JP6672068B2 - ウレタン(メタ)アクリレート及び硬化性組成物 - Google Patents
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Description
[1]
1分子中にイソシアネート基を2以上有するイソシアネート化合物と、ポリカーボネートジオールと、1分子中に(メタ)アクリロイル基を1以上有する水酸基含有(メタ)アクリレートと、の反応生成物であり、
前記ポリカーボネートジオールは、下記式(1)で表される構造単位と、末端ヒドロキシル基と、を有し、
式(1)で表される構造単位は、該構造単位の総量に対して、下記式(2)で表される構造単位を、20モル%以上90モル%以下含む、
ウレタン(メタ)アクリレート。
前記ウレタン(メタ)アクリレートを加アルカリ加水分解して得られるモノマー混合物において、下記式(3)で表されるアリルアルコール化合物の含有量が、当該モノマー混合物の総量に対して、0.01%以上、3.0%以下である、
[1]に記載のウレタン(メタ)アクリレート。
CH2=CH−R2−OH (3)
(式中、R2は、炭素数2〜20である、二価の脂肪族炭化水素又は脂環族炭化水素を示す。)
[3]
前記ポリカーボネートジオールは、末端基の総量に対して、末端ビニル基を、0.3%以上5.0%以下含む、
[1]又は[2]に記載のウレタン(メタ)アクリレート。
[4]
前記ポリカーボネートジオールは、末端基の総量に対して、1級末端ヒドロキシル基を、95.0%以上99.5%以下含み、かつ、数平均分子量が、300以上5000以下である、
[1]〜[3]のいずれかに記載のウレタン(メタ)アクリレート。
[5]
前記イソシアネート化合物は、脂肪族ジイソシアネート化合物及び脂環族ジイソシアネート化合物からなる群より選択される1種又は2種以上である、
[1]〜[4]のいずれかに記載のウレタン(メタ)アクリレート。
[6]
[1]〜[5]のいずれかに記載のウレタン(メタ)アクリレートを含有する、
硬化性組成物。
本実施形態のウレタン(メタ)アクリレートは、1分子中にイソシアネート基を2以上有するイソシアネート化合物(以下、「イソシアネート化合物(a)」、「有機イソシアネート」、「有機イソシアネート(a)」、「(a)」ともいう。)と、ポリカーボネートジオール(以下、「ポリカーボネートジオール(b)」、「(b)」ともいう。)と、1分子中に(メタ)アクリロイル基を1以上有する水酸基含有(メタ)アクリレート(以下、「水酸基含有(メタ)アクリレート(c)」、「(c)」ともいう。)と、の反応生成物である。また、ポリカーボネートジオール(b)は、下記式(1)で表される構造単位と、末端ヒドロキシル基と、を有する。
CH2=CH−R2−OH (3)
(式中、R2は、炭素数2〜20である、二価の脂肪族炭化水素又は脂環族炭化水素を示す。)
本実施形態のイソシアネート化合物(a)(有機イソシアネート)としては、1分子中にイソシアネート基を2以上有するイソシアネート化合物であれば特に限定されず、例えば、2,4−トリレジンジイソシアネート、2,6−トリレジンジイソシアネート及びその混合物、ジフェニルメタン−4,4´−ジイソシアネート(MDI)、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート(NDI)、3,3´−ジメチル−4,4´ビフェニレンジイソシアネート(TODI)、粗製TDI、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(PMDI)、粗製MDI等の芳香族ジイソシアネート;キシリレンジイソシアネート(XDI)、フェニレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート;4−4´−メチレンビスシクロヘキシルジイソシアネート(水添MDI)、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)、シクロヘキサンジイソシアネート(水添XDI)等の脂肪族ジイソシアネートが挙げられる。
本実施形態のポリカーボネートジオール(b)は、下記式(1)で表される構造単位と末端ヒドロキシル基とを有する。
末端ビニル基比率(%)=B÷A×100 (4)
A: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
