TW200934806A - Polycarbonate diol with ease of reaction stabilization - Google Patents
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Description
200934806 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種適合用作塗料之構成材料,進而適合 用作聚胺基甲酸酯、熱塑性彈性體等之原料的聚碳酸酯二 醇。更詳細而言,本發明係關於一種於作為塗料之原料而 加以使用之情形時’可獲得無由微細之凝膠狀物質所引起 之粗糙感或者由低分子量物質所引起之發黏感,而且耐水 解性或耐熱性等性能之平衡性良好的塗膜的聚碳酸酯二 醇。另外,本發明係關於一種於作為聚胺基甲酸酯、熱塑 彈性體、接著劑之原料而加以使用之情形時,反應容易 穩定化,可獲得耐水解性或耐熱性等性能之平衡性良好、 強度或反跳彈性等物性優異且富有柔軟性的聚胺基甲酸酯 或熱塑性彈性體的聚碳酸酯二醇。 【先前技術】 已知聚碳酸酯二醇例如形成聚胺基甲酸酯或熱塑性彈性 體等之軟段,而作為对水解性、耐光性、耐氧化劣化性、 耐熱性等優異的材料。但是,以1,6-己二醇作為原料之聚 碳酸知—醇由於結晶性較高,故而無法用作塗料之原料。 為解決該等問題,揭示有使用2種以上二醇之脂肪族共聚 碳酸sin中’使们,5_戊二醇之脂肪族共聚碳酸醋 醇作為結晶性較低’並且可獲得柔軟性及彈性恢復性優 異之聚胺基甲酸酯或者熱塑性彈性體的聚碳酸酯二醇而受 到關注(參照專利文獻1)。 另外,於將聚碳酸酯二醇作為聚胺基曱酸酯、熱塑性彈 1358i5.doc 200934806 性體、胺基甲酸酯彈性纖維等之原料,或者作為塗料、接 著劑等之構成材料而加以使用之情形時,係使其與異氰酸 酯等具有與羥基反應之官能基的化合物進行反應而加以使 用。此處,無論就生產方面而言或者就產品之品質方面而 言,具有與羥基反應之官能基的化合物與聚碳酸酯二醇之 反應的穩定化均非常重要。先前,聚碳酸酯二醇於上述反 • 應中容易高分子量化,為獲得目標分子量,需要控制反應 之高端技術。而且,亦會產生由於局部高分子量化而生成 微細之凝膠等問題,對產品之品質帶來問題。另一方面, 於反應速度較緩慢之情形時,聚碳酸酯二醇難以高分子量 化,且分子量分布亦變得較寬,因此亦會產生由低分子量 物質所引起之表面發黏、或者強度或反跳彈性等物性降低 等問題。 迄今為止’為控制上述反應之反應速度,揭示有各種聚 碳酸酯二醇及其製造方法。例如,揭示有使作為原料之碳 〇 酸酯之水分為15 ppm以下的反應性穩定化聚碳酸酯二醇之 製造方法(參照專利文獻2)。該方法需要進行碳酸酯之脫水 步驟,此外亦存在無法獲得充分的反應穩定化效果之情 * 形。 另一方面,作為著眼於聚碳酸酯二醇之末端之方法,例 如,揭示有以碳酸二烷基酯或碳酸二芳基酯以及多羥基化 合物作為原料,而製造出末端幾乎全部為羥基的聚碳酸酯 二醇之方法(參照專利文獻3、4)。該等方法之目的係為了 解决使用碳酸二烷基酯或碳酸二芳基酯作為碳酸酯原料來 135815.doc 200934806 製造聚碳酸醋二醇時,來自碳酸醋之烧基或芳基殘存於聚 合物末端的問題,從而製造聚合物末端幾乎全部為羥基的 聚碳酸醋二醇。但是,於專利文獻3、4中,既無關於聚合 物末端之魏基的種類或對其種類之控制的記載,亦無藉此 巾控制聚碳酸S旨二醇與具有魅基反應之官能基的化合物 之反應的記載。 另外,揭不有具有較高的1級末端OH比率之聚碳酸酯二 則參照專利文獻5)。但是,於1級末端OH比率較高之情形 時,存在反應速度過快之情形較多,聚碳酸酯二醇局部高 分子量化而生成微細之凝膠等問題。另外,揭示有聚合物 末端羥基之比例為特定值的聚碳酸酯二酵(參照專利文獻 6)。但是,於所揭示之聚合物末端羥基之比例下,存在無 法製造出高分子量之聚胺基曱酸酯之情形,並且其僅對聚 合物末端羥基之比例作了規定,關於其中所占之丨級末端 羥基則於專利文獻5、6中均未作記載。 ❹如上所述,於迄今為止之技術中,並不存在可獲得無由 微細之凝膠狀物質所引起之粗糙感或者由低分子量物質所 引起之發黏感,而且耐水解性或耐熱性等性能的平衡性良 好之塗膜的聚奴酸酯二醇。另外,並不存在反應容易穩定 •化,可獲得耐水解性或耐熱性等性能之平衡性良好、強度 或反跳彈性等物性優異且富有柔軟性之聚胺基曱酸酯或熱 塑性彈性體的聚碳酸酯二醇。 [專利文獻1]曰本專利第1822688號說明書 [專利文獻2]日本專利特開2006」767〇4號公報 135815.doc 200934806 [專利文獻3]美國專利第7112693號說明書 [專利文獻4]曰本專利第3724561號說明書 [專利文獻5]曰本專利第3874664號 [專利文獻6]曰本專利特開2006-104253號 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 本發明係關於一種適合用作塗料之構成材料,進而適合 ❺
