JP6276848B2 - 水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、及びそれを含む水系組成物、水系塗料組成物、水系インキ組成物、水系粘着剤組成物 - Google Patents

水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、及びそれを含む水系組成物、水系塗料組成物、水系インキ組成物、水系粘着剤組成物 Download PDF

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Description

本発明は、水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、及びそれを含む水系組成物、水系塗料組成物、水系インキ組成物、水系粘着剤組成物に関する。
ポリカーボネートジオールは、例えば、1,6−ヘキサンジオール等のアルキレンジオール化合物と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート等のカーボネート化合物とから合成することができる。ポリカーボネートジオールは、ポリウレタン製品の原料の一つであるポリオールとして汎用されている。
ポリウレタン製品の原料であるポリオールとしては、ポリエステルポリオールやポリエーテルポリオールが汎用されているが、それらと比較して、ポリカーボネートジオールは、得られるポリウレタン製品の耐加水分解性、耐熱性、耐候性、耐薬品性、耐磨耗性等が良好であるという利点を有する。
また、例えば、メラミン樹脂、イソシネート化合物、ブロックイソシネート化合物等の水酸基と反応性を有する化合物を配合した塗料やコーティング剤等に、ポリカーボネートジオールを更に配合すると、弾性、各種基材に対する密着性、耐擦り傷性、及び耐チッピング性の改良、並びに手触りの良い柔軟な触感(いわゆるソフトフィール性)の付与等が期待される。
特許文献1には、同一分子中にポリカーボネート連鎖とエチレンオキサイド構造単位を有するブロック共重合体ジオールが開示されている。特許文献2には、アルキレンジオールとエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド構造単位を含むポリエーテルジオールとカーボネート化合物との反応により得られるポリエーテルカーボネートジオールが開示されている。特許文献3には、ポリカーボネートジオールとポリエチレングリコールとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートジオールが開示されている。特許文献4には、ポリカーボネートポリオールとポリエチレングリコールモノアルキルエーテルとのエステル交換反応により得られる塗料用ポリカーボネートポリオールが開示されている。
特公昭63−064553号公報 特開2005−232447号公報 特開平03−252420号公報 特開2002−179787号公報
しかし、上記した技術については未だ改善の余地がある。例えば、近年、地球環境保護や労働安全衛生の観点から、多様な用途において有機溶剤系の処方から水系処方への転換が進められているが、上記したポリカーボネートジオールやその誘導体は、いずれも水系処方での使用を想定したものではない。よって、水希釈性や水系処方で使用した際の配合物の安定性等について改善の余地があるが、これらについては十分に検討されていないのが実情である。
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、水希釈性に優れ、水系組成物として用いることができる水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、特定のポリカーボネートジオール構造と、特定のポリオキシエチレン構造と、を含有し、両末端が実質的に水酸基である、ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体が、水希釈性に優れ、水系組成物として好適に用いることに知見を得て、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕
下記一般式(1)で表されるポリカーボネート構造と、下記一般式(2)で表されるポリオキシエチレン構造と、を含有し、
両末端が実質的に水酸基である、水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体。

−(R−O−CO−O)− (1)

(式中、Rは、同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数2〜15の分岐を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、又は2価の芳香族炭化水素基を表し、mは数を表す。)

−(CH−CH−O)− (2)

(式中、nは数を表す。)
〔2〕
前記Rが、ペンチレン基及びヘキシレン基の両方である、〔1〕に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体。
〔3〕
〔1〕又は〔2〕に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体と、
一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールと、を含む水系組成物。

HO−(R−O−CO−O)−R−OH (3)

(式中、Rは、同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数2〜15の分岐を有していてもよい、2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、又は2価の芳香族炭化水素基を表し、pは数を表す。)
〔4〕
下記式(i)にて算出される、前記一般式(1)の前記Rがペンチレン基又はヘキシレン基である構造と、前記一般式(3)の前記Rがペンチレン基又はヘキシレン基である成分との総量の割合が、50モル%以上である、〔3〕に記載の水系組成物。

割合(モル%)={(一般式(1)のRがペンチレン基又はヘキシレン基である構造のモル量)+(一般式(3)のRがペンチレン基又はヘキシレン基である成分のモル量)}/{(一般式(1)で表される構造の総モル量)+(一般式(3)で表される成分の総モル量)}×100 ・・・(i)
〔5〕
前記一般式(2)で表されるポリオキシエチレン構造に対する、前記一般式(1)で表されるポリカーボネート構造と、前記一般式(3)中の−(R−O−CO−O)−で表されるポリカーボネート構造との総量の質量比(ポリカーボネート構造/ポリオキシエチレン構造)が、50/50〜95/5である、〔3〕又は〔4〕に記載の水系組成物。
〔6〕
原料としての下記一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールと、原料としての下記一般式(4)で表されるポリエチレングリコールとを、エステル交換反応させることにより得られる、〔3〕に記載の水系組成物。

HO−(R−O−CO−O)−R−OH (3)

(式中、Rは、同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数2〜15の分岐を有していてもよい、2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、又は2価の芳香族炭化水素基を表し、pは数を表す。)

HO−(CH−CH−O)−H (4)

(式中、qは数を表す。)
〔7〕
前記原料としての前記一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールにおいて、前記Rが少なくともペンチレン基及びヘキシレン基である、〔6〕に記載の水系組成物。
〔8〕
前記原料としての前記一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールにおいて、前記Rがペンチレン基又はヘキシレン基であるポリカーボネートジオールの割合が、50モル%以上である、〔7〕に記載の水系組成物。
〔9〕
前記原料としての前記一般式(4)で表されるポリエチレングリコールに対する、前記原料としての前記一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの質量比(ポリカーボネートジオール/ポリエチレングリコール)が、50/50〜95/5である、〔6〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の水系組成物。
〔10〕
〔1〕若しくは〔2〕に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は〔3〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の水系組成物を含む、水系塗料組成物。
〔11〕
〔1〕若しくは〔2〕に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は〔3〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の水系組成物を含む、水系インキ組成物。
〔12〕
〔1〕若しくは〔2〕に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は〔3〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の水系組成物を含む、水系粘接着剤組成物。
〔13〕
〔1〕若しくは〔2〕に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は〔3〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の水系組成物の水系塗料組成物としての使用。
〔14〕
〔1〕若しくは〔2〕に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は〔3〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の水系組成物の水系インキ組成物としての使用。
〔15〕
〔1〕若しくは〔2〕に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は〔3〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の水系組成物の水系粘接着剤組成物としての使用。
本発明によれば、水希釈性に優れ、水系組成物として用いることができる水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に、本実施形態という。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本実施形態の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体(以下、単に「ブロック共重合体」という場合がある。)は、下記一般式(1)で表されるポリカーボネート構造と、下記一般式(2)で表されるポリオキシエチレン構造と、を含有し、両末端が実質的に水酸基である、水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体である。

−(R−O−CO−O)− (1)

(式中、Rは、同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数2〜15の分岐を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、又は2価の芳香族炭化水素基を表し、mは数を表す。)

−(CH−CH−O)− (2)

(式中、nは数を表す。)
さらに、本実施形態のブロック共重合体に、ポリカーボネートジオールを配合した水系組成物とすることもできる。本実施形態の水系組成物としては、このブロック共重合体と、下記一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールと、を含む水系組成物であることが好ましい。

HO−(R−O−CO−O)−R−OH (3)

(式中、Rは、同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数2〜15の分岐を有していてもよい、2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、又は2価の芳香族炭化水素基を表し、pは数を表す。)
以下、ブロック共重合体や、それを含む水系組成物中の各成分等について、詳しく説明する。
ブロック共重合体は、(i)一般式(2)で表されるポリオキシエチレン構造の末端構造が、一方の末端がカーボネート基に結合し、もう一方の末端が水酸基に結合している末端構造、及び/又は、両末端がカーボネート基に結合している末端構造であり、かつ、(ii)ブロック共重合体の両末端が実質的に水酸基である。
ブロック共重合体は、水希釈可能である。ブロック共重合体を水に希釈すると、溶解した状態又は分散した状態をとることができる。そして、ブロック共重合体を水に希釈した際に、分離や沈降を抑制あるいは低減することができる。そして、ブロック共重合体は、実用的な使用条件下において、十分に安定である。
ブロック共重合体は、その両末端が実質的に水酸基である。ただし、一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの製造に使用する各原料に含まれる不純物や、ブロック共重合体の製造時に副生する副生物の末端構造等に起因して、末端の一部が水酸基でない場合もあり得る。さらには、ブロック共重合体の使用用途に応じて使用する架橋剤等との反応性や反応状態をコントロールするために、ブロック共重合体の末端の水酸基の一部を、意図的に、架橋剤等との反応性が低いアルキル基やアリール基等に変換する場合もあり得る。
本実施形態における「実質的に水酸基である」とは、厳密に両末端の全て(100モル%)が水酸基である場合に限らない。ブロック共重合体の末端基総量における水酸基の割合は、90モル%以上であることが好ましく、95モル%以上であることがより好ましい。ブロック共重合体の末端基総量における水酸基の割合は、例えば、以下の方法に準じて算出することができる。
ブロック共重合体を減圧下で加熱することにより、ブロック共重合体の約1〜2質量%に相当する量の留分を得て、これをエタノール等のアルコール類を溶剤として用いて回収し、測定溶液とする。この測定溶液をガスクロマトグラフィー(GC)分析し、得られるクロマトグラムのピーク面積の値から、水酸基の割合を算出することができる。例えば、下記式に基づき算出することができる。

