JP7187844B2 - Polycarbonate diol and aqueous polyurethane dispersion using the same - Google Patents

Polycarbonate diol and aqueous polyurethane dispersion using the same Download PDF

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Description

本発明は、耐薬品性、耐溶剤性、柔軟性、機械強度、耐熱性、耐加水分解性などのバランスが良好な、合成皮革、エラストマー、コーティング剤用途等に有用な水系ポリウレタン分散体の原料として好適なカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールおよびそれを用いてなる水系ポリウレタン分散体(以下、「ポリウレタン水分散体」と称す場合がある。)に関するものである。 The present invention is a raw material for an aqueous polyurethane dispersion that has a good balance of chemical resistance, solvent resistance, flexibility, mechanical strength, heat resistance, hydrolysis resistance, etc., and is useful for synthetic leather, elastomers, coating agents, etc. and a water-based polyurethane dispersion using the same (hereinafter sometimes referred to as "aqueous polyurethane dispersion").

従来、工業規模で生産されているポリウレタンの主たるソフトセグメント部の原料としては、分子量500~5000程度のポリオールが用いられており、ポリテトラメチレングリコールに代表されるポリエーテルポリオール、アジペート系エステルに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、およびポリカーボネートジオールなどが代表的な例として挙げられる。またハードセグメント部の原料としてはジイソシアネート、ジオール、ジアミンなどの低分子量のモノマーが使用されるのが一般的である(非特許文献1)。 Conventionally, polyols with a molecular weight of about 500 to 5000 have been used as raw materials for the main soft segments of polyurethanes produced on an industrial scale. Typical examples include polyester polyols, polycaprolactone polyols, and polycarbonate diols. Low-molecular-weight monomers such as diisocyanates, diols, and diamines are generally used as raw materials for the hard segment portion (Non-Patent Document 1).

このうちポリカーボネートジオールに代表されるポリカーボネートタイプを用いたポリウレタンは、耐熱性および耐加水分解性において最良な耐久グレードとされており、弾性繊維、合成または人工皮革、高機能エラストマー、コーティング剤として広く利用されている。 Of these, polycarbonate-type polyurethanes, typified by polycarbonate diol, are considered to be the most durable grades in terms of heat resistance and hydrolysis resistance, and are widely used as elastic fibers, synthetic or artificial leather, high-performance elastomers, and coating agents. It is

また、ポリカーボネートジオールの中でも特にその原料として炭素数4~6のジヒドロキシ化合物を用いたものは、柔軟性、強度、耐溶剤性、耐熱性、耐加水分解性などの物性バランスに優れたポリウレタンが得られることが報告されている(特許文献1)。 Among polycarbonate diols, those using a dihydroxy compound having 4 to 6 carbon atoms as a raw material, in particular, yield polyurethanes with excellent balance of physical properties such as flexibility, strength, solvent resistance, heat resistance, and hydrolysis resistance. (Patent Document 1).

一方で水系ポリウレタン分散体は、塗料、表面処理剤、接着剤、皮革、コーティング剤、各種バインダー等の用途に有用なものであり、近年、環境対応への要求から有機溶剤を用いたポリウレタンから、水系ポリウレタン分散体への移行の動きが高まってきている。
疎水性であるポリウレタンを安定に水中に分散させるために、水系ポリウレタン分散体に用いるポリウレタンに親水性基、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、3級アミノ基等を導入する方法が知られている。この方法において、ポリウレタンを構成するジオール成分として、分散性が高いジヒドロキシカルボン酸を用いることが多く、工業的に入手が容易なジメチロールプロピオン酸を用いることが一般的である(特許文献2~4)。
On the other hand, water-based polyurethane dispersions are useful for applications such as paints, surface treatment agents, adhesives, leather, coating agents, and various binders. There is a growing movement to move to waterborne polyurethane dispersions.
In order to stably disperse hydrophobic polyurethane in water, a method is known in which a hydrophilic group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, or a tertiary amino group is introduced into the polyurethane used in the aqueous polyurethane dispersion. . In this method, a highly dispersible dihydroxycarboxylic acid is often used as the diol component constituting the polyurethane, and dimethylolpropionic acid, which is easily available industrially, is generally used (Patent Documents 2 to 4). ).

しかし、ジメチロールプロピオン酸をウレタン合成時に用いると、2つの水酸基間の炭素原子の数が3と少ないため、ハードセグメント(ウレタン結合とウレタン結合の距離が短い構造単位)にカルボキシル基が導入されたポリウレタンが形成される。その結果、後述の比較例1に示されるように、ハードセグメントの凝集により、ポリウレタンの柔軟性や強度が低下するといった問題があった。このポリウレタンを原料として製造した合成皮革やエラストマーは、硬い質感があり、天然皮革に比べて“風合い”が悪い。 However, when dimethylolpropionic acid is used in urethane synthesis, the number of carbon atoms between two hydroxyl groups is as small as 3, so a carboxyl group was introduced into the hard segment (a structural unit with a short distance between urethane bonds). A polyurethane is formed. As a result, as shown in Comparative Example 1 described later, there was a problem that the flexibility and strength of the polyurethane were lowered due to aggregation of the hard segments. Synthetic leathers and elastomers made from this polyurethane have a hard texture and are inferior to natural leather in "texture."

カルボキシル基をソフトセグメントに導入することで上記の問題を解決するために、ジメチロールプロピオン酸の代替として、カルボキシル基を含有する高分子量のポリオールを用いる検討がなされている。 In order to solve the above problem by introducing a carboxyl group into the soft segment, studies have been made to use a high-molecular-weight polyol containing a carboxyl group as an alternative to dimethylolpropionic acid.

例えば、特開平6-313024号公報(特許文献5)には、ジヒドロキシカルボン酸を開始剤としてラクトン類を開環付加重合させて得たカルボキシル基含有ポリカプロラクトンポリオール、有機ジイソシアネート、及び鎖延長剤からなる水性ポリウレタン樹脂が開示されている For example, JP-A-6-313024 (Patent Document 5) describes a carboxyl group-containing polycaprolactone polyol obtained by ring-opening addition polymerization of lactones using a dihydroxycarboxylic acid as an initiator, an organic diisocyanate, and a chain extender. Disclosed is an aqueous polyurethane resin comprising

また、特許第4927621号公報(特許文献6)には、ジメチロールプロピオン酸、1,4-ブタンジオール、アジピン酸を重合したカルボキシル基含有ポリエステルポリオール、有機ジイソシアネート、及び鎖延長剤からなる水性ポリウレタン樹脂が開示されている。 In addition, in Japanese Patent No. 4927621 (Patent Document 6), dimethylolpropionic acid, 1,4-butanediol, a carboxyl group-containing polyester polyol obtained by polymerizing adipic acid, an organic diisocyanate, and an aqueous polyurethane resin consisting of a chain extender is disclosed.

しかしながら、ポリエステルポリオールやポリカプロラクトンポリオールはエステル結合が多く、耐加水分解性が低く、耐熱性も十分ではない。このため、エステル結合率が低く、耐熱性および耐加水分解性が改善されたカルボキシル基含有ポリオールが求められている。 However, polyester polyols and polycaprolactone polyols have many ester bonds, are low in hydrolysis resistance, and are not sufficient in heat resistance. Therefore, there is a demand for a carboxyl group-containing polyol having a low ester bond rate and improved heat resistance and hydrolysis resistance.

国際公開第2017/204276号(特許文献7)には、ジメチロールプロピオン酸を開始剤として、トリメチレンカーボネートを開環重合させて合成したカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールが報告されているが、特許文献7に記載の手法でも、以下の問題がある。
(1) 重合反応条件下において、ジメチロールプロピオン酸のカルボキシル基と水酸基が反応し、エステル結合が多量に副生するため、このカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールを用いたポリウレタンは耐久性が低い。
(2) 開始剤のジメチロールプロピオン酸のみにカルボン酸を含有するため、分子量を1000以上に伸ばした場合にカルボキシル基が不足する可能性がある。またポリカーボネートジオール1分子中のカルボキシル基の含有量を任意に調整することができない。
(3) カーボネート結合間の平均炭素数が3であるために、ポリウレタンにした時に柔軟性が低下する。
(4) 開環重合で得られた分子量分布の狭いブロック重合体であるために、同一のポリカーボネート骨格の構造単位が規則的に連続する構造となり、水素結合による凝集力が強く、ポリウレタン水分散体に用いた場合に、凝集力が高く、貯蔵安定性に劣る。
International Publication No. 2017/204276 (Patent Document 7) reports a carboxyl group-containing polycarbonate diol synthesized by ring-opening polymerization of trimethylene carbonate using dimethylolpropionic acid as an initiator. The method described in , also has the following problems.
(1) Under polymerization reaction conditions, the carboxyl group of dimethylolpropionic acid reacts with the hydroxyl group, and a large amount of ester bonds are by-produced. Therefore, the polyurethane using this carboxyl group-containing polycarbonate diol has low durability.
(2) Since only dimethylolpropionic acid as an initiator contains a carboxylic acid, the carboxyl group may be insufficient when the molecular weight is increased to 1,000 or more. Moreover, the content of carboxyl groups in one molecule of polycarbonate diol cannot be arbitrarily adjusted.
(3) Since the average number of carbon atoms between carbonate bonds is 3, flexibility is lowered when made into polyurethane.
(4) Since it is a block polymer with a narrow molecular weight distribution obtained by ring-opening polymerization, it has a structure in which the structural units of the same polycarbonate skeleton are regularly continuous, and the cohesive force due to hydrogen bonding is strong, and the polyurethane water dispersion When used in , the cohesive force is high and the storage stability is poor.

特開平5-51428号公報JP-A-5-51428 特公昭61-5485号公報Japanese Patent Publication No. 61-5485 特公平3-48955号公報Japanese Patent Publication No. 3-48955 特公平4-488号公報Japanese Patent Publication No. 4-488 特開平6-313024号公報JP-A-6-313024 特許第4927621号公報Japanese Patent No. 4927621 国際公開第2017/204276号WO2017/204276

"ポリウレタンの基礎と応用"96頁~106頁 松永勝治 監修、(株)シーエムシー出版、2006年11月発行"Fundamentals and Applications of Polyurethane" pp.96-106 Supervised by Katsuji Matsunaga, CMC Publishing Co., Ltd., November 2006

上記の通り、従来においては高性能なウレタン原料となりうるカルボキシル基含有ポリオールが提供されていないために、ポリウレタンの水中での分散性を高めた上で、耐薬品性、耐溶剤性、柔軟性、機械強度、耐熱性、耐加水分解性などといった物性を十分なものとすることは難しく、合成皮革、エラストマー、コーティング剤用途などに必要な要求を満たす水系ポリウレタン分散体を実現し得なかった。また、従来技術では、ポリウレタンとしたときに、柔軟性、強度、耐溶剤性、耐熱性、耐加水分解性などのバランスに優れた特性を発揮するために必要なポリオール中の部分構造(平均炭素数、構造単位、組成)の最適化について、十分に検討されていなかった。 As described above, carboxyl group-containing polyols that can be used as raw materials for high-performance urethane have not been provided in the past. It is difficult to achieve sufficient physical properties such as mechanical strength, heat resistance, and hydrolysis resistance, and an aqueous polyurethane dispersion that satisfies the requirements for synthetic leather, elastomer, and coating agent applications has not been realized. In addition, in the conventional technology, the partial structure in the polyol (average carbon (number, structural unit, composition) have not been sufficiently studied.

本発明は、耐薬品性、耐溶剤性、柔軟性、機械強度、耐熱性、耐加水分解性などのバランスが良好な、合成皮革、エラストマー、コーティング剤用途等に有用な水系ポリウレタン分散体の原料として好適なカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールを提供することを目的とする。 The present invention is a raw material for an aqueous polyurethane dispersion that has a good balance of chemical resistance, solvent resistance, flexibility, mechanical strength, heat resistance, hydrolysis resistance, etc., and is useful for synthetic leather, elastomers, coating agents, etc. An object of the present invention is to provide a carboxyl group-containing polycarbonate diol suitable as a.

本発明者は、上記従来の問題点を解決すべく検討を重ねた結果、ポリウレタンにおけるソフトセグメント部の原料として用いる、適切な部分構造及び組成を有するポリカーボネートジオールにカルボキシル基を導入することにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
As a result of repeated studies to solve the above-described conventional problems, the inventors of the present invention have found that the above-described The inventors have found that the problem can be solved, and completed the present invention.
That is, the gist of the present invention is as follows.

[1] 2種以上のカーボネート構造単位を含むランダム共重合体よりなる、数平均分子量(Mn)が500~5000で、分子量分布(Mw/Mn)が1.6以上のポリカーボネートジオールであって、カルボキシル基を含む構造単位を有し、該ポリカーボネートジオールの原料ジヒドロキシ化合物の2つの水酸基間に存在する炭素原子に由来して、該ポリカーボネートジオールのカーボネート構造単位に導入された炭素原子の数の平均値(以下、この値を「平均炭素数」と称す。)が3.5~10.0であることを特徴とするポリカーボネートジオール。 [1] A polycarbonate diol comprising a random copolymer containing two or more types of carbonate structural units and having a number average molecular weight (Mn) of 500 to 5000 and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.6 or more, The average value of the number of carbon atoms introduced into the carbonate structural unit of the polycarbonate diol derived from the carbon atoms present between the two hydroxyl groups of the raw material dihydroxy compound of the polycarbonate diol and having a structural unit containing a carboxyl group. (this value is hereinafter referred to as "average carbon number") of 3.5 to 10.0.

[2] 前記平均炭素数が3.5~7.0である[1]に記載のポリカーボネートジオール。 [2] The polycarbonate diol according to [1], wherein the average carbon number is 3.5 to 7.0.

[3] 酸価が1mg/g-KOH以上、100mg/g-KOH以下である[1]又は[2]に記載のポリカーボネートジオール。 [3] The polycarbonate diol according to [1] or [2], which has an acid value of 1 mg/g-KOH or more and 100 mg/g-KOH or less.

[4] 下記式(A)で表される構造単位、および下記式(B)で表される構造単位を含む[1]ないし[3]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール。 [4] The polycarbonate diol according to any one of [1] to [3], which contains a structural unit represented by formula (A) below and a structural unit represented by formula (B) below.

Figure 0007187844000001
Figure 0007187844000001

(ただし、Rは炭素数4~12の脂肪族炭化水素基を表し、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。) (However, R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms and may contain a heteroatom of O, S or N.)

Figure 0007187844000002
Figure 0007187844000002

(ただし、Rは炭素数3~20の脂肪族炭化水素基を表し、分岐鎖を有していてもよく、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。Lは単結合または主鎖の炭素数が1~12の連結基であり、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。) (However, R 2 represents an aliphatic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, which may have a branched chain and may contain a heteroatom of O, S, N. L 1 is a single bond or a main It is a linking group with a chain having 1 to 12 carbon atoms, and may contain a heteroatom of O, S, or N.)

[5] 前記式(A)で表される構造単位と前記式(B)で表される構造単位との割合が、モル比率で、式(A)で表される構造単位:式(B)で表される構造単位=50:50~99:1である[4]に記載のポリカーボネートジオール。 [5] The ratio of the structural unit represented by the formula (A) to the structural unit represented by the formula (B) is the molar ratio, and the structural unit represented by the formula (A): Formula (B) The polycarbonate diol according to [4], wherein the structural unit represented by = 50:50 to 99:1.

[6] 前記式(A)で表される構造単位と前記式(B)で表される構造単位との割合が、モル比率で、式(A)で表される構造単位:式(B)で表される構造単位=80:20~99:1である[5]に記載のポリカーボネートジオール。 [6] The ratio of the structural unit represented by the formula (A) to the structural unit represented by the formula (B) is the molar ratio, and the structural unit represented by the formula (A): Formula (B) The polycarbonate diol according to [5], wherein the structural unit represented by = 80:20 to 99:1.

[7] 前記式(A)におけるRが炭素数4~6の脂肪族炭化水素基である[4]ないし[6]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール。 [7] The polycarbonate diol according to any one of [4] to [6], wherein R 1 in formula (A) is an aliphatic hydrocarbon group having 4 to 6 carbon atoms.

[8] 前記式(B)におけるLが単結合である[4]ないし[7]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール。 [8] The polycarbonate diol according to any one of [4] to [7], wherein L1 in formula (B) is a single bond.

[9] 前記式(B)で表される構造単位が下記式(B1)で表される構造単位である[8]に記載のポリカーボネートジオール。 [9] The polycarbonate diol according to [8], wherein the structural unit represented by the formula (B) is a structural unit represented by the following formula (B1).

Figure 0007187844000003
Figure 0007187844000003

[10] 前記式(B)で表される構造単位が下記式(D)で表される構造単位である[4]ないし[7]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール。 [10] The polycarbonate diol according to any one of [4] to [7], wherein the structural unit represented by formula (B) is a structural unit represented by formula (D) below.

Figure 0007187844000004
Figure 0007187844000004

(ただし、RおよびRはそれぞれ独立に主鎖の炭素数が4~12の脂肪族炭化水素基を表し、分岐鎖を有していてもよく、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。LはO,S,Nから選ばれるヘテロ原子を含む炭素数1~12の連結基である。) (However, R 3 and R 4 each independently represent an aliphatic hydrocarbon group having a main chain of 4 to 12 carbon atoms, may have a branched chain, and contain a heteroatom of O, S, or N. L 2 is a heteroatom-containing linking group of 1 to 12 carbon atoms selected from O, S and N.)

[11] 前記式(D)で表される構造単位が下記式(D1)で表される構造単位である[10]に記載のポリカーボネートジオール。 [11] The polycarbonate diol according to [10], wherein the structural unit represented by the formula (D) is a structural unit represented by the following formula (D1).

Figure 0007187844000005
Figure 0007187844000005

(ただし、Rは式(D)におけると同義である。) (However, R 3 has the same definition as in formula (D).)

[12] [1]ないし[11]のいずれかに記載の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1」と称す。)と、カルボキシル基を含まない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2」と称す。)を含むポリカーボネートジオール組成物。 [12] The polycarbonate diol described in any one of [1] to [11] (hereinafter referred to as "polycarbonate diol 1") and a polycarbonate diol containing no carboxyl group (hereinafter referred to as "polycarbonate diol 2"). ).

[13] 前記ポリカーボネートジオール2が前記式(A)で表される構造単位を含むポリカーボネートジオールである[12]に記載のポリカーボネートジオール組成物。 [13] The polycarbonate diol composition according to [12], wherein the polycarbonate diol 2 is a polycarbonate diol containing a structural unit represented by the formula (A).

[14] [1]ないし[11]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール、或いは[12]又は[13]に記載のポリカーボネートジオール組成物を用いたポリウレタン。 [14] A polyurethane using the polycarbonate diol according to any one of [1] to [11] or the polycarbonate diol composition according to [12] or [13].

[15] [1]ないし[11]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール、或いは[11]又は[12]に記載のポリカーボネートジオール組成物と、イソシアネート及び鎖延長剤とを用いた水系ポリウレタン分散体。 [15] An aqueous polyurethane dispersion using the polycarbonate diol according to any one of [1] to [11] or the polycarbonate diol composition according to [11] or [12], an isocyanate and a chain extender.

[16] [14]に記載のポリウレタンを用いた人工皮革または合成皮革。 [16] Artificial leather or synthetic leather using the polyurethane according to [14].

[17] [14]に記載のポリウレタンを用いた塗料またはコーティング剤。 [17] A paint or coating agent using the polyurethane of [14].

[18] [14]に記載のポリウレタンを用いた弾性繊維。 [18] Elastic fibers using the polyurethane described in [14].

[19] [14]に記載のポリウレタンを用いた水系ポリウレタン塗料。 [19] A water-based polyurethane paint using the polyurethane according to [14].

[20] [14]に記載のポリウレタンを用いた粘着剤または接着剤。 [20] A pressure-sensitive adhesive or adhesive using the polyurethane described in [14].

[21] [1]ないし[11]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール、或いは[12]又は[13]に記載のポリカーボネートジオール組成物を用いた活性エネルギー線硬化性重合体組成物。 [21] An active energy ray-curable polymer composition using the polycarbonate diol according to any one of [1] to [11] or the polycarbonate diol composition according to [12] or [13].

[22] 下記工程1,2をこの順で行うカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法。
工程1:カルボキシル基前駆体基を有するジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを反応させてポリカーボネートジオールを得る重合工程
工程2:工程1で得られたポリカーボネートジオールのカルボキシル基前駆体基をカルボキシル基に変換する変換工程
[22] A method for producing a carboxyl group-containing polycarbonate diol, wherein the following steps 1 and 2 are performed in this order.
Step 1: Polymerization step of reacting a dihydroxy compound having a carboxyl group precursor group with a carbonate compound to obtain a polycarbonate diol Step 2: Conversion of converting the carboxyl group precursor group of the polycarbonate diol obtained in Step 1 into a carboxyl group process

[23] 下記工程1-1,2-1をこの順で行うカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法。
工程1-1:保護したカルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを反応させてポリカーボネートジオールを得る重合工程
工程2-1:工程1-1で得られたポリカーボネートジオールのカルボキシル基の保護基を脱離させる脱保護工程
[23] A method for producing a carboxyl group-containing polycarbonate diol by performing the following steps 1-1 and 2-1 in this order.
Step 1-1: Polymerization step of reacting a dihydroxy compound having a protected carboxyl group with a carbonate compound to obtain a polycarbonate diol Step 2-1: Removing the protective group of the carboxyl group of the polycarbonate diol obtained in Step 1-1 Deprotection step to release

[24] 下記工程1-2,2-2をこの順で行うカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法。
工程1-2:不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを反応させてポリカーボネートジオールを得る重合工程
工程2-2:工程1-2で得られたポリカーボネートジオールの不飽和結合に対して、カルボキシル基導入化合物を反応させてカルボキシル基を導入するカルボキシル基導入工程
[24] A method for producing a carboxyl group-containing polycarbonate diol by performing the following steps 1-2 and 2-2 in this order.
Step 1-2: Polymerization step of reacting a dihydroxy compound having an unsaturated bond with a carbonate compound to obtain a polycarbonate diol Step 2-2: With respect to the unsaturated bond of the polycarbonate diol obtained in Step 1-2, carboxyl A carboxyl group introduction step of reacting a group-introducing compound to introduce a carboxyl group

[25] 下記式(X)で表される構造単位を有するポリカーボネートジオールに、メルカプト基を有する化合物を反応させて、下記式(D2)で表される構造単位を有するポリカーボネートジオールを製造するカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法。 [25] A carboxyl group for producing a polycarbonate diol having a structural unit represented by the following formula (D2) by reacting a polycarbonate diol having a structural unit represented by the following formula (X) with a compound having a mercapto group: A method for producing a contained polycarbonate diol.

Figure 0007187844000006
Figure 0007187844000006

(ただし、Rは主鎖の炭素数が4~12の脂肪族炭化水素基を表し、分岐鎖を有していてもよく、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。Lは炭素数1~12の炭化水素基であり、分岐鎖を有していてもよい。) (However, R 3 represents an aliphatic hydrocarbon group having a main chain of 4 to 12 carbon atoms, may have a branched chain, and may contain a heteroatom of O, S, or N. L 3 is It is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms and may have a branched chain.)

本発明によれば、耐薬品性、耐溶剤性、柔軟性、機械強度、耐熱性、耐加水分解性などのバランスが良好な、合成皮革、エラストマー、コーティング剤用途等に有用な水系ポリウレタン分散体の原料として好適なカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールを提供することができる。 According to the present invention, a water-based polyurethane dispersion that has a good balance of chemical resistance, solvent resistance, flexibility, mechanical strength, heat resistance, hydrolysis resistance, etc., and is useful for synthetic leather, elastomers, coating agents, etc. It is possible to provide a carboxyl group-containing polycarbonate diol suitable as a raw material for.

本発明のポリカーボネートジオールを用いて製造した人工皮革や合成皮革、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、塗料、コーティング材は、耐薬品性、耐溶剤性、柔軟性、機械強度、耐熱性、耐加水分解性などにバランスよく優れたものである。また、本発明のポリカーボネートジオールを用いたポリウレタンを加工する際、ポリウレタン溶液の長期保存も可能となることから、本発明のポリエステルポリカーボネートジオールは、産業上極めて有用なものである。 Artificial leather, synthetic leather, thermoplastic polyurethane elastomer, paint, and coating materials produced using the polycarbonate diol of the present invention have excellent chemical resistance, solvent resistance, flexibility, mechanical strength, heat resistance, hydrolysis resistance, etc. It is well-balanced and excellent. In addition, the polyester polycarbonate diol of the present invention is industrially very useful because the polyurethane solution can be stored for a long time when processing the polyurethane using the polycarbonate diol of the present invention.

以下、本発明の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の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。 The embodiments of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the invention.

[1.ポリカーボネートジオール]
本発明のポリカーボネートジオールは、2種以上のカーボネート構造単位を含むランダム共重合体よりなる、数平均分子量(Mn)が500~5000で、分子量分布(Mw/Mn)が1.6以上のポリカーボネートジオールであって、カルボキシル基を含む構造単位を有し、該ポリカーボネートジオールの原料ジヒドロキシ化合物の2つの水酸基間に存在する炭素原子に由来して、該ポリカーボネートジオールのカーボネート構造単位に導入された炭素原子の数の平均値(以下、この値を「平均炭素数」と称す。)が3.5~10.0であることを特徴とする。
[1. Polycarbonate Diol]
The polycarbonate diol of the present invention is a polycarbonate diol comprising a random copolymer containing two or more types of carbonate structural units, having a number average molecular weight (Mn) of 500 to 5000 and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.6 or more. and having a structural unit containing a carboxyl group, the number of carbon atoms introduced into the carbonate structural unit of the polycarbonate diol originating from the carbon atoms existing between two hydroxyl groups of the raw material dihydroxy compound of the polycarbonate diol. It is characterized by having an average number (hereinafter referred to as "average carbon number") of 3.5 to 10.0.

<1-1.平均炭素数>
本発明における平均炭素数とは、ポリカーボネートジオールの原料として使用したジヒドロキシ化合物に由来して、ポリカーボネートジオールの構造単位に導入されたジヒドロキシ化合物の2つの水酸基の間の平均炭素数を表す。例えば、構造単位に導入されたジヒドロキシ化合物において、1,6-ヘキサンジオールの炭素数は6、1,4-ブタンジオールの炭素数は4、ジメチロールプロピオン酸の炭素数は3となる。ここで炭素数は、ジヒドロキシ化合物の2つの水酸基の間の炭素原子の数であり、2つの水酸基の間の連結基に含有するヘテロ原子や、2つの水酸基の間の連結基から分岐した炭素鎖は考慮しない。平均炭素数はポリカーボネートジオールの構造単位に導入されたジヒドロキシ化合物の炭素数と、該ジヒドロキシ化合物の全ジヒドロキシ化合物に対するモル比率から計算する。ポリカーボネートジオールの構造単位の同定とモル比率の分析には、H-NMRを用いる。具体的な方法は、後述の実施例の項に記載される通りである。
<1-1. Average carbon number>
The average carbon number in the present invention represents the average number of carbon atoms between two hydroxyl groups of the dihydroxy compound introduced into the structural unit of the polycarbonate diol derived from the dihydroxy compound used as the raw material of the polycarbonate diol. For example, among the dihydroxy compounds introduced into the structural units, 1,6-hexanediol has 6 carbon atoms, 1,4-butanediol has 4 carbon atoms, and dimethylolpropionic acid has 3 carbon atoms. Here, the number of carbon atoms is the number of carbon atoms between two hydroxyl groups in the dihydroxy compound, and the heteroatom contained in the linking group between the two hydroxyl groups and the carbon chain branched from the linking group between the two hydroxyl groups. is not considered. The average carbon number is calculated from the carbon number of the dihydroxy compound introduced into the structural unit of the polycarbonate diol and the molar ratio of the dihydroxy compound to all dihydroxy compounds. 1 H-NMR is used to identify the structural units of the polycarbonate diol and to analyze the molar ratio. A specific method is as described in the Examples section below.

平均炭素数の上限は10.0であり、9.0が好ましく、8.0がより好ましく、7.0が最も好ましい。平均炭素数の下限は3.5であり、3.6が好ましく、3.7がより好ましく、3.8がさらに好ましい。平均炭素数が上記下限未満では、ポリカーボネートジオールを用いて得られるポリウレタンの柔軟性が不足する場合があり、また上記上限を超える場合は、耐薬品性、耐熱性、耐摩耗性が不足する場合がある。 The upper limit of the average carbon number is 10.0, preferably 9.0, more preferably 8.0, and most preferably 7.0. The lower limit of the average carbon number is 3.5, preferably 3.6, more preferably 3.7, even more preferably 3.8. If the average carbon number is less than the above lower limit, the flexibility of the polyurethane obtained using the polycarbonate diol may be insufficient, and if it exceeds the above upper limit, chemical resistance, heat resistance, and abrasion resistance may be insufficient. be.

本発明のカーボネートジオールにおいて、平均炭素数を上述のような好ましい範囲とすることで、得られるポリウレタンの耐薬品性、低温特性、耐熱性、保存安定性などのバランスが良好となる作用機構の詳細は明らかではないが、下記のように推定される。
平均炭素数が上記下限未満のジヒドロキシ化合物でポリカーボネートジオールを構成した場合、カーボネート結合間の距離が短くなり、カーボネート結合の極性により凝集力が高まる。凝集力が高まることにより、耐薬品性、耐アルカリ性、耐水性や耐熱性などが向上するものの、柔軟性が失われるため、低温特性や加工適性に劣るものとなる。
一方、平均炭素数が上記上限を超えるジヒドロキシ化合物でポリカーボネートジオールを構成した際、カーボネート結合間の距離が長くなり、カーボネート結合の極性による凝集力が低下する。凝集力の低下により、柔軟性が向上し、低温特性や加工適性に優れるものの、耐薬品性、耐アルカリ性、耐水性や耐熱性などに劣るものとなる。
これに対して、平均炭素数を上記範囲にすることで、得られるポリウレタンの耐薬品性、低温特性、耐熱性、保存安定性、柔軟性等がバランスよく優れたものとなる。
In the carbonate diol of the present invention, by setting the average number of carbon atoms in the preferred range as described above, the resulting polyurethane has a good balance of chemical resistance, low-temperature properties, heat resistance, storage stability, etc. Details of the mechanism of action is not clear, but is estimated as follows.
When a polycarbonate diol is composed of a dihydroxy compound having an average carbon number of less than the above lower limit, the distance between carbonate bonds becomes short, and the polarity of the carbonate bonds increases the cohesive force. As the cohesion increases, chemical resistance, alkali resistance, water resistance, heat resistance, etc. are improved, but flexibility is lost, resulting in poor low-temperature properties and workability.
On the other hand, when a polycarbonate diol is composed of a dihydroxy compound having an average carbon number exceeding the above upper limit, the distance between carbonate bonds increases, and the cohesion due to the polarity of the carbonate bonds decreases. Due to the decrease in cohesive force, the flexibility is improved and the low-temperature properties and workability are excellent, but the chemical resistance, alkali resistance, water resistance, heat resistance, etc. are inferior.
On the other hand, by setting the average carbon number within the above range, the obtained polyurethane has excellent chemical resistance, low-temperature properties, heat resistance, storage stability, flexibility, etc., in a well-balanced manner.

<1-2.ランダム共重合体>
本発明のポリカーボネートジオールは、2種以上のカーボネート構造単位を含むランダム共重合体であることを特徴とする。
本発明のポリカーボネートジオールがランダム共重合体であることにより、カーボネート結合の間隔が不規則となり、水素結合による分子同士の凝集力が低下するため、このポリカーボネートジオールを用いて得られるポリウレタンの低温特性、柔軟性が良好となる。また凝集力が弱まるため、ポリウレタン溶液やポリウレタン水分散体などに用いた際には、保存安定性が向上する。
<1-2. Random copolymer>
The polycarbonate diol of the present invention is characterized by being a random copolymer containing two or more carbonate structural units.
Since the polycarbonate diol of the present invention is a random copolymer, the intervals between carbonate bonds become irregular, and the cohesive force between molecules due to hydrogen bonding decreases. Good flexibility. In addition, since the cohesive force is weakened, storage stability is improved when used in a polyurethane solution or an aqueous polyurethane dispersion.