用作聚胺基曱酸酯、熱塑性彈性體等之原料的聚碳酸酯二 醇。更詳細而言,本發明之目的在於提供一種於作為塗料 之構成材料而加以使用之情形時,可獲得無由微細之凝膠 狀物質所引起之粗糙感或者由低分子量物質所引起之發黏 感,而且耐水解性或耐熱性等性能之平衡性良好的塗膜的 聚破酸S旨二醇。另彳,本發明之目的在於提供—種於作為 聚胺基甲酸酯、熱塑性彈性體之原料而加以使用之情形 B寺’反應容㈣定化,可獲㈣水解性或耐熱性等性能之 平衡性良好、強度或反跳彈性等物性優異且富有柔軟性之 聚胺基甲酸酯或熱塑性彈性體的聚碳酸酯二醇。 [解決問題之技術手段] 本發明者為解決上述課題而反覆努力研究,結果發現藉 由使含有下式⑷所表示之重複單元及末端羥基之聚碳酸 醋二醇中的m〇H末端比率為㈣範圍,可使聚碳酸醋二 醇與具有魅基反應之官能基的化合物之反應性穩定化, 從而完成了本發明。 即,本發明係關於下述(1)至(3)之發明 1358I5.doc 200934806 (i) 一種聚碳酸酯二醇,其特徵在於:其係含有下式 ⑷所表示之重複單元及末端經基者,式(A)所表示之重複 單το的60 1〇〇莫耳%為下式或所表示之重複單元, 並^式(B)所表示之重複單元的量相對於式⑷所表示之重 複單兀之總合為1〇莫耳%以上且未達50莫耳。/。,!級末端 OH比率為95〜98.5%。 [化1]
〇 丨丨 (A) -O-R-O-C- (其中,式中之R表不碳數為2〜12之二價脂肪族或脂環族 烴。) [化2] Ο (B) -〇- (ch2) r)-〇-c
[化3] 0
II (Ο —〇— (ch2) 6-o-c- (2) 如(1)之聚碳酸酯二醇,其中1級末端OH比率與2級 末端OH比率之和為98,5。/。以上。 (3) 如(1)或(2)之聚碳酸酯二醇,其中上述式(a)所表示 135815.doc -10· 200934806 之重複早元的90〜1〇〇莫耳〇乂立u、少』 ^ s _ 、耳。為上述式(B)或(C)所表示之重 單疋,式(B)所表示之重複單元的量相對於式⑷所表示 之重複單元之總合為25莫耳%以上且未達50莫耳%,並且 上述聚碳酸醋二醇之數量平均分子量為3〇〇〜謂〇。 [發明之效果] 本發明係關於-種適合用作塗料之構成材料,進而適合 用作聚胺基甲酸醋、熱塑性彈性體等之原料的聚碳酸醋二 醇。更詳細而言,木發明g 士 —r 1β ,
+發明具有可提供一種於作為塗料之構 成材料而加以使用之情形時,可獲得無由微細之凝膠狀物 質所引起之粗糙感或者由低分子量物質所引起之發黏感, 而且耐水解性或财熱性等性能之平衡性良好的塗膜的聚碳 酸醋二醇之效果。進而,本發明具有可提供一種於作為聚 胺基甲酸酯、熱塑性彈性體、接著劑之原料而加以使用之 情形時,反應谷易穩定化’彳獲得耐水解性或财熱性等性 旎之平衡性良好、強度或反跳彈性等物性優異且富有柔軟 性之聚胺基曱酸酯或熱塑性彈性體的聚碳酸酯二醇之效 果 【實施方式】 以下,對本發明進行具體說明。 於將聚竣酸酯二醇作為塗料之構成材料而加以使用之情 形時’使用異氰酸酯等具有與羥基反應之官能基的硬化 劑。該等化合物與聚碳酸酯二醇之反應的穩定化非常重 要。如聚胺基甲酸酯之穩定化、劣化對策及對應於目的之 新改性技術(技術情報協會,2004年,第325頁)所示可知, 135815.doc 200934806 與2級OH基等相比,1級OH基與異氰酸酯之反應性較高。 若聚碳酸酯二醇之分子末端之1級OH較多,則會產生以下 問題:難以使反應穩定化;而且於某些硬化劑種類或乾燥 條件下,會局部高分子量化而生成微細之凝膠,從而損害 塗膜表面之平滑性。另一方面,若聚碳酸酯二醇之分子末 端之1級OH基較少,則會產生反應變得緩慢,乾燥時間變 ’ 長的問題。進而’亦存在由於分子量分布變寬,而導致塗 膜因低分子量物質而殘留發黏感之情形。於本發明中,可 ® 找出聚碳酸酯二醇之1級OH末端比率之最適值,從而可獲 得幾乎不會產生上述問題,且耐水解性或耐熱性等性能之 平衡性良好的塗臈。 另外,於使用聚碳酸酯二醇作為聚胺基曱酸酯、熱塑性 彈性體、胺基曱酸酯彈性纖維等之原料而加以使用之情形 時,亦係使其與異氰酸酯等具有與羥基反應之官能基的化 合物進行反應而加以使用。使用本發明之聚碳酸酯二醇 Φ 時,可使該等化合物與聚碳酸酯二醇之反應穩定化,不會 生成微細之凝膠,且低分子量物質之量亦減少。因此可 獲得表面無粗糙感或發黏感、耐水解性或耐熱性等性能之 平衡性良好、強度或反跳彈性等物性優異且富有柔軟性的 聚胺基甲酸酯或熱塑性彈性體。 本發明中之1級末端OH比率係指,於〇·4 kPa以下之壓力 下,一面攪拌聚碳酸酯二醇(7〇 g〜1〇〇 g) 一面於16〇〇c〜2〇〇 C之溫度下對其進行加熱,藉此獲得相當於該聚碳酸酯二 醇之約1〜2重量%之量的餾分,即約i g (〇 7〜2 g)之餾分, 135815.doc 200934806 使用約100 g (95〜105 g)之乙醇作為溶劑對該餾分進行回 收,對所回收之溶液進行氣相層析法(Gas Chr〇mat〇graphy, GC)刀析使用所獲仔之層析圖(chromatogram)的峰面積 之值並利用下式(1)而計算出的值。 1 級末端 OH 比率(%)=b+Αχ 1 〇〇 (1) A ·包含二醇之醇類(除乙醇以外)之峰面積總和 B :兩末端為1級〇H基的二醇之峰面積總和 1級OH末端比率係指1級0H基在聚碳酸酯二醇之全部末 端基中所占之比率。即,如上所述,於〇 4 kPa以下之壓力 下,將聚碳酸酯二醇加熱至1 6〇。〇〜200°C之溫度時,聚碳 酸酯二醇之末端部分作為醇類而脫離蒸發,並形成餾分而 獲得(參照下式(a))。 [化4] 〇 〇 ο 〇