末端基総量における水酸基の割合(モル%)=(両末端が水酸基であるジオールのピーク面積の総和)÷(ジオールを含むアルコール類(エタノールを除く)のピーク面積の総和)×100
例えば、特開2002−179787号公報等に記載されているような、ポリカーボネートポリオールとポリエチレングリコールモノアルキルエーテルとのエステル交換反応により得られる組成物に関して、十分な水希釈性を得るためには、例えば、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルの割合を増やすことが必要と考えられる。しかしながら、その場合、アルキルエーテルの割合が増えるため、得られるブロック共重合体の分子末端が水酸基である割合が少なくなってしまう。そのため、このような組成物を架橋剤等と反応させようとした際に、十分な性能発現が得られない場合があることに、本発明者は着目した。
分子末端が水酸基であるものの割合が低い場合、これに水酸基との反応性を有する化合物(例えば、メラミン樹脂、イソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物等)を配合しても、当該化合物との反応性(架橋性等)が十分ではないために、期待される物性が発現しない場合がある。しかし、ブロック共重合体は、その両末端が実質的に水酸基であるため、水酸基との反応性を有する化合物等と反応させた場合であっても、反応性(架橋性等)が低下せず、優れた物性を発現させることができる。
一般式(1)のRは、炭素数2〜15の分岐を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、又は2価の芳香族炭化水素基を表す。
2価の脂肪族炭化水素基の炭素数は、好ましくは3〜12であり、より好ましくは3〜9である。炭素数2〜15の分岐を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数2〜15の直鎖状又は分岐状のアルキレン基等が挙げられる。炭素数2〜15の直鎖状又は分岐状のアルキレン基の具体例としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、tert−ブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、ヘキシレン基、イソヘキシレン基、ヘプチレン基、イソヘプチレン基、オクチレン基、イソオクチレン基等が挙げられる。これらの中でも、汎用性の観点から、ブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、ヘキシレン基、イソヘキシレン基等が好ましい。
2価の脂環族炭化水素基の炭素数は、好ましくは6〜15であり、より好ましくは6〜8である。2価の脂環族炭化水素基の具体例としては、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基等が挙げられる。これらの中でも、汎用性の観点から、シクロヘキシレン基等が好ましい。
2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、下記一般式(a)で表される2価の置換基等が挙げられる。
Figure 0006276848
一般式(1)のRは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。そして、上述した具体例のうち、1種単独でもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上の組み合わせとしては、例えば、ペンチレン基とへキシレン基、ブチレン基とヘキシレン基、2−メチルプロピレン基とブチレン基、ブチレン基とペンチレン基とへキシレン基、等の組み合わせが好ましい。さらには、ペンチレン基とヘキシレン基の組み合わせがより好ましい。
これらの中でも、常温で液体になりやすいこと、低粘度になりやすいこと、水希釈性が更に向上すること等から、Rとしては、ペンチレン基又はヘキシレン基であることがより好ましく、ペンチレン基とヘキシレン基の両方であることがより好ましい。
また、本実施形態の水系組成物において、下記式(i)にて算出される、一般式(1)のRがペンチレン基又はヘキシレン基である構造と、一般式(3)のRがペンチレン基又はヘキシレン基である成分との総量の割合は、ブロック共重合体が液体となる傾向にあることや水希釈性の観点から、50モル%以上であることが好ましく、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上である。

割合(モル%)={(一般式(1)のRがペンチレン基又はヘキシレン基である構造のモル量)+(一般式(3)のRがペンチレン基又はヘキシレン基である成分のモル量)}/{(一般式(1)で表される構造の総モル量)+(一般式(3)で表される成分の総モル量)}×100 ・・・(i)
従来、ポリカーボネートジオール系組成物の開発において水希釈性等の改良に注目したものは少なかった。しかしながら、本発明者は、発想を大きく転換して、水希釈性に優れたポリカーボネートジオール系組成物を実現するべく鋭意研究した結果、特定の構造を有するポリカーボネートに、特定の構造を有するポリオキシエチレンブロックを導入したブロック共重合体を用いることに知見を得た。この知見を踏まえて更に鋭意検討した結果、従来では使用されていなかったペンチレン基とヘキシレン基の両方を併せ持つポリカーボネート構造をブロック共重合体に導入することで、ブロック共重合体としての水希釈性等が一層向上し、水系組成物としての物性も一層向上することを見出した(ただし、本実施形態の作用はこれらに限定されない。)。
一般式(1)のmは、数を表す。mは、好ましくは2〜50であり、より好ましくは3〜30であり、更に好ましくは4〜20である。
一般式(2)のnは、数を表す。nは、好ましくは9〜46であり、より好ましくは13〜35である。nの値は、ブロック共重合体をアルカリ分解して、ジオール成分を取りだし、このジオール成分については、GC−MS測定、LC−MS測定及びGPC測定等を行うことで分析できる。
一般式(2)で表されるポリオキシエチレン構造の末端構造は、(i)一方の末端がカーボネート基に結合し、もう一方の末端が水酸基に結合している末端構造、及び/又は、(ii)両末端がカーボネート基に結合している末端構造である。すなわち、本実施形態のポリカーボネートジオール組成物においてポリオキシエチレン構造の末端は、上記した末端構造の少なくともいずれかである。
ブロック共重合体中のポリオキシエチレン構造に対するポリカーボネート構造の質量比(ポリカーボネート構造/ポリオキシエチレン構造)は、50/50〜95/5であることが好ましく、70/30〜92/8であることがより好ましく、80/20〜90/10であることが更に好ましい。さらに、水系組成物においては、一般式(2)で表されるポリオキシエチレン構造に対する、一般式(1)で表されるポリカーボネート構造と、一般式(3)中の−(R−O−CO−O)−で表されるポリカーボネート構造との総量の質量比(ポリカーボネート構造/ポリオキシエチレン構造)は、50/50〜95/5であることが好ましく、70/30〜92/8であることがより好ましく、80/20〜90/10であることが更に好ましい。ポリオキシエチレン構造に対するポリカーボネート構造の質量比が、上記下限値以上であると、種々の用途にて必要とされる耐水性や耐熱性が一層向上し、汎用性が一層向上する。ポリオキシエチレン構造に対するポリカーボネート構造の質量比が、上記上限値以下であると、水希釈性が一層向上する。
ブロック共重合体の数平均分子量は、好ましくは300〜10000である。数平均分子量が300以上であると、ブロック共重合体に期待される性能がより一層発現するようになる。数平均分子量が10000以下であると、高粘度化を効果的に抑制できるために取り扱い性が一層向上し、水希釈性も一層向上する。ブロック共重合体の数平均分子量は、水希釈性の観点から、より好ましくは500〜5000であり、更により好ましくは800〜3000である。
さらに、水系組成物中のブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの数平均分子量は、好ましくは300〜10000である。数平均分子量が300以上であると、水系組成物に期待される性能がより一層発現するようになる。数平均分子量が10000以下であると、高粘度化を効果的に抑制できるために取り扱い性が一層向上し、水希釈性も一層向上する。水系組成物の数平均分子量は、水希釈性の観点から、より好ましくは500〜5000であり、更により好ましくは800〜3000である。数平均分子量は、実施例に記載の方法に準じて求めることができる。
ブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの数平均分子量を制御する方法としては、例えば、(a)分子量が適当なポリカーボネートジオールやポリエチレングリコールを原料として用いる方法や、(b)ポリカーボネートジオールを製造するときに用いられる1種又は2種以上のジオール化合物(例えば、後述する1,5−ペンタンジオールや1,6−ヘキサンジオール等のポリカーボネートジオールの原料)を分子量調節剤として必要量を加えてエステル交換反応を行う方法、等が挙げられる。例えば、(b)の方法を用いる場合、高分子量のポリカーボネートジオールを原料して用いる場合であっても、エステル交換反応時にこのようなジオール化合物を分子量調節剤として用いることで、所望する数平均分子量のブロック共重合体や水系組成物を得ることができる。なお、ここで例示した手法は一例であって、これらに限定されるものではない。
ブロック共重合体の水酸基価は、他の成分との配合性や分子量制御の観点から、好ましくは10〜370mgKOHであり、より好ましくは20〜200mgKOHであり、更に好ましくは40〜140mgKOHである。水酸基価は実施例に記載の方法に準じて求めることができる。
さらに、水系組成物中のブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの水酸基価の総量は、他の成分との配合性や分子量制御の観点から、好ましくは10〜370mgKOHであり、より好ましくは20〜200mgKOHであり、更に好ましくは40〜140mgKOHである。水酸基価は実施例に記載の方法に準じて求めることができる。
<ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体及び水系組成物等の製造方法>
本実施形態のブロック共重合体は、下記一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールと、下記一般式(4)で表されるポリエチレングリコールとを、エステル交換反応させることにより得ることができる。このエステル交換反応は、いわゆる不均化反応として制御することができる。この方法によれば、ブロック共重合体だけでなく、一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールも含有する水系組成物を得ることもできる。すなわち、本実施形態の水系組成物は、原料として一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールと、原料として一般式(4)で表されるポリエチレングリコールとを、エステル交換反応させることにより好適に得ることができる。