B:片末端がビニル基で、片末端がOH基である化合物のピーク面積の総和
末端ビニル基比率は、後述の1級末端OH比率の分析方法と同様に、ポリカーボネートジオールの末端部分がアルコール類として外れて蒸発し、留分として得られることにより求めることができる。
1級末端OH比率(%)=C÷A×100 (5)
A: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
C:両末端が1級OH基であるジオールのピーク面積の総和
1級末端OH比率は、ポリカーボネートジオールにおいて、末端ヒドロキシル基の総量に対する1級末端OH基の比率であるため、上記に示すように、ポリカーボネートジオールを0.4kPa以下の圧力下、160℃〜200℃の温度に加熱すると、ポリカーボネートジオールの末端部分がアルコール類として外れて蒸発し、留分として得られることにより求めることができる。
本実施形態の水酸基含有(メタ)アクリレート(c)としては、1分子中に水酸基を1以上と、(メタ)アクリロイル基を1以上と、を有するものであれば特に限定されないが、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、1,4−ブチレングリコールモノアクリレート、グリセリンモノアクリレート、プロピレングリコールモノアクリレート、ポリカプロラクトングリコールモノアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジトリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、及びこれらのアクリレートに対応するメタクリレートが挙げられる。また、その他のものであっても、水酸基を含有する(メタ)アクリレートモノマーであれば水酸基含有(メタ)アクリレートとして使用できる。
本実施形態のウレタン(メタ)アクリレートの製造方法は、1分子中にイソシアネート基を2以上有するイソシアネート化合物(a)と、ポリカーボネートジオール(b)と、1分子中に1以上の(メタ)アクリロイル基を有する水酸基含有(メタ)アクリレート(c)と、を反応させ、反応生成物を得る反応工程を有する。反応工程は、特に限定されず、公知の方法により行うことができる。反応工程として、例えば、イソシアネート化合物(a)とポリカーボネートジオール(b)とを反応させて、末端がイソシアネート基となったプレポリマーを得る工程と、その後に、このプレポリマーに水酸基含有(メタ)アクリレート(c)を反応させる工程と、に分けて行う方法が挙げられる。
本実施形態のウレタン(メタ)アクリレートは、単独でも使用できるが、用途に応じた粘度に調整するため、さらには得られる樹脂の架橋密度等の物性を調整する目的で、本実施形態のウレタン(メタ)アクリレートに、本実施形態のウレタン(メタ)アクリレート以外の適当な(メタ)アクリル酸エステル(以下、「その他の(メタ)アクリレート」という。)を配合し、配合組成物を調製することもできる。その他の(メタ)アクリレートとしては、特に限定されないが、例えば、ジアクリル酸エチレングリコール、ジアクリル酸プロピレングリコール、ジアクリル酸1,4−ブタンジオール、ジアクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジアクリル酸1,9−ノナンジオール、ジアクリル酸ネオペンチルグリコール、ジアクリル酸メチルペンタンジオール、ジアクリル酸テトラエチレングリコール、ジアクリル酸シクロヘキサンジメタノール、ジアクリル酸ポリエトキシレートビスフェノールA、ジアクリル酸ポリプロキシ水添ビスフェノールA等のジアクリル酸エステル及びこれらに対応するジメタアクリル酸エステル;トリメチロールプロパントリアクリル酸エステル、ペンタエリスリトールトリアクリル酸エステル、ペンタエリスリトールテトラアクリル酸エステル、ジペンタエリスリトールペンタアクリル酸エステル、ジペンタエリスリトールヘキサアクリル酸エステル等の多官能アクリル酸エステル及びこれらに対応する多官能メタアクリル酸エステル;アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸フェノキシエチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル及びこれらに対応するメタアクリル酸エステル酢酸ビニル;酪酸ビニル、アジピン酸ジビニル等のビニルエステルモノマー類;アクリルアミド、N−ビニルホルムアルデヒド、N−ビニル−2−ピロリドン、N−t−ブチルアクリルアミド等のアクリルアミドが挙げられる。