JP6868692B2 - ポリカルボジイミド組成物、ポリカルボジイミド組成物の製造方法、水分散組成物、溶液組成物、樹脂組成物および樹脂硬化物 - Google Patents
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Description
すなわち、片末端を封止するためのアルキル基として、好ましくは、メチル基、エチル基が挙げられる。そのようなポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルとして、具体的には、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレングリコールモノエチルエーテルが挙げられる。
すなわち、還流下において、カルボジイミド化反応させる。
ポリカルボジイミド組成物に対するオキシエチレン基の含有割合は、仕込み量および化学構造式から算出した。
ポリカルボジイミド組成物のカルボジイミド当量は、仕込み量および13C−NMRの測定結果より算出した。
装置; ECA−500型(日本電子製)
条件; 測定周波数:125MHz、溶媒:CDCL3、溶質濃度:50質量%
測定温度:室温、スキャン回数8500回
繰返し時間:3.0秒、パルス幅:30°(3.70μ秒)
カルボジイミド基(カルボジイミド基内のN=C=N基)の炭素の帰属ピーク
:139ppm
ウレトンイミン基(ウレトンイミン基内のC=O基、C=N基)の炭素の帰属ピーク
:159ppm、145ppm
アロファネート基(アロファネート基内のC=O基)の炭素の帰属ピーク
:154ppm
ウレタン基(ウレタン基内のC=O基)の炭素の帰属ピーク)
:156ppm
(カルボジイミド当量)={(仕込み固形分重量)―(ウレタン基に対する発生した二酸化炭素のモル比率)×(総アルコール仕込みモル数)×44.01}}/{(ウレタン基に対するカルボジイミド基のモル比率)×(総アルコール仕込みモル数)
なお、ウレタン基に対する発生した二酸化炭素のモル比率とウレタン基に対するカルボジイミド基のモル比率は以下のように算出する。
(ウレタン基に対するカルボジイミド基のモル比率)=(カルボジイミド基の積分値)/{(ウレタン基の積分値)+(アロファネート基の積分値)}
製造例1(ペンタメチレンジイソシアネートの製造)
国際公開パンフレットWO2012/121291号の明細書における実施例1と同じ操作にて、99.9質量%の1,5−ペンタメチレンジイソシアネート(以後PDIと略する場合がある。)を得た。
開始剤としてジプロピレングリコールモノメチルエーテル、触媒として水酸化カリウム(以下、KOH)をそれぞれ用いて、温度110℃、最大反応圧力0.4MPaゲージ(G)において、ポリオール中のエチレンオキシドとプロピレンオキサイドとの質量比が50:50となるように、水酸基価(以下、OHV)が102mgKOH/gまで、これらのアルキレンオキシド(エチレンオキシドおよびプロピレンオキサイド)をランダム付加重合させ、粗製ポリオールを調製した。
エチレンオキシドとプロピレンオキサイドとの質量比を30:70(EO:PO)に変更した以外は、製造例2Aと同じ方法で、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテルを得た。
エチレンオキシドとプロピレンオキサイドとの質量比を70:30(EO:PO)に変更した以外は、製造例2Aと同じ方法で、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテルを得た。
エチレンオキシドとプロピレンオキサイドとの質量比を10:90(EO:PO)に変更した以外は、製造例2Aと同じ方法で、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテルを得た。
エチレンオキシドとプロピレンオキサイドとの質量比を90:10(EO:PO)に変更した以外は、製造例2Aと同じ方法で、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテルを得た。
・ポリカルボジイミド組成物の製造
撹拌器、温度計、還流管、および窒素導入管を備えた四つ口フラスコに、室温下で、製造例1で得られたペンタメチレンジイソシアネートを100.0質量部、製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)を71.35質量部装入した。窒素を導入しながら、常圧下で80℃に加温し、6時間撹拌した(ウレタン化工程)。
ポリカルボジイミド組成物をフラスコに入れ、80℃に加温し、樹脂固形分が40%になるように蒸留水を徐々に加えた。5分間撹拌した後に、室温まで冷却した。これにより、ポリカルボジイミド組成物の水分散体を得た。また、25℃で2ヵ月間および40℃で1ヵ月、窒素雰囲気下で保存したポリカルボジイミド組成物についても、それぞれ同様にポリカルボジイミド組成物の水分散体を調製した。
ポリカルボジイミド組成物をフラスコに入れ、80℃に加温し、樹脂固形分が40%になるように酢酸ブチルを徐々に加えた。5分間撹拌した後に、室温まで冷却した。これにより、ポリカルボジイミド組成物の溶液を得た。また、25℃で2ヵ月間および40℃6週間、窒素雰囲気下で保存したポリカルボジイミド組成物についても、それぞれ同様にカルボジイミド組成物の溶液を調製した。