HO−(R−O−CO−O)−R−OH (3)

(式中、Rは、同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数2〜15の分岐を有していてもよい、2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、又は2価の芳香族炭化水素基を表し、pは数を表す。)

HO−(CH−CH−O)−H (4)

(式中、qは数を表す。)
一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールと、一般式(4)で表されるポリエチレングリコールとをエステル交換反応させる際に、一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールを過剰に使用する場合や、反応系中に過剰に存在する場合がある。そのような場合、本実施形態の作用効果が得られる範囲内で、一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールが残存していてもよい。上述したように、ブロック共重合体と一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールとを含有する水系組成物を得たい場合には、原料である一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの使用量を多くするといったことも可能である。得られる水系組成物中のポリカーボネートジオールの含有量は、エステル交換反応の原料である一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの使用量を増やすことで、増える傾向にある。なお、かかる観点から、原料としての一般式(4)で表されるポリエチレングリコールに対する、原料としての一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの質量比(ポリカーボネートジオール/ポリエチレングリコール)は、50/50〜95/5であることが好ましい。
このようにして水系組成物を得る場合、水系組成物中のポリカーボネートジオールの含有量は、0〜90質量%であることが好ましい。ポリカーボネートジオールの含有量の下限は、0質量%を超えることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましく、60質量%以上であることがより更に好ましい。ポリカーボネートジオールの含有量の上限は、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることが更に好ましく、75質量%以下であることがより更に好ましい。
一方、一般式(4)で表されるポリエチレングリコールは、耐水性の観点から、水系組成物中にできるだけ残存しないことが好ましい。よって、本実施形態の水系組成物としては、一般式(4)で表されるポリエチレングリコールは実質的に含有しないことが好ましい。
一般式(3)のRは、上記した一般式(1)のRと実質的に同義である。一般式(3)のpは、上記した一般式(1)のmと実質的に同義である。一般式(4)のqは、上記した一般式(2)のnと実質的に同義である。以下、一般式(3)で表されるポリカーボネートジオール及び一般式(4)で表されるポリエチレングリコール等について説明する。
原料としての一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールにおいて、一般式(3)のRは、ペンチレン基又はヘキシレン基であることが好ましく、ペンチレン基とヘキシレン基の両方であることがより好ましい。さらには、原料としての一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールにおいて、Rがペンチレン基又はヘキシレン基であるポリカーボネートジオールの割合が、50モル%以上であることが好ましい。
原料であるポリカーボネートジオールは、一般式(3)で表される構造を有するものであればよく、特に限定されない。ポリカーボネートジオールの製造方法としては、特に限定されず、公知の方法を採用することもできる。ポリカーボネートジオールの製造方法としては、例えば、ジオールと、アルキレンカーボネートとをエステル交換反応により重縮合させる方法;ジオールと、ジアルキルカーボネートやジアリールカーボネートとをエステル交換反応により重縮合させる方法等が挙げられる。
ジオールとしては、特に限定されず、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール等の直鎖ジオール;2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール等の分岐ジオール;1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン等の環状ジオール等が挙げられる。
アルキレンカーボネートとしては、特に限定されず、例えば、エチレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、1,2−プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、1,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート等が挙げられる。
ジアルキルカーボネートとしては、特に限定されず、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート等が挙げられる。
ジアリールカーボネートとしては、特に限定されず、例えば、ジフェニルカーボネート等が挙げられる。
ポリカーボネートジオールの製造に際しては、エステル交換反応触媒を用いることができる。触媒としては、エステル交換反応触媒として通常用いられているものを用いることができる。エステル交換反応触媒の具体例としては、特に限定されず、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、コバルト、ゲルマニウム、スズ、鉛、アンチモン、ヒ素、セリウム等の金属;これら金属の塩;これら金属のアルコキシド;これら金属の有機物等が挙げられる。これらの中でも、チタンテトラn−ブトキシド、チタンテトラn−プロポキシド、チタンテトライソプロポキシド等のチタン化合物(特に、チタンアルコキシド);テトラフェニル鉛、酢酸鉛、ステアリン酸鉛等の鉛化合物等が好ましい。エステル交換反応触媒の使用量は、特に限定されないが、原料の総量に対して、通常、0.00001〜0.1質量%である。
ポリカーボネートジオールは、その製造時に用いたエステル交換反応触媒を失活させるため、酸性リン酸エステル化合物等の触媒毒を含んでいてもよい。
ポリカーボネートジオールは、1種類のジオールから得られる、いわゆるホモ系カーボネートジオールでもよいし、2種類以上のジオールから得られる、いわゆる共重合系ポリカーボネートジオールでもよい。
上記に例示したポリカーボネートジオールのいずれを用いても、ポリエチレングリコールとのエステル交換反応により、ブロック共重合体を得ることができる。得られるブロック共重合体は、取り扱い性等の観点から、常温で液体であることが好ましいが、このようなブロック共重合体を得るためには、通常、常温で液体であるポリカーボネートジオールを用いることが好ましい傾向にある。例えば、ジオールとして1,6−ヘキサンジオールのみを用いた、いわゆるC6ホモ系ポリカーボネートジオールは、汎用性があるが、常温で固体であり、これから得られるブロック共重合体も常温で固体となる傾向にある。
それに対し、例えば、ジオールとして、炭素数5のジオール(例えば、1,5−ペンタンジオール等)と炭素数6のジオール(例えば、1,6−ヘキサンジオール等)の両方を用いて得られる、ポリカーボネートジオール(以下、「C56共重合系ポリカーボネートジオール」という場合がある。)は、常温で液体であるため好ましい。このようなポリカーボネートジオールから得られるブロック共重合体も、常温で液体である傾向にある。よって、取り扱い性の観点から、原料となるポリカーボネートジオールとしては、常温で液体であるものが好ましい。中でも、上記C56共重合系ポリカーボネートジオールは融点が低く、かつ市場に広く出回っているため、特に好ましい。
ポリカーボネートジオールの数平均分子量は、特に限定されないが、好ましくは500〜5000であり、より好ましくは1000〜3000である。ポリカーボネートジオールの数平均分子量が500以上であることにより、ブロック共重合体に期待される性能が一層向上する傾向にある。ポリカーボネートジオールの数平均分子量が5000以下であることにより、本実施形態のブロック共重合体の高粘度化を抑制でき、取り扱い性が一層向上する傾向にある。
ポリカーボネートジオールは、ブロック共重合体や水系組成物の粘度や性状を調整するため、必要に応じてポリブチレンアジペート等のポリエステル成分や、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテル成分等を含有していてもよい。ポリカーボネートジオールがこれらの成分を含む場合、ポリカーボネートジオールの含有量は、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上である。
ポリエチレングリコールは、一般式(4)で表される構造を有するものである。ポリエチレングリコールとしては、幅広い分子量の製品が市販されており、このような市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、和光純薬工業社製の「ポリエチレングリコール」シリーズが挙げられる。また、分子量の異なるポリエチレングリコールを2種以上併用してもよい。
ポリエチレングリコールの数平均分子量は、特に限定されないが、好ましくは400〜2000であり、より好ましくは600〜1500である。ポリエチレングリコールの数平均分子量が400以上であることにより、ブロック共重合体を水希釈したものや水系組成物の分散粒子径の増大が抑制でき、分散安定性が一層向上する傾向にある。さらに、ポリエチレングリコールの数平均分子量が400以上であると、ポリエチレングリコールの使用量を低減することができるため、ブロック共重合体を用いた水系組成物の耐水性や耐熱性が一層向上することも期待できる。ポリエチレングリコールの数平均分子量が2000以下であることにより、ブロック共重合体の結晶性が低下するため、常温で液状のブロック共重合体になりやすくなり、ブロック共重合体や水系組成物の取り扱い性が一層向上する。
エステル交換反応の温度は、特に限定されないが、好ましくは120〜200℃であり、より好ましく140〜180℃である。反応温度を上記下限値以上とすることで、エステル交換反応をより短時間で進行させることができ、生産効率に優れる。反応温度を上記上限値以下とすることで、得られるブロック共重合体や水系組成物の着色を防止することができる。
エステル交換反応の圧力は、特に限定されないが、好ましくは常圧〜1MPaである。圧力を上記範囲とすることは、反応を簡便に実施できるという観点から好ましいとともに、原料となるポリカーボネートジオールとポリエチレングリコール以外の副原料も用いる場合、これらの蒸気圧等を考慮して、ある程度加圧することでエステル交換反応をより効率よく促進させることができる観点からも好ましい。
ポリカーボネートジオールの製造時にエステル交換反応触媒を用いる場合に、この触媒の触媒毒がポリカーボネートジオールに含まれていると、通常、エステル交換反応が正方向に進行し難くなる傾向にある。このような場合等には、新たに、エステル交換反応触媒を必要量添加してもよい。
ポリカーボネートジオールがエステル交換反応触媒の触媒毒を含んでいない場合には、通常、エステル交換反応は正方向に進行しやすい傾向にある。このような場合であっても、反応温度をより下げたい場合や反応時間をより短縮したい場合等には、新たに、エステル交換反応触媒を必要量添加してもよい。
エステル交換反応触媒としては、特に限定されず、公知のエステル交換反応触媒を用いることもできる。エステル交換反応触媒の具体例としては、特に限定されず、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、コバルト、ゲルマニウム、スズ、鉛、アンチモン、ヒ素、セリウム等の金属;これら金属の塩;これら金属のアルコキシド;これら金属の有機物等が挙げられる。これらの中でも、チタンテトラn−ブトキシド、チタンテトラn−プロポキシド、チタンテトライソプロポキシド等のチタン化合物(特に、チタンアルコキシド);テトラフェニル鉛、酢酸鉛、ステアリン酸鉛等の鉛化合物、ジオクチルスズジラウレート等のスズ系化合物が好ましい。エステル交換反応触媒の使用量は、特に限定されないが、原料であるポリカーボネートジオールの総量に対して、0.001〜0.1質量%であることが好ましい。
