KR20230148228A - 우레탄 수지, 수지 조성물 및 접착제 조성물, 및 우레탄 수지의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
[과제] 종래의 우레탄 수지로는 달성할 수 없던 내굴곡성, 신도가 우수하고, 또한 들러붙음이 없는 우레탄 수지, 수지 조성물 및 접착제 조성물과, 그 우레탄 수지의 제조 방법을 제공하는 것.
[해결수단] 이하의 (1)∼(3)을 만족하는 우레탄 수지.
(1) 유리 전이 온도(Tg)가 40℃ 이상이다
(2) 중량 평균 분자량(Mw)이 180000∼2000000이다
(3) 분자량 분포(Mw/Mn)가 9∼200이다(여기서 Mn은 수평균 분자량을 나타낸다)
[해결수단] 이하의 (1)∼(3)을 만족하는 우레탄 수지.
(1) 유리 전이 온도(Tg)가 40℃ 이상이다
(2) 중량 평균 분자량(Mw)이 180000∼2000000이다
(3) 분자량 분포(Mw/Mn)가 9∼200이다(여기서 Mn은 수평균 분자량을 나타낸다)
Description
본 발명은 우레탄 수지, 수지 조성물 및 접착제 조성물과, 우레탄 수지의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 내태크성, 내굴곡성, 신도가 우수한 접착제 조성물에 관한 것이다.
우레탄 수지는 가요성, 내마모성, 내유성, 내약품성, 접착성 등이 양호하여, 도료, 잉크, 접착제, 그 외의 코팅제 용도에 널리 이용되고 있다. 최근에는, 플렉시블 프린트 배선판(이하 FPC라고도 함)은, 유연성이나 공간 절약성이 필요한 전자 기기의 배선판 재료, 실장용 기판 재료에 적용되는 등, 고내열성이 요구되는 용도로의 사용이 진행되고 있어, 내열성과 가요성의 양립이 요구된다.
일반적으로, 접착제나 코팅제의 내열성을 올리기 위해서는, 수지의 유리 전이 온도를 올리는 방책이 알려져 있지만, 한편으로 유리 전이 온도를 올리면 수지의 유연성이 저하하여, 가요성이 뒤떨어지는 문제가 생긴다. 예컨대 특허문헌 1에서는, 식품 포장용의 우레탄계 접착제 조성물에 있어서, 유리 전이 온도가 높은 폴리올과 유리 전이 온도가 낮은 폴리올을 함유시킴으로써, 내열수성이 우수한 우레탄계 접착제 조성물이 제안되어 있다(특허문헌 1).
그런데 FPC 제조용 필름에 있어서는, 접착제를 이형 필름에 도공하고, 제조 공정까지 롤로 보관되는 경우가 있어, 보관 시에 접착제와 롤형으로 감긴 다른 쪽의 필름이 들러붙어 버린다고 하는 문제가 있었다. 들러붙음의 문제는 수지의 유리 전이 온도를 올리는 방책이 알려져는 있지만, 유리 전이 온도를 올리면 이 다음에는 가요성의 문제가 생기기 때문에, 수지의 유리 전이 온도의 조정에 의해서만 양자의 과제를 동시에 해결하는 것은 곤란하였다.
본 발명의 목적은, 종래의 우레탄 수지로는 달성할 수 없던 내굴곡성, 신도가 우수하고, 또한 들러붙음이 없는 우레탄 수지, 수지 조성물 및 접착제 조성물과, 그 우레탄 수지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 특정한 유리 전이 온도를 가지면서, 평균 분자량이 크고, 또한 넓은 분자량 분포를 갖는 우레탄 수지가, 상기 가요성 및 들러붙음의 문제의 양방을 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 이하의 (1)∼(3)을 만족하는 우레탄 수지이다.
(1) 유리 전이 온도(Tg)가 40℃ 이상이다
(2) 중량 평균 분자량(Mw)이 180000∼2000000이다
(3) 분자량 분포(Mw/Mn)가 9∼200이다(여기서 Mn은 수평균 분자량을 나타낸다)
상기 우레탄 수지는, 수산기 또는 이소시아네이트기와의 반응성을 갖는 작용기와 라디칼 중합성 이중 결합을 동일 분자 내에 갖는 화합물 (C)에 유래하는 라디칼 중합성 이중 결합 및 상기 화합물 (C)의 중합체 중 적어도 한쪽을 구성 요소로서 갖는 것이 바람직하다.
상기 우레탄 수지는 카르복실기를 갖고, 산가는 50∼500 eq/t인 것이 바람직하다.
상기 우레탄 수지는, 폴리올 (A)를 구성 단위로서 가질 수 있고, 상기 폴리올 (A)는 폴리에스테르폴리올, 폴리에테르폴리올, 폴리카보네이트폴리올 및 폴리올레핀폴리올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 폴리올을 함유하는 것이고, 상기 폴리올 (A)의 유리 전이 온도가 -30∼30℃인 것이 바람직하다.
상기 우레탄 수지는, 가교제를 포함하는 수지 조성물로 할 수 있다. 상기 가교제는, 에폭시 수지 또는 이소시아네이트 수지를 바람직하게 사용할 수 있고, 상기 수지 조성물은 접착제 조성물로서 사용할 수 있다.
상기 우레탄 수지의 제조 방법으로서는, 폴리올 (A), 폴리이소시아네이트 화합물 (B), 및 상기 폴리올 (A) 또는 상기 폴리이소시아네이트 화합물 (B)와의 반응성을 갖는 작용기와 라디칼 중합성 이중 결합을 동일 분자 내에 갖는 화합물 (C)를 구성 요소로서 갖는 우레탄 중합체를 제조한 후, 추가로 라디칼 중합함으로써 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가요성이 우수하고, 또한 들러붙음이 없는 우레탄 수지, 수지 조성물 및 접착제 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 우레탄 수지는, 이하의 (1)∼(3)을 만족하는 우레탄 수지이다.
