JP6745283B2 - 多官能性アクリレートへの第2級アミンアミノアルコールの付加から生じた高官能性アミノアクリレート−アクリレートウレタン - Google Patents
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Description
・ これらの反応は、マイケル付加物を制限するためにアクリル酸に過負荷をかける必要があり、エステル化収率が悪く、エステル化中の中断が関与するため、ヒドロキシル価NOHに関して制御することが困難である。Na2CO3での特定の洗浄(NaOHは収率への影響が大きすぎるため)は塩および水分の残留量を誘発するため、追加の乾燥処理をする必要があり、そうでなければ残留水の一部がイソシアネートと反応してアミンに変換され、ウレタンの代わりにウレア結合を形成する。従って、それから生じるウレタンアクリレートは、サブアクリレートのランダムNOH、水および塩基性の値のために影響され、
・ それゆえ、アクリレートの観点から多官能性である新しい構造を開発することは困難であり、
・ 六官能性UAは、ペンタエリスリトールの部分アクリレート(有害(Xn)と表示されている)をベースとしている。ペンタエリスリトールアクリレートを含まない六官能性UAを開発することは、生じる課題の1つである。
・ 反応性、硬度、可撓性の間のより良好な妥協。
・ 非多孔性基材へのより良好な接着と共に実質的に存在しない収縮。
・ 収率の低いヒドロキシル化部分アクリル酸エステルの製造工程が不要。逆に、本発明においては、(エステル化の場合のような)除去されるべき生成物を含まず、触媒を必要とせず、反応収率は完全であり(100%であり)、変換によってではなく使用される割合でNOHが完全に制御され(アクリレート二重結合に付加される1NHに対し、fa−1アクリレートを有するヒドロキシル化アミノアクリレートが形成され(faはMFAのアクリレート官能性である)、該割合に基づいて制御され予測される最終特性を有する。
・ 15から350、好ましくは20から300、より優先的には30から250mgKOH/gの範囲の高いアミン価(第3級アミンを含まず、従ってこのアミノアクリレートの第3級アミンに対応するアミノアクリレートの場合)。
− アミノアクリレートa)は、a2)アクリレート官能性または1モル当り2から6の範囲の数平均アクリレート官能性fa2を有する少なくとも1つの多官能性アクリレートへの、a1)ヒドロキシル基(または「アルコール」)と第2級アミン基と、場合により第2級および第3級アミン基とを有するアミノアルコールの付加であってa2)はアミノアルコールa1)の第2級アミン基−NHに対して化学量論的に過剰のアクリレート基であり、r1=アクリレート/NHの基比r1は>1、特に少なくとも1.2、より具体的には少なくとも1.5、さらにより具体的には少なくとも2.0である付加によって製造され、
− r2=OH/NCOの基比r2は、>1かつ1.4まで、特に1.05から1.4、好ましくは1.05から1.2の範囲であり
− ウレタンアミノアクリレート−アクリレートは、0.3から6.0、好ましくは0.4から5.0、より優先的には0.6から4.0の範囲のウレタンアミノアクリレート−アクリレートのアミノアクリレート基含量tAa(1グラム当たりのミリ当量(mEq/g)で表される)を含有する
ウレタンアミノアクリレート−アクリレートに関する。
fb=Σi(xi.fbi)
式中、xiおよびfbiはそれぞれポリイソシアネートiのモル分率および官能性であり、合計Σiはポリイソシアネートb)を構成する混合物のポリイソシアネートiの全部にわたって計算される。
ポリイソシアネートb)は、下記一般式(1)で定義される:
R4(N=C=O)fb (1)
R3(OC=OCH=CH2)fa2 (2)
R1−NH−R2−OH (3)
(式中、R1はC1からC4アルキルであり、
R2はC2からC12、好ましくはC2からC6アルキレンまたはシクロアルキレンまたはアラルキレンである。)で定義されるアミノアルコールから選ばれることが好ましい。
− C2からC10アルキレンポリオールアクリレートとして:エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ブタンジオールジアクリレート、ペンタンジオールジアクリレートまたはヘキサンジオールジアクリレート、
− グリセリルトリアクリレートまたはトリメチロールプロパントリアクリレート、
− ペンタエリスリトールテトラクリレート(tetracrylate)、エリスリトールテトラクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラクリレートまたはジグリセロールテトラクリレート、
− キシリトールペンタアクリレート、
− ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートまたはソルビトールヘキサアクリレート。
HA):HOR2(R1)NCH2CH2COOR3(OCOCH=CH2)(r1−1) (4)
UA):R4(NHC=OX)fb、ここでX=OR2(R1)NCH2CH2COOR3(OCOCH=CH2) (5)
xHA= fb.(r2−1)/[1+fb.(r2−1)]
xUA=1/[1+fb.(r2−1)]
式中、R1、R2、R3ならびにR4、fa、fb、r1およびr2は前述の関係で上記に定義した通りである。