エステル交換反応は、GPCによる経時的測定によって制御することができる。例えば、反応物を抜き取り、それをGPCによって測定することで、エステル交換反応の進行を確認することができる。例えば、エステル交換反応の進行に伴い、原料であるポリエチレングリコールに由来するピークは経時的に小さくなっていき、当該ピークが消失したことにより、ポリカーボネートジオールの末端やポリマー鎖の内部に、ポリエチレングリコールに由来する構造が実質的に全量導入されたことを確認できる。
ブロック共重合体及び水系組成物の製造では、エステル交換反応の前に、前処理として、各原料の脱水処理等を行ってもよい。また、エステル交換反応の後処理として、エステル交換反応触媒に対する触媒毒(例えば、酸性リン酸エステル化合物等)を添加してもよい。
ブロック共重合体及び水系組成物は、上述したように、一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールと、一般式(4)で表されるポリエチレングリコールとを、エステル交換反応させる方法によって得ることができるが、それ以外の方法として、以下の方法によって得ることもできる。
例えば、一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの原料であるジオールと、一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの原料であるカーボネートと、一般式(4)で表されるポリエチレングリコールと、を重縮合反応させる方法が挙げられる。しかし、このような重縮合反応を進行させるためには、通常、高温で長時間加熱する必要がある。そのため、望まない副反応が生じる可能性が高くなったり、製造品種の切り替えにおける作業負荷が増えたりする問題が生じることがある。かかる観点から、本実施形態のブロック共重合体の製造方法としては、重縮合反応ではなく、エステル交換反応を主とすることが好ましい。
水系組成物中の、一般式(1)で表されるポリカーボネート構造と、一般式(2)で表されるポリオキシエチレン構造の比率は、原料として用いる一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールと一般式(4)で表されるポリエチレングリコールの比率と、実質的に対応している。
ブロック共重合体や水系組成物中のポリオキシエチレン構造の含有量は、例えば、以下の方法により測定することができる。
1.ブロック共重合体や水系組成物をエタノール性水酸化カリウム溶液中でアルカリ分解し、ジオール成分を再生させる。
2.フェノールフタレインを指示薬として、塩酸を加えて中和する。
3.析出させた塩を濾別し、濾液をGPC測定する。
4.濾液中のポリエチレングリコールの濃度を、別途作製した検量線から求める。その濃度からポリエチレングリコールの質量を算出し、アルカリ分解に用いたブロック共重合体や水系組成物の質量で除した値がポリエチレングリコールの含有量である。
ブロック共重合体や水系組成物に含有されるポリオキシエチレン構造の分子量は、ブロック共重合体をアルカリ分解してジオール成分を得て、これについてGPC測定を行い、分子量が既知のポリエチレングリコールそのもののGPC測定値と比較することにより求めることができる。
ブロック共重合体は、水希釈性等に優れているため、水系組成物として好適に用いることができる。本実施形態の水系組成物は、水系塗料、水系インキ、水系粘接着剤等をはじめとする種々の用途に応用することができる。すなわち、ブロック共重合体及び水系組成物は、水系インキ組成物、水系塗料組成物、水系粘接着剤組成物等として使用することができる。
本実施形態の水系組成物については、水性溶媒(例えば、水、アルコール類等)を更に含む水系組成物とすることも好ましい。水系組成物に含まれているブロック共重合体等が水希釈性に優れているため、水溶媒に対する配合性に優れている。よって、その他の配合物も併用した場合であっても、水系組成物中での配合物の安定性も向上させることができる。
本実施形態の水系組成物については、水酸基との反応性を有する化合物を更に含む水系組成物とすることも好ましい。水酸基との反応性を有する化合物としては、例えば、水酸基との反応が可能な官能基(反応性官能基)を、平均値として、分子内に1以上有するもの等が挙げられる。反応性官能基を分子内に2以上有する化合物は、ブロック共重合体を架橋させることができるため、架橋剤として用いることもできる。このような架橋剤としては、例えば、メラミン樹脂、イソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物等が挙げられる。これらは市販品を用いることもでき、用途に応じた性能を発現させるために選択することができる。水系組成物において用いられる架橋剤は、1種単独でもよいし、2種以上を併用してもよい。ブロック共重合体と組み合わせる化合物(架橋剤等)は、水系組成物の用途等に応じて適宜選択することができる。水系組成物との配合のし易さの観点から、これら化合物(架橋剤)も水希釈性を有することが好ましい。
このような化合物(架橋剤等)としては、メラミン樹脂の場合、メチルエーテル化メラミン樹脂や、メチルエーテルとエチルエーテルの混合エーテル化メラミン樹脂等が市販されている。また、イソシアネート化合物やブロックイソシアネート化合物の場合、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル等のノニオン型親水基やスルホン酸基等のアニオン型親水基を導入した製品等が市販されている。このような市販品としては、例えば、「デュラネートWT30−100」(旭化成ケミカルズ社製)等が挙げられる。一方、イソシアネート化合物(架橋剤等)が水希釈性を有しない場合であっても、粘度が低いもの(例えば、25℃における粘度が好ましくは600mPa・s以下のもの)であれば、好ましく用いることもできる。このような市販品としては、例えば、「デュラネートTLA−100」、「デュラネートTUL−100」(いずれも、旭化成ケミカルズ社製)等が挙げられる。
なお、本実施形態の水系組成物は、水性溶媒と、水酸基との反応性を有する化合物と、の両方を更に含む水系組成物とすることも好ましい。
本実施形態のブロック共重合体や溶媒を含んでいない水系組成物から、水性溶媒を含んだ水系組成物を得る場合、ブロック共重合体や水系組成物を水性溶媒に直接添加してもよいし、予めブロック共重合体や水系組成物を水性溶媒に希釈した希釈物を添加してもよい。水性溶媒としては、水、水と他の有機溶媒との混合溶媒等が挙げられる。水と併用可能な有機溶媒としては、水と相分離せずに混合できる、親水性溶媒であることが好ましい。親水性溶媒としては、例えば、エタノール、ブチルセルソルブ、メチルエチルケトン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。
水系溶媒中のブロック共重合体又は水系組成物の分散粒子径は、特に限定されないが、その上限値は、好ましくは500nm以下であり、より好ましくは300nm以下であり、更に好ましくは200nm以下である。水分散粒子径を上記上限値以下とすることにより、ブロック共重合体又は水系組成物の水中での分散安定性が優れる。水分散粒子径は、ブロック共重合体の製造に用いられるポリエチレングリコールの使用量やその平均分子量、さらにはブロック共重合体又は水系組成物の平均分子量等を調整することによって、制御することができる。なお、水分散粒子径は、後述する実施例に記載の方法に準じて測定することができる。
希釈物における各成分(ブロック共重合体、ポリカーボネートジオール、水、その他の溶媒等)の混合比率は、特に限定されず、その用途や物性等を考慮して、適宜好適な条件を選択することができる。
希釈物におけるブロック共重合体の含有量は、特に限定されないが、好ましくは20〜70質量%であり、より好ましくは30〜60質量%である。希釈物における水系組成物の含有量は、特に限定されないが、好ましくは20〜70質量%であり、より好ましくは30〜60質量%である。
本実施形態では、上記したブロック共重合体又は水系組成物を含む水系塗料組成物とすることもできる。この水系塗料組成物としては、ブロック共重合体又は水系組成物と、上記した水酸基との反応性を有する化合物とを含むことが好ましい。このブロック共重合体又は水系組成物を含有する水系塗料組成物は、弾性、耐チッピング性、密着性、耐薬品性、耐磨耗性、耐水性、触感性等に優れた塗膜を得ることができる。
本実施形態では、上記したブロック共重合体又は水系組成物を含む水系インキ組成物とすることもできる。このブロック共重合体又は水系組成物を含有する水系インキは、耐候性等に優れた塗膜を得ることができる。この水系インキ組成物としては、ブロック共重合体又は水系組成物と、上記した水酸基との反応性を有する化合物とを含むことが好ましい。
本実施形態では、上記したブロック共重合体又は水系組成物を含む水系粘接着剤組成物とすることもできる。このブロック共重合体又は水系組成物を含有することで、耐加水分解性や耐熱性等を改良することができる。この水系粘接着剤組成物としては、ブロック共重合体又は水系組成物と、上記した水酸基との反応が可能な架橋剤とを含むことが好ましい。
水系粘接着剤としては、例えば、フラットパネルディスプレイの各部品を張り合わせるための用途等として好適に用いることができる。フラットパネルディスプレイの製造プロセスにおいては、ディスプレイとその他の部材との接着性はもちろんのこと、透明性や耐湿熱性や耐加水分解性といった特性についても優れていることが要求される。本実施形態の水系粘接着剤組成物を水系粘接着剤として用いることで、これらの特性も高いレベルで維持することができる。
本実施形態のブロック共重合体や水系組成物は、例えば、イソシアネート化合物と反応させた後に、(メタ)アクリレート類と反応させてもよい。このような反応を行うことで、水系組成物として使用可能なUVオリゴマーの原料としても用いることができる。また、本実施形態のブロック共重合体や水系組成物は、ポリウレタン微粒子の水分散体(例えば、ポリウレタンディスパージョン)の原料等としても用いることができる。
ブロック共重合体、水系組成物、それらの希釈物、水系塗料組成物、水系インキ組成物、及び水系粘接着剤組成物等は、必要に応じて、例えば、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリウレタンディスパージョン等のポリマー;錫、亜鉛、鉛等の有機金属化合物等の硬化促進剤;ヒンダードフェノール等の酸化防止剤;ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等の紫外線吸収剤;ヒンダードアミン等の光安定剤;酸化チタン、カーボンブラック、インジゴ、キナクリドン、パールマイカ、アルミペースト等の顔料や染料;その他レオロジーコントロール剤、レベリング剤、分散剤、消泡剤等の添加剤を更に含有してもよい。
以下、本発明を実施例と比較例を用いて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(数平均分子量の測定)
数平均分子量は、GPC測定による標準ポリスチレン換算の数平均分子量であり、以下の条件で測定した。
装置:東ソー社製、「HLC−8120GPC(商品名)」
カラム:東ソー社製、「TSKgelSuperH1000(商品名)」×1本、「TSKgelSuperH2000(商品名)」×1本、「TSKgelSuperH3000(商品名)」×1本
キャリア:テトラヒドロフラン
検出方法:示差屈折計
(水系組成物中のポリエチレングリコールの含有量の測定)
100mLのナスフラスコに水系組成物の試料を約5g精秤し、エタノール50gと水酸化カリウム4.0gを加えた。これに磁気撹拌子を入れて、105±5℃に設定したオイルバス中で1時間撹拌し、カーボネート結合部分をアルカリ分解させた。その後、室温まで冷却し、反応液にフェノールフタレイン指示薬を数滴加え、色が消えるまで塩酸を少量ずつ加えた。その上澄み液約40mLを採取して、サンプル瓶に移し、内温5℃の冷蔵庫中で一晩静置した。静置後、孔径0.45μmのメンブレンフィルターを用いて上澄み液を濾過して、濾液を得た。得られた濾液について上述の条件でGPC分析を行った。なお、水系組成物に含まれるポリエチレングリコール成分と同一分子量のポリエチレングリコールを用いて別途作成した濃度検量線から、サンプル中のポリエチレングリコール濃度を求め、溶液量から質量を算出し、アルカリ分解に使用した水系組成物の質量で除した値が、水系組成物中のポリエチレングリコールの含有量である。
(水酸基価の測定)
JIS K1557−1:2007に準じて測定した。
(水希釈性の評価)
10mLの透明な樹脂製サンプル瓶に、サンプル約2g(常温で固体の場合は予め加熱融解させたもの)と水約3gを入れ、薬さじで5〜10分間、安定な状態になるまで撹拌して、水希釈液を得た。水希釈液の初期状態として、水希釈液の外観を目視で評価した。そして、水希釈液を常温にて1週間静置した後の状態を目視で観察し、以下の基準で評価した。

