JPH02175751A - 水性ポリエステル系樹脂組成物 - Google Patents

水性ポリエステル系樹脂組成物

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JPH02175751A
JPH02175751A JP19191588A JP19191588A JPH02175751A JP H02175751 A JPH02175751 A JP H02175751A JP 19191588 A JP19191588 A JP 19191588A JP 19191588 A JP19191588 A JP 19191588A JP H02175751 A JPH02175751 A JP H02175751A
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JP
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polyester resin
water
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formulas
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JP19191588A
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Yoshiichi Kodera
宣一 小寺
Hideyuki Ohashi
大橋 英之
Shinpei Yamamoto
晋平 山本
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は新規な水性ポリエステル系樹脂に関し、その目
的とするところは各種配合剤との配合安定性に優れた水
性ポリエステル系樹脂を提供することにある。
(従来の技術) 周知の如く水系樹脂、例えばアクリル系エマルジョン、
酢酸ビニル系エマルジョン、水溶性メラミン樹脂、水性
エポキシ樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、水系ポリウレ
タン樹脂等はそれらの手軽な取扱い性から紙や繊維の加
工剤、接着剤、表面改質剤、塗料やインクのバインダ、
不織布の固着剤等に広く用いられ、環境汚染防止、省資
源といった観点より一層多方面へ展開されようとしてい
る。
これらの用途分野において水性樹脂は単独で用いられる
ことは少なく、各種の材料が配合された後、紙布、金属
板、プラスチック成型品等の表面になんらかの方法で塗
布して用いられ、特に金属及びプラスチック素材に適用
される場合が多(、これらの表面への優れた密着性の必
要性が増大している0例えばプラスチックの中でもポリ
エステル、特にポリエチレンテレフタレートの成型物が
その優れた機械的強度、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性
のゆえに多方面で使用されているが、前記の水性樹脂と
の密着性は非常に悪いことは衆知の通りである。これら
の素材に好適な樹脂として水系ポリエステル系樹脂を提
案した(特開昭56−35547号等)しかし、これら
のポリエステル系樹脂は優れた密着性と耐水性を有する
反面、種々の材料を配合する場合常に良好な配合安定性
が得られるとは限らず、その展開に制約を受けることが
ある。これら水系樹脂の有する基本的に優れた特性が充
分に生かされていない。界面活性剤等を併用し安定性を
向上させる提案もあるが耐水性の劣った皮膜しか得られ
ず、安定性と密着性、耐水性等とを両立する水性ポリエ
ステル樹脂はない。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明者らは前記従来の技術における問題点すなわち配
合安定性と共に密着性や耐水性に優れた性能をも有する
水性樹脂を得るために観音研究、努力した結果、本発明
を完成するに到ったものである。
(問題点を解決するための手段) 下記の一般式(1)〜(V)で示される燐化合物の少な
くとも1種および/または親水性極性基含有化合物の少
なくとも1種を反応させたポリエステル系樹脂(A)、