(1) 유리 전이 온도(Tg)가 40℃ 이상이다
(2) 중량 평균 분자량(Mw)이 180000∼2000000이다
(3) 분자량 분포(Mw/Mn)가 9∼200이다
<요건 (1)>
본 발명의 우레탄 수지의 유리 전이 온도(Tg)는, 40℃ 이상인 것이 필요하다. Tg가 40℃ 이상임으로써, 필요한 가요성 및 내열성을 가질 수 있다. 보다 바람직하게는 45℃ 이상, 더욱 바람직하게는 50℃ 이상이다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 실용상은 60℃ 이하이다. 유리 전이 온도는, 실시예에 기재된 방법으로 측정된다.
<요건 (2)>
본 발명의 우레탄 수지의 중량 평균 분자량(Mw)은, 통상 150000∼2000000이다. 바람직하게는 180000 이상, 보다 바람직하게는 200000 이상, 더욱 바람직하게는 220000 이상이다. 또한, 바람직하게는 1800000 이하, 보다 바람직하게는 1700000 이하, 더욱 바람직하게는 1600000 이하이다. 중량 평균 분자량을 상기 범위 내로 함으로써, 들러붙음이 없는, 즉 내태크성이 우수하고, 또한 가요성이 우수한 우레탄 수지로 할 수 있다. 중량 평균 분자량은, 실시예에 기재된 방법으로 측정된다.
<요건 (3)>
본 발명의 우레탄 수지의 분자량 분포(Mw/Mn)는 9∼200인 것이 필요하다. 보다 바람직하게는 10 이상, 더욱 바람직하게는 15 이상, 가장 바람직하게는 20 이상이다. 또한, 보다 바람직하게는 180 이하, 더욱 바람직하게는 170 이하, 가장 바람직하게는 160 이하이다. 분자량 분포가 상기 범위 내임으로써, 고분자량이면서, 용제 용해성이 우수한 우레탄 수지로 할 수 있다. 이 이유는 분명하지 않지만, 분자량 분포가 넓음으로써 고분자량 성분과 저분자량 성분이 공존하고, 저분자량 성분이 고분자량 성분의 상용화제적으로 작용하기 때문에, 고분자량으로 우수한 내태크성을 가지면서도, 용제 용해성이 우수하고, 가공성이 좋은 우레탄 수지가 된다고 고찰된다. 분자량 분포(Mw/Mn)는 중량 평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)의 비이고, 상기 중합 평균 분자량과 동일하게, 실시예에 기재된 방법으로 측정된다.
본 발명의 우레탄 수지는, 구성 단위로서는 특별히 한정되지 않고, 폴리올 (A) 및 폴리이소시아네이트 화합물 (B)를 포함하는 구성 단위에 의해 구성되는 것을 사용할 수 있다.
<폴리올 (A)>
본 발명의 우레탄 수지를 구성할 수 있는 폴리올 (A)(이하, 성분 (A)라고도 함)는 특별히 한정되지 않고, 폴리에테르글리콜, 폴리에스테르글리콜, 폴리에테르에스테르글리콜, 폴리카보네이트글리콜, 폴리올레핀글리콜, 실리콘폴리올이나, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 2-에틸-1,3-헥산글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 3,3-디메틸올헵탄, 1,9-노난디올 및 2-메틸-1,8-옥탄디올 등의 지방족 글리콜, 1,4-시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 트리시클로데칸디올, 트리시클로데칸디메틸올, 스피로글리콜, 수소화 비스페놀 A, 수소화 비스페놀 A의 에틸렌옥사이드 부가물 및 프로필렌옥사이드 부가물 등의 지환족 글리콜, 파라크실렌글리콜, 메타크실렌글리콜, 오르토크실렌글리콜, 1,4-페닐렌글리콜, 1,4-페닐렌글리콜의 에틸렌옥사이드 부가물, 비스페놀 A, 비스페놀 A의 에틸렌옥사이드 부가물 및 프로필렌옥사이드 부가물 등의, 비스페놀류의 2개의 페놀성 수산기에 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드를 각각 1∼수 몰 부가하여 얻어지는 글리콜류 등의 방향족 글리콜 등을 들 수 있다. 이들을 단독으로, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
폴리에테르글리콜로서는 환형 에테르를 개환 중합하여 얻어지는 것, 예컨대 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 폴리에스테르글리콜로서는 디카르복실산(숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 프탈산 등) 또는 그 무수물과 저분자량 디올(에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 2-에틸-1,3-헥산글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 3,3-디메틸올헵탄, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 시클로헥산디메탄올, 비스히드록시에톡시벤젠, 파라크실렌글리콜, 메타크실렌글리콜, 오르토크실렌글리콜, 1,4-페닐렌글리콜 등)의 중축합에 의해 얻어지는 것, 예컨대 폴리에틸렌아디페이트, 폴리프로필렌아디페이트, 폴리부틸렌아디페이트, 폴리헥사메틸렌아디페이트, 폴리부틸렌세바케이트 등, 저분자량 디올에의 락톤의 개환 중합에 의해 얻어지는 것, 예컨대 폴리카프로락톤, 폴리메틸발레로락톤 등을 들 수 있다. 폴리에테르에스테르글리콜로서는 폴리에스테르글리콜에 환형 에테르를 개환 중합한 것, 폴리에테르글리콜과 디카르복실산을 중축합한 것, 예컨대 폴리(폴리테트라메틸렌에테르)아디페이트 등을 들 수 있다. 폴리카보네이트글리콜로서는 저분자량 디올과 알킬렌카보네이트 또는 디알킬카보네이트로부터 탈글리콜 또는 탈알코올에 의해 얻어지는 폴리부틸렌카보네이트, 폴리헥사메틸렌카보네이트, 폴리(3-메틸-1,5-펜틸렌)카보네이트 등을 들 수 있다. 폴리올레핀폴리올로서는 폴리부타디엔폴리올, 수첨 폴리부타디엔폴리올, 폴리이소프렌폴리올 등을 들 수 있다. 실리콘폴리올로서는 폴리디메틸실록산폴리올 등을 들 수 있다.
