TWI828877B - 胺甲酸乙酯形成性組合物 - Google Patents
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Abstract
[課題] 由具有碳數為3以上的環氧烷殘基之聚環氧烷和異氰酸酯化合物所構成的組合物,具有優異的塗佈性和伴隨反應(硬化)的高生產率,可得到具有高拉伸斷裂強度的聚氨酯。
[解決方式] 一種胺甲酸乙酯形成性組合物(E),其包括:在1分子中具有碳數為3以上的環氧烷殘基及2個以上的羥基之聚環氧烷(A);具有芳香族胺殘基及2個以上的羥基之聚環氧烷(B);在1分子中具有1個羥基及環氧乙烷殘基之聚環氧烷(C);以及異氰酸酯基的平均官能基數為2.0以上之異氰酸酯化合物(D),其中前述聚環氧烷(A)的不飽和度為0.010meq/g以下,且數量平均分子量為800以上。
Description
本揭露係有關於胺甲酸乙酯(urethane)形成性組合物。
在單一末端大量地包括具有不飽和基的副產物單元醇(monool,以下稱為不飽和單元醇)之聚環氧烷(polyalkylene oxide)作為聚氨酯(polyurethane)的原料使用。然而,若使用此聚環氧烷得到聚氨酯,則由於與異氰酸酯(isocyanate)化合物的反應伴隨的硬化(固化)所需要的時間長,會造成生產率降低的問題。
而且,使用這種大量地包括不飽和單元醇之聚環氧烷所得到的聚氨酯,不易具有高分子量,拉伸斷裂伸長率小,且拉伸斷裂強度也小。相對於此,即使使用大量地包括不飽和單元醇之聚環氧烷,也可以藉由使其與在異氰酸酯基中平均官能基數多的異氰酸酯化合物反應,進而得到高分子量的聚氨酯。然而,在此情況下,由於聚氨酯的高分子量化並非直鏈狀,且變成具有緻密的交聯結構之交聯體,因此所得到的聚氨酯的拉伸斷裂伸長率變小,且拉伸斷裂強度也變小。
另一方面,由於不飽和單元醇的分子量較低,因此以往含有大量地包括不飽和單元醇的聚環氧烷之組合物的黏度低,在為了從這些組合物得到聚氨酯而使用塗佈機等進行塗佈時,具有容易塗佈的優點。
此處,專利文獻1公開了藉由使用亞胺基磷腈鎓(iminophosphazenium)鹽、和路易斯(Lewis)酸作為催化劑,可以得到不飽和單元醇少的聚環氧烷。藉由使用這些聚環氧烷,解決了大量地包括不飽和單元醇之聚環氧烷所抱持的生產率的問題,且拉伸斷裂伸長率和拉伸斷裂強度也變大。然而,由於不飽和單元醇少的聚環氧烷具有高黏度,因此對於包括該聚環氧烷之組合物,期望可改善塗佈性,進一步而言,也期望更加提升拉伸斷裂伸長率且隨之更加提升拉伸斷裂強度。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利特開第2017-25274號公報
本發明的一樣態旨在提供具有優異的塗佈性、及高生產率的同時,有助於形成具有高拉伸斷裂強度的聚氨酯之胺甲酸乙酯形成性組合物、以及包括該胺甲酸乙酯形成性組合物之胺甲酸乙酯形成性組合物溶液。
本發明的另一樣態旨在提供該胺甲酸乙酯形成性組合物的反應產物之胺甲酸乙酯預聚物,以及提供包括該胺甲酸乙酯預聚物、可使用時間長、具有高生產率、且塗膜容易具有良好的外觀而無皺摺之胺甲酸乙酯預聚物組合物、胺甲酸乙酯預聚物溶液。
本發明的又另一樣態旨在提供為胺甲酸乙酯形成性組合物的反應產物之聚氨酯。
本發明的再又另一樣態旨在提供包括該聚氨酯之聚氨酯片。
本發明的各種樣態如以下的[1]~[15]所示。
[1] 一種胺甲酸乙酯形成性組合物(E),其包括:
在1分子中具有碳數為3以上的環氧烷殘基及2個以上的羥基之聚環氧烷(A);
具有芳香族胺殘基及2個以上的羥基之聚環氧烷(B);
在1分子中具有1個羥基及環氧乙烷殘基之聚環氧烷(C);以及
異氰酸酯基的平均官能基數為2.0以上之異氰酸酯化合物(D),其中前述聚環氧烷(A)的不飽和度為0.010meq/g以下,且數量平均分子量為800以上。
[2] 如[1]所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(E),其中前述芳香族胺殘基為芳香族二胺殘基。
[3] 如[1]所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(E),其中前述芳香族胺殘基為4,4’-二苯基甲烷二胺殘基、2,4-甲苯二胺殘基或2, 6-甲苯二胺殘基、或者上述之中的2種以上的混合殘基。
[4] 一種胺甲酸乙酯預聚物(F),其係如[1]至[3]中任一者所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)的反應產物之胺甲酸乙酯預聚物(F),其中該胺甲酸乙酯預聚物(F)在1分子中具有至少一個羥基,且在前述胺甲酸乙酯形成性組合物(E)中,相對於源自於前述聚環氧烷(A)及前述聚環氧烷(B)及前述聚環氧烷(C)之羥基的總量(MOH
),源自於前述異氰酸酯化合物(D)之異氰酸酯基的量(MNCO
)之比例(MNCO
/MOH
)以莫耳比計算係未滿1.0。
[5] 一種胺甲酸乙酯預聚物組合物,其係包括如[4]所述之胺甲酸乙酯預聚物(F)、具有酮-烯醇互變異構性的活性亞甲基化合物、包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑之胺甲酸乙酯預聚物組合物,其中前述胺甲酸乙酯預聚物(F)的重量平均分子量為3000以上,且包括碳數為3以上的環氧烷殘基、0.010meq/g以下的不飽和基、環氧乙烷殘基、芳香族胺殘基作為必要的構成成分。
[6] 一種胺甲酸乙酯預聚物組合物(H),其包括如[4]所述之胺甲酸乙酯預聚物(F)、三唑衍生物、含有金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑之胺甲酸乙酯預聚物組合物、或如[5]所述之胺甲酸乙酯預聚物組合物和三唑衍生物。
[7]一種胺甲酸乙酯形成性組合物(H),其包括如[4]所述之胺甲酸乙酯預聚物(F)及異氰酸酯化合物(G)、或如[5]和[6]的任一者所述之胺甲酸乙酯預聚物組合物及異氰酸酯化合物(G)。
[8]一種胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I),其係包括如[1]至[3]中任一者所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)及有機溶劑、或如[7]所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(H)及有機溶劑之胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I),其中該胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I)中的前述胺甲酸乙酯形成性組合物(E)、或前述胺甲酸乙酯形成性組合物(H)的濃度為10質量%以上99質量%以下。
[9]一種胺甲酸乙酯預聚物溶液(I),其係包括如[4]所述之胺甲酸乙酯預聚物(F)及有機溶劑、或如[5]和[6]的任一者所述之胺甲酸乙酯預聚物組合物及有機溶劑之胺甲酸乙酯預聚物溶液(I),其中該胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)中的前述胺甲酸乙酯預聚物(F)的濃度為10質量%以上99質量%以下。
[10]一種聚氨酯(J),其係如[1]至[3]中任一者所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)、或如[7]所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(H)之反應產物。
[11]一種聚氨酯片,其由如[10]所述之聚氨酯(J)所構成。
[12]一種密封材料,其由如[10]所述之聚氨酯(J)、或如[11]所述之聚氨酯片所構成。
[13]一種塗料,其由如[10]所述之聚氨酯(J)、或如[11]所述之聚氨酯片所構成。
[14]一種黏著劑,其由如[10]所述之聚氨酯(J)、或如[11]所述之聚氨酯片所構成。
[15] 一種接著劑,其由如[10]所述之聚氨酯(J)、或如[11]所述之聚氨酯片所構成。
本發明的胺甲酸乙酯形成性組合物,在為了得到聚氨酯而使用塗佈機等塗佈時具有優異的可使用時間和塗佈性之外,因而無須使用大量的胺甲酸乙酯化催化劑,且藉由促進與異氰酸酯化合物的反應伴隨的硬化(固化)而具有高生產率,進而能夠得到具有高拉伸斷裂強度之聚氨酯。
再者,藉由使用本發明的胺甲酸乙酯形成性組合物所得到的聚氨酯,能夠適用於密封(sealing)材料、塗料、黏著劑、接著劑等廣泛的用途。
以下將詳細地說明用於實施本發明之樣態的範例。
根據本發明的一樣態之胺甲酸乙酯形成性組合物(E),其包括:
在1分子中具有碳數為3以上的環氧烷殘基及2個以上的羥基之聚環氧烷(A);
具有芳香族胺殘基及2個以上的羥基之聚環氧烷(B);
在1分子中具有1個羥基及環氧乙烷殘基之聚環氧烷(C);以及
異氰酸酯基的平均官能基數為2.0以上之異氰酸酯化合物(D),其中前述聚環氧烷(A)為不飽和度為0.010meq/g以下,且數量平均分子量為800以上。
<聚環氧烷(A)>
聚環氧烷(A)的不飽和度為0.010meq/g以下,以0.007meq/g以下為佳,且以0.004meq/g以下為更佳。
當聚環氧烷(A)的不飽和度超過0.010meq/g的情況,包括該聚環氧烷(A)的胺甲酸乙酯形成性組合物(E)由於需要與異氰酸酯化合物(D)的反應伴隨的硬化(固化)的時間而導致生產率差的同時,所得到的聚氨酯無法成為高分子量,拉伸斷裂伸長率小且拉伸斷裂強度也小。即使不飽和度超過0.010meq/g的聚環氧烷(A),也可以藉由使其與異氰酸酯基的平均官能基數多的異氰酸酯化合物反應進而得到高分子量的聚氨酯,然而在此情況下,聚氨酯變成具有緻密的交聯結構之交聯體,拉伸斷裂伸長率和拉伸斷裂強度變小。當聚環氧烷(A)的不飽和度為0.010meq/g以下時,其與聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)、和異氰酸酯化合物(D)的反應伴隨的硬化(固化)的速度快,所得到的聚氨酯會直鏈狀地進行高分子量化,且拉伸斷裂伸長率和拉伸斷裂強度變大。當聚環氧烷(A)的不飽和度越低,所得到的聚氨酯的拉伸斷裂伸長率和拉伸斷裂強度越大,耐污染性也越優異,故以此為佳。