得られたポリカルボジイミド組成物の水分散体を硬化剤とした。そして、硬化剤1.5質量部と、主剤としてのポリウレタンディスパージョン(固形分30質量%、固形分のカルボキシル基当量3100g/mol)98.5質量部とを混合し、樹脂組成物を調製した。
得られたポリカルボジイミド組成物の溶液を硬化剤とした。そして、硬化剤1.0質量部と、主剤としてのアクリル樹脂(固形分50質量%、固形分のカルボキシル基当量2004g/mol)39.2質量部と、溶剤としての酢酸ブチル59.8質量部とを混合し、樹脂組成物を調製した。
製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)の代わりに、製造例2Bで得られた製造例2Bで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率30質量%、分子量550)を使用した以外は、実施例1と同じ方法でポリカルボジイミド組成物を得た。
製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)の代わりに、製造例2Cで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率70質量%、分子量550)を使用した以外は、実施例1と同じ方法でポリカルボジイミド組成物を得た。
製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)の代わりに、製造例2Eで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率90質量%、分子量550)を使用した以外は、実施例1と同じ方法でポリカルボジイミド組成物を得た。
製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)の代わりに、ユニオックスM550(日本油脂社製、ポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル、分子量550)を使用した以外は、実施例1と同じ方法でポリカルボジイミド組成物を得た。
製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)の代わりに、ユニオックスM400(日本油脂社製、ポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル、分子量400)を51.89質量部を使用し、PMAの配合量を327.0質量部に変更した以外は、実施例1と同じ方法でポリカルボジイミド組成物を得た。
ペンタメチレンジイソシアネートの代わりにヘキサメチレンジイソシアネートを100.0質量部使用し、また、製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)の配合量を51.89質量部に変更し、さらに、PMAの配合量を327.0質量部に変更した以外は、実施例1と同じ方法でポリカルボジイミド組成物を得た。
また、得られたポリカルボジイミド組成物に対して、実施例1と同様にカルボジイミド当量と粘度を測定した。その結果を表1〜表2に示す。
製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)の代わりに、製造例2Dで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率10質量%、分子量550)を使用した以外は、実施例1と同じ方法でポリカルボジイミド組成物を得た。
製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)の代わりに、ユニオックスM550(日本油脂社製、ポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル、分子量550)を118.9質量部使用し、また、PMAの配合量を469.5質量部に変更し、さらに、カルボジイミド化工程の反応時間を7時間に変更した以外は、実施例1と同じ方法でポリカルボジイミド組成物を得た。
製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)の代わりに、ユニオックスM550(日本油脂社製、ポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル、分子量550)を35.7質量部使用し、また、PMAの配合量を292.6質量部に変更し、さらに、カルボジイミド化工程の反応時間を9時間に変更した以外は、実施例1と同じ方法でポリカルボジイミド組成物を得た。
ペンタメチレンジイソシアネートの代わりにヘキサメチレンジイソシアネートを100.0質量部使用し、また、製造例2Aで得られたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル(EO比率50質量%、分子量550)の代わりにユニオックスM400(日本油脂社製、ポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル、分子量400)を79.3質量部使用し、また、PMAの配合量を385.2質量部に変更し、さらに、カルボジイミド化工程の反応時間を7時間に変更した以外は、実施例1と同じ方法でポリカルボジイミド組成物を得た。