A:成分の分離及び沈降がなかった場合。
B:成分の分離は確認されなかったが、少量の成分の沈降が確認された場合(実用レベルでの水希釈性には問題がなかった)。
C:成分の分離が確認された場合。
(水分散粒子径の測定)
日機装社製の「ナノトラックUPA」を用いて、サンプル中の水系組成物の体積平均粒子径を測定した。
〔イソシアネート架橋剤との反応性〕
各実施例及び各比較例の水系組成物約10gを50mLのサンプル瓶に量り取り、これに樹脂分が40質量%となるように水を加えた。さらに、NCO/OHのモル比が1.25の割合となるように「デュラネートWT30−100(商品名)」を共重合体に加えて、薬さじで10分間撹拌した。これをガラス板(JIS R3202、75mm×150mm角、1mm厚)上に、乾燥膜厚が40〜50μmになるように、前述の方法で塗工し、水平台の上で、23℃、50%RHの雰囲気下、1週間乾燥させて、塗膜を得た。塗膜の外観、硬化性、乾燥性を以下の方法で評価した。
(塗膜の外観)
塗膜の均一性、透明性、平滑性を目視で観察して、以下の基準に基づき評価した。

A:塗膜の均一性、透明性、及び平滑性の全てにおいて以上がなかった場合。
B:塗膜に若干の曇り等が確認されたものの、実用レベルでの外観に問題がなかった場合。
C:塗膜の均一性、透明性、及び平滑性の少なくとも1つにおいて異常があった場合。
(塗膜の硬化性)
まず、50mLのサンプル瓶にアセトン約40mLを入れた。塗膜約0.2gを削り取り、脱脂した400メッシュのステンレス網に包み、アセトン中に24時間浸漬した。そして、アセトンからこれを取り出して、105℃の乾燥機中で1時間乾燥させた後、室温で1時間静置した。この重量を精秤して、下記式に基づき塗膜のアセトン不溶分を測定した。アセトン不溶分(%)が多いほど硬化性が高いと判断した。

塗膜の硬化性(%)=(処理後の塗膜(アセトン不溶分)の重量)/(処理前の塗膜の重量)×100
(塗膜の乾燥性)
塗膜を指で触り、ベタツキ感を以下の基準に基づき評価した。