<1-3.カルボキシル基を含む構造単位>
本発明のポリカーボネートジオールは、カルボキシル基を含む構造単位を含むことを特徴とする。
ポリウレタンは本来疎水性であるが、本発明のポリカーボネートジオールが、極性基であるカルボキシル基を含む構造単位を有することで、本発明のポリカーボネートジオールを用いてカルボキシル基を有するポリウレタンを得ることができ、このポリウレタンを水中に安定に分散させることができ、得られるポリウレタン水分散体の保存安定性を高めることができる。
この分散安定性を十分発揮するためにはポリカーボネートジオール中のカルボキシル基含有量を適切な範囲にすることが重要である。カルボキシル基含有ポリカーボネートジオール中のカルボキシル基含有量は、ポリカーボネートジオールの酸価(mg/g-KOH)によって表すことができ、好ましい酸価は後述の通りである。
<1-3. Structural Unit Containing Carboxyl Group>
The polycarbonate diol of the present invention is characterized by containing a structural unit containing a carboxyl group.
Polyurethanes are inherently hydrophobic, but since the polycarbonate diol of the present invention has a structural unit containing a polar group, a carboxyl group, a polyurethane having a carboxyl group can be obtained using the polycarbonate diol of the present invention. This polyurethane can be stably dispersed in water, and the storage stability of the obtained aqueous polyurethane dispersion can be enhanced.
In order to fully exhibit this dispersion stability, it is important to set the carboxyl group content in the polycarbonate diol to an appropriate range. The carboxyl group content in the carboxyl group-containing polycarbonate diol can be represented by the acid value (mg/g-KOH) of the polycarbonate diol, and the preferred acid value is as described below.

<1-4.数平均分子量>
本発明のポリカーボネートジオールの数平均分子量は500~5000である。この数平均分子量の上限としては4000以下、さらに3000以下、特に2000以下が好ましい。また下限としては500以上、さらに700以上、特に1000以上が好ましい。数平均分子量が上記下限未満であると、ハードセグメント(ウレタン結合とウレタン結合の距離が短い構造単位)にカルボキシル基が導入されたポリウレタンが形成され、ポリウレタンが固くなったり、風合いが落ちる可能性がある。また、上記上限を超えるとポリカーボネートジオールの粘度が上がり、ポリウレタン合成の際のハンドリングを損なったり、水中でポリウレタン水分散体を十分に撹拌できず分散不良となったり、ポリウレタン水分散体の貯蔵安定性が悪くなったりする。
なお、ここで、ポリカーボネートジオールの数平均分子量は、酸価と水酸基価から算出される値であり、具体的な算出方法は、後述の実施例の項に示される通りである。
<1-4. Number average molecular weight>
The polycarbonate diol of the present invention has a number average molecular weight of 500-5000. The upper limit of the number average molecular weight is preferably 4,000 or less, more preferably 3,000 or less, and particularly preferably 2,000 or less. The lower limit is preferably 500 or more, more preferably 700 or more, and particularly preferably 1000 or more. If the number-average molecular weight is less than the above lower limit, a polyurethane with a carboxyl group introduced into the hard segment (a structural unit with a short distance between urethane bonds) is formed, and the polyurethane may become hard or have poor texture. be. Further, if the above upper limit is exceeded, the viscosity of the polycarbonate diol increases, which impairs the handling during polyurethane synthesis, the polyurethane aqueous dispersion cannot be sufficiently stirred in water, resulting in poor dispersion, and the storage stability of the polyurethane aqueous dispersion is deteriorated. becomes worse.
Here, the number average molecular weight of the polycarbonate diol is a value calculated from the acid value and the hydroxyl value, and the specific calculation method is as shown in Examples below.

<1-5.分子量分布>
本発明のポリカーボネートジオールは分子量分布(Mw/Mn)が1.6以上であることを特徴とする。本発明のポリカーボネートジオールの分子量分布(Mw/Mn)の下限は好ましくは1.7以上、より好ましくは1.8以上であり、上限は3.0以下が好ましく、さらに好ましくは2.5以下、特に好ましくは2.2以下である。ポリカーボネートジオールの分子量分布(Mw/Mn)が上記上限を超える場合、含有する高分子成分が増加するために、ポリカーボネートジオールの粘度や融点が上昇し、ポリウレタン合成時のハンドリング性等が低下する傾向がある。また、分子量分布が上記下限未満のポリカーボネートジオールは、含有する高分子量成分が少ないために、ポリウレタンを合成した際に機械強度が低下したり、柔軟性が低下したり、耐薬品性が低下する可能性がある。また低分子量のオリゴマーが少なく、分子量が揃った成分で構成されているために分子同士の凝集力が強く、ポリウレタン溶液やポリウレタン水分散体などに用いた際には、保存安定性が低下する問題がある。また分子量分布が上記下限未満のポリカーボネートジオールを合成するには、高価な環状モノマーを用いた開環重合やオリゴマーを除くなどの高度な精製操作が必要になり、工業プロセスとしての経済性が低い場合がある。
<1-5. Molecular Weight Distribution>
The polycarbonate diol of the present invention is characterized by having a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.6 or more. The lower limit of the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polycarbonate diol of the present invention is preferably 1.7 or more, more preferably 1.8 or more, and the upper limit is preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less. Especially preferably, it is 2.2 or less. If the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polycarbonate diol exceeds the above upper limit, the amount of polymer components contained increases, so that the viscosity and melting point of the polycarbonate diol increase, and there is a tendency for the handling properties during polyurethane synthesis to decrease. be. Polycarbonate diols with a molecular weight distribution less than the above lower limit contain less high-molecular-weight components, so when synthesizing polyurethane, the mechanical strength may decrease, the flexibility may decrease, and the chemical resistance may decrease. have a nature. In addition, since there are few low-molecular-weight oligomers and it is composed of components with uniform molecular weights, the cohesive force between molecules is strong, and when used in polyurethane solutions or polyurethane water dispersions, storage stability is reduced. There is In order to synthesize a polycarbonate diol with a molecular weight distribution less than the above lower limit, it is necessary to perform ring-opening polymerization using an expensive cyclic monomer and advanced purification operations such as removal of oligomers, and the economic efficiency as an industrial process is low. There is

ここで、ポリカーボネートジオールの分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されたポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)とポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)から求めることができる。測定法の詳細は、後述の実施例の項に示される通りである。 Here, the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polycarbonate diol can be obtained from the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene and the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC). can. The details of the measurement method are as shown in the section of Examples below.

<1-6.酸価>
本発明のポリカーボネートジオールの酸価の上限としては100mg/g-KOH以下が好ましく、80mg/g-KOH以下がさらに好ましく、60mg/g-KOH以下がさらに好ましい。酸価の下限としては1mg/g-KOH以上が好ましく、5mg/g-KOH以下がさらに好ましく、10mg/g-KOH以上が特に好ましい。ポリカーボネートジオールの酸価が上記上限を超えると、カルボキシル基の割合が多すぎて凝集することで、得られるポリウレタンの分散を阻害したり、また酸成分が多すぎて、得られるポリウレタンの耐久性、耐加水分解性、耐候性、透明性、色調が低下することがある。ポリカーボネートジオールの酸価が上記下限未満であると、得られるポリウレタンの疎水性が高まることで凝集し、水中への分散が進行せず、ポリウレタン水分散体の貯蔵安定性が悪くなる。
ポリカーボネートジオールの酸価の測定方法は、後述の実施例の項に示される通りである。
<1-6. Acid value>
The upper limit of the acid value of the polycarbonate diol of the present invention is preferably 100 mg/g-KOH or less, more preferably 80 mg/g-KOH or less, and even more preferably 60 mg/g-KOH or less. The lower limit of the acid value is preferably 1 mg/g-KOH or more, more preferably 5 mg/g-KOH or less, and particularly preferably 10 mg/g-KOH or more. If the acid value of the polycarbonate diol exceeds the above upper limit, the proportion of carboxyl groups is too high, causing agglomeration, which hinders the dispersion of the obtained polyurethane. Hydrolysis resistance, weather resistance, transparency and color tone may deteriorate. If the acid value of the polycarbonate diol is less than the above lower limit, the hydrophobicity of the resulting polyurethane is increased and aggregation occurs, the dispersion in water does not proceed, and the storage stability of the aqueous polyurethane dispersion deteriorates.
The method for measuring the acid value of the polycarbonate diol is as shown in the Examples section below.

<1-7.構造単位(A)と構造単位(B)>
本発明のポリカーボネートジオールは、下記式(A)で表される構造単位(以下、「構造単位(A)」と称す場合がある。)と、下記式(B)で表される構造単位(以下、「構造単位(B)」と称す場合がある。)とを含むことが好ましい。
<1-7. Structural Unit (A) and Structural Unit (B)>
The polycarbonate diol of the present invention comprises a structural unit represented by the following formula (A) (hereinafter sometimes referred to as "structural unit (A)") and a structural unit represented by the following formula (B) (hereinafter , sometimes referred to as “structural unit (B)”).

Figure 0007187844000007
Figure 0007187844000007

(ただし、Rは炭素数4~12の脂肪族炭化水素基を表し、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。) (However, R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms and may contain a heteroatom of O, S or N.)

Figure 0007187844000008
Figure 0007187844000008

(ただし、Rは炭素数3~20の脂肪族炭化水素基を表し、分岐鎖を有していてもよく、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。Lは単結合または主鎖の炭素数が1~12の連結基であり、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。) (However, R 2 represents an aliphatic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, which may have a branched chain and may contain a heteroatom of O, S, N. L 1 is a single bond or a main It is a linking group with a chain having 1 to 12 carbon atoms, and may contain a heteroatom of O, S, or N.)

構造単位(A)において、Rは炭素数4~10、特に炭素数4~6の脂肪族炭化水素基が好ましく、このRの脂肪族炭化水素基としては、直鎖であっても、分岐を有するものであっても、環状構造を有するものであってもよいが、Rは好ましくは直鎖脂肪族炭化水素基またはアルキレンエーテル基である。Rとしては、より好ましくはアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アルカジエニレン基等が挙げられ、中でもアルキレン基が好ましく、特に炭素数4~10のアルキレン基が好ましく、得られるポリウレタンの柔軟性と耐薬品性などのバランスから炭素数4~6のアルキレン基であることが好ましく、入手の容易さから炭素数4のブチレン基又は炭素数6のへキシレン基が最も好ましい。 In the structural unit (A), R 1 is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 4 to 10 carbon atoms, particularly 4 to 6 carbon atoms. Although it may have a branched or cyclic structure, R 1 is preferably a linear aliphatic hydrocarbon group or an alkylene ether group. More preferably, R 1 includes an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an alkadienyl group, and the like. Among them, an alkylene group is preferable, and an alkylene group having 4 to 10 carbon atoms is particularly preferable. An alkylene group having 4 to 6 carbon atoms is preferable from the viewpoint of balance of chemical properties, etc., and a butylene group having 4 carbon atoms or a hexylene group having 6 carbon atoms is most preferable from the viewpoint of ease of availability.

本発明のポリカーボネートジオールは、構造単位(A)の1種のみを含むものであってもよく、Rの異なる2種以上の構造単位(A)を含むものであってもよい。 The polycarbonate diol of the present invention may contain only one type of structural unit (A), or may contain two or more types of structural units (A) having different R 1 .

構造単位(B)は1個以上のカルボキシル基(-COOH)を含む構造単位であり、本発明に好適な構造単位(B)の一例としては、上記式(B)において、Lが単結合で、Rが炭素数3~20の分岐を有していてもよい脂肪族飽和炭化水素基であるものが挙げられ、具体的には、下記式(B1)で表される構造単位が挙げられる。 Structural unit (B) is a structural unit containing one or more carboxyl groups (--COOH), and an example of structural unit (B) suitable for the present invention is formula (B) in which L 1 is a single bond and R 2 is an optionally branched aliphatic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and specific examples include structural units represented by the following formula (B1). be done.

Figure 0007187844000009
Figure 0007187844000009

また、本発明の好適な構造単位(B)の他の例として、下記式(D)で表される構造単位が挙げられ、より好ましくは下記式(D1)で表される構造単位が挙げられる。 Further, another example of the structural unit (B) suitable for the present invention includes a structural unit represented by the following formula (D), more preferably a structural unit represented by the following formula (D1). .

Figure 0007187844000010
Figure 0007187844000010

(ただし、RおよびRはそれぞれ独立に主鎖の炭素数が4~12の脂肪族炭化水素基を表し、分岐鎖を有していてもよく、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。LはO,S,Nから選ばれるヘテロ原子を含む炭素数1~12の連結基である。) (However, R 3 and R 4 each independently represent an aliphatic hydrocarbon group having a main chain of 4 to 12 carbon atoms, may have a branched chain, and contain a heteroatom of O, S, or N. L 2 is a heteroatom-containing linking group of 1 to 12 carbon atoms selected from O, S and N.)

Figure 0007187844000011
Figure 0007187844000011

(ただし、Rは式(D)におけると同義である。) (However, R 3 has the same definition as in formula (D).)

上記式(D1)において、Rは好ましくは炭素数3~12の脂肪族飽和炭化水素基である。 In formula (D1) above, R 3 is preferably an aliphatic saturated hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms.

本発明のポリカーボネートジオールは、構造単位(B)の1種のみを含むものであってもよく、LやRの異なる2種以上の構造単位(B)を含むものであってもよい。 The polycarbonate diol of the present invention may contain only one type of structural unit (B), or may contain two or more types of structural units (B) having different L 1 and R 2 .

本発明のポリカーボネートジオールは、構造単位(A)と構造単位(B)とを、モル比率で構造単位(A):構造単位(B)=50:50~99:1、特に80:20~99:1で、とりわけ85:15~99:1の割合で含むことが好ましい。
上記範囲よりも構造単位(A)が多く、構造単位(B)が少ないと、カルボキシル基を有する構造単位(B)を導入することによる水分散性の向上効果を十分に得ることができず、得られるポリウレタン水分散体の保存安定性が悪くなる傾向があり、逆に構造単位(B)が多く、構造単位(A)が少ないと、カルボキシル基が多すぎて凝集することで、得られるポリウレタンの分散を阻害したり、また酸成分が多すぎて、得られるポリウレタンの耐久性、耐加水分解性、耐候性、透明性、色調が低下することがある。
The polycarbonate diol of the present invention has a structural unit (A) and a structural unit (B) in a molar ratio of structural unit (A):structural unit (B)=50:50 to 99:1, particularly 80:20 to 99. :1, particularly preferably in a ratio of 85:15 to 99:1.
If the structural unit (A) is larger than the above range and the structural unit (B) is smaller than the above range, the effect of improving the water dispersibility by introducing the structural unit (B) having a carboxyl group cannot be sufficiently obtained, The resulting polyurethane aqueous dispersion tends to have poor storage stability. Conversely, if the structural unit (B) is too many and the structural unit (A) is too few, the resulting polyurethane will aggregate due to too many carboxyl groups. or the acid component is too high, the durability, hydrolysis resistance, weather resistance, transparency and color tone of the resulting polyurethane may deteriorate.

なお、本発明のポリカーボネートジオールにおける構造単位(A)と構造単位(B)のモル比率は、後述の実施例の項に示される通り、H-NMRによる測定で求めることができる。 The molar ratio of the structural unit (A) to the structural unit (B) in the polycarbonate diol of the present invention can be determined by 1 H-NMR measurement, as shown in the Examples section below.

<1-8.エステル結合率>
本発明のポリカーボネートジオールはカーボネート結合が多く存在するが、エステル結合が少量含まれてもよい。
ポリカーボネートジオール1分子あたりにおける、カーボネート結合数とエステル結合数の合計に対するエステル結合数の割合を「エステル結合率」と表記した場合、本発明のポリカーボネートジオールのエステル結合率は20%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、5%以下がさらに好ましく、0%であることが最も好ましい。エステル結合が存在すると得られるポリウレタンの柔軟性が向上することがあるが、上記上限を超えて存在する場合、得られるポリウレタンの耐薬品性、耐加水分解性、耐熱性が低下する傾向がある。ポリカーボネートジオールのエステル結合率は、後述の実施例の項に記載の方法で測定、算出することができる。
<1-8. Ester bond rate>
Although the polycarbonate diol of the present invention contains many carbonate bonds, it may contain a small amount of ester bonds.
When the ratio of the number of ester bonds to the total number of carbonate bonds and the number of ester bonds per molecule of polycarbonate diol is expressed as "ester bond rate", the ester bond rate of the polycarbonate diol of the present invention is preferably 20% or less, and 10%. % or less, more preferably 5% or less, and most preferably 0%. The presence of ester bonds may improve the flexibility of the resulting polyurethane, but when present in excess of the above upper limit, the chemical resistance, hydrolysis resistance and heat resistance of the resulting polyurethane tend to decrease. The ester bond rate of the polycarbonate diol can be measured and calculated by the method described in Examples below.

<1-9.カルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法>
以下に、上記のような特徴を有する本発明のカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法について説明する。
<1-9. Method for Producing Carboxyl Group-Containing Polycarbonate Diol>
The method for producing the carboxyl group-containing polycarbonate diol of the present invention having the characteristics described above will be described below.

ポリカーボネートジオールの重合する際、反応系内にエステル化の副反応やエステル交換触媒の失活を引き起こす置換基(カーボネート重合阻害基と示す)が存在しないことが好ましい。カーボネート重合阻害基としては、カルボキシル基及びメチルエステル基及びエチルエステル基などが挙げられる。カーボネート重合阻害基がある状態で、カーボネート重合を実施した場合には、カーボネート重合が進行せずに分子量が伸びなかったり、副生したエステル結合により架橋が進行し、ゲル化が起こったりすることがある。 When the polycarbonate diol is polymerized, it is preferable that there is no substituent group (referred to as a carbonate polymerization inhibiting group) that causes a side reaction of esterification or deactivation of the transesterification catalyst in the reaction system. The carbonate polymerization inhibiting group includes a carboxyl group, a methyl ester group, an ethyl ester group, and the like. When carbonate polymerization is carried out in the presence of a carbonate polymerization-inhibiting group, the carbonate polymerization does not progress and the molecular weight does not increase, or the by-produced ester bond promotes cross-linking and gelation may occur. be.

よって、本発明では、上記カーボネート重合阻害基を用いずにカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールを合成するために、下記の2つの工程を順に経てカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールを製造することが好ましい。また実機での生産性を向上させるために、工程1と工程2を一つの反応器で実施したり、途中で精製を行わずに連続して実施すること(ワンポット製造)も可能である。
工程1:カルボキシル基前駆体基を有するジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを反応させてポリカーボネートジオールを得る重合工程
工程2:工程1で得られたポリカーボネートジオールのカルボキシル基前駆体基をカルボキシル基に変換する変換工程
Therefore, in the present invention, in order to synthesize a carboxyl group-containing polycarbonate diol without using the above-described carbonate polymerization inhibiting group, it is preferable to produce a carboxyl group-containing polycarbonate diol through the following two steps in order. In addition, in order to improve the productivity in an actual machine, it is possible to carry out Steps 1 and 2 in one reactor, or to carry out the steps continuously without purification (one-pot production).
Step 1: Polymerization step of reacting a dihydroxy compound having a carboxyl group precursor group with a carbonate compound to obtain a polycarbonate diol Step 2: Conversion of converting the carboxyl group precursor group of the polycarbonate diol obtained in Step 1 into a carboxyl group process

上記工程1で用いるカルボキシル基前駆体基を有するジヒドロキシ化合物とは、ポリカーボネートジオール重合時に不活性であり、重合後の反応によってポリカーボネートジオール中にカルボキシル基を導入できる化合物を示す。その特性を持てば、特に制限はないが、後述の項に示す保護したカルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物や不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物が好ましい。 The dihydroxy compound having a carboxyl group precursor group used in step 1 is a compound that is inactive during polymerization of the polycarbonate diol and capable of introducing a carboxyl group into the polycarbonate diol by a reaction after polymerization. Although there is no particular limitation as long as it has the properties, dihydroxy compounds having a protected carboxyl group and dihydroxy compounds having an unsaturated bond, which will be described later, are preferred.

カルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの具体的な製造方法としては特に制限はないが、原料の調達や合成操作の容易性から、特に下記の製造方法1、2が好ましい。
製造方法1:下記工程1-1,2-1をこの順で行うカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法。
工程1-1:保護したカルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを反応させてポリカーボネートジオールを得る重合工程
工程2-1:工程1-1で得られたポリカーボネートジオールのカルボキシル基の保護基を脱離させる脱保護工程
製造方法2:下記工程1-2,2-2をこの順で行うカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法。
工程1-2:不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを反応させてポリカーボネートジオールを得る重合工程
工程2-2:工程1-2で得られたポリカーボネートジオールの不飽和結合に対して、カルボキシル基導入化合物を反応させてカルボキシル基を導入するカルボキシル基導入工程
Although there are no particular restrictions on the specific method for producing the carboxyl group-containing polycarbonate diol, the following production methods 1 and 2 are particularly preferred in view of the ease of raw material procurement and synthetic operations.
Production method 1: A method for producing a carboxyl group-containing polycarbonate diol by performing the following steps 1-1 and 2-1 in this order.
Step 1-1: Polymerization step of reacting a dihydroxy compound having a protected carboxyl group with a carbonate compound to obtain a polycarbonate diol Step 2-1: Removing the protective group of the carboxyl group of the polycarbonate diol obtained in Step 1-1 Removal deprotection step Manufacturing method 2: A method for manufacturing a carboxyl group-containing polycarbonate diol in which the following steps 1-2 and 2-2 are performed in this order.
Step 1-2: Polymerization step of reacting a dihydroxy compound having an unsaturated bond with a carbonate compound to obtain a polycarbonate diol Step 2-2: With respect to the unsaturated bond of the polycarbonate diol obtained in Step 1-2, carboxyl A carboxyl group introduction step of reacting a group-introducing compound to introduce a carboxyl group

<1-9-1.製造方法1>
以下に製造方法1について説明する。
製造方法1は下記反応式で表される。
<1-9-1. Manufacturing method 1>
Manufacturing method 1 will be described below.
Production method 1 is represented by the following reaction formula.

Figure 0007187844000012
Figure 0007187844000012

(上記反応式において、Rは式(A)におけるRと同義であり、L,Rは式(B)におけるL,Rと同義である。Xはカルボキシル基の保護基である。Rは後述のカーボネート化合物のアルキル基、アリール基又は2つのRが結合してなるアルキレン基を表す。) (In the above reaction formula, R 1 has the same definition as R 1 in formula (A), and L 1 and R 2 have the same meaning as L 1 and R 2 in formula (B). X is a carboxyl-protecting group. Rc represents an alkyl group, an aryl group, or an alkylene group formed by bonding two Rcs of a carbonate compound described later.)

製造方法1は、保護基Xにより保護されたカルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物a及びジヒドロキシ化合物bとカーボネート化合物を用いて、ポリカーボネートジオール重合条件下に重合して保護されたカルボキシル基を有するポリカーボネートジオールcを製造し、この重合反応後に脱保護することにより、カルボキシル基含有のポリカーボネートジオールdを得る方法である。製造方法1におけるポリカーボネートジオールの重合方法に関してはポリカーボネート重合工程の項に記すとおりである。 Production method 1 uses a dihydroxy compound a and a dihydroxy compound b having a carboxyl group protected by a protecting group X and a carbonate compound to polymerize under polycarbonate diol polymerization conditions to obtain a polycarbonate diol c having a protected carboxyl group. It is a method of obtaining a carboxyl group-containing polycarbonate diol d by producing and deprotecting after the polymerization reaction. The polymerization method of the polycarbonate diol in production method 1 is as described in the section of the polycarbonate polymerization step.

カルボキシル基の保護基Xとしては特に限定されないが、ポリカーボネートジオール重合条件下において不活性で、安価で、重合後にポリカーボネートジオール骨格を保ったまま脱保護しやすいものが好ましく、具体的には炭素数3~12の分岐や環状構造を含んでもよいアルキル基(イソプロピル基、t-ブチル基、s-ブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基など)、フェニル基、ベンジル基、p-メトキシベンジル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、メトキシメチル基、メトキシエチル基、フェナシル基、p-メトキシフェナシル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチルt-ブチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基などが好ましく、温和な水素化還元で脱保護できて安価なベンジル基が最も好ましい。 The protecting group X for the carboxyl group is not particularly limited, but is preferably inert under the polycarbonate diol polymerization conditions, inexpensive, and easily deprotected while maintaining the polycarbonate diol skeleton after polymerization. Specifically, it has 3 carbon atoms. Alkyl groups (isopropyl, t-butyl, s-butyl, cyclopentyl, cyclohexyl, etc.) that may contain 12 branched or cyclic structures, phenyl, benzyl, p-methoxybenzyl, tetrahydro A pyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, a methoxymethyl group, a methoxyethyl group, a phenacyl group, a p-methoxyphenacyl group, a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a dimethyl t-butylsilyl group, a dimethylphenylsilyl group, etc. are preferred, and mild hydrogen A benzyl group, which can be deprotected by chemical reduction and is inexpensive, is most preferred.

カルボキシル基の保護基を脱離させる脱保護工程としては特に手法に限定はないが、カーボネート結合に対して、不活性な還元条件下での脱保護が好ましい。特にベンジル基の脱保護において、金属触媒と水素を用いた接触還元による手法が温和な条件で脱保護が進行するために好ましい。 The deprotection step for removing the protecting group of the carboxyl group is not particularly limited in technique, but deprotection under inert reducing conditions for the carbonate bond is preferable. Particularly in the deprotection of a benzyl group, a method of catalytic reduction using a metal catalyst and hydrogen is preferable because the deprotection proceeds under mild conditions.

製造方法1においては、製造されるカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールに、ジヒドロキシ化合物bにより構造単位(A)が導入され、保護基Xにより保護されたカルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物aにより構造単位(B)が導入されるため、重合工程に用いるジヒドロキシ化合物bと、保護基Xにより保護されたカルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物aとの使用割合を調整することにより、得られるカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの構造単位(A)と構造単位(B)のモル比率を調整することができる。 In production method 1, the structural unit (A) is introduced into the carboxyl group-containing polycarbonate diol to be produced by the dihydroxy compound b, and the structural unit (B) is introduced by the dihydroxy compound a having a carboxyl group protected by the protecting group X. Therefore, the structural unit (A ) and the structural unit (B) can be adjusted.

<1-9-2.製造方法2>
以下に製造方法2について説明する。
製造方法2は下記反応式で表される。
<1-9-2. Manufacturing method 2>
Manufacturing method 2 will be described below.
Production method 2 is represented by the following reaction formula.

Figure 0007187844000013
Figure 0007187844000013

(上記反応式において、Rは式(A)におけるRと同義であり、Rは、炭素数3~12の分岐を含むアルキル基である。Rは後述のカーボネート化合物のアルキル基、アリール基又は2つのRが結合してなるアルキレン基を表す。L及びLは炭素数3~12の分岐を含んでもよいアルキレン基であり、Yは後の項に示す不飽和結合反応基由来のO、N、S原子などを表す。) (In the above reaction formula, R 1 has the same definition as R 1 in formula (A), R U is a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, R C is an alkyl group of the carbonate compound described later, represents an aryl group or an alkylene group formed by bonding two R c , L 2 and L 4 are an optionally branched alkylene group having 3 to 12 carbon atoms, and Y represents an unsaturated bond reaction described later. represents O, N, S atoms, etc. derived from the group.)

製造方法2は、不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物eとジヒドロキシ化合物bとカーボネート化合物を用いて、ポリカーボネートジオール重合条件下に重合して不飽和結合を有するポリカーボネートジオールfを製造し、この重合反応後に、不飽和結合を有するポリカーボネートジオールfの不飽和結合に対して、カルボキシル基導入化合物gを反応させてカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールhを得る方法である。製造方法2においても、ポリカーボネートジオールの重合法に関しては、ポリカーボネートジオール重合工程の項に示す通りである。また実機での生産性を向上させるために、上記の工程を一つの反応器で実施したり、途中で精製を行わずに連続して実施すること(ワンポット製造)も可能である。 In production method 2, a dihydroxy compound e having an unsaturated bond, a dihydroxy compound b, and a carbonate compound are polymerized under polycarbonate diol polymerization conditions to produce a polycarbonate diol f having an unsaturated bond, and after this polymerization reaction, In this method, the unsaturated bonds of a polycarbonate diol f having unsaturated bonds are reacted with a carboxyl group-introducing compound g to obtain a carboxyl group-containing polycarbonate diol h. Also in the production method 2, the polymerization method of the polycarbonate diol is as shown in the section of the polycarbonate diol polymerization step. In addition, in order to improve the productivity in an actual machine, it is possible to carry out the above steps in one reactor, or to carry out the steps continuously without purification (one-pot production).

不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物eとしては、2-ブテンー1,4-ジオール、2-ペンテンー1,5-ジオール、3-ヘキセンー1,6-ジオール、シクロヘキセンジメタノール、フマル酸ビス(ヒドロキシアルキル)類などが挙げられるが、不飽和結合の反応性の観点からフマル酸ビス(ヒドロキシアルキル)(アルキル基の炭素数3~12)が好ましい。さらにポリカーボネートジオール重合時の安定性と入手の容易さから、アルキル基の炭素数が6のフマル酸ビス(ヒドロキシへキシル)が最も好ましい。不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物eは、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Dihydroxy compounds e having an unsaturated bond include 2-butene-1,4-diol, 2-pentene-1,5-diol, 3-hexene-1,6-diol, cyclohexenedimethanol, and bis(hydroxyalkyl) fumarates. etc., but bis(hydroxyalkyl) fumarate (alkyl group having 3 to 12 carbon atoms) is preferable from the viewpoint of the reactivity of the unsaturated bond. Furthermore, bis(hydroxyhexyl) fumarate having 6 carbon atoms in the alkyl group is most preferable from the viewpoint of stability during polymerization of polycarbonate diol and ease of availability. Dihydroxy compound e having an unsaturated bond may be used alone or in combination of two or more.

また、カルボキシル基導入化合物gとしては特に限定されないが、カルボキシル基と不飽和結合反応基をそれぞれ1つ以上有する必要がある。不飽和結合反応基としては特に限定されないが、カルボキシル基に対して不活性な条件において、ポリカーボネートジオール中の不飽和結合と反応することができる置換基である。不飽和結合反応基の具体的な例としては、水酸基、アミノ基、メルカプト基などが挙げられるが、反応性の観点からメルカプト基が最も好ましい。具体的な化合物としては特に限定されないが、安定性の観点から1-メルカプト酢酸、1-メルカプトプロピオン酸、1-メルカプトブタン酸などのアルキル基の両末端にメルカプト基とカルボキシル基がある化合物が好ましく、入手の容易さから1-メルカプト酢酸が最も好ましい。
カルボキシル基導入化合物についても、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また不飽和結合反応基を反応させる工程において、反応を加速するために添加剤や溶媒などを用いてもよく、メルカプト基を含有する化合物を用いる場合には3級アミンの添加が反応を加速する場合がある。
The carboxyl group-introduced compound g is not particularly limited, but must have at least one carboxyl group and at least one unsaturated bond reactive group. Although the unsaturated bond-reactive group is not particularly limited, it is a substituent capable of reacting with the unsaturated bond in the polycarbonate diol under conditions inert to the carboxyl group. Specific examples of the unsaturated bond reactive group include a hydroxyl group, an amino group, a mercapto group and the like, and the mercapto group is most preferable from the viewpoint of reactivity. Specific compounds are not particularly limited, but from the viewpoint of stability, compounds having a mercapto group and a carboxyl group at both ends of an alkyl group such as 1-mercaptoacetic acid, 1-mercaptopropionic acid, and 1-mercaptobutanoic acid are preferred. , 1-mercaptoacetic acid is most preferred because of its availability.
As for the carboxyl group-introducing compounds, either one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. In the step of reacting the unsaturated bond reactive group, an additive or solvent may be used to accelerate the reaction, and when a compound containing a mercapto group is used, the addition of a tertiary amine accelerates the reaction. Sometimes.

製造方法2においては、製造されるカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールに、ジヒドロキシ化合物bにより構造単位(A)が導入され、不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物eにより構造単位(B)が導入されるため、重合工程に用いるジヒドロキシ化合物bと、不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物eとの使用割合を調整することにより、得られるカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの構造単位(A)と構造単位(B)のモル比率を調整することができる。 In production method 2, the structural unit (A) is introduced into the carboxyl group-containing polycarbonate diol to be produced by the dihydroxy compound b, and the structural unit (B) is introduced by the dihydroxy compound e having an unsaturated bond. The molar ratio of the structural unit (A) to the structural unit (B) of the resulting carboxyl group-containing polycarbonate diol is adjusted by adjusting the ratio of the dihydroxy compound b used in the step and the dihydroxy compound e having an unsaturated bond. can do.

