JPH04306213A - 透明低収縮系重合組成物 - Google Patents

透明低収縮系重合組成物

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JPH04306213A
JPH04306213A JP9634891A JP9634891A JPH04306213A JP H04306213 A JPH04306213 A JP H04306213A JP 9634891 A JP9634891 A JP 9634891A JP 9634891 A JP9634891 A JP 9634891A JP H04306213 A JPH04306213 A JP H04306213A
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glycol
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allyl ester
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Hiroshi Uchida
博 内田
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金田 昌人
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は透明でかつ収縮率の低い
重合組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】不飽和ポリエステル樹脂は、スチレンモ
ノマーのようなラジカル重合性単量体を含むため、収縮
率が7%前後と大きく特に高温成形を行う場合にクラッ
クが入り易く、そのままでの使用が難しいという欠点が
ある。このため、通常はポリスチレン、ポリ酢酸ビニル
、ポリオレフィン、ポリメタクリル酸メチルのようなポ
リマーやこれらのグラフト共重合体を添加して、収縮率
を下げることが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの低収
縮剤もしくは無収縮剤は相分離を伴うために収縮率の低
下という点では非常に優れている反面、硬化した後の外
観は不透明になり、白濁してしまい、光線をほとんど通
さなくなってしまう。また硬化樹脂中に、熱可塑性樹脂
が高温成形時に相分離した後、冷却時の体積収縮により
ボイドが発生し、強度低下が避けられない。特に近年、
人造大理石のような硬化後の成形物の透明感が求められ
るような分野の需要が増大しており、透明で収縮率が低
く機械強度の低下のない低収縮剤が求められていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に鋭意研究を行なった結果、ついに本発明を完成するに
至った。すなわち不飽和ポリエステル樹脂に、分子末端
にアリルエステル基がついた、アリルエステルオリゴマ
ーを共存させることにより、硬化中に不透明になること
なく低収縮硬化を発現することを見いだした。ここで用
いるアリルエステルオリゴマーとは、ウイス(Wijs
)法で測定したヨウ素価で表した不飽和度が2〜45で
あり、GPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子
量が1000〜50000であり、更に詳しくは分子末
端にアリル基がついた以下の構造式で表される重合性オ
リゴマーである。     −(CORCOOBO)−         
             構造−A    −(CO
RCOO)x−Z−O−CORCOO−  構造−B〔
ただし、Rは炭素数が2〜18からなる2価のカルボン
酸から誘導された有機残基、xは2以上6以下の整数で
ありZはx+1個の水酸基を有する炭素数が3〜8から
なるポリオールから誘導された有機残基、Bは炭素数が
2〜20からなるジオールから誘導された2価の有機残
基を表わす。〕
【0005】ここで原料として用いる炭素数が2〜18
からなる2価のカルボン酸とは蓚酸、マロン酸、コハク
酸、グルタル酸、アジピン酸、β−メチルアジピン酸、
ピメリン酸、コルク酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノ
ナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジ
カルボン酸、ドデカンジカルボン酸、1,2−または1
,3−または1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、フ
タル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ジフェニル−p
,p′−ジカルボン酸、ジフェニル−m,m′−ジカル
ボン酸、1,4−または1,5−または2,6−または
2,7−ナフタリンジカルボン酸、ジフェニルメタン−
p,p′−ジカルボン酸、ジフェニルメタン−m,m′
−ジカルボン酸、ベンゾフェノン−4,4′−ジカルボ
ン酸、p−フェニルメタン−m,m′−ジカルボン酸、
ベンゾフェノン−4,4′−ジカルボン酸、p−フェニ
レンジ酢酸、p−カルボキシフェニル酢酸、メチルテレ
フタル酸、テトラクロルフタル酸等である。特にテレフ
タル酸やイソフタル酸のような対称性の高い芳香族ジカ
ルボン酸が、硬化後のTgを高めるうえで好ましい。