(メタ)アクリレートの配合量は、本実施形態のウレタン(メタ)アクリレートの作用効果が損なわれない限り特に限定されないが、本実施形態のウレタン(メタ)アクリレートとの合計量(100質量%)に対して、5.0質量%以上90質量%以下であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上80質量%以下である。配合量が5.0質量%以上であることにより、希釈の効果が得られる傾向にあり、配合量が90質量%以下であることにより、本実施形態のウレタン(メタ)アクリレートの作用効果を確実奏することができる傾向にある。その他の(メタ)アクリレートを配合する場合、本実施形態のウレタン(メタ)アクリレートを得るための反応工程において配合してもよく、その後の配合組成物とする際に配合してもよい。
本実施形態の硬化性組成物は、本実施形態のウレタン(メタ)アクリレートを含有する。本実施形態のウレタン(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリロイル基の二重結合を有するため、本実施形態のウレタン(メタ)アクリレート単独又は配合組成物に、例えば熱重合開始剤を含有させて加熱することにより、硬化させて硬化物を得ることができる。また、熱重合開始剤の替わりに光重合開始剤を含有させて紫外線蛍光ランプや高圧水銀灯等を用いた紫外線照射することにより、容易に短時間で硬化させて硬化物を得ることも可能である。これら熱重合開始剤又は光重合開始剤の重合開始剤の濃度は、ウレタン(メタ)アクリレートの総量(100質量%)に対して、0.1質量%以上20質量%以下であることが好ましく、より好ましくは1.0質量%以上10質量%以下であり、さらに好ましくは3.0質量%以上5.0質量%以下である。重合開始剤の濃度が0.1質量%以上であることにより、硬化させることが容易となる傾向にあり、重合開始剤の濃度が20質量%以下であることにより、得られる硬化物の各特性が良好になる傾向にある。
ポリカーボネートジオールを試料として、JIS K1557−1によって水酸基価(OH価)を決定し、下記式(7)を用いて数平均分子量を算出した。
数平均分子量=2/(OH価×10-3/56.1) (7)
ポリカーボネートジオールにおける末端ビニル基の比率、及び1級末端ヒドロキシル基の比率(1級末端OH比率)を以下のとおり決定した。まず、70g〜100gのポリカーボネートジオールを300mLのナスフラスコに測り取った。留分回収用のトラップ球を接続したロータリーエバポレーターを用いて、上記ナスフラスコ中のポリカーボネートジオールを、0.4kPa以下の圧力下、約180℃の加熱浴で加熱し、攪拌して、トラップ球に該ポリカーボネートジオールの約1〜2質量%に相当する留分、即ち約1g(0.7〜2g)の初期留分を得た。得られた留分を約100g(95〜105g)のエタノールに溶解させ溶液として回収した。回収した溶液をガスクロマトグラフィー分析(以下、「GC分析」とも称す。)して、得られたクロマトグラフのピーク面積の値をから、下記式(4)によりポリカーボネートジオールにおける末端ビニル基比率を、下記式(5)によりポリカーボネートジオールにおける1級末端OH基比率を算出した。なお、GC分析は、カラムとしてDB−WAX(米国J&W社製商品名)30m、膜厚0.25μmを付けたガスクロマトグラフィー6890(米国ヒューレット・パッカード製商品名)を用い、検出器に水素炎イオン化検出器(FID)を用いて行った。カラムの昇温プロファイルは、60℃から10℃/minで250℃まで昇温した後、その温度で15分間保持するプロファイルとした。GC分析における各ピークの同定は、下記GC−MS装置を用いて行った。GC装置は、カラムとしてDB−WAX(米国J&W社製商品名)を付けた6890(米国ヒューレット・パッカード製商品名)を用いた。GC装置において、初期温度40℃から昇温速度10℃/minで220℃まで昇温した。MS装置は、Auto−massSUN(日本JEOL製商品名)を用いた。MS装置において、イオン化電圧70eV、スキャン範囲m/z=10〜500、フォトマルゲイン450Vで測定を行った。
末端ビニル基比率(%)=B÷A×100 (4)