水溶性有機化合物(B)、水(C)の割合が式[1]〜
〔4〕を満足することを特徴とする水性ポリエステル系
樹脂組成物。
0M                  開(X、Y
はエステル形成性官能基、R1は炭素数3〜10の3価
の炭化水素基、R2は炭素数1〜12のアルキル基、シ
クロアルキル基、アリール基、炭素数1〜12のアルコ
キシ基、シクロアルコキシ基、又はアリールオキシ基を
示す。アリール基およびアリールオキシ基はハロゲン原
子、ヒドロキシル基、−0M’  (M’はアルカリ金
属を示す)またはアミノ基が結合したものでも良い。R
3、R4は、炭素数1〜12のアルキレン基、シクロア
ルキレン基、アリーレン基、次式’   CCHt  
0Rs) mで表されル基(R5は炭素数1〜12のア
ルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基を示す
。mは1〜4の任意の数値をとることができる。)、M
はアルカリ金属原子、水素、1価の炭化水素基、又はア
ミン基を示す。〕 式(1)  : (A)+(B)+(C)=100 (
重量比)式(2):(A)     =1〜80(〃)
式(3):(B)     =o〜40(〃)式(4)
:(C)     =5〜99(〃)本発明における弐
(1)〜(V)で示す燐化合物としては下記のものが挙
げられる。
式(1)の例 CHtCα冗HzCII□0■ 式(n)の例 Na 110cllr P −CHgOII l] 1] P (C)IgcIhoH) 2 Na K    OH P (CH□CMCI+3) 2 K Na    OH P (C112CIICH3) 2 Li P (CHzCHzCllzOtt) tLi ○ P (C1hC)IzCHzCIIzOll) tP 
(ClhCHzCHzCHzO)り !Na P (CtlzCH2011) z 0■ OH 式(II[)の例 +10CH!−P −CH2011 HOCHr P −C1h011 P (CIhCHzCtl□0H)2 P (CIl□Cl1zC)tzOH) 2HOC11
ICH,0C1h−P−CH20CH2CH2OH(4
9)式(V)の例 αシ1(。
)lOCtlzCHzOClb−P −C1l□0CH
2C1+208O 更に水性ポリエステル系樹脂組成物を特徴づけるポリエ
ステル系樹脂としては(11−119式(1)〜(V)
で示される燐化合物を反応させることによって得られる
ポリエステル樹脂、(2)これらのポリエステル樹脂を
ポリオールの一成分として得られるポリウレタン樹脂等
があげられる。これらのポリエステル系樹脂を水単独ま
たは水溶性有機化合物の存在下、すなわち水性媒体中に
任意の濃度で溶解又は分散させてることにより本発明の
水性ポリエステル樹脂組成物が得られる。本発明のポリ
エステル系樹脂を作製する任意の段階で本発明の燐化合
物以外の親水性極性基含有化合物を反応させ、目的に供
することも可能である。
燐原子以外の親水性極性基含有化合物が有る親子アルカ
リ金属、テトラアルキルアンモニウム、テトラアルキル
ホスホニウムを表わし、R1〜R3ハ水素原子炭素数1
〜8のアルキル、アリール、アラルキルを表わす。)を
挙げることができる。
これらの親水性極性基を含有する具体的な化合物として
は下記の通りである。
(1)−COOM 後記のポリエステル樹脂の酸性分又はポリウレタン樹脂
の伸長剤であるポリカルボン酸、グリコール酸、グリセ
リン酸、ジメチロールプロピオン酸、N、N−ジェタノ
ールグリシン、ヒドロキシエチルオキシ安息香酸等のオ
キシカルボン酸、ジアミノプロピオン酸、ジアミノ安息
香酸等のアミノカルボン酸及びその誘導体。
N−メチルジェタノールアミン、2−メチル−2−ジメ
チルアミノメチル−1,3−プロパツール、2−メチル
−2−ジメチルアミノ−13−プロパンジオール等の含
窒素アルコール及びその誘導体。
ピコリン酸、ジピコリン酸、アミノピリジン、ジアミノ
ピリジン、ヒドロキシピリジン、ジヒドロキシピリジン
、アミノヒドロキシピリジン、ピリジンジメタツール、
ピリジンプロパンジオール、ピリジンエタノール等のピ
リジン環含有化合物及びその誘導体。
(4)−3O3)’1 5−ナトリウムスルホイソフタル酸、5−テトラブチル
ホスホニウム、スルホイソフタル酸、ナトリウムスルホ