<水分散性>
合成直後のポリカルボジイミド組成物をフラスコに入れ、25℃下で樹脂固形分が40%になるように蒸留水を徐々に加え、撹拌し、均一な水分散体が得られるか観測した。
4:10分未満で均一な水分散体が得られた。
3:均一な水分散体を得るのに、10分以上1時間未満であった。
2:均一な水分散体を得るのに、1時間以上要した。
1:ポリカルボジイミド組成物が沈降したままで、均一な水分散体は得られなかった。
・40℃における安定性試験
得られたポリカルボジイミド組成物1.0質量部を10mLのスクリュー瓶に入れて、窒素ブローをした後に、スクリューキャップで蓋をし、40℃にて保管し、流動性が消失するまで(瓶を逆さまにして、ポリカルボジイミドが流れなくなるまで)を観測した。
4:流動性が消失するまで6週間以上要した。
3:流動性が消失するまで4週間以上6週間未満であった。
2:流動性が消失するまで2週間以上4週間未満であった。
1:流動性が消失するまで2週間未満であった。
250ミルのドクターブレードを用いて、樹脂組成物を標準試験板(JIS−G−3303 SPTE)に塗布した後、80℃で10分間および30分間乾燥させ、さらに室温で1時間乾燥させ、樹脂硬化物からなる塗膜を得た。得られた塗膜を下記の方法で評価した。
塗膜(80℃10分間)上に、蒸留水をスポットして、23℃24時間後の塗膜外観の変化を目視で確認した。評価の基準を下記する。
良好:変化が確認されなかった。
不良:白化が確認された。
塗膜(80℃10分間および30分間)に、水系の樹脂組成物の場合には、メチルエチルケトン、溶剤系の樹脂組成物の場合には50%エタノール水溶液を浸透させたガーゼを、50gの荷重で押し当てながら擦り、塗膜が割れるまでの回数を測定した。評価の基準を下記する。
4:300回以上で塗膜が割れた。
3:250回以上300回未満で塗膜が割れた。
2:100回以上250回未満で塗膜が割れた。
1:100回未満で塗膜が割れた。
Claims (9)
- 1級イソシアネート基を有するポリイソシアネートと、
オキシエチレン基を含有する分子量200以上のアルコールを含むアルコール類と
の反応生成物であり、
前記ポリイソシアネートがペンタメチレンジイソシアネートであり、
前記アルコール類が、オキシエチレン(EO)基およびオキシプロピレン(PO)基を併有するEOPO併有モノオールを含み、
前記EOPO併有モノオールにおいて、オキシエチレン基の繰り返し単位数が、3以上であり、
カルボジイミド当量(g/mol)が、350以上450以下である
ことを特徴とする、ポリカルボジイミド組成物。 - 前記アルコール類が、
オキシエチレン(EO)基およびオキシプロピレン(PO)基を併有するEOPO併有アルコールを含み、
前記EOPO併有モノオールにおいて、オキシエチレン基およびオキシプロピレン基の総質量に対するオキシエチレン基の割合が、20質量%以上80質量%以下である
ことを特徴とする、請求項1に記載のポリカルボジイミド組成物。 - 前記アルコール類が、
分子量200未満のアルコールを含まない
ことを特徴とする、請求項1に記載のポリカルボジイミド組成物。 - 前記ポリイソシアネートが、脂肪族ポリイソシアネートである
ことを特徴とする、請求項1に記載のポリカルボジイミド組成物。 - 1級イソシアネート基を有するポリイソシアネートと、オキシエチレン基を含有する分子量200以上のアルコールを含むアルコール類とをウレタン化反応させるウレタン化工程と、
前記ウレタン化工程における反応生成物を、カルボジイミド化触媒の存在下において加熱し、カルボジイミド化反応させ、ポリカルボジイミド組成物を得るカルボジイミド化工程と
を備え、
前記ポリイソシアネートがペンタメチレンジイソシアネートであり、
前記アルコール類が、オキシエチレン(EO)基およびオキシプロピレン(PO)基を併有するEOPO併有モノオールを含み、
前記EOPO併有モノオールにおいて、オキシエチレン基の繰り返し単位数が、3以上であり、
前記ポリカルボジイミド組成物のカルボジイミド当量(g/mol)が、350以上450以下である
ことを特徴とする、ポリカルボジイミド組成物の製造方法。 - 請求項1に記載のポリカルボジイミド組成物が、
固形分濃度5質量%以上90質量%以下の割合で水に分散された水分散液である
ことを特徴とする、水分散組成物。 - 請求項1に記載のポリカルボジイミド組成物が、
固形分濃度5質量%以上90質量%以下の割合で有機溶媒に溶解された溶液である
ことを特徴とする、溶液組成物。 - カルボキシル基を有する主剤と、
請求項1に記載のポリカルボジイミド組成物を含む硬化剤と
を含有することを特徴とする、樹脂組成物。 - 請求項8に記載の樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする、樹脂硬化物。
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