A: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
B:片末端がビニル基で、片末端がOH基である化合物のピーク面積の総和
1級末端OH比率(%)=C÷A×100 (5)
C:両末端が1級OH基であるジオールのピーク面積の総和
100ccのナスフラスコにウレタン(メタ)アクリレート約1.0gを測り取り、エタノール30gと水酸化カリウム3.95gを入れ、攪拌下約100℃の加熱浴で1時間加熱した。反応液を室温まで冷却後、塩酸により中和し、冷蔵庫で1時間冷却して析出した塩化カリウムを濾過した。得られたろ液を、上記ポリカーボネートジオールのビニル基末端比率および1級OH末端比率の分析と同じ条件でGC分析した。アリルアルコール化合物の全ピーク面積を、検出されるモノマーのピーク面積の総和(全ピーク面積の総和から、試料を希釈するのに用いた溶剤のピーク面積を引いた値)で除した値を100倍し、アリルアルコール化合物の含有量(%)を求めた。
各実施例、比較例にて調製した各光重合硬化性組成物を試料として用いた。アプリケーターを用い、ガラス板上に硬化性組成物を硬化後膜厚が40μとなる様に塗布し、UV照射機(株式会社オーク製作所、ハンディUV−300)を用いて1000mJ/WのエネルギーでUV光重合させ、剥離することで硬化物のフィルムを得た。室温で24時間放置した後、このフィルムより、幅6.6mm、長さ60mmの試料を切り出し、試料フィルムとした。23℃の恒温室において、Universal Testing Machine(Zwick Corp.製)を用いて、チャック間20mm、引張速度5mm/minで、上記試料フィルムの引張り破断強度(MPa)と破断時の伸度(%)とを測定した。なお、この試料フィルムは、(低温)柔軟性および耐油性を評価するためにも用いた。
上記(評価1)に示す方法で試験を行い、50%伸張時(25mm伸張時)の応力(MPa)を測定した。応力が低いほど柔軟性が高いと評価した。
上記(評価1)の引っ張り破断強度測定装置の測定部位に、低温恒温漕を取り付け、測定を−20℃で実施した。50%伸張時(25mm伸張時)の応力(MPa)を測定した。応力が低いほど低温柔軟性が良いと評価した。
上記(評価1)の試料フィルムを23℃のオレイン酸中に1週間浸漬させた後の耐油性(膨潤率)を測定した。耐油性(膨潤率)は、下記式(8)を用いて求めた。
耐油性(%)={(試験後の質量−試験前の質量)/試験前の質量}×100 (8)
厚さ約2mmのポリカーボネート板上にアプリケーターで硬化後膜厚が約30μmとなるように、上記(評価1)の光重合硬化性組成物を塗装し、UV照射機(株式会社オーク製作所、ハンディUV−300)を用いて1000mJ/WのエネルギーでUV光重合させ、硬化塗膜を得た。その硬化塗膜を室温で24時間乾燥した後、JIS K−5400に準拠し、鉛筆硬度を測定評価した。
上記(評価5)と同様な操作で作成した硬化塗膜の表面を目視にて観察した。オレンジピールのような細かい凹凸が顕著に見られたものを×(不良)、オレンジピールのような細かい凹凸が少しだけ見られたものを△(やや良)、オレンジピールのような細かい凹凸が認められないものを○(良)として評価した。
上記(評価5)と同様の操作で得られた硬化塗膜を、JIS K5600摩耗輪法に従い評価した(摩耗輪CS−10、重り500g、500回転)。試験での減少質量測定結果(mg)を耐摩耗性の評価結果とした。
上記(評価5)と同様の操作で得られた硬化塗膜板の表面を、手で触った時の感触により、ソフト感を評価した。判定結果は以下のように表した。
○:良好なソフト感を感じる。
△:比較的良好なソフト感を感じる。
×:ソフトとは感じられない。
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコに1,3−プロパンジオール(1,3−PDO)456.5g(6mol)、1,4−ブタンジオール(1,4−BDO)360.5g(4mol)、エチレンカーボネート1030g(11.7mol)を仕込み、70℃で撹拌溶解したあと、触媒としてチタンテトラブトキシド0.10gを加えた。175℃に設定したオイルバスで加熱し、フラスコの内温140℃、真空度1.0〜1.5kPaで、還流ヘッドから還流比4で留分の一部を抜きながら、12hr反応した。その後、精留塔を単蒸留装置に取り替え、180℃に設定したオイルバスで加熱し、フラスコの内温140〜150℃、真空度を0.5kPaまで落として、フラスコ内に残ったジオールとエチレンカーボネートとを除去した。その後、オイルバスの設定を220℃に上げ、フラスコの内温210℃で、生成するジオールを除去しながら、さらに2hr反応した。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を、表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC1と称する。