본 발명에서 이용되는 성분 (A)로서는, 유리 전이 온도가 -30℃ 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 -25℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -20℃ 이상이다. 또한, 30℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25℃ 이하, 더욱 바람직하게는 20℃ 이하이다. 유리 전이 온도를 상기 범위 내로 함으로써, 우레탄 수지로 하였을 때의 내태크성 및 가요성이 양호해진다. 또한, 성분 (A)가 복수의 성분에 의해 구성되는 경우, 성분 (A)의 유리 전이 온도는, 각 성분의 유리 전이 온도와 각 성분의 질량비로부터 가중 평균으로 계산된다.
<폴리이소시아네이트 화합물 (B)>
본 발명의 우레탄 수지를 구성할 수 있는 폴리이소시아네이트 화합물 (B)(이하, 성분 (B)라고도 함)는, 폴리이소시아네이트 화합물이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대 방향족 폴리이소시아네이트, 지방족 폴리이소시아네이트 혹은 지환족 폴리이소시아네이트를 들 수 있다. 방향족 폴리이소시아네이트로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 디페닐메탄-2,4'-디이소시아네이트, 또는 3,2'- 또는 3,3'- 또는 4,2'- 또는 4,3'- 또는 5,2'- 또는 5,3'- 또는 6,2'- 또는 6,3'-디메틸디페닐메탄-2,4'-디이소시아네이트, 3,2'- 또는 3,3'- 또는 4,2'- 또는 4,3'- 또는 5,2'- 또는 5,3'- 또는 6,2'- 또는 6,3'-디에틸디페닐메탄-2,4'-디이소시아네이트, 3,2'- 또는 3,3'- 또는 4,2'- 또는 4,3'- 또는 5,2'- 또는 5,3'- 또는 6,2'- 또는 6,3'-디메톡시디페닐메탄-2,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,3'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르-4,4'-디이소시아네이트, 벤조페논-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐술폰-4,4'-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,6-디이소시아네이트, m-크실릴렌디이소시아네이트, p-크실릴렌디이소시아네이트, 나프탈렌-2,6-디이소시아네이트, 4,4'-[2,2-비스(4-페녹시페닐)프로판]디이소시아네이트, 3,3' 또는 2,2'-디메틸비페닐-4,4'-디이소시아네이트, 3,3'- 또는 2,2'-디에틸비페닐-4,4'-디이소시아네이트, 3,3'-디메톡시비페닐-4,4'-디이소시아네이트, 3,3'-디에톡시비페닐-4,4'-디이소시아네이트 등을 들 수 있다. 내열성, 밀착성, 용해성, 비용면 등을 고려하면, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트, m-크실릴렌디이소시아네이트, 3,3'- 또는 2,2'-디메틸비페닐-4,4'-디이소시아네이트가 바람직하다. 이들을 단독으로, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
폴리이소시아네이트 화합물 (B)의 주입량비는, 폴리올 (A)의 수산기와 성분 (B)의 이소시아네이트기로부터, 이소시아네이트기/수산기(NCO/OH)의 몰비로 1.01∼5가 되는 양비인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.01∼2이다. 주입량비가 1.01을 하회하면 분자량이 낮아 무른 수지가 되고, 한편, 5를 넘으면 반응 시에 점도가 높아져 겔화하기 쉽기 때문에, 모두 바람직하지 못하다. 또한, 후기하는 성분 (D)를 함유하는 경우는, 수산기는 성분 (A)와 성분 (D)의 수산기의 합계량으로 하여 계산한다.
<수산기 또는 이소시아네이트기와의 반응성을 갖는 작용기와 라디칼 중합성 이중 결합을 동일 분자 내에 갖는 화합물 (C)>
본 발명의 우레탄 수지는, 수산기 또는 이소시아네이트기와의 반응성을 갖는 작용기와 라디칼 중합성 이중 결합을 동일 분자 내에 갖는 화합물 (C)(이하, 성분 (C)라고도 함)를 구성 단위로서 갖고 있어도 좋다. 이러한 성분 (C)의 예로서는, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트(쇼와덴코사 제조, 카렌즈 MOI), 2-이소시아네이트에틸아크릴레이트(쇼와덴코사 제조, 카렌즈 AOI), 2-(2-메타크릴로일옥시에틸옥시)에틸이소시아네이트(쇼와덴코사 제조, 카렌즈 MOI-EG), 1,1-(비스아크릴로일옥시메틸)에틸이소시아네이트(쇼와덴코사 제조, 카렌즈 BEI), 2-히드록시에틸메타크릴레이트(교에이샤가가쿠사 제조, 라이트에스테르 HO-250(N)), 2-히드록시프로필메타크릴레이트(교에이샤가가쿠사 제조, 라이트에스테르 HOP(N)), 2-히드록시에틸아크릴레이트(교에이샤가가쿠사 제조, 라이트에스테르 HOP-A(N)), 2-히드록시부틸메타크릴레이트(교에이샤가가쿠사 제조, 라이트에스테르 HOB(N)) 등을 들 수 있다. 성분 (C)의 라디칼 중합성 이중 결합은, 라디칼 반응성의 관점에서, 성분 (C)의 분자의 말단에 위치하고 있는 것이 바람직하다.
성분 (C)의 우레탄 수지 중에 있어서의 함유량은 성분 (B)를 100 중량부로 한 경우, 1∼20 중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2∼10 중량부이다. 성분 (C)의 함유량이 1 중량부 미만인 경우, 라디칼 중합에 의한 고분자량화가 불충분해지고, 20 중량부를 넘으면, 라디칼 중합 시에 겔화하기 쉽기 때문에 바람직하지 못하다.