此處,所謂聚環氧烷(A)的「不飽和度(meq/g)」是指每1g的聚環氧烷所包含的不飽和基的量,且對應於聚環氧烷中所包含的不飽和單元醇的數量。亦即,當不飽和度高時,不飽和單元醇多,而當不飽和度低時,不飽和單元醇少。
另外,在本樣態中,根據高分子論文集1993,50,2,121-126中所記載之NMR法測量聚環氧烷的不飽和度。在本樣態中,由於以不飽和單元醇的聚環氧烷作為測量的對象,因此為了提高測量精準度,NMR測量中的掃描(scan)次數設為500次以上。
聚環氧烷(A)的數量平均分子量為800以上,以1000以上30000以下為佳,以2000以上20000以下為更佳,且以3000以上13000以下為最佳。在聚環氧烷(A)的數量平均分子量未滿800的情況下,由於聚環氧烷(A)具有低分子量,因此由其與聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)、和異氰酸酯化合物(D)反應所得到的聚氨酯,會形成緻密的交聯結構,拉伸斷裂伸長率和拉伸斷裂強度變小。當聚環氧烷(A)的數量平均分子量為800以上時,藉由其與聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)、和異氰酸酯化合物(D)反應所得到的聚氨酯的拉伸斷裂伸長率和拉伸斷裂強度變大。聚環氧烷(A)的數量平均分子量越大,聚氨酯的拉伸斷裂伸長率和拉伸斷裂強度越大,故以此為佳。然而,當聚環氧烷(A)的數量平均分子量超過30000時,可能會發生所得到的聚氨酯產生黏性的情況。
另外,可以藉由JIS K-1557-1中記載的方法算出聚環氧烷(A)的羥值、和聚環氧烷(A)在1分子中的羥基數,進而計算出聚環氧烷(A)的數量平均分子量。聚環氧烷(A)的羥值(mgKOH/g)並沒有特別限定,而以3以上250以下為佳,以5以上180以下為更佳,且以8以上70以下為最佳。
本發明中使用的聚環氧烷(A)的分子量分佈(重量平均分子量(Mw)/數量平均分子量(Mn);Mw/Mn)以1.1以下為佳。當Mw/Mn為1.1以下時,造成污染的低分子量物質的量減少,因而變得具有優異的耐污染性,故以此為佳。
可以藉由使用聚苯乙烯作為標準物質之凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography+,GPC),測量分子量分佈(Mw/Mn)。
聚環氧烷(A)在25℃下的黏度並沒有特別限定,可以根據用途適當地選擇,而以100mPa.s以上200000mPa.s以下為佳,且以200mPa.s以上10000mPa.s以下為更佳。當聚環氧烷(A)在25℃下的黏度為100mPa.s以上200000mPa.s以下時,在為了得到聚氨酯而使用塗佈機等塗佈時,變得容易進行塗佈,故以此為佳。此處,所謂在25℃下的「黏度」是根據JIS K1557-5第6.2.3項,使用錐板式(cone/plate)旋轉黏度計,以剪切速率0.1(1/s)所測量的值。
聚環氧烷(A)包括碳數為3以上的環氧烷殘基。碳數為3以上的環氧烷殘基並沒有特別限定,例如,可列舉出碳數為3~20的環氧烷(alkylene oxide)殘基。具體而言,可列舉出環氧丙烷殘基、1,2-環氧丁烷殘基、2,3-環氧丁烷殘基、環氧異丁烷殘基、一氧化丁二烯 (butadiene monoxide)殘基、環氧戊烷(pentene oxide)殘基、苯環氧乙烷(styrene oxide)殘基、環氧環己烷(cyclohexene oxide)殘基等。在這些環氧烷殘基之中,從容易取得用於得到聚環氧烷(A)的原料,且所得到的聚環氧烷(A)的工業價值高而言,以環氧丙烷殘基為佳。
再者,聚環氧烷(A)可以僅包括單一種類的環氧烷殘基作為碳數為3以上的環氧烷殘基,也可以包括2種以上的環氧烷殘基。另外,在包括2種以上的環氧烷殘基的情況下,例如,可以是1種環氧烷殘基以鏈狀連接,且其他種的環氧烷殘基以鏈狀連接,也可以是2種以上環氧烷殘基隨機(randoml)連接。而且,聚環氧烷(A)可包括碳數為3以上的環氧烷殘基,除此之外也可以進一步包括碳數為2的環氧乙烷殘基。
再者,聚環氧烷(A)在1分子中具有2個以上的羥基。聚環氧烷(A)只要在1分子中具有2個以上的羥基即可,其羥基數並沒有特別限定,而以在1分子中的羥基數為6以下為佳,且以在1分子中的羥基數為3以下為更佳。當聚環氧烷(A)在1分子中的羥基數為6以下時,即使是在聚環氧烷(A)的分子量低的情況下,藉由其與聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)、和異氰酸酯化合物(D)反應所得到的聚氨酯的交聯結構也不易變緻密,且拉伸斷裂伸長率和拉伸斷裂強度進一步變大,故以此為佳。
再者,從包括聚環氧烷(A)之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)變得易於操作而言,因此以在常溫下為液體為佳。
此處,例如,在包括磷腈(phosphazene)化合物及路易斯酸之環氧烷聚合催化劑的存在下,使用含有活性氫的化合物作為起始劑,藉由環氧烷進行開環聚合以得到在1分子中具有碳數為3以上的環氧烷殘基及2個以上的羥基之聚環氧烷(A)。因此,聚環氧烷(A)變得具有環氧烷殘基。
作為磷腈化合物,例如,可列舉出式(1)所示之磷腈鎓(phosphazenium)鹽。
[化1]
(在式(1)中,R1
及R2
各自獨立地表示氫原子、碳數為1~20的烴基、R1
和R2
相互鍵結的環結構、或R1
彼此之間或者R2
彼此之間互相鍵結的環結構;X-
表示羥基陰離子、碳數為1〜4的烷氧基陰離子、羧基陰離子、碳數為2〜5的烷基羧基陰離子、或碳酸氫根陰離子;Y表示碳原子或磷原子;當Y為碳原子時a為2,而當Y為磷原子時a為3。)
作為碳數為1~20的烴基,例如,可列舉出甲基、乙基、乙烯基、正丙基、異丙基、環丙基、烯丙基、正丁基、異丁基、三級丁基、環丁基、正戊基、新戊基、環戊基、正己基、環己基、苯基、庚基、環庚基、辛基、環辛基、壬基、環壬基、癸基、環癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基等。
以甲基、乙基、異丙基作為R1
及R2
為佳,因為其可成為具有優異的催化活性之環氧烷聚合催化劑,且容易取得原料。
再者,上述磷腈鎓鹽中的X-
係羥基陰離子、碳數為1〜4的烷氧基陰離子、羧基陰離子、碳數為2〜5的烷基羧基陰離子、或碳酸氫根陰離子。
作為碳數為1〜4的烷氧基陰離子,例如,可列舉出甲氧基陰離子、乙氧基陰離子、正丙氧基陰離子、異丙氧基陰離子、正丁氧基陰離子、異丁氧基陰離子、三級丁氧基陰離子等。
作為碳數為2〜5的烷基羧基陰離子,例如,可列舉出乙醯氧基陰離子、乙基羧基陰離子、正丙基羧基陰離子、異丙基羧基陰離子、正丁基羧基陰離子、異丁基羧基陰離子、三級丁基羧基陰離子等。
在上述之中,以羥基陰離子、碳酸氫根陰離子作為X-
為佳,因為其可成為具有優異的催化活性之環氧烷聚合催化劑。
作為磷腈化合物,例如,可列舉出肆(1,1,3,3-四甲基胍基)氫氧化磷腈鎓、肆(1,1,3,3-四甲基胍基)碳酸氫磷腈鎓、肆[三(二甲基胺基)亞磷醯(phosphornyl)胺基]氫氧化鏻。
作為路易斯酸,例如,可列舉出鋁化合物、鋅化合物、硼化合物等。
作為鋁化合物,例如,可列舉出三甲基鋁、三乙基鋁、三異丁基鋁、三正己基鋁、三乙氧基鋁、三異丙氧基鋁、三異丁氧基鋁、三苯基鋁、二苯基單異丁基鋁、單苯基二異丁基鋁等的有機鋁、或者例如,甲基鋁氧烷、異丁基鋁氧烷、甲基-異丁基鋁氧烷等的鋁氧烷。
作為鋅化合物,例如,可列舉出二甲基鋅、二乙基鋅、二苯基鋅等的有機鋅;氯化鋅、氧化鋅等的無機鋅。
作為硼化合物,例如,可列舉出三乙基硼烷、三甲氧基硼烷、三乙氧基硼烷、三異丙氧基硼烷、三苯基硼烷、三(五氟苯基)硼烷、三氟硼烷等。
而且,在上述之中,以有機鋁、鋁氧烷、有機鋅為佳且以有機鋁為特佳,因為其可成為具有優異的催化性能之環氧烷聚合催化劑。
在環氧烷聚合催化劑中,只要是可以發揮作為環氧烷聚合催化劑的作用,磷腈化合物和路易斯酸的比例可為任意比例,並沒有特別限定,而其中以磷腈化合物:路易斯酸=1:0.002〜1:500(莫耳比)為佳,因為其可成為催化性能特別優異的聚合催化劑。
含有活性氫的化合物並沒有特別限定,例如,可列舉出水、羥基化合物、胺化合物、羧酸化合物、硫醇化合物、具有羥基的聚醚多元醇等。
作為具有羥基的聚醚多元醇,例如可列舉出分子量為200以上3000以下的聚醚多元醇。
而且,這些含有活性氫的化合物可以單獨使用,也可以組合多種使用。
<聚環氧烷(B)>
聚環氧烷(B)只要具有芳香族胺殘基及2個以上的羥基即可,並沒有特別限定,例如1種環氧烷殘基以鏈狀連接於芳香族胺化合物的聚環氧烷、複數種環氧烷殘基以鏈狀連接或隨機連接於芳香族胺化合物的聚環氧烷,可以是任意的聚環氧烷。
其中,由於環氧烷在工業上容易取得,且易於合成,因此以僅有環氧丙烷以鏈狀連接於芳香族胺化合物者、僅有環氧乙烷以鏈狀連接於芳香族胺化合物者、環氧丙烷和環氧乙烷以鏈狀連接於芳香族胺化合物者為佳。
聚環氧烷(B)在1分子中具有2個以上的羥基。聚環氧烷(B)只要在1分子中平均具有2個以上的羥基即可,其羥基數並沒有特別限定,而以在1分子中的羥基數為3以上12以下為佳,且以3以上6以下為更佳。
當聚環氧烷(B)在1分子中的羥基數為3以上12以下時,即使是在聚環氧烷(A)的分子量低的情況下,藉由其與聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)、和異氰酸酯化合物(D)反應所得到的聚氨酯的交聯結構也容易變得均勻,且拉伸斷裂強度變得更大,故以此為佳。
聚環氧烷(B)的數量平均分子量並沒有特別限定,可以根據用途適當地選擇,而以100以上3000以下為佳,且以500以上未滿2000為更佳。當聚環氧烷(B)的數量平均分子量為3000以下時,由於含有多的芳香族胺殘基,因此容易提高拉伸斷裂強度,故以此為佳。
另外,根據JIS K-1557-1中記載的方法算出聚環氧烷(B)的羥值、和聚環氧烷(B)在1分子中的羥基數,進而計算出聚環氧烷(B)的數量平均分子量。聚環氧烷(B)的羥值(mgKOH/g)並沒有特別限定,而以超過70且為2000以下為佳,以超過180且為1000以下為更佳,且以超過250且為700以下為最佳。
聚環氧烷(B)在25℃下的黏度並沒有特別限定,可以根據用途適當地選擇,而以500mPa.s以上100000mPa.s以下為佳,且以1000mPa.s以上50000mPa.s以下為更佳。當黏度為500mPa.s以上100000mPa.s以下時,由於芳香族胺殘基的含有率高,因此容易提高拉伸斷裂強度,故以此為佳。