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコに1,3−プロパンジオール(1,3−PDO)456.5g(6mol)、1,4−ブタンジオール(1,4−BDO)360.5g(4mol)、ジメチルカーボネート1053.9g(11.7mol)を仕込み、70℃で撹拌溶解したあと、触媒としてチタンテトラブトキシド0.10gを加えた。その後、常圧下140〜150℃の温度で加熱・撹拌し、生成するメタノールとジメチルカーボネートの混合物を留去しながら、7時間反応させた。その後、反応温度を150℃〜190℃、圧力を10〜15kPaとして、生成するメタノールとジメチルカーボネートとの混合物を留去しながら3時間反応を行った。その後、0.5kPaまで徐々に減圧しながら、210℃で2時間反応させた。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC2と称する。
1,4−ブタンジオールの替わりに、1,5−ペンタンジオール(1,5−PDO)416.6g(4mol)とした以外はポリカーボネートジオールの重合例2に示す方法で反応を行った。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC3と称する。
1,4−ブタンジオールの替わりに、1,6−ヘキサンジオール(1,6−HDO)472.7g(4mol)とした以外はポリカーボネートジオールの重合例2に示す方法で反応を行った。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC4と称する。
1,3−プロパンジオール(1,3−PDO)の量を608.7g(8mol)、1,4−ブタンジオール(1,4−BDO)の量を180.2g(2mol)とした以外はポリカーボネートジオールの重合例2に示す方法で反応を行った。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC5と称する。
1,3−プロパンジオール(1,3−PDO)の量を228.2g(3mol)、1,4−ブタンジオール(1,4−BDO)の量を630.8g(7mol)とした以外はポリカーボネートジオールの重合例2に示す方法で反応を行った。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC6と称する。
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置を備えた2Lのガラス製フラスコに1,3−プロパンジオール(1,3−PDO)456.5g(6mol)、1,4−ブタンジオール(1,4−BDO)360.5g(4mol)、ジメチルカーボネート1053.9g(11.7mol)を仕込み、70℃で撹拌溶解したあと、触媒としてチタンテトラブトキシド0.10gを加えた。その後、常圧下140〜150℃の温度で加熱・撹拌し、生成するメタノールとジメチルカーボネートの混合物を留去しながら、7時間反応させた。その後、反応温度を150℃〜190℃、圧力を10〜15kPaとして、生成するメタノールとジメチルカーネートの混合物を留去しながら3時間反応を行った。さらに210℃で1時間反応させ1,3−プロパンジオールを留去した。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC7と称する。