<1개 이상의 카르복실기를 갖는 폴리올 (D)>
본 발명의 우레탄 수지는, 1개 이상의 카르복실기를 갖는 폴리올 (D)(이하, 성분 (D)라고도 함)를 구성 단위로서 갖고 있어도 좋다. 이러한 성분 (D)의 예로서는, 3,5-디히드록시안식향산, 2,2-비스(히드록시메틸)프로피온산, 2,2-비스(히드록시메틸)부탄산, 2,2-비스(2-히드록시에틸)프로피온산, 2,2-비스(3-히드록시프로필)프로피온산, 비스(히드록시메틸)아세트산, 비스(4-히드록시페닐)아세트산, 2,2-비스(히드록시메틸)부티르산, 4,4-비스(4-히드록시페닐)펜탄산, 타르타르산 등을 들 수 있다.
본 발명의 우레탄 수지는, 50∼500 eq/t의 산가를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 80 eq/t 이상, 더욱 바람직하게는 100 eq/t 이상이다. 또한, 450 eq/t 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 400 eq/t 이하이다. 산가를 상기 범위 내로 함으로써, 후술하는 가교제와의 가교 반응에 사용할 수 있다. 산가가 50 eq/t 미만이면, 가교제로 경화시킨 경우의 경화 도막으로서의 강도가 유지되지 않고, 나아가서는 신도 저하, 굴곡성 시험에서 크랙이 발생하기 쉬워진다. 또한, 산가가 500 eq/t보다 크면, 가교점이 매우 많은 경화 도막이 되어, 가요성이 상실된다.
본 발명의 우레탄 수지는, 예컨대 이하의 방법으로 제조할 수 있다. 즉, 먼저 상기 성분 (A), 성분 (B) 및 성분 (C)를 구성 단위로서 포함하는 우레탄 중합체를, 공지의 프리폴리머화법에 의해 제작한다. 계속해서 라디칼 중합 개시제를 첨가하고, 성분 (C)에 유래하는 라디칼 중합성 이중 결합을 라디칼 중합시킴으로써, 고분자량화 또한 분자량 분포가 넓은 우레탄 수지를 제조할 수 있다. 이 방법에 따르면, 종래 용액화가 곤란하던 고분자량의 수지라도, 용액의 상태로 제조하는 것이 가능하다. 또한, 상기 우레탄 중합체는, 또한 성분 (D)를 구성 단위로서 갖고 있어도 좋다.
상기 방법에 있어서의 중합 용매로서는, 이소시아네이트와의 반응성이 낮은 것이면 사용할 수 있고, 예컨대, 아민 등의 염기성 화합물을 포함하지 않는 용제가 바람직하다. 이러한 용제로서는, 예컨대, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 니트로벤젠, 시클로헥산, 이소포론, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜에틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 메톡시프로피온산메틸, 메톡시프로피온산에틸, 에톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸, 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, 아세트산이소아밀, 젖산에틸, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈, γ-부티로락톤, 디메틸술폭시드, 클로로포름 및 염화메틸렌 등을 들 수 있다.
우레탄 수지를 제조할 때의 촉매로서는 통상의 우레탄화 반응 촉매가 이용된다. 예컨대, 디부틸틴디라우레이트, 디옥틸틴디라우레이트, 디부틸틴디옥토에이트, 스태너스옥토에이트 등의 주석계, 철아세틸아세토네이트, 염화제이철 등의 철계, 트리에틸아민, 루티딘, 피콜린, 운데센, 트리에틸렌디아민(1,4-디아자비시클로[2,2,2]옥탄), DBU(1,8-디아자비시클로[5,4,0]-7-운데센) 등의 아민류 등을 들 수 있다.
라디칼 중합 개시제로서는, 예컨대, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴, 아조비스시클로헥산니트릴, 1,1'-아조비스(1-아세톡시-1-페닐에탄), 디메틸2,2'-아조비스이소부틸레이트, 4,4'-아조비스-4-시아노발레르산 등의 아조 화합물; 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 아세틸퍼옥사이드, 카프릴릴퍼옥사이드, 2,4-디클로르벤조일퍼옥사이드, 이소부틸퍼옥사이드, 아세틸시클로헥실술포닐퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시네오헵타노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 디이소프로필퍼옥시디카보네이트, 디이소부틸퍼옥시디카보네이트, 디-sec-부틸퍼옥시디카보네이트, 디-n-부틸퍼옥시디카보네이트, 비스(2-에틸헥실)퍼옥시디카보네이트, 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트, t-아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-에틸헥사노에이트, 1,1,2-트리메틸프로필퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카보네이트, t-아밀퍼옥시이소프로필모노카보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실카보네이트, t-부틸퍼옥시알릴카보네이트, t-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시이소프로필모노카보네이트, 1,1,2-트리메틸프로필퍼옥시이소프로필모노카보네이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시이소노나에이트, 1,1,2-트리메틸프로필퍼옥시-이소노나에이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 과산화라우로일 등의 유기 과산화물을 들 수 있다.
라디칼 중합 개시제의 종류는, 용제 용해성이나 중합 온도에 따라 선정될 수 있다. 예컨대, 본 발명에서는 특별히 한정되지 않지만, 라디칼 중합 개시제로서는, 그 중합 온도에서의 반감기가 10분 이상 3시간 이내인 것이 바람직하다. 라디칼 중합 개시제의 사용량은, 목표의 중합률이나 반응 조건 등에 따라 조정하면 좋고, 본 발명에서는 라디칼 중합 개시제의 첨가량은 성분 (C)의 주입량에 대하여 0.001∼15 중량%인 것이 바람직하다. 이들 라디칼 중합 개시제는, 1종을 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 사용하여도 좋다. 또한, 중합 온도는 10∼180℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 30∼150℃이다. 중합 시의 수지 고형분은 5∼95 중량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20∼60 중량%이다.