聚環氧烷(B)在1分子中具有芳香族胺殘基。聚環氧烷(B)只要在1分子中具有芳香族胺即可,芳香族胺殘基的結構並沒有特別限定,可列舉出4,4’-二苯基甲烷二胺殘基、2,4-甲苯二胺殘基、2,6-甲苯二胺殘基、1,3-苯二胺殘基、1,4-苯二胺殘基、二甲苯二胺殘基、聚苯多胺殘基、1,5-萘二胺殘基、苯胺殘基、甲苯胺殘基、二乙基甲苯二胺及二苯基醚二胺殘基、以及上述之中2種以上的混合殘基等作為較佳範例,並且以容易取得原料且容易表現出良好的硬化性、拉伸斷裂強度之4,4’-二苯基甲烷二胺殘基、2,4-甲苯二胺殘基、2,6-甲苯二胺殘基、以及上述之中2種以上的混合殘基為特佳。在聚環氧烷(B)包括芳香族胺殘基的情況下,可以得到具有優異的拉伸斷裂強度之聚氨酯。
作為包括芳香族胺殘基的市售聚環氧烷,可列舉出亨斯邁所製造的JEFFOLAD-310(標稱官能基數為3.2,羥值為310)、JEFOLAD-500(標稱官能基數為3.2,羥值為360)、東邦化學工業公司所製造的東邦多元醇AB-250(標稱官能基數為2.0,羥值為440)、東邦化學工業公司所製造的AR-750(標稱官能基數為4.0,羥值為300)等能夠適用的範例。
<聚環氧烷(C)>
聚環氧烷(C)只要在1分子中具有1個羥基及環氧乙烷殘基即可,並沒有特別限定,可列舉出選自由聚氧化烯二醇單烷基醚(polyoxy alkylene glycol monoalkyl ether)、聚氧化烯二醇單烯基醚、聚氧化烯二醇單苯基醚所組成的群組中的1種以上作為較佳的範例,因為在使用塗佈機等塗佈包括聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)、及聚環氧烷(C)之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)時可具有特別優異的塗佈性。
此處,聚氧化烯二醇單烷基醚並沒有特別限定,例如,可列舉出聚氧乙二醇(polyoxyethylene glycol)單甲醚、聚氧乙二醇單丁醚、聚氧(乙烯/丙烯)二醇單甲醚(polyoxy(ethylene/propene)glycol monomethyl ether)、聚氧(乙烯/丙烯)二醇單丁醚、聚氧乙二醇單月桂酸酯、聚氧乙二醇單月桂胺等能夠適用的範例。再者,也能夠使用具有聚氧乙烯月桂基醚硫酸三乙醇胺鹽等的具有胺基和硫酸等的無機鹽之聚氧化烯二醇單烷基醚鹽。
作為聚氧化烯二醇單烯基醚並沒有特別限定,例如,可列舉出聚氧乙二醇單硬脂基醚、聚氧乙二醇單油基醚、聚氧乙二醇單甲基丙烯酸酯、聚氧乙二醇單丙烯酸酯等能夠適用的範例。
再者,聚氧化烯二醇單苯基醚並沒有特別限定,例如,可列舉出聚氧乙二醇單辛基苯基醚、聚氧乙二醇單壬基苯基醚等能夠適用的範例。
在上述之中,以環氧乙烷殘基的含量為50%以上,且包括聚氧乙二醇單甲醚、聚氧乙二醇單丁醚、聚氧(乙烯/丙烯)二醇單甲醚、聚氧(乙烯/丙烯)二醇單丁醚之中的任何1種或1種以上為佳,因為在使用塗佈機等塗佈包括聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)時可具有優異的塗佈性。
此處,聚環氧烷(C)的數量平均分子量並沒有特別限定,以150以上15000以下為佳,以200以上5000以下為更佳,且以250以上1300以下為最佳。當聚環氧烷(C)的分子量太低時,包括聚環氧烷(C)的胺甲酸乙酯形成性組合物(E)的黏度會變得太低,在使用塗佈機等塗佈胺甲酸乙酯形成性組合物(E)時會發生液體流動的不良現象,進而可能會發生所得到的聚氨酯塗膜的厚度變得不均勻的情況。另一方面,當聚環氧烷(C)的分子量太高時,與聚環氧烷(A)的互溶性變差,在使用塗佈機等塗佈包括聚環氧烷(C)的胺甲酸乙酯形成性組合物(E)時,可能會發生塗膜的表面變粗糙或塗膜變得不透明的情形。因此,為了得到具有均勻的厚度和光滑的表面之高度透明的聚氨酯塗膜,聚環氧烷(C)的數量平均分子量以150以上15000以下為佳。
另外,相同於聚環氧烷(A)的情況,可以藉由JIS K-1557-1中記載的方法算出聚環氧烷(C)的羥值、和聚環氧烷(C)在1分子中的羥基數,進而計算出聚環氧烷(C)的數量平均分子量。
再者,聚環氧烷(C)並沒有特別限定,而以在室溫或40℃下為液體為佳,因為包括聚環氧烷(C)之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)可變得易於進行處理。
<異氰酸酯化合物(D)>
異氰酸酯化合物(D)只要異氰酸酯基的平均官能基數為2.0以上即可,並沒有特別限定。作為異氰酸酯化合物(D),例如,可列舉出2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、聯甲苯胺二異氰酸酯、二甲苯撐基(xylylene)二異氰酸酯、1,3-伸苯基二異氰酸酯、1,4-伸苯基二異氰酸酯、離胺酸二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯、四甲基二甲苯二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1,4-環己烷二異氰酸酯、降莰烷二異氰酸酯、離胺酸酯三異氰酸酯、1,6,11-十一烷三異氰酸酯、1,8-二異氰酸酯-4-異氰酸酯甲基辛烷、1,3,6-六亞甲基三異氰酸酯、雙環庚烷三異氰酸酯、三甲基六亞甲基二異氰酸酯、及上述與聚環氧烷反應所得到的改性異氰酸酯、以及上述的2種以上的混合物。還可列舉出於上述的異氰酸酯包含胺甲酸乙酯基、碳二亞胺基、脲基甲酸酯基、脲基、縮二脲基、三聚異氰酸酯基、醯胺基、醯亞胺基、脲酮亞胺基(uretonimine)、脲二酮基(uretdione)或噁唑啶酮基之改性物、聚亞甲基聚伸苯基多異氰酸酯(聚合MDI)等的縮合物。
在上述之中,由於與聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)的反應伴隨的硬化(固化)性優異,且容易得到高度透明而著色少的胺甲酸乙酯形成性組合物,因此以脂肪族異氰酸酯、脂環族異氰酸酯、或其改性物為佳。以1,6-六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、含有脂肪族異氰酸酯的預聚物、含有脂環族異氰酸酯的預聚物、或含有這些異氰酸酯的胺甲酸乙酯基、碳二亞胺基、脲基甲酸酯基、脲基、縮二脲基、三聚異氰酸酯基、醯胺基、醯亞胺基、脲酮亞胺基、脲二酮基或噁唑啶酮基之改性物為較佳。這些異氰酸酯可以單獨使用1種,或者也可以組合2種以上使用。
<胺甲酸乙酯形成性組合物(E)>
胺甲酸乙酯形成性組合物(E)可以是包括上述聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)、以及、特定的異氰酸酯化合物(D)之組合物。胺甲酸乙酯形成性組合物(E)中的聚環氧烷(A)和聚環氧烷(B)之混合比例並沒有特別限定,而以質量比(聚環氧烷(A)/聚環氧烷(B))介於99.9/0.1~40/60的範圍內為佳,以介於99/1~50/50的範圍內為更佳,且以介於95/5~70/30的範圍內為最佳。使用質量比介於上述範圍內的胺甲酸乙酯形成性組合物(E)所得到的聚氨酯,由於拉伸斷裂強度變大,且透明性良好,故以此為佳。
再者,聚環氧烷(A)和聚環氧烷(B)的混合物和聚環氧烷(C)之混合比例也沒有特別限定,而以質量比(聚環氧烷(A)+聚環氧烷(B)/聚環氧烷(C))介於99.9/0.1~60/40的範圍內為佳,以介於99.5/0.5~80/20的範圍內為更佳,且以介於99/1~90/10的範圍內為最佳。使用質量比介於上述範圍內的胺甲酸乙酯形成性組合物(E),雖然含有不飽和單元醇少的聚環氧烷(A),但是在使用塗佈機等塗佈時表現出良好的塗佈性,故以此為佳。
再者,聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)、及聚環氧烷(C)的混合物的平均官能基數並沒有特別限定,以2.1以上為佳,且以2.5以上4以下為更佳。在藉由根據各官能基數和莫耳比所算出的平均官能基數為2.1以上之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)產生反應伴隨的硬化進而得到聚氨酯時,其硬化(固化)性優異,聚氨酯變得具有更良好的機械物性,故以此為佳。
對於胺甲酸乙酯形成性組合物(E)中的異氰酸酯化合物(D)的含量比例也沒有特別限定。關於異氰酸酯化合物(D)的含量比例,相對於源自於前述聚環氧烷(A)及前述聚環氧烷(B)及前述聚環氧烷(C)的羥基的總量(MOH),源自於前述異氰酸酯化合物(D)的異氰酸酯基的量(MNCO)之比例(MNCO/MOH),以莫耳比計算為0.5以上、未滿4.0為佳,且以莫耳比計算為1.0以上、未滿2.5為更佳。當異氰酸酯化合物(D)的含量比例介於上述範圍內時,藉由胺甲酸乙酯形成性組合物(E)的反應伴隨的硬化進而得到聚氨酯時,其硬化(固化)性優異,聚氨酯變得具有更良好的機械物性,故以此為佳。
胺甲酸乙酯形成性組合物(E)所含有的聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)、以及異氰酸酯化合物(D),以利用真空加熱等方式進行脫水後使用為佳,然而在操作繁複的情況下也可以不脫水而直接使用。
關於胺甲酸乙酯形成性組合物(E)的製備方法,只要是能夠使胺甲酸乙酯形成性組合物(E)中所含有的原料均勻地分散的方法即可,並沒有特別限定,可以使用以往公知的各種攪拌方法,例如,可列舉出使用攪拌機進行攪拌的方法。
作為攪拌機,例如,可列舉出通用攪拌機、自轉公轉混合機(mixer)、分散機(disperser)、溶解機(dissolver)、捏合機(kneader)、混合機、實驗級混合擠出機(Labo Plastomill)、行星式混合機(planetary mixer)等。在聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)、異氰酸酯化合物(D)的任一者在攪拌溫度下皆為液體的情況下,適合使用自轉公轉混合機、通用攪拌機、分散機、溶解機。