Mn=r1.r2/fa2).fb.MM1+r2.fb.MM2+MM3 (6)
式中、MM1、MM2およびMM3は、アクリレートa2)、ヒドロキシル化アミン(アミノアルコール)a1)およびポリイソシアネートb)のそれぞれのモル質量である。
fAcr=r2.fb.(r1−1)
tAa=1000.r2.fb/M
dA=1000.r2.fb.(r1−1)/M
i) 多官能性アクリレートa2)へのアミノアルコールa1)のマイケル付加反応によりヒドロキシル化アミノアクリレートa)を調製する工程であって、多官能性アクリレートa2)はアミノアルコールa1)のNH基に対して化学量論的に過剰であり、r1=アクリレート/N−Hの基比は>1、特に少なくとも1.2、より具体的には少なくとも1.5、さらにより具体的には少なくとも2.0である工程
ii) ウレタンアミノアクリレート−アクリレートを得るために、工程i)のアミノアクリレートa)をポリイソシアネートb)と反応させる工程であって、比r2=OH/NCOは1.05から1.40、好ましくは1.05から1.20の範囲である工程
参照1
ヒドロキシル化アクリレートHA−1
以下のもの、即ち、468.3gのアクリル酸(AA)(6.50モル)、221.1gのペンタエリスリトール(PET)(1.63モル)、300.0gのトルエン、10.0gのメタンスルホン酸の70%水溶液(MSA−aq)(0.07モル)および0.60gのヒドロキノンのメチルエーテル(MEHQ)を、アンカースターラーを備え、凝縮器(溶媒還流下でのエステル化水の連続的な回収を可能にする装置)、空気入口(空気散布)および温度計プローブを有するフィレンツェ管がその上に取り付けられた1リットルの反応器に導入する。
外観:透明
25℃における粘度:900mPa.s
生成物のOH価:120.0mgKOH/g
アンカースターラー、空気入口(空気散布)および温度計プローブを備えた1リットルの反応器に、以下のもの、即ち、834.24gの上記ヒドロキシル化アクリレートHA−1(1.7845OH当量)、2.0gのBHT、0.5gのDOTLを導入する。混合物を60℃にしたら、IPDI 164.7g(1.4871NCO当量)を温度を90℃に均一に上昇させながら1時間かけて導入する。イソシアネート価の値が0.5mgKOH/g未満になるまで、イソシアネート価(NNCO)を規則的に制御することによって、混合物をこの温度に維持する。以下の特性を有する参照ウレタンアクリレートRef−U1を得る。
外観:透明(目視による)
60℃における粘度:2.2Pa.s
ヒドロキシル化アクリレートHA−2
ペンタエリスリトールを同じモル量のDiTMPで置き換え、エステル化を停止させる基準が52mgKOH/gの反応混合物の酸価(即ち、6.7%の残留AA)であることを除いて、参照HA−1に関する方法を実施する。
外観:透明
25℃における粘度:1000mPa.s
生成物のOH価:120.0mgKOH/g
ヒドロキシル化アクリレートHA−1を同じOH当量でヒドロキシル化アクリレートHA−2で置換することを除いて、参照Ref−U1に関する方法を実施する。以下の特性を有する参照ウレタンアクリレートRef−U2を得る。
外観:透明
60℃における粘度:2.3Pa.s
2.1)本発明による実施例の手順
実施例における下記の比r1、r2は
− r1はアクリレート/NH当量の比に
− r2はOH/NCO当量の比に
対応する。
アンカースターラー、空気入口(フリーラジカル重合の阻害のための空気散布)、滴下漏斗および温度計プローブを備えた1リットル反応器に、周囲温度で、以下のもの、即ち、634.66gのTMPTA(2.144モル)、2.0gのMEHQ(2000ppm)、2.0gのTPPte(2000ppm)および0.2gのPTZ(200ppm)を導入する。
外観:透明
粘度:60℃で7.5Pa.s
アミノアクリレート含量:2.16mEq/g(即ち、121mgKOH/gのアミン価)
アクリレート含量:4.31mEq/g
数平均官能性:1モル当たり4.80のアクリレート
TMPTAを、r1=4.0およびr2=1.2で同じモル量のDiTMPTAで置き換える以外は、実施例1と同様にして方法を実施する。
TMPTAを、r1=4.0およびr2=1.2で同じモル量のPETTAで置き換える以外は、実施例1と同様にして方法を実施する。
外観の決下で60mlの白色ガラスフラスコを通して視覚的に観察し、生成物が以下のものであるかどうかを区別する。
・ 透明:ヘイズがない場合は水に匹敵し、
・ 不鮮明な:フラスコを通して明瞭な視界をもはや可能にせず、
・ 曇り:不透明なフラスコで、フラスコを通して画像が認識できない。
NOH=NA+[(VB−VE).N.56.1/w]
式中、VEおよびVBはmlで表され、NはEq/lで表され、wはグラムで表される。
NA=(VE−VB).N.56.1/w
式中、VEおよびVBはmlで表され、NはEq/lで表され、wはグラムで表される。
NNCO=(VE−VB).N.56.1/w
式中、VEおよびVBはmlで表され、NはEq/lで表され、wはグラムで表される。
NAmT=VE・N・56.1/w
式中、VEはmlで表され、NはEq/lで表され、wはグラムで表される。
NAm3=VE.N.56.1/w
式中、VEはmlで表され、NはEq/lで表され、wはグラムで表される。
3.1)溶融ランプ下