상기 성분 (A)∼(D), 및 라디칼 중합 개시제에 더하여, 임의의 적절한 다른 성분, 예컨대 연쇄 이동제, 부타디엔 및 스티렌부타디엔 고무(SBR) 등의 고무형 중합체, 열안정제, 자외선 흡수제 등을 이용하여도 좋다. 또한, 여기서, 연쇄 이동제는, 생성하는 우레탄 수지나 사용하는 원료 모노머의 종류에 따라 선정될 수 있다. 예컨대, 본 발명에서는 특별히 한정되지 않지만, 연쇄 이동제로서, n-옥틸메르캅탄, n-도데실메르캅탄이 바람직하다. 열안정제는, 생성하는 우레탄 수지의 열분해를 억제하기 위해서나, 우레탄화 반응 시, 라디칼 중합성 이중 결합의 열중합을 방지하기 위해서 이용할 수도 있다. 열안정제로서는 메틸히드로퀴논, t-부틸카테콜, 클로라닐 등의 페놀계 화합물, 디페닐피크릴히드라진, 디페닐아민 등의 아민류, 염화제이철, 염화제이동 등의 고원자가 금속염 등을 들 수 있다. 자외선 흡수제는, 생성하는 우레탄 수지의 자외선에 의한 열화를 억제하기 위해 이용되는 것이다.
<가교제>
본 발명의 우레탄 수지는 가요성 등을 향상시키기 위해 각종 가교제 및 필요에 따라 다른 수지를 배합하여 가교 도막을 얻을 수 있다. 가교제로서는 에폭시 수지, 이소시아네이트 수지, 실란 화합물 등을 들 수 있다.
상기 에폭시 수지로서는, 1분자당 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 수지이면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형, 또는 이들에 수소 첨가한 것, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등의 글리시딜에테르계 에폭시 수지, 헥사히드로프탈산글리시딜에스테르, 다이머산글리시딜에스테르 등의 글리시딜에스테르계 에폭시 수지, 에폭시화폴리부타디엔, 에폭시화대두유 등의 선형 지방족 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 에폭시 수지는 예컨대, 실리콘, 우레탄, 폴리이미드, 폴리아미드 등으로 변성되어 있어도 좋고, 분자 골격 내에 황 원자, 질소 원자 등을 포함하고 있어도 좋다. 이들의 시판품으로서는, 예컨대, 미쓰비시가가쿠(주) 제조의 상품명 jER828, 1001 등의 비스페놀 A형 에폭시 수지, 신닛테츠스미킨가가쿠(주) 제조의 상품명 ST-2004, 2007 등의 수첨 비스페놀 A형 에폭시 수지, DIC(주) 제조의 EXA-9726, 신닛테츠스미킨가가쿠(주) 제조의 상품명 YDF-170, 2004 등의 비스페놀 F형 에폭시 수지, 미쓰비시가가쿠(주) 제조의 상품명 jER152, 154, 다우케미컬사 제조의 상품명 DEN-438, DIC(주) 제조의 상품명 HP7200, HP7200H 등의 페놀노볼락형 에폭시 수지, 신닛테츠스미킨가가쿠(주) 제조의 상품명 YDCN-700 시리즈, 닛폰가야쿠(주) 제조의 상품명 EOCN-125S, 103S, 104S 등의 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 신닛테츠스미킨가가쿠(주) 제조의 상품명 YD-171 등의 가요성 에폭시 수지, 미쓰비시가가쿠(주) 제조의 상품명 Epon1031S, 치바·스페셜티·케미컬(주) 제조의 상품명 아랄다이트 0163, 나가세켐텍스(주) 제조의 상품명 데나콜 EX-611, EX-614, EX-622, EX-512, EX-521, EX-421, EX-411, EX-321 등의 다작용 에폭시 수지, 미쓰비시가가쿠(주) 제조의 상품명 에피코트 604, 신닛테츠스미킨가가쿠(주) 제조의 상품명 YH-434, 치바·스페셜티·케미컬(주) 제조의 상품명 아랄다이트 PT810 등의 복소환 함유 에폭시 수지, 다이셀가가쿠고교(주) 제조의 상품명 셀록사이드 2021, EHPE3150, UCC사 제조의 ERL4234 등의 지환식 에폭시 수지, DIC(주) 제조의 상품명 에피클론 EXA-1514 등의 비스페놀 S형 에폭시 수지, 닛산가가쿠고교(주) 제조의 TEPIC 등의 트리글리시딜이소시아누레이트, 미쓰비시가가쿠(주) 제조의 상품명 YX-4000 등의 비크실레놀형 에폭시 수지, 미쓰비시가가쿠(주) 제조의 상품명 YL-6056 등의 비스페놀형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 또한, 이들은 단독으로 사용하여도 좋고, 복수를 조합하여 사용하여도 상관없다.
상기 이소시아네이트 수지로서는, p-페닐렌디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 크실릴렌디이소시아네이트, 테트라메틸크실릴렌디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트 등, 및 이들의 3량체, 물 부가물, 또는 이들의 저분자량 폴리올 부가물 등을 들 수 있다.
상기 실란 화합물로서는 아세톡시실란, 알콕시실란, 케톡심실란, 아미노실란, 아미녹시실란 등을 들 수 있다.
가교제의 첨가량은, 우레탄 수지의 산가에 대하여 가교제 중의 반응성 작용기량이 1∼2배 정도가 되는 것이 바람직하다. 또한, 가교 도막의 형성은 가교제를 배합한 혼합물을 도포하여 40∼200℃에서 수 초간∼수 시간 가열함으로써 행해진다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다.
<유리 전이 온도>
세이코덴시고교 가부시키가이샤 제조의 시차 주사 열량 분석계 「DSC220형」으로, 측정 시료 5 ㎎을 알루미늄 팬에 넣고, 덮개를 눌러 밀봉하고, 한번 250℃에서 5분 홀드한 후, 액체 질소로 급냉하고, 그 후 -150℃부터 250℃까지, 20℃/분의 승온 속도로 측정하였다. 얻어진 곡선으로부터, 유리 전이 온도 이하의 베이스 라인의 연장선과 천이부에 있어서의 최대 경사를 나타내는 접선의 교점의 온도를 유리 전이 온도로 하였다.