【0006】また、炭素数が2〜20からなるジオール
としては、具体的に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、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグ
リコール、1,5−ペンタンジオール、ヘキサメチレン
グリコール、ヘプタメチレングリコール、オクタメチレ
ングリコール、ノナメチレングリコール、デカメチレン
グリコール、ウンデカメチレングリコール、ドデカメチ
レングリコール、トリデカメチレングリコール、エイコ
サメチレングリコール、水素化ビスフェノール−A、1
,4−シクロヘキサンジメタノール、2−エチル−2,
5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサン
ジオール、スチレングリコール等の炭素だけからなる飽
和グリコールと、ジエチレングリコール、トリエチレン
グリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレング
リコール、ビスフェノール−Aのエチレンオキサイド付
加物、ビスフェノール−Aのプロピレンオキサイド付加
物等のエーテル基を含んだ2価の飽和アルコールやジブ
ロモネオペンチルグリコール等の臭素を含んだグリコー
ルも含まれる。
【0007】炭素数が3〜8からなるポリオールとは具
体的には、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメ
チロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトー
ル等があげられる。
【0008】これらのアリルエステルオリゴマーの結晶
性が高すぎると、不飽和ポリエステル樹脂に溶解するこ
とができなくなるので、溶解性があまり低くならないよ
うな原料の組み合わせを選ぶべきであり、特にテレフタ
ル酸や2,7−ナフタレンジカルボン酸のような対称性
の高い二塩基酸を用いた場合には、1,2−プロピレン
グリコールや1,3−ブタンジオール、ジプロピレング
リコールをジオール成分として用いた方がよい。また、
ネオペンチルグリコールやビスフェノール−Aのエチレ
ンオキサイド付加物、ビスフェノール−Aのプロピレン
オキサイド付加物は硬化後のエステル基の加水分解を抑
えるうえで、特に優れたジオールである。
【0009】また、構造−Aと構造−Bの比率について
も、構造−B成分があまりに多すぎると、配合後の粘度
が著しく高くなりすぎるうえに、ゲル化を起こし易くな
りすぎるので構造−Aを少なくとも50モル%以上、よ
り好ましくは66モル%以上用いた方がよい。無論、構
造−Aのみを用いることもできる。
【0010】ここで重要なこととして、配合するアリル
エステルオリゴマーのウイス法で表したヨウ素価があま
りに高すぎると、不飽和ポリエステルの硬化が著しく遅
くなるばかりか、スチレンのようなアリル基と硬化性の
良くないモノマーを用いた場合には、系全体が白濁して
しまうという問題がある。また、ヨウ素価があまりに低
すぎると、硬化時にポリエステル部分で相分離が起こり
、通常の低収縮剤のように不透明な硬化物になってしま
う。そこで用いるポリアリルエステルのヨウ素価として
は2〜45、より好ましくは10〜40の範囲から選択
することが望ましい。ヨウ素価がこの範囲内に入るなら
ば、アリルエステルオリゴマーを合成する際に副生する
アリル系モノマーが混入してもかまわない。
【0011】また、分子量もあまりに小さすぎると低収
縮の効果がないし、あまりに大きすぎると、不飽和ポリ
エステル樹脂への溶解性が低くなる上に、粘度も増大し
、場合によっては硬化後に相分離を起こし白濁するとい
う欠点がある。そのため用いるアリルエステルオリゴマ
ーの分子量は、GPC法で測定したポリスチレン換算の
数平均分子量として1000〜50000、より好まし
くは1500〜20000の範囲から選ぶことが望まし
い。
【0012】これらのアリルエステルオリゴマーの効果
としては、分子量が適度に高いために、硬化後の収縮率
を低く抑えることができ、また、末端についているアリ
ル基がポリエステル樹脂と共重合するために、硬化中に
相分離を起こすことがなく、不透明にならない。また、
上記に規定したヨウ素価の範囲内ならば、ジアリルフタ
レート(DAP)モノマーを不飽和ポリエステルに配合
したときのような硬化阻害を起こすことがなく、効果的
な添加物といえる。
【0013】ここで配合する不飽和ポリエステルとして
は、通常知られているもので不飽和アルキッド樹脂また
はビニルエステルを、ラジカル重合性単量体に溶解した
ものである。
【0014】不飽和アルキッド樹脂としては、種々の原
料が知られており、一概に例示することは難しいが、例
えば二価の不飽和カルボン酸誘導体と二価の飽和カルボ
ン酸誘導体と二価のポリオールを用いて、脱水反応を行
って合成した不飽和アルキッドがあげられる。
【0015】用いる原料の二価の不飽和カルボン酸誘導
体としては無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、イ
タコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラ
コン酸等を例示できる。また、二価の飽和カルボン酸誘