コハク酸、等のポリカルボン酸及び誘導体、ナトリウム
スルホハイ1′ロキノンおよびアルキレンオキサイド付
加物、ナトリウムスルホビスフェノールAおよびアルキ
レンオキガイド付加物等。
本発明を特徴付けるポリエステル樹脂としては前記の一
般式(1)〜(V)で示される燐化合物以外にカルボン
酸成分としてテレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタ
ル酸、1.5−ナックル酸などの芳香族ジカルボン酸、
P−オキシ安息香酸、p−(ヒドロキシエトキシ)安息
香酸などの芳香族オキシカルボン酸、コハク酸、アジピ
ン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン
酸などの脂肪族ジカルボン酸、フマール酸、マレイン酸
、イクコン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフ
クル酸、ヘキサハイドロテレフタル酸等の下節脂肪族お
よび脂環族ジカルボン酸、トリメリット酸、トリメシン
酸、ピロメリット酸などのトリおよびテトラカルボン酸
などを挙げることができる。
またポリエステル樹脂のグリコール成分としてはエチレ
ングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパ
ンジオール、1.4−ブタンジオール、1.5〜ベンタ
ンジオール、1.6−ヘキサンジオール、ネオペンチル
グリコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコ
ール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、2,2.4− トリメチル−1,3−ベンタンジオ
ール、1.4−シクロヘキサンジメタツール、ビスフェ
ノールAのエチレンオキサイド付加物およびプロピレン
オキサイド付加物、水素化ビスフェノールへのエチレン
オキサイドおよびプロピレンオキサイド付加物、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテ
トラメチレングリコールなどがある。またトリメチロー
ルエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペン
タエリスリトールなどのトリおよびテトラオールを併用
してもよい、ポリエステルポリオールとしては他にε−
カプロラクトン等のラクトン類を開環重合して得られる
ラクトン系ポリエステルジオール類、ポリへキサメチレ
ンカーボネート等のオリゴカーボネート類があげられる
更にこれらの直鎖状又は分岐状のポリエステル樹脂と(
メタ)アクリル酸誘導体とを反応した1分子鎖中に少な
くとも1個の不飽和基を含有するポリエステル樹脂も好
適に用いることができる。
本発明を特徴付けるポリエステル系樹脂に含まれるポリ
ウレタン樹脂とは前記のポリエステル樹脂をポリオール
の1成分とし、ポリイソシアネート化合物と反応させる
ことにより得られ、必要により鎖伸長剤が用いられる。
更に不飽和基と活性基とを含有する化合物を反応させる
ことにより得られる1分子鎖中に少なくとも1個の不飽
和基を有するポリウレタン樹脂も好適に用いることがで
きる0本発明のポリウレタン樹脂は前記のポリエステル
樹脂以外のポリオール成分としてポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコー
ル等のポリアルキレングリコール、ポリへキサメチレン
カーボネート、ポリシクロヘキサメチレンカーボネート
等のオリゴカーボネート、一般式(i〜(V)の燐化合
物やその他の親水性極性基含有化合物を反応させてぃな
いポリエステル樹脂等をあげることができる。
本発明で使用されるポリイソシアネート化合物としては
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、p−フェニレンジイソシアネート、
ビフェニルメタンジイソシアネート、m−フェニレンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、テ
トラメチレンジイソシアネート、3.3′−ジメトキシ