<중량 평균 분자량, 수평균 분자량 및 분자량 분포>
겔 침투 크로마토그래피(GPC)를 이용하여, 이하의 조건에서 측정하고, 해석 소프트(Lab Solutions(TM) 시마즈세이사쿠쇼사 제조)를 이용하여, 표준 폴리스티렌으로 환산한 중량 평균 분자량, 수평균 분자량 및 분자량 분포(중량 평균 분자량/수평균 분자량)의 값을 산출하였다.
측정 장치 도소 제조 HLC-8220
컬럼 TSKgel super HM-H 2개 및 SuperH 2500 1개를 직렬로 접속
검출기 시차 굴절률(RI) 검출기
용액 조정 테트라히드로푸란을 용매로 하여, 샘플의 0.05 중량% 용액을 이용함
컬럼 온도 40℃
주입량 20 μL
유속 0.6 ㎖/분
<산가>
시료 0.2 g을 20 ㎖의 클로로포름에 용해하고, 지시약으로서 페놀프탈레인을 이용하고, 0.1 N의 수산화칼륨에탄올 용액으로 적정하였다. 이 적정량으로부터, 중화에 소비된 수산화칼륨의 ㎎수를 수지 1 g당의 양으로 환산하여 산가(100 eq/t=5.6 ㎎KOH/g)를 산출하였다.
(우레탄 수지 조성물 용액의 조제)
실시예 또는 비교예에서 얻어진 우레탄 수지 및 가교제를, 우레탄 수지 및 가교제를 합한 고형분 농도가 20 중량%가 되도록, 메틸에틸케톤에 용해하여, 우레탄 수지 조성물 용액을 조제하였다. 가교제의 배합량은 우레탄 수지의 산가에 기초하여, 우레탄 수지의 산가(eq/t)가 가교제의 작용기 당량(eq/t)의 1.1배가 되는 양으로 하였다.
가교제는 이하의 것을 이용하였다.
CL-1: HP-7200(DIC사 제조 에폭시 수지) 에폭시 당량 3,861 eq/t
CL-2: jER152(미쓰비시케미컬사 제조 에폭시 수지) 에폭시 당량 5,747 eq/t
<내태크성 시험>
상기 방법으로 조제한 우레탄 수지 조성물 용액을 동박에 애플리케이터 125 ㎛로 도공, 120℃에서 3분간 건조하여, 도막을 제작하였다. 건조 수지 상에 폴리이미드 필름(가네카사 제조 아피칼 12.5NPI))을 얹고, 그 위에 하중 1 ㎏의 표준 분동을 얹고 40℃ 분위기 하에서 3일 정치한 후, 폭 10 ㎜ 길이 50 ㎜로 절단 후, 인장 시험기(시마즈 제조 오토그래프 AG-X plus)를 이용하여 40℃의 분위기 하에서 폴리이미드 필름을 90°의 방향으로 50 ㎜/분의 속도로 잡아떼어, 접착 강도를 측정하였다. 접착 강도가 0.1 N/㎜ 이하에서 태크 없음으로 판단하였다.
평가 ○: 태크 없음(내태크성 있음)
×: 태크 있음(내태크성 없음)
<인장 시험>
상기 방법으로 조제한 우레탄 수지 조성물 용액을 테플론(등록상표) 시트에 애플리케이터 125 ㎛로 도공, 120℃에서 3분간 건조 후, 또한 150℃에서 1시간 큐어하여, 경화 도막을 제작하였다. 경화 도막을 폭 10 ㎜ 길이 50 ㎜로 절단하여, 인장 시험편으로 하였다. 인장 시험기(시마즈 제조 오토그래프 AG-X plus)를 이용하여 25℃에서 50 ㎜/분의 속도로 인장 시험하여, 파단에 이르렀을 때의 시험편의 길이를 측정하고, 이하와 같이 평가하였다.
평가 방법: 신장(%)=100×(파단 시의 시험편의 길이-시험 전의 시험편의 길이)÷시험 전의 시험편의 길이
<굴곡성 시험>
상기 방법으로 조제한 우레탄 수지 조성물 용액에, 또한 착색제로서 카본 블랙(미쿠니시키소사 제조 MHI 블랙 #C570)을, 우레탄 수지와 가교제의 합계량 100 중량부에 대하여 20 중량부가 되도록 첨가하고, 고형분 농도가 20 중량%가 되도록 메틸에틸케톤을 추가하여, 착색제 혼합 용액을 얻었다.
얻어진 착색제 혼합 용액을 동박에 애플리케이터 125 ㎛로 도공, 120℃에서 3분간 건조 후, 또한 150℃에서 1시간 큐어하여, 경화 도막을 제작하였다. 이 도막을 굽힘 반경 R=0.2 ㎜로 절곡하고, 원래로 되돌린다고 하는 작업을 10회 반복하고, 현미경(KEYENCE사 제조 VHX-1000)으로 곡면을 관찰하여, 동박이 보인 개소를 크랙으로 판단하였다.
평가 ○: 크랙 없음
×: 크랙 있음
(실시예 1)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, 뉴폴 BPE-20T(산요가세이고교사 제조, 폴리에테르폴리올) 45.30 g(0.149 몰), PTMG2000(미쓰비시케미컬사 제조, 폴리올레핀폴리올) 105.70 g(0.053 몰), 2,2-디메틸올부탄산 10.57 g(0.071 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 63.42 g(0.253 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 5.85 g(0.038 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.063 g(0.417 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 137.5 g, 메틸에틸케톤 137.5 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.293 g(0.735 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 5.85 g(0.079 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 400.0 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-1) 용액을 얻었다.