以下の100分の1の組成物混合物を、周囲温度での単純混合によって調製する。
アクリレート:96.0
DC 1173:4.0
以下の100分の1の組成物混合物を、周囲温度での単純混合によって調製する。
アクリレート:94.5
TPO:2.5
DETX:3.0
溶融ランプ下での反応性の決定:コントラストカード(1B(R) レネタ(Leneta)のPenoparcチャート)上に12μmのフィルムにF−fus配合物を塗布し、次いでHg溶融ランプを用いて120W/cm2で硬化させる。触れるくらいまで乾燥したフィルムを得るために必要な最小通過速度(m/分で表される)を測定する。
非常にカールしている(−−)
カールしている(−)
ややカールしている(+)
平ら(++)
フィルムの調製:配合物を非粘着性シリコーン処理基材上に200μmのフィルムとして塗布し、その後Hg溶融ランプを用いて120W/cmで50m/分でUVの下で早期硬化させる。このようにして得られたフィルムを基材から剥離し、次いで2枚のガラス板の間に置き、120W/cmでHg溶融ランプを用いて5m/分でUV下で5回通過させて完全硬化させる。
Mn=r1/r2/fa2).fb.MM1+r2.fb.MM2+MM3
MM1、MM2およびMM3は、アクリレートa2)、ヒドロキシル化アミン(アミノアルコール)a1)およびポリイソシアネートb)のそれぞれのモル質量である。
fAcr=r2.fb.(r1−1)
tAa=1000.r2.fb/M
dA=1000.r2.fb.(r1−1)/M
Claims (23)
- 1つ以上のアクリレート基、好ましくは少なくとも2つ、より優先的には少なくとも3つのアクリレート基を有するアミノアクリレート基に結合した少なくとも2つのウレタン官能基を含み、a)1以上のアクリレート基を有するヒドロキシル化アミノアクリレートとb)ポリイソシアネートとの反応であって、ヒドロキシル基がポリイソシアネートb)のイソシアネート基に対して過剰である反応から誘導されるウレタンアミノアクリレート−アクリレートであって、
− 前記アミノアクリレートa)が、a2)アクリレート官能性または1モル当り2から6の範囲の数平均アクリレート官能性fa2を有する少なくとも1つの多官能性アクリレートへの、a1)ヒドロキシル基と第2級アミン基とを有するアミノアルコールの付加であって、a2)が前記アミノアルコールa1)の第2級アミン基−NHに対して化学量論的に過剰のアクリレート基であり、r1=アクリレート/NHの基比r1が>1、特に少なくとも1.2、より具体的には少なくとも1.5、さらにより具体的には少なくとも2である付加によって製造され、
− r2=OH/NCOの基比r2が、>1かつ1.4まで、特に1.05から1.4、好ましくは1.05から1.2の範囲であり
− 前記ウレタンアミノアクリレート−アクリレートが、0.3から6.0、好ましくは0.4から5.0、より優先的には0.6から4.0の範囲の、1グラム当たりのミリ当量(mEq/g)で表される前記ウレタンアミノアクリレート−アクリレートのアミノアクリレート基含量tAaを含有することを特徴とする
ウレタンアミノアクリレート−アクリレート。 - 0.4から12.0、好ましくは1.3から12、より優先的には2から12mEq/gの範囲の、前記ウレタンアミノアクリレート−アクリレートのアクリレート基の密度dAを有することを特徴とする請求項1に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレート。
- 前記ウレタンアミノアクリレート−アクリレート1モル当たり0.4から60個、好ましくは1から15個、より優先的には2から15個、さらにより優先的には3から10個のアクリレートの範囲の数平均アクリレート官能性fAcrを有することを特徴とする請求項1または2に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレート。
- fa2が少なくとも3である場合、r1=アクリレート/NHの基比r1が、fa2/(fa2−1)から2・fa2、好ましくはfa2/(fa2−2)から1.5・fa2の範囲であり、fa2は、a2)のアクリレート/モルで表される前記アクリレートa2)の官能性または混合物である場合には数平均官能性である、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレート。
- 前記ポリイソシアネートb)が、2から4、好ましくは2から3.5の範囲の官能性fbまたは数平均官能性を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレート。
- 前記ポリイソシアネートb)が、脂肪族、脂環式もしくは芳香族のポリイソシアネートまたはそれらのビウレット三量体もしくはトリイソシアヌレート誘導体、またはアロファネート変性された該ポリイソシアネートから選択されることを特徴とする請求項5に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレート。
- 前記アミノアルコールa1)が、下記一般式:R1−NH−R2−OH(式中R1はC1からC4アルキルであり、R2はC2からC12、好ましくはC2からC6アルキレンまたはシクロアルキレンまたはアラルキレンである)で定義されるアミノアルコールから選択されることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレート。