以下に、製造方法2のより具体的な例として、不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物としてフマル酸(ビスアルキル)、不飽和結合反応基としてアルキル基の一方ので、末端にメルカプト基があり、他方の末端にカルボキシル基がある化合物を用いた例を示す。
この方法は、下記式(X)で表される構造単位を有するポリカーボネートジオールに、メルカプト基を有する化合物を反応させて、下記式(D2)で表される構造単位を有するカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールを製造する方法であり、下記反応式で表される。
Below, as a more specific example of production method 2, fumaric acid (bisalkyl) is used as the dihydroxy compound having an unsaturated bond, one of the alkyl groups as the unsaturated bond reactive group has a mercapto group at the end, and the other has a mercapto group. An example using a compound having a terminal carboxyl group is shown.
In this method, a polycarbonate diol having a structural unit represented by the following formula (X) is reacted with a compound having a mercapto group to obtain a carboxyl group-containing polycarbonate diol having a structural unit represented by the following formula (D2). It is a manufacturing method, represented by the following reaction formula.

Figure 0007187844000014
Figure 0007187844000014

(ただし、Rは主鎖の炭素数が4~12の脂肪族炭化水素基を表し、分岐鎖を有していてもよく、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。Lは炭素数1~12の炭化水素基であり、分岐鎖を有していてもよい。) (However, R 3 represents an aliphatic hydrocarbon group having a main chain of 4 to 12 carbon atoms, may have a branched chain, and may contain a heteroatom of O, S, or N. L 3 is It is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms and may have a branched chain.)

Figure 0007187844000015
Figure 0007187844000015

(上記反応式において、Rは式(A)におけるRと同義であり、L,Rは式(D2)におけるL,Rと同義である。Rは後述のカーボネート化合物のアルキル基、アリール基又は2つのRが結合してなるアルキレン基を表す。) (In the above reaction scheme, R 1 has the same meaning as R 1 in formula (A), L 3 and R 3 have the same meaning as L 3 and R 3 in formula (D2). R c is the carbonate compound described later. represents an alkyl group, an aryl group, or an alkylene group formed by bonding two Rc 's.)

<1-9-3.ポリカーボネート重合工程>
<1-9-3-1.通常ジヒドロキシ化合物>
製造方法1及び2において、構造単位(A)の導入に用いるジヒドロキシ化合物b(以下、「通常ジヒドロキシ化合物」と称す場合がある。)は、前述の保護基Xで保護されたカルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物aや不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物eなどのカルボキシル基前駆体基を有するジヒドロキシ化合物との組み合わせにおいて、得られるポリカーボネートジオールの平均炭素数が前述の範囲となる組み合わせで用いられる。
本発明で用いる通常ジヒドロキシ化合物としては、1,3-プロパンジオール、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、1,3-ブタンジオール、2-メチル-1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、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、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,16-ヘキサデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、イソソルビド等が挙げられる。これらの中でも、1,3-プロパンジオール、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、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、シクロヘキサンジメタノール、イソソルビドが好ましく、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールが特に好ましく、とりわけ好ましくは1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオールである。これらの通常ジヒドロキシ化合物は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<1-9-3. Polycarbonate polymerization step>
<1-9-3-1. Ordinary dihydroxy compound>
In production methods 1 and 2, the dihydroxy compound b (hereinafter sometimes referred to as "ordinary dihydroxy compound") used for introducing the structural unit (A) is a dihydroxy In combination with a dihydroxy compound having a carboxyl group precursor group such as the compound a and the dihydroxy compound e having an unsaturated bond, the average carbon number of the obtained polycarbonate diol is used in the above range.
Usual dihydroxy compounds used in the present invention include 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, 1,3-butanediol, 2-methyl-1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10- Decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, 1,13-tridecanediol, 1,14-tetradecanediol, 1,16-hexadecanediol, 1,18-octadecanediol, 1,20- Examples include eicosanediol, cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol, isosorbide and the like. Among these, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol , 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, cyclohexanedimethanol, and isosorbide are preferred, and 1,4-butanediol and 1,5-pentanediol. , 1,6-hexanediol are particularly preferred, and 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol are particularly preferred. These normal dihydroxy compounds may be used alone or in combination of two or more.

<1-9-3-2.カーボネート化合物>
本発明のカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法において、原料となるカーボネート化合物はジアルキルカーボネート、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネートなどが挙げられる。その中で、反応性の観点からジアリールカーボネートを含むことが好ましい。
<1-9-3-2. Carbonate compound>
In the method for producing a carboxyl group-containing polycarbonate diol of the present invention, examples of carbonate compounds used as raw materials include dialkyl carbonates, alkylene carbonates and diaryl carbonates. Among them, it is preferable to contain a diaryl carbonate from the viewpoint of reactivity.

本発明のカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造に好ましく用いることができるカーボネート化合物の具体例としては、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、ジフェニルカーボネートが挙げられ、特にジフェニルカーボネートが好ましい。 Specific examples of carbonate compounds that can be preferably used in the production of the carboxyl group-containing polycarbonate diol of the present invention include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate and diphenyl carbonate, with diphenyl carbonate being particularly preferred.

本発明のカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造において、カーボネート化合物の使用量は、特に限定されないが、ジヒドロキシ化合物の合計1モルに対するモル比率で、下限が好ましくは0.75、より好ましくは0.80、さらに好ましくは0.84であり、上限は好ましくは1.00、より好ましくは0.98、さらに好ましくは0.97である。カーボネート化合物の使用量が上記上限を超えると得られるポリカーボネートジオールの末端基が水酸基でないものの割合が増加したり、分子量が所定の範囲とならない場合があり、前記下限より低いと所定の分子量まで重合が進行しない場合がある。 In the production of the carboxyl group-containing polycarbonate diol of the present invention, the amount of the carbonate compound used is not particularly limited. It is more preferably 0.84, and the upper limit is preferably 1.00, more preferably 0.98, still more preferably 0.97. If the amount of the carbonate compound used exceeds the above upper limit, the ratio of non-hydroxy terminal groups in the resulting polycarbonate diol may increase, or the molecular weight may not fall within the predetermined range. It may not progress.

<1-9-3-3.エステル交換触媒>
本発明のカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールは、ジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを、エステル交換触媒の存在下にエステル交換反応により重縮合することにより製造することができる。
エステル交換触媒としては、一般にエステル交換能があるとされている化合物であれば制限なく用いることができる。
<1-9-3-3. transesterification catalyst>
The carboxyl group-containing polycarbonate diol of the present invention can be produced by subjecting a dihydroxy compound and a carbonate compound to polycondensation by transesterification reaction in the presence of a transesterification catalyst.
As the transesterification catalyst, any compound generally considered to have transesterification ability can be used without limitation.

エステル交換触媒の例を挙げると、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の周期表長周期型周期表(以下、単に「周期表」という)第1族金属の化合物;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の周期表第2族金属の化合物;チタン、ジルコニウム等の周期表第4族金属の化合物;ハフニウム等の周期表第5族金属の化合物;コバルト等の周期表第9族金属の化合物;亜鉛等の周期表第12族金属の化合物;アルミニウム等の周期表第13族金属の化合物;ゲルマニウム、スズ、鉛等の周期表第14族金属の化合物;アンチモン、ビスマス等の周期表第15族金属の化合物;ランタン、セリウム、ユーロピウム、イッテルビウム等ランタナイド系金属の化合物等が挙げられる。これらのうち、エステル交換反応速度を高めるという観点から、周期表第1族金属の化合物、周期表第2族金属の化合物、周期表第4族金属の化合物、周期表第5族金属の化合物、周期表第9族金属の化合物、周期表第12族金属の化合物、周期表第13族金属の化合物、周期表第14族金属の化合物が好ましく、周期表第1族金属の化合物、周期表第2族金属の化合物がより好ましく、周期表第2族金属、周期表第4族金属の化合物の化合物がさらに好ましい。周期表第2族金属の化合物の中でも、カルシウム、マグネシウムの化合物がより好ましい。また周期表第4族金属の化合物の中でもチタンが好ましい。これらの金属化合物は主に、水酸化物や塩等として使用される。塩として使用される場合の塩の例としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物等のハロゲン化物塩;酢酸塩、ギ酸塩、安息香酸塩等のカルボン酸塩;メタンスルホン酸やトルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等のスルホン酸塩;燐酸塩や燐酸水素塩、燐酸二水素塩等の燐含有の塩;アセチルアセトナート塩;等が挙げられる。触媒金属は、さらにメトキシド、エトキシド、ブトキシドの様なアルコキシドとして用いることもできる。 Examples of transesterification catalysts include compounds of Group 1 metals of the periodic table long periodic table (hereinafter simply referred to as the "periodic table") such as lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium; magnesium, calcium, strontium, Compounds of Group 2 metals of the periodic table such as barium; compounds of Group 4 metals of the periodic table such as titanium and zirconium; compounds of Group 5 metals of the periodic table such as hafnium; compounds of group 9 metals of the periodic table such as cobalt; Compounds of Group 12 metals of the periodic table such as zinc; Compounds of Group 13 metals of the periodic table such as aluminum; Compounds of Group 14 metals of the periodic table such as germanium, tin and lead; Group 15 of the periodic table such as antimony and bismuth Metal compounds; compounds of lanthanide metals such as lanthanum, cerium, europium, ytterbium, and the like. Among these, from the viewpoint of increasing the transesterification reaction rate, periodic table group 1 metal compounds, periodic table group 2 metal compounds, periodic table group 4 metal compounds, periodic table group 5 metal compounds, A compound of a metal of Group 9 of the periodic table, a compound of a metal of Group 12 of the periodic table, a compound of a metal of Group 13 of the periodic table, a compound of a metal of Group 14 of the periodic table, a compound of a metal of Group 1 of the periodic table, a compound of a metal of Group 1 of the periodic table, Compounds of Group 2 metals are more preferred, and compounds of Group 2 metals of the periodic table and Group 4 metals of the periodic table are even more preferred. Among compounds of Group 2 metals of the periodic table, compounds of calcium and magnesium are more preferable. Titanium is preferable among the compounds of Group 4 metals of the periodic table. These metal compounds are mainly used as hydroxides, salts and the like. Examples of salts when used as salts include halide salts such as chlorides, bromides and iodides; carboxylates such as acetates, formates and benzoates; sulfonates such as romethanesulfonic acid; phosphorus-containing salts such as phosphates, hydrogen phosphates and dihydrogen phosphates; acetylacetonate salts; Catalyst metals can also be used as alkoxides such as methoxide, ethoxide and butoxide.

これらのうち、好ましくは、周期表第2族、第4族金属から選ばれた少なくとも1種の金属の酢酸塩や硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、アルコキシドが用いられ、より好ましくは周期表第2族金属の酢酸塩や炭酸塩、水酸化物が用いられ、特に好ましくはマグネシウム、カルシウムの酢酸塩、チタンのアルコキシドが用いられ、さらに好ましくは酢酸マグネシウムやチタンテトラブトキサイドが用いられる。 Among these, preferably, at least one metal selected from group 2 and group 4 metals of the periodic table, such as acetate, nitrate, sulfate, carbonate, phosphate, hydroxide, halide, and alkoxide is used, more preferably group 2 metal acetates, carbonates, and hydroxides of the periodic table, particularly preferably magnesium and calcium acetates, and titanium alkoxides, and more preferably magnesium acetate and Titanium tetrabutoxide is used.

<1-9-3-4.反応温度>
本発明のカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造における、エステル交換反応の反応温度としては、200℃以下が好ましい。その理由としては、ポリカーボネートジオールの色調悪化やアリル末端の副生およびTHFの副生を抑制できるからである。反応温度はより好ましくは190℃以下であり、更に好ましくは180℃以下である。一方、反応温度の下限は、通常130℃以上であり、好ましくは140℃以上であり、更に好ましくは150℃以上である。反応温度が低くなりすぎると、フェノール、メタノールなどのカーボネート化合物由来の副生物の残存量が増加したり、所定の分子量まで重合が進行しなかったりする。
<1-9-3-4. Reaction temperature>
The reaction temperature for transesterification in the production of the carboxyl group-containing polycarbonate diol of the present invention is preferably 200° C. or lower. The reason for this is that deterioration of the color tone of the polycarbonate diol, by-production of allyl ends, and by-production of THF can be suppressed. The reaction temperature is more preferably 190° C. or lower, still more preferably 180° C. or lower. On the other hand, the lower limit of the reaction temperature is usually 130°C or higher, preferably 140°C or higher, more preferably 150°C or higher. If the reaction temperature is too low, the residual amount of by-products derived from carbonate compounds such as phenol and methanol increases, or the polymerization does not proceed to a predetermined molecular weight.

<1-9-3-5.反応圧力>
本発明のカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造において、エステル交換反応時の最低反応圧力としては、特に限定されないが、通常1.0kPa以下であり、好ましくは0.5kPa以下である。一方、反応圧力の下限は、通常0.01kPa以上であり、好ましくは0.02kPa以上であり、更に好ましくは0.03kPa以上である。反応圧力が低くなるにつれて、反応時間が短くなり、得られるカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの色調の悪化を抑制する傾向にあり、反応圧力が高くなるにつれて、重合速度の安定化や原料の留去の抑制などにより、カルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの分子量の制御が容易になる傾向にある。
<1-9-3-5. Reaction pressure>
In the production of the carboxyl group-containing polycarbonate diol of the present invention, the minimum reaction pressure during the transesterification reaction is not particularly limited, but is usually 1.0 kPa or less, preferably 0.5 kPa or less. On the other hand, the lower limit of the reaction pressure is usually 0.01 kPa or higher, preferably 0.02 kPa or higher, and more preferably 0.03 kPa or higher. The lower the reaction pressure, the shorter the reaction time, which tends to suppress the deterioration of the color tone of the carboxyl group-containing polycarbonate diol obtained. For these reasons, the molecular weight of the carboxyl group-containing polycarbonate diol tends to be easily controlled.

<1-9-3-6.反応時間>
本発明のカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造において、エステル交換反応の反応時間としては、特に限定されないが、通常12時間以下であり、好ましくは10時間以下であり、更に好ましくは8時間以下である。一方、反応時間の下限は、通常0.5時間以上であり、好ましくは1時間以上であり、更に好ましくは1.5時間以上である。反応時間が長くなるにつれて、フェノール、メタノールなどのカーボネート化合物由来の副生物の残存量を低減できる傾向にあり、反応時間が短くなるにつれて、得られるカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの色調の悪化を抑制できる傾向にある。
<1-9-3-6. Reaction time>
In the production of the carboxyl group-containing polycarbonate diol of the present invention, the reaction time for the transesterification reaction is not particularly limited, but is usually 12 hours or less, preferably 10 hours or less, and more preferably 8 hours or less. On the other hand, the lower limit of the reaction time is usually 0.5 hours or longer, preferably 1 hour or longer, and more preferably 1.5 hours or longer. As the reaction time becomes longer, the residual amount of by-products derived from carbonate compounds such as phenol and methanol tends to be reduced, and as the reaction time becomes shorter, deterioration of the color tone of the resulting carboxyl group-containing polycarbonate diol tends to be suppressed. It is in.

<1-9-3-7.反応器>
本発明のカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造において、エステル交換反応に使用される反応器の形状は特に限定されないが、槽型、管型および塔型などの反応器を使用することができる。また重合反応は、バッチ式または連続式に行うことができるが、本発明では製品の安定性等から連続式で行うことが好ましい。
<1-9-3-7. Reactor>
In the production of the carboxyl group-containing polycarbonate diol of the present invention, the shape of the reactor used for the transesterification reaction is not particularly limited. The polymerization reaction can be carried out batchwise or continuously, but in the present invention, it is preferably carried out continuously in view of the stability of the product.

<1-10.ポリカーボネートジオール組成物>
本発明のカルボキシル基含有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1」と称す場合がある。)は、カルボキシル基を含まない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2」と称す場合がある。)と共にポリウレタン化反応に供することが、ポリウレタン化反応時のカルボキシル基の量を調整ができる点と、得られるポリウレタンの柔軟性と耐久性が向上できる点で好ましい。
この場合、ポリカーボネートジオール1とポリカーボネートジオール2を含むポリカーボネートジオール組成物としてポリウレタン化反応に供される。
<1-10. Polycarbonate diol composition>
The carboxyl group-containing polycarbonate diol of the present invention (hereinafter sometimes referred to as "polycarbonate diol 1") is polyurethane-formed together with a carboxyl group-free polycarbonate diol (hereinafter sometimes referred to as "polycarbonate diol 2"). Reaction is preferable because the amount of carboxyl groups during the polyurethane formation reaction can be adjusted and the flexibility and durability of the resulting polyurethane can be improved.
In this case, a polycarbonate diol composition containing polycarbonate diol 1 and polycarbonate diol 2 is subjected to the polyurethane formation reaction.

このポリカーボネートジオール組成物において、ポリカーボネートジオール1と共に用いるポリカーボネートジオール2としては特に制限はないが、前述の構造単位(A)を含むポリカーボネートジオールであるとポリカーボネートジオール同士の相溶性が向上し、均一性の高いウレタンを作れる点で好ましく、このようなポリカーボネートジオール2は、ジヒドロキシ化合物として前述の通常ジヒドロキシ化合物を用いて製造される。 In this polycarbonate diol composition, the polycarbonate diol 2 used together with the polycarbonate diol 1 is not particularly limited. This polycarbonate diol 2 is preferably produced by using the above-described ordinary dihydroxy compound as the dihydroxy compound, because it can produce high urethane.

ポリカーボネートジオール2に含まれる構造単位(A)として好ましいものは、ポリカーボネートジオール1に含まれる構造単位(A)として好ましいものと同様である。ただし、ポリカーボネートジオール組成物に含まれるポリカーボネートジオール1が有する構造単位(A)とポリカーボネートジオール2が有する構造単位(A)とは同一である必要はなく、異なっていてもよい。また、ポリカーボネートジオール2は、1種の構造単位(A)で構成されるものであってもよく、2種以上の構造単位(A)で構成されるものであってもよい。 Preferred structural units (A) contained in polycarbonate diol 2 are the same as those preferred as structural units (A) contained in polycarbonate diol 1 . However, the structural unit (A) of the polycarbonate diol 1 and the structural unit (A) of the polycarbonate diol 2 contained in the polycarbonate diol composition need not be the same and may be different. Moreover, the polycarbonate diol 2 may be composed of one type of structural unit (A), or may be composed of two or more types of structural units (A).

ポリカーボネートジオール2の数平均分子量は、500~5000、特に800~4000、さらには1000~3000、さらには1000~2000であることが好ましい。 ポリカーボネートジオール2の数平均分子量が上記下限以上であるとポリウレタンとした際に柔軟性に優れたものとすることができる。一方、数平均分子量が上記上限以下であると粘度が低下し、取り扱い性に優れたものとなる。ポリカーボネートジオール2の数平均分子量の測定方法は、ポリカーボネートジオール1と同様である。 The polycarbonate diol 2 preferably has a number average molecular weight of 500 to 5,000, particularly 800 to 4,000, more preferably 1,000 to 3,000, more preferably 1,000 to 2,000. When the number average molecular weight of the polycarbonate diol 2 is at least the above lower limit, the flexibility of the resulting polyurethane can be excellent. On the other hand, when the number average molecular weight is equal to or less than the above upper limit, the viscosity is lowered, resulting in excellent handleability. The method for measuring the number average molecular weight of polycarbonate diol 2 is the same as that for polycarbonate diol 1 .

本発明のポリカーボネートジオール組成物に含まれるポリカーボネートジオール1とポリカーボネートジオール2の割合には特に制限はなく、その使用目的、例えば、このポリカーボネートジオール組成物を用いて製造されるポリウレタンに要求される物性や、ポリカーボネートジオール1に含まれるカルボキシル基量によっても異なるが、通常、重量比で、ポリカーボネートジオール1:ポリカーボネートジオール2=5:95~99:1、特に10:90~90:10、とりわけ10:90~50:50で、中でも10:90~40:60であることが好ましい。この範囲よりもポリカーボネートジオール1が少なく、ポリカーボネートジオール2が多いと、ポリカーボネートジオール1を用いることによる前述の効果を十分に得ることができず、ポリカーボネートジオール1が多く、ポリカーボネートジオール2が少ないと、カルボキシル基の量が多くなることでポリウレタンの耐久性が低下したり、柔軟性が低下したりする。 The ratio of polycarbonate diol 1 and polycarbonate diol 2 contained in the polycarbonate diol composition of the present invention is not particularly limited. Generally, the weight ratio of polycarbonate diol 1:polycarbonate diol 2 is 5:95 to 99:1, especially 10:90 to 90:10, especially 10:90, although it varies depending on the amount of carboxyl groups contained in polycarbonate diol 1. to 50:50, preferably 10:90 to 40:60. If the amount of polycarbonate diol 1 is less than this range and the amount of polycarbonate diol 2 is more than this range, the above effects due to the use of polycarbonate diol 1 cannot be sufficiently obtained. As the amount of groups increases, the polyurethane becomes less durable and less flexible.

なお、本発明のポリカーボネートジオール組成物は、1種のポリカーボネートジオール1を含むものであってもよく、構造単位の種類、組成や物性の異なる2種以上のポリカーボネートジオール1を含むものであってもよい。同様に、ポリカーボネートジオール2についても、本発明のポリカーボネートジオール組成物は、1種のポリカーボネートジオール2を含むものであってもよく、構造単位の種類や物性の異なる2種以上のポリカーボネートジオール2を含むものであってもよい。 The polycarbonate diol composition of the present invention may contain one type of polycarbonate diol 1, or may contain two or more types of polycarbonate diols 1 having different types of structural units, compositions, and physical properties. good. Similarly, regarding the polycarbonate diol 2, the polycarbonate diol composition of the present invention may contain one type of polycarbonate diol 2, or may contain two or more types of polycarbonate diols 2 having different types of structural units and different physical properties. can be anything.

[2.ポリウレタン]
本発明のポリカーボネートジオール又はポリカーボネートジオール組成物(以下「ポリカーボネートジオール(組成物)」と記載する。)を用いてポリウレタンやポリウレタン水分散体を製造することができる。製造されたポリウレタンは、本発明の別の形態である。
[2. Polyurethane]
The polycarbonate diol or polycarbonate diol composition of the present invention (hereinafter referred to as "polycarbonate diol (composition)") can be used to produce polyurethane or polyurethane water dispersion. Manufactured polyurethanes are another aspect of the invention.

本発明のポリカーボネートジオール(組成物)を用いてポリウレタンを製造する方法は、通常ポリウレタンを製造する公知のポリウレタン化反応条件が用いられる。
例えば、ポリカーボネートジオール(組成物)とポリイソシアネート及び鎖延長剤を常温から200℃の範囲で反応させることにより、ポリウレタンを製造することができる。
また、ポリカーボネートジオール(組成物)と過剰のポリイソシアネートとをまず反応させて、末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを製造し、さらに鎖延長剤を用いて重合度を挙げて、ポリウレタンを製造することができる。
The method for producing polyurethane using the polycarbonate diol (composition) of the present invention employs known polyurethane-forming reaction conditions for producing ordinary polyurethane.
For example, a polyurethane can be produced by reacting a polycarbonate diol (composition) with a polyisocyanate and a chain extender at a temperature ranging from room temperature to 200°C.
Alternatively, a polycarbonate diol (composition) and an excess of polyisocyanate are first reacted to produce a prepolymer having terminal isocyanate groups, and a chain extender is used to increase the degree of polymerization to produce a polyurethane. can be done.

<2-1.ポリイソシアネート>
ポリカーボネートジオール(組成物)を用いてポリウレタンを製造する際に使用されるポリイソシアネートとしては、脂肪族、脂環族または芳香族の各種公知のポリイソシアネート化合物が挙げられる。
例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、及びダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に転化したダイマージイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1-メチル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1-メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及び1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンなどの脂環族ジイソシアネート;キシリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4’-ジベンジルジイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、及びm-テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<2-1. Polyisocyanate>
Polyisocyanates used in producing polyurethanes using polycarbonate diols (compositions) include various known aliphatic, alicyclic or aromatic polyisocyanate compounds.
For example, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, and dimer acid carboxyl groups are converted to isocyanate groups. 1,4-cyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1-methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate and Alicyclic diisocyanates such as 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, 1,4-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane; xylylene diisocyanate, 4,4′-diphenyl diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2 ,6-tolylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenyldimethylmethane diisocyanate, 4,4′-dibenzyl diisocyanate, dialkyldiphenylmethane diisocyanate, tetraalkyl Aromatic diisocyanates such as diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, 3,3′-dimethyl-4,4′-biphenylene diisocyanate, polymethylene polyphenyl isocyanate, phenylene diisocyanate, and m-tetramethylxylylene diisocyanate, etc. mentioned. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

これらの中でも、得られるポリウレタンの物性のバランスが好ましい点、工業的に安価に多量に入手が可能な点で、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートが好ましい。 Among these, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate and Isophorone diisocyanate is preferred.

<2-2.鎖延長剤>
また、ポリウレタンを製造する際に用いられる鎖延長剤は、後述するイソシアネート基を有するプレポリマーを製造する場合において、イソシアネート基と反応する活性水素を少なくとも2個有する低分子量化合物であり、通常、ポリオール及びポリアミン等を挙げることができる。
<2-2. Chain extender>
In addition, the chain extender used in producing polyurethane is a low-molecular-weight compound having at least two active hydrogens that react with isocyanate groups when producing a prepolymer having an isocyanate group, which will be described later. and polyamines.

その具体例としては、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、1,8-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、1,12-ドデカンジオール等の直鎖ジオール類;2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,4-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、2,4-ヘプタンジオール、1,4-ジメチロールヘキサン、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、ダイマージオール等の分岐鎖を有するジオール類;ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のエーテル基を有するジオール類;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、1,4-ジヒドロキシエチルシクロヘキサン等の脂環構造を有するジオール類、キシリレングリコール、1,4-ジヒドロキシエチルベンゼン、4,4’-メチレンビス(ヒドロキシエチルベンゼン)等の芳香族基を有するジオール類;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオール類;N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン等のヒドロキシアミン類;エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、イソホロンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、4,4’-ジフェニルメタンジアミン、メチレンビス(o-クロロアニリン)、キシリレンジアミン、ジフェニルジアミン、トリレンジアミン、ヒドラジン、ピペラジン、N,N’-ジアミノピペラジン等のポリアミン類;及び水等を挙げることができる。 Specific examples include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol and 1,9-nonanediol. , 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, and other linear diols; 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2,2-diethyl -1,3-propanediol, 2-methyl-2-propyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,4-butanediol, 1,2-butanediol, 2,4-heptanediol, 1, 4-dimethylolhexane, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 2-butyl-2-ethyl - diols having branched chains such as 1,3-propanediol and dimer diol; diols having ether groups such as diethylene glycol and propylene glycol; 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4 - diols having an alicyclic structure such as dihydroxyethylcyclohexane, diols having an aromatic group such as xylylene glycol, 1,4-dihydroxyethylbenzene, 4,4'-methylenebis(hydroxyethylbenzene); glycerin, trimethylolpropane , pentaerythritol and other polyols; N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine and other hydroxyamines; ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, hexamethylenediamine, triethylenetetramine, diethylenetriamine, isophoronediamine, 4,4 '-diaminodicyclohexylmethane, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxyethylethylenediamine, di-2-hydroxyethylpropylenediamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, di-2-hydroxypropylethylenediamine, 4,4'-diphenylmethane polyamines such as diamine, methylenebis(o-chloroaniline), xylylenediamine, diphenyldiamine, tolylenediamine, hydrazine, piperazine, N,N'-diaminopiperazine; and water.

これらの鎖延長剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、得られるポリウレタンの物性のバランスが好ましい点、工業的に安価に多量に入手が可能な点で、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、1,8-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、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,4-ジヒドロキシエチルシクロヘキサン、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、イソホロンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタンが好ましい。 These chain extenders may be used alone or in combination of two or more. Among these, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4-dihydroxyethylcyclohexane, ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, isophoronediamine, 4 ,4′-diaminodicyclohexylmethane is preferred.

また、後述する水酸基を有するプレポリマーを製造する場合の鎖延長剤とは、イソシアネート基を少なくとも2個有する低分子量化合物であり、具体的には<2-1.ポリイソシアネート>で記載したような化合物が挙げられる。 In addition, the chain extender in the case of producing a prepolymer having a hydroxyl group, which will be described later, is a low molecular weight compound having at least two isocyanate groups, specifically <2-1. polyisocyanate>.

<2-3.鎖停止剤>
ポリウレタンを製造する際には、得られるポリウレタンの分子量を制御する目的で、必要に応じて1個の活性水素基を持つ鎖停止剤を使用することができる。
これらの鎖停止剤としては、一個の水酸基を有するメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族モノオール類、一個のアミノ基を有するジエチルアミン、ジブチルアミン、n-ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モルフォリン等の脂肪族モノアミン類が例示される。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<2-3. Chain terminator>
For the purpose of controlling the molecular weight of the resulting polyurethane, a chain terminating agent having one active hydrogen group can be used, if necessary, when producing the polyurethane.
These chain terminators include aliphatic monools having one hydroxyl group such as methanol, ethanol, propanol, butanol and hexanol, diethylamine, dibutylamine, n-butylamine, monoethanolamine and diethanolamine having one amino group. , and morpholine.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

<2-4.触媒>
ポリウレタンを製造する際のポリウレタン形成反応において、トリエチルアミン、N-エチルモルホリン、トリエチレンジアミンなどのアミン系触媒又は酢酸、リン酸、硫酸、塩酸、スルホン酸等の酸系触媒、トリメチルチンラウレート、ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート、ジオクチルチンジネオデカネートなどのスズ系の化合物、さらにはチタン系化合物などの有機金属塩などに代表される公知のウレタン重合触媒を用いる事もできる。ウレタン重合触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<2-4. Catalyst>
Amine-based catalysts such as triethylamine, N-ethylmorpholine, and triethylenediamine, acid-based catalysts such as acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and sulfonic acid, trimethyltin laurate, and dibutyltin, in the polyurethane-forming reaction during the production of polyurethane. Known urethane polymerization catalysts typified by tin-based compounds such as dilaurate, dioctyltin dilaurate, and dioctyltin dineodecanate, and organic metal salts such as titanium-based compounds can also be used. A urethane polymerization catalyst may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

<2-5.ポリカーボネートジオール1及びポリカーボネートジオール2以外のポリオール>
ポリウレタンを製造する際のポリウレタン形成反応においては、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)と、必要に応じてポリカーボネートジオール1及びポリカーボネートジオール2以外のポリオール(以下、「その他のポリオール」とも称する。)を併用してもよい。
ここで、その他のポリオールとは、通常のポリウレタン製造の際に用いるものであれば特に限定されず、例えばポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートジオール1及びポリカーボネートジオール2以外のポリカーボネートジオールが挙げられる。例えば、ポリエーテルポリオールとの併用では、本発明のポリカーボネートジオールの特徴である柔軟性を更に向上させたポリウレタンとすることができる。
<2-5. Polyols Other than Polycarbonate Diol 1 and Polycarbonate Diol 2>
In the polyurethane-forming reaction when producing polyurethane, the polycarbonate diol (composition) of the present invention and, if necessary, polyols other than polycarbonate diol 1 and polycarbonate diol 2 (hereinafter also referred to as "other polyols") are used. They may be used together.
Here, other polyols are not particularly limited as long as they are used in normal polyurethane production. Polycarbonate diols are mentioned. For example, when used in combination with polyether polyol, it is possible to obtain a polyurethane with further improved flexibility, which is a feature of the polycarbonate diol of the present invention.

その他のポリオールを併用する場合、本発明のポリカーボネートジオール1と、ポリカーボネートジオール2を含むその他のポリオールとを合わせた重量に対する、本発明のポリカーボネートジオール1の重量割合は70%以上が好ましく、90%以上が更に好ましい。本発明のポリカーボネートジオール1の重量割合が少ないと、本発明の特徴であるポリウレタンの特性やハンドリング性が失われる可能性がある。 When other polyols are used in combination, the weight ratio of the polycarbonate diol 1 of the present invention to the total weight of the polycarbonate diol 1 of the present invention and other polyols including the polycarbonate diol 2 is preferably 70% or more, and preferably 90% or more. is more preferred. If the weight ratio of the polycarbonate diol 1 of the present invention is small, there is a possibility that the properties and handleability of the polyurethane that characterize the present invention will be lost.