수지 용액을 건조한 시료 10 ㎎을 중DMSO 0.6 ㎖에 용해 후, 그 용액을 NMR 튜브에 충전하여 핵자기 공명법(1H-NMR)으로 측정을 행하였다. 록 용매에는 중DMSO를 이용하고, 적산 횟수는 64회로 하였다. 측정 장치는 BRUKER사 제조 NMR 장치 AVANCE-NEO 600(공명 주파수 600 ㎒)을 이용하여 측정을 행하였다. 중DMSO의 피크를 2.5 ppm으로 하였을 때, 라디칼 중합성 이중 결합에 유래하는 피크(5.5 ppm, 6.0 ppm)가, 거의가 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(실시예 2)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, ETERNACOLL UM90(1/1)(우베코산사 제조, 폴리카보네이트폴리올) 89.03 g(0.099 몰), G-1000(니혼소다사 제조, 폴리올레핀폴리올) 8.09 g(0.008 몰), PTMG2000(미쓰비시케미컬사 제조, 폴리에테르폴리올) 64.75 g(0.032 몰), 2,2-디메틸올부탄산 11.33 g(0.077 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 51.80 g(0.207 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 4.56 g(0.029 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.052 g(0.341 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 137.5 g, 메틸에틸케톤 137.5 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.205 g(0.515 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 4.56 g(0.058 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 400.0 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-2) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(실시예 3)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, pripol2033(크로다재팬사 제조, 다이머폴리올) 283.29 g(0.497 몰), 듀라놀 T5652(아사히가세이케미컬사 제조, 폴리카보네이트폴리올) 70.00 g(0.035 몰), 2,2-디메틸올부탄산 24.90 g(0.168 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 168.17 g(0.672 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 14.78 g(0.095 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.168 g(1.105 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 362.1 g, 메틸에틸케톤 362.1 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.670 g(1.681 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 14.78 g(0.190 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 939.6 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-3) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(실시예 4)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, GK390(도요보사 제조, 폴리에스테르폴리올, 산가 1 eq/t 미만) 393.53 g(0.026 몰), 2,2-디메틸올부탄산 19.68 g(0.133 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 37.32 g(0.149 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 3.36 g(0.022 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.037 g(0.245 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 298.6 g, 메틸에틸케톤 298.6 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.151 g(0.379 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 3.36 g(0.044 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 760.0 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-4) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(실시예 5)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, UR3200(도요보사 제조, 폴리우레탄폴리올, 산가 1 eq/t 미만) 394.74 g(0.013 몰), 2,2-디메틸올부탄산 19.74 g(0.133 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 35.53 g(0.142 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 3.09 g(0.020 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.036 g(0.233 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 298.8 g, 메틸에틸케톤 298.8 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.139 g(0.349 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 0.139 g(0.002 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 760.1 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-5) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(실시예 6)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, ETERNACOLL UM90(1/1)(우베코산사 제조, 폴리카보네이트폴리올) 107.14 g(0.119 몰), PTMG2000(미쓰비시케미컬사 제조, 폴리에테르폴리올) 71.43 g(0.036 몰), 2,2-디메틸올부탄산 10.71 g(0.072 몰), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI) 35.71 g(0.212 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 4.79 g(0.031 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.036 g(0.234밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 149.4 g, 메틸에틸케톤 149.4 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.216 g(0.541 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 4.79 g(0.062 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 385.5 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-6) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(실시예 7)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, ETERNACOLL UM-90(1/1)(우베코산사 제조, 폴리카보네이트폴리올) 99.00 g(0.110 몰), PTMG2000(미쓰비시케미컬사 제조, 폴리에테르폴리올) 81.00 g(0.041 몰), 2,2-디메틸올부탄산 3.60 g(0.024 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 41.40 g(0.165 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 3.69 g(0.024 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.041 g(0.272 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 149.5 g, 메틸에틸케톤 149.5 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.166 g(0.417 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 3.69 g(0.048 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 385.5 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-7) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(실시예 8)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, ETERNACOLL UM90(1/1)(우베코산사 제조, 폴리카보네이트폴리올) 78.95 g(0.088 몰), PTMG2000(미쓰비시케미컬사 제조, 폴리에테르폴리올) 78.95 g(0.039 몰), 2,2-디메틸올부탄산 15.00 g(0.101 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 52.21 g(0.209 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 4.83 g(0.031 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.052 g(0.343 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 149.4 g, 메틸에틸케톤 149.4 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.218 g(0.546 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 4.83 g(0.062 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 384.9 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-8) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(실시예 9)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, pripol2033(크로다재팬사 제조, 다이머폴리올) 283.29 g(0.497 몰), 듀라놀 T5652(아사히가세이케미컬사 제조, 폴리카보네이트폴리올) 70.00 g(0.035 몰), 2,2-디메틸올부탄산 24.90 g(0.168 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 168.17 g(0.672 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 14.78 g(0.095 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.168(1.105 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 362.1 g, 메틸에틸케톤 362.1 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.449 g(1.13 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 14.78 g(0.190 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 939.6 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-9) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(실시예 10)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, pripol2033(크로다재팬사 제조, 다이머폴리올) 283.29 g(0.497 몰), 듀라놀 T5652(아사히가세이케미컬사 제조, 폴리카보네이트폴리올) 70.00 g, (0.035 몰), 2,2-디메틸올부탄산 24.90 g(0.168 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 168.17 g(0.672 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 14.78 g(0.095 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.168(1.105 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 362.1 g, 메틸에틸케톤 362.1 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 1.34 g(3.36 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 14.78 g(0.190 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 939.6 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-10) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(비교예 1)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, pripol2033(크로다재팬사 제조, 다이머폴리올) 139.75 g(0.245 몰), 2,2-디메틸올부탄산 9.78 g(0.066 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 75.47 g(0.302 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 6.56 g(0.042 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.075(0.495 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 137.5 g, 메틸에틸케톤 137.5 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, n-부탄올 6.56 g(0.079 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 400.0 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-11) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 잔존하고 있는 것을 확인하였다.