Good:ベタツキがなかった場合(異常なし)
Bad:ベタツキがあった場合(異常あり)
〔塗膜物性の評価:水系2液ウレタン塗料への配合効果〕
(塗膜の破断伸度と破断応力)
まず、ポリプロピレン板(タキロン社製、商品名「P310A」、150mm×150mm、厚さ2mm)の端辺に、再剥離性の紙製粘着テープを貼り付けた。この粘着テープは、塗料がポリプロピレン板の表面から流出しないようにするためのものであり、塗膜の厚さを調節するために貼り付けたものである。そして、乾燥膜厚が50〜70μmとなるように、塗料をポリプロピレン板の表面に滴下し、直径8mmのガラス棒を用いて塗工した。続いて、水平台の上で、23℃、50%RHの雰囲気下で1週間静置し、乾燥させて、塗膜を形成させた。ポリプロピレン板から塗膜を剥がし、幅10mm、長さ100mmの大きさに切り出して、引張試験用サンプルとした。そして、引張試験機(オリエンテック社製、「テンシロンRTE−1210」)を用いて、引張試験用サンプルの破断伸度と破断応力を測定した。引張試験の雰囲気温度は23℃、湿度は50%RHに設定し、チャック間距離は50mm、引張速度は50mm/分とした。
(耐薬品性)
ガラス板(JIS R3202;75mm×150mm、厚さ1mm)の両端に、再剥離性の紙製粘着テープをスペーサーとして必要枚数貼り付けた。この粘着テープは塗膜の厚さを調節するために貼り付けたものである。そして、乾燥膜厚が40〜50μmになるように、塗料を滴下し、直径8mmのガラス棒を用いて塗工した。続いて、水平台の上で、23℃、50%RHの雰囲気下で1週間静置し、乾燥させて、塗膜を形成させた。そして、キシレンを含浸させた綿棒で塗膜の表面を一定の力で擦り、目視にて傷や白化等の異常が生じるまでの往復回数を計測した。この回数が多いほど、耐薬品性に優れていると評価した。
(耐擦傷性)
アルミニウム板(JIS H4000(A5052P);75mm×150mm、1mm厚)の表面上に、市販の溶剤系2液アクリルウレタン白エナメル塗料(日本ペイント社製、「マイティーラック」)を、スプレー塗装して室温で予備乾燥させ、80℃で2時間乾燥させた後、室温で2週間以上養生した。そして、その表面の60度光沢値が10%以下になるまで、#1000のサンドペーパーで研磨して、基材とした。この基材の両端に、再剥離性の紙製粘着テープをスペーサーとして必要枚数貼り付けた。この粘着テープは塗膜の厚さを調節するために貼り付けたものである。そして、乾燥膜厚が40〜50μmになるように、塗料を基材の表面に滴下し、直径8mmのガラス棒を用いて塗工した。続いて、水平台の上で、23℃、50%RHの雰囲気下で1週間静置し、乾燥させて、塗膜を形成させた。そして、塗膜の表面を真鍮製のワイヤーブラシを用いて一定の力で10往復擦った。擦った後の60度光沢値を、擦る前の60度光沢値で除した値(初期60度光沢度/擦った後の60度光沢度)のパーセント値を評価した。なお、60度光沢値は、JIS Z8741に準拠して測定した。
(耐水性)
ガラス板(JIS R3202;75mm×75mm、厚さ1mm)の両端に、再剥離性の紙製粘着テープをスペーサーとして必要枚数貼り付けた。この粘着テープは塗膜の厚さを調節するために貼り付けたものである。そして、乾燥膜厚が40〜50μmになるように、塗料をガラス板の表面に滴下し、直径8mmのガラス棒を用いて塗工した。続いて、水平台の上で、23℃、50%RHの雰囲気下で、1週間静置し、乾燥させて、塗膜を形成させた。これを23℃の水中に24時間浸漬させ、目視にて白化や膨れ等の異常の有無を評価した。
(密着性)
基材として、ポリメチルメタクリレート板(PMMA板;三菱レーヨン社製、商品名「アクリライト」)、アルミニウム板(Al板;JIS H4000(A5052P))を、それぞれ使用した。PMMA板及びAl板の両端に、再剥離性の紙製粘着テープをスペーサーとして必要枚数貼り付けた。この粘着テープは塗膜の厚さを調節するために貼り付けたものである。そして、乾燥膜厚が40〜50μmになるように、塗料をPMMA板及びAl板の表面にそれぞれ滴下し、直径8mmのガラス棒を用いて塗工した。そして、水平台の上で、23℃、50%RHの雰囲気下で、1週間静置し、乾燥させて、それぞれの板の上に塗膜を形成させた。
JIS K5600−5−6:1999のクロスカット法に準じて、カッターナイフを用いて、1mm×1mmの大きさのマスが100マスとなるよう、塗膜に切込みを入れた。そして、切込みが入れられた塗膜の表面にセロハンテープを貼り付け、それを引きはがし、残ったマスの数を評価した。
[実施例1]
撹拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を、窒素置換した。そこに、旭化成ケミカルズ社製、「デュラノールT5652(商品名)」(ジオールとして、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールを用いた、数平均分子量が約2000の共重合系ポリカーボネートジオール。ジオール組成;1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50モル%/50モル%)を90質量部、和光純薬工業社製、「ポリエチレングリコール600(商品名)」(数平均分子量が約600のポリエチレングリコール)を10質量部、及び、原料である共重合系ポリカーボネートジオールに対して140ppmの割合となるようにジオクチルスズラウレート(エステル交換反応触媒)を仕込んだ。そして、反応器内の温度を約150℃に維持して6時間攪拌した。その後、反応器内の温度を室温まで冷却し、ブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物を得た。
なお、エステル交換反応では、反応液について経時的にGPC測定を行うことで、原料であるポリエチレングリコールに由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、反応の進行を確認した。そして、最終的に得られた水系組成物については、原料の仕込み量に基づいて、ほぼ定量的に反応が進み、かつ、エステル交換された構造をブロック共重合体が有していることも確認した。
また、以下に示す方法に準じて、水系組成物中のブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの末端構造中の水酸基の割合を確認したところ、95モル%以上であることを確認した。まず、水系組成物を減圧下で加熱して、約1〜2質量%に相当する量の留分を得て、これをエタノール等のアルコール類を溶剤として用いて回収し測定溶液とした。この測定溶液をガスクロマトグラフィー(GC)分析し、得られるクロマトグラムのピーク面積の値から、下記式に基づき算出した。

末端基総量における水酸基の割合(モル%)=(両末端が水酸基であるジオールのピーク面積の総和)÷(ジオールを含むアルコール類(エタノールを除く)のピーク面積の総和)×100

また、以下に示す方法に準じて、ブロック共重合体の一般式(1)の置換基Rの種類及び水系組成物中の一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの置換基Rの種類を確認したところ、ペンチレン基が46.5モル%であり、ヘキシレン基が51.6モル%であった。
まず、100mLのナスフラスコに、水系組成物を約1gと、GC分析の内部標準物質として1,3−プロパンジオール0.5gを加えた。そして、これにエタノール30mLと水酸化カリウム3.95gを加え、さらに磁気撹拌子を入れて、105±5℃に設定したオイルバス中で1時間撹拌することによって、水系組成物中のカーボネート結合部分をアルカリ分解させた。その後、室温まで冷却し、反応液にフェノールフタレイン指示薬を数滴加え、色が消えるまで塩酸を少量ずつ加えていった。色が消えた後、その上澄み液をサンプル瓶に移して同量のエタノールを加え、内温5℃の冷蔵庫中で一晩静置した。静置後、孔径0.45μmのメンブレンフィルターを用いて、この上澄み液を濾過して、濾液を得た。その濾液をGC分析し、ピーク面積と重量比の関係から、あらかじめ求めておいた各成分のファクターを換算して、下記式(i)に基づきモル%を算出した。

割合(モル%)={(一般式(1)のRがペンチレン基又はヘキシレン基である構造のモル量)+(一般式(3)のRがペンチレン基又はヘキシレン基である成分のモル量)}/{(一般式(1)で表される構造の総モル量)+(一般式(3)で表される成分の総モル量)}×100 ・・・(i)

・GC分析条件
装置:島津製作所製GC−14B
カラム:G−300キャピラリーカラム(20m)、
検出器:FID
キャリアガス:ヘリウム
インジェクション温度:250℃
カラム温度:昇温速度10℃/分にて、100℃から210℃

得られたブロック共重合体、水系組成物の外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性、水分散粒子径を評価した。
[実施例2]
撹拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素置換した。そこに、旭化成ケミカルズ社製、「デュラノールT5652(商品名)」(ジオールとして、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールを用いた、数平均分子量が約2000の共重合系ポリカーボネートジオール。ジオール組成;1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50モル%/50モル%)を75質量部、和光純薬工業社製、「ポリエチレングリコール1000(商品名)」(数平均分子量が約1000のポリエチレングリコール)を25質量部、及び、原料である共重合系ポリカーボネートジオールに対して140ppmの割合でジオクチルスズジラウレート(エステル交換反応触媒)を仕込んだ。そして、反応器内の温度を約150℃に維持して6時間攪拌した。その後、反応器内の温度を室温まで冷却し、ブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物を得た。
なお、エステル交換反応では、反応液について経時的にGPC測定を行うことで、原料であるポリエチレングリコールに由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、反応の進行を確認した。そして、最終的に得られた水系組成物については、原料の仕込み量に基づいて、ほぼ定量的に反応が進み、かつ、エステル交換された構造をブロック共重合体が有していることも、GPCの経時的測定によって確認した。
また、実施例1の方法に準じて、水系組成物中のブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの末端構造中の水酸基の割合を確認したところ、95モル%以上であることを確認した。
また、実施例1の方法に準じて、ブロック共重合体の一般式(1)の置換基Rの種類及び水系組成物中の一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの置換基Rの種類を確認したところ、ペンチレン基が46.8モル%であり、ヘキシレン基が51.2モル%であった。
得られたブロック共重合体、水系組成物の外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性、水分散粒子径を評価した。
[実施例3]
撹拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を、窒素置換した。そこに、旭化成ケミカルズ社製、「デュラノールT5652(商品名)」(ジオールとして、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールを用いた、数平均分子量が約2000の共重合系ポリカーボネートジオール。ジオール組成;1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50モル%/50モル%)を85.5質量部、和光純薬工業社製、「ポリエチレングリコール600(商品名)」(数平均分子量が約600のポリエチレングリコール)を10質量部、分子量調節剤として1,5−ペンタンジオールを4.5質量部、及び共重合系ポリカーボネートジオールに対して140ppmの割合となるようにジオクチルスズジラウレート(エステル交換反応触媒)を仕込んだ。そして、反応器内の温度を約150℃に維持して6時間攪拌した。その後、反応器内の温度を室温まで冷却し、ブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物を得た。
なお、エステル交換反応では、反応液について経時的にGPC測定を行い、原料であるポリエチレングリコールに由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、その反応の進行を確認した。そして、最終的に得られた水系組成物については、原料の仕込み量に基づいて、ほぼ定量的に反応が進み、かつ、エステル交換された構造をブロック共重合体が有していることも、GPCの経時的測定によって確認した。
また、実施例1の方法に準じて、水系組成物中のブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの末端構造中の水酸基の割合を確認したところ、95モル%以上であることを確認した。
また、実施例1の方法に準じて、ブロック共重合体の一般式(1)の置換基Rの種類及び水系組成物中の一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの置換基Rの種類を確認したところ、ペンチレン基が47.3モル%であり、ヘキシレン基が50.7モル%であった。
得られたブロック共重合体、水系組成物の外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性、水分散粒子径を評価した。
なお、一例として、実施例3の水系組成物中のポリエチレングリコールの含有量等の分析結果について詳述する。上記した「(水系組成物中のポリエチレングリコールの含有量等の測定)」の項に記載の方法に準じて測定試料を作製し、これついてGPC分析を行った。その結果、GPC測定によって算出した、測定試料中のポリエチレングリコールの分子量分布(Mw/Mn)は、ブロック共重合体の原料であったポリエチレングリコールの分子量分布(Mw/Mn)と略一致した。また、試料中のポリエチレングリコールに関して、一般式(2)のnの値は13.5であった。さらに、原料であったポリエチレングリコールを用いて濃度検量線を作成した。この濃度検量線に基づいて、試料中のポリエチレングリコール濃度を求めたところ、0.88%であった。
使用した水系組成物とエタノールの総量に、ポリエチレングリコール濃度を乗じてポリエチレングリコールの質量を求めたところ、0.47gと算出された。そして、ポリエチレングリコールの質量を、アルカリ分解に供した水系組成物の質量で除した値(水系組成物中のポリエチレングリコールの含有量)の割合は、9.4%であった。参考として下記式を示す。