ポリウレタンの製造の際にポリカーボネートジオール1及びポリカーボネートジオール2以外のその他ポリオールを併用する場合、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)、その他のポリオール、その他の原料が十分に相溶する必要がある。相溶性が十分でない場合は、ウレタン化反応が不均一に進行し、得られるポリウレタンの分子量分布が広がったり、分子量が低下するために、ポリウレタン溶液がゲル化したり、保存安定性が悪化したり、ポリウレタンの強度や耐溶剤性や耐候性や耐熱性が低下する可能性がある。 When other polyols than Polycarbonate Diol 1 and Polycarbonate Diol 2 are used together in the production of polyurethane, the polycarbonate diol (composition) of the present invention, other polyols, and other raw materials must be sufficiently compatible with each other. If the compatibility is not sufficient, the urethanization reaction proceeds unevenly, and the molecular weight distribution of the polyurethane obtained broadens or the molecular weight decreases, resulting in gelation of the polyurethane solution, deterioration in storage stability, The strength, solvent resistance, weather resistance, and heat resistance of polyurethane may decrease.

<2-6.ポリカーボネートジオール(組成物)の変性>
本発明において、ポリウレタンの製造には、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)を変性して使用することも出来る。ポリカーボネートジオール(組成物)の変性方法としては、ポリカーボネートジオール(組成物)にエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のエポキシ化合物を付加させてエーテル基を導入する方法や、ポリカーボネートジオール(組成物)をε-カプロラクトン等の環状ラクトンやアジピン酸、コハク酸、セバシン酸、テレフタル酸等のジカルボン酸化合物並びにそれらのエステル化合物と反応させてエステル基を導入する方法がある。エーテル変性では、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等により変性することで、ポリカーボネートジオール(組成物)の粘度が低下し、取扱い性等が改善するため好ましい。特に、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)では、エチレンオキシドやプロピレンオキシド変性することによって、ポリカーボネートジオール(組成物)の結晶性が低下し、低温での柔軟性が改善すると共に、エチレンオキシド変性の場合は、エチレンオキシド変性ポリカーボネートジオール(組成物)を用いて製造されたポリウレタンの吸水性や透湿性が増加する為に人工皮革・合成皮革等としての性能が向上することがある。しかし、エチレンオキシドやプロピレンオキシドの付加量が多くなると、変性ポリカーボネートジオール(組成物)を用いて製造されたポリウレタンの機械強度、耐熱性、耐薬品性等の諸物性が低下するので、ポリカーボネートジオール(組成物)に対する付加量としては、ポリカーボネートジオール(組成物)の重量に対して、5~50重量%が好適であり、好ましくは5~40重量%、更に好ましくは5~30重量%である。また、エステル基を導入する方法では、ε-カプロラクトンにより変性することで、ポリカーボネートジオール(組成物)の粘度が低下し、取扱い性等が改善するため好ましい。ポリカーボネートジオール(組成物)に対するε-カプロラクトンの付加量としては、ポリカーボネートジオール(組成物)の重量に対して、5~50重量%が好適であり、好ましくは5~40重量%、更に好ましくは5~30重量%である。ε-カプロラクトンの付加量が50重量%を超えると、変性ポリカーボネートジオール(組成物)を用いて製造されたポリウレタンの耐加水分解性、耐薬品性等が低下する。
<2-6. Modification of polycarbonate diol (composition)>
In the present invention, the polycarbonate diol (composition) of the present invention can be modified and used for the production of polyurethane. Methods for modifying the polycarbonate diol (composition) include adding an epoxy compound such as ethylene oxide, propylene oxide, or butylene oxide to the polycarbonate diol (composition) to introduce an ether group; - There is a method of introducing an ester group by reacting with a cyclic lactone such as caprolactone, a dicarboxylic acid compound such as adipic acid, succinic acid, sebacic acid, terephthalic acid, or an ester compound thereof. Ether modification is preferable because modification with ethylene oxide, propylene oxide, or the like lowers the viscosity of the polycarbonate diol (composition) and improves handling properties. In particular, the polycarbonate diol (composition) of the present invention is modified with ethylene oxide or propylene oxide to reduce the crystallinity of the polycarbonate diol (composition) and improve the flexibility at low temperatures. Since the water absorption and moisture permeability of the polyurethane produced using the ethylene oxide-modified polycarbonate diol (composition) are increased, the performance as an artificial leather/synthetic leather may be improved. However, when the added amount of ethylene oxide or propylene oxide increases, the mechanical strength, heat resistance, chemical resistance, and other physical properties of the polyurethane produced using the modified polycarbonate diol (composition) decrease. The amount added to the product) is preferably 5 to 50% by weight, preferably 5 to 40% by weight, more preferably 5 to 30% by weight, based on the weight of the polycarbonate diol (composition). Further, in the method of introducing an ester group, modification with ε-caprolactone is preferable because the viscosity of the polycarbonate diol (composition) is lowered and the handleability and the like are improved. The amount of ε-caprolactone added to the polycarbonate diol (composition) is preferably 5 to 50% by weight, preferably 5 to 40% by weight, more preferably 5% by weight, based on the weight of the polycarbonate diol (composition). ~30% by weight. When the amount of ε-caprolactone added exceeds 50% by weight, the hydrolysis resistance, chemical resistance, etc. of the polyurethane produced using the modified polycarbonate diol (composition) are lowered.

<2-7.溶剤>
ポリウレタンを製造する際のポリウレタン形成反応は溶剤を用いてもよい。
好ましい溶剤としては、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド,N-メチルピロリドンなどのアミド系溶剤;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶剤、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;及びトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いてもよく、2種以上の混合溶媒として用いてもよい。
これらの中で好ましい有機溶剤は、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン及びジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、酢酸エチル、及びトルエン等である。
また、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)、ポリジイソシアネート、及び前記の鎖延長剤が配合されたポリウレタン組成物から、水分散液のポリウレタンを製造することもできる。
<2-7. Solvent>
A solvent may be used in the polyurethane-forming reaction to produce the polyurethane.
Preferred solvents include amide solvents such as dimethylformamide, diethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; sulfoxide solvents such as dimethylsulfoxide; ketone solvents such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone and methyl isobutyl ketone; ether-based solvents; ester-based solvents such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate; and aromatic hydrocarbon-based solvents such as toluene and xylene. These solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more.
Preferred organic solvents among these are dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and dimethylsulfoxide, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, toluene and the like.
Aqueous dispersion polyurethane can also be produced from a polyurethane composition containing the polycarbonate diol (composition) of the present invention, polydiisocyanate, and the chain extender.

<2-8.ポリウレタン製造方法>
上述の反応試剤を用いてポリウレタンを製造する方法としては、一般的に実験ないし工業的に用いられる製造方法が使用できる。
その例としては、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)、必要に応じて用いられるその他のポリオール、ポリイソシアネート及び鎖延長剤を一括に混合して反応させる方法(以下、「一段法」と称する場合がある)や、まず本発明のポリカーボネートジオール(組成物)、その他のポリオール及びポリイソシアネートを反応させて両末端がイソシアネート基のプレポリマーを調製した後に、そのプレポリマーと鎖延長剤を反応させる方法(以下、「二段法」と称する場合がある)等がある。
<2-8. Polyurethane manufacturing method>
As a method for producing polyurethane using the above-mentioned reactants, production methods that are generally used experimentally or industrially can be used.
Examples thereof include a method of collectively mixing and reacting the polycarbonate diol (composition) of the present invention, other polyols, polyisocyanate, and chain extender used as necessary (hereinafter referred to as a “one-step method”). ), or a method of first reacting the polycarbonate diol (composition) of the present invention, other polyols and polyisocyanate to prepare a prepolymer having isocyanate groups at both ends, and then reacting the prepolymer with a chain extender. (hereinafter sometimes referred to as the “two-stage method”), etc.

二段法は、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)と必要に応じて用いられるその他のポリオールとを、予め1当量以上のポリイソシアネートと反応させることにより、ポリウレタンのソフトセグメントに相当する部分の両末端イソシアネート中間体を調製する工程を経るものである。このように、プレポリマーを一旦調製した後に鎖延長剤と反応させると、ソフトセグメント部分の分子量の調整が行いやすい場合があり、ソフトセグメントとハードセグメントとの相分離を確実に行う必要がある場合には有用である。 In the two-step method, the polycarbonate diol (composition) of the present invention and optionally other polyols are reacted in advance with 1 or more equivalents of polyisocyanate to obtain both of the parts corresponding to the soft segments of the polyurethane. It goes through a step of preparing a terminal isocyanate intermediate. In this way, if the prepolymer is once prepared and then reacted with a chain extender, it may be easier to adjust the molecular weight of the soft segment portion, and when it is necessary to ensure phase separation between the soft segment and the hard segment. is useful for

<2-9.一段法>
一段法とは、ワンショット法とも呼ばれ、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)、その他のポリオール、ポリイソシアネート及び鎖延長剤を一括に仕込むことで反応を行う方法である。
一段法におけるポリイソシアネートの使用量は、特に限定はされないが、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)とその他のポリオールとの総水酸基数と、鎖延長剤の水酸基数とアミノ基数との総計を1当量とした場合、下限は、好ましくは0.7当量、より好ましくは0.8当量、更に好ましくは0.9当量、特に好ましくは0.95当量であり、上限は、好ましくは3.0当量、より好ましくは2.0当量、更に好ましくは1.5当量、特に好ましくは1.1当量である。
<2-9. Single stage method>
The one-step method, which is also called a one-shot method, is a method in which the polycarbonate diol (composition) of the present invention, other polyols, polyisocyanate and chain extender are charged all at once to carry out the reaction.
The amount of polyisocyanate used in the one-step method is not particularly limited, but the sum of the total number of hydroxyl groups of the polycarbonate diol (composition) of the present invention and other polyols, the number of hydroxyl groups and the number of amino groups of the chain extender is In terms of equivalents, the lower limit is preferably 0.7 equivalents, more preferably 0.8 equivalents, still more preferably 0.9 equivalents, particularly preferably 0.95 equivalents, and the upper limit is preferably 3.0 equivalents. , more preferably 2.0 equivalents, still more preferably 1.5 equivalents, and particularly preferably 1.1 equivalents.

ポリイソシアネートの使用量が多すぎると、未反応のイソシアネート基が副反応を起こし、得られるポリウレタンの粘度が高くなりすぎて取り扱いが困難となったり、柔軟性が損なわれたりする傾向があり、少なすぎると、ポリウレタンの分子量が十分に大きくならず、十分なポリウレタン強度が得られなくなる傾向がある。
また、鎖延長剤の使用量は、特に限定されないが、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)とその他のポリオールとの総水酸基数から、ポリイソシアネートのイソシアネート基数を引いた数を1当量とした場合、下限は、好ましくは0.7当量、より好ましくは0.8当量、更に好ましくは0.9当量、特に好ましくは0.95当量であり、上限は好ましくは3.0当量、より好ましくは2.0当量、更に好ましくは1.5当量、特に好ましくは1.1当量である。鎖延長剤の使用量が多すぎると、得られるポリウレタンが溶媒に溶けにくく加工が困難になる傾向があり、少なすぎると、得られるポリウレタンが軟らかすぎて十分な強度や硬度、弾性回復性能や弾性保持性能が得られない場合や、耐熱性が悪くなる場合がある。
If the amount of polyisocyanate used is too large, unreacted isocyanate groups will cause side reactions, and the viscosity of the resulting polyurethane will tend to be too high, making handling difficult and flexibility likely to be impaired. If it is too much, the molecular weight of the polyurethane will not be sufficiently large, and there will be a tendency that sufficient polyurethane strength will not be obtained.
The amount of the chain extender used is not particularly limited, but when the number obtained by subtracting the number of isocyanate groups of the polyisocyanate from the total number of hydroxyl groups of the polycarbonate diol (composition) of the present invention and other polyols is taken as one equivalent. , the lower limit is preferably 0.7 equivalents, more preferably 0.8 equivalents, more preferably 0.9 equivalents, particularly preferably 0.95 equivalents, and the upper limit is preferably 3.0 equivalents, more preferably 2 0 equivalent, more preferably 1.5 equivalent, and particularly preferably 1.1 equivalent. If the amount of chain extender used is too large, the resulting polyurethane tends to be difficult to dissolve in the solvent and processing becomes difficult. In some cases, retention performance cannot be obtained, and in some cases, heat resistance deteriorates.

<2-10.二段法>
二段法は、プレポリマー法ともよばれ、主に以下の方法がある。
(a)予め本発明のポリカーボネートジオール(組成物)及びその他のポリオールと、過剰のポリイソシアネートとを、ポリイソシアネート/(本発明のポリカーボネートジオール(組成物)及びその他のポリオール)の反応当量比が1を超える量から10.0以下で反応させて、分子鎖末端がイソシアネート基であるプレポリマーを製造し、次いでこれに鎖延長剤を加えることによりポリウレタンを製造する方法。
(b)予めポリイソシアネートと、過剰のポリカーボネートジオール(組成物)及びその他のポリオールとを、ポリイソシアネート/(本発明のポリカーボネートジオール(組成物)及びその他のポリオール)の反応当量比が0.1以上から1.0未満で反応させて分子鎖末端が水酸基であるプレポリマーを製造し、次いでこれに鎖延長剤として末端がイソシアネート基のポリイソシアネートを反応させてポリウレタンを製造する方法。
<2-10. Two-step method>
The two-step method, also called a prepolymer method, mainly includes the following methods.
(a) The polycarbonate diol (composition) of the present invention and other polyols and excess polyisocyanate are added in advance so that the reaction equivalent ratio of polyisocyanate/(polycarbonate diol (composition) of the present invention and other polyols) is 1. to 10.0 or less to produce a prepolymer having an isocyanate group at the molecular chain end, and then adding a chain extender thereto to produce a polyurethane.
(b) a polyisocyanate and an excess of polycarbonate diol (composition) and other polyols are added in advance so that the reaction equivalent ratio of polyisocyanate/(polycarbonate diol (composition) and other polyols of the present invention) is 0.1 or more; to less than 1.0 to produce a prepolymer having a hydroxyl group at the molecular chain end, and then reacting this with a polyisocyanate having an isocyanate group at the end as a chain extender to produce a polyurethane.

二段法は無溶媒でも溶媒共存下でも実施することができる。
二段法によるポリウレタン製造は以下に記載の(1)~(3)のいずれかの方法によって行うことができる。
(1) 溶媒を使用せず、まず直接ポリイソシアネートとポリカーボネートジオール(組成物)とその他のポリオールとを反応させてプレポリマーを合成し、そのまま鎖延長反応に使用する。
(2)(1)の方法でプレポリマーを合成し、その後溶媒に溶解し、以降の鎖延長反応に使用する。
(3) 初めから溶媒を使用し、ポリイソシアネートとポリカーボネートジオール(組成物)とその他のポリオールとを反応させ、その後鎖延長反応を行う。
The two-step method can be carried out without solvent or in the presence of solvent.
Polyurethane production by the two-step method can be carried out by any one of the methods (1) to (3) described below.
(1) Without using a solvent, first, a polyisocyanate, a polycarbonate diol (composition) and other polyols are directly reacted to synthesize a prepolymer, which is used as it is for a chain extension reaction.
(2) A prepolymer is synthesized by the method of (1), then dissolved in a solvent and used for subsequent chain extension reaction.
(3) Using a solvent from the beginning, reacting polyisocyanate, polycarbonate diol (composition), and other polyols, followed by chain extension reaction.

(1)の方法の場合には、鎖延長反応にあたり、鎖延長剤を溶媒に溶かしたり、溶媒に同時にプレポリマー及び鎖延長剤を溶解したりするなどの方法により、ポリウレタンを溶媒と共存する形で得ることが重要である。
二段法(a)の方法におけるポリイソシアネートの使用量は、特に限定はされないが、ポリカーボネートジオール(組成物)とその他のポリオールとの総水酸基の数を1当量とした場合のイソシアネート基の数として、下限が好ましくは1.0当量を超える量、より好ましくは1.2当量、更に好ましくは1.5当量であり、上限が好ましくは10.0当量、より好ましくは5.0当量、更に好ましくは3.0当量の範囲である。
In the case of the method (1), in the chain extension reaction, the chain extension agent is dissolved in the solvent, or the prepolymer and the chain extension agent are dissolved in the solvent at the same time. It is important to obtain
The amount of polyisocyanate used in the two-step method (a) is not particularly limited, but the number of isocyanate groups when the total number of hydroxyl groups of the polycarbonate diol (composition) and other polyols is 1 equivalent. , the lower limit is preferably an amount exceeding 1.0 equivalents, more preferably 1.2 equivalents, more preferably 1.5 equivalents, and the upper limit is preferably 10.0 equivalents, more preferably 5.0 equivalents, still more preferably is in the range of 3.0 equivalents.

このイソシアネート使用量が多すぎると、過剰のイソシアネート基が副反応を起こして所望のポリウレタンの物性まで到達しにくい、例えば、粘度が高くなりすぎて得られるポリウレタンの柔軟性が低下したり、取扱いが悪く生産性が劣ったりする傾向があり、少なすぎると、得られるポリウレタンの分子量が十分に上がらず強度や熱安定性が低くなる場合がある。
鎖延長剤の使用量については特に限定されないが、プレポリマーに含まれるイソシアネート基の数1当量に対して、下限が好ましくは0.1当量、より好ましくは0.5当量、更に好ましくは0.8当量であり、上限が好ましくは5.0当量、より好ましくは3.0当量、更に好ましくは2.0当量の範囲である。
If the amount of isocyanate used is too large, the excessive isocyanate groups cause side reactions, making it difficult to achieve the desired physical properties of the polyurethane. If the amount is too small, the molecular weight of the resulting polyurethane may not be sufficiently increased and the strength and thermal stability may be lowered.
The amount of the chain extender to be used is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.1 equivalent, more preferably 0.5 equivalent, still more preferably 0.5 equivalent, with respect to one equivalent of isocyanate groups contained in the prepolymer. 8 equivalents, and the upper limit is preferably 5.0 equivalents, more preferably 3.0 equivalents, and still more preferably 2.0 equivalents.

上記鎖延長化反応を行う際に、分子量を調整する目的で、一官能性の有機アミン類やアルコール類を共存させてもよい。 For the purpose of adjusting the molecular weight, monofunctional organic amines and alcohols may coexist during the chain extension reaction.

また、二段法(b)の方法における末端が水酸基であるプレポリマーを作成する際のポリイソシアネートの使用量は、特に限定はされないが、ポリカーボネートジオール(組成物)とその他のポリオールとの総水酸基の数を1当量とした場合のイソシアネート基の数として、下限が好ましくは0.1当量、より好ましくは0.5当量、更に好ましくは0.7当量であり、上限が好ましくは0.99当量、より好ましくは0.98当量、更に好ましくは0.97当量である。 In the two-step method (b), the amount of polyisocyanate to be used when preparing a prepolymer having a terminal hydroxyl group is not particularly limited. As the number of isocyanate groups when the number is 1 equivalent, the lower limit is preferably 0.1 equivalent, more preferably 0.5 equivalent, still more preferably 0.7 equivalent, and the upper limit is preferably 0.99 equivalent. , more preferably 0.98 equivalents, still more preferably 0.97 equivalents.

このイソシアネート使用量が少なすぎると、続く鎖延長反応で所望の分子量を得るまでの工程が長くなり生産効率が落ちる傾向にあり、多すぎると、粘度が高くなりすぎて得られるポリウレタンの柔軟性が低下したり、取扱い性が悪く生産性が劣ったりする場合がある。
鎖延長剤の使用量については特に限定されないが、プレポリマーに使用したポリカーボネートジオール(組成物)とその他のポリオールとの総水酸基の数を1当量とした場合、プレポリマーに使用したイソシアネート基の当量を加えた総当量として、下限が好ましくは0.7当量、より好ましくは0.8当量、更に好ましくは0.9当量であり、上限が好ましくは1.0当量未満、より好ましくは0.99当量、更に好ましくは0.98当量の範囲である。
If the amount of isocyanate used is too small, the subsequent chain elongation reaction takes a long time to obtain the desired molecular weight, and production efficiency tends to decrease. It may decrease, or the handling property may be poor and the productivity may be inferior.
The amount of the chain extender used is not particularly limited, but when the total number of hydroxyl groups of the polycarbonate diol (composition) used in the prepolymer and other polyols is taken as 1 equivalent, the equivalent of isocyanate groups used in the prepolymer , the lower limit is preferably 0.7 equivalents, more preferably 0.8 equivalents, more preferably 0.9 equivalents, and the upper limit is preferably less than 1.0 equivalents, more preferably 0.99. Equivalents, more preferably in the range of 0.98 equivalents.

上記鎖延長化反応を行う際に、分子量を調整する目的で、一官能性の有機アミン類やアルコール類を共存させてもよい。 For the purpose of adjusting the molecular weight, monofunctional organic amines and alcohols may coexist during the chain extension reaction.

鎖延長反応は通常、0℃~250℃で反応させるが、この温度は溶剤の量、使用原料の反応性、反応設備等により異なり、特に制限はない。温度が低すぎると反応の進行が遅くなったり、原料や重合物の溶解性が低い為に製造時間が長くなることがあり、また高すぎると副反応や得られるポリウレタンの分解が起こることがある。鎖延長反応は、減圧下で脱泡しながら行ってもよい。 The chain extension reaction is usually carried out at 0° C. to 250° C., but this temperature varies depending on the amount of solvent, reactivity of raw materials used, reaction equipment, etc., and is not particularly limited. If the temperature is too low, the progress of the reaction slows down, and the production time may be lengthened due to the low solubility of the raw materials and polymer. . The chain extension reaction may be performed under reduced pressure while defoaming.

また、鎖延長反応には必要に応じて、触媒や安定剤等を添加することもできる。
触媒としては、例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸第一錫、酢酸、燐酸、硫酸、塩酸、スルホン酸等の化合物が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
安定剤としては、例えば2,6-ジブチル-4-メチルフェノール、ジステアリルチオジプロピオネート、N,N′-ジ-2-ナフチル-1,4-フェニレンジアミン、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト等の化合物が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。尚、鎖延長剤が短鎖脂肪族アミン等の反応性の高いものの場合は、触媒を添加せずに実施してもよい。
Moreover, a catalyst, a stabilizer, etc. can also be added to a chain extension reaction as needed.
Examples of the catalyst include compounds such as triethylamine, tributylamine, dibutyltin dilaurate, stannous octoate, acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and sulfonic acid. may be used together.
Stabilizers include, for example, 2,6-dibutyl-4-methylphenol, distearylthiodipropionate, N,N'-di-2-naphthyl-1,4-phenylenediamine, tris(dinonylphenyl)phosphite. and the like, and may be used alone or in combination of two or more. If the chain extender is highly reactive such as a short-chain aliphatic amine, the reaction may be carried out without adding a catalyst.

<2-11.水系ポリウレタン分散体>
本発明のポリカーボネートジオール(組成物)を用いて、水系ポリウレタン分散体を製造する事も可能であり、従来のポリカーボネートジオールと比較して、より分散性の高い水系ポリウレタン分散体を作ることができる。加えて、その水系ポリウレタン分散体は保管中に凝集することが少ないために保存安定性に優れる。
その場合、ポリカーボネートジオール(組成物)を含むポリオールと過剰のポリイソシアネートを反応させてプレポリマーを製造する際に、少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基を有する化合物とを混合してプレポリマーを形成し、親水性官能基の中和塩化工程、水添加による乳化工程、鎖延長反応工程を経て水系ポリウレタン分散体とする。プレポリマー形成と鎖延長反応工程に使用する原料、添加剤、触媒、溶媒などは前述ポリウレタン製造と同等のものを使用することができる。
<2-11. Aqueous Polyurethane Dispersion>
Using the polycarbonate diol (composition) of the present invention, it is also possible to produce an aqueous polyurethane dispersion, and compared with conventional polycarbonate diols, an aqueous polyurethane dispersion with higher dispersibility can be produced. In addition, the water-based polyurethane dispersion has excellent storage stability because it hardly aggregates during storage.
In that case, compounds having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups when reacting a polyol containing a polycarbonate diol (composition) with excess polyisocyanate to produce a prepolymer are mixed to form a prepolymer, and an aqueous polyurethane dispersion is obtained through a process of neutralization and chlorination of hydrophilic functional groups, an emulsification process by adding water, and a chain extension reaction process. Raw materials, additives, catalysts, solvents, and the like used in the prepolymer formation and chain extension reaction steps can be the same as those used in the production of polyurethane.

ここで使用する少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基を有する化合物との親水性官能基とは、例えばカルボキシル基やスルホン酸基であって、アルカリ性基で中和可能な基である。また、イソシアネート反応性基とは、水酸基、1級アミノ基、2級アミノ基等の一般的にイソシアネートと反応してウレタン結合、ウレア結合を形成する基であり、これらが同一分子内に混在していてもかまわない。 As used herein, the hydrophilic functional groups of compounds having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups are, for example, carboxyl groups and sulfonic acid groups neutralized with alkaline groups. is a possible group. In addition, the isocyanate-reactive group is a group that generally reacts with isocyanate to form a urethane bond or a urea bond, such as a hydroxyl group, a primary amino group, or a secondary amino group. It doesn't matter if you are.

少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基とを有する化合物としては、具体的には、2,2’-ジメチロールプロピオン酸、2,2-メチロール酪酸、2,2’-ジメチロール吉草酸等が挙げられる。また、ジアミノカルボン酸類、例えば、リジン、シスチン、3,5-ジアミノカルボン酸等も挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらを実際に用いる場合には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等のアミンや、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のアルカリ性化合物で中和して用いることができる。 Specific examples of compounds having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups include 2,2′-dimethylolpropionic acid, 2,2-methylolbutyric acid, 2,2 '-dimethylol valeric acid and the like. Also included are diaminocarboxylic acids such as lysine, cystine, 3,5-diaminocarboxylic acid and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When these are actually used, they are neutralized with amines such as trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tributylamine and triethanolamine, and alkaline compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and ammonia. be able to.

水系ポリウレタン分散体を製造する場合、少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基とを有する化合物の使用量は、水に対する分散性能を上げるために、その下限は、ポリカーボネートジオール(組成物)とその他のポリオールとの総重量に対して、好ましくは1重量%、より好ましくは5重量%、更に好ましくは10重量%である。一方、これを多く添加しすぎるとポリカーボネートジオールの特性が維持されなくなってしまうことがあるために、その上限は好ましくは50重量%、より好ましくは40重量%、更に好ましくは30重量%である。 When producing a water-based polyurethane dispersion, the amount of the compound having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups to increase the dispersibility in water, the lower limit thereof is the polycarbonate. It is preferably 1% by weight, more preferably 5% by weight, still more preferably 10% by weight, relative to the total weight of the diol (composition) and other polyols. On the other hand, if too much is added, the properties of the polycarbonate diol may not be maintained, so the upper limit is preferably 50% by weight, more preferably 40% by weight, and even more preferably 30% by weight.

水系ポリウレタン分散体を製造する場合、プレポリマー工程においてメチルエチルケトンやアセトン、あるいはNーメチル-2-ピロリドン等の溶媒の共存下に反応させてもよいし、無溶媒で反応させてもよい。また、溶媒を使用する場合は、水性分散体を製造した後に蒸留によって溶媒を留去させるのが好ましい。 When producing an aqueous polyurethane dispersion, the reaction may be carried out in the presence of a solvent such as methyl ethyl ketone, acetone, or N-methyl-2-pyrrolidone in the prepolymer step, or may be carried out without a solvent. Moreover, when using a solvent, it is preferable to distill off the solvent by distillation after producing an aqueous dispersion.

本発明のポリカーボネートジオール(組成物)を原料として、無溶媒で水系ポリウレタン分散体を製造する際には、ポリカーボネートジオール(組成物)の水酸基価から求めた数平均分子量の上限は好ましくは5000、より好ましくは4000、更に好ましくは3000、特に好ましくは2000である。また、数平均分子量の下限は好ましくは300、より好ましくは500、更に好ましくは800である。水酸基価から求めた数平均分子量が上記上限を超える、または上記下限より小さくなると、分散体化が困難となる場合がある。 When the solvent-free aqueous polyurethane dispersion is produced using the polycarbonate diol (composition) of the present invention as a raw material, the upper limit of the number average molecular weight obtained from the hydroxyl value of the polycarbonate diol (composition) is preferably 5000, or more. It is preferably 4,000, more preferably 3,000, and particularly preferably 2,000. Also, the lower limit of the number average molecular weight is preferably 300, more preferably 500, still more preferably 800. If the number average molecular weight obtained from the hydroxyl value exceeds the above upper limit or is smaller than the above lower limit, it may become difficult to form a dispersion.

また水系ポリウレタン分散体を製造する際に、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)と、必要に応じてその他のポリオールを併用してもよい。
ここで、その他のポリオールとは、通常のポリウレタン製造の際に用いるものであれば特に限定されず、例えばポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、本発明のポリカーボネートジオール1及びポリカーボネートジオール2以外のポリカーボネートジオールが挙げられる。例えば、ポリエーテルポリオールとの併用では、本発明のポリカーボネートジオールの特徴である柔軟性を更に向上させたポリウレタンとすることができる。
Moreover, when producing an aqueous polyurethane dispersion, the polycarbonate diol (composition) of the present invention may be used in combination with other polyols, if necessary.
Here, other polyols are not particularly limited as long as they are used in normal polyurethane production. and polycarbonate diols other than 2. For example, when used in combination with polyether polyol, it is possible to obtain a polyurethane with further improved flexibility, which is a feature of the polycarbonate diol of the present invention.

その他のポリオールを併用する場合、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)と、その他のポリオールとを合わせた重量に対する、本発明のポリカーボネートジオール1の重量割合は70%以上が好ましく、90%以上が更に好ましい。本発明のポリカーボネートジオール1の重量割合が少ないと、本発明の特徴であるポリウレタンの特性やハンドリング性が失われる可能性がある。 When other polyols are used in combination, the weight ratio of the polycarbonate diol 1 of the present invention to the total weight of the polycarbonate diol (composition) of the present invention and other polyols is preferably 70% or more, and more preferably 90% or more. preferable. If the weight ratio of the polycarbonate diol 1 of the present invention is small, there is a possibility that the properties and handleability of the polyurethane that characterize the present invention will be lost.

水系ポリウレタン分散体の製造の際にその他ポリオールを併用する場合、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)、必要に応じて用いられるその他のポリオール、その他の原料が水系の溶媒に対して、十分に分散または溶解する必要がある。分散性が十分でない場合は、ウレタン化反応が不均一に進行し、得られる水系ポリウレタン分散体の分子量分布が広がったり、分子量が低下するために、水系ポリウレタン分散体が凝集したり、保存安定性が悪くなったりする。また水系ポリウレタン分散体から得られるポリウレタンの強度や耐溶剤性や耐候性や耐熱性などが悪化する可能性がある。 When other polyols are used together in the production of the aqueous polyurethane dispersion, the polycarbonate diol (composition) of the present invention, other polyols used as necessary, and other raw materials are sufficiently dispersed in the aqueous solvent. Or need to dissolve. If the dispersibility is not sufficient, the urethanization reaction proceeds unevenly, and the molecular weight distribution of the resulting water-based polyurethane dispersion widens, or the molecular weight decreases, resulting in aggregation of the water-based polyurethane dispersion and poor storage stability. becomes worse. Moreover, the strength, solvent resistance, weather resistance, heat resistance, etc. of the polyurethane obtained from the water-based polyurethane dispersion may deteriorate.

また、水系ポリウレタン分散体の合成、あるいは保存にあたり、高級脂肪酸、樹脂酸、酸性脂肪アルコール、硫酸エステル、スルホン酸高級アルキル、スルホン酸アルキルアリール、スルホン化ひまし油、スルホコハク酸エステルなどに代表されるアニオン性界面活性剤、第一級アミン塩、第二級アミン塩、第三級アミン塩、第四級アミン塩、ピリジニウム塩等のカチオン系界面活性剤、あるいはエチレンオキサイドと長鎖脂肪アルコール又はフェノール類との公知の反応生成物に代表される非イオン性界面活性剤等を併用して、乳化安定性を保持してもよい。 In the synthesis or storage of aqueous polyurethane dispersions, anionic compounds represented by higher fatty acids, resin acids, fatty acid alcohols, sulfate esters, higher alkyl sulfonates, alkylaryl sulfonates, sulfonated castor oil, sulfosuccinate esters, etc. are used. Cationic surfactants such as surfactants, primary amine salts, secondary amine salts, tertiary amine salts, quaternary amine salts, pyridinium salts, or ethylene oxide and long-chain fatty alcohols or phenols The emulsification stability may be maintained by using a nonionic surfactant represented by the known reaction product of .