另外,胺甲酸乙酯形成性組合物(E)在25℃下的黏度並沒有特別限定,通常為100mPa.s以上100000mPa.s以下,以200mPa.s以上30000mPa.s以下為佳,且以300mPa.s以上10000mPa.s以下為更佳。當胺甲酸乙酯形成性組合物(E)在25℃下的黏度介於上述範圍內時,在為了製備出胺甲酸乙酯形成性組合物(E)而使用各種攪拌機進行攪拌的情況下、或者在使用塗佈機等塗佈胺甲酸乙酯形成性組合物(E)時的前段作業中進行攪拌時,組合物的攪拌和處理變得容易,故以此為佳。
<胺甲酸乙酯預聚物(F)>
本發明的一樣態之胺甲酸乙酯預聚物(F)係胺甲酸乙酯形成性組合物(E)的反應產物,且在1分子中至少具有1個羥基。亦即,胺甲酸乙酯預聚物(F)係使得包括聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)、和異氰酸酯化合物(D)之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)發生反應所得到的反應產物,且在1分子中具有至少1個羥基之聚氨酯。
其中,作為用於得到胺甲酸乙酯預聚物(F)之胺甲酸乙酯形成性組合物(E),相對於源自於聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)、和聚環氧烷(C)之羥基的總量(MOH
),源自於異氰酸酯化合物(D)之異氰酸酯基的量(MNCO
)之比例(MNCO
/MOH
)未滿1.0。以0.20以上0.95以下為佳,且以0.20以上0.70以下為更佳。另外,上述比例(MNCO
/MOH
)表示莫耳比。在上述比例(MNCO
/MOH
)為1.0以上的情況下,在藉由使得胺甲酸乙酯形成性組合物(E)發生反應來製備胺甲酸乙酯預聚物(F)時,可能會出現凝膠化(固化)的情況,而且所得到的胺甲酸乙酯預聚物的塗佈性、保存穩定性差,因此難以操作。
胺甲酸乙酯預聚物(F)以包括碳數為3以上的環氧烷殘基、0.010meq/g以下的不飽和基、環氧乙烷殘基、芳香族胺殘基作為必要的構成成分為佳。
當胺甲酸乙酯預聚物之中含有超過0.010meq/g的不飽和基時,在與異氰酸酯化合物混合之後在需要時間時也容易維持低黏度,在為了從這些組合物得到聚氨酯而使用塗佈機等進行塗佈時,可使用時間長因而易於塗佈,然而由於所得到的聚氨酯的拉伸斷裂強度變低,因此容易在使用上變得困難。
在胺甲酸乙酯預聚物之中不包括碳數為3以上的環氧烷殘基和環氧乙烷殘基作為必要的構成成分的情況下,在與異氰酸酯化合物混合之後使用塗佈機等進行塗佈時的塗佈性差且實際上容易變得難以製備,所得到的聚氨酯的拉伸斷裂強度也不如預期,因此容易在使用上變得困難。
此外,在不包括芳香族胺殘基作為必要的構成成分的情況下,在與異氰酸酯化合物混合之後在需要時間時也容易維持低黏度,在為了從這些組合物得到聚氨酯而使用塗佈機等進行塗佈時,可使用時間長因而易於塗佈,然而由於所得到的聚氨酯的拉伸斷裂強度不如預期,因此容易在使用上變得困難。
胺甲酸乙酯預聚物(F)中的芳香族胺殘基的含量以介於1質量%〜50質量%的範圍內為佳,且以介於5質量%〜30質量%的範圍內為更佳。如果含量未滿1質量%則可能會發生所得到的聚氨酯的拉伸斷裂強度不如預期的情況,而如果超過50質量%則可能會發生可使用時間縮短因而加工性變差的情況。
胺甲酸乙酯預聚物(F)中的不飽和基的含量以0.010meq/g以下為佳,而並沒有特別限定,但由於所得到的聚氨酯容易變得具有高拉伸斷裂強度,因此以0.007meq/g以下為佳,以0.003meq/g以下為更佳,且以0.0015meq/g以下為最佳。在本樣態中,以與聚環氧烷(A)相同的方法測量出不飽和基的含量。
胺甲酸乙酯預聚物(F)的重量平均分子量以3000以上為佳。其中,以重量平均分子量介於5000~1000000的範圍內為佳,且以重量平均分子量介於10000至100000的範圍內為更佳。如果重量平均分子量未滿3000則在硬化時所需要的時間長而導致生產率差,且所得到的聚氨酯的拉伸強度也降低,因此容易在使用上變得困難。當重量平均分子量超過1000000時可能會發生可使用時間縮短因而塗佈性(加工性)差的情況。另外,可以使用凝膠滲透層析法(GPC)根據常規的方法測量出胺甲酸乙酯預聚物(F)的重量平均分子量。
在製造胺甲酸乙酯預聚物(F)時的聚環氧烷(A)和聚環氧烷(B)的含有比例並沒有特別限定,其質量比(聚環氧烷(A)/聚環氧烷(B))以介於99.9/0.1~40/60的範圍內為佳,以介於99/1~50/50的範圍內為更佳,且以介於95/5~70/30的範圍內為最佳。從質量比介於上述範圍內的胺甲酸乙酯預聚物(F)所得到的聚氨酯,拉伸斷裂強度變大,且透明性變好,故以此為佳。
再者,在製備胺甲酸乙酯預聚物(F)時的聚環氧烷(A)和聚環氧烷(B)合併的質量與聚環氧烷(C)的質量比例也沒有特別限定,質量比[聚環氧烷(A)+聚環氧烷(B)]/聚環氧烷(C)以介於99.9/0.1~60/40的範圍內為佳,以介於99.5/0.5至80/20的範圍內為更佳,且以介於99/1~90/10的範圍內為最佳。使用質量比介於上述範圍內的胺甲酸乙酯預聚物(F),雖然含有不飽和單
元醇少的聚環氧烷(A),但是在使用塗佈機等塗佈時表現出良好的塗佈性,故以此為佳。
再者,聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)和聚環氧烷(C)的混合物中的平均官能基數並沒有特別限定,以1.9以上為佳,且以2以上6以下為更佳。在藉由根據各官能基數和莫耳比所算出的平均官能基數為1.9以上之胺甲酸乙酯預聚物(F)產生反應伴隨的硬化進而得到聚氨酯時,其硬化(固化)性優異,聚氨酯變得具有更良好的機械物性,故以此為佳。
在製備胺甲酸乙酯預聚物(F)時的聚環氧烷(A)、聚環氧烷(B)、聚環氧烷(C)、以及異氰酸酯化合物(D),以利用真空加熱等方式進行脫水後使用為佳,然而在操作繁複的情況下也可以不脫水而直接使用。
<胺甲酸乙酯預聚物組合物>
根據本發明的一樣態之胺甲酸乙酯預聚物組合物,以除了胺甲酸乙酯預聚物(F)以外還包括具有酮-烯醇互變異構性的含活性亞甲基化合物、包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑為佳。
在不包括具有酮-烯醇互變異構性的含活性亞甲基化合物和包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的情況下,在使用不飽和基很少的聚環氧烷(A)和高反應性、高官能基數的聚環氧烷(B)所得到的胺甲酸乙酯預聚物與異氰酸酯混合時會立即進行交聯,可使用時間很短因此容易變得難以塗佈,而當為了延長可使用時間而減少催化劑的量、或加入酸延遲劑時則會與空氣中的水分發生副反應,因此硬化(固化)所需要的時間長因而降低了生產率,故容易在使用上變得困難。在本樣態中,由於丙酮和甲基乙基酮等簡單的酮類實質上不包含烯醇(enol),因此視為不具有酮-烯醇互變異構性而不包含在內。
作為具有酮-烯醇互變異構性的含活性亞甲基化合物,只要具有含活性亞甲基、可表現出酮-烯醇互變異構性的化合物並沒有特別限定,例如可
列舉出丙二腈、丙二酸二乙酯、乙醯丙酮、乙醯乙酸乙酯等,而以包括β-二酮、β-酮酯中的至少1種為佳,因為其可以顯著地延長可使用時間的同時表現出良好的生產率,且不損害所得到的聚氨酯的拉伸強度。
其中,以包括乙醯丙酮、乙醯乙酸乙酯中的1種以上為更佳,且以可在沸點為150℃以下之低溫下去除的乙醯丙酮為最佳,因為即使包括使用了不飽和基很少的聚環氧烷(A)和高反應性、高官能基數的聚環氧烷(B)且可使用時間很短之胺甲酸乙酯預聚物,其在實際使用上也可表現出很長的可使用時間。
在本發明的胺甲酸乙酯預聚物組合物中,具有酮-烯醇互變異構性的含活性亞甲基化合物的含量並沒有特別限定,而以介於0.1質量%~10質量%的範圍內為佳,且其與包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的含量之質量比(包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的質量/具有酮-烯醇互變異構性的含活性亞甲基化合物的質量)以介於0.1/99.9~3/97的範圍內為佳。
藉由將包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑與具有酮-烯醇互變異構性的含活性亞甲基化合物之質量比設定為3/97以下,能夠發揮出可使用時間顯著地延長的效果,且藉由設定為0.1/99.9以上,在短時間內能夠硬化因而可表現出良好的生產率,所得到的聚氨酯表現出高拉伸斷裂強度,故以此為佳。
其中,在本發明的胺甲酸乙酯預聚物組合物中的具有酮-烯醇互變異構性的含活性亞甲基化合物的含量以介於0.3質量%~3質量%的範圍內為佳,且其與包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的含量之質量比(包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的質量/具有酮-烯醇互變異構性的含活性亞甲基化合物的質量)以介於0.15/99.85~2/98的範圍內為佳。
本發明的胺甲酸乙酯預聚物組合物的製備方法,只要是能夠使胺甲酸乙酯預聚物組合物中所含有的原料均勻地分散的方法即可,並沒有特別限定,可以使用以往公知的各種攪拌方法,例如,可列舉出使用攪拌機進行攪拌的方法。作為攪拌機,例如,可列舉出通用攪拌機、自轉公轉混合機、分散機、溶解機、捏合機、混合機、實驗級混合擠出機、行星式混合機等。在胺甲酸乙酯預聚物(F)、具有酮-烯醇互變異構性的含活性亞甲基化合物、包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的任一者在攪拌溫度下皆為液態的情況下,適合使用自轉公轉混合機、通用攪拌機、分散機(disperser)、溶解機。
胺甲酸乙酯預聚物組合物也可以根據需求包括抗氧化劑、光穩定劑、擴鏈劑、酸延遲劑、其他的添加劑。
再者,胺甲酸乙酯預聚物組合物中的添加劑的含量並沒有特別限定,而以5質量%以下為佳,且以1質量%以下為更佳。
擴鏈劑並沒有特別限定,例如,可列舉出乙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、丁基乙基戊二醇、甘油、三羥甲基丙烷、新戊四醇、分子量為1000以下的低分子量聚亞烷基二醇等的乙二醇(glycol)類;乙二胺、N-胺基乙基乙醇胺、哌嗪(piperazine)、異佛爾酮二胺、二甲苯二胺等的多元胺。
酸延遲劑並沒有特別限定,例如,可列舉出酸性磷酸酯、羧酸類等。