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコに1,3−プロパンジオール(1,3−PDO)456.5g(6mol)、1,4−ブタンジオール(1,4−BDO)360.5g(4mol)、エチレンカーボネート1030g(11.7mol)を仕込み、70℃で撹拌溶解したあと、触媒としてチタンテトラブトキシド0.10gを加えた。175℃に設定したオイルバスで加熱し、フラスコの内温140℃、真空度1.0〜1.5kPaで、還流ヘッドから還流比4で留分の一部を抜きながら、12hr反応した。その後、精留塔を単蒸留装置に取り替え、180℃に設定したオイルバスで加熱し、フラスコの内温140〜150℃、真空度を0.5kPaまで落として、フラスコ内に残ったジオールとエチレンカーボネートを除去した。その後、オイルバスの設定を180℃に上げ、フラスコの内温175℃で、生成するジオールを除去しながら、さらに4hr反応した。常圧にした後、1−ヘプタノール5.8g(0.05mol)を加え、フラスコの内温165℃で3時間反応を行った。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を、表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC8と称する。
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコに1,3−プロパンジオール(1,3−PDO)456.5g(6mol)、1,4−ブタンジオール(1,4−BDO)360.5g(4mol)、ジメチルカーボネート1053.9g(11.7mol)を仕込み、70℃で撹拌溶解したあと、触媒としてチタンテトラブトキシド0.10gを加えた。その後、常圧下140〜150℃の温度で加熱・撹拌し、生成するメタノールとジメチルカーボネートの混合物を留去しながら、7時間反応させた。その後、反応温度を150℃〜190℃、圧力を10〜15kPaとして、生成するメタノールとジメチルカーボネートとの混合物を留去しながら3時間反応を行った。その後、0.5kPaまで徐々に減圧しながら、210℃で2時間反応させた。常圧にした後、4−ペンテン−1−オール3.88g(0.045mol)を加え、フラスコ内温165℃で3時間反応を行った。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC9と称する。
1−ヘプタノールの量を11.6g(0.1mol)にした以外は、ポリカーボネートジオールの重合例8に示す方法で反応を行った。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC10と称する。
1,4−シクロヘキサンジオール10.5g(0.089mol)を、原料に追加した以外は、ポリカーボネートジオールの重合例2に示す方法で反応を行った。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC11と称する。
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコに1,3−プロパンジオール(1,3−PDO)456.5g(6mol)、1,4−ブタンジオール(1,4−BDO)360.5g(4mol)、ジメチルカーボネート1053.9g(11.7mol)を仕込み、70℃で撹拌溶解したあと、触媒としてチタンテトラブトキシド0.10gを加えた。その後、常圧下140〜150℃の温度で加熱・撹拌し、生成するメタノールとジメチルカーボネートの混合物を留去しながら、7時間反応させた。その後、反応温度を150℃〜190℃、圧力を10〜15kPaとして、生成するメタノールとジメチルカーボネートとの混合物を留去しながら3時間反応を行った。その後、0.5kPaまで徐々に減圧しながら、180℃で4時間反応させた。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC12と称する。
1,3−プロパンジオール(1,3−PDO)の量を114.1g(1.5mol)、1,4−ブタンジオール(1,4−BDO)の量を766.0g(8.5mol)とした以外はポリカーボネートジオールの重合例2に示す方法で反応を行った。この反応により常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC13と称する。