また、水系ポリウレタン分散体とする際に、プレポリマーの有機溶媒溶液に、必要に応じて中和塩化工程なしに、乳化剤の存在下、水を機械的に高せん断で混合して、分散体を製造することも出来る。
このようにして製造された水系ポリウレタン分散体は、様々な用途に使用する事が可能である。特に、最近は環境負荷の小さな化学品原料が求められており、有機溶剤を使用しない目的としての従来品からの代替が可能である。
In addition, when forming an aqueous polyurethane dispersion, water is mechanically mixed with a prepolymer solution in an organic solvent in the presence of an emulsifier at high shear, if necessary, without a neutralization and chlorination step, to obtain a dispersion. It can also be manufactured.
The aqueous polyurethane dispersion thus produced can be used for various purposes. In particular, there is a recent demand for chemical raw materials with less environmental impact, and it is possible to replace conventional products for the purpose of not using organic solvents.

水系ポリウレタン分散体の具体的な用途としては、例えば、コーティング剤、水系塗料、接着剤、合成皮革、人工皮革への利用が好適である。特に本発明のポリカーボネートジオール(組成物)を用いて製造される水系ポリウレタン分散体は、ポリカーボネートジオール(組成物)中に前記構造単位(A)を有していることから耐薬品性、耐加水分解性、耐熱性、耐候性に優れる。また前記構造単位(B)を有していることから、柔軟性や平滑性があるため、コーティング剤等として従来のポリカーボネートジオールを使用した水系ポリウレタン分散体に比べて有効に利用する事が可能である。 Specific uses of water-based polyurethane dispersions include, for example, coating agents, water-based paints, adhesives, synthetic leathers, and artificial leathers. In particular, the aqueous polyurethane dispersion produced using the polycarbonate diol (composition) of the present invention has the structural unit (A) in the polycarbonate diol (composition), and thus has chemical resistance and hydrolysis resistance. Excellent heat resistance and weather resistance. In addition, since it has the structural unit (B), it has flexibility and smoothness, so it can be effectively used as a coating agent, etc., compared to conventional water-based polyurethane dispersions using polycarbonate diols. be.

<2-12.ポリウレタン溶液、水系ポリウレタン分散体の保存安定性>
有機溶剤および/又は水を使用し、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)を用いて製造したポリウレタン溶液および水系ポリウレタン分散体の保存安定性は、該溶液もしくは該分散体中のポリウレタンの濃度(以下、「固形分濃度」と称する場合がある)を1~80重量%に調整し、特定の温度条件で保管した上で、該溶液もしくは該分散体の変化の有無を目視などで測ることができる。
<2-12. Storage Stability of Polyurethane Solution and Aqueous Polyurethane Dispersion>
The storage stability of a polyurethane solution and an aqueous polyurethane dispersion produced using an organic solvent and/or water using the polycarbonate diol (composition) of the present invention depends on the concentration of polyurethane in the solution or dispersion (hereinafter referred to as , sometimes referred to as "solid content concentration") is adjusted to 1 to 80% by weight, stored under specific temperature conditions, and the presence or absence of changes in the solution or dispersion can be visually measured. .

例えば、前述の二段法により、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートおよびイソホロンジアミンを用いて製造されるポリウレタン溶液(N,N-ジメチルホルムアミド/トルエン混合液、固形分濃度 30重量%)の場合、-10℃で保管した際に目視でポリウレタン溶液に変化が見られない期間が好ましくは8時間、より好ましくは1日以上、さらに好ましくは3日以上、さらには7日以上である。また0℃で保管した際に、目視でポリウレタン溶液及びポリウレタン分散体に変化が見られない期間が好ましくは1か月、より好ましくは3か月以上、さらに好ましくは6か月以上である。 For example, a polyurethane solution (N,N-dimethylformamide/toluene mixture, solid content concentration of 30% by weight), the period during which no change is visually observed in the polyurethane solution when stored at -10°C is preferably 8 hours, more preferably 1 day or more, still more preferably 3 days or more. is more than 7 days. The period during which no change is visually observed in the polyurethane solution and polyurethane dispersion when stored at 0° C. is preferably 1 month, more preferably 3 months or more, and still more preferably 6 months or more.

また、例えば本発明のポリカーボネートジオール(組成物)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、エチレンジアミンを用いて製造される水系ポリウレタン分散体(N-メチル-2-ピロリドン/水混合液に分散、固形分濃度:30重量%)に関しては、20℃で保管した際に、目視でポリウレタン水分散体に変化が見られない期間が好ましくは1日間、さらには3日間、より好ましくは7日間以上、さらに好ましくは14日間、特に好ましくは1か月以上である。 Further, for example, an aqueous polyurethane dispersion produced using the polycarbonate diol (composition) of the present invention, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, and ethylenediamine (dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone/water mixture, solid content Concentration: 30% by weight), when stored at 20°C, the period during which no change is visually observed in the aqueous polyurethane dispersion is preferably 1 day, more preferably 3 days, more preferably 7 days or more, and even more preferably. is 14 days, particularly preferably 1 month or more.

<2-13.添加剤>
本発明のポリカーボネートジオール(組成物)を用いて製造したポリウレタンには、熱安定剤、光安定剤、着色剤、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、粘着防止剤、難燃剤、老化防止剤、無機フィラー等の各種の添加剤を、ポリウレタンの特性を損なわない範囲で、添加、混合することができる。
<2-13. Additive>
The polyurethane produced using the polycarbonate diol (composition) of the present invention contains heat stabilizers, light stabilizers, colorants, fillers, stabilizers, UV absorbers, antioxidants, antiblocking agents, flame retardants, Various additives such as anti-aging agents and inorganic fillers can be added and mixed as long as the properties of the polyurethane are not impaired.

熱安定剤として使用可能な化合物としては、燐酸、亜燐酸の脂肪族、芳香族又はアルキル基置換芳香族エステルや次亜燐酸誘導体、フェニルホスホン酸、フェニルホスフィン酸、ジフェニルホスホン酸、ポリホスホネート、ジアルキルぺンタエリスリトールジホスファイト、ジアルキルビスフェノールAジホスファイト等のリン化合物;フェノール系誘導体、特にヒンダードフェノール化合物;チオエーテル系、ジチオ酸塩系、メルカプトベンズイミダゾール系、チオカルバニリド系、チオジプロピオン酸エステル系等のイオウを含む化合物;スズマレート、ジブチルスズモノオキシド等のスズ系化合物等を使用することができる。 Compounds that can be used as heat stabilizers include phosphoric acid, aliphatic, aromatic or alkyl-substituted aromatic esters of phosphorous acid, hypophosphorous acid derivatives, phenylphosphonic acid, phenylphosphinic acid, diphenylphosphonic acid, polyphosphonates, dialkyl Phosphorus compounds such as pentaerythritol diphosphite and dialkylbisphenol A diphosphite; phenol derivatives, especially hindered phenol compounds; Compounds containing sulfur; tin-based compounds such as tin malate, dibutyltin monoxide, and the like can be used.

ヒンダードフェノール化合物の具体例としては、「Irganox1010」(商品名:BASFジャパン株式会社製)、「Irganox1520」(商品名:BASFジャパン株式会社製)、「Irganox245」(商品名:BASFジャパン株式会社製)等が挙げられる。 Specific examples of hindered phenol compounds include "Irganox1010" (trade name: manufactured by BASF Japan Ltd.), "Irganox1520" (trade name: manufactured by BASF Japan Ltd.), "Irganox245" (trade name: manufactured by BASF Japan Ltd.). ) and the like.

リン化合物としては、「PEP-36」、「PEP-24G」、「HP-10」(いずれも商品名:株式会社ADEKA社製)、「Irgafos 168」(商品名:BASFジャパン株式会社製)等が挙げられる。 Phosphorus compounds include "PEP-36", "PEP-24G", "HP-10" (all trade names: manufactured by ADEKA Corporation), "Irgafos 168" (manufactured by BASF Japan Ltd.), etc. is mentioned.

イオウを含む化合物の具体例としては、ジラウリルチオプロピオネート(DLTP)、ジステアリルチオプロピオネート(DSTP)などのチオエーテル化合物が挙げられる。 Specific examples of sulfur-containing compounds include thioether compounds such as dilaurylthiopropionate (DLTP) and distearylthiopropionate (DSTP).

光安定剤の例としては、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系化合物等が挙げられ、具体的には「TINUVIN622LD」、「TINUVIN765」(以上、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製)、「SANOL LS-2626」、「SANOL LS-765」(以上、三共株式会社製)等が使用可能である。 Examples of light stabilizers include benzotriazole-based compounds and benzophenone-based compounds. ”, “SANOL LS-765” (manufactured by Sankyo Co., Ltd.) and the like can be used.

紫外線吸収剤の例としては、「TINUVIN328」、「TINUVIN234」(以上、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製)等が挙げられる。 Examples of ultraviolet absorbers include "TINUVIN328" and "TINUVIN234" (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.).

着色剤としては、直接染料、酸性染料、塩基性染料、金属錯塩染料などの染料;カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、マイカなどの無機顔料;及びカップリングアゾ系、縮合アゾ系、アンスラキノン系、チオインジゴ系、ジオキサゾン系、フタロシアニン系等の有機顔料等が挙げられる。 Colorants include dyes such as direct dyes, acid dyes, basic dyes and metal complex dyes; inorganic pigments such as carbon black, titanium oxide, zinc oxide, iron oxide and mica; Organic pigments such as anthraquinone-based, thioindigo-based, dioxazone-based, and phthalocyanine-based pigments can be used.

無機フィラーの例としては、ガラス短繊維、カーボンファイバー、アルミナ、タルク、グラファイト、メラミン、白土等が挙げられる。 Examples of inorganic fillers include short glass fibers, carbon fibers, alumina, talc, graphite, melamine, and clay.

難燃剤の例としては、燐及びハロゲン含有有機化合物、臭素あるいは塩素含有有機化合物、ポリ燐酸アンモニウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン等の添加及び反応型難燃剤が挙げられる。 Examples of flame retardants include additive and reactive flame retardants such as phosphorous and halogen containing organic compounds, bromine or chlorine containing organic compounds, ammonium polyphosphate, aluminum hydroxide, antimony oxide and the like.

これらの添加剤は、単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で組み合わせて用いてもよい。
これらの添加剤の添加量は、ポリウレタンに対する重量比として、下限が、好ましくは0.01重量%、より好ましくは0.05重量%、更に好ましくは0.1重量%、上限は、好ましくは10重量%、より好ましくは5重量%、更に好ましくは1重量%である。添加剤の添加量が少な過ぎるとその添加効果を十分に得ることができず、多過ぎるとポリウレタン中で析出したり、濁りを発生したりする場合がある。
These additives may be used alone, or two or more of them may be used in any combination and ratio.
As for the amount of these additives added, the lower limit is preferably 0.01% by weight, more preferably 0.05% by weight, and still more preferably 0.1% by weight, and the upper limit is preferably 10% by weight, as a weight ratio to polyurethane. % by weight, more preferably 5% by weight, and even more preferably 1% by weight. If the amount of the additive added is too small, the effect of addition cannot be sufficiently obtained, and if it is too large, it may precipitate in the polyurethane or cause turbidity.

<2-14.ポリウレタンフィルム・ポリウレタン板>
ポリウレタンを使用してフィルムを製造する場合、そのフィルムの厚さは、下限が好ましくは10μm、より好ましくは20μm、更に好ましくは30μm、上限は好ましくは1000μm、より好ましくは500μm、更に好ましくは100μmである。
フィルムの厚さが厚すぎると、十分な透湿性が得られない傾向があり、また、薄過ぎるとピンホールを生じたり、フィルムがブロッキングしやすく取り扱いにくくなる傾向がある。
<2-14. Polyurethane film/polyurethane plate>
When a film is produced using polyurethane, the thickness of the film preferably has a lower limit of 10 µm, more preferably 20 µm, and still more preferably 30 µm, and an upper limit of preferably 1000 µm, more preferably 500 µm, and even more preferably 100 µm. be.
If the thickness of the film is too thick, there is a tendency that sufficient moisture permeability cannot be obtained.

<2-15.分子量>
ポリウレタンの分子量は、その用途に応じて適宜調整され、特に制限はないが、GPCにより測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)として5万~50万であることが好ましく、10万~30万であることがより好ましい。Mwが上記下限よりも小さいと十分な強度や硬度が得られない場合があり、上記上限よりも大きいと加工性などハンドリング性を損なう傾向がある。
<2-15. Molecular weight>
The molecular weight of the polyurethane is appropriately adjusted according to its use, and is not particularly limited, but is preferably 50,000 to 500,000, more preferably 100,000 to 30, as a polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) measured by GPC. 10,000 is more preferable. If Mw is less than the above lower limit, sufficient strength and hardness may not be obtained.

<2-16.室温引張試験>
<2-16-1.室温引張試験における引張破断伸度・強度>
ポリウレタンは、幅10mm、長さ100mm、厚み約50~100μmの短冊状のサンプルに対して、チャック間距離50mm、引張速度500mm/分にて、温度23℃、相対湿度60%で測定した引張破断伸度及び破断強度が以下の範囲であることが好ましい。
<2-16. Room temperature tensile test>
<2-16-1. Tensile breaking elongation and strength in room temperature tensile test>
Polyurethane is a strip-shaped sample with a width of 10 mm, a length of 100 mm, and a thickness of about 50 to 100 μm, with a chuck distance of 50 mm, a tensile speed of 500 mm/min, a temperature of 23° C., and a relative humidity of 60%. The elongation and breaking strength are preferably within the following ranges.

破断伸度の下限は好ましくは200%、より好ましくは300%、更に好ましくは350%であり、上限は好ましくは1000%、より好ましくは800%、更に好ましくは600%である。破断伸度が上記下限未満では加工性などハンドリング性を損なう傾向があり、上記上限を超えると十分な耐溶剤性が得られない場合がある。
また、破断強度の下限は好ましくは30MPa、より好ましくは40MPa、更に好ましくは50MPaであり、上限は好ましくは200MPa、より好ましくは100MPa、更に好ましくは80MPaである。破断強度が上記下限未満では加工性などハンドリング性を損なう傾向があり、上記上限を超えると柔軟性が損なわれる場合がある。
The lower limit of breaking elongation is preferably 200%, more preferably 300%, and still more preferably 350%, and the upper limit is preferably 1000%, more preferably 800%, and still more preferably 600%. If the elongation at break is less than the above lower limit, there is a tendency to impair handleability such as workability, and if it exceeds the above upper limit, sufficient solvent resistance may not be obtained.
The lower limit of breaking strength is preferably 30 MPa, more preferably 40 MPa, and still more preferably 50 MPa, and the upper limit is preferably 200 MPa, more preferably 100 MPa, and still more preferably 80 MPa. If the breaking strength is less than the above lower limit, the handling property such as processability tends to be impaired, and if it exceeds the above upper limit, the flexibility may be impaired.

<2-16-2.室温引張試験における100%モジュラス、300%モジュラス>
ポリウレタンは、幅10mm、長さ100mm、厚み約50~100μmの短冊状のサンプルに対して、チャック間距離50mm、引張速度500mm/分にて、温度23℃、相対湿度60%で測定した100%モジュラス(100%M)の下限が好ましくは1.0MPa、より好ましくは2.0MPa、更に好ましくは3.0MPaであり、上限は好ましくは20MPa、より好ましくは10MPa、更に好ましくは8MPaである。100%モジュラスが上記下限未満では硬度が十分でない場合があり、上記上限を超えると柔軟性が不十分であったり、加工性などハンドリング性を損なったりする傾向がある。更に、ポリウレタンの300%モジュラス(300%M)の下限は好ましくは5MPa、より好ましくは8MPa、更に好ましくは10MPaである。上限は好ましくは100MPa、より好ましくは50MPa、更に好ましくは30MPaである。300%モジュラスが上記下限未満では硬度が不足する場合がある。300%モジュラスが上記上限を超えると柔軟性が不十分であったり、加工性などのハンドリング性を損なったりする場合がある。
<2-16-2. 100% modulus in room temperature tensile test, 300% modulus>
Polyurethane was measured on a strip-shaped sample with a width of 10 mm, a length of 100 mm, and a thickness of about 50 to 100 μm at a chuck distance of 50 mm and a tensile speed of 500 mm/min at a temperature of 23° C. and a relative humidity of 60%. The lower limit of modulus (100% M) is preferably 1.0 MPa, more preferably 2.0 MPa, still more preferably 3.0 MPa, and the upper limit is preferably 20 MPa, more preferably 10 MPa, still more preferably 8 MPa. If the 100% modulus is less than the above lower limit, the hardness may not be sufficient, and if it exceeds the above upper limit, the flexibility tends to be insufficient, and the handleability such as workability tends to be impaired. Furthermore, the lower limit of the 300% modulus (300% M) of polyurethane is preferably 5 MPa, more preferably 8 MPa, even more preferably 10 MPa. The upper limit is preferably 100 MPa, more preferably 50 MPa, still more preferably 30 MPa. If the 300% modulus is less than the above lower limit, the hardness may be insufficient. If the 300% modulus exceeds the above upper limit, flexibility may be insufficient, and handling properties such as workability may be impaired.

<2-18.耐溶剤性>
<2-18-1.耐オレイン性>
ポリウレタンは、例えば後述の実施例の項に記載される方法での評価において、オレイン酸に浸漬前のポリウレタン試験片の重量に対する、オレイン酸に浸漬後のポリウレタン試験片の重量の変化率(%)が、200%以下が好ましく、150%以下がより好ましく、120%以下が更に好ましく、100%以下が特に好ましく、80%以下が最も好ましい。 この重量変化率が上記上限超過では、十分な耐オレイン酸性が得られない場合がある。
<2-18. Solvent resistance>
<2-18-1. Olein resistance>
Polyurethane is evaluated, for example, by the method described in the section of Examples below, the rate of change (%) in the weight of the polyurethane test piece after immersion in oleic acid with respect to the weight of the polyurethane test piece before immersion in oleic acid. However, it is preferably 200% or less, more preferably 150% or less, still more preferably 120% or less, particularly preferably 100% or less, and most preferably 80% or less. If the weight change rate exceeds the above upper limit, sufficient oleic acid resistance may not be obtained.

<2-18-2.耐エタノール性>
ポリウレタンは、例えば後述の実施例の項に記載される方法での評価において、エタノールに浸漬前のポリウレタン試験片の重量に対する、エタノールに浸漬後のポリウレタン試験片の重量の変化率(%)が、50%以下が好ましく、45%以下がより好ましく、40%以下が更に好ましく、35%以下が特に好ましく、30%以下が最も好ましい。
この重量変化率が上記上限超過では、十分な耐エタノール性が得られない場合がある。
<2-18-2. Ethanol resistance>
Polyurethane is evaluated, for example, by the method described in the Examples section below, and the rate of change (%) in the weight of the polyurethane test piece after immersion in ethanol with respect to the weight of the polyurethane test piece before immersion in ethanol is It is preferably 50% or less, more preferably 45% or less, even more preferably 40% or less, particularly preferably 35% or less, most preferably 30% or less.
If the weight change rate exceeds the above upper limit, sufficient ethanol resistance may not be obtained.

<2-20.用途>
ポリウレタンは、耐溶剤性に優れ、良好な柔軟性、機械強度を有することから、フォーム、エラストマー、弾性繊維、塗料、繊維、粘着剤、接着剤、床材、シーラント、医療用材料、人工皮革、合成皮革、コーティング剤、水系ポリウレタン塗料、活性エネルギー線硬化性重合体組成物等に広く用いることができる。
特に、人工皮革、合成皮革、水系ポリウレタン、接着剤、弾性繊維、医療用材料、床材、塗料、コーティング剤等の用途に、本発明の一形態であるポリウレタンを用いると、耐溶剤性、柔軟性、機械強度の良好なバランスを有するため、人の皮膚に触れたり、コスメティック用薬剤や消毒用のアルコールが使われたりする部分において耐久性が高く、また柔軟性も十分で、かつ物理的な衝撃などにも強いという良好な特性を付与することができる。また、耐熱性が必要とされる自動車部材等の自動車用途や、耐候性が必要とされる屋外用途に好適に使用できる。
<2-20. Application>
Polyurethane has excellent solvent resistance, good flexibility, and mechanical strength. It can be widely used for synthetic leather, coating agents, water-based polyurethane coatings, active energy ray-curable polymer compositions, and the like.
In particular, when the polyurethane of one embodiment of the present invention is used for applications such as artificial leather, synthetic leather, water-based polyurethane, adhesives, elastic fibers, medical materials, flooring materials, paints, and coating agents, solvent resistance and flexibility are improved. Because it has a good balance of durability and mechanical strength, it is highly durable in areas where it comes into contact with human skin, or where cosmetic chemicals or alcohol for disinfection are used. Good properties such as resistance to impact can be imparted. In addition, it can be suitably used for automotive applications such as automobile members that require heat resistance, and outdoor applications that require weather resistance.

ポリウレタンは、熱硬化性エラストマー、注型ポリウレタンエラストマーに使用できる。その具体的用途として、圧延ロール、製紙ロール、事務機器、プレテンションロール等のロール類、フォークリフト、自動車車両ニュートラム、台車、運搬車等のソリッドタイヤ、キャスター等、工業製品として、コンベアベルトアイドラー、ガイドロール、プーリー、鋼管ライニング、鉱石用ラバースクリーン、ギア類、コネクションリング、ライナー、ポンプのインペラー、サイクロンコーン、サイクロンライナー等がある。また、OA機器のベルト、紙送りロール、複写用クリーニングブレード、スノープラウ、歯付ベルト、サーフローラー等にも使用できる。 Polyurethanes can be used in thermoset elastomers, cast polyurethane elastomers. Specific applications include rolling rolls, paper manufacturing rolls, office equipment, rolls such as pretension rolls, solid tires for forklifts, automobile vehicle nutrams, trolleys, trucks, casters, etc. Industrial products include conveyor belt idlers and guides. Rolls, pulleys, steel pipe linings, ore rubber screens, gears, connection rings, liners, pump impellers, cyclone cones, cyclone liners, etc. It can also be used for OA equipment belts, paper feed rolls, copying cleaning blades, snow plows, toothed belts, surf rollers and the like.

ポリウレタンは、また、熱可塑性エラストマーとしての用途にも適用される。例えば、食品、医療分野で用いる空圧機器、塗装装置、分析機器、理化学機器、定量ポンプ、水処理機器、産業用ロボット等におけるチューブやホース類、スパイラルチューブ、消防ホース等に使用できる。また、丸ベルト、Vべルト、平ベルト等のベルトとして、各種伝動機構、紡績機械、荷造り機器、印刷機械等に用いられる。また、履物のヒールトップや靴底、カップリング、パッキング、ポールジョイント、ブッシュ、歯車、ロール等の機器部品、スポーツ用品、レジャー用品、時計のベルト等に使用できる。さらに自動車部品としては、オイルストッパー、ギアボックス、スペーサー、シャーシー部品、内装品、タイヤチェーン代替品等が挙げられる。また、キーボードフィルム、自動車用フィルム等のフィルム、カールコード、ケーブルシース、ベロー、搬送ベルト、フレキシブルコンテナー、バインダー、合成皮革、ディピンイング製品、接着剤等に使用できる。 Polyurethanes also find application as thermoplastic elastomers. For example, it can be used for tubes and hoses, spiral tubes, fire hoses, etc. in pneumatic equipment used in the food and medical fields, coating equipment, analytical equipment, physical and chemical equipment, metering pumps, water treatment equipment, industrial robots, and the like. In addition, it is used as a belt such as a round belt, a V belt, a flat belt, etc. in various transmission mechanisms, spinning machines, packing machines, printing machines, and the like. It can also be used for heel tops and soles of footwear, couplings, packings, pole joints, bushes, gears, machine parts such as rolls, sporting goods, leisure goods, watch belts and the like. Automobile parts include oil stoppers, gearboxes, spacers, chassis parts, interior parts, and tire chain substitutes. Also, it can be used for films such as keyboard films and films for automobiles, curled cords, cable sheaths, bellows, conveyor belts, flexible containers, binders, synthetic leathers, dipping products, adhesives and the like.

ポリウレタンは、溶剤系二液型塗料としての用途にも適用可能であり、楽器、仏壇、家具、化粧合板、スポーツ用品等の木材製品に適用できる。また、タールエポキシウレタンとして自動車補修用にも使用できる。
ポリウレタンは、湿気硬化型の一液型塗料、ブロックイソシアネート系溶媒塗料、アルキド樹脂塗料、ウレタン変性合成樹脂塗料、紫外線硬化型塗料、水系ウレタン塗料等の成分として使用可能であり、例えば、プラスチックバンパー用塗料、ストリッパブルペイント、磁気テープ用コーティング剤、床タイル、床材、紙、木目印刷フィルム等のオーバープリントワニス、木材用ワニス、高加工用コイルコート、光ファイバー保護コーティング、ソルダーレジスト、金属印刷用トップコート、蒸着用ベースコート、食品缶用ホワイトコート等に適用できる。
Polyurethane can also be applied as a solvent-based two-component paint, and can be applied to wood products such as musical instruments, Buddhist altars, furniture, decorative plywood, and sporting goods. It can also be used for automobile repair as tar epoxy urethane.
Polyurethane can be used as a component of moisture-curable one-pack paints, blocked isocyanate-based solvent paints, alkyd resin paints, urethane-modified synthetic resin paints, UV-curable paints, and water-based urethane paints. Paints, strippable paints, coating agents for magnetic tapes, floor tiles, floor materials, paper, overprint varnishes such as wood grain printing films, varnishes for wood, coil coats for high processing, optical fiber protective coatings, solder resists, tops for metal printing It can be applied to coatings, vapor deposition base coats, white coats for food cans, and the like.

ポリウレタンは、また、粘着剤や接着剤として、食品包装、靴、履物、磁気テープバインダー、化粧紙、木材、構造部材等に適用でき、また、低温用接着剤、ホットメルトの成分としても用いることができる。
ポリウレタンは、バインダーとして、磁気記録媒体、インキ、鋳物、焼成煉瓦、グラフト材、マイクロカプセル、粒状肥料、粒状農薬、ポリマーセメントモルタル、レジンモルタル、ゴムチップバインダー、再生フォーム、ガラス繊維サイジング等に使用可能である。
Polyurethanes can also be applied as pressure-sensitive adhesives and adhesives to food packaging, shoes, footwear, magnetic tape binders, decorative papers, lumber, structural members, etc. They can also be used as low-temperature adhesives and hot-melt components. can be done.
Polyurethane can be used as a binder for magnetic recording media, inks, castings, baked bricks, graft materials, microcapsules, granular fertilizers, granular pesticides, polymer cement mortar, resin mortar, rubber chip binders, recycled foam, glass fiber sizing, etc. be.

ポリウレタンは、繊維加工剤の成分として、防縮加工、防皺加工、撥水加工等に使用できる。
ポリウレタンを弾性繊維として使用する場合のその繊維化の方法は、紡糸できる方法であれば特に制限なく実施できる。例えば、一旦ペレット化した後、溶融させ、直接紡糸口金を通して紡糸する溶融紡糸方法が採用できる。ポリウレタンから弾性繊維を溶融紡糸により得る場合、紡糸温度は好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以上235℃以下である。
Polyurethane can be used as a component of a fiber processing agent for shrink-proofing, wrinkle-proofing, water-repellent finishing, and the like.
When polyurethane is used as the elastic fiber, the fiberization method is not particularly limited as long as it can be spun. For example, a melt spinning method can be employed in which the material is pelletized, melted, and spun directly through a spinneret. When elastic fibers are obtained from polyurethane by melt spinning, the spinning temperature is preferably 250° C. or lower, more preferably 200° C. or higher and 235° C. or lower.

ポリウレタン弾性繊維はそのまま裸糸として使用したり、また、他繊維で被覆して被覆糸として使用したりすることができる。他繊維としては、ポリアミド繊維、ウール、綿、ポリエステル繊維など従来公知の繊維を挙げることができるが、なかでも本発明ではポリエステル繊維が好ましく用いられる。また、ポリウレタンを用いた弾性繊維は、染着タイプの分散染料を含有していてもよい。 The polyurethane elastic fiber can be used as a bare thread as it is, or can be used as a covered thread after being covered with other fibers. Examples of other fibers include conventionally known fibers such as polyamide fibers, wool, cotton and polyester fibers, among which polyester fibers are preferably used in the present invention. In addition, the elastic fiber using polyurethane may contain a dyeing type disperse dye.

ポリウレタンは、シーラント・コーキングとして、コンクリート打ち壁、誘発目地、サッシ周り、壁式PC(Precast Concrete)目地、ALC(Autoclaved Light-weight Concrete)目地、ボード類目地、複合ガラス用シーラント、断熱サッシシーラント、自動車用シーラント等に使用できる。
ポリウレタンは、医療用材料としての使用が可能であり、血液適合材料として、チューブ、カテーテル、人工心臓、人工血管、人工弁等、また、使い捨て素材としてカテーテル、チューブ、バッグ、手術用手袋、人工腎臓ポッティング材料等に使用できる。
ポリウレタンは、末端を変性させることによりUV硬化型塗料、電子線硬化型塗料、フレキソ印刷版用の感光性樹脂組成物、光硬化型の光ファイバー被覆材組成物等の原料として用いることができる。
Polyurethane is used as a sealant and caulking for concrete walls, induced joints, around sashes, wall-type PC (Precast Concrete) joints, ALC (Autoclaved Light-weight Concrete) joints, board joints, composite glass sealants, and heat insulating sash sealants. , automotive sealants, etc.
Polyurethane can be used as a medical material, including blood compatible materials such as tubes, catheters, artificial hearts, artificial blood vessels, and artificial valves, and disposable materials such as catheters, tubes, bags, surgical gloves, and artificial kidneys. It can be used as a potting material.
Polyurethanes can be used as raw materials for UV curable coatings, electron beam curable coatings, photosensitive resin compositions for flexographic printing plates, photocurable optical fiber coating compositions, etc. by modifying the terminals.

<2-21.ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー>
本発明のポリカーボネートジオール(組成物)を用いて、ポリイソシアネートとヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートを付加反応させることによりウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを製造することができる。その他の原料化合物であるポリオール、及び鎖延長剤等を併用する場合は、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーは、ポリイソシアネートに、更にこれらのその他の原料化合物も付加反応させることにより製造することができる。
<2-21. Urethane (meth)acrylate oligomer>
A urethane (meth)acrylate oligomer can be produced by subjecting a polyisocyanate and a hydroxyalkyl (meth)acrylate to an addition reaction using the polycarbonate diol (composition) of the present invention. When other raw material compounds such as a polyol and a chain extender are used in combination, the urethane (meth)acrylate oligomer can be produced by subjecting the polyisocyanate to an addition reaction with these other raw material compounds. .

なお、本発明において、(メタ)アクリレートや(メタ)アクリル酸のように「(メタ)アクリル」と表示した場合には、アクリル及び/またはメタクリルを意味する。
また、その際の各原料化合物の仕込み比は、目的とするウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの組成と実質的に同等、ないしは同一とする。
ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーにおける全イソシアネート基の量と水酸基及びアミノ基等のイソシアネート基と反応する全官能基の量は、通常、理論的に当モルである。
In the present invention, the expression "(meth)acrylic" such as (meth)acrylate or (meth)acrylic acid means acrylic and/or methacrylic.
In addition, the charging ratio of each raw material compound at that time is substantially the same as or the same as the composition of the desired urethane (meth)acrylate oligomer.
The amount of all isocyanate groups in the urethane (meth)acrylate oligomer and the amount of all functional groups that react with isocyanate groups such as hydroxyl groups and amino groups are usually theoretically equimolar.

ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを製造する際は、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの使用量を、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリカーボネートジオール(組成物)、並びに必要に応じて用いられるその他の原料化合物であるポリオール、及び鎖延長剤等のイソシアネートと反応する官能基を含む化合物の総使用量に対して、通常10モル%以上、好ましくは15モル%以上、更に好ましくは25モル%以上、また、通常70モル%以下、好ましくは50モル%以下とする。この割合に応じて、得られるウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの分子量を制御することができる。ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの割合が多いと、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの分子量は小さくなる傾向となり、割合が少ないと、分子量は大きくなる傾向となる。 When producing a urethane (meth)acrylate-based oligomer, the amount of hydroxyalkyl (meth)acrylate used is determined by hydroxyalkyl (meth)acrylate, polycarbonate diol (composition), and other raw material compounds used as necessary. Generally 10 mol% or more, preferably 15 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, and usually 70 mol % or less, preferably 50 mol % or less. The molecular weight of the resulting urethane (meth)acrylate oligomer can be controlled according to this ratio. When the proportion of hydroxyalkyl (meth)acrylate is large, the molecular weight of the urethane (meth)acrylate oligomer tends to be small, and when the proportion is small, the molecular weight tends to be large.