再者,本發明的一樣態之胺甲酸乙酯預聚物組合物,以包括三唑(triazole)衍生物為佳。藉由在胺甲酸乙酯預聚物組合物中包括三唑衍生物,可以穩定地抑制在使用金屬催化劑使多官能胺甲酸乙酯原料進行反應進而硬化時所發生的硬化收縮,且容易形成成型性良好且外觀良好無皺摺之胺甲酸乙酯。而且,所得到的胺甲酸乙酯變得具有高硬度,且容易表現出良好的透明性。
可認為由於三唑衍生物作用於金屬催化劑,抑制乾燥、老化(aging)等硬化反應時的反應性,進而抑制了因多官能基的預聚物和異氰酸酯的快速硬化所引起的收縮,同時反應也均勻地進行且反應完成後的交聯度變高,因此所得到的胺甲酸乙酯表現出高硬度和良好的透明性。
在胺甲酸乙酯預聚物組合物不包括三唑衍生物的情況下,在使用多官能基的預聚物或異氰酸酯化合物並使用金屬催化劑形成胺甲酸乙酯時,容易變得難以使加工條件的影響小進而穩定地形成具有良好的塗膜外觀而無皺摺的胺甲酸乙酯,而且透明性易於降低,容易在使用上變得困難。
胺甲酸乙酯預聚物組合物中的三唑衍生物的含量以0.1質量%以上3質量%以下為佳。其中,三唑衍生物的含量以0.2質量%以上2質量%以下為佳,且以0.3質量%以上1.5質量%以下為更佳,因為可容易形成具有更高的透明性及良好的塗膜外觀。
若胺甲酸乙酯預聚物組合物中的三唑衍生物的含量未滿0.1質量%,則抑制皺摺的效果低且容易變得難以形成具有良好的塗膜外觀的胺甲酸乙酯,而若超過3質量%則在保存時容易發生相分離且加工性降低,同時互溶性也降低使得所得到的胺甲酸乙酯的透明性變差且由於塗佈不均勻而導致外觀變差,或者凝膠分率降低且拉伸強度和硬度等的物理性質變差,因此容易在使用上變得困難。
在胺甲酸乙酯預聚物組合物中的包括三唑衍生物的相對於金屬成分之胺甲酸乙酯化催化劑,三唑衍生物的莫耳比(三唑衍生物/包括金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑)以3倍以上為佳。其中,由於可容易維持良好的互溶性並表現出更高的透明性,且抑制皺摺的效果高也具有優異的塗膜外觀,因此相對於包括金屬成分之胺甲酸乙酯化催化劑,三唑衍生物的莫耳比(三唑衍生物/包括金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑)以7倍以上500倍以下為佳,以15倍以上300倍以下為更佳,且由於無論乾燥、硬化條件為何都可以更容易穩定地抑制皺摺因而以25倍以上200倍以下為最佳。
若相對於金屬催化劑之三唑衍生物的莫耳比小於3倍,則作用於金屬催化劑的三唑衍生物的莫耳比變得相對較少,因此金屬催化劑的反應活性的調整作用較小,變得難以抑制因硬化收縮所引起的皺摺,難以形成具有良好的塗膜外觀的胺甲酸乙酯,故容易在使用上變得困難。
胺甲酸乙酯預聚物組合物中的三唑衍生物只要包括在5元環中包含3個氮原子之三唑結構,並沒有特別限定。若三唑衍生物之不包含3個氮原子的化合物,抑制硬化收縮(其可認為是適度地將氮與金屬催化劑配位進而使得在溫度升高時和乾燥、老化時的催化活性變溫和所造成的影響)的效果小,且難以穩定地形成具有良好的塗膜外觀而無皺摺的胺甲酸乙酯。
作為三唑衍生物,例如,可列舉出1,2,4-三唑衍生物、1,2,3-三唑衍生物。
其中,以包括1種以上的1,2,3-三唑衍生物之其中1種的苯並三唑衍生物為佳,因為其抑制硬化收縮的效果高,且容易形成具有良好的塗膜外觀的胺甲酸乙酯。再者,三唑衍生物以具有1個以上的酚性羥基為佳,因為其抑制皺摺的效果容易變高,且以酚性羥基的鄰位具有取代基為更佳,因為其難以與異氰酸酯反應而失活且容易穩定地抑制皺摺。可列舉出三級丁基等的四級取代基、三唑基等的三級取代基、亞甲基等的二級取代基作為酚性羥基的鄰位所具有的取代基的較佳範例。再者,以在酚性羥基的對位具有烷基或酯基為佳,因為三唑衍生物容易被液化,且互溶性良好不易發生不均勻的塗佈,故容易形成具有透明外觀的胺甲酸乙酯。
三唑衍生物的分子量以介於100~2000的範圍內為佳,以介於200~1000的範圍內為更佳,且以介於300~700的範圍內為最佳,因為其不易在硬化時揮發和從胺甲酸乙酯流失(bleed),抑制皺摺的效果容易提高,而且互溶性良好使得所得到的胺甲酸乙酯不易發生不均勻的塗佈,進而容易形成具有透明外觀的胺甲酸乙酯。雖然並沒有特別限定,但上述三唑衍生物以在室溫下為液態為佳,因為其容易具有優異的互溶性,所得到的胺甲酸乙酯的透明性等的塗膜外觀容易變得更良好。也可以根據需求包括相對於三唑衍生物為10質量%以下之微量的稀釋劑,以使其成為液態。
雖然並沒有特別限定,但可列舉出由下列通式(2)所表示的化合物作為1,2,4-三唑衍生物。此外,也包括這些化合物的互變異構物。
[化2]
(在式(2)中,R3、R4及R5並沒有特別限定,且可以任意地選擇取代基的種類、和是否存在取代基。)
R3、R4及R5例如可列舉出烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、芳香基或烷基取代的芳香基、雜芳香基或烷基取代的雜芳香基、烷氧基烷基、醯氧基烷基、羥基、鹵素、聚氧化烯(polyoxy alkylene)基、氫等。
可列舉出4-胺基-1,2,4-三唑、1,2,4-三唑、3-巰基1,2,4-三唑等適合使用作為上述化合物。
雖然並沒有特別限定,但可列舉出由下列通式(3)所表示的化合物作為1,2,3-三唑衍生物。此外,也包括這些化合物的互變異構物。
[化3]
(在式(3)中,R3、R4及R5並沒有特別限定,且可以任意地選擇取代基的種類、和是否存在取代基。)
R3、R4及R5例如可列舉出烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、芳香基或烷基取代的芳香基、雜芳香基或烷基取代的雜芳香基、烷氧基烷基、醯氧基烷基、羥基、鹵素、聚氧化烯基、氫等。再者,式中的R3、R4可以彼此獨立,也可以彼此鍵結而形成例如芳香基、雜芳香基、環烷基、或環烯基等的環。
苯並三唑衍生物係1,2,3-三唑衍生物,且其為具有在三唑的4位和5位含有碳之苯環結構的化合物,雖然沒有特別限定,但可列舉出由下列通式(4)所表示的化合物。此外,也包括這些化合物的互變異構物。
[化4]
(在式(4)中,R3、R4、R5、R6及R7並沒有特別限定,且可以任意地選擇取代基的種類、和是否存在取代基。)
R3、R4、R5、R6及R7例如可列舉出烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、芳香基或烷基取代的芳香基、雜芳香基或烷基取代的雜芳香基、烷氧基烷基、醯氧基烷基、羥基、鹵素、聚氧化烯基、氫等。
上述化合物並沒有特別限定,例如,可列舉出2,2’-[[(甲基-1H-苯並三唑-1-基)甲基]亞胺基]雙乙醇(由城北化學工業所製造的TT-LYK)、1-[N,N-雙(2-乙基己基)胺基甲基]甲基苯並三唑(由城北化學工業所製造的TT-LX)、羧基苯並三唑(由城北化學工業所製造的CBT-1)、1-[N,N-雙(2-乙基己基)胺基甲基]苯並三唑(由城北化學工業所製造的BT-LX)、1,2,3-苯並三唑、6-(2-苯並三唑基)-4-三級辛基-6’-三級丁基-4’-甲基-2,2’-亞甲基雙酚(由城北化學工業所製造的JAST-500)、2,2’-亞甲基雙[6-(2H-苯並三唑-2-基)-4-三級辛基酚](由城北化學工業所製造的JF-832)、2-(2’-羥基-5’-三級辛基苯基)苯並三唑(由城北化學工業所製造的JH-83)、2-(2’-羥基-3’,5’-二三級戊基苯基)苯並三唑(由城北化學工業所製造的JF-80)、2-(2’-羥基-3’-三級丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯並三唑(由城北化學工業所製造的JF-79)、2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯並三唑(由城北化學工業所製造的JF-77)等。
可列舉出在上述通式(4)中的R3、R4、R5、R6、R7的任何1個以上之中具有酚性羥基的化合物,作為具有酚性羥基的苯並三唑衍生物。酚性羥基意指直接鍵結於苯環的羥基,上述含有酚性羥基的芳香基可以直接鍵結於苯並三唑,也可以不直接鍵結,但由於可促進三唑與金屬的配位、調整反應性且容易抑制皺摺,因此含有酚性羥基的芳香基以直接鍵結於苯並三唑為佳。
其中,以苯氧基的鄰位和三唑氮直接鍵結的化合物為更佳,因為異氰酸酯與酚性羥基不易產生反應,抑制皺摺的效果容易提高,雖然沒有特別限定,但可列舉出由下列通式(5)所表示的化合物。此外,也包括這些化合物的互變異構物。
[化5]
(在式(5)中,R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9及R10並沒有特別限定,且可以任意地選擇取代基的種類、和是否存在取代基。)
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9及R10例如可列舉出烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、芳香基或烷基取代的芳香基、雜芳香基或烷基取代的雜芳香基、烷氧基烷基、醯氧基烷基、羥基、鹵素、聚氧化烯基、氫等。其中,通式中的R8以三級丁基等的4級取代基、三唑基等的3級取代基、亞甲基等的2級取代基為更佳,且由於容易液態化,因此R6以具有烷基或酯基等的取代基為佳。
上述化合物並沒有特別限定,可列舉出2-(2H-苯並三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚(由BASF公司所製造的Tinuvin 571)、3-(2H-苯並三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羥基-苯丙酸的碳數為7~9之烷基酯(由BASF公司所製造的Tinuvin 99-2)等最適合用於抑制皺摺。
<包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑>
本發明一樣態之胺甲酸乙酯預聚物組合物,以包括包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑為佳。