−4,4′−ビフェニレンジイソシアネート、2,4−
ナフタ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、4.4’−ジ
フエニレンジイソシアネ−ト、4.4’−ジイソシアネ
ート−ジフェニルエーテル、1,5′−ナフタレンジイ
ソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−
キシリレンジイソシアネート、1.3−ジイソシアネー
トメチルシクロヘキサン、1.4−ジイソシアネートメ
チルシクロヘキサン、4.4’−ジイソシアネートジシ
クロヘキサン、4.4′−ジイソシアネートシクロヘキ
シルメタン、イソホロンジイソシアネート等のジイソシ
アネート化合物、あるいは全イソシアネート基のうち7
モル%以下の2.4−トリレンジイソシアネートの三量
体、ヘキサメチレンジイソシアネートの三量体等のトリ
イソシアネート化合物があげられる。
本発明に用いられる鎖伸長剤としてはポリエステル樹脂
のグリコール成分として用いたグリコール類、エタノー
ルアミン、プロパツールアミン等のアミノアルコール類
、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジアミ
ノフェニルメタン等のジアミン類があげられる。更に不
飽和基と活性基とを含有する化合物として(メタ)アク
リル酸などのカルボキシル基含有アクリル系化合物、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、ヘキサメチ
レングリコール等のグリコールのモノ(メタ)アクリレ
ート、トリメチロールプロパン、グリセリン、トリメチ
ロールエタン等のトリオール化合物のモノ (メタ)ア
クリレートおよびジ(メタ)アクリレート、ペンタエリ
スリトール、ジペンタエリスリトール等の4価以上のポ
リオールのモノ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アク
リレ−ト、トリ (メタ)アクリレート、グリセリンモ
ノアリルエーテル、グリセリンジアリルエーテル等のヒ
ドロキシル基含有アクリル系化合物、グリシジル(メタ
)アクリレートなどのグリシジル含有アクリル系化合物
、(メタ)アクリルアミド、モノメチロール(メタ)ア
クリルアミド等のアミノ基含有アクリル系化合物、シア
ノエチル(メタ)アクリレートなどのイソシアネート基
含有アクリル系化合物などがある。
本発明のポリエステル系樹脂は公知の方法により、極性
基含有化合物および/または極性基含有化合物と反応さ
せた原料樹脂などを含む原料とを溶剤中または無溶剤中
で反応させることにより得られる。得られるポリエステ
ル系樹脂の分子量は1 、000〜100,000であ
ることが望ましい。
分子量が1,000未満になるとポリエステル系樹脂の
凝集力が低く、支持体への密着性が悪化する。
また、分子量がioo、oooを越えると後述の水性媒
体への溶解(分散)が困難になるという欠点を生じる。
一般式CI)〜(V)の例示化合物は燐原子として10
0〜50000ppm含まれるように使用するのが適当
であり、好ましくは500〜110000ppである。
上記リン化合物の使用量が上記の範囲より小さくなれば
所望の密着性と配合安定性を得るのが困難であり水性化
も困難になる。一方便用量が上記の範囲より大きくなれ
ばスキン層フィルムの物理的性質を低下するだけでなく
、またポリエステル樹脂を製造する際の操業性が低下す
るので好ましくない。
その他の親水性極性基濃度としてはポリエステル系樹脂
10” g当たり4,000eq未満であり、望ましく
は10〜3,000eqがよい。さらに望ましくは20
〜1 、000eqである。極性基濃度が3,000e
qを越えると親水性が高(なりすぎ、塗膜の耐水性が悪
化してしまう。
本発明の水性ポリエステル系樹脂組成物はポリエステル
系樹脂(A)、水溶性有機化合物(B)、水(C)とが
一般式(1)〜〔4〕を満足する必要がある。
ポリエステル系樹脂(A)が80を越えると水性媒体へ
の溶解(分散)が困難となり、1未満の場合は基材との
密着性が悪化する。水溶性有機化合物(B)が40を越
えると組成物の粘度が非常に高く、均一な厚みの塗膜が