本発明のポリカーボネートジオール(組成物)と、その他のポリオールとの総使用量に対して、本発明のポリカーボネートジオール1の使用量を25モル%以上とすることが好ましく、より好ましくは50モル%以上、更に好ましくは70モル%以上である。ポリカーボネートジオール1の使用量が前記の下限値以上であると、得られる硬化物の伸度、硬度及び耐候性、耐汚染性が良好となる傾向があり好ましい。 The amount of the polycarbonate diol 1 of the present invention used is preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, based on the total amount of the polycarbonate diol (composition) of the present invention and other polyols used. , more preferably 70 mol % or more. When the amount of polycarbonate diol 1 used is at least the above lower limit, the elongation, hardness, weather resistance, and stain resistance of the resulting cured product tend to be good, which is preferable.

また、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)と、その他のポリオールとの総使用量に対して、本発明のポリカーボネートジオール1の使用量は、10重量%以上とすることが好ましく、より好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50重量%以上、特に好ましくは70重量%以上である。ポリカーボネートジオール1の使用量が前記の下限値以上であると、得られる組成物の粘度が低下し作業性が向上し、また得られる硬化物の機械的強度及び硬度や耐摩耗性が向上する傾向になり好ましい。 The amount of the polycarbonate diol 1 of the present invention used is preferably 10% by weight or more, more preferably 30% by weight, based on the total amount of the polycarbonate diol (composition) of the present invention and other polyols used. % by weight or more, more preferably 50% by weight or more, particularly preferably 70% by weight or more. When the amount of polycarbonate diol 1 used is at least the above lower limit, the viscosity of the obtained composition is lowered and the workability is improved, and the mechanical strength, hardness and abrasion resistance of the obtained cured product tend to be improved. and is preferable.

更に、鎖延長剤を用いる場合には、本発明のポリカーボネートジオール(組成物)、その他のポリオールと鎖延長剤とを合わせた化合物の総使用量に対して、ポリカーボネートジオール(組成物)及びその他のポリオールの使用量を70モル%以上とすることが好ましく、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、特に好ましくは95モル%以上である。前記下限値超過であると、液安定性が向上する傾向になり好ましい。 Furthermore, when using a chain extender, the polycarbonate diol (composition) and other The amount of polyol used is preferably 70 mol % or more, more preferably 80 mol % or more, still more preferably 90 mol % or more, and particularly preferably 95 mol % or more. If it is above the lower limit, the liquid stability tends to be improved, which is preferable.

ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの製造時において、粘度の調整を目的に溶剤を使用することができる。溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。溶剤としては、公知の溶剤のいずれも使用することができる。好ましい溶剤としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトン等が挙げられる。溶剤は、通常、反応系内の固形分100重量部に対して、300重量部未満で使用可能である。 A solvent can be used for the purpose of adjusting the viscosity during the production of the urethane (meth)acrylate oligomer. A solvent may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of 2 or more types. Any known solvent can be used as the solvent. Preferred solvents include toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and the like. The solvent can be used in an amount of less than 300 parts by weight per 100 parts by weight of the solid content in the reaction system.

ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの製造時において、生成するウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー及びその原料化合物の総含有量は、反応系の総量に対して20重量%以上であることが好ましく、40重量%以上であることがより好ましい。なお、この総含有量の上限は100重量%である。ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー及びその原料化合物の総含有量が20重量%以上であると、反応速度が高くなり、製造効率が向上する傾向にあるために好ましい。 In the production of the urethane (meth)acrylate oligomer, the total content of the produced urethane (meth)acrylate oligomer and its raw material compound is preferably 20% by weight or more, preferably 40% by weight, based on the total amount of the reaction system. % or more is more preferable. The upper limit of this total content is 100% by weight. When the total content of the urethane (meth)acrylate-based oligomer and its raw material compounds is 20% by weight or more, the reaction rate tends to be high and the production efficiency tends to be improved, which is preferable.

ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの製造に際しては付加反応触媒を用いることができる。この付加反応触媒としては、例えばジブチルスズラウレート、ジブチルスズジオクトエート、ジオクチルスズジラウレート、及びジオクチルスズジオクトエート等が挙げられる。付加反応触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。付加反応触媒は、これらのうち、ジオクチルスズジラウレートであることが、環境適応性及び触媒活性、保存安定性の観点から好ましい。 An addition reaction catalyst can be used in the production of the urethane (meth)acrylate oligomer. Examples of the addition reaction catalyst include dibutyltin laurate, dibutyltin dioctate, dioctyltin dilaurate, and dioctyltin dioctate. The addition reaction catalyst may be used alone or in combination of two or more. Among these, the addition reaction catalyst is preferably dioctyltin dilaurate from the viewpoint of environmental adaptability, catalytic activity, and storage stability.

付加反応触媒は、生成するウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー及びその原料化合物の総含有量に対して、上限が通常1000重量ppm、好ましくは500重量ppmであり、下限が通常10重量ppm、好ましくは30重量ppmで用いられる。
また、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの製造時に、反応系に(メタ)アクリロイル基を含む場合には、重合禁止剤を併用することができる。このような重合禁止剤としては、例えばハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ハイドロキノンモノエチルエーテル、ジブチルヒドロキシトルエン等のフェノール類、フェノチアジン、ジフェニルアミン等のアミン類、ジブチルジチオカルバミン酸銅等の銅塩、酢酸マンガン等のマンガン塩、ニトロ化合物、ニトロソ化合物等が挙げられる。重合禁止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。重合禁止剤は、これらのうち、フェノール類が好ましい。
The addition reaction catalyst has an upper limit of usually 1000 ppm by weight, preferably 500 ppm by weight, and a lower limit of usually 10 ppm by weight, preferably Used at 30 ppm by weight.
Moreover, when a (meth)acryloyl group is included in the reaction system during the production of the urethane (meth)acrylate oligomer, a polymerization inhibitor can be used in combination. Examples of such polymerization inhibitors include phenols such as hydroquinone, methylhydroquinone, hydroquinone monoethyl ether and dibutylhydroxytoluene; amines such as phenothiazine and diphenylamine; copper salts such as copper dibutyldithiocarbamate; Salts, nitro compounds, nitroso compounds and the like are included. A polymerization inhibitor may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of 2 or more types. Among these, the polymerization inhibitor is preferably a phenol.

重合禁止剤は、生成するウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー及びその原料化合物の総含有量に対して、上限が通常3000重量ppm、好ましくは1000重量ppmであり、特に好ましくは500重量ppmであり、下限が通常50重量ppm、好ましくは100重量ppmで用いられる。
ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの製造時において、反応温度は通常20℃以上であり、40℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましい。反応温度が20℃以上であると、反応速度が高くなり、製造効率が向上する傾向にあるために好ましい。また、反応温度は通常120℃以下であり、100℃以下であることが好ましい。反応温度が120℃以下であると、アロハナート化反応等の副反応が起き難くなるために好ましい。また、反応系に溶剤を含む場合には、反応温度はその溶剤の沸点以下であることが好ましく、(メタ)アクリレートが入っている場合には(メタ)アクリロイル基の反応防止の観点から70℃以下であることが好ましい。反応時間は通常5~20時間程度である。
The upper limit of the polymerization inhibitor is usually 3000 ppm by weight, preferably 1000 ppm by weight, particularly preferably 500 ppm by weight, with respect to the total content of the urethane (meth) acrylate oligomer and its raw material compound to be produced, A lower limit is usually used of 50 ppm by weight, preferably 100 ppm by weight.
During the production of the urethane (meth)acrylate oligomer, the reaction temperature is usually 20° C. or higher, preferably 40° C. or higher, more preferably 60° C. or higher. A reaction temperature of 20° C. or higher is preferable because the reaction rate tends to increase and the production efficiency tends to improve. Moreover, the reaction temperature is usually 120° C. or lower, preferably 100° C. or lower. When the reaction temperature is 120° C. or lower, it is preferable because side reactions such as allophanate reaction are less likely to occur. Further, when the reaction system contains a solvent, the reaction temperature is preferably below the boiling point of the solvent, and when (meth)acrylate is contained, it is 70 ° C. from the viewpoint of preventing the reaction of the (meth)acryloyl group. The following are preferable. The reaction time is usually about 5 to 20 hours.

このようにして得られるウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの数平均分子量は500以上が好ましく、特に1000以上であることが好ましく、10000以下が好ましく、特に5000以下、とりわけ3000以下であることが好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの数平均分子量が上記下限以上であると、得られる硬化膜の三次元加工適性が良好となり、三次元加工適性と耐汚染性とのバランスに優れる傾向となり好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの数平均分子量が上記上限以下であると該組成物から得られる硬化膜の耐汚染性が良好となり、三次元加工適性と耐汚染性とのバランスに優れる傾向となるため好ましい。これは、三次元加工適性と耐汚染性が網目構造における架橋点間の距離に依存しており、この距離が長くなると柔軟で伸びやすい構造となり三次元加工適性に優れ、この距離が短くなると網目構造が強固な構造となり耐汚染性に優れるからであると推定される。 The number average molecular weight of the urethane (meth)acrylate oligomer thus obtained is preferably 500 or more, particularly preferably 1,000 or more, and preferably 10,000 or less, particularly preferably 5,000 or less, particularly preferably 3,000 or less. When the number average molecular weight of the urethane (meth)acrylate oligomer is at least the above lower limit, the three-dimensional processability of the resulting cured film is favorable, and the balance between the three-dimensional processability and stain resistance tends to be excellent, which is preferable. When the number average molecular weight of the urethane (meth)acrylate oligomer is equal to or less than the above upper limit, the cured film obtained from the composition has good stain resistance, and tends to have an excellent balance between suitability for three-dimensional processing and stain resistance. Therefore, it is preferable. This is because three-dimensional processing suitability and stain resistance depend on the distance between cross-linking points in the network structure. It is presumed that this is because the structure becomes a strong structure and is excellent in stain resistance.

<2-22.ポリエステル系エラストマー>
本発明のポリカーボネートジオール(組成物)は、ポリエステル系エラストマーとして使用することができる。ポリエステル系エラストマーとは、主として芳香族ポリエステルからなるハードセグメントと、主として脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル又は脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントとから構成される共重合体である。本発明のポリカーボネートジオール(組成物)をソフトセグメントの構成成分として使用すると、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステルを用いた場合に比べて、耐熱性、耐水性等の物性が優れる。また、公知のポリカーボネートジオールと比較しても、溶融時の流動性、つまりブロー成形、押出成形に適したメルトフローレートを有し、且つ機械強度その他の物性とのバランスに優れたポリカーボネートポリエステルエラストマーとなり、繊維、フィルム、シートをはじめとする各種成形材料、例えば、弾性糸及びブーツ、ギヤ、チューブ、パッキンなどの成形材料に好適に用いることができる。具体的には、耐熱性、耐久性を要求される自動車、家電部品等などのジョイントブーツや、電線被覆材等の用途に有効に適用することが可能である。
<2-22. Polyester Elastomer>
The polycarbonate diol (composition) of the present invention can be used as a polyester elastomer. Polyester-based elastomers are copolymers composed of hard segments mainly composed of aromatic polyesters and soft segments mainly composed of aliphatic polyethers, aliphatic polyesters or aliphatic polycarbonates. When the polycarbonate diol (composition) of the present invention is used as a constituent component of the soft segment, physical properties such as heat resistance and water resistance are superior to those in which aliphatic polyethers and aliphatic polyesters are used. In addition, compared to known polycarbonate diols, the resulting polycarbonate polyester elastomer has fluidity when melted, that is, a melt flow rate suitable for blow molding and extrusion molding, and has an excellent balance with mechanical strength and other physical properties. , fibers, films, sheets and other molding materials, for example, elastic yarns and molding materials such as boots, gears, tubes and packings. Specifically, it can be effectively applied to applications such as joint boots for automobiles, household appliance parts, etc., which require heat resistance and durability, and electric wire coating materials.

<2-23.活性エネルギー線硬化性重合体組成物>
上述のウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを含有する活性エネルギー線硬化性重合体組成物(以下、単に「活性エネルギー線硬化性重合体組成物」と称する場合がある。)について説明する。
活性エネルギー線硬化性重合体組成物は、該組成物の計算網目架橋点間分子量が500~10,000であることが好ましい。
<2-23. Active energy ray-curable polymer composition>
An active energy ray-curable polymer composition containing the above urethane (meth)acrylate oligomer (hereinafter sometimes simply referred to as "active energy ray-curable polymer composition") will be described.
The active energy ray-curable polymer composition preferably has a calculated molecular weight between crosslink points in the network of 500 to 10,000.

本明細書において、組成物の計算網目架橋点間分子量は、全組成物中の網目構造を形成する活性エネルギー線反応基(以下、「架橋点」と称する場合がある)の間の分子量の平均値を表す。この計算網目架橋点間分子量は、網目構造形成時の網目面積と相関があり、計算網目架橋点間分子量が大きいほど架橋密度が小さくなる。活性エネルギー線硬化による反応では、活性エネルギー線反応基を1個のみ有する化合物(以下、「単官能化合物」と称する場合がある)が反応した場合には線状高分子になり、一方で活性エネルギー線反応基を2個以上有する化合物(以下、「多官能化合物」と称する場合がある)が反応した場合に網目構造を形成する。 In the present specification, the calculated network cross-linking point molecular weight of the composition is the average molecular weight between the active energy ray-reactive groups (hereinafter sometimes referred to as "crosslinking points") forming the network structure in the entire composition. represents a value. The molecular weight between the calculated network cross-linking points has a correlation with the network area at the time of forming the network structure, and the larger the molecular weight between the calculated network cross-linking points, the smaller the cross-linking density. In the reaction by active energy ray curing, when a compound having only one active energy ray reactive group (hereinafter sometimes referred to as a "monofunctional compound") reacts, it becomes a linear polymer, while active energy A network structure is formed when a compound having two or more linear reactive groups (hereinafter sometimes referred to as a "polyfunctional compound") reacts.

よって、ここで多官能化合物が有する活性エネルギー線反応基が架橋点であって、計算網目架橋点間分子量の算出は架橋点を有する多官能化合物が中心となり、単官能化合物は多官能化合物が有する架橋点間の分子量を伸長する効果があるものとして扱い、計算網目架橋点間分子量の算出を行う。また、計算網目架橋点間分子量の算出は、全ての活性エネルギー線反応基が同じ反応性を有し、且つ活性エネルギー線照射により全ての活性エネルギー線反応基が反応するものと仮定した上で行う。 Therefore, here, the active energy ray reactive group possessed by the polyfunctional compound is a cross-linking point, the calculation of the molecular weight between the calculated network cross-linking points is centered on the polyfunctional compound having the cross-linking point, and the monofunctional compound is possessed by the polyfunctional compound. The molecular weight between the cross-linking points is treated as having the effect of extending the molecular weight between the cross-linking points, and the molecular weight between the cross-linking points of the calculated network is calculated. Further, the calculation of the molecular weight between cross-linking points in the calculated network is performed on the assumption that all the active energy ray-reactive groups have the same reactivity and that all the active energy ray-reactive groups react with the irradiation of the active energy ray. .

1種の多官能化合物のみが反応するような多官能化合物単一系組成物では、多官能化合物が有する活性エネルギー線反応基1個当りの平均分子量の2倍が計算網目架橋点間分子量となる。例えば、分子量1,000の2官能性化合物では(1000/2)×2=1000、分子量300の3官能性化合物では(300/3)×2=200となる。
複数種の多官能化合物が反応するような多官能化合物混合系組成物では、組成物中に含まれる全活性エネルギー線反応基数に対する上記単一系の各々の計算網目架橋点間分子量の平均値が組成物の計算網目架橋点間分子量となる。例えば、分子量1,000の2官能性化合物4モルと分子量300の3官能性化合物4モルとの混合物からなる組成物では、組成物中の全活性エネルギー線反応基数は2×4+3×4=20個となり、組成物の計算網目架橋点間分子量は{(1000/2)×8+(300/3)×12}×2/20=520となる。
In a polyfunctional compound single system composition in which only one type of polyfunctional compound reacts, twice the average molecular weight per active energy ray-reactive group possessed by the polyfunctional compound is the molecular weight between the calculated network crosslink points. . For example, (1000/2)×2=1000 for a bifunctional compound with a molecular weight of 1,000, and (300/3)×2=200 for a trifunctional compound with a molecular weight of 300.
In a polyfunctional compound mixed system composition in which multiple types of polyfunctional compounds react, the average value of the molecular weight between the calculated network crosslink points of each of the above single systems with respect to the total number of active energy ray reactive groups contained in the composition is It is the molecular weight between the calculated network crosslink points of the composition. For example, in a composition comprising a mixture of 4 mols of a bifunctional compound with a molecular weight of 1,000 and 4 mols of a trifunctional compound with a molecular weight of 300, the total number of active energy ray-reactive groups in the composition is 2×4+3×4=20. and the calculated molecular weight between network crosslink points of the composition is {(1000/2)×8+(300/3)×12}×2/20=520.

組成物中に単官能化合物を含む場合は、計算上、多官能化合物の活性エネルギー線反応基(つまり架橋点)にそれぞれ当モルずつ、且つ架橋点に単官能化合物が連結して形成された分子鎖の中央に位置するように反応すると仮定すると、1個の架橋点における単官能化合物による分子鎖の伸長分は、単官能化合物の総分子量を組成物中の多官能化合物の全活性エネルギー線反応基数で除した値の半分となる。ここで、計算網目架橋点間分子量は架橋点1個当り平均分子量の2倍であると考える為、多官能化合物において算出した計算網目架橋点間分子量に対して単官能化合物により伸長された分は、単官能化合物の総分子量を組成物中の多官能化合物の全活性エネルギー線反応基数で除した値となる。 When a monofunctional compound is included in the composition, a molecule formed by a molar equivalent to each of the active energy ray reactive groups (i.e., cross-linking points) of the polyfunctional compound and a monofunctional compound linked to the cross-linking points is calculated. Assuming that the reaction is located in the center of the chain, the amount of elongation of the molecular chain by the monofunctional compound at one cross-linking point is the total molecular weight of the monofunctional compound and the total active energy ray reaction of the polyfunctional compound in the composition. Half of the value divided by the base. Here, since the molecular weight between the calculated network cross-linking points is considered to be twice the average molecular weight per one cross-linking point, the amount extended by the monofunctional compound with respect to the calculated molecular weight between the calculated network cross-linking points for the polyfunctional compound is , is a value obtained by dividing the total molecular weight of monofunctional compounds by the total number of active energy ray-reactive groups of polyfunctional compounds in the composition.

例えば、分子量100の単官能化合物40モルと分子量1,000の2官能性化合物4モルとの混合物からなる組成物では、多官能化合物の活性エネルギー線反応基数は2×4=8個となるので、計算網目架橋点間分子量中の単官能化合物による伸長分は100×40/8=500となる。すなわち組成物の計算網目架橋点間分子量は1000+500=1500となる。
上記のことから、分子量Wの単官能性化合物Mモルと、分子量Wのf官能性化合物Mモルと、分子量Wのf官能性化合物Mモルとの混合物では、組成物の計算網目架橋点間分子量は下記式で表せる。
For example, in a composition comprising a mixture of 40 mols of a monofunctional compound with a molecular weight of 100 and 4 mols of a bifunctional compound with a molecular weight of 1,000, the number of active energy ray reactive groups of the polyfunctional compound is 2×4=8. , the extension amount due to the monofunctional compound in the molecular weight between cross-linking points in the calculated network is 100×40/8=500. That is, the molecular weight between calculated network crosslink points of the composition is 1000+500=1500.
From the above, it can be seen that for a mixture of M A moles of monofunctional compound of molecular weight W A , M B moles of f B -functional compound of molecular weight W B and M C moles of f C -functional compound of molecular weight W C , the composition The molecular weight between calculated network cross-linking points of a compound can be expressed by the following formula.

Figure 0007187844000016
Figure 0007187844000016

このようにして算出される活性エネルギー線硬化性重合体組成物の計算網目架橋点間分子量は、500以上であることが好ましく、800以上であることがより好ましく、1,000以上であることが更に好ましく、また10,000以下であることが好ましく、8,000以下であることがより好ましく、6,000以下であることが更に好ましく、4,000以下であることが更に一層好ましく、3,000以下であることが特に好ましい。 The calculated molecular weight between network crosslink points of the active energy ray-curable polymer composition calculated in this way is preferably 500 or more, more preferably 800 or more, and 1,000 or more. It is more preferably 10,000 or less, more preferably 8,000 or less, even more preferably 6,000 or less, and even more preferably 4,000 or less. 000 or less is particularly preferred.

計算網目架橋点間分子量が10,000以下であると、該組成物から得られる硬化膜の耐汚染性が良好となり、3次元加工適性と耐汚染性とのバランスに優れる傾向となるため好ましい。また、計算網目架橋点間分子量が500以上であると、得られる硬化膜の3次元加工適性が良好となり、3次元加工適性と耐汚染性とのバランスに優れる傾向となり好ましい。これは、3次元加工適性と耐汚染性とが網目構造における架橋点間の距離に依存しており、この距離が長くなると柔軟で伸びやすい構造となり、3次元加工適性に優れ、この距離が短くなると網目構造が強固な構造となり耐汚染性に優れるからであると推定される。 When the molecular weight between calculated network cross-linking points is 10,000 or less, the cured film obtained from the composition has good stain resistance and tends to have an excellent balance between suitability for three-dimensional processing and stain resistance, which is preferable. Further, when the molecular weight between the cross-linking points of the calculated network is 500 or more, the three-dimensional processability of the resulting cured film becomes favorable, and the balance between the three-dimensional processability and stain resistance tends to be excellent, which is preferable. This is because three-dimensional processing aptitude and stain resistance depend on the distance between cross-linking points in the network structure, and the longer this distance is, the more flexible and stretchable the structure becomes, which is excellent in three-dimensional processing aptitude, and the shorter this distance is. It is presumed that this is because the network structure becomes a strong structure and is excellent in stain resistance.

活性エネルギー線硬化性重合体組成物は、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー以外の他の成分をさらに含有していてもよい。このような他の成分としては、例えば、活性エネルギー線反応性モノマー、活性エネルギー線硬化性オリゴマー、重合開始剤、光増感剤、添加剤、及び溶剤が挙げられる。 The active energy ray-curable polymer composition may further contain components other than the urethane (meth)acrylate oligomer. Such other components include, for example, active energy ray-reactive monomers, active energy ray-curable oligomers, polymerization initiators, photosensitizers, additives, and solvents.

活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量は、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを含む活性エネルギー線反応性成分の総量に対して、40重量%以上であることが好ましく、60重量%以上であることがより好ましい。なお、この含有量の上限は100重量%である。ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量が40重量%以上であると、硬化性が良好となり、硬化物とした際の機械的強度が高くなりすぎることなく、3次元加工適性が向上する傾向にあるため好ましい。 In the active energy ray-curable polymer composition, the content of the urethane (meth)acrylate-based oligomer is 40% by weight or more with respect to the total amount of active energy ray-reactive components including the urethane (meth)acrylate-based oligomer. is preferred, and 60% by weight or more is more preferred. The upper limit of this content is 100% by weight. When the content of the urethane (meth)acrylate oligomer is 40% by weight or more, the curability is improved, and the three-dimensional processability tends to be improved without excessively increasing the mechanical strength of the cured product. It is preferable because

また、活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量は、伸度及び造膜性の点では多い方が好ましく、また、一方、低粘度化の点では、少ない方が好ましい。このような観点から、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量は、前記活性エネルギー線反応性成分に加えて他の成分を含む全成分の総量に対して、50重量%以上であることが好ましく、70重量%以上であることがより好ましい。なお、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量の上限値は100重量%であり、この含有量はそれ以下であることが好ましい。 In addition, in the active energy ray-curable polymer composition, the content of the urethane (meth)acrylate oligomer is preferably large in terms of elongation and film-forming properties. Less is better. From this point of view, the content of the urethane (meth)acrylate oligomer is preferably 50% by weight or more with respect to the total amount of all components including other components in addition to the active energy ray-reactive component. , more preferably 70% by weight or more. The upper limit of the content of the urethane (meth)acrylate oligomer is 100% by weight, and the content is preferably 100% by weight or less.

また、活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを含む前記活性エネルギー線反応性成分の総量の含有量は、組成物としての硬化速度及び表面硬化性に優れ、タックが残らない等の面から、該組成物全量に対して、60重量%以上であることが好ましく、80重量%以上であることがより好ましく、90重量%以上であることが更に好ましく、95重量%以上であることが特に好ましい。なお、この含有量の上限は100重量%である。 In addition, in the active energy ray-curable polymer composition, the total content of the active energy ray-reactive components including the urethane (meth)acrylate-based oligomer is such that the composition has excellent curing speed and surface curability, and tackiness. is preferably 60% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, even more preferably 90% by weight or more, and 95% by weight, based on the total amount of the composition. % or more is particularly preferable. The upper limit of this content is 100% by weight.

前記活性エネルギー線反応性モノマーとしては、公知のいずれの活性エネルギー線反応性モノマーも用いることができる。これらの活性エネルギー線反応性モノマーは、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの親疎水性や、得られる組成物を硬化物とした際の硬化物の硬度、伸度等の物性を調整する目的等で使用される。活性エネルギー線反応性モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 Any known active energy ray-reactive monomer can be used as the active energy ray-reactive monomer. These active energy ray-reactive monomers are used for the purpose of adjusting the hydrophilicity and hydrophobicity of the urethane (meth)acrylate oligomer, and the physical properties such as the hardness and elongation of the cured product when the resulting composition is cured. be done. The active energy ray-reactive monomers may be used singly or in combination of two or more.

このような活性エネルギー線反応性モノマーとしては、例えばビニルエーテル類、(メタ)アクリルアミド類、及び(メタ)アクリレート類が挙げられ、具体的には、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、α-クロロスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル系モノマー類;酢酸ビニル、酪酸ビニル、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド、N-ビニル-2-ピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、アジピン酸ジビニル等のビニルエステルモノマー類;エチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ジアリルフタレート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、アリルグリシジルエーテル等のアリル化合物類;(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジメチルメタクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-t-ブチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、メチレンビス(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類;(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸-n-ブチル、(メタ)アクリル酸-i-ブチル、(メタ)アクリル酸-t-ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸モルフォリル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸-4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸-2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸フェニル等の単官能(メタ)アクリレート;及び、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール(n=5~14)、ジ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ジプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコール(n=5~14)、ジ(メタ)アクリル酸-1,3-ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸-1,4-ブタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ポリブチレングリコール(n=3~16)、ジ(メタ)アクリル酸ポリ(1-メチルブチレングリコール)(n=5~20)、ジ(メタ)アクリル酸-1,6-ヘキサンジオール、ジ(メタ)アクリル酸-1,9-ノナンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ネオペンチルグリコール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリル酸エステル、ジ(メタ)アクリル酸ジシクロペンタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシプロピル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリオキシエチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリオキシプロピル(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド付加ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFエポキシジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート;が挙げられる。 Examples of such active energy ray-reactive monomers include vinyl ethers, (meth)acrylamides, and (meth)acrylates, and specific examples include styrene, α-methylstyrene, α-chlorostyrene. , vinyltoluene, and divinylbenzene; vinyl acetate, vinyl butyrate, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinyl-2-pyrrolidone, N-vinylcaprolactam, divinyl adipate, and other vinyl monomers Ester monomers; vinyl ethers such as ethyl vinyl ether and phenyl vinyl ether; allyl compounds such as diallyl phthalate, trimethylolpropane diallyl ether and allyl glycidyl ether; (meth)acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N,N-dimethylmethacryl Amide, N-methylol(meth)acrylamide, N-methoxymethyl(meth)acrylamide, N-butoxymethyl(meth)acrylamide, Nt-butyl(meth)acrylamide, (meth)acryloylmorpholine, methylenebis(meth)acrylamide, etc. (Meth) acrylamides; (meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, -n-butyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid - i-butyl, t-butyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid Tetrahydrofurfuryl, morpholyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate , dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, tricyclodecane (meth)acrylate, ( meth)dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, allyl (meth)acrylate, 2-ethoxyethyl (meth)acrylate, (meth)acrylate Monofunctional (meth)acrylates such as isobornyl acrylate and phenyl (meth)acrylate and ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate ( n = 5 to 14), propylene glycol di(meth)acrylate, dipropylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, tetrapropylene glycol di(meth)acrylate, di(meth)acrylate polypropylene glycol acrylate (n = 5 to 14), 1,3-butylene glycol di(meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth)acrylate, polybutylene glycol di(meth)acrylate ( n = 3 to 16), poly(1-methylbutylene glycol) di(meth)acrylate (n = 5 to 20), di(meth)acrylic acid-1,6-hexanediol, di(meth)acrylic acid- 1,9-nonanediol, neopentyl glycol di(meth)acrylate, neopentyl glycol hydroxypivalate di(meth)acrylate, dicyclopentanediol di(meth)acrylate, tricyclo di(meth)acrylate Decane, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta( meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, trimethylolpropane trioxyethyl (meth)acrylate, trimethylolpropane trioxypropyl (meth)acrylate, trimethylolpropane polyoxyethyl (meth)acrylate, trimethylolpropane poly Oxypropyl (meth)acrylate, tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate tri(meth)acrylate, tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate di(meth)acrylate, ethylene oxide-added bisphenol A di(meth)acrylate, ethylene oxide addition bisphenol F di(meth)acrylate, propylene oxide addition bisphenol A di(meth)acrylate, propylene oxide addition bisphenol F di(meth)acrylate, tri polyfunctional (meth)acrylates such as cyclodecane dimethanol di(meth)acrylate, bisphenol A epoxy di(meth)acrylate, bisphenol F epoxy di(meth)acrylate;

これらの中で、特に、塗布性を要求される用途では、(メタ)アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸トリメチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリルアミド等の、分子内に環構造を有する単官能(メタ)アクリレートが好ましく、また、一方、得られる硬化物の機械的強度が求められる用途では、ジ(メタ)アクリル酸-1,4-ブタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸-1,6-ヘキサンジオール、ジ(メタ)アクリル酸-1,9-ノナンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ネオペンチルグリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレートが好ましい。 Among these, in applications where coating properties are particularly required, (meth)acryloylmorpholine, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid Having a ring structure in the molecule, such as trimethylcyclohexyl, phenoxyethyl (meth)acrylate, tricyclodecane (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, (meth)acrylamide, etc. Monofunctional (meth)acrylates are preferred, and on the other hand, in applications where mechanical strength of the resulting cured product is required, di(meth)acrylic acid-1,4-butanediol, di(meth)acrylic acid-1, 6-Hexanediol, 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, tricyclodecane di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol Polyfunctional (meth)acrylates such as tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, and dipentaerythritol hexa(meth)acrylate are preferred. .

活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、前記活性エネルギー線反応性モノマーの含有量は、組成物の粘度調整及び得られる硬化物の硬度、伸度等の物性調整の観点から、該組成物全量に対して、50重量%以下であることが好ましく、30重量%以下であることがより好ましく、20重量%以下であることが更に好ましく、10重量%以下であることが特に好ましい。 In the active-energy-ray-curable polymer composition, the content of the active-energy-ray-reactive monomer is adjusted to the total amount of the composition from the viewpoint of adjusting the viscosity of the composition and adjusting physical properties such as hardness and elongation of the resulting cured product. is preferably 50% by weight or less, more preferably 30% by weight or less, even more preferably 20% by weight or less, and particularly preferably 10% by weight or less.

前記活性エネルギー線硬化性オリゴマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。前記活性エネルギー線硬化性オリゴマーとしては、エポキシ(メタ)アクリレート系オリゴマー、及びアクリル(メタ)アクリレート系オリゴマーが挙げられる。
活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、前記活性エネルギー線反応性オリゴマーの含有量は、得られる硬化物の硬度、伸度等の物性調整の観点から、該組成物全量に対して、50重量%以下であることが好ましく、30重量%以下であることがより好ましく、20重量%以下であることが更に好ましく、10重量%以下であることが特に好ましい。
The said active-energy-ray-curable oligomer may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of 2 or more types. Examples of the active energy ray-curable oligomers include epoxy (meth)acrylate oligomers and acrylic (meth)acrylate oligomers.
In the active energy ray-curable polymer composition, the content of the active energy ray-reactive oligomer is 50 wt. %, more preferably 30% by weight or less, even more preferably 20% by weight or less, and particularly preferably 10% by weight or less.