丨丨 II II II 〜OCOROH+HOROCO〜—〜〇C〇R〇c〇〜+ η〇κ〇η (式中,R表示烴》) 该德分中之兩末端為1級ΟΗ基之二醇在全部醇類中所占 之比率即為1級末端ΟΗ基比率。 本發明之聚碳酸酯二醇中的1級末端〇Η比率為 950/。〜98.5% °若1級ΟΗ末端比率為上述範圍,則將本發明 之聚碳酸酯一醇作為塗料之構成材料而加以使用之情形 時,無論硬化劑之種類或乾燥條件如何,均可獲得無由微 細之凝膠狀物質所引起之粗糙感或者由低分子量物質所引 135815.doc 13 200934806 ❹
起之發黏感,且耐水解性或耐熱性等性能之平衡性良好的 塗膜。另外’於將本發明之聚碳酸酯二醇作為聚胺基甲酸 酯或熱塑性彈性體等之原料而加以使用之情形時,可使反 應穩定化,並可獲得不會產生局部高分子量化從而生成微 細之凝膠、強度或反跳彈性等物性優異且富有柔軟性的產 品。若1級末端OH基比率超過98.5%,則於某些硬化劑種 類或乾燥條件下,會生成微細之高分子量凝膠,使塗膜產 生粗糙感。另一方面,若1級末端〇H基比率未達95%,則 乾燥常常需要較長時間,分子量分布亦變寬,因此常常會 由於低分子量物質而使塗膜產生發黏感。於丨級末端 比率為96〇/。〜98.50/0之情形時,不易產生上述問題因此較 好。1級末端OH基比率最好的是97%〜98 5〇/〇。 本發明之聚碳酸酯二醇之製造方法並無特別限定。^ 如,可使用 Schnell 編著 ’ p〇lymer reviews,第 9卷,; 9〜20頁(1994年)中所記载的各種方法加以製造。 5 本發明之聚碳酸酯二醇係使用丨’^戊二醇及 作為二醇原料進行製造。除該等二醇以外,亦可使用選t 以下—醇中之丨種或2種以上二醇作為原料,即:乙二醇 二醇、M-丁二醇、丨,7_庚二醇、丨,8_辛二醇一、^ 壬一醇、1,10-癸烷二醇、u卜十一烷二醇、十二丈 二醇等不具有側鏈的二醇,2_曱基'8_辛二醇、2_乙基 1’6-己二醇、2_曱基汔^丙二醇、%曱基·Μ·戊二醇、2〆 一甲基-1,5-戊二醇、2,4-二乙基_1>5_戊二醇、2_ 丁基_2_2 基-1,3-丙二醇、2,2-二甲基二醇等具有側鏈的二 135815.doc •14. 200934806 醇,1,4-環己烷二f醇、2-雙(4-羥基環己基)·丙烷等環狀 二醇。作為原料之量,若可滿足本發明中所示的重複單元 之比例則並無特別限定》 ❹ ❹ 進而,亦可於不損及本發明之聚碳酸酯二醇之性能的範 圍内’使用1分子中具有3個以上羥基之化合物,例如三經 甲基乙烷、三羥甲基丙烷、己三醇、季戊四醇等。若該j 分子中具有3個以上羥基之化合物使用過多,則於聚碳酸 酯之聚合反應過程中會產生交聯而引起凝膠化。因此,ι 分子中具有3個以上羥基之化合物相對於作為原料之二醇 之總合量,較好的是0.^5重量%,更好的是〇1〜2重量 本發明之聚碳酸酯二醇中,作為碳酸酯可列舉:碳酸二 甲酉曰、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯等碳酸二烷 基醋’碳酸二苯醋等碳酸二芳基酯,冑酸伸乙酯、碳酸_ 伸丙醋、碳酸十2-伸丙醋、碳酸-U2-伸丁醋、碳酸_ 1,3伸丁酉曰H1,2_伸戊酯等碳酸伸烷基酯。可使用該 等中之1種或2種以上硝酸酷你炎E , 芟酉曰作為原料。於使用碳酸二烷基 酯及/或碳酸二芳基酯之愔拟蛀 _ , 軸之匱形時,可利用二醇與碳酸酯之 投入比等條件而容易地獲得具有本發明之m末端OH比率 的聚碳酸醋二醇’因此較好。而且,就容易獲取或容易設 定聚合反應條件之觀點而言’更好的是使用碳酸二甲醋、 碳酸二乙酯、碳酸二苯酯、碳酸二丁酯。 製造本發明之聚碳酸酿-酿拉7 醇時可添加觸媒,亦可不添加 觸媒。於添加觸媒之愔开彡往 ...^可自普通的酯交換反應觸媒 中自由選擇使用。例如可使 交用.鐘、鈉、钟、敍„、絶、 135815.doc -15- 200934806 鎮、約、錫、鋇、辞、銘、欽、姑、錄、錫、錯、録、 砷、鈽等金屬或其鹽、烷氧化物或者有機化合物。特別好 的是鈦、錫、鉛之化合物。另外,觸媒之使用量通常為聚 碳酸酯二醇重量的0.0000 1〜0.1%。 作為製造方法之一例,係闡述使用碳酸二曱酯作為碳酸 酯之方法。製造聚碳酸酯二醇係分2階段來進行。以莫耳 • 比2〇:1至1:10之比例將二醇與碳酸二甲酯混和,於常壓或 減壓下、100〜300 °c下使其等反應,將所生成之曱醇與碳 ® 酸二甲酯之混合物除去,而獲得低分子量聚碳酸醋二醇。 繼而’於減壓下、16〇〜250°c下進行加熱,將未反應之二 醇與碳酸二曱酯除去’並且使低分子量聚碳酸酯二醇進行 自縮合,而獲得特定分子量之聚碳酸酯二醇。 具有本發明之1級末端OH比率的聚碳酸酯二醇,可根據 原料二醇之純度、溫度或時間等聚合條件、進而使用碳酸 一院基Sa及/或碳酸一方基醋作為碳酸g旨之情形時二醇與 φ 碳酸酯之投入比等條件,選擇一種條件或者將幾種條件適 當組合而獲得。工業上所得之^-戊二醇分別含有〇2〜2重 量%之作為具有2級羥基之雜質的丨,5_己二醇以及M-環己 二醇。另一方面,工業上所得之丨’6·己二醇含有〇丨〜2重量 . %之環己二醇等具有2級羥基之雜質。製造聚碳酸酯二 料’具有該等2級羥基之二醇由於醋交換反應性較低而 常常變成聚碳酸醋二醇之末端基.,其結果使得聚碳酸醋二 醇於末端具有2級羥基。