導体としてはコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、β−
メチルアジピン酸、ピメリン酸、コルク酸、アゼライン
酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボ
ン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸
、1,2−または1,3−または1,4−シクロヘキサ
ンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル
酸、1,4−または1,5−または2,6−または2,
7−ナフタリンジカルボン酸、メチルテレフタル酸、エ
ンディック酸、クロレンド酸、テトラブロモフタル酸、
テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、
ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、
無水フタル酸、無水エンディック酸、無水クロレンド酸
、無水テトラブロモフタル酸、無水テトラヒドロフタル
酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒド
ロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸、ジメチ
ルテレフタレート等を例示でき、二価のポリオールとし
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,
3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5
−ペンタンジオール、ヘキサメチレングリコール、ヘプ
タメチレングリコール、オクタメチレングリコール、ノ
ナメチレングリコール、デカメチレングリコール、ウン
デカメチレングリコール、ドデカメチレングリコール、
トリデカメチレングリコール、エイコサメチレングリコ
ール、水素化ビスフェノール−A、1,4−シクロヘキ
サンジメタノール、2−エチル−2,5−ペンタンジオ
ール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、スチレ
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、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリ
コール、ビスフェノール−Aのエチレンオキサイド付加
物、ビスフェノール−Aのプロピレンオキサイド付加物
、ジブロモネオペンチルグリコール、ペンタエリスリト
ールのジアリルエーテル、グリセリンのモノアリルエー
テル等を例示できる。
【0016】また、ビニルエステルとしてはエポキシア
クリレートとも称されているようにエポキシ樹脂と(メ
タ)アクリル酸を反応させた生成物であり、ここで用い
るエポキシ樹脂としてはビスフェノールタイプ、ノボラ
ックタイプ、脂肪族タイプ等が知られている。これらの
合成法や合成後のポリマーとしての物性値については、
「ポリエステル樹脂ハンドブック」(滝山栄一郎著,日
刊工業新聞社刊)等の成書に詳しく記載されている。
【0017】これらの不飽和アルキッドおよび/または
ビニルエステルを溶解するラジカル重合性単量体として
は、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、
クロルスチレン、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸−2−エチル
ヘキシル、酢酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリル
イソフタレート、ジアリルテレフタレート、トリアリル
イソシアヌレート等があげられ、通常は不飽和アルキッ
ドやビニルエステル中に20〜50重量%程度存在させ
る。ここでアリルエステルオリゴマーの配合量としては
、あまりに多すぎると硬化が遅くなるとともに、粘度も
高くなり無機フィラーが入りにくくなるという欠点があ
り好ましくない。また、配合量が少なすぎると、低収縮
の硬化が出ない。そこで配合量としては全体の2〜60
重量部、より好ましくは5〜50重量部の範囲から選ぶ
ことが望ましい。
【0018】ここでこれらの組成物を硬化させるのに用
いる開始剤としては、熱、マイクロ波、赤外線、または
紫外線によってラジカルを生成し得るものであればいず
れのラジカル重合開始剤の使用も可能であり、硬化性組
成物の用途、目的、成分の配合比および硬化方法等によ
って適宜選択することができる。
【0019】熱、マイクロ波、赤外線による重合に際し
て使用できるラジカル重合開始剤としては、例えば2,
2′−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス
イソバレロニトリル、2,2′−アゾビス(2,4−ジ
メチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物、メチルエチ
ルケトンパーオキシド、メチルイソブチルケトンパーオ
キシド、シクロヘキサノンパーオキシド、アセチルアセ
トンパーオキシド等のケトンパーオキシド類、ベンゾイ
ルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオ
キシド、o−メチルベンゾイルパーオキシド、ラウロイ
ルパーオキシド、p−クロロベンゾイルパーオキシド等
のジアシルパーオキシド類、2,4,4−トリメチルペ
ンチル−2−ヒドロパーオキシド、ジイソプロピルベン
ゼンパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、t−ブ
チルパーオキシド等のヒドロパーオキシド類、ジクミル
パーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジ−t
−ブチルパーオキシド、トリス(t−ブチルパーオキシ
)トリアジン等のジアルキルパーオキシド類、1,1−
ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン、2,2−ジ
(t−ブチルパーオキシ)ブタン等のパーオキシケター
ル類、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパ
ーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパー
オキシイソブチレート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキ
サヒドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシア
ゼレート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメ
チルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシアセテート
、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチル
パーオキシトリメチルアジペート等のアルキルパーエス
テル類、ジイソプロピルパーオキシジカーボナート、ジ
−sec−ブチルパーオキシジカーボナート、t−ブチ
ルパーオキシイソプロピルカーボナート等のパーカーボ
ナート類があげられる。
【0020】紫外線による重合に際して使用できるラジ
カル重合開始剤としては、例えばアセトフェノン、2,
2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2
−ジエトキシアセトフェノン、4′−イソプロピル−2
−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2−ヒド
ロキシ−2−メチルプロピオフェノン、4,4′−ビス
(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾフェノン、
メチル(o−ベンゾイル)ベンゾエート、1−フェニル
−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボ
ニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオ
ン−2−(o−ベンゾイル)オキシム、ベンゾイン、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、ベンゾインオクチルエーテル、ベンジル、
ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール
、ジアセチル等のカルボニル化合物、メチルアントラキ
ノン、クロロアントラキノン、クロロチオキサントン、
2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサ
ントン等のアントラキノンまたはチオキサントン誘導体
、ジフェニルジスルフィド、ジオチカーバメート等の硫
黄化合物があげられる。
【0021】本発明重合組成物は、従来の熱硬化性樹脂
組成物の場合と同様に所望に応じて、例えば充填剤、重
合促進剤、重合禁止剤、内部離型剤、カップリング剤、
顔料、難燃剤、その他の添加剤を該組成物の特性を損な
わない範囲で配合して用いて、成形加工性あるいは成形
品の物性を改善することができる。
【0022】本発明組成物の成形方法としては、従来の
熱硬化性樹脂と同様な公知の成形方法及び成形条件がそ
のまま適用できる。即ち、本発明組成物を金型に注入し
て硬化させる注型法、該組成物を加熱して流動状態とし
、これを金型に入れて加熱硬化させる射出成形法または
移送成形法、該組成物を金型中で加熱加圧して硬化させ
る圧縮成形法、該組成物を適当な有機溶剤に溶解し、繊
維状シートに含浸させ、乾燥機、必要ならば加圧条件下
に、繊維状シート中で樹脂を硬化させる積層板成形法、
該組成物の微粉末もしくは溶液を基材に塗布し、基材上
で硬化させる塗装法、該組成物溶液を印刷紙などに含浸
させ、乾燥後、基板上で加熱加圧して硬化させる化粧板
成形法などの成形方法を例示できる。成形に際して硬化
のための加熱温度としては約60〜約220℃の如き温
度を例示できる。又、加圧条件を採用する場合の圧力と
しては、約5〜1000kg/cm2 の如き圧力を例
示することができる。本発明組成物は、透明性の良さを
生かして、人造大理石等広い分野に於て成形材料として
使用できる。
【0023】
【実施例】以下実施例により更に詳しく説明する。 参考例−1(アリルエステルオリゴマーの合成)反応蒸