得られなくなる。水(C)が5未満の場合は良好な溶解
(分散)が困難となる。
水性ポリエステル系樹脂を得るには、前記の極性基を有
するポリエステル系樹脂と水性媒体中へ溶解、分散、乳
化させることが必要である0例えば、無溶剤中で反応さ
せて得られた前記ポリエステル樹脂の場合、−樹脂と水
溶性有機化合物を50〜150°Cであらかじめ混合し
、この混合物に水を加え攪拌して分散する方法、あるい
は逆に、混合物を水に加え撹拌して溶解、分散する方法
、あるいは樹脂と水、必要ならば水溶性有機化合物とを
共存させて40〜120°Cで攪拌する方法がある。溶
剤中で反応させて得られた前記ポリエステル系樹脂の場
合は、例えば、樹脂溶液に水と必要ならば水溶性有機化
合物とを加え、系を減圧にし、共沸により溶剤を系外に
抜き去る。これらの水性ポリエステル系樹脂を得る方法
において必要により、アルカリ又は酸の中和剤、界面活
性剤等を使用してもよい。
上記水溶性有機化合物は20°CでliV、の水に対す
る溶解度が20g以上の打機化合物であり、具体的に脂
肪族および脂環族のアルコール、エーテル、エステル、
ケトン化合物であり、例えばメタノール、エタノール、
イソプロパツール、n−ブタノール等の1価アルコール
類、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグ
リコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、n
−ブチルセロソルブ等のグリコール誘導体、ジオキサン
、テトラヒドロフラン等のエーテル類、酢酸エチル等の
エステル類、メチルエチルケトン等のケトン類である。
これら水溶性有機化合物は、単独または2種以上を併用
することができる。上記化合物のうち、水への分散性、
フィルムへの塗布性からみてエタノール、イソプロパツ
ール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルセ
ロソルブが好適である。
本発明の水性ポリエステル系樹脂を支持体上に塗布する
方法としては公知の任意の塗工法が適用できる0例えば
ロールコート法、グラビアコート法、ロールプラッシュ
法、スプレーコート、エアーナイフコート、含浸法およ
びカーテンコート法などを独立または組み合わせて適用
するとよい。
塗布される支持体の素材としては、例えばポリエチレン
テレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレンなど
のポリオレフィン、セルローストリアセテートやセルロ
ースジアセテートなどのセルロース誘導体、ポリカーボ
ネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、アルミニウムや
銅などの金属、紙などが挙げられる。塗布し、乾燥後そ
の塗膜を熱処理又は放射線処理することも許される。こ
れらの処理は架橋による塗膜の耐久性の向上を意図する
ものである。必要によりメラミン系樹脂、エポキシ樹脂
、多官能イソシアネート化合物、多官能アクリレート化
合物等の架橋剤がポリエステル系樹脂固型分100 g
に対し、50g未満の割合で用いることが可能である。
50gを越えるとポリエステル系樹脂の有する密着性や
可撓性に優れた特徴が減じ、好ましくない。放射線とし
ては電子線、T線、中性子線、β線、X線、紫外線があ
げられる。又必要により、安定剤、レベリング剤、Il
l料等の色材、さらには他の水性樹脂の併用もさまたげ
るものではなく、各目的に応じた使い方がされる。
(作 用) 本発明では燐化合物を含有する化合物を反応させて得ら
れたポリエステル系樹脂を水性ポリエステル系樹脂の原
料として用いることにより支持体に対する密着性、耐水
性を損なうことなく、配合安定性を付与することができ
る。
(実施例) 以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。実施
例中単に部とあるのは重量部を示す。
ポリエステル樹脂の製造方法 温度計、攪拌機を具備したオートクレーブ中に、ジメチ
ルテレフタレート485部、ジメチルイソフタレート4
85部、エチレングリコール409部、ネオペンチルグ
リコール485部およびテトラブトキシチタネート0.