另外,於使用碳酸二烷基酯及/或 碳酸二芳基醋作為碳酸醋之情形時,若對應於目標聚碳酸 135815.doc -16- 200934806 酯二醇之分子量,以化學計量之量或接近於化學計量之量 的比例投入二醇及碳酸醋進行反應,則於聚碳酸醋二醇之 末端常常會殘存來自碳酸酯之烷基或芳基。因此,藉由使 二醇相對於碳酸酯之量為化學計量之量的101〜130倍,可 使殘存於聚碳酸酯二醇之末端的烷基或芳基末端減少,而 形成羥基。進而’由於副反應,會使聚碳酸酯二醇之末端 變成乙烯基,或者例如使用碳酸二曱酯作為碳酸酯之情形 時,會使聚碳酸酯二酵之末端變成甲酯或甲醚。通常,反 應溫度越高、反應時間越長,越容易產生副反應。 對1級末端Ο Η比率之調整較好的是,將達到特定之1級 末端ΟΗ比率後剩餘的分子末端變成2級羥基。聚碳酸酯二 醇之末端為來自碳酸醋之院基或芳基之情形時、或者為乙 稀基之情形時’在與異氰酸酯等與羥基反應之交聯劑的反 應中發揮鏈終止劑的功能。因此,分子量分布變寬,存在 表面產生發黏感之情形。而且’亦存在損害聚胺基曱酸酯 或熱塑性彈性體之強度或反跳彈性率之情形。 本發明之2級ΟΗ末端比率係指,以與1級〇11末端比率相 同之方法進行分析,使用所獲得之層析圖之峰面積之值並 利用下式(2)所計算出的值。 2級末端 〇Η比率(%)=〇Axl00 (2) A :包含二醇之醇類(除乙醇以外)之峰面積總和 c :具有至少1個2級羥基的二醇之峰面積總和 於聚合物末端為2級羥基之情形時,至少1個羥基為2級 經基的二醇自聚合物末端脫離(參照下式。 135815.doc -17· 200934806 [化5] o r2 ο
II I II 〜OCOCH2R , CHOH + HOROCO〜 〇 〇 R2
II I! I • —〜OCOROCO 〜+ HOCH2R,CHOH (b) (式中,R、Rl、R_2表示烴。) 該館分中至少1個經基為2級經基的二醇在全部醇類中所 占之比率即為2級末端OH比率。 本發明之聚碳酸酯二醇較好的是,1級末端〇H比率與2 級末端OH比率之和為98.5%以上。若1級末端〇H比率與2 級末端OH比率之和為98_5%以上,則低分子量物質不會增 多,亦不會在塗膜上產生發黏感,故而較好。而且,亦不 會存在聚胺基曱酸酯或熱塑性彈性體之分子量分布變寬而 導致強度或反跳彈性降低的情形,故而較好。於1級末端 φ 比率與2級末端OH比率之和為99.0%以上之情形時,無 論硬化劑種類或乾燥條件如何,塗膜均不會產生發黏感, 並且於用作聚胺基甲酸酯或熱塑性彈性體之原料之情形 時’亦可獲得目標分子量之產品,而不受所用之異氰酸酯 或反應條件之影響’故而更好。最好的是1級末端OH比率 與2級末端0H比率之和為99,5%以上。 為調整1級OH末端比率及/或2級〇H末端比率,可視需要 添加具有2級羥基之二醇。可將具有2級羥基之二醇添加於 原料中,或者於製造聚碳酸酯二醇之中途添加,或者在達 135815.doc -18· 200934806 到特定分子量之後添加。於在所獲得之聚碳酸酯二醇中添 加具有2級羥基之二醇後進行加熱處理的方法中,加熱處 理溫度為120C〜190。(:,較好的。若加熱溫 度低於120 C,則反應緩慢,須花費較長之處理時間,於 經濟性方面存在問題,若超過19(rc,則出現著色等問題 的可能性增大。加熱處理時間根據反應溫度或處理方法之 不同而不同,通常為15分鐘〜1〇小時。作為具有2級羥基之 一醇’可列舉:1,2-丙二醇、丨,3·丁二醇、丨^戊二醇、 ® 戊二醇、L2-己二醇、1,5-己二醇、2_乙基_ι,3_己二 醇、1,2-辛二醇、1,2_癸二醇等具有丨級羥基及2級羥基 者,1,2-環戊二醇、1,3_環戊二醇、1>3_環己二酵、14_環 己二醇、2,3-丁二醇、2,4_戊二醇、2,5•己二醇、3,5•庚二 醇等具有2個2級羥基者,2•甲基_2,4·戊二醇等具有丨個2級 羥基及1個3級羥基者。該等二醇可單獨使用或者將2種以 上混合使用。 φ 本發明之聚奴酸酯二醇中,下式(A)所表示之重複單元 中的下式(B)或(C)所表示之重複單元之比例(以下,稱為 C56比例〇為60〜1〇〇莫耳%。若C56比例為上述範圍,則 可獲得耐水解性或耐熱性等物性與柔軟性之平衡性良好的 塗膜或者聚胺基曱酸酯。於C56比例為90〜1 〇〇莫耳%之情 形時,可獲得更富有柔軟性之塗膜或者聚胺基甲酸酯。 [化6] 135815.doc •19- 200934806 οII —Ο — R — Ο — C — (A) (其中,式中之R表示碳數為2〜12之二價脂肪族 烴。) [化7] 或月旨環族 . ΟII 〇 — (CΗ2) r> 〇一 C — (B) ❹ [化8] Ο 〇- (CH2) 6 —o-c- (C) 本發明之聚碳酸酯二醇中,上述式(B)所表示之重複單 元相對於上述式(A)所表示之重複單元之總合的比例 下,稱為C5比例。)為10莫耳%以上且未達5〇莫耳%。於 j例未達10莫耳%之情形時,聚碳酸酿二醇之結晶性提 而,無法作為塗料使用。於€5比例為5〇莫耳%以上之情形 時,聚合物分子内之碳酸酯鍵之密度增大,存在因分子間 之相互作用而損害塗膜之柔軟性的情形,故而不好。於以 比例為25莫耳%以上且未達5()莫耳%之情形時,幾乎不會 出現上述問題’故而較好。進而,若C5比例為35莫耳%以 上且未達50莫耳%,則聚碳酸酯二醇之結晶性進一步降 135815.doc -20- 200934806 低’作為塗料之構成材料最好。 