藉由包括包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑,以高催化活性和選擇性優先地促進胺甲酸乙酯化反應,可以容易地以高生產率形成期望的具有高機械強度之胺甲酸乙酯。再者,藉由包括包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑,可以表現出高硬化性,且在添加三唑衍生物時容易抑制皺摺,進而容易形成具有優異的塗膜外觀之胺甲酸乙酯,故以此為佳。
另一方面,在僅使用胺催化劑等不包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的情況下、或在無催化劑系統等不包括包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的情況下,由於三唑衍生物不與作為催化劑功用的金屬配位,無法得到抑制被視為硬化收縮所造成的皺摺的效果,因此容易在使用上變得困難,而且由於容易發生空氣中的水分與異氰酸酯之間的起泡反應(脲(urea)化反應)等的副反應,且可能發生因氣泡而使得塗膜外觀變差、或者形成懸鏈而未形成均勻的交聯結構而使得硬化性和透明性變差等的情況,因此容易在使用上變得困難。
在聚氨酯預聚物組合物中的包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的含量以0.5質量%以下為佳。雖然沒有特別限定,但包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的含量以介於0.001質量%~0.1質量%的範圍內為佳,且以介於0.005質量%~0.07質量%的範圍內為更佳,因為其成型性變得更好且所得到的胺甲酸乙酯容易變得具有良好的塗膜外觀。
當包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑的含量超過0.5質量%時,硬化反應會變得過快使得成型性變差,同時也會容易促進皺摺產生,而抑制皺摺所需要的三唑衍生物的用量會變得過多造成互溶性變差,所得到的胺甲酸乙酯的拉伸強度和透明性變差,因此容易在使用上變得困難。
作為包含金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑,只要是包含金屬成分且表現出胺甲酸乙酯化活性的化合物,並沒有特別限定,而以包含Fe、Sn、Zr、Ti、Al中任意一種以上的金屬之有機金屬化合物為佳。其中,以容易取得且催化劑活性與溫度依賴性低的Sn催化劑、以及容易調整反應性的Fe螯合催化劑、Zr螯合催化劑、Ti螯合催化劑、Al螯合催化劑等的金屬螯合催化劑之中的1種或2種以上為更佳,因為其在加入三唑衍生物時可以容易地抑制皺摺,且以在加入三唑衍生物時對皺摺具有高抑制效果之Fe螯合催化劑為最佳。
Sn催化劑並沒有特別限定,例如,可列舉出二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、多丁基二丁基錫(dibutyltin diversate)、雙(乙醯丙酮)二丁基錫等。
雖然沒有特別限定,但可列舉出以下範例,例如三乙醯丙酮鐵等作為Fe螯合催化劑,四乙醯丙酮鋯、乙基乙醯乙酸鋯等作為Zr螯合催化劑,乙醯丙酮鈦、乙酸乙酯鈦等作為Ti螯合催化劑,三乙醯丙酮鋁等作為Al螯合催化劑。
<異氰酸酯化合物(G)、胺甲酸乙酯形成性組合物(H)>
本發明一樣態之胺甲酸乙酯形成性組合物(H)係包括胺甲酸乙酯預聚物(F)和異氰酸酯化合物(G)的組合物。
異氰酸酯化合物(G)並沒有特別限定,可以列舉出與異氰酸酯化合物(D)相同的化合物,且異氰酸酯的較佳的範例也相同。異氰酸酯化合物(G)和異氰酸酯化合物(D)可以是相同化合物,也可以是不同化合物。
對於胺甲酸乙酯形成性組合物(H)中的異氰酸酯化合物(G)的含量,並沒有特別限定,而相對於源自於胺甲酸乙酯預聚物(F)的羥基(MOH
),源自於異氰酸酯化合物(G)的異氰酸酯基的量(MNCO
)之比例(MNCO
/MOH
),以莫耳比計算為0.5以上且未滿4.0為佳。再者,胺甲酸乙酯預聚物(F)和異氰酸酯化合物(G)的質量比以介於99/1~70/30的範圍內為佳。
當異氰酸酯化合物(G)的含量介於上述範圍內時,藉由胺甲酸乙酯形成性組合物(H)的反應伴隨的硬化進而得到聚氨酯時,其硬化(固化)性優異,聚氨酯變得具有良好的機械物性,故以此為佳。
用於胺甲酸乙酯形成性組合物(H)的胺甲酸乙酯預聚物(F)和異氰酸酯化合物(G),以利用真空加熱等進行脫水後使用為佳,然而在操作繁複的情況下也可以不脫水而直接使用。
關於胺甲酸乙酯形成性組合物(H)的製備方法,只要是能夠使胺甲酸乙酯形成性組合物(H)中所含有的預聚物和原料均勻地分散的方法即可,並沒有特別限定,可列舉出使用以往公知的各種攪拌方法進行攪拌的方式。作為攪拌機,例如,可列舉出通用攪拌機、自轉公轉混合機、分散機、溶解機、捏合機、混合機、實驗級混合擠出機、行星式混合機等。在胺甲酸乙酯預聚物(F)及異氰酸酯化合物(G)的任一者在攪拌溫度下皆為液體的情況下,適合使用通用攪拌機、自轉公轉混合機、分散機、溶解機。
另外,胺甲酸乙酯形成性組合物(H)在25℃下的黏度並沒有特別限定,通常為100mPa.s以上100000mPa.s以下,以200mPa.s以上30000mPa.s以下為佳,且以300mPa.s以上10000mPa.s以下為更佳。當胺甲酸乙酯形成性組合物(H)在25℃下的黏度介於上述範圍內時,在為了製備出胺甲酸乙酯形成性組合物(H)而使用各種攪拌機進行攪拌的情況下、或者在使用塗佈機等塗佈胺甲酸乙酯形成性組合物(H)時的前段作業中進行攪拌時,胺甲酸乙酯形成性組合物(H)的攪拌和處理變得容易,故以此為佳。
<胺甲酸乙酯形成性組合物、胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)>
為了使胺甲酸乙酯形成性組合物(E)或(H)、或者胺甲酸乙酯預聚物(F)容易操作,或是可得到所需的黏度和塗佈性,因此可以將其與有機溶劑混合,進而製備出胺甲酸乙酯形成性組合物或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)。
此時,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I)包括胺甲酸乙酯形成性組合物(E)、及有機溶劑,此胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I)中的胺甲酸乙酯形成性組合物的濃度為10質量%以上99質量%以下。
再者,胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)包括胺甲酸乙酯預聚物(F)、及有機溶劑,此胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)中的胺甲酸乙酯預聚物(F)的濃度為10質量%以上99質量%以下。
再者,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I)包括胺甲酸乙酯形成性組合物(H)、及有機溶劑,此胺甲酸乙酯形成性組合物(H)的濃度為10質量%以上99質量%以下。
作為有機溶劑,例如,可列舉出甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮、苯、二噁烷、乙腈、四氫呋喃、二甘二甲醚、二甲亞碸、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺等。從溶解性、有機溶劑的沸點等的觀點來看,以乙酸乙酯、甲苯、甲基乙基酮或上述的混合溶劑為佳。另外,可以在製備胺甲酸乙酯形成性組合物時、在製備出的胺甲酸乙酯形成性組合物進行反應時、或者在反應結束時、以及在藉由胺甲酸乙酯形成性組合物的反應而得到預聚物時的反應時、或者在反應結束時等任意的階段中加入這些溶劑。
胺甲酸乙酯形成性組合物溶液或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)中的胺甲酸乙酯形成性組合物(E)、(H)、或胺甲酸乙酯預聚物(F)的濃度為10質量%以上90質量%以下,且以30質量%以上70質量%以下為佳。當濃度介於上述範圍內時,在利用塗佈機等塗佈胺甲酸乙酯形成性組合物溶液或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)時,可得到良好的塗佈性,能夠使得此胺甲酸乙酯形成性組合物溶液或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)變得容易操作。
再者,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)在25℃下的黏度並沒有特別限定,以100mPa.s以上100000mPa.s以下為佳。當黏度介於上述範圍內時,在利用塗佈機等塗佈胺甲酸乙酯形成性組合物溶液或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)時,可得到良好的塗佈性,能夠使得此胺甲酸乙酯形成性組合物溶液或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)變得容易操作。
<聚氨酯(J)>
本發明一樣態之聚氨酯(J)係胺甲酸乙酯形成性組合物(E)、胺甲酸乙酯形成性組合物(H)、胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I)中的胺甲酸乙酯形成性組合物(E)、或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)中的胺甲酸乙酯形成性組合物(H)之反應產物。
可以藉由各種方法使得胺甲酸乙酯形成性組合物(E)、(H)、或者胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I)、或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)進行反應,並硬化(固化)進而得到聚氨酯(J)。上述聚氨酯(J)的製造方法並沒有特別限定。例如,可以根據需要在胺甲酸乙酯化催化劑、溶劑、抗氧化劑、光穩定劑、擴鏈劑、交聯劑、其他添加劑等的存在下,藉由使得胺甲酸乙酯形成性組合物(E)、(H)、或者胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I)、或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)在常溫或150℃以下的高溫下進行胺甲酸乙酯化反應、脲化反應而製備。