- 前記アミノアルコールが、N−メチルエタノールアミン、N−イソブチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−ブチルエタノールアミンおよびN−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン)から選択されることを特徴とする請求項7に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレート。
- 前記多官能アクリレートa2)が、C2からC10のアルキレンポリオールのアクリル酸エステル、または脂環式ポリオールのアクリル酸エステルであって、前記ポリオールが2から6の官能性を有するアクリル酸エステルである多官能アクリレートモノマーであることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレート。
- 前記多官能性アクリレートa2)が、少なくとも2つの多官能性アクリレートの混合物であることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレート。
- 規格AFNOR XP.T51−213に従うヌリー粘度法により測定された、60℃で1から20、好ましくは5から15Pa.sの範囲の粘度を有することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレート。
- 以下の工程
i) 前記多官能性アクリレートa2)への前記アミノアルコールa1)のマイケル付加反応により前記ヒドロキシル化アミノアクリレートa)を調製する工程であって、前記多官能性アクリレートa2)が前記アミノアルコールa1)のNH基に対して化学量論的に過剰であり、基比r1=アクリレート/N−Hが>1、特に少なくとも1.2、より具体的には少なくとも1.5、さらにより具体的には少なくとも2.0である工程
ii) 前記ウレタンアミノアクリレート−アクリレートを得るために、工程i)の前記アミノアクリレートa)を前記ポリイソシアネートb)と反応させる工程であって、比r2=OH/NCOが1.05から1.40、好ましくは1.05から1.20の範囲である工程
を含むことを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレートの調製方法。 - バインダーとして、請求項1から11のいずれか一項に記載の少なくとも1つのウレタンアクリレートを含むことを特徴とする有機バインダーの硬化性組成物。
- 前記バインダーに加えて、単官能性または多官能性(メタ)アクリレートモノマー、好ましくは多官能性アクリレートモノマーから選択される少なくとも1つの反応性希釈剤を含み、前記多官能性モノマーが、より具体的には、2から6、好ましくは2から4の範囲の官能性を有することを特徴とする請求項13に記載の組成物。
- 放射線によって、または過酸化物経路によって、または混合経路によって、またはポリアミンによるマイケル付加によって硬化可能であることを特徴とする請求項14に記載の組成物。
- UV、LED、レーザー、および電子ビーム、特にLEDから選択される放射線の下で硬化可能であることを特徴とする請求項14または15に記載の組成物。
- コーティング組成物、特に、インク、ワニス、塗料もしくは接着剤組成物または3D印刷用もしくは連続する層を敷設することによって3D物体を製造するための組成物、シーラント組成物、化学シーリング組成物、コンクリート組成物、または複合組成物であることを特徴とする請求項14から16のいずれか一項に記載の組成物。
- 硬化性組成物中での、請求項1から11のいずれか一項に記載のまたは請求項12に記載の方法によって得られるウレタンアミノアクリレート−アクリレートの使用。
- コーティング、3D印刷、連続する層を敷設することによる3D物体の製造、シーラント、化学シーリング、コンクリートまたは複合材に関することを特徴とする請求項18に記載の使用。
- 前記ウレタンアミノアクリレート−アクリレートが、放射線、特にUV、レーザーまたはLED放射線、特にLED放射線の下での硬化性組成物における硬化のための相乗剤として使用されることを特徴とする請求項18または19に記載の使用。
- 前記ウレタンアミノアクリレート−アクリレートが、UV硬化のための相乗剤バインダーとして使用されることを特徴とする請求項18から20のいずれか一項に記載の使用。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載の少なくとも1つのウレタンアミノアクリレート−アクリレートまたは請求項13から17のいずれか一項に記載のウレタンアミノアクリレート−アクリレートを含む硬化性組成物の硬化から生じることを特徴とする硬化した完成品。
- コーティング、特に塗料、ワニス、インク、接着剤から選択される、または3D印刷によって得られた製品、連続する層を敷設することによって得られた3D製品、シールまたは化学シーリング、またはコンクリートまたは複合材から選択される、ことを特徴とする請求項22に記載の完成品。
Applications Claiming Priority (3)
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