至於本發明之聚碳酸酯二醇之分子量,其數量平均分子 量較好的是300〜20000。若數量平均分子量為3〇〇以上,則 塗膜或熱塑性聚胺基曱酸酯之柔軟性及低溫特性充分。若 數量平均分子量為20000以下,則聚碳酸酯二醇之黏度變 面’作為塗料之構成材料而加以使用時,塗料固形分濃度 . 等不會受限。而且,熱塑性聚胺基甲酸酯之成型加工性亦 不會降低,故而較好。本發明之聚碳酸酯二醇之分子量較 ® 好的是,數量平均分子量為450〜5000之範圍。更好的是 500〜3000 〇 本發明之數量平均分子量係使用乙酐及吡啶,藉由使用 氫氧化鉀之乙醇溶液進行滴定之「中和滴定法(jis κ 0070-1992)」來確定羥值,並使用下式(3)進行計算。 數量平均分子量=2/(〇η值χΐ〇·3/561) (3) 本發明之聚碳酸S旨二醇可作為塗料之構成材料、聚胺基 〇 他旨或熱塑性彈性體之原料加以使用,進而可用於聚醋 或聚酿亞胺之改質劑等用途。特別是於作為塗料之構成材 #而使用之情形時,可獲得無由微細之凝膠狀物f所引起 的粗趟感或者由低分子量物質所5ί起的發毒占感,而且耐水 解性或耐熱性等性能之平衡性良好的塗膜。另外,於作為 聚,基甲酸醋或熱塑性彈性體之原料而使用之情形時所 獲得之聚胺基甲酸醋或熱塑性彈性體之表面無粗链感或發 黏感,進而,由於可容易地使反應穩定化,因此可獲得耐 水解性或耐熱性等性能之平衡性良好、強度或反跳彈性等 135815.doc 200934806 物性優異且富有柔軟性的聚胺基甲酸酯或熱塑性彈性體。 塗料或熱塑性聚胺基甲酸酯可使用本發明之聚碳酸酯二 醇與聚異氰酸酯而獲得。 作為可使用之聚異氰酸酯,例如為:2,4-甲苯二異氰酸 醋、2,6-甲苯二異氰酸酯及其等之混合物(Tdi)、粗製 TDI、二苯基甲烷_4,4’_二異氰酸酯(MDI)、粗製MDI、萘-丄,5-二異氰酸酯(NDI)、3,3,-二甲基-4,4'-聯苯二異氰酸 輯、聚亞甲基聚苯基異氰酸酯、苯二亞曱基二異氰酸酯 (XDI)、苯二異氰酸酯等公知之芳香族二異氰酸輯;4,4,_ 亞甲基雙環己基二異氰酸酯(氫化MDI)、六亞曱基二異氰 酸酯(HMDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、環己烷二異氰 酸酯(氫化XDI)等公知之脂肪族二異氰酸酯;以及該等異 氰酸酯類之異三聚氰酸酯化改性物、碳二醯亞胺化改性 物、縮二脲化改性物等。該等有機聚異氰酸酯可單獨使 用,亦可將2種以上組合使用。而且,該等有機聚異氰酸 S曰亦可用封閉劑將異氰酸酯基封閉後使用。 另外,可視需要使用鏈伸長劑作為共聚合成分。作為鏈 伸長劑,可使用聚胺基甲酸酯業界常用之鏈伸長劑,即 水、低分子多元醇、多胺等。例如為乙二醇、丨,3-丙二 醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、M•己二醇、新戊二醇、 ι’ιο-癸二醇、環己烷二甲醇、1>4_環己烷二T醇、苯 一曱醇、雙(對羥基)聯二苯、雙(對羥基苯基)丙烷等低分 子多元醇,乙二胺、六亞甲基二胺、異佛爾酮二胺、苯二 甲基一胺、二苯基二胺、二胺基二苯基甲烷等多胺。該等 135815.doc -22- 200934806 鏈伸長劑可單獨使用,亦可將2種以上組合使用。 作為製造塗料之方法,可採用業界公知之製造方法。例 如可製造:在即將塗佈之前將包含聚碳酸酯二醇之主劑與 包含有機聚異氰酸酯之硬化劑混合的2液型溶劑系塗佈組 合物;包含使聚碳酸酯二醇與有機聚異氰酸酯反應而獲得 之具有異氰酸酯末端基之胺基甲酸酯預聚物的1液型溶劑 • 系塗佈組合物;包含使聚碳酸酯二醇、有機聚異氰酸酯及 鏈伸長劑進行反應而獲得之聚胺基曱酸酯樹脂的1液型溶 劑系塗佈組合物或1液型水系塗佈組合物。 可根據各種用途而添加硬化促進劑(觸媒)、填充劑、分 散劑、阻燃劑、染料、有機或無機顏料、脫模劑、流動性 調整劑、增塑劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、 消泡劑 '均化劑、著色劑、溶劑等。 作為溶劑,可自二甲基曱醯胺、二乙基甲酿胺、二甲基 乙醢胺、二甲基亞砜、四氫呋喃、丙酮、甲基乙基酮、曱 Q 基異丁基酮、二噚烷、環己酮、苯、甲苯、二甲苯、乙基 溶纖劑、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醇、異丙醇、正丁醇、 水等中選擇1種使用’或者將複數種溶劑混合使用。 作為製造熱塑性聚胺基甲酸酯之方法,可採用聚胺基曱 . 酸酯業界公知之聚胺基甲酸酯化反應技術。例如,可於大 氣壓下、於常溫〜200。(:下使本發明之聚碳酸酯二醇與有機 聚異氰酸酯進行反應’藉此製造熱塑性聚胺基甲酸酯。於 使用鏈伸長劑之情形時,可於反應之最初階段添加該鏈伸 長劑,亦可於反應中途添加該鏈伸長劑。熱塑性聚胺基曱 135815.doc •23· 200934806 酸酯之製造方法例如可參照美國專利第5,〇7〇,丨73號。 聚胺基甲酸酯化反應中,可使用公知之聚合觸媒或溶 劑。 較理想的是於熱塑性聚胺基甲酸酯中添加熱穩定劑(例 如抗氧化劑)或光穩定劑等穩定劑。另外,亦可添加增塑 劑、無機填充劑、潤滑劑、著色劑、;g夕油、發泡劑、阻燃 劑等。 [實施例] 以下’藉由實施例及比較例更詳細地說明本發明。 1. 