート誘導体のプロトン(H)の積分値とアミド中のプロトン(NH)の積分値とから算出した。
(2)ダイマー酸から製造される末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の場合
全仕込量に対する反応後の反応マス重量減少から二酸化炭素発生量を求め、下記式よりアミド化率を算出した。
(全仕込量−反応後の反応マス重量)/〔(仕込ダイマー酸量/仕込ダイマー酸COOH当量)×44〕×100(%)
(ウレア化率)
下記条件のNMRより算出した。
装置:JNM−AL400(JEOL社製)
周波数:400MHz
測定温度:室温
積算回数:128回
試料20mgをジメチルスルホキシド−d6(0.05%TMS含有)0.65mlに室温で溶解した後、上記条件で1H−NMRを測定した。
(1)アルコキシシラン化合物がフェニル置換アミノ基を有する場合
ウレア化率は、フェニル置換アミノ基を有するアルコキシシラン化合物の誘導体およびフェニル置換アミノ基を有するアルコキシシラン化合物のプロトン(H)の積分値(A)と、フェニル置換アミノ基を有するアルコキシシラン化合物のプロトン(H)の積分値(B)とから下記式により算出した。
(2)アルコキシシラン化合物がアルキル置換アミノ基を有する場合
ウレア化率は、アルキル置換アミノ基を有するアルコキシシラン誘導体のアミド中のプロトン(NH)の積分値とウレア中のプロトン(NH)の積分値とから算出した。
(耐熱性:10%質量減少温度)
JIS K7120「プラスチックの熱重量測定方法」に従い、流入ガスが乾燥空気、流入ガス量が200ml/分、加熱速度が10℃/分の条件で熱重量を測定し、下記式に従って質量減少率ML(%)を算出した。耐熱性の評価は、質量減少率MLが10%のときの温度で示す。
ML=(mo−mt)/m0×100
mo:加熱前の質量(mg)
mt:加熱後温度t(℃)時の質量(mg)
(耐熱性:軟化開始温度)
動的粘弾性試験を下記条件にて実施し、貯蔵弾性率(E’)の値が急激に減少を開始した時の温度(軟化開始温度)を測定した。
装置:動的粘弾性測定装置DVA−200(アイティー計測制御社製)
試料:標線間長2.5cm、幅0.485cm
変形モード:引張
静/動応力比:1.8〜2.0
設定歪:0.05〜0.10%(E>108Pa)
設定昇温速度:5℃/分
測定周波数:10Hz
(引張強さ)
JIS K7312「熱硬化性ポリウレタンエラストマー成形物の物理試験方法」の5項「引張試験」に従い、下記条件にて測定した。
機器:引張試験機RTA−500L−XL(オリエンテック社製)
ダンベル:ダンベル4号形
厚み:0.5〜0.8mm
温度:23℃
湿度:50%RH
試験速度:300mm/分
合成例1(ポリエステルポリカルボン酸(A)の製造)
還流冷却器、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた5リットルのフラスコに、2045.1重量部のアジピン酸と、1306.5重量部のネオペンチルグリコール(COOH/OHの当量比:1.12)とを仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで昇温した。
脱水縮合の終点を変更した以外は、合成例1と同様の方法により、ポリエステルポリカルボン酸(B)を得た。得られたポリエステルポリカルボン酸(B)は、酸価53.7mgKOH/g、水酸基価0.4mgKOH/gであった。
合成例3(ポリエステルポリオール(A)の製造)
還流冷却器、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計および撹拌装置が取り付けられた5リットルのフラスコに、1623.99重量部のアジピン酸、1342.55重量部のネオペンチルグリコール(OH/COOHの当量比:1.16)、および、1.93重量部のジブチル錫オキサイドを仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで昇温した。
(末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(A)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた2リットルの反応フラスコに、834.1重量部のポリエステルポリカルボン酸(A)、165.9重量部の1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(商品名:タケネート600、三井化学ポリウレタン社製)(NCO/COOHの当量比:2.10)、0.253重量部のステアリン酸マグネシウム(ポリエステルポリカルボン酸のカルボキシル基100モル部に対して0.053モル部)、および、0.500重量部のフローレンAC−1190(共栄社化学製、消泡剤)を仕込んだ。
得られた末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(A)において、イソシアネート基含有率は3.7重量%(理論値3.7重量%)、粘度は6400mPa・s/100℃、数平均分子量は4800であった。
(ホットメルト接着剤(A)および樹脂硬化物(A)の製造)
プラスチック容器に、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(A)50重量部を仕込み、真空乾燥機にて100℃で30分間真空脱泡処理し、一液湿気硬化型ホットメルト接着剤(A)を調製した。
得られた樹脂硬化物(A)の耐熱性、引張強さを上記方法で測定したところ、10%質量減少温度が377℃、引張強さが16.7MPaであった(表1参照)。
(末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(B)の製造)
反応温度を100℃から110℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(B)を得た。
得られた末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(B)において、イソシアネート基含有率は3.5重量%(理論値3.7重量%)、粘度は14000mPa・s/100℃、数平均分子量は7200であった。
(ホットメルト接着剤(B)および樹脂硬化物(B)の製造)
末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(A)に代替して末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(B)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ホットメルト接着剤(B)を調製し、樹脂硬化物(B)を得た。
実施例3
(末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(C)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた1リットルの反応フラスコに、202.0重量部の1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(商品名:タケネート600、三井化学ポリウレタン社製、イソシアネート基含有率43.3重量%)、0.308重量部のステアリン酸マグネシウム(ダイマー酸のカルボキシル基100モル部に対して0.050モル部)、および、0.250重量部のフローレンAC−1190(共栄社化学製、消泡剤)を仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで70℃まで昇温した。