此處,在利用塗佈機等塗佈胺甲酸乙酯形成性組合物(E)、(H)、或者胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I)、或胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)時,具有非常優異的塗佈性,因此可得到厚度薄且厚度均勻的聚氨酯(J)的塗膜或聚氨酯片。
聚氨酯(J)的塗膜的厚度並沒有特別的限制,而由於塗膜的外觀可變得特別良好,因此塗膜的厚度以1μm以上1000μm以下為佳,且以20μm以上300μm以下為更佳。
聚氨酯(J)的用途並沒有特別限定,也可以應用於一般使用聚氨酯的任何用途上,且特別適用於需要機械物性或黏著/接著特性等的用途上。具體而言,可列舉出建築/土木工程用的密封材料、建築用彈性接著劑等的接著劑、膠帶(gum tape)或表面保護膜、光學用材料為代表的各種黏著劑、塗料、彈性體(elastomer)、防水膜材料、地板材料、增塑劑、軟質聚氨酯發泡體(polyurethane foam)、半硬質聚氨酯發泡體、硬質聚氨酯發泡體等的用途作為適用的範例。其中,由於對聚氨酯的機械物性或黏著/接著特性的要求高,也要求具有加工性和可塗佈性,因此以作為密封材料、塗料、黏著劑、接著劑使用為特佳。
[實施例]
以下,藉由實施例更具體地說明本發明,然而只要不超過本發明的主旨即可,本發明不應解釋為限定於以下的實施例。另外,以下的實施例及比較例中所使用的原料、以及評估方法如以下所示。
(原料1)在實施例及比較例中所使用的聚環氧烷(A或AC)利用以下的方法求得在實施例及比較例中所使用的聚環氧烷的性質。
<聚環氧烷的不飽和度>
可根據高分子論文集1993,50,2,121-126中所記載之NMR法測量,進行800次的掃描以測量出聚環氧烷的不飽和度。
<聚環氧烷的羥值和數量平均分子量>
可根據JIS-K1557-1中所記載的方法測量聚環氧烷的羥值。再者,從聚環氧烷的羥值和聚環氧烷在1分子中的羥基數計算出聚環氧烷的數量平均分子量。
<聚環氧烷的分子量分佈(Mw/Mn)>
對於聚環氧烷的分子量分佈(Mw/Mn),可使用凝膠滲透層析法(GPC),藉由以下的步驟測量。將10mg的聚環氧烷和10ml的四氫呋喃(THF)放入樣本瓶內,並靜置1天以將聚環氧烷溶解於THF中,且利用PTFE濾芯式過濾器(cartridge filter)(0.5μm)過濾,以製作出GPC測量用的樣本。
對於GPC測量,可使用THF作為展開溶劑,以柱溫40°C進行測量,並使用由東曹公司所製造之具有已知分子量的8點標準聚苯乙烯的3階近似曲線作為校準曲線,進行分子量分佈(Mw/Mn)的解析。可使用由東曹公司所製造的HLC-8320GPC作為測量裝置,並使用由東曹公司所製造的HLC-8320GPC-ECOSEC-WorkStation進行分析。
<聚環氧烷的黏度>
可根據JIS K-1557-5中所記載的方法求得聚環氧烷的黏度。具體而言,使用錐板式(cone/plate)旋轉黏度計,在25℃的溫度下,以0.1(1/s)的剪切速率進行測量,並使用由安東帕(Anton-Paar)公司所製造的MCR-300作為測量裝置。
(原料1-1)在實施例中所使用的聚環氧烷(A)
藉由將含有亞胺基的磷腈鎓鹽(以下稱為IPZ催化劑)和三異丙氧基鋁組合使用,充分地進行脫水/脫溶劑,並將充分進行了脫水的環氧丙烷添加至2官能基且分子量為400的聚氧化丙二醇中,以得到聚環氧烷(A1)、(A2)和(A3)。(A1)、(A2)和(A3)係僅具有環氧丙烷基作為氧化烯基、且在1分子中具有2個羥基之聚氧化丙二醇(二醇)。(A1)、(A2)和(A3)的性質如表1所示,(A1)、(A2)和(A3)的不飽和單元醇的量極少(不飽和度極低),分子量分佈窄。
藉由將IPZ催化劑和三異丙氧基鋁組合使用,充分地進行脫水/脫溶劑,並將充分進行了脫水的環氧丙烷和環氧乙烷依序添加至2官能基且分子量為400的聚氧化丙二醇中,以得到聚環氧烷(A4)。(A4)係鍵結了環氧丙烷基鏈和環氧乙烷基鏈,且在1分子中具有2個羥基之聚氧化烯二醇(polyoxy propylene glycol)(二醇,diol)。(A4)的性質如表1所示,(A4)的不飽和單元醇的量也極少(不飽和度極低),分子量分佈也窄。
藉由將IPZ催化劑和三異丙氧基鋁組合使用,充分地進行脫水/脫溶劑,並將充分進行了脫水的環氧丙烷添加至三官能基且分子量為600的聚氧化丙烯三醇中,以得到聚環氧烷(A5)和(A6)。(A5)和(A6)係僅具有環氧丙烷基作為氧化烯基、且在1分子中具有3個羥基之聚氧化丙烯三醇。(A5)和(A6)的性質如表1所示,(A5)和(A6)的不飽和單元醇的量極少(不飽和度極低),分子量分佈窄。
聚環氧烷(A7)係使用氫氧化鉀催化劑所得到的在1分子中具有3個羥基且分子量為980的聚氧化丙烯三醇。(A7)係市售的由三洋化成工業公司(股)所製造的GP1000。(A7)的性質如表1所示,(A7)的不飽和單元醇的量少(不飽和度低),分子量分佈也窄,但不飽和度比(A1)至(A6)較高。
(原料1-2)在比較例中所使用的聚環氧烷(AC)
藉由僅使用IPZ催化劑,充分地進行脫水/脫溶劑,並將充分進行了脫水的環氧丙烷添加至2官能基且分子量為400的聚氧化丙二醇中,以得到聚環氧烷(AC1)。(AC1)係僅具有環氧丙烷基作為氧化烯基且在1分子中具有2個羥基之聚氧化丙二醇(二醇)。(AC1)的性質如表1所示,(AC1)的不飽和度高,且不飽和度並未滿足0.010meq/g以下的範圍。
藉由使用氫氧化鉀催化劑,利用一般的方法,將環氧丙烷加入2官能基的聚氧化丙二醇中,以得到聚環氧烷(AC2)。(AC2)係僅具有環氧丙烷基作為氧化烯基且在1分子中具有2個羥基之聚氧化丙二醇(二醇)。(AC2)的性質如表1所示,(AC2)的不飽和度高,且不飽和度並未滿足0.010meq/g以下的範圍,而(AC2)的不飽和度比(AC1)更高。
也同樣藉由使用氫氧化鉀催化劑,利用一般的方法,將環氧丙烷和環氧乙烷依序添加至3官能基的聚氧化丙烯三醇中,以得到聚環氧烷(AC3)。(AC3)係鍵結了環氧丙烷基鏈和環氧乙烷基鏈且在1分子中具有3個羥基之聚氧化烯三醇。(AC3)的性質如表1所示,(AC3)的不飽和度也高,且不飽和度並未滿足0.010meq/g以下的範圍,(AC3)的不飽和度與(AC2)相同,而比(AC1)更高。
聚環氧烷(AC4)也是使用氫氧化鉀催化劑所得到的在1分子中具有2個羥基且分子量為600的聚氧化丙烯三醇。(AC4)係市售的由三洋化成工業公司(股)所製造的Sannix PP600。(AC4)的性質如表1所示,(AC4)的數量平均分子量低,且數量平均分子量並未滿足800以上的範圍。
另外,在實施例中所使用的聚環氧烷(A1)至(A7)、和在比較例中所使用的聚環氧烷(AC1)至(AC4),任一者皆在進行了加熱/真空脫水之後使用。再者,對於利用IPZ催化劑所製備出的聚環氧烷,則在去除了催化劑之後使用。
(原料2)聚環氧烷(B)
(原料2-1)在實施例中所使用的聚環氧烷(B1)、(B2)、(B3)
聚環氧烷(B1)係市售的甲苯二胺類聚丙二醇,且使用官能基的標稱數為4.0、羥值為363mgKOH/g、在25℃下的黏度為9350mPa.s之由東邦化學工業所製造的Toho多元醇(polyol)AR-2589。
聚環氧烷(B2)係市售的苯胺類多元醇,且使用官能基的標稱數為2.0、羥值為437mgKOH/g、在25℃下的黏度為1516mPa.s之由東邦化學工業所製造的Toho多元醇AB-250。
聚環氧烷(B3)係市售的甲苯二胺類聚丙二醇/聚乙二醇共聚物,且使用官能基的標稱數為4.0、羥值為400mgKOH/g、在25℃下的黏度為15000mPa.s之由三洋化成工業所製造的Sannix HM-551。
(原料3)聚環氧烷(C)
(原料3-1)在實施例中所使用的聚環氧烷(C)
聚環氧烷(C1)、(C2)和(C3)為聚乙二醇單甲醚,且由在1分子中具有1個羥基和環氧乙烷基所構成。(C1)、(C2)和(C3)的性質如表2所示,而(C1)、(C2)和(C3)具有不同的分子量。在(C1)、(C2)和(C3)的任一者中,皆為環氧乙烷基的含量比例高,而分子量越高,環氧乙烷基的含量比例越高。
聚環氧烷(C4)為聚乙二醇單丁醚、聚環氧烷(C5)為聚乙二醇單硬脂基醚、聚環氧烷(C6)為聚乙二醇單月桂基醚、聚環氧烷(C7)為聚乙二醇辛基苯基醚,且任一者皆由在1分子中具有1個羥基和環氧乙烷基所構成。(C4)、(C5)、(C6)和(C7)的性質如表2所示。
聚環氧烷(C8)和(C9)為聚(乙烯/丙烯)二醇單甲醚,且由在1分子中具有1個羥基、環氧乙烷基和環氧丙烷基所構成。(C8)和(C9)的性質如表2所示,而(C8)和(C9)具有不同的分子量和環氧乙烷基的含量比例。由於(C8)和(C9)包含環氧丙烷基,因此環氧乙烷基的含量比例低,而(C9)的環氧乙烷基的含量比例比(C8)更低。
作為聚環氧烷(C10),使用了羥值為80mgKOH/g、分子量為700之聚乙二醇單甲醚。
(原料3-2)在比較例中所使用的聚環氧烷(CC)
聚環氧烷(CC1)為聚乙二醇,且在1分子中具有2個羥基。(CC1)的性質如表2所示。
聚環氧烷(CC2)為聚丙二醇單甲醚,不包含環氧乙烷殘基。(CC2)的性質如表2所示。
[表2]
(原料4)在實施例及比較例中所使用的異氰酸酯化合物(D)、(G)
在實施例及比較例中,使用以下3種類型作為異氰酸酯化合物(D)、(G)。
異氰酸酯化合物(D1)、(G1):異氰酸酯化合物(D1)和(G1)為相同的,根據使用目的而使用不同的名稱作區分。(D1)、(G1)為1,6-六亞甲基二異氰酸酯(HDI)類的改性異氰酸酯,其係由東曹股份公司所製造的Coronate HXLV,且(D1)、(G1)中的異氰酸酯基的平均官能基數為3.2。
異氰酸酯化合物(D2):為HDI類的改性三聚異氰酸酯,其係由東曹股份公司所製造的AQUANATE 105,且(D2)中的異氰酸酯基的平均官能基數為3.4。
異氰酸酯化合物(D3):(D3)為1,6-六亞甲基二異氰酸酯(HDI)。(D3)中的異氰酸酯基的平均官能基數為2.0。
(原料5)添加劑
在實施例及比較例中,加入胺甲酸乙酯化催化劑、根據需求的酮-烯醇互變異構性化合物、三唑衍生物、酸延遲劑作為添加劑。使用由和光純藥股份公司所製造的二月桂酸二辛基錫(簡稱:DOTDL)、三乙醯丙酮鐵(Fe(acac)3)作為胺甲酸乙酯化催化劑。