1級OH末端比率之確定 稱取70 g〜1〇〇 g之聚碳酸酯二醇置於3〇〇 ml之茄型燒瓶 中,使用連接有餾分回收用之收集球的旋轉蒸發器,於 〇·4 kPa以下之壓力下、約i80〇c之加熱浴中進行加熱,並 攪拌,於收集球中獲得相當於該聚碳酸酯二醇之約1〜2重 量〇/〇的餾分,即約i g (0.7〜2 g)之餾分。使用約1〇〇呂 (95〜105 g)之乙醇作為溶劑對該餾分進行回收,對所回收 之溶液進行氣相層析法分析(以下,稱為GC分析。),使用 所獲得的層析圖之峰面積之值並利用下式計算出1級〇H 末端比率。再者,GC分析係使用安裝有長度為30 m、膜 厚為0.25 μπι的DB-WAX(美國J&W公司製造)作為管柱的氣 相層析儀6890(美國Hewlett-Packard製造),且使用火焰游 離檢測器(FID,flame ionization detector)作為檢測器而進 行。管柱之升溫分布為,以10°C/min自60°C升溫至25〇t為 止’然後於該溫度下保持15分鐘。GC分析中各峰之鑑定, 135815.doc • 24- 200934806 係使用下述 GC-MS (gas chromatography-mass spectrometry ’ 氣相層析-質譜)裝置來進行。GC裝置係使用安裝有DB-WAX(美國J & W公司製造)作為管柱的6890(美國Hewlett-Packard製造)’並且以l〇°C /min之升溫速度自初始溫度40 C升溫至220 C為止。MS (mass spectrometry,質譜)裝置 係使用Auto-mass SUN(日本JEOL製造),於游離電壓為70 eV ’掃描範圍m/z=10~500,光電倍增管增益為450 V下進 行分析。 1級末端 OH 比率(%)=Β+Αχ100 (1) A:包含二醇之酵類(除乙醇以外)之峰面積總和 B :兩末端為1級OH基的二醇之峰面積總和 2· 2級OH末端比率之確定 以與1級OH末端比率相同之方法進行gc分析,使用所獲 得之層析圖的峰面積之值並利用下式(2)計算出2級〇11末端 比率。· 2級末端 OH比率(%)=C+Axl00 (2) A:包含二醇之醇類(除乙醇以外)之峰面積總和 C :具有至少1個2級羥基的二醇之峰面積總和 3. C56比例及C5比例之確定 稱取1 g樣品置於1 〇〇 ml之茄型燒瓶中,加入乙醇3〇呂、 氫氧化卸4 g,於1 〇〇°C之油浴中加熱1小時。冷卻至室溫 後’添加作為指示劑之酚酞1〜2滴,用鹽酸中和。於冷藏 庫中冷卻3小時’過濾除去所沈殿之鹽後,進行gc分析。 再者,GC分析係使用安裝有長度為3〇 m、膜厚為〇 25 135815.doc κ 200934806 的DB-WAX(美國i&w公司製造)作為f柱的氣 CJC14B(島津製作所製造) 儀 )忧用一乙一醇一乙酯作為内標 準,使帛火焰游離檢測器㈣)作為檢測器來進行。管柱 之升溫分布為,於6〇t下保持5分鐘後,以l〇t/min:、、w 至25(TC為止。 狐 根據GC分析結果,利用下式(4)求出C56比例。 C56比例(莫耳 °/〇)=E/Dxl〇〇 (4) D :二醇之總莫耳數
Ε· 1,5-戊二醇與ι,6·己二醇之莫耳數 根據GC分析結果,利用下式(5)求出C5比例。 C5 比例(莫耳 %)=F/Dx 1 〇〇 (5) D :二醇之總莫耳數 F: 1,5-戊二醇之莫耳數 4.原料二醇之純度分析 使用氣相層析法來對用作二醇原料之丨,4-丁二醇、 己-醇及1,6.己二醇進行分析。分析條件為,㈣安裝有 DB-WAX (J& W製造)作為管柱的氣相層析儀gc i4b(島津 製作所裝〇e)’以-乙二醇二乙g旨作為内標準,駐ΐβ作為 檢測器°再者’官柱之升溫分布為,於601下保持5分鐘 後’以10°C /min升溫至250°C為止。 1,4-丁二醇之純度為99·5%,〇 5重量%為複數個不明 峰。1,5-戊二醇之純度為97 6重量%,含有丨7重量。/。之仏 己二醇、0.5重量。/。之以―環己二醇。其餘〇2重量%為複數 種不明物。1,6·己二醇之純度為98 9重量%,含有〇 8重量 135815.doc -26 - 200934806 /〇之1,4裒己一醇。其餘〇 3重量%為複數種不明物。 5·塗膜表面之評價 藉由發黏感及粗糙感來對塗膜表面進行評價。評價係由 5名檢查M來進行,以下述判定基準為依據對用手觸摸塗 膜表面時之感覺進行評分,並出示平均分。 (1) 發黏感 以0〜5分來記分,不發黏記為〇分,感覺到較強之發黏感 記為5分 (2) 粗糙感之基準 以0〜5分來記分,無粗糙感記為〇分,整體有不均勻感記 為5分 6.熱塑性聚胺基甲酸酯之分子量及物性評價 (1) 數量平均分子量及重量平均分子量係使用由標準聚 苯乙烯所獲得之校正曲線,藉由GPC而獲得。 (2) 蕭氏D硬度(無單位) ASTM D2240 ’ D型,於 23。(:下測定。 (3) 拉伸強度(kgf/cm2) JIS K6251,3號啞鈴,試驗片係使用2 mm厚之衝壓薄 片。 ’ (4) 伸度(%) JIS K6251,3號啞鈴,試驗片係使用2 mm厚之衝壓薄 (5) 反跳彈性(%)