(5.0094g+48.46g)×0.88/100=0.47g

0.47g/5.0094g×100=9.4%
[実施例4]
ポリカーボネートジオールとして、旭化成ケミカルズ社製、「デュラノールT5651(商品名)」(ジオールとして、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールを用いた、数平均分子量が約1000の共重合系ポリカーボネートジオール。ジオール組成;1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50モル%/50モル%)を用いた以外は、実施例1と同様にしてブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物を得た。
なお、エステル交換反応では、反応液について経時的にGPC測定を行い、原料であるポリエチレングリコールに由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、その反応の進行を確認した。そして、最終的に得られた水系組成物については、原料の仕込み量に基づいて、ほぼ定量的に反応が進み、かつ、エステル交換された構造をブロック共重合体が有していることも、GPCの経時的測定によって確認した。
また、実施例1の方法に準じて、水系組成物中のブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの末端構造中の水酸基の割合を確認したところ、95モル%以上であることを確認した。
また、実施例1の方法に準じて、ブロック共重合体の一般式(1)の置換基Rの種類及び水系組成物中の一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの置換基Rの種類を確認したところ、ペンチレン基が46.6モル%であり、ヘキシレン基が51.6モル%であった。
得られたブロック共重合体、水系組成物の外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性、水分散粒子径を評価した。
[実施例5]
撹拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気下にし、旭化成ケミカルズ社製、「デュラノールT5651(商品名)」(ジオールとして、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールを用いた、数平均分子量が約1000の共重合系ポリカーボネートジオール。ジオール組成;1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50モル%/50モル%)を90質量部、和光純薬工業社製、「ポリエチレングリコール600(商品名)」(数平均分子量が約600のポリエチレングリコール)を5質量部、和光純薬工業社製、「ポリエチレングリコール1000(商品名)」(数平均分子量が約1000のポリエチレングリコール)を5質量部、エステル交換反応触媒としてジオクチルスズジラウレートを原料であるポリカーボネートジオールに対して140ppmの割合で仕込んだ。これらを撹拌しながら加熱し、反応器内温度として約150℃で6時間維持した。その後、室温まで冷却し、ブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物を得た。
なお、エステル交換反応では、反応液について経時的にGPC測定を行うことで、原料に由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、反応の進行を確認した。そして、最終的に得られたブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物については、原料の仕込み量に基づいて、ほぼ定量的に反応が進んでおり、それに対応する構造を有していることも、GPCの経時的測定によって確認した。
また、実施例1の方法に準じて、水系組成物中のブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの末端構造中の水酸基の割合を確認したところ、95モル%以上であることを確認した。
また、実施例1の方法に準じて、ブロック共重合体の一般式(1)の置換基Rの種類及び水系組成物中の一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの置換基Rの種類を確認したところ、ペンチレン基が47.2モル%であり、ヘキシレン基が51.0モル%であった。
得られたブロック共重合体、水系組成物の外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性、水分散粒子径を評価した。
[実施例6]
エステル交換反応触媒としてのジオクチルスズジラウレートを用いず、反応器内温度として170℃で4時間維持した以外は、実施例3と同様にしてブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物を得た。
なお、エステル交換反応では、反応液について経時的にGPC測定を行うことで、原料に由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、反応の進行を確認した。そして、最終的に得られたブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物については、原料の仕込み量に基づいて、ほぼ定量的に反応が進んでおり、それに対応する構造を有していることも、GPCの経時的測定によって確認した。
また、実施例1の方法に準じて、水系組成物中のブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの末端構造中の水酸基の割合を確認したところ、95モル%以上であることを確認した。
また、実施例1の方法に準じて、ブロック共重合体の一般式(1)の置換基Rの種類及び水系組成物中の一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの置換基Rの種類を確認したところ、ペンチレン基が47.5モル%であり、ヘキシレン基が50.4モル%であった。
得られたブロック共重合体、水系組成物の外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性、水分散粒子径を評価した。
[実施例7]
撹拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素置換した。そこに、旭化成ケミカルズ社製、「デュラノールT5652(商品名)」(ジオールとして、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールを用いた、数平均分子量が約2000の共重合系ポリカーボネートジオール。ジオール組成;1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50モル%/50モル%)を96質量部、和光純薬工業社製、「ポリエチレングリコール1000(商品名)」(数平均分子量が約1000のポリエチレングリコール)を4質量部、及び共重合系ポリカーボネートジオールに対して140ppmの割合となるようにジオクチルスズジラウレート(エステル交換反応触媒)を仕込んだ。そして、反応器内の温度を約150℃に維持して6時間攪拌した。その後、反応器内の温度を室温まで冷却し、ブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物を得た。
なお、エステル交換反応では、反応液について経時的にGPC測定を行うことで、原料に由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、反応の進行を確認した。そして、最終的に得られたブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物については、原料の仕込み量に基づいて、ほぼ定量的に反応が進んでおり、それに対応する構造を有していることも、GPCの経時的測定によって確認した。
また、実施例1の方法に準じて、水系組成物中のブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの末端構造中の水酸基の割合を確認したところ、95モル%以上であることを確認した。
また、実施例1の方法に準じて、ブロック共重合体の一般式(1)の置換基Rの種類及び水系組成物中の一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの置換基Rの種類を確認したところ、ペンチレン基が46.6モル%であり、ヘキシレン基が51.5モル%であった。
得られたブロック共重合体、水系組成物の外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性、水分散粒子径を評価した。
[実施例8]
ポリカーボネートジオールとして、旭化成ケミカルズ社製、「デュラノールT6002(商品名)」(ジオールとして、1,6−ヘキサンジオールを用いた、数平均分子量が約2000のホモ系ポリカーボネートジオール。ジオール組成;1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50モル%/50モル%)を用いた以外は、実施例1と同様にしてブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物を得た。
なお、エステル交換反応では、反応液について経時的にGPC測定を行うことで、原料に由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、反応の進行を確認した。そして、最終的に得られたブロック共重合体とポリカーボネートジオールを含む水系組成物については、原料の仕込み量に基づいて、ほぼ定量的に反応が進んでおり、それに対応する構造を有していることも、GPCの経時的測定によって確認した。
また、実施例1の方法に準じて、水系組成物中のブロック共重合体及びポリカーボネートジオールの末端構造中の水酸基の割合を確認したところ、95モル%以上であることを確認した。
また、実施例1の方法に準じて、ブロック共重合体の一般式(1)の置換基Rの種類及び水系組成物中の一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの置換基Rの種類を確認したところ、ヘキシレン基が97.9モル%であった。
得られたブロック共重合体、水系組成物の外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性、水分散粒子径を評価した。
[比較例1]
旭化成ケミカルズ社製、「デュラノールT5651(商品名)」(ジオールとして、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールを用いた、数平均分子量が約1000の共重合系ポリカーボネートジオール。ジオール組成;1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50モル%/50モル%)について、外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性を評価した。
[比較例2]
旭化成ケミカルズ社製、「デュラノールT5651(商品名)」(ジオールとして、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールを用いた、数平均分子量が約1000の共重合系ポリカーボネートジオール。ジオール組成;1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50モル%/50モル%)90質量部と、和光純薬工業社製、「ポリエチレングリコール600(商品名)」(数平均分子量が約600のポリエチレングリコール)10質量部との、常温下で混合した混合物を得た。この混合物について、外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性を評価した。
[比較例3]
和光純薬工業社製、「ポリエチレングリコール600(商品名)」(数平均分子量が約600のポリエチレングリコール)の代わりに日本乳化剤社製、「MPG−081(商品名)」(水酸基価が約83、水酸基価から計算した数平均分子量が約675、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行った。なお、エステル交換反応では、反応液について経時的にGPC測定を行うことで、原料に由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、反応の進行を確認した。そして、最終的に得られた共重合体については、ほぼ定量的に反応が進み、かつ、エステル交換された構造を共重合体が有していることを確認した。
得られた共重合体の外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性、水分散粒子径を評価した。
[比較例4]
和光純薬工業社製、「ポリエチレングリコール1000(商品名)」(数平均分子量が約1000のポリエチレングリコール)の代わりに日本乳化剤社製、「MPG−081(商品名)」(水酸基価が約83、水酸基価から計算した数平均分子量が約675、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル)を用いた以外は、実施例2と同様にして共重合体を得た。なお、エステル交換反応では、反応液について経時的にGPC測定を行うことで、原料に由来するピークの消失及び生成物に由来するピークの出現を経時的に確認することで、反応の進行を確認した。そして、最終的に得られた共重合体については、ほぼ定量的に反応が進み、かつ、エステル交換された構造を共重合体が有していることを確認した。
得られた共重合体の外観、水酸基価、数平均分子量、水希釈性、水分散粒子径を評価した。
[比較例5]
NCO/OHのモル比が1.25となるように、旭化成ケミカルズ社製、「ポリトロンR5007(商品名)」(水酸基含有アクリルラテックス;水酸基価60mgKOH/g樹脂、固形分42質量%)を40質量部、イオン交換水を7.9質量部、及び旭化成ケミカルズ社製、「デュラネートWT30−100(商品名)」(水分散型ポリイソシアネート;NCO含有量16.1%)を5.8質量部混合し、撹拌機を用いて600rpmで10分間撹拌して、混合物を得た。その後、混合物から気泡を除去するため、10分間静置した後、110メッシュのポリアミド系合成繊維製の濾布で濾過して塗料を得た。得られた塗料の塗膜物性を評価した。
[実施例9]
実施例3で製造した水系組成物に対する「ポリトロンR5007(商品名)」の樹脂分質量比(「ポリトロンR5007」/水系組成物)が9/1となるように、かつ、NCO/OHのモル比が1.25の割合となるように、「ポリトロンR5007(商品名)」を38質量部、イオン交換水を11.1質量部、実施例3で製造した水系組成物を1.8質量部混合し、撹拌機を用いて600rpmで20分間撹拌して、混合物を得た。この混合物を目視で観察したところ、不溶解物や凝集物はなかった。この混合物に「デュラネートWT30−100(商品名)」を6.6質量部加え、600rpmで10分間更に撹拌した。これから気泡を除去するため比較例5と同じ操作を行って塗料を得た。得られた塗料の塗膜物性を評価した。
[実施例10]
実施例3で製造した水系組成物に対する「ポリトロンR5007(商品名)」の樹脂分質量比(「ポリトロンR5007」/水系組成物)が8/2となるように、かつ、NCO/OHのモル比が1.25の割合となるように、「ポリトロンR5007(商品名)」を35質量部、イオン交換水を14.4質量部、実施例3で製造した水系組成物を3.7質量部混合し、撹拌機を用いて600rpmで20分間撹拌して、混合物を得た。この混合物を目視で観察したところ、不溶解物や凝集物はなかった。この混合物に「デュラネートWT30−100(商品名)」を7.3質量部加え、600rpmで10分間更に撹拌した。これから気泡を除去するため比較例5と同じ操作を行って塗料を得た。得られた塗料の塗膜物性を評価した。
[実施例11]
実施例3で製造した水系組成物に対する「ポリトロンR5007(商品名)」の樹脂分質量比(「ポリトロンR5007」/水系組成物)が7/3となるように、かつ、NCO/OHのモル比が1.25の割合となるように、「ポリトロンR5007(商品名)」を30質量部、イオン交換水を17.0質量部、実施例3で製造した水系組成物を5.4質量部混合し、撹拌機を用いて600rpmで20分間撹拌して、混合物を得た。この混合物を目視で観察したところ、不溶解物や凝集物はなかった。この混合物に「デュラネートWT30−100(商品名)」を7.6質量部加え、600rpmで10分間更に撹拌した。これから気泡を除去するため比較例5と同じ操作を行って塗料を得た。得られた塗料の塗膜物性を評価した。
[比較例6]
比較例4で製造した組成物に対する「ポリトロンR5007(商品名)」の樹脂分質量比(「ポリトロンR5007」/組成物)が8/2となるように、かつ、NCO/OHのモル比が1.25の割合となるように、「ポリトロンR5007(商品名)」を35質量部、イオン交換水を14.4質量部、比較例4で製造した組成物を3.7質量部混合し、撹拌機を用いて600rpmで20分間撹拌して、混合物を得た。この混合物を目視で観察したところ、不溶解物や凝集物はなかった。この混合物に「デュラネートWT30−100(商品名)」を6.5質量部加え、600rpmで10分間更に撹拌した。これから気泡を除去するため比較例5と同じ操作を行って塗料を得た。得られた塗料の塗膜物性を評価した。
上記の各実施例及び各比較例の結果を、各表に示す。
Figure 0006276848
Figure 0006276848
※1、※2:ポリエチレングリコールモノメチルエーテルを使用した。
Figure 0006276848
以上より、本実施例の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体及びそれを用いた水系組成物は、少なくとも水希釈性と配合物の安定性に優れ、またポリカーボネートジオールに期待される各種の性能が発現していることが確認された。
本発明に係る水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体及びそれを用いた水系組成物は、水希釈性に優れるものであり、自動車、バス、鉄道車両、建築機械、農業機械、建築物の床や壁や屋根、金属製品、モルタルやコンクリート製品、木工製品、プラスチック製品、ケイ酸カルシウム板や石膏ボード等の窯業系建材等への水系塗料、水系インキ、水系粘接着剤等といった幅広い分野で好適に利用できる。