得られた末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(C)において、イソシアネート含有率は9.2重量%(理論値9.6重量%)、粘度は5400mPa・s/100℃、数平均分子量は2300であった。
(ホットメルト接着剤(C)および樹脂硬化物(C)の製造)
プラスチック容器に、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(C)50重量部を仕込み、真空乾燥機にて100℃で30分間真空脱泡処理し、一液湿気硬化型ホットメルト接着剤(C)を調製した。
得られた樹脂硬化物(C)の耐熱性、引張強さを上記方法で測定したところ、10%質量減少温度が362℃、引張強さが41.9MPaであった(表1参照)。
(末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(A)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた2リットルの反応フラスコに、837.5重量部のポリエステルポリオール(A)と、162.5重量部の1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(商品名:タケネート600、三井化学ポリウレタン社製、イソシアネート含有率43.3重量%)(NCO/OHの当量比:2.10)とを仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで75℃まで昇温し、その反応を反応温度75℃で5時間継続して、末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(A)を得た。
(ホットメルト接着剤(D)および樹脂硬化物(D)の製造)
プラスチック容器に、末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(A)50重量部を仕込み、真空乾燥機にて100℃で30分間真空脱泡処理し、一液湿気硬化型ホットメルト接着剤(D)を調製した。
得られた樹脂硬化物(D)の耐熱性、引張強さを上記方法で測定したところ、10%質量減少温度が342℃、引張強さが12.6MPaであった(表1参照)。
(末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(B)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた1リットルの反応フラスコに、295.5重量部のダイマージオール(水酸基価200mgKOH/g)、204.5重量部の1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(商品名:タケネート600、三井化学ポリウレタン社製、イソシアネート含有率43.3重量%)(NCO/OHの当量比:2.00)、および、0.100重量部のオクチル酸第一錫を仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで80℃まで昇温し、その反応を反応温度80℃で4時間継続して、末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(B)を得た。
(ホットメルト接着剤(E)および樹脂硬化物(E)の製造)
プラスチック容器に、末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(B)50重量部を仕込み、真空乾燥機にて100℃で30分間真空脱泡処理し、一液湿気硬化型ホットメルト接着剤(E)を調製した。
得られた樹脂硬化物(E)の耐熱性、引張強さを上記方法で測定したところ、10%質量減少温度が325℃、引張強さが31.4MPaであった(表1参照)。
(末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(D)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた2リットルの反応フラスコに、842.4重量部のポリエステルポリカルボン酸(B)、0.240重量部のステアリン酸マグネシウム(ポリエステルポリカルボン酸のカルボキシル基100モル部に対して0.050モル部)、および、0.500重量部のフローレンAC−1190(共栄社化学製、消泡剤)を仕込んだ。
また、得られた末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(D)の1H−NMRを測定した。NMRチャートから、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン誘導体の脂環部分の10Hのうちのケミカルシフト0.6ppmに現れる0.7381H部分の積分値を0.7381としたときの、ケミカルシフト7.8ppmに現れるアミドのNHの積分値からアミド化率を算出したところ87%であった。
(アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(A)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた1リットルの反応フラスコに、500.0重量部の末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(D)を仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで70℃まで昇温した。
得られたアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(A)において、イソシアネート基含有率は0.1重量%以下、粘度は2600mPa・s/100℃、数平均分子量は3700であった。
(ホットメルト接着剤(F)および樹脂硬化物(F)の製造)
プラスチック容器に、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(A)50重量部、オクチル酸第一錫0.5重量部、および、テトラエトキシシラン0.5重量部を仕込み、真空乾燥機にて100℃で30分間真空脱泡処理し、一液湿気硬化型ホットメルト接着剤(F)を調製した。
実施例5
(末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(E)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた2リットルの反応フラスコに、1084.3重量部のポリエステルポリカルボン酸(B)、0.309重量部のステアリン酸マグネシウム(ポリエステルポリカルボン酸のカルボキシル基100モル部に対して0.050モル部)、および、0.650重量部のフローレンAC−1190(共栄社化学製、消泡剤)を仕込んだ。
また、得られた末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(E)の1H−NMRを測定した。NMRチャートから、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン誘導体の脂環部分の10Hのうちのケミカルシフト0.6ppmに現れる0.7381H部分の積分値を0.7381としたときの、ケミカルシフト7.8ppmに現れるアミドのNHの積分値からアミド化率を算出したところ98%であった。
(アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(B)の製造)
末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(D)に代替して、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(E)を242.7重量部仕込み、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランの滴下量を57.3重量部(NCO/NHの当量比:1.00)に変更し、滴下温度および反応温度を120℃に変更した以外は、実施例4と同様の方法により、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(B)を得た。
また、得られたアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(B)の1H−NMRを測定した。NMRチャートから、ケミカルシフト6.4〜7.5ppmに現れるN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン誘導体およびN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランのフェニル基部分の5Hの積分値を5.0000としたときの、ケミカルシフト6.4〜7.1ppmに現れるN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランのフェニル基部分の5Hの積分値は、0.8405であった。これらの値よりウレア化率を算出したところ83%であった。
(ホットメルト接着剤(G)および樹脂硬化物(G)の製造)
アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(A)に代替して、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(B)を50重量部用いた以外は、実施例4と同様の方法により、ホットメルト接着剤(G)を調製し、樹脂硬化物(G)を得た。
実施例6
(アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(C)の製造)
滴下温度および反応温度を120℃から130℃に変更した以外は、実施例5と同様の方法により、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(C)を得た。
また、得られたアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(C)1H−NMRを測定した。NMRチャートから、ケミカルシフト6.4〜7.5ppmに現れるN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン誘導体およびN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランのフェニル基部分の5Hの積分値を5.0000としたときの、ケミカルシフト6.4〜7.1ppmに現れるN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランのフェニル基部分の5Hの積分値は、0.8363であった。これらの値よりウレア化率を算出したところ83%であった。
(ホットメルト接着剤(H)および樹脂硬化物(H)の製造)
アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(A)に代替して、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(C)を50重量部用いた以外は、実施例4と同様の方法により、ホットメルト接着剤(H)を調製し、樹脂硬化物(H)を得た。
実施例7
(アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(D)の製造)
滴下温度および反応温度を120℃から150℃に変更した以外は、実施例5と同様の方法により、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(D)を得た。
また、得られたアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(D)1H−NMRを測定した。NMRチャートから、ケミカルシフト6.4〜7.5ppmに現れるN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン誘導体およびN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランのフェニル基部分の5Hの積分値を5.0000としたときの、ケミカルシフト6.4〜7.1ppmに現れるN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランのフェニル基部分の5Hの積分値は、0.8829であった。これらの値よりウレア化率を算出したところ82%であった。
(ホットメルト接着剤(I)および樹脂硬化物(I)の製造)
アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(A)に代替して、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(D)を50重量部用いた以外は、実施例4と同様の方法により、ホットメルト接着剤(I)を調製し、樹脂硬化物(I)を得た。
実施例8
(末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(F)の製造)
ポリエステルポリカルボン酸(B)を1000.9重量部、ステアリン酸マグネシウムを0.285重量部(ポリエステルポリカルボン酸のカルボキシル基100モル部に対して0.050モル部)、フローレンAC−1190を0.600重量部仕込み、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの添加量を199.1重量部(NCO/COOHの当量比:2.14)に変更した以外は、実施例4と同様の方法により、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(F)を得た。
また、得られた末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(F)の1H−NMRを測定した。NMRチャートから、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン誘導体の脂環部分の10Hのうちのケミカルシフト0.6ppmに現れる0.7381H部分の積分値を0.7381としたときの、ケミカルシフト7.8ppmに現れるアミドのNHの積分値からアミド化率を算出したところ87%であった。
(アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(E)の製造)