JIS 6255,Lupke振子式,23°C 135815.doc •27· 200934806 (實施例1) 於具備填充有規則填充物之精餾塔及攪拌裝置的2 ^之 玻璃製燒瓶中,投入碳酸二甲酯5〇0 g (5.6 m〇丨)、1>5•戊二 醇 330 g (3,2 mol)、1,6-己二醇 300 g (2·5 m〇1)。添加作為 觸媒之四丁醇鈦0.10 g,於常壓下攪拌、加熱。一面使反 應溫度自150°c緩緩上升至i9(rc,一面將所生成之甲醇與 碳酸二甲酯之混合物蒸餾除去並反應丨〇小時。然後,減壓 至15 kPa為止,一面將甲醇與碳酸二甲酯之混合物蒸餾除 去,一面於190°C下再反應7小時。所獲得之聚碳酸酯二醇 之分析結果不於表1。將該聚碳酸酯二醇簡稱為pc· ι。 (比較例1) 使用實施例1中所示之裝置來進行反應。於該反應裝置 中投入碳酸二甲酯560 g (6.2 mol)、1,5-戊二醇330 g (3.2 mol)、1,6-己二醇300 g (2.5 m〇i)、1>4_環己二醇 1〇 g (〇」 mol)。添加作為觸媒之四丁醇鈦〇11 g,於常壓下攪拌、 φ 加熱。一面使反應溫度自15〇°C緩緩上升至195t,一面將 所生成之甲醇與碳酸二甲酯之混合物蒸餾除去並反應8小 時。然後,減壓至18 kPa為止,一面將甲醇與碳酸二甲酯 之混合物蒸餾除去,一面s195t下再反應5小時。所獲得 — t聚碳酸酿三醇之分析肖果示於表i。㈣聚碳酸醋二醇 簡稱為PC-5 » (實施例2) 使用實施m中所示之裝i來進行聚合。於該聚合裝置 中投入碳酸二乙酿650 g (5_5 mol)、15_戊二醇17〇 g (16 135815.doc -28- 200934806 mol)、1,6-己二醇 300 g (2.5 m〇G、ι,4· 丁二醇 100 g (ΐ·ι mol)。添加作為觸媒之四丁醇鈦〇1〇 g,於常壓下擾拌、 加熱。一面使反應溫度自15(TC緩緩上升至l9(rc,一面將 所生成之乙醇與碳酸二乙酯之混合物蒸餾除去並反應1〇小 時。然後,減壓至16 kPa為止,一面將乙醇與碳酸二乙酯 之混合物蒸餾除去,一面K19〇〇c下再反應7小時。所獲得 之聚碳酸酯二醇之分析結果示於表丨。將該聚碳酸酯二醇 簡稱為PC-2。 (實施例3 ) 於具備填充有規則填充物之精餾塔及攪拌裝置的2 l之 玻璃製燒瓶中,投入碳酸伸乙酯45〇 g (51 m〇l)、丨,5_戊二 醇 120 g (1.2 mol)、1,6-己二醇470 g (4.0 mol)。添加作為 觸媒之四丁醇欽0.11 g,於常壓下攪拌、加熱。一面使反 應溫度自150°C緩緩上升至190°C,一面將所生成之乙二醇 與碳酸伸乙酯之混合物蒸餾除去並反應丨〇小時。然後,減 壓至14 kPa為止,一面將二醇與碳酸伸乙酯蒸餾除去,一 面於190°C下再反應7小時。所獲得之聚碳酸酯二醇之分析 結果示於表1。將該聚碳酸酯二醇簡稱為PC_3。 藉由蒸餾對原料1,5-戊二醇以及1,6_己二醇進行純化。 1,5-戊二醇之純度為98.7。/。’含有〇.8重量%之1,5_己二醇、 0.3重量%之1,4-環己二醇。其餘0.2重量%為複數種不明 物。1,6-己二醇之純度為99.5%,含有0.3重量%之ι,4-環己 二醇。其餘0.2重量°/〇為複數種不明物。於實施例4及比較 例2中,係使用經蒸餾純化之原料。 135815.doc -29- 200934806 (實施例4) 使用實施例1中所示之裳置來進行聚合。於該聚人裝置 中投入碳酸二乙賴。““時仏戊二醇⑽二 m〇1)、i,6-己二醇470 g (4.〇 m〇1)。添加作為觸媒之四丁醇 鈦(M2 g’於常壓下攪拌、加熱…面使反應溫度自⑽ 緩緩上升至190。。’ -面將所生成之乙醇與碳酸二乙酯之 混合物蒸餾除去並反應10小時。然後,減壓至i6 kpa為 ❹ ❹ 止,一面將乙醇與碳酸二乙酯之混合物蒸餾除去,一面於 190°C下再反應7小時。所獲得之聚碳酸酯二醇之分析結果 示於表1。將該聚碳酸酯二醇簡稱為Pc_4 (比較例2) 於具備填充有規則填充物之精餾塔及攪拌裝置的2 [之 玻璃製燒瓶中,投入碳酸伸乙酯45〇 g m〇1)、j ^戍二 醇 120 g (1.2 mol)、1,6-己二醇470 g (4·〇 mol)。添加作為 觸媒之四丁醇鈦0.11 g,於常壓下攪拌、加熱。—面使反 應溫度自150°C緩緩上升至180°C,一面將所生成之乙二醇 與碳酸伸乙酯之混合物蒸餾除去並反應15小時。然後,減 壓至12 kPa為止’ 一面將二醇與碳酸伸乙酯蒸餾除去,一 面於180°C下再反應12小時。所獲得之聚碳酸酯二醇之分 析結果示於表1。將該聚碳酸酯二醇簡稱為PC_6。 135815.doc -30- 200934806 [表1] 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 比較例1 比較例2 數量平均分子量 1930 2010 1980 2010 1940 1990 1級末端0Η基比率 (%) 95.4 95.1 97.1 97.4 90.8 99.1 2級末端ΟΗ基比率 (%) 3.1 2.3 2.4 0.8 6.1 0.8 C56比例 (莫耳%) 99 79 99 100 98 100 C5比例 (莫耳%) 53 28 20 19 52 19 聚碳酸酯二醇之 簡稱 PC-1 PC-2 PC-3 PC-4 PC-5 PC-6 (應用例1) 於二曱苯/乙酸丁酯(70/30)之混合溶劑中,以使最終之 塗料固形分為50%之方式添加40 g之實施例中所獲得之PC-1、均化劑(BYK-331,BYK化學公司製造)0.75 g、作為觸 媒之二丁基二月桂酸錫(Air Product公司製造)1.00 g,加以 攪拌獲得塗料主劑。