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコに1,5−ペンタンジオール(1,5−PDO)385g(3.7mol)、1,6−ヘキサンジオール(1,6−HDO)385g(3.26mol)、ジメチルカーボネート1053.9g(11.7mol)を仕込み、70℃で撹拌溶解したあと、触媒としてチタンテトラブトキシド0.10gを加えた。その後、常圧下140〜150℃の温度で加熱・撹拌し、生成するメタノールとジメチルカーボネートの混合物を留去しながら、7時間反応させた。その後、反応温度を150℃〜190℃、圧力を10〜15kPaとして、生成するエチレングリコールとエチレンカーボネートの混合物を留去しながら3時間反応を行った。その後、0.5kPaまで徐々に減圧しながら、210℃で2時間反応させた。この反応により、常温で粘調な液体が得られた。得られたポリカーボネートジオールを分析した結果を表1に示す。該ポリカーボネートジオールをPC14と称する。
攪拌機、冷却管、窒素流入管、温度計を備えた1000mLの4口フラスコに、イソホロンジイソシアネート44.6gを入れた。フラスコ中に窒素を0.1cc/分の量で流入させ、攪拌しながらオイルバスを用い50℃に加熱した後、触媒としてジブチル錫ジラウレートを0.05g入れ、滴下ロートを用い200gのポリカーボネートジオールPC1と酢酸n−ブチル98.7gの混合溶液を1時間掛けて滴下し、さらに3時間撹拌して反応させた。反応液を滴定し、その時点でのPC1の各分子末端が全てイソシアネート基となっているかどうか、計算上のイソシアネート基量と比較して確認した。滴定の結果、末端が全てイソシアネート基であると判断されたため、反応液を70℃に加熱した後、窒素流入を止め、ペンタエリスリトールトリアクリレート59.6g(トリエステル含有量70%)、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.02gを均一に混合した溶液を、別の滴下ロートを用いて1時間かけて滴下し、さらに5時間撹拌して反応させた。イソシアネートの反応率が99%以上となったことを、残存イソシアネート量を滴定することにより確認した。該ウレタンアクリレートをPUA1と称する。
実施例1のポリカーボネートジオールPC1の替わりに、ポリカーボネートジオールPC2、PC3、PC4、PC5、PC6を用いた以外は、実施例1と同様の方法でウレタンアクリレート及び光重合硬化性組成物を調製した。得られたウレタンアクリレートを各々PUA2、PUA3、PUA4、PUA5、PUA6と称する。諸物性及び評価の結果を表2に示した。
実施例1のポリカーボネートジオールPC1の替わりに、ポリカーボネートジオールPC7を用い、PC7の仕込み量を100gとした以外は、実施例1と同様の方法でウレタンアクリレート及び光重合硬化性組成物を調製した。得られたウレタンアクリレートをPUA7と称する。諸物性及び評価の結果を表2に示した。
実施例1のポリカーボネートジオールPC1の替わりに、ポリカーボネートジオールPC8、PC9、PC10、PC11、PC12を用いた以外は、実施例1と同様の方法でウレタンアクリレート及び光重合硬化性組成物を調製した。得られたウレタンアクリレートを各々PUA8、PUA9、PUA10、PUA11、PUA12と称する。諸物性及び評価の結果を表2に示した。
攪拌機、冷却管、窒素流入管、温度計を備えた1000mLの4口フラスコに、イソホロンジイソシアネート44.6gを入れた。フラスコ中に窒素を0.1cc/分の量で流入させ、攪拌しながらオイルバスを用い50℃に加熱した後、触媒としてジブチル錫ジラウレートを0.05g入れ、滴下ロートを用い200gのポリカーボネートジオールPC2と酢酸n−ブチル98.7gの混合溶液を1時間掛けて滴下し、さらに3時間撹拌して反応させた。反応液を滴定し、その時点でのPC1の各分子末端が全てイソシアネート基となっているかどうか、計算上のイソシアネート基量と比較して確認した。滴定の結果、末端が全てイソシアネート基であると判断されたため、反応液を70℃に加熱した後、窒素流入を止め、2−ヒドロキシエチルアクリレート23.2g、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.02gを均一に混合した溶液を、別の滴下ロートを用いて1時間かけて滴下し、さらに5時間撹拌して反応させた。イソシアネートの反応率が99%以上となったことを、残存イソシアネート量を滴定することにより確認した。該ウレタンアクリレートをPUA13と称する。