Claims (15)

  1. 下記一般式(1)で表されるポリカーボネート構造と、下記一般式(2)で表されるポリオキシエチレン構造と、を含有し、
    末端基総量における水酸基の割合が90モル%以上である、水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体。

    −(R−O−CO−O)m− (1)

    (式中、Rは、同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数12の分岐を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基又は炭素数4〜15の2価の脂環族炭化水素基を表し、mは2〜50である。)

    −(CH2−CH2−O)n− (2)

    (式中、nは9〜46である。)
  2. 前記Rが、ペンチレン基及びヘキシレン基の両方である、請求項1に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体。
  3. 請求項1又は2に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体と、
    一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールと、を含む水系組成物。

    HO−(R−O−CO−O)p−R−OH (3)

    (式中、Rは、同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数12の分岐を有していてもよい、2価の脂肪族炭化水素基又は炭素数4〜15の2価の脂環族炭化水素基を表し、pは2〜50である。)
  4. 下記式(i)にて算出される、前記一般式(1)の前記Rがペンチレン基又はヘキシレン基である構造と、前記一般式(3)の前記Rがペンチレン基又はヘキシレン基である成分との総量の割合が、50モル%以上である、請求項3に記載の水系組成物。

    割合(モル%)={(一般式(1)のRがペンチレン基又はヘキシレン基である構造のモル量)+(一般式(3)のRがペンチレン基又はヘキシレン基である成分のモル量)}/{(一般式(1)で表される構造の総モル量)+(一般式(3)で表される成分の総モル量)}×100 ・・・(i)
  5. 前記一般式(2)で表されるポリオキシエチレン構造に対する、前記一般式(1)で表されるポリカーボネート構造と、前記一般式(3)中の−(R−O−CO−O)p−で表されるポリカーボネート構造との総量の質量比(ポリカーボネート構造/ポリオキシエチレン構造)が、50/50〜95/5である、請求項3又は4に記載の水系組成物。
  6. 原料としての下記一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールと、原料としての下記一般式(4)で表されるポリエチレングリコールとを、エステル交換反応させることにより得られる、請求項3に記載の水系組成物。

    HO−(R−O−CO−O)p−R−OH (3)

    (式中、Rは、同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数12の分岐を有していてもよい、2価の脂肪族炭化水素基又は炭素数4〜15の2価の脂環族炭化水素基を表し、pは2〜50である。)

    HO−(CH2−CH2−O)q−H (4)

    (式中、qは9〜46である。)
  7. 前記原料としての前記一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールにおいて、前記Rが少なくともペンチレン基及びヘキシレン基である、請求項6に記載の水系組成物。
  8. 前記原料としての前記一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールにおいて、前記Rがペンチレン基又はヘキシレン基であるポリカーボネートジオールの割合が、50モル%以上である、請求項7に記載の水系組成物。
  9. 前記原料としての前記一般式(4)で表されるポリエチレングリコールに対する、前記原料としての前記一般式(3)で表されるポリカーボネートジオールの質量比(ポリカーボネートジオール/ポリエチレングリコール)が、50/50〜95/5である、請求項6〜8のいずれか一項に記載の水系組成物。
  10. 請求項1若しくは2に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は請求項3〜9のいずれか一項に記載の水系組成物を含む、水系塗料組成物。
  11. 請求項1若しくは2に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は請求項3〜9のいずれか一項に記載の水系組成物を含む、水系インキ組成物。
  12. 請求項1若しくは2に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は請求項3〜9のいずれか一項に記載の水系組成物を含む、水系粘接着剤組成物。
  13. 請求項1若しくは2に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は請求項3〜9のいずれか一項に記載の水系組成物の水系塗料組成物としての使用。
  14. 請求項1若しくは2に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は請求項3〜9のいずれか一項に記載の水系組成物の水系インキ組成物としての使用。
  15. 請求項1若しくは2に記載の水系組成物用ポリカーボネート/ポリオキシエチレンブロック共重合体、又は請求項3〜9のいずれか一項に記載の水系組成物の水系粘接着剤組成物としての使用。
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