於其中添加硬化劑(Duranate TPA-100,旭化成化學(Asahi Kasei Chemicals)公司製造)8 g, 進行混合製備出塗佈液。將該塗佈液塗佈於丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯(ABS)樹脂板上,於80°C下加熱硬化3小時,而 獲得膜厚為30〜40 μιη之塗膜。 (應用例2〜6) 除使用PC-2〜PC-6作為聚碳酸酯二醇以外,以應用例1所 示之方法獲得塗膜。 將應用例1〜6中所得之塗膜進一步於室溫下放置1週後, 評價塗膜之粗糙感及發黏感。將其結果匯總於表2。 135815.doc -31- 200934806 [表2] 應用例1 應用例2 應用例3 應用例4 應用例5 聚碳酸酯二醇 PC-1 PC-2 PC-3 PC-4 PC-5 PC-6 粗糙感 0 0 0 0 0 2,8 發黏感 0.8 1.2 0.4 1.6 3.8 0.2 . (應用例7) 於安裝有攪拌裝置、溫度計、冷卻管之反應器中,投入 200 g之實施例1中所得之Ρ(%1、六亞甲基二異氰酸醋63 8 ❹ 8,於100 C下反應4小時,而獲得末端NCO之預聚物^於 s亥預聚物中添加作為鏈伸長劑之丨,4•丁二醇26·8呂、作為 觸媒之二丁基二月桂酸錫〇〇1 g,使用内裝有捏合器之 LABO用萬能擠出機(日本笠松化工研究所(股)製造之 LABO用萬能擠出機!^_35型),於丨如它下反應6〇分鐘後, 用擠出機製成顆粒。將所獲得之熱塑性聚胺基甲酸酯之藉 由GPC而得的聚苯乙烯換算數量平均分子量及重量平均分 子量、以及物性之評價結果示於表3。 Φ (應用例8〜11) 除使用PC-2〜6作為聚碳酸酯二醇以外,以應用例7所示 • 之方法獲付熱塑性聚胺基甲酸酯。將所獲得之熱塑性聚胺 基曱酸酯之藉由GPC而得的聚苯乙烯換算數量平均分子量 及重量平均分子量、以及物性之評價結果示於表3。再 者,於使用PC-6之情形時,由於生成微少之凝膠而導致所 獲得之熱塑性聚胺基甲酸酯之強度極低,故不進行以下之 評價。 135815.doc -32- 200934806 [表3] 實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 比較例3 聚碳酸酯二醇 PC-1 PC-2 PC-3 PC-4 PC-5 數量平均分子量(ίο4 Μη) 5.8 5.6 6.2 5.7 4.2 重量平均分子量(104Mw) 12.0 11.8 12.1 10.8 10.1 硬度(蕭氏D) 38 39 39 38 37 拉伸強度(MPa) 27 27 29 26 18 伸度(%) 710 640 690 630 540 反跳彈性(%) 50 49 51 50 42 應用例11中所獲得之熱塑性聚胺基曱酸酯感覺到發黏, 〇 應用例7〜10中所獲得之熱塑性聚胺基曱酸酯感覺不到發 黏。 [產業上之可利用性] 本發明之聚碳酸酯二醇可作為塗料之構成材料,進而作 為聚胺基曱酸酯、熱塑性彈性體等之原料而加以利用。更 詳細而5,於將本發明之聚碳酸酯二醇作為塗料之構成材 料而加以使用之情形時,可獲得無由微細之凝膠狀物質所 引起的粗糖感或者由低分子量物質所引起的發黏感,而且 ® 韓解性或耐熱性等性能之平衡性良好的塗膜^另外於 使用本發明之聚碳酸醋二醇作為聚胺基甲酸醋、熱塑性彈 •㈣、接㈣之原敎情料,以歧應敎化,可獲 料水解性或耐熱性等性能之平衡性良好、強度或反跳彈 性等物性優異且富有柔軟性的聚胺基甲酸醋或熱塑性彈性 135815.doc 33·
Claims (1)
- 200934806 十、申請專利範圍·· L :種聚碳酸酿二醇’其特徵在於:其係含有下式(A)所表 不之重複單元及末端經基者,式(A)所表示之重複單元的 〇莫耳/〇為下式(B)或(C)所表示之重複單元,並且 式(B)所表示之重複單元的量相對於式⑷所表示之重複 …總合為10莫耳%以上且未達5〇莫耳%,】級末端〇h . 比率為95〜98.50/。: [化1] U中式中之R表不碳數為2〜12之二價脂肪族或脂環族 烴); [化2] Ο II(B) (C) -〇- CCH2) ,-o-c- [化3] ο -〇- (ch2) II 6 ~ 〇 一 C — 2.如凊求項i之聚碳酸酯二醇,其中i級末端〇H比率與2級 末端OH比率之和為98.5%以上。 3·如凊求項1或2之聚碳酸酯二醇,其中上述式#)所表示之 135815.doc 200934806重複單元的90〜100莫耳%為上述式(B)或(C)所表示之重 複單元,式(B)所表示之重複單元的量相對於式(A)所表 示之重複單元之總合為25莫耳%以上且未達50莫耳%, 並且該聚碳酸酯二醇之數量平均分子量為3 00〜20000。 135815.doc 200934806 七、指定代表圓: (一) 本案指定代表圖為:(無) (二) 本代表圖之元件符號簡單說明: 八、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學式: (無)I35815.doc
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