前記重合開始剤は、主に、紫外線、電子線等の活性エネルギー線照射で進行する重合反応の開始効率を向上させる等の目的で用いられる。重合開始剤としては、光によりラジカルを発生する性質を有する化合物である光ラジカル重合開始剤が一般的であり、公知の何れの光ラジカル重合開始剤でも使用可能である。重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。更に、光ラジカル重合開始剤と光増感剤とを併用してもよい。 The polymerization initiator is mainly used for the purpose of improving the initiation efficiency of the polymerization reaction that proceeds upon exposure to active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams. As the polymerization initiator, a radical photopolymerization initiator which is a compound having a property of generating radicals by light is generally used, and any known radical photopolymerization initiator can be used. One of the polymerization initiators may be used alone, or two or more of them may be used in combination. Furthermore, a photoradical polymerization initiator and a photosensitizer may be used in combination.

光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4,4-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、メチルオルトベンゾイルベンゾエート、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、クロロチオキサントン、2-エチルアントラキノン、t-ブチルアントラキノン、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、ベンジルジメチルケタール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、メチルベンゾイルホルメート、2-メチル-1-〔4-(メチルチオ)フェニル〕-2-モルホリノプロパン-1-オン、2,6-ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、及び2-ヒドロキシ-1-〔4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル〕-2-メチル-プロパン-1-オン等が挙げられる。 Examples of photoradical polymerization initiators include benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, 4,4-bis(diethylamino)benzophenone, 4-phenylbenzophenone, methylorthobenzoylbenzoate, thioxanthone, diethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, chloro Thioxanthone, 2-ethylanthraquinone, t-butylanthraquinone, diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, benzyldimethylketal, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, methylbenzoylformate, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one, 2,6-dimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2 , 4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphine oxide, and 2- Hydroxy-1-[4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl]-2-methyl-propan-1-one and the like.

これらの中で、硬化速度が速く架橋密度を十分に上昇できる点から、ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、及び、2-ヒドロキシ-1-〔4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル〕-2-メチル-プロパン-1-オンが好ましく、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、及び2-ヒドロキシ-1-〔4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル〕-2-メチル-プロパン-1-オンがより好ましい。 Among these, benzophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2,4,6 are preferred because the curing speed is fast and the crosslink density can be sufficiently increased. -trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and 2-hydroxy-1-[4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl]-2-methyl-propan-1-one Preferably 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and 2-hydroxy-1-[4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl ]-2-methyl-propan-1-one is more preferred.

また、活性エネルギー線硬化性重合体組成物に、ラジカル重合性基と共にエポキシ基等のカチオン重合性基を有する化合物が含まれる場合は、重合開始剤として、上記の光ラジカル重合開始剤と共に光カチオン重合開始剤が含まれていてもよい。光カチオン重合開始剤も、公知の何れのものも使用可能である。 Further, when the active energy ray-curable polymer composition contains a compound having a cationically polymerizable group such as an epoxy group together with a radically polymerizable group, as a polymerization initiator, a photocationically A polymerization initiator may be included. Any known photocationic polymerization initiator can be used.

活性エネルギー線硬化性重合体組成物におけるこれらの重合開始剤の含有量は、前記の活性エネルギー線反応性成分の合計100重量部に対して、10重量部以下であることが好ましく、5重量部以下であることがより好ましい。重合開始剤の含有量が10重量部以下であると、開始剤分解物による機械的強度の低下が起こり難いため好ましい。 The content of these polymerization initiators in the active energy ray-curable polymer composition is preferably 10 parts by weight or less, and 5 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the active energy ray-reactive components. The following are more preferable. When the content of the polymerization initiator is 10 parts by weight or less, the mechanical strength is less likely to be lowered by decomposition products of the initiator, which is preferable.

前記光増感剤は、重合開始剤と同じ目的で用いることができる。光増感剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。光増感剤としては、本発明の効果が得られる範囲で公知の光増感剤のいずれをも使用することができる。このような光増感剤としては、例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸アミル、及び4-ジメチルアミノアセトフェノン等が挙げられる。 The photosensitizer can be used for the same purpose as the polymerization initiator. The photosensitizers may be used singly or in combination of two or more. As the photosensitizer, any known photosensitizer can be used as long as the effect of the present invention can be obtained. Examples of such photosensitizers include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, methyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, amyl 4-dimethylaminobenzoate, and 4-dimethylaminoacetophenone.

活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、前記光増感剤の含有量は、前記の活性エネルギー線反応性成分の合計100重量部に対して、10重量部以下であることが好ましく、5重量部以下であることがより好ましい。光増感剤の含有量が10重量部以下であると、架橋密度低下による機械的強度の低下が起こり難いため好ましい。 In the active energy ray-curable polymer composition, the content of the photosensitizer is preferably 10 parts by weight or less with respect to a total of 100 parts by weight of the active energy ray-reactive components, and 5 parts by weight. Part or less is more preferable. When the content of the photosensitizer is 10 parts by weight or less, the mechanical strength is less likely to decrease due to the decrease in the crosslink density, which is preferable.

前記添加剤は、任意であり、同様の用途に用いられる組成物に添加される種々の材料を添加剤として用いることができる。添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。このような添加剤としては、例えば、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、雲母、酸化亜鉛、酸化チタン、タルク、カオリン、金属酸化物、金属繊維、鉄、鉛、金属粉等のフィラー類;炭素繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ、C60等のフラーレン類等の炭素材料類(以下、フィラー類、炭素材料類を総称して「無機成分」と称する場合がある);酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、HALS(ヒンダードアミン光安定剤)、耐指紋剤、表面親水化剤、帯電防止剤、滑り性付与剤、可塑剤、離型剤、消泡剤、レベリング剤、沈降防止剤、界面活性剤、チクソトロピー付与剤、滑剤、難燃剤、難燃助剤、重合禁止剤、充填剤、シランカップリング剤等の改質剤類;顔料、染料、色相調整剤等の着色剤類;及び、モノマー又は/及びそのオリゴマー、又は無機成分の合成に必要な硬化剤、触媒、硬化促進剤類;等が挙げられる。 The additive is optional, and various materials added to compositions used for similar purposes can be used as additives. Additives may be used singly or in combination of two or more. Examples of such additives include glass fibers, glass beads, silica, alumina, calcium carbonate, mica, zinc oxide, titanium oxide, talc, kaolin, metal oxides, metal fibers, iron, lead, metal powders, and the like. Fillers: carbon fibers, carbon black, graphite, carbon nanotubes, carbon materials such as fullerenes such as C60 (hereinafter, fillers and carbon materials may be collectively referred to as "inorganic components"); oxidation prevention agent, heat stabilizer, ultraviolet absorber, HALS (hindered amine light stabilizer), anti-fingerprint agent, surface hydrophilizing agent, antistatic agent, slip agent, plasticizer, release agent, antifoaming agent, leveling agent, Anti-settling agents, surfactants, thixotropic agents, lubricants, flame retardants, flame retardant aids, polymerization inhibitors, fillers, modifiers such as silane coupling agents; coloring agents such as pigments, dyes, and hue modifiers agents; and monomers and/or oligomers thereof, or curing agents, catalysts, curing accelerators necessary for synthesizing inorganic components; and the like.

活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、前記添加剤の含有量は、前記の活性エネルギー線反応性成分の合計100重量部に対して、10重量部以下であることが好ましく、5重量部以下であることがより好ましい。添加剤の含有量が10重量部以下であると、架橋密度低下による機械的強度の低下が起こり難いため好ましい。
前記溶剤は、例えば活性エネルギー線硬化性重合体組成物の塗膜を形成するためのコーティング方式に応じて、活性エネルギー線硬化性重合体組成物の粘度の調整を目的に使用することができる。溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。溶剤としては、本発明の効果が得られる範囲において公知の溶剤のいずれも使用することができる。好ましい溶剤としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロパノール、イソブタノール、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトン等が挙げられる。溶剤は、通常、活性エネルギー線硬化性重合体組成物の固形分100重量部に対して200重量部未満で使用可能である。
In the active energy ray-curable polymer composition, the content of the additive is preferably 10 parts by weight or less, and 5 parts by weight or less with respect to the total 100 parts by weight of the active energy ray-reactive components. is more preferable. When the content of the additive is 10 parts by weight or less, the mechanical strength is less likely to decrease due to the decrease in crosslink density, which is preferable.
The solvent can be used for the purpose of adjusting the viscosity of the active energy ray-curable polymer composition according to, for example, the coating method for forming the coating film of the active energy ray-curable polymer composition. A solvent may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of 2 or more types. As the solvent, any known solvent can be used as long as the effects of the present invention can be obtained. Preferred solvents include toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, isopropanol, isobutanol, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and the like. The solvent can usually be used in an amount of less than 200 parts by weight per 100 parts by weight of the solid content of the active energy ray-curable polymer composition.

活性エネルギー線硬化性重合体組成物に、前述の添加剤等の任意成分を含有させる方法としては、特に限定はなく、従来公知の混合、分散方法等が挙げられる。尚、前記任意成分をより確実に分散させるためには、分散機を用いて分散処理を行うことが好ましい。具体的には、例えば、二本ロール、三本ロール、ビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペブルミル、トロンミル、サンドグラインダー、セグバリアトライター、遊星式撹拌機、高速インペラー分散機、高速ストーンミル、高速度衝撃ミル、ニーダー、ホモジナイザー、超音波分散機等で処理する方法が挙げられる。 The method for adding optional components such as the above-described additives to the active energy ray-curable polymer composition is not particularly limited, and conventionally known mixing and dispersing methods and the like can be mentioned. In order to more reliably disperse the optional components, it is preferable to perform the dispersion treatment using a disperser. Specifically, for example, two-roll, three-roll, bead mill, ball mill, sand mill, pebble mill, tron mill, sand grinder, segvariator, planetary stirrer, high speed impeller disperser, high speed stone mill, high speed impact A method of treating with a mill, a kneader, a homogenizer, an ultrasonic disperser, or the like can be mentioned.

活性エネルギー線硬化性重合体組成物の粘度は、該組成物の用途や使用態様等に応じて適宜調節し得るが、取り扱い性、塗工性、成形性、立体造形性等の観点から、E型粘度計(ローター1°34’×R24)における25℃での粘度が、10mPa・s以上であることが好ましく、100mPa・s以上であることがより好ましく、また、一方、100,000mPa・s以下であることが好ましく、50,000mPa・s以下であることがより好ましい。活性エネルギー線硬化性重合体組成物の粘度は、例えば前述のウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量や、前記の任意成分の種類や、その配合割合等によって調整することができる。 The viscosity of the active energy ray-curable polymer composition can be appropriately adjusted according to the application, mode of use, etc. of the composition. The viscosity at 25° C. in a type viscometer (rotor 1°34′×R24) is preferably 10 mPa s or more, more preferably 100 mPa s or more, and on the other hand, 100,000 mPa s. It is preferably 50,000 mPa·s or less, more preferably 50,000 mPa·s or less. The viscosity of the active energy ray-curable polymer composition can be adjusted by, for example, the content of the above-mentioned urethane (meth)acrylate-based oligomer, the types of the above-mentioned optional components, their mixing ratios, and the like.

活性エネルギー線硬化性重合体組成物の塗工方法としては、バーコーター法、アプリケーター法、カーテンフローコーター法、ロールコーター法、スプレー法、グラビアコーター法、コンマコーター法、リバースロールコーター法、リップコーター法、ダイコーター法、スロットダイコーター法、エアーナイフコーター法、ディップコーター法等の公知の方法を適用可能であるが、その中でもバーコーター法及びグラビアコーター法が好ましい。 Examples of coating methods for the active energy ray-curable polymer composition include a bar coater method, an applicator method, a curtain flow coater method, a roll coater method, a spray method, a gravure coater method, a comma coater method, a reverse roll coater method, and a lip coater. A known method such as a method, a die coater method, a slot die coater method, an air knife coater method, a dip coater method can be applied, and among them, a bar coater method and a gravure coater method are preferable.

<2-24.硬化膜及び積層体>
活性エネルギー線硬化性重合体組成物は、これに活性エネルギー線を照射することにより硬化膜とすることができる。
上記組成物を硬化させる際に使用する活性エネルギー線としては、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線等が使用可能である。装置コストや生産性の観点から電子線又は紫外線を利用することが好ましく、光源としては、電子線照射装置、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、Arレーザー、He-Cdレーザー、固体レーザー、キセノンランプ、高周波誘導水銀ランプ、太陽光等が適している。
<2-24. Cured Film and Laminate>
The active energy ray-curable polymer composition can be made into a cured film by irradiating it with an active energy ray.
Infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X rays, electron beams, α rays, β rays, γ rays, etc. can be used as the active energy rays used when curing the above composition. From the viewpoint of equipment cost and productivity, it is preferable to use electron beams or ultraviolet rays. Lasers, He--Cd lasers, solid-state lasers, xenon lamps, high-frequency induction mercury lamps, sunlight, etc. are suitable.

活性エネルギー線の照射量は、活性エネルギー線の種類に応じて適宜に選ぶことができ、例えば、電子線照射で硬化する場合には、その照射量は1~10Mradであることが好ましい。また、紫外線照射の場合は50~1,000mJ/cmであることが好ましい。硬化時の雰囲気は、空気、窒素やアルゴン等の不活性ガスでもよい。また、フィルムやガラスと金属金型との間の密閉空間で照射してもよい。 The irradiation dose of the active energy ray can be appropriately selected according to the type of the active energy ray. For example, in the case of curing by electron beam irradiation, the irradiation dose is preferably 1 to 10 Mrad. In the case of ultraviolet irradiation, it is preferably 50 to 1,000 mJ/cm 2 . The atmosphere during curing may be air or an inert gas such as nitrogen or argon. Alternatively, irradiation may be performed in a closed space between the film or glass and the metal mold.

硬化膜の膜厚は、目的とされる用途に応じて適宜決められるが、下限は好ましくは1μm、更に好ましくは3μm、特に好ましくは5μmである。また、上限は好ましくは200μm、更に好ましくは100μm、特に好ましくは50μmである。膜厚が1μm以上であると3次元加工後の意匠性や機能性の発現が良好となり、また、一方、200μm以下であると内部硬化性、3次元加工適性が良好であるため好ましい。また、工業上での使用の際には、硬化膜の膜厚の下限は好ましくは1μmであり、上限は好ましくは100μm、更に好ましくは50μm、特に好ましくは20μm、最も好ましくは10μmである。 The thickness of the cured film can be appropriately determined according to the intended use, but the lower limit is preferably 1 μm, more preferably 3 μm, and particularly preferably 5 μm. Also, the upper limit is preferably 200 μm, more preferably 100 μm, and particularly preferably 50 μm. When the film thickness is 1 μm or more, the appearance of design and functionality after three-dimensional processing is good, and on the other hand, when it is 200 μm or less, internal curability and suitability for three-dimensional processing are good, which is preferable. For industrial use, the lower limit of the film thickness of the cured film is preferably 1 µm, and the upper limit is preferably 100 µm, more preferably 50 µm, particularly preferably 20 µm, and most preferably 10 µm.

基材上に、上記の硬化膜からなる層を有する積層体を得ることができる。この積層体は、硬化膜からなる層を有していれば特に限定されず、基材及び硬化膜以外の層を基材と硬化膜との間に有していてもよいし、その外側に有していてもよい。また、前記積層体は、基材や硬化膜を複数層有していてもよい。
複数層の硬化膜を有する積層体を得る方法としては、全ての層を未硬化の状態で積層した後に活性エネルギー線で硬化する方法、下層を活性エネルギー線にて硬化、あるいは半硬化させた後に上層を塗布し、再度活性エネルギー線で硬化する方法、及びそれぞれの層を離型フィルムやベースフィルムに塗布した後、未硬化あるいは半硬化の状態で層同士を貼り合わせる方法等の公知の方法を適用可能であるが、層間の密着性を高める観点から、未硬化の状態で積層した後に活性エネルギー線で硬化する方法が好ましい。未硬化の状態で積層する方法としては、下層を塗布した後に上層を重ねて塗布する逐次塗布や、多重スリットから同時に2層以上の層を重ねて塗布する同時多層塗布等の公知の方法を適用可能であるが、この限りではない。
It is possible to obtain a laminate having a layer composed of the above cured film on a substrate. This laminate is not particularly limited as long as it has a layer composed of a cured film, and may have a layer other than the substrate and the cured film between the substrate and the cured film, or may have a layer other than the substrate and the cured film. may have. Moreover, the laminate may have a plurality of substrates and cured films.
As a method for obtaining a laminate having a cured film of multiple layers, there is a method in which all layers are laminated in an uncured state and then cured with active energy rays, and the lower layer is cured or semi-cured with active energy rays and then A known method such as a method of applying an upper layer and curing again with an active energy ray, and a method of applying each layer to a release film or a base film and then bonding the layers together in an uncured or semi-cured state. Although applicable, from the viewpoint of enhancing adhesion between layers, a method of laminating in an uncured state and then curing with an active energy ray is preferable. As a method of laminating in an uncured state, a known method such as sequential coating in which the lower layer is applied and then the upper layer is applied, or simultaneous multilayer coating in which two or more layers are applied at the same time from multiple slits is applied. It is possible, but not limited to this.

基材としては、例えばポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン、ナイロン、ポリカーボネート、(メタ)アクリル樹脂等の種々のプラスチック、ガラス又は金属で形成された板等の種々の形状の物品が挙げられる。
硬化膜は、インキ、エタノール等の一般家庭汚染物に対する耐汚染性及び硬度に優れる膜とすることが可能であり、硬化膜を各種基材への被膜として用いた積層体は、意匠性及び表面保護性に優れたものとすることができる。
Examples of substrates include polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyolefins such as polypropylene and polyethylene, various plastics such as nylon, polycarbonate, and (meth)acrylic resins, and various plates made of glass or metal. shaped articles.
The cured film can be made into a film that is excellent in stain resistance and hardness against general household contaminants such as ink and ethanol. It can be excellent in protection.

また、活性エネルギー線硬化性重合体組成物は、計算網目架橋点間分子量を考慮すれば、3次元加工時の変形に追従可能な柔軟性、破断伸度、機械的強度、耐汚染性、及び硬度を同時に兼ね備える硬化膜を与えることができる。
また、活性エネルギー線硬化性重合体組成物は、1層塗布により簡便に薄膜状の樹脂シートを製造することが可能となることが期待される。
In addition, considering the calculated molecular weight between network crosslink points, the active energy ray-curable polymer composition has flexibility, breaking elongation, mechanical strength, stain resistance, and A cured film having hardness at the same time can be provided.
In addition, the active energy ray-curable polymer composition is expected to enable the simple production of a thin resin sheet by single-layer coating.

硬化膜の破断伸度は、硬化膜を10mm幅に切断し、テンシロン引張試験機(オリエンテック社製、テンシロンUTM-III-100)を用いて、温度23℃、引張速度50mm/分、チャック間距離50mmの条件で引張試験を行って測定した値が、50%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、100%以上であることが更に好ましく、120%以上であることが特に好ましい。
上記の硬化膜及び積層体は、塗装代替用フィルムとして用いることができ、例えば内装・外装用の建装材や自動車、家電等の各種部材等に有効に適用することが可能である。
The breaking elongation of the cured film was measured by cutting the cured film into a width of 10 mm and using a Tensilon tensile tester (Tensilon UTM-III-100, manufactured by Orientec Co., Ltd.) at a temperature of 23 ° C. and a tensile speed of 50 mm / min between chucks. The value measured by performing a tensile test at a distance of 50 mm is preferably 50% or more, more preferably 75% or more, further preferably 100% or more, and 120% or more. is particularly preferred.
The cured films and laminates described above can be used as coating substitute films, and can be effectively applied, for example, to interior and exterior building materials, automobiles, various members of home appliances, and the like.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist thereof.

〔評価方法〕
以下の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートジオール及びポリウレタンの評価方法は下記の通りである。
〔Evaluation method〕
Evaluation methods for the polycarbonate diols and polyurethanes obtained in the following examples and comparative examples are as follows.

[ポリカーボネートジオールの評価]
<構造単位(A)と構造単位(B)のモル比率>
ポリカーボネートジオールをCDClに溶解し、400MHz H-NMR(ブルカー社製 AVANCE400)を測定し、各成分のシグナル位置より、構造単位(A)と構造単位(B)のモル比率を求めた。
[Evaluation of Polycarbonate Diol]
<Molar Ratio of Structural Unit (A) to Structural Unit (B)>
Polycarbonate diol was dissolved in CDCl 3 , 400 MHz 1 H-NMR (AVANCE 400 manufactured by Bruker) was measured, and the molar ratio of structural unit (A) and structural unit (B) was determined from the signal position of each component.

<平均炭素数>
上記で求めた構造単位(A)と構造単位(B)のモル比率と、構造単位(A)及び構造単位(B)の原料として用いたジヒドロキシ化合物の2つの水酸基の間の炭素原子の数とから、平均炭素数を算出した。
<Average carbon number>
The molar ratio of the structural unit (A) and the structural unit (B) determined above, and the number of carbon atoms between the two hydroxyl groups of the dihydroxy compounds used as raw materials for the structural unit (A) and the structural unit (B) From, the average carbon number was calculated.

<水酸基価>
JIS K1557-1に準拠して、アセチル化試薬を用いた方法で自動滴定によりポリカーボネートジオールの水酸基価を測定した。
<Hydroxyl value>
According to JIS K1557-1, the hydroxyl value of the polycarbonate diol was measured by automatic titration using an acetylation reagent.

<酸価>
JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠してポリカーボネートジオールの酸価を測定した。
<Acid value>
The acid value of the polycarbonate diol was measured according to the indicator titration method of JIS K 1557.

<数平均分子量>
数平均分子量は上記の酸価と水酸基価から算出した。上記水酸基価の滴定測定において、酸価の値が影響を与えている点を考慮し、数平均分子量の計算には下記の酸価補正水酸基価を用い、下記式により数平均分子量を求めた。
酸価補正水酸基価=水酸基価+酸価
数平均分子量=2×56.1/[酸価補正水酸基価×10-3
<Number average molecular weight>
The number average molecular weight was calculated from the above acid value and hydroxyl value. Considering that the acid value affects the titration measurement of the hydroxyl value, the number average molecular weight was calculated by the following formula using the following acid value corrected hydroxyl value for calculation of the number average molecular weight.
Acid value corrected hydroxyl value = hydroxyl value + acid value Number average molecular weight = 2 × 56.1 / [acid value corrected hydroxyl value × 10 -3 ]

<分子量分布>
下記条件によるGPC測定によりポリカーボネートジオールのポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)とポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)をそれぞれ求めて、分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
装置 :東ソー社製 HLC-8220
カラム :TSKgel superHZM-N
(6.0mmI.D.×15cmL×3本)
レファレンスカラム:superH-RC(6.0mmI.D.×15cmL×1本)
溶離液 :THF(テトラヒドロフラン)
流速 :1.0mL/min
カラム温度:40℃
RI検出器:RI(装置 HLC-8220内蔵)
<Molecular weight distribution>
Polystyrene-equivalent weight-average molecular weight (Mw) and polystyrene-equivalent number-average molecular weight (Mn) of the polycarbonate diol were determined by GPC measurement under the following conditions, and the molecular weight distribution (Mw/Mn) was calculated.
Apparatus: HLC-8220 manufactured by Tosoh Corporation
Column: TSKgel superHZM-N
(6.0mm I.D. x 15cmL x 3 pieces)
Reference column: superH-RC (6.0mmI.D. x 15cmL x 1)
Eluent: THF (tetrahydrofuran)
Flow rate: 1.0 mL/min
Column temperature: 40°C
RI detector: RI (device HLC-8220 built-in)

<エステル結合率>
ポリカーボネートジオールをCDClに溶解し、400MHz H-NMR(ブルカー社製 AVANCE400)を測定し、各成分のシグナル位置より、ポリカーボネートジオール1分子あたりにおける、カーボネート結合数とエステル結合数を求めた。カーボネート結合数とエステル結合数の合計に対するエステル結合数の割合をエステル結合率として算出した。
<Ester bond rate>
The polycarbonate diol was dissolved in CDCl 3 and subjected to 400 MHz 1 H-NMR (AVANCE 400 manufactured by Bruker) to determine the number of carbonate bonds and the number of ester bonds per molecule of polycarbonate diol from the signal position of each component. The ratio of the number of ester bonds to the total number of carbonate bonds and the number of ester bonds was calculated as the ester bond ratio.

[ポリウレタンの評価]
<イソシアネート基濃度>
ジ-n-ブチルアミン/トルエン(重量比:2/25)混合溶液20mLをアセトン90mLで希釈した後に0.5規定の塩酸水溶液で滴定を行い、中和に要する塩酸水溶液量を測定し、ブランク値とした。その後、反応溶液を1~2g抜出し、ジ-n-ブチルアミン/トルエンの混合溶液20mLを加えて室温で30分間撹拌した後、ブランク測定と同様にアセトン90mLで希釈し、0.5規定の塩酸水溶液で滴定して中和に要する塩酸水溶液量を測定し、残存するアミンの量を定量した。中和に要する塩酸水溶液の容量から下記の式でイソシアネート基の濃度を求めた。
イソシアネート基濃度(重量%)=A×42.02/D
A:本測定に用いた試料に含有するイソシアネート基(molモル)
A=(B-C)×0.5/1000×f
B:ブランク測定に要した0.5規定の塩酸水溶液の量(mL)
C:本測定に要した0.5規定の塩酸水溶液の量(mL)
f:塩酸水溶液の力価
D:本測定に用いた試料(g)
[Evaluation of Polyurethane]
<Isocyanate group concentration>
After diluting 20 mL of a mixed solution of di-n-butylamine/toluene (weight ratio: 2/25) with 90 mL of acetone, titration was performed with a 0.5N hydrochloric acid aqueous solution to measure the amount of hydrochloric acid aqueous solution required for neutralization, and the blank value. and After that, 1 to 2 g of the reaction solution was taken out, 20 mL of a mixed solution of di-n-butylamine/toluene was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. The amount of aqueous hydrochloric acid solution required for neutralization was measured by titration with , and the amount of residual amine was quantified. The concentration of isocyanate groups was determined from the volume of the aqueous hydrochloric acid solution required for neutralization by the following formula.
Isocyanate group concentration (% by weight) = A x 42.02/D
A: isocyanate group (mol mol) contained in the sample used for this measurement
A = (BC) x 0.5/1000 x f
B: Amount (mL) of 0.5 N hydrochloric acid aqueous solution required for blank measurement
C: Amount (mL) of 0.5 N hydrochloric acid aqueous solution required for this measurement
f: titer of hydrochloric acid aqueous solution D: sample used for this measurement (g)

<分子量>
ポリウレタンの分子量は、ポリウレタンの濃度が0.14重量%になるようにジメチルアセトアミド溶液を調製し、GPC装置〔東ソー社製、製品名「HLC-8220」(カラム:TskgelGMH-XL・2本)〕を用い、標準ポリスチレン換算での重量平均分子量(Mw)を測定した。
<Molecular weight>
The molecular weight of the polyurethane was determined by preparing a dimethylacetamide solution so that the concentration of the polyurethane was 0.14% by weight, and using a GPC apparatus [manufactured by Tosoh Corporation, product name "HLC-8220" (column: TskgelGMH-XL, 2 columns)]. was used to measure the weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene.

<室温引張試験>
JISK6301に準じ、幅10mm、長さ100mm、厚み約50μmの短冊状としたポリウレタン試験片を、引張試験機〔オリエンテック社製、製品名「テンシロンUTM-III-100」〕を用いて、チャック間距離50mm、引張速度500mm/分にて、温度23℃(相対湿度60%)で引張試験を実施し、試験片が100%および300%伸長した時点の応力、並びに破断した時点の伸度(破断伸度)及び応力(破断強度)を測定した。
<Room temperature tensile test>
According to JISK6301, a strip-shaped polyurethane test piece having a width of 10 mm, a length of 100 mm, and a thickness of about 50 μm is measured between chucks using a tensile tester [manufactured by Orientec, product name "Tensilon UTM-III-100"]. A tensile test was performed at a distance of 50 mm and a tensile speed of 500 mm / min at a temperature of 23 ° C. (relative humidity of 60%), and the stress when the test piece was elongated 100% and 300%, and the elongation when it broke (break Elongation) and stress (breaking strength) were measured.

<耐溶剤性>
ポリウレタン溶液を9.5milのアプリケーターでフッ素樹脂シート(フッ素テープニトフロン900、厚さ0.1mm、日東電工株式会社製)上に塗布し、50℃で5時間、100℃で0.5時間、真空条件100℃で0.5時間、80℃で15時間の順で乾燥させた。得られたポリウレタンフィルムから3cm×3cmの試験片を切り出し、試験溶剤をそれぞれ50mL入れた内径10cmφのガラス製シャーレに投入して、各々の試験溶剤毎、下記温度で下記時間浸漬した後の重量を測定し、浸漬前の試験片の重量と浸漬後の試験片の重量との重量変化率(%)(=(浸漬後の試験片の重量-浸漬前の試験片の重量)/浸漬前の試験片の重量×100)を算出した。ここで、重量変化率が0%に近いほうが耐溶剤性が良好であることを示す。
耐オレイン酸性:試験片をオレイン酸中に80℃で16時間浸漬した。
耐エタノール性:試験片をエタノール中に室温で1時間浸漬した。
<Solvent resistance>
The polyurethane solution was applied onto a fluorine resin sheet (fluorine tape Nitoflon 900, thickness 0.1 mm, manufactured by Nitto Denko Corporation) using a 9.5 mil applicator, and then heated at 50°C for 5 hours, at 100°C for 0.5 hours, It was dried under vacuum conditions at 100° C. for 0.5 hours and at 80° C. for 15 hours in that order. A test piece of 3 cm x 3 cm was cut out from the obtained polyurethane film, placed in a glass petri dish with an inner diameter of 10 cmφ containing 50 mL of the test solvent, and the weight after immersion in each test solvent at the following temperature for the following time was determined. Measure the weight change rate (%) between the weight of the test piece before immersion and the weight of the test piece after immersion (= (weight of test piece after immersion - weight of test piece before immersion) / test before immersion Weight of piece x 100) was calculated. Here, the closer the weight change rate is to 0%, the better the solvent resistance.
Oleic Acid Resistance: A test piece was immersed in oleic acid at 80° C. for 16 hours.
Ethanol resistance: A test piece was immersed in ethanol at room temperature for 1 hour.