攪拌機、冷却管、窒素流入管、温度計を備えた1000mLの4口フラスコに、イソホロンジイソシアネート44.6gを入れた。フラスコ中に窒素を0.1cc/分の量で流入させ、攪拌しながらオイルバスを用い50℃に加熱した後、触媒としてジブチル錫ジラウレートを0.05g入れ、滴下ロートを用い200gのポリカーボネートジオールPC2と酢酸n−ブチル98.7gの混合溶液を1時間掛けて滴下し、さらに3時間撹拌して反応させた。反応液を滴定し、その時点でのPC1の各分子末端が全てイソシアネート基となっているかどうか、計算上のイソシアネート基量と比較して確認した。滴定の結果、末端が全てイソシアネート基であると判断されたため、反応液を70℃に加熱した後、窒素流入を止め、ペンタエリスリトールトリアクリレート(トリエステル含有量70%)45.8g、4−ペンテン−1−オール6.08g、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.02gを均一に混合した溶液を、別の滴下ロートを用いて1時間かけて滴下し、さらに5時間撹拌して反応させた。イソシアネートの反応率が99%以上となったことを、残存イソシアネート量を滴定することにより確認した。該ウレタンアクリレートをPUA14と称する。
実施例1のポリカーボネートジオールPC1の替わりに、ポリカーボネートジオールPC13、PC14を用いた以外は、実施例1と同様の方法でウレタンアクリレート及び光重合硬化性組成物を調整した。得られたウレタンアクリレートを各々PUA15、PUA16と称する。諸物性及び評価の結果を表2に示した。
実施例1にて調製したPUA1を80gに、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)を40g、酢酸n−ブチルを19g、レべリング剤BYK−331(BYKケミカル社製)0.5g、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン4gを加え混合撹拌し光重合硬化性コーティング組成物を得た。これをアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂板上に塗布した後、UV照射機(株式会社オーク製作所、ハンディUV−300)を用いて1000mJ/WのエネルギーでUV光重合させ、厚み35μの塗膜得た。室温で24時間放置した後、諸評価を行った。結果を表3に示した。
PUA1の替わりに、PUA2、PUA3、PUA4、PUA5、PUA6、PUA7、PUA8、PUA9、PUA10、PUA11、PUA12、PUA13、PUA14、PUA15、PUA16を用いた以外は実施例13と同様の方法で塗膜を作製した。その諸評価の結果を表3に示した。
Claims (5)
- 1分子中にイソシアネート基を2以上有するイソシアネート化合物と、ポリカーボネートジオールと、1分子中に(メタ)アクリロイル基を1以上有する水酸基含有(メタ)アクリレートと、の反応生成物であり、
前記ポリカーボネートジオールは、下記式(1)で表される構造単位と、末端ヒドロキシル基と、を有し、
式(1)で表される構造単位は、該構造単位の総量に対して、下記式(2)で表される構造単位を、20モル%以上90モル%以下含む、ウレタン(メタ)アクリレートであって、
前記ウレタン(メタ)アクリレートを加アルカリ加水分解して得られるモノマー混合物において、下記式(3)で表されるアリルアルコール化合物の含有量が、当該モノマー混合物の総量に対して、0.01%以上、3.0%以下である、
ウレタン(メタ)アクリレート。
(式中、R 2 は、炭素数2〜20である、二価の脂肪族炭化水素又は脂環族炭化水素を示す。) - 前記ポリカーボネートジオールは、末端基の総量に対して、末端ビニル基を、0.3%以上5.0%以下含む、
請求項1に記載のウレタン(メタ)アクリレート。 - 前記ポリカーボネートジオールは、末端基の総量に対して、1級末端ヒドロキシル基を、95.0%以上99.5%以下含み、かつ、数平均分子量が、300以上5000以下である、
請求項1又は2に記載のウレタン(メタ)アクリレート。 - 前記イソシアネート化合物は、脂肪族ジイソシアネート化合物及び脂環族ジイソシアネート化合物からなる群より選択される1種又は2種以上である、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のウレタン(メタ)アクリレート。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のウレタン(メタ)アクリレートを含有する、
硬化性組成物。
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