(비교예 2)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, pripol2033(크로다재팬사 제조, 다이머폴리올) 139.75 g(0.245 몰), 2,2-디메틸올부탄산 9.78 g(0.066 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 226.41 g(0.906 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.075 g(0.495 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 137.5 g, 메틸에틸케톤 137.5 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 반응시킨 바, MDI가 폴리올에 대하여 대과잉이기 때문에 분자량이 증대해 가, 중합 용액이 겔화하였기 때문에, 우레탄 수지(PU-12) 용액을 얻을 수 없었다.
(비교예 3)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, UR3958(도요보사 제조, 폴리우레탄폴리올, 산가 1 eq/t 미만) 444.66 g(0.022 몰), 2,2-디메틸올부탄산 19.68 g(0.133 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 5.34 g(0.021 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 0.47 g(0.003 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.005 g(0.035 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 298.3 g, 메틸에틸케톤298.3 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.021 g(0.053 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 0.47 g(0.006 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 754.4 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-13) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
(비교예 4)
교반 장치, 온도계, 콘덴서, 질소 도입관을 구비한 반응 용기에, ETERNACOLL UM90(1/1)(우베코산사 제조, 폴리카보네이트폴리올) 77.92 g(0.137 몰), PTMG2000(미쓰비시케미컬사 제조, 폴리에테르폴리올) 116.88 g(0.058 몰), 2,2-디메틸올부탄산 10.71 g(0.072 몰), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 19.48 g(0.078 몰)과 카렌즈 MOI(쇼와덴코사 제조, 2-이소시아네이트에틸메타크릴레이트) 2.94 g(0.019 몰)을 주입하고, 촉매로서 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 0.020 g(0.128 밀리몰)을 더하고, 용매로서 시클로헥사논 148.3 g, 메틸에틸케톤148.3 g에 용해하였다. 그 후, 질소 기류 하, 교반하면서, 80℃에서 6시간 반응시킨 후, 과산화라우로일 0.132 g(0.331 밀리몰)을 첨가하고, 또한 80℃ 5시간 반응시킨 후, n-부탄올 2.94 g(0.038 몰)을 첨가하고, 메틸에틸케톤 403.0 g으로 희석하고, 용액 온도를 실온까지 냉각함으로써, 불휘발분 25 질량%의 담황색으로 점조한 우레탄 수지(PU-14) 용액을 얻었다. 실시예 1과 동일한 NMR법으로, 라디칼 중합성 이중 결합이 거의 소실되어 있는 것을 확인하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 우레탄 수지의 성상을 표 1에, 시험 평가 결과를 표 2에 각각 나타내었다.
비교예 1에 있어서는 중량 평균 분자량이 작기 때문에, 인장 신장도 작고, 굴곡성 시험에서 크랙이 발생하였다. 비교예 2는, 비교예 1과 동정도의 분자량 분포(Mw/Mn)가 되도록 우레탄 중합에 의해 고분자량화를 행하였지만, 중합 용액이 겔화하여, 우레탄 수지 용액을 얻을 수 없었다. 비교예 3에 있어서는 폴리올 전체의 유리 전이 온도 및 제조 후의 우레탄 수지로서의 유리 전이 온도도 낮기 때문에, 40℃에 있어서의 태크가 발생하였다. 비교예 4에 있어서는 분자량 분포(Mw/Mn)가 높지만, 중량 평균 분자량이 낮기 때문에 신도가 낮고, 굴곡성 시험에서 크랙이 발생하였다. 한편, 표 2로부터 알 수 있듯이, 실시예 1∼10에서는, 내태크성, 가요성(굴곡성, 신장)이 양호한 우레탄 수지가 얻어졌다.
본 발명의 우레탄 수지는 내태크성이 우수하기 때문에, 필름에 도공하여, 롤형으로 보관하여도 들어붙음의 문제가 없다. 또한 가요성도 우수하기 때문에, 내굴곡성이 요구되는 접착제 조성물로서 이용할 수 있고, 특히 FPC용 접착제로서 유용하다.
Claims (9)
- 이하의 (1)∼(3)을 만족하는 우레탄 수지.
(1) 유리 전이 온도(Tg)가 40℃ 이상이다
(2) 중량 평균 분자량(Mw)이 180000∼2000000이다
(3) 분자량 분포(Mw/Mn)가 9∼200이다(여기서 Mn은 수평균 분자량을 나타낸다) - 제1항에 있어서, 상기 우레탄 수지가, 수산기 또는 이소시아네이트기와의 반응성을 갖는 작용기와 라디칼 중합성 이중 결합을 동일 분자 내에 갖는 화합물 (C)에 유래하는 라디칼 중합성 이중 결합 및 상기 화합물 (C)의 중합체 중 적어도 한쪽을 구성 단위로서 갖는, 우레탄 수지.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 우레탄 수지가 카르복실기를 갖는 우레탄 수지인, 우레탄 수지.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 우레탄 수지의 산가가 50∼500 eq/t인, 우레탄 수지.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 우레탄 수지가, 폴리올 (A)를 구성 단위로서 갖고, 상기 폴리올 (A)가 폴리에스테르폴리올, 폴리에테르폴리올, 폴리카보네이트폴리올 및 폴리올레핀폴리올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 폴리올을 함유하는 것이고, 상기 폴리올 (A)의 유리 전이 온도가 -30∼30℃인, 우레탄 수지.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 우레탄 수지와, 가교제를 포함하는 수지 조성물.
- 제6항에 있어서, 상기 가교제가 에폭시 수지 또는 이소시아네이트 수지를 함유하는, 수지 조성물.
- 제6항 또는 제7항에 기재된 수지 조성물을 함유하는 접착제 조성물.
- 폴리올 (A), 폴리이소시아네이트 화합물 (B), 및 수산기 또는 이소시아네이트기와의 반응성을 갖는 작용기와 라디칼 중합성 이중 결합을 동일 분자 내에 갖는 화합물 (C)를 구성 단위로서 갖는 우레탄 중합체를 제조한 후, 추가로 라디칼 중합하는 것을 특징으로 하는, 우레탄 수지의 제조 방법.
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