68部を仕込み、150〜230″Cで120分間加熱
しエステル交換を行い、次いで前記燐化合物(13) 
50.1部を仕込み、220〜230°Cで更に1時間
反応を行った。次いで反応系を30分間で250°Cま
で昇温し、系の圧力を徐々に減じ45分後に10oel
1gとし、この条件で更に180分間反応を続けた。得
られたポリエステル樹脂Aの分子量は25000、燐含
有率は1600pρ鴎であった。
以下余白 第  1  表 ポリウレタンアクリレート樹脂の製造方法温度計、攪拌
機、還流式冷却器を具備した反応容器中にメチルエチル
エト7214.7部、上記ポリエステル樹脂B100部
を溶解後、4.4′−ジフエニルメタンジイソシアネー
ト21部およびジブチル錫ジラウレー) 0.05部を
仕込み、70〜80°Cで3時間反応させた後、更にペ
ンタエリスリトールトリアクリレート15部を加え、7
0〜80°Cで2時間反応させ、さらにジメチロールプ
ロピオン酸7.1部を加え、さらに5時間反応させ固形
分濃度40重量%のポリウレタンアクリレート樹脂溶液
を得た。反応液より溶剤を蒸発させたポリウレタン系樹
脂Aの分子量は1soooであった。
水性ポリエステル系樹脂の製造方法 ポリエステル樹脂A 300部とn−ブチルセロソルブ
140部とを容器中で150〜170°C5約3時間攪
拌して、均一にして粘稠な溶融液を得、この溶融液に水
560部を徐々に添加し約1時間後に均一な淡白色の固
形分濃度30%の水性ポリエステル樹脂Aを得た。
実施例1 水性ポリエステル樹脂Aをポリエチレンテレフタレート
フィルム(25μm)の表面に乾燥厚み5μmになるよ
うにバーコーター#lOを用いて塗布し、80°Cで1
0分乾燥し、塗布フィルムを得た。
これらの加工フィルムのゴバン目密着性と水に浸漬(3
0°C17日)後の外観変化を測定した。さらに、水性
ポリエステル樹脂A 100部に対し、lQW+70の
塩化アンモニウム水溶液30部を添加しよく攪拌混合後
25°Cで放置した。これらの結果をまとめて第2表に
示した。
実施例2、比較例1 水性ポリエステル樹脂Aを水性ポリエステル樹脂B、C
に変える以外は実施例1と全く同様にして評価した。評
価結果は第2表に示したとおりであった。
以下余白 第  2  表 手続補正書(方式) (発明の効果) 本発明の水性ポリエステル系樹脂は従来技術に比べ、配
合安定性が優れていることは明らかで、かつ耐水性、密
着性は何ら損なうことなく、安定な水性ポリエステル系
樹脂組成物が得られていることは明らかである。
1、 事件の表示 昭和63年特許願第191915号 2 発明の名称 水性ポリエステル系樹脂組成物 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 大阪市北区堂島浜二丁目2番8号 平成1年12月11日 特許出願人  東洋紡績株式会社 補正の対象 明   細   書 補正の内容 願書に最初に添付した明細書の浄書 のとおり(内容に変更なし)。
別紙

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記一般式〔 I 〕〜〔V〕で示される燐化合物の少な
    くとも1種および/または親水性極性基含有化合物の少
    なくとも1種を反応させたポリエステル系樹脂(A)、
    水溶性有機化合物(B)および水(C)の割合が式〔1
    〕〜〔4〕を満足することを特徴とする水性ポリエステ
    ル系樹脂組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I )▲数式、化
    学式、表等があります▼(II)▲数式、化学式、表等が
    あります▼(III) ▲数式、化学式、表等があります▼(IV)▲数式、化学
    式、表等があります▼(V) 〔X、Yはエステル形成性官能基、R_1は炭素数3〜
    10の3価の炭化水素基、R_2は炭素数1〜12のア
    ルキル基、シクロアルキル基、アリール基、炭素数1〜
    12のアルコキシ基、シクロアルコキシ基、又はアリー
    ルオキシ基を示す。アリール基およびアリールオキシ基
    はハロゲン原子、ヒドロキシル基、−OM′(M′はア
    ルカリ金属を示す)またはアミノ基が結合したものでも
    良い。R_3、R_4は、炭素数1〜12のアルキレン
    基、シクロアルキレン基、アリーレン基、次式:−(C
    H_2−OR_5)_mで表される基(R_5は炭素数
    1〜12のアルキレン基、シクロアルキレン基、アリー
    レン基を示す。mは1〜4の任意の数値をとることがで
    きる。)、Mはアルカリ金属原子、水素、1価の炭化水
    素基、又はアミノ基を示す。〕 式〔1〕:(A)+(B)+(C)=100(重量比) 式〔2〕:(A)=1〜80(〃) 式〔3〕:(B)=0〜40(〃) 式〔4〕:(C)=5〜99(〃)
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