留装置のついた10オートクレーブにジアリルテレフタ
レートモノマー(DATP)5.0kg、プロピレング
リコール(PG)1.42kg、ジブチル錫オキサイド
(DBO)5.0gを仕込み、十分に窒素置換を行った
後に、180℃まで加熱して、生成するアリルアルコー
ルを留去した。アリルアルコールの留出速度が遅くなっ
たところで、反応系を減圧にし、アリルアルコールの留
出速度を高めた。理論量の90%のアリルアルコールが
留出したところで、反応温度を200℃にして反応系を
真空ポンプで0.1mmHgまで減圧にして2時間反応
を継続した。得られた生成物を150℃でバットの上に
抜き出し、室温まで冷やした後、粉砕して評価用サンプ
ルとした。
【0024】参考例−2〜7 参考例−1と原料が異なる以外は、同様にしてアリルエ
ステルオリゴマーを合成した。表1に得られたアリルエ
ステルオリゴマーの分析値を示す。なお表1中のアリル
エステルオリゴマーの分析については、以下の方法で測
定した。
【0025】A)ヨウ素価の測定決定方法アリルエステ
ルオリゴマーを0.30〜1.0gの範囲で精秤し、2
00mlのヨウ素フラスコに入れ、30mlのクロロホ
ルムを加えて試料を完全に溶解する。これに、Wijs
試薬(三塩化ヨウ素7.9gおよびヨウ素8.2gを、
それぞれ200〜300mlの氷酢酸に溶解したのち、
両液を混合して1lとする)をホールピペットで正確に
20ml加え、次に2.5%酢酸第二水銀氷酢酸溶液1
0mlを加えた後20分間暗所に放置して反応を完結さ
せる。
【0026】これに新しく作った20%KI溶液を5m
l加え、1%澱粉溶液を指示薬として用い、0.1N−
Na2 S2 O3 標準液にて滴定する。同時に空試
験も行う。
【0027】
【数1】
【0028】B)GPC法によるMnおよびMwの測定
決定方法 GPCによりポリスチ換算のMn,Mwを測定する。S
HODEXカラムAC−80P,802,804,80
6各1本をこの順序に直列に接続して用い、クロロホル
ムを溶媒とし、温度25℃、流量1.0ml/min 
で測定する。■先ず、平均分子量のわかっている市販標
準ポリスチレンを少なくとも10種類以上用いて、DA
TPモノマーと共にそれぞれの保持時間を求めた。平均
分子量と保持時間の関係を3次曲線、または折れ線で近
似して検量線を作成した。■試料20mgをクロロホル
ム20mlに溶解し、ループインジェクターを用いて0
.5mlをラインフィルターを通してカラムに注入する
。得られた溶出曲線データを、■で作成した検量線に基
づいて、島津CR−3Aのようなデータ処理機内で自動
的に計算しMn,Mwを求める。ここでは、ピークを1
0秒間隔で分割し、それぞれの分割点の分子量をMi、
ピークの高さをHiとして、次式により計算した。
【0029】
【数2】
【0030】
【表1】
【0031】実施例1〜7 表2に示す配合比で不飽和ポリエステル樹脂、参考例で
合成したアリルエステルオリゴマー、開始剤としてパー
ヘキサC(日本油脂製の過酸化物)2phr を混合し
、スペーサーを入れシリコーンチューブで洩れないよう
にしたガラス板にはさんで、ギアオープン中で100℃
で2時間、140℃で2時間硬化を行った。実施例の硬
化物はすべて透明であり、全光線透過率を表2に示す。 また、得られた注型硬化物の比重と、硬化前の比重より
体積収縮率を求めた結果も表2に合わせて示す。表2の
結果より表3に示す実施例と同様にして硬化させた比較
例の樹脂よりも体積収縮率が低くなっていることがわか
る。
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、従来収縮率が高くクラ
ックの入り易かった不飽和ポリエステル樹脂を、末端に
アリル基を有するアリルエステルオリゴマーを存在させ
ることにより、透明感を損なうことなしに収縮率を下げ
ることができる。特に透明感が要求される分野での使用
に有効である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ウイス(Wijs)法で測定したヨウ
    素価で表した不飽和度が2〜45であり、GPCで測定
    したポリスチレン換算の数平均分子量が1000〜50
    000であるアリルエステルオリゴマーを2〜60重量
    %を配合した透明でかつ低収縮である重合組成物。
  2. 【請求項2】  前記アリルエステルオリゴマーが、末
    端にアリルエステル基がついていて、末端アリル基を除
    いたオリゴマーの構成のうち、構造−Aのモル分率が5
    0〜100%の範囲であり、残りが構造−Bであって、
    以下の繰り返し単位を有する重合性オリゴマーである請
    求項1の透明低収縮系重合組成物。       −(CORCOOBO)−       
                   構造−A      
    −(CORCOO)x−Z−O−CORCOO−  構
    造−B〔ただし、Rは炭素数が2〜18からなる2価の
    カルボン酸から誘導された有機残基、xは2以上6以下
    の整数であり、Zはx+1個の水酸基を有する炭素数が
    3〜8からなるポリオールから誘導された有機残基、B
    は炭素数が2〜20からなるジオールから誘導された2
    価の有機残基を表わす。〕
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