末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(D)に代替して、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(F)を253.1重量部仕込み、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランに代替して、46.9重量部のN−メチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン(NCO/NHの当量比:1.00)を滴下した以外は、実施例4と同様の方法により、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(E)を得た。
また、得られたアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(E)1H−NMRを測定した。NMRチャートから、ケミカルシフト7.8ppmに現れるN−メチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン誘導体のアミドのNHの積分値を0.8700としたときの、ケミカルシフト6.1〜6.2ppmに現れるウレアのNHの積分値からウレア化率を算出したところ99%であった。
(ホットメルト接着剤(J)および樹脂硬化物(J)の製造)
アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(A)に代替して、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(E)を50重量部用いた以外は、実施例4と同様の方法により、ホットメルト接着剤(J)を調製し、樹脂硬化物(J)を得た。
実施例9
(末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(G)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた1リットルの反応フラスコに、202.0重量部の1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(商品名:タケネート600、三井化学ポリウレタン社製、イソシアネート含有率43.3重量%)、0.103重量部のステアリン酸マグネシウム(ダイマー酸のカルボキシル基100モル部に対して0.017モル部)、および、0.250重量部のフローレンAC−1190(共栄社化学製、消泡剤)を仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで60℃まで昇温した。
得られた末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(G)において、イソシアネート含有率は10.0重量%(理論値9.6重量%)、粘度は1800mPa・s/100℃、数平均分子量は1800であった。
(アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(F)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた1リットルの反応フラスコに、419.6重量部の末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(G)を仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで75℃まで昇温した。
得られたアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(F)において、イソシアネート含有率は0.1重量%、粘度は2000mPa・s/100℃、数平均分子量は1600であった。
(ホットメルト接着剤(K)および樹脂硬化物(K)の製造)
アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(A)に代替して、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(F)を50重量部用いた以外は、実施例4と同様の方法により、ホットメルト接着剤(K)を調製し、樹脂硬化物(K)を得た。
比較例3
(アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(G)の製造)
末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂(D)の仕込み量を259.1重量部に変更し、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランに代替して、40.9重量部のγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM903、信越化学工業社製)(NCO/NH2の当量比:1.00)を滴下した以外は、実施例4と同様の方法により、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(F)の製造を試みた。
比較例4
(末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(C)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた500ミリリットルの反応フラスコに、208.9重量部のポリエステルポリオール(A)と、41.1重量部の1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(商品名:タケネート600、三井化学ポリウレタン製、イソシアネート含有率43.3重量%)(NCO/OHの当量比:2.13)とを仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで75℃まで昇温し、その反応を反応温度75℃で5時間継続して、末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(C)を得た。
(アルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(A)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた500ミリリットルの反応フラスコに、205.1重量部の末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(C)を仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで70℃まで昇温した。
得られたアルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(A)において、イソシアネート基含有率は0.1重量%以下であった。
(ホットメルト接着剤(L)および樹脂硬化物(L)の製造)
プラスチック容器に、アルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(A)50重量部、オクチル酸第一錫0.5重量部、および、テトラエトキシシラン0.5重量部を仕込み、真空乾燥機にて100℃で30分間真空脱泡処理し、一液湿気硬化型ホットメルト接着剤(L)を調製した。
比較例5
(アルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(B)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた500ミリリットルの反応フラスコに、223.2重量部の末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(C)を仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで70℃まで昇温した。
得られたアルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(B)において、イソシアネート基含有率は0.1重量%以下であった。
(ホットメルト接着剤(M)および樹脂硬化物(M)の製造)
アルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(A)に代替して、アルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(B)を50重量部用いた以外は、比較例4と同様の方法により、ホットメルト接着剤(M)を調製し、樹脂硬化物(M)を得た。
比較例6
(アルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(C)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた1リットルの反応フラスコに、323.2重量部の末端イソシアネート基含有ポリウレタン樹脂(B)を仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで80℃まで昇温した。
得られたアルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(C)において、イソシアネート含有率0.1重量%以下であった。
(ホットメルト接着剤(N)および樹脂硬化物(N)の製造)
アルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(A)に代替して、アルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(C)を50重量部用いた以外は、比較例4と同様の方法により、ホットメルト接着剤(N)を調製し、樹脂硬化物(N)を得た。
比較例7
(アルコキシシラン変性イソシアネートの製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた500ミリリットルの反応フラスコに、142.1重量部のN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM573、信越化学工業社製)を仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで70℃まで昇温した。
得られたアルコキシシラン変性イソシアネートにおいて、イソシアネート基含有率は9.3重量%であった。
(アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(H)の製造)
還流冷却器、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置が取り付けられた500ミリリットルの反応フラスコに、174.5重量部のポリエステルポリカルボン酸(B)、ステアリン酸マグネシウム0.049重量部(ポリエステルポリカルボン酸のカルボキシル基100モル部に対して0.050モル部)、および、フローレンAC−1190(共栄社化学社製、消泡剤)0.125重量部を仕込み、窒素を導入しながら、マントルヒーターで70℃まで昇温した。
得られたアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(H)において、イソシアネート基含有率0.1重量%以下であった。
(ホットメルト接着剤(O)および樹脂硬化物(O)の製造)
アルコキシシラン変性ポリウレタン樹脂(A)に代替して、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂(H)を50重量部用いた以外は、比較例4と同様の方法により、ホットメルト接着剤(O)を調製し、樹脂硬化物(O)を得た。
Claims (10)
- 多塩基酸類と多価アルコールとの反応により得られるポリエステルポリカルボン酸、および、ダイマー酸から選択される末端カルボキシル基含有オリゴマーとポリイソシアネート化合物とを、カルボキシル基に対してイソシアネート基が過剰となる割合で、反応させることにより得られる末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂と、
第二級アミンを含有するアルコキシシラン化合物と
を反応させることにより、得られることを特徴とする、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂。 - 末端カルボキシル基含有オリゴマーとポリイソシアネート化合物とを、
カルボキシル基に対してイソシアネート基が過剰となる割合で、
前記末端カルボキシル基含有オリゴマーの全カルボキシル基100モル部に対して0.001〜10モル部の、ステアリン酸マグネシウムからなる触媒の存在下において、
反応させることを特徴とする、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の製造方法。 - 120℃以下で反応させることを特徴とする、請求項3に記載の末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の製造方法。
- 前記末端カルボキシル基含有オリゴマーが、多塩基酸類と多価アルコールとの反応により得られるポリエステルポリカルボン酸、および、ダイマー酸から選択されることを特徴とする、請求項3に記載の末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂の製造方法。
- 末端カルボキシル基含有オリゴマーとポリイソシアネート化合物とを、カルボキシル基に対してイソシアネート基が過剰となる割合で、前記末端カルボキシル基含有オリゴマーの全カルボキシル基100モル部に対して0.001〜10モル部の、ステアリン酸マグネシウムからなる触媒の存在下において、反応させることにより、末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂を得て、
前記末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂と、第二級アミンを含有するアルコキシシラン化合物とを反応させることを特徴とする、アルコキシシラン変性ポリアミド樹脂の製造方法。 - 前記末端カルボキシル基含有オリゴマーと前記ポリイソシアネート化合物とを、120℃以下で反応させることを特徴とする、請求項6に記載のアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂の製造方法。
- 前記末端イソシアネート基含有ポリアミド樹脂と前記アルコキシシラン化合物とを、1
50℃以下で反応させることを特徴とする、請求項6に記載のアルコキシシラン変性ポ
リアミド樹脂の製造方法。 - 前記末端カルボキシル基含有オリゴマーが、多塩基酸類と多価アルコールとの反応により得られるポリエステルポリカルボン酸、および、ダイマー酸から選択されることを特徴とする、請求項6に記載のアルコキシシラン変性ポリアミド樹脂の製造方法。
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