<保存安定性>
ポリウレタン水分散体(ポリウレタン濃度:30重量%)を20℃下に静置し、1週間おきに該ポリウレタン水分散体の変化を目視で確認した。保管開始からポリウレタン水分散体に沈殿や凝集などの変化が確認された期間を基に、以下のように評価した。
保管開始から1週間以内に変化あり:×
保管開始から1か月以内変化あり:△
保管開始から1か月以上変化ない:○
<Storage stability>
An aqueous polyurethane dispersion (polyurethane concentration: 30% by weight) was allowed to stand at 20° C., and changes in the aqueous polyurethane dispersion were visually observed every other week. Based on the period during which changes such as precipitation and aggregation were observed in the aqueous polyurethane dispersion from the start of storage, evaluation was made as follows.
Change within 1 week from the start of storage: ×
Change within 1 month from the start of storage: △
No change for more than 1 month from the start of storage: ○

〔カルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの合成と評価〕
参考実施例I-1]

Figure 0007187844000017
[Synthesis and Evaluation of Carboxyl Group-Containing Polycarbonate Diol]
[ Reference Example I-1]
Figure 0007187844000017

<工程A:保護カルボキシル基含有ジヒドロキシ化合物の製造>
温度計、冷却管を備えた500mL4つ口フラスコに磁気撹拌子を入れ、窒素雰囲気とした後、ジメチロールプロピオン酸20.0gおよびジメチルホルムアミド150mLを投入した。氷浴にて内温を5℃以下に冷却したまま、炭酸カリウム20.9g、ベンジルブロミド24.0g添加した後、20℃に昇温して5時間撹拌した。ベンジルブロミドの消失をH-NMRにて確認した後、氷浴にて内温を10℃以下に保ちながら脱塩水250mLを滴下した。得られた反応混合物を酢酸エチル250mLで抽出し、得られた有機相を脱塩水200mLで3回洗浄した後、エバポレーターで濃縮した。得られた濃縮液200mLに対して、ヘプタン30mLを添加して析出した固体を濾別した。得られた固体を減圧乾燥し、カルボキシル基をベンジル保護したジメチロールプロピオン酸(化合物1-A)の白色固体19.8gを得た(ベンジルブロミドに対する収率は63%)。
<Step A: Production of protected carboxyl group-containing dihydroxy compound>
A 500 mL four-necked flask equipped with a thermometer and a cooling tube was charged with a magnetic stirrer and a nitrogen atmosphere, and then 20.0 g of dimethylolpropionic acid and 150 mL of dimethylformamide were added. After adding 20.9 g of potassium carbonate and 24.0 g of benzyl bromide while cooling the internal temperature to 5° C. or less in an ice bath, the mixture was heated to 20° C. and stirred for 5 hours. After confirming the disappearance of benzyl bromide by 1 H-NMR, 250 mL of desalted water was added dropwise while the internal temperature was maintained at 10° C. or lower in an ice bath. The obtained reaction mixture was extracted with 250 mL of ethyl acetate, and the obtained organic phase was washed with 200 mL of demineralized water three times, and then concentrated by an evaporator. 30 mL of heptane was added to 200 mL of the obtained concentrate, and the precipitated solid was separated by filtration. The obtained solid was dried under reduced pressure to obtain 19.8 g of a white solid of dimethylolpropionic acid (compound 1-A) having a benzyl-protected carboxyl group (yield based on benzyl bromide: 63%).

<工程B:重合工程>
攪拌機、留出液トラップおよび圧力調整装置を備えた50mL反応管に、1,4-ブタンジオール:179.2g、工程Aで得たカルボキシル基をベンジル保護したジメチロールプロピオン酸(化合物1-A):49.5g、ジフェニルカーボネート:434.3g、酢酸マグネシウム4水和物:10mgを入れ、反応管中を窒素置換した。攪拌下、内温を160℃まで昇温して、内容物を加熱溶解した。その後、2分間かけて圧力を24kPaまで下げた後、フェノールを系外へ除去しながら90分間反応させた。次いで、圧力を0.4kPaまで120分間かけて下げた。さらに、30分で170℃まで温度を上げてフェノール及び未反応のジヒドロキシ化合物を系外へ除きながら、5時間反応させて、ポリカーボネートジオール1-Bを242g得た。H-NMRで分析したところ、生成物中の1,4-ブタンジオール由来の構造単位と化合物1-A由来の構造単位のモル比は89:11であった。
<Step B: Polymerization step>
In a 50 mL reaction tube equipped with a stirrer, distillate trap and pressure regulator, 179.2 g of 1,4-butanediol and benzyl-protected dimethylolpropionic acid (compound 1-A) on the carboxyl group obtained in step A were added. : 49.5 g, diphenyl carbonate: 434.3 g, and magnesium acetate tetrahydrate: 10 mg were introduced, and the inside of the reaction tube was replaced with nitrogen. While stirring, the internal temperature was raised to 160° C. to heat and dissolve the contents. After that, the pressure was lowered to 24 kPa over 2 minutes, and the reaction was allowed to proceed for 90 minutes while removing phenol out of the system. The pressure was then lowered to 0.4 kPa over 120 minutes. Further, the temperature was raised to 170° C. in 30 minutes to remove phenol and unreacted dihydroxy compound out of the system, and reaction was continued for 5 hours to obtain 242 g of polycarbonate diol 1-B. Analysis by 1 H-NMR revealed that the molar ratio of structural units derived from 1,4-butanediol and structural units derived from compound 1-A in the product was 89:11.

<工程C:脱保護工程>
磁気撹拌子を備えた1Lナスフラスコに、工程Bで得たとポリカーボネートジオール1-B:120gと2-ブタノン:600mLを入れて溶解し、窒素雰囲気下、5%Pdカーボン粉末NXAタイプ(50%含水品)(エヌ・エーケムキャット製)6gを加えた。20℃で撹拌しながら減圧脱気し、水素ガスを注入した風船から水素ガスを導入した。その後、水素雰囲気下を保ったまま、20℃で3時間撹拌しH-NMRにてベンジル基の消失を確認して反応を停止した。PTFEフィルターによって、Pdカーボン粉末を濾別して得られたポリカーボネートジオール溶液に0.085%リン酸水溶液0.17mLを添加して撹拌した。その後、減圧下(温度:40℃、圧力:30hPa)で撹拌しながら2-ブタノンを留去して、カルボキシル基含有ポリカーボネートジオール1-1含有組成物を得た。
<Step C: Deprotection step>
Polycarbonate diol 1-B: 120 g obtained in step B and 2-butanone: 600 mL were placed in a 1 L eggplant flask equipped with a magnetic stirrer and dissolved. product) (manufactured by N.A Chemcat) was added. The mixture was degassed under reduced pressure while stirring at 20° C., and hydrogen gas was introduced from a hydrogen gas-filled balloon. Thereafter, while maintaining the hydrogen atmosphere, the mixture was stirred at 20° C. for 3 hours, and disappearance of the benzyl group was confirmed by 1 H-NMR to terminate the reaction. 0.17 mL of a 0.085% aqueous phosphoric acid solution was added to a polycarbonate diol solution obtained by filtering Pd carbon powder through a PTFE filter, and the mixture was stirred. Thereafter, 2-butanone was distilled off while stirring under reduced pressure (temperature: 40°C, pressure: 30 hPa) to obtain a composition containing carboxyl group-containing polycarbonate diol 1-1.

得られたカルボキシル基含有ポリカーボネートジオール1-1含有組成物を20g/分の流量で薄膜蒸留装置に送液し、薄膜蒸留(温度:210℃、圧力:53Pa)を行ってカルボキシル基含有ポリカーボネートジオール1-1を得た。薄膜蒸留装置としては、直径50mm、高さ200mm、面積0.0314mの内部コンデンサー、ジャケット付きの柴田科学株式会社製、分子蒸留装置MS-300特型を使用した。 The resulting composition containing carboxyl group-containing polycarbonate diol 1-1 was fed to a thin film distillation apparatus at a flow rate of 20 g/min, and subjected to thin film distillation (temperature: 210°C, pressure: 53 Pa) to obtain carboxyl group-containing polycarbonate diol 1. -1 was obtained. As the thin-film distillation apparatus, a molecular distillation apparatus MS-300 special type manufactured by Shibata Scientific Co., Ltd. with an internal condenser and a jacket having a diameter of 50 mm, a height of 200 mm and an area of 0.0314 m 2 was used.

このカルボキシル基含有ポリカーボネートジオール1-1は、下記式(A1)で表される構造単位と下記式(B1)で表される構造単位を含むものであり、その分析結果は次の通りであった。 This carboxyl group-containing polycarbonate diol 1-1 contains a structural unit represented by the following formula (A1) and a structural unit represented by the following formula (B1), and the analysis results thereof are as follows. .

Figure 0007187844000018
Figure 0007187844000018

水酸基価:22.9mg/g-KOH
酸価:48.9mg/g-KOH
数平均分子量:1578
分子量分布(Mw/Mn):1.85(Mw:5124、Mn:2770)
構造単位(A1):構造単位(B1)=90:10(モル比)
平均炭素数:3.9
エステル結合率:0%
Hydroxyl value: 22.9mg/g-KOH
Acid value: 48.9mg/g-KOH
Number average molecular weight: 1578
Molecular weight distribution (Mw/Mn): 1.85 (Mw: 5124, Mn: 2770)
Structural unit (A1): Structural unit (B1) = 90:10 (molar ratio)
Average carbon number: 3.9
Ester bond rate: 0%

[実施例I-2]

Figure 0007187844000019
[Example I-2]
Figure 0007187844000019

<工程D:不飽和結合含有ジヒドロキシ化合物の製造>
攪拌機、留出液トラップ、及び圧力調整装置を備えた5Lガラス製セパラブルフラスコに1,6-ヘキサンジオール(16HD):331.1g、フマル酸ジエチル:179.0g、チタンテトラn-ブトキサイド:1.45gを入れ、窒素ガス置換した。攪拌下、内温を120℃まで昇温して、留出するエタノールを除去しながら1時間常圧で反応を行い、2時間かけて圧力を10kPaまで下げた。フマル酸ジエチルのモル量の2倍に相当するエタノールが留出したことを確認し、フマル酸ビス(ヒドロキシヘキシル)(化合物2-A)と1,6-ヘキサンジオール(16HD)の混合物の溶液を得た。
<Step D: Production of unsaturated bond-containing dihydroxy compound>
1,6-Hexanediol (16HD): 331.1 g, diethyl fumarate: 179.0 g, titanium tetra n-butoxide: 1 in a 5 L glass separable flask equipped with a stirrer, distillate trap, and pressure regulator. 0.45 g was added, and the atmosphere was replaced with nitrogen gas. While stirring, the internal temperature was raised to 120° C., the reaction was carried out at normal pressure for 1 hour while removing the distilled ethanol, and the pressure was lowered to 10 kPa over 2 hours. After confirming that ethanol equivalent to twice the molar amount of diethyl fumarate was distilled, a solution of a mixture of bis(hydroxyhexyl) fumarate (compound 2-A) and 1,6-hexanediol (16HD) was added. Obtained.

<工程E:重合工程>
工程Dで得たフマル酸ビス(ヒドロキシヘキシル)(化合物2-A)と1,6-ヘキサンジオール(16HD)の混合物の溶液にジエチルカーボネート(DEC):1810.5gを加え、100~180℃に6時間で昇温すると共に、エタノールを留出させながら常圧で反応を行い、次いで5時間かけて10kPaへと減圧を行った。その後、1kPaへと減圧を行い、残ったモノマーを留出させ、不飽和結合を有するポリカーボネートジオール2-Bを得た。
<Step E: Polymerization step>
Diethyl carbonate (DEC): 1810.5 g was added to the solution of the mixture of bis(hydroxyhexyl) fumarate (compound 2-A) and 1,6-hexanediol (16HD) obtained in step D, and the mixture was heated to 100-180°C. The temperature was raised over 6 hours, and the reaction was carried out under normal pressure while distilling off ethanol, and then the pressure was reduced to 10 kPa over 5 hours. Thereafter, the pressure was reduced to 1 kPa to distill off the remaining monomers to obtain polycarbonate diol 2-B having unsaturated bonds.

<工程F:カルボキシル基導入工程>
工程Eの反応液を90℃まで冷却をした後、トリエチルアミン:36.7g、2-メルカプト酢酸:16.7gを加え、90℃で3時間加熱を行った。得られた反応液を1kPaへと減圧を行い、残ったモノマーを留出させて、カルボキシル基含有ポリカーボネートジオール1-2を得た。
<Step F: Carboxyl Group Introduction Step>
After cooling the reaction solution in step E to 90° C., 36.7 g of triethylamine and 16.7 g of 2-mercaptoacetic acid were added and heated at 90° C. for 3 hours. The resulting reaction solution was evacuated to 1 kPa to distill off the remaining monomer to obtain a carboxyl group-containing polycarbonate diol 1-2.

得られたカルボキシル基含有ポリカーボネートジオール1-2は、下記式(A2)で表される構造単位と、下記式(B2)で表される構造単位を含むものであり、その分析結果は次の通りであった。 The obtained carboxyl group-containing polycarbonate diol 1-2 contains a structural unit represented by the following formula (A2) and a structural unit represented by the following formula (B2), and the analysis results are as follows. Met.

Figure 0007187844000020
Figure 0007187844000020

水酸基価:50.1mg/g-KOH
酸価:13.1mg/g-KOH
数平均分子量:1774
分子量分布(Mw/Mn):1.80(Mw:5892、Mn:3273)
構造単位(A2):構造単位(B2)=97:3(モル比)
平均炭素数:6.3
エステル結合率:5.7%
Hydroxyl value: 50.1mg/g-KOH
Acid value: 13.1mg/g-KOH
Number average molecular weight: 1774
Molecular weight distribution (Mw/Mn): 1.80 (Mw: 5892, Mn: 3273)
Structural unit (A2): Structural unit (B2) = 97:3 (molar ratio)
Average carbon number: 6.3
Ester bond rate: 5.7%

〔カルボキシル基を含有しないポリカーボネートジオールの合成と評価〕
[参考例1]
化合物1-Aを用いずに、参考実施例I-1の工程Bと同様の手法でポリカーボネートジオールを合成した。
攪拌機、留出液トラップ、及び圧力調整装置を備えた5Lガラス製セパラブルフラスコに1,4-ブタンジオール(14BD):380.7g、ジフェニルカーボネート:819.2g、酢酸マグネシウム4水和物:18mgを入れ、工程Bと同様にして、カルボキシル基を含有しないポリカーボネートジオール2-1を得た。
得られたポリカーボネートジオール2-1は、下記式(A1)で表される構造単位のみで構成されるものであり、その分析結果は次の通りであった。
[Synthesis and Evaluation of Polycarbonate Diol Not Containing Carboxyl Group]
[Reference example 1]
A polycarbonate diol was synthesized in the same manner as in step B of Reference Example I-1 without using compound 1-A.
1,4-butanediol (14BD): 380.7 g, diphenyl carbonate: 819.2 g, magnesium acetate tetrahydrate: 18 mg in a 5 L glass separable flask equipped with a stirrer, distillate trap, and pressure regulator was added, and in the same manner as in step B, a polycarbonate diol 2-1 containing no carboxyl group was obtained.
The obtained polycarbonate diol 2-1 was composed only of structural units represented by the following formula (A1), and the analysis results thereof were as follows.

Figure 0007187844000021
Figure 0007187844000021

水酸基価:75.0mg/g-KOH
酸価:0.01mg/g-KOH以下
数平均分子量:1496
平均炭素数:4.0
エステル結合率:0%
Hydroxyl value: 75.0mg/g-KOH
Acid value: 0.01 mg/g-KOH or less Number average molecular weight: 1496
Average carbon number: 4.0
Ester bond rate: 0%

〔ポリウレタンの製造と評価〕
[実施例II-1]
熱電対と冷却管を設置したセパラブルフラスコに、実施例I-1で得られたカルボキシル基含有ポリカーボネートジオール1-1:69.8g、参考例1で得られたポリカーボネートジオール2-1:111.1g、N-メチルピロリドン100g、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(以下H12MDI、東京化成工業株式会社製):53.9gを加え、80℃まで昇温した。その後、ウレタン化触媒としてネオスタンU-830(以下U-830、日東化成株式会社製):12mgを添加し、オイルバスを100℃まで昇温し、さらに4時間程度撹拌した。イソシアネート基の濃度を分析し、イソシアネート基が理論量消費されたことを確認した。その後、トリエチルアミン:5.5gを加えて、さらに60℃で1時間加熱してプレポリマー液(以下、PP液と略す。)を得た。
[Production and Evaluation of Polyurethane]
[Example II-1]
A separable flask equipped with a thermocouple and a cooling tube was charged with 69.8 g of the carboxyl group-containing polycarbonate diol 1-1 obtained in Example I-1 and 2-1 of the polycarbonate diol obtained in Reference Example 1: 111 g. 1 g of N-methylpyrrolidone, 100 g of N-methylpyrrolidone, and 53.9 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (H12MDI, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added, and the temperature was raised to 80°C. Thereafter, 12 mg of Neostan U-830 (hereinafter referred to as U-830, manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.) was added as a urethanization catalyst, the temperature of the oil bath was raised to 100° C., and the mixture was further stirred for about 4 hours. The concentration of isocyanate groups was analyzed to confirm that the theoretical amount of isocyanate groups had been consumed. After that, 5.5 g of triethylamine was added, and the mixture was further heated at 60° C. for 1 hour to obtain a prepolymer liquid (hereinafter abbreviated as PP liquid).

攪拌機(PREMIX社製 プレ・リューション)を備えた1LのSUS製反応器に脱塩水287gを加えた。その後、回転数2000rpmで撹拌しながら、60℃に加温したPP液:287gをゆっくりと添加し、水中にPP液を分散させた。その後、鎖延長剤としてエチレンジアミン:4.4gを加え、20℃で撹拌した。GPCで分子量の分析をしながら撹拌を継続し、5時間後にジエチルアミン:3.3gを添加し、鎖延長反応を停止し、ポリウレタン水分散体(ポリウレタン濃度:30重量%)を得た。
このポリウレタン水分散体をガラス板上に均一膜厚に塗布し、乾燥機で乾燥しポリウレタンフィルムを得た。
このポリウレタン水分散体およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表1に示す。
287 g of demineralized water was added to a 1 L SUS reactor equipped with a stirrer (PRE LUTION manufactured by PREMIX). After that, 287 g of PP liquid heated to 60° C. was slowly added while stirring at 2000 rpm to disperse the PP liquid in water. Thereafter, 4.4 g of ethylenediamine was added as a chain extender and stirred at 20°C. Stirring was continued while the molecular weight was analyzed by GPC, and after 5 hours, 3.3 g of diethylamine was added to terminate the chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane dispersion (polyurethane concentration: 30% by weight).
This aqueous polyurethane dispersion was applied to a glass plate in a uniform film thickness and dried in a dryer to obtain a polyurethane film.
Table 1 shows the evaluation results of the physical properties of this polyurethane aqueous dispersion and polyurethane film.

[比較例1]
カルボキシル基含有ポリカーボネートジオール1-1の替わりにジメチロールプロピオン酸を用いて、ポリウレタン水分散体中に含有するカルボキシル基のモル量が実施例II-1で製造したポリウレタン水分散体と同等になるように、組成を決めて合成を行った。
[Comparative Example 1]
Dimethylolpropionic acid was used in place of the carboxyl group-containing polycarbonate diol 1-1 so that the molar amount of carboxyl groups contained in the aqueous polyurethane dispersion was the same as that of the aqueous polyurethane dispersion produced in Example II-1. Then, the composition was determined and synthesized.

熱電対と冷却管を設置したセパラブルフラスコに、ジメチロールプロピオン酸:15.4g、参考例1で得られたポリカーボネートジオール2-1:299.7g、N-メチルピロリドン:244g、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MD、東京化成工業株式会社製):141.1gを加え、80℃まで昇温した。その後、ウレタン化触媒としてネオスタンU-830(以下U-830、日東化成株式会社製):28mgを添加し、オイルバスを100℃まで昇温し、さらに4時間程度撹拌した。イソシアネート基の濃度を分析し、イソシアネート基が理論量消費されたことを確認した。その後、トリエチルアミン:11.0gを加えて、さらに60℃で1時間加熱してプレポリマー液(PP液)を得た。 In a separable flask equipped with a thermocouple and a cooling tube, dimethylolpropionic acid: 15.4 g, polycarbonate diol 2-1 obtained in Reference Example 1: 299.7 g, N-methylpyrrolidone: 244 g, 4,4' -Dicyclohexylmethane diisocyanate (H12MD, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.): 141.1 g was added, and the temperature was raised to 80°C. Thereafter, 28 mg of Neostan U-830 (hereinafter referred to as U-830, manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.) was added as a urethanization catalyst, the temperature of the oil bath was raised to 100° C., and the mixture was further stirred for about 4 hours. The concentration of isocyanate groups was analyzed to confirm that the theoretical amount of isocyanate groups had been consumed. After that, 11.0 g of triethylamine was added and further heated at 60° C. for 1 hour to obtain a prepolymer liquid (PP liquid).

攪拌機(PREMIX社製 プレ・リューション)を備えた1LのSUS製反応器に脱塩水275gを加えた。その後、回転数2000rpmで撹拌しながら、60℃に加温したPP液:275gをゆっくりと添加し、水中にPP液を分散させた。その後、鎖延長剤としてエチレンジアミン:4.4gを加え、20℃で撹拌した。GPCで分子量の分析をしながら撹拌を継続し、5時間後にジエチルアミン:3.3gを添加し、鎖延長反応を停止し、ポリウレタン水分散体(ポリウレタン濃度:30重量%)を得た。
このポリウレタン水分散体をガラス板上に均一膜厚に塗布し、乾燥機で乾燥しポリウレタンフィルムを得た。
このポリウレタン水分散体およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表1に示す。
275 g of demineralized water was added to a 1 L SUS reactor equipped with a stirrer (PRE LUTION manufactured by PREMIX). After that, 275 g of a PP liquid heated to 60° C. was slowly added while stirring at a rotation speed of 2000 rpm to disperse the PP liquid in water. Thereafter, 4.4 g of ethylenediamine was added as a chain extender and stirred at 20°C. Stirring was continued while the molecular weight was analyzed by GPC, and after 5 hours, 3.3 g of diethylamine was added to terminate the chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane dispersion (polyurethane concentration: 30% by weight).
This aqueous polyurethane dispersion was applied to a glass plate in a uniform film thickness and dried in a dryer to obtain a polyurethane film.
Table 1 shows the evaluation results of the physical properties of this polyurethane aqueous dispersion and polyurethane film.

なお、表中、ポリカーボネートジオール1-1を「PCD1-1」、ポリカーボネートジオール2-1を「PCD2-1」、ジメチロールプロピオン酸を「DMPA」と略す。 In the tables, polycarbonate diol 1-1 is abbreviated as "PCD1-1", polycarbonate diol 2-1 as "PCD2-1", and dimethylolpropionic acid as "DMPA".

Figure 0007187844000022
Figure 0007187844000022

実施例II-1と比較例1の対比より以下のことが分かる。
実施例II-1のポリウレタンは、比較例1のポリウレタンに比べて引張試験における100%M、300%Mの値が小さく柔軟性が高い。また、実施例II-1のポリウレタンは、比較例1のポリウレタンに比べて引張試験における破断伸度の値が大きく強度が高い。
また、実施例II-1のポリウレタンは、比較例1のポリウレタンに比べて耐溶剤性試験における重量変化率が小さく、耐溶剤性が高い。
更に実施例II-1のウレタン水分散体は凝集することなく長期間保存でき、保存安定性が高い。
Comparison between Example II-1 and Comparative Example 1 reveals the following.
The polyurethane of Example II-1 has smaller values of 100% M and 300% M in a tensile test than the polyurethane of Comparative Example 1, and has high flexibility. Further, the polyurethane of Example II-1 has a higher breaking elongation value and a higher strength than the polyurethane of Comparative Example 1 in a tensile test.
Further, the polyurethane of Example II-1 has a smaller weight change rate in the solvent resistance test than the polyurethane of Comparative Example 1, and has high solvent resistance.
Furthermore, the aqueous urethane dispersion of Example II-1 can be stored for a long period of time without agglomeration, and has high storage stability.

Claims (22)

2種以上のカーボネート構造単位を含むランダム共重合体よりなる、
数平均分子量(Mn)が500~5000で、分子量分布(Mw/Mn)が1.6以上のポリカーボネートジオールであって、
カルボキシル基を含む構造単位を有し、
該ポリカーボネートジオールの原料ジヒドロキシ化合物の2つの水酸基間に存在する炭素原子に由来して、該ポリカーボネートジオールのカーボネート構造単位に導入された炭素原子の数の平均値(以下、この値を「平均炭素数」と称す。)が3.5~10.0であり、
下記式(D)で表される構造単位を含むことを特徴とするポリカーボネートジオール。
Figure 0007187844000023
(ただし、R およびR はそれぞれ独立に主鎖の炭素数が4~12の脂肪族炭化水素基を表し、分岐鎖を有していてもよく、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。L はO,S,Nから選ばれるヘテロ原子を含む炭素数1~12の連結基である。)
Consisting of a random copolymer containing two or more carbonate structural units,
A polycarbonate diol having a number average molecular weight (Mn) of 500 to 5000 and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.6 or more,
having a structural unit containing a carboxyl group,
The average value of the number of carbon atoms introduced into the carbonate structural unit of the polycarbonate diol derived from the carbon atoms present between the two hydroxyl groups of the raw material dihydroxy compound of the polycarbonate diol (hereinafter, this value is referred to as the "average carbon number ”) is 3.5 to 10.0 ,
A polycarbonate diol comprising a structural unit represented by the following formula (D) .
Figure 0007187844000023
(However, R 3 and R 4 each independently represent an aliphatic hydrocarbon group having a main chain of 4 to 12 carbon atoms, may have a branched chain, and contain a heteroatom of O, S, or N. L 2 is a heteroatom-containing linking group of 1 to 12 carbon atoms selected from O, S and N.)
前記平均炭素数が3.5~7.0である請求項1に記載のポリカーボネートジオール。 2. The polycarbonate diol according to claim 1, wherein the average carbon number is 3.5 to 7.0. 酸価が1mg/g-KOH以上、100mg/g-KOH以下である請求項1又は2に記載のポリカーボネートジオール。 3. The polycarbonate diol according to claim 1, which has an acid value of 1 mg/g-KOH or more and 100 mg/g-KOH or less. 下記式(A)で表される構造単位を含む請求項1ないし3のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール。
Figure 0007187844000024
(ただし、Rは炭素数4~12の脂肪族炭化水素基を表し、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。
4. The polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 3, comprising a structural unit represented by the following formula (A).
Figure 0007187844000024
(However, R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms and may contain a heteroatom of O, S, N. )
前記式(A)で表される構造単位と前記式(D)で表される構造単位との割合が、モル比率で、式(A)で表される構造単位:式(D)で表される構造単位=50:50~99:1である請求項4に記載のポリカーボネートジオール。 The ratio of the structural unit represented by the formula (A) to the structural unit represented by the formula ( D ) is represented by the molar ratio of the structural unit represented by the formula (A) to the structural unit represented by the formula (D) . 5. The polycarbonate diol according to claim 4, wherein the structural unit is 50:50 to 99:1. 前記式(A)で表される構造単位と前記式(D)で表される構造単位との割合が、モル比率で、式(A)で表される構造単位:式(D)で表される構造単位=80:20~99:1である請求項5に記載のポリカーボネートジオール。 The ratio of the structural unit represented by the formula (A) to the structural unit represented by the formula ( D ) is represented by the molar ratio of the structural unit represented by the formula (A) to the structural unit represented by the formula (D) . 6. The polycarbonate diol according to claim 5, wherein the structural unit is 80:20 to 99:1. 前記式(A)におけるRが炭素数4~6の脂肪族炭化水素基である請求項4ないし6のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール。 7. The polycarbonate diol according to any one of claims 4 to 6, wherein R 1 in formula (A) is an aliphatic hydrocarbon group having 4 to 6 carbon atoms. 前記式(D)で表される構造単位が下記式(D1)で表される構造単位である請求項1ないし7のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール。
Figure 0007187844000025
(ただし、Rは式(D)におけると同義である。)
8. The polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 7, wherein the structural unit represented by formula (D) is a structural unit represented by formula (D1) below.
Figure 0007187844000025
(However, R 3 has the same definition as in formula (D).)
請求項1ないしのいずれか1項に記載の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1」と称す。)と、カルボキシル基を含まない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2」と称す。)を含むポリカーボネートジオール組成物。 The polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 8 (hereinafter referred to as "polycarbonate diol 1") and a polycarbonate diol containing no carboxyl group (hereinafter referred to as "polycarbonate diol 2"). Polycarbonate diol composition. 前記ポリカーボネートジオール2が前記式(A)で表される構造単位を含むポリカーボネートジオールである請求項に記載のポリカーボネートジオール組成物。 10. The polycarbonate diol composition according to claim 9 , wherein said polycarbonate diol 2 is a polycarbonate diol containing a structural unit represented by said formula (A). 請求項1ないしのいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール、或いは請求項又は10に記載のポリカーボネートジオール組成物を用いたポリウレタン。 A polyurethane using the polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 8 or the polycarbonate diol composition according to claim 9 or 10 . 請求項1ないしのいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール、或いは請求項又は10に記載のポリカーボネートジオール組成物と、イソシアネート及び鎖延長剤とを用いた水系ポリウレタン分散体。 An aqueous polyurethane dispersion using the polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 8 or the polycarbonate diol composition according to claim 9 or 10 , an isocyanate and a chain extender. 請求項11に記載のポリウレタンを用いた人工皮革または合成皮革。 Artificial leather or synthetic leather using the polyurethane according to claim 11 . 請求項11に記載のポリウレタンを用いた塗料またはコーティング剤。 A paint or coating agent using the polyurethane according to claim 11 . 請求項11に記載のポリウレタンを用いた弾性繊維。 An elastic fiber using the polyurethane according to claim 11 . 請求項11に記載のポリウレタンを用いた水系ポリウレタン塗料。 A water-based polyurethane paint using the polyurethane according to claim 11 . 請求項11に記載のポリウレタンを用いた粘着剤または接着剤。 A pressure-sensitive adhesive or adhesive using the polyurethane according to claim 11 . 請求項1ないしのいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール、或いは請求項又は10に記載のポリカーボネートジオール組成物を用いた活性エネルギー線硬化性重合体組成物。 An active energy ray-curable polymer composition using the polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 8 or the polycarbonate diol composition according to claim 9 or 10 . 請求項1ないし8のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオールの製造方法において、
下記工程1,2をこの順で行うカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法。
工程1:カルボキシル基前駆体基を有するジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを反応させてポリカーボネートジオールを得る重合工程
工程2:工程1で得られたポリカーボネートジオールのカルボキシル基前駆体基をカルボキシル基に変換する変換工程
In the method for producing a polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 8,
A method for producing a carboxyl group-containing polycarbonate diol in which the following steps 1 and 2 are performed in this order.
Step 1: Polymerization step of reacting a dihydroxy compound having a carboxyl group precursor group with a carbonate compound to obtain a polycarbonate diol Step 2: Conversion of converting the carboxyl group precursor group of the polycarbonate diol obtained in Step 1 into a carboxyl group process
請求項1ないし8のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオールの製造方法において、
下記工程1-1,2-1をこの順で行うカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法。
工程1-1:保護したカルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを反応させてポリカーボネートジオールを得る重合工程
工程2-1:工程1-1で得られたポリカーボネートジオールのカルボキシル基の保護基を脱離させる脱保護工程
In the method for producing a polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 8,
A method for producing a carboxyl group-containing polycarbonate diol by performing the following steps 1-1 and 2-1 in this order.
Step 1-1: Polymerization step of reacting a dihydroxy compound having a protected carboxyl group with a carbonate compound to obtain a polycarbonate diol Step 2-1: Removing the protective group of the carboxyl group of the polycarbonate diol obtained in Step 1-1 Deprotection step to release
請求項1ないし8のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオールの製造方法において、
下記工程1-2,2-2をこの順で行うカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法。
工程1-2:不飽和結合を有するジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを反応させてポリカーボネートジオールを得る重合工程
工程2-2:工程1-2で得られたポリカーボネートジオールの不飽和結合に対して、カルボキシル基導入化合物を反応させてカルボキシル基を導入するカルボキシル基導入工程
In the method for producing a polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 8,
A method for producing a carboxyl group-containing polycarbonate diol by performing the following steps 1-2 and 2-2 in this order.
Step 1-2: Polymerization step of reacting a dihydroxy compound having an unsaturated bond with a carbonate compound to obtain a polycarbonate diol Step 2-2: With respect to the unsaturated bond of the polycarbonate diol obtained in Step 1-2, carboxyl A carboxyl group introduction step of reacting a group-introducing compound to introduce a carboxyl group
請求項1ないし8のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオールの製造方法において、
下記式(X)で表される構造単位を有するポリカーボネートジオールに、メルカプト基を有する化合物を反応させて、下記式(D2)で表される構造単位を有するポリカーボネートジオールを製造するカルボキシル基含有ポリカーボネートジオールの製造方法。
Figure 0007187844000026
(ただし、Rは主鎖の炭素数が4~12の脂肪族炭化水素基を表し、分岐鎖を有していてもよく、O,S,Nのヘテロ原子を含んでもよい。Lは炭素数1~12の炭化水素基であり、分岐鎖を有していてもよい。)
In the method for producing a polycarbonate diol according to any one of claims 1 to 8,
A carboxyl group-containing polycarbonate diol for producing a polycarbonate diol having a structural unit represented by the following formula (D2) by reacting a polycarbonate diol having a structural unit represented by the following formula (X) with a compound having a mercapto group. manufacturing method.
Figure 0007187844000026
(However, R 3 represents an aliphatic hydrocarbon group having a main chain of 4 to 12 carbon atoms, may have a branched chain, and may contain a heteroatom of O, S, or N. L 3 is It is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms and may have a branched chain.)
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