使用乙醯丙酮作為酮-烯醇互變異構化合物,使用3-(2H-苯並三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羥基-苯丙酸的碳數為7~9之烷基酯(由BASF所製造的Tinuvin 99-2,液態)作為三唑衍生物,且使用2-乙基己基酸式磷酸酯作為酸延遲劑。
(原料6)溶劑
在實施例及比較例中,在使用胺甲酸乙酯形成性組合物溶液的情況下,使用由富士底片(FUJIFILM)和光純藥有限公司所製造的乙酸乙酯、或由富士底片和光純藥有限公司所製造的甲基乙基酮作為溶劑。
(胺甲酸乙酯形成性組合物的製備)
在實施例及比較例中,將預定量的每種原料放入50ml的樣本瓶中,並藉由使用自轉公轉混合機在常溫下進行攪拌和除泡,進而得到胺甲酸乙酯形成性組合物。自轉公轉混合機使用由聯宙(Thinky)股份公司所製造的除泡練太郎ARE-310,並以2000rpm的旋轉速度進行5分鐘的自轉,且以2200rpm的旋轉速度進行5分鐘的公轉。
(胺甲酸乙酯形成性組合物的性能評價)
<胺甲酸乙酯形成性組合物的塗佈性和硬化性>
使用BAKER式塗佈機(applicator),將胺甲酸乙酯形成性組合物或胺甲酸乙酯形成性組合物溶液塗佈於帝人Film Solutions公司所製造的已離型處理之PET膜(Purex A31)上,使其在乾燥後的厚度為100μm以下。之後,使胺甲酸乙酯形成性組合物在23℃和相對濕度為50%的環境下靜置1週,以得到聚氨酯的塗膜。再者,關於胺甲酸乙酯形成性組合物的溶液,在塗佈之後,將其在設定為100℃的烘箱(oven)中放置3分鐘以使溶劑揮發,然後在23℃和相對濕度為50%的環境下靜置1週,以得到聚氨酯的塗膜。
在上述方法中,對於胺甲酸乙酯形成性組合物和其溶液的塗佈性,將在塗佈後藉由在23℃和相對濕度為50%的環境下靜置1週時胺甲酸乙酯形成性組合物進行反應所得到的聚氨酯塗膜之表面外觀和厚度作為指標,依照以下的標準進行評估。另外,聚氨酯塗膜的表面外觀以目視觀察,而聚氨酯塗膜的厚度則利用厚度計進行測量。
再者,關於胺甲酸乙酯形成性組合物和其溶液內的胺甲酸乙酯形成性組合物的硬化性,隨時間的改變用手指觸摸在23℃和相對濕度為50%的環境下靜置1週的過程中所得到的聚氨酯塗膜的表面,將此時的黏性觸感作為指標,依照以下的標準進行評估。
<胺甲酸乙酯形成性組合物或胺甲酸乙酯形成性組合物溶液的塗佈性>
A(塗佈性合格):當以目視觀察時聚氨酯塗膜的表面平滑且聚氨酯塗膜的中心與邊緣之間的厚度差未滿5%的情況。
B(塗佈性合格):當以目視觀察時聚氨酯塗膜的表面平滑且聚氨酯塗膜的中心與邊緣之間的厚度差介於5%~10%的範圍內的情況。
C(塗佈性不合格):當以目視觀察時聚氨酯塗膜的表面粗糙、或聚氨酯塗膜的中心與邊緣之間的厚度差超過10%的情況。
<成型性(塗佈性+厚度不均勻)>
A(成型性合格):沒有塗佈不均勻,且可得到邊緣部與中心部之間的厚度差為3%以下的具有均勻厚度之成型片的情況。
B(成型性合格):目視觀察到輕微的塗佈不均勻的情況。或者,邊緣部與中心部之間的厚度差超過3%且為5%以下之存在輕微的厚度不均勻的情況。
C(成型性不合格):在塗佈時或乾燥時有液體流動(難以均勻地成型)、或邊緣部與中心部之間的厚度差超過5%而存在明顯的厚度不均勻的情況。
<胺甲酸乙酯形成性組合物的硬化性>
A(硬化性合格):在23℃、相對濕度為50%的環境下靜置1天之後,黏性觸感幾乎消失,且保持3天之後,黏性觸感並沒有隨時間改變的情況。
B(硬化性合格):在23℃、相對濕度為50%的環境下靜置1~3天之後,黏性觸感幾乎消失,且保持7天之後,黏性觸感並沒有隨時間改變的情況。
C(硬化性不合格):即使在23℃、相對濕度為50%的環境下靜置3天之後,也仍有黏性觸感(硬化不充分)、或者保持7天之後黏性觸感也仍存在且會隨時間改變(硬化非常慢)的情況。
此外,對於聚氨酯塗膜的拉伸斷裂強度,如前述方式塗佈,從硬化後的厚度大約為100μm的聚氨酯塗膜取出(沖孔)ASTM 1822號的啞鈴狀(dumbbell)試驗片,且使用由Orientec股份公司所製造的拉伸試驗機RTG-1210,以拉伸試驗機的夾頭(chuck)距離為30mm、拉伸速度為50mm/分進行拉伸試驗,並以試驗片斷裂時的應力作為拉伸斷裂強度,依照以下的標準進行評估。
<從胺甲酸乙酯形成性組合物得到的聚氨酯塗膜的外觀和拉伸斷裂強度>
A(外觀合格):聚氨酯塗膜光滑且無缺陷的情況。
B(外觀合格):聚氨酯塗膜光滑,但可以看到少許的凝膠(gel)或魚眼(fish eye)的情況。
C(外觀不合格):聚氨酯塗膜凹凸不平,可以看到許多的凝膠和魚眼的情況。
A(強度合格):聚氨酯塗膜的拉伸斷裂強度為2MPa以上的情況。
B(強度合格):聚氨酯塗膜的拉伸斷裂強度為1MPa以上未滿2MPa的情況。
C(強度不合格):聚氨酯塗膜的拉伸斷裂強度未滿1MPa的情況。
<可使用時間>
A(可使用時間合格):混合硬化劑後,超過48小時都保持流動性,且24小時後的黏度上升率為50%以下。
B(可使用時間合格):混合硬化劑後,超過30小時都保持流動性,且18小時後的黏度上升率為50%以下。
C(可使用時間不合格):混合硬化劑後,30小時內失去流動性(凝膠化)的情況,或者是18小時後的黏度上升率超過50%的情況。
D(可使用時間不合格):混合硬化劑後,12小時內失去流動性(凝膠化)的情況,或者是6小時後的黏度上升率超過50%的情況。
<是否有皺摺、起泡>
A(皺摺/起泡合格):所得到的胺甲酸乙酯沒有皺摺,且視覺上平滑無顆粒。
B(皺摺/起泡合格):所得到的胺甲酸乙酯沒有皺摺、氣泡,但因顆粒等而平滑度稍差的情況或者是視覺上透明性差的情況。
C(皺摺/起泡不合格):所得到的胺甲酸乙酯出現氣泡導致塗膜外觀差的情況。
D(皺摺/起泡不合格):所得到的胺甲酸乙酯因硬化收縮而出現皺摺導致塗膜外觀差的情況。
在實施例1中,胺甲酸乙酯形成性組合物(E1)包括80重量份的聚環氧烷(A2)和20重量份的聚環氧烷(B1)、3重量份的聚環氧烷(C1)、及異氰酸酯化合物(D1)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的二月桂酸二辛基錫(DOTDL)。其中源自於(A2)、(B1)和(C1)的羥基的量(MOH
)和源自於(D1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D1)的MNCO
/(A2)、(B1)和(C1)的MOH
=1.05。實施例1的結果如表3所示,胺甲酸乙酯形成性組合物(E1)的塗佈性和硬化性良好,由此組合物(E1)所得到的聚氨酯(J1)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在比較例1中,相較於實施例1,胺甲酸乙酯形成性組合物(EC1)包括80重量份的聚環氧烷(A2)、20重量份的聚環氧烷(B1)、及異氰酸酯化合物(D1)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,而並不包括聚環氧烷(C1)。其中源自於(A2)和(B1)的羥基的量(MOH)和源自於(D1)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(D1)的MNCO/(A2)和(B1)的MOH=1.05。比較例1的結果如表3所示,由於不包括(C1),故此組合物(EC1)的塗佈性差。由此組合物(EC1)所得到的聚氨酯(JC1)的塗膜具有較大的拉伸斷裂強度,但由於塗佈性差,因此生產率差,實際上難以製造。
在實施例2中,胺甲酸乙酯形成性組合物(E2)包括90重量份的聚環氧烷(A3)、10重量份的聚環氧烷(B1)、5重量份的聚環氧烷(C3)、及異氰酸酯化合物(D1)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL。其中源自於(A3)、(B1)和(C3)的羥基的量(MOH)和源自於(D1)的異氰酸酯基的量(MNCO)為(D1)的MNCO/(A3)、(B1)和(C3)的MOH=1.05。實施例2的結果如表3所示,胺甲酸乙酯形成性組合物(E2)的塗佈性和硬化性良好,由此組合物(E2)所得到的聚氨酯(J2)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在比較例2中,相較於實施例2,胺甲酸乙酯形成性組合物(EC2)包括100重量份的聚環氧烷(A3)、5重量份的聚環氧烷(C3)、及異氰酸酯化合物(D1)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,而並不包括聚環氧烷(B1)。其中源自於(A3)和(C3)的羥基的量(MOH)和源自於(D1)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(D1)的MNCO/(A3)和(C3)的MOH=1.05。比較例2的結果如表3所示,由於包括(C3),因此胺甲酸乙酯形成性組合物(EC2)的塗佈性良好,由此組合物(EC2)所得到的聚氨酯(JC2)的塗膜外觀良好,然而由於不包括(B1),因此塗膜的拉伸斷裂強度小。
在實施例3中,胺甲酸乙酯形成性組合物(E3)包括90重量份的聚環氧烷(A5)、10重量份的聚環氧烷(B2)和2重量份的聚環氧烷(C2)、及異氰酸酯化合物(D3)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL。其中源自於(A5)、(B2)和(C2)的羥基的量(MOH
)和源自於(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)為(D3)的MNCO
/(A5)、(B2)和(C2)的MOH
=1.05。實施例3的結果如表3所示,胺甲酸乙酯形成性組合物(E3)的塗佈性和硬化性良好,由此組合物(E3)所得到的聚氨酯(J3)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在比較例3中,相較於實施例3,胺甲酸乙酯形成性組合物(EC3)包括100重量份的聚環氧烷(A5)、異氰酸酯化合物(D3)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,而並不包括聚環氧烷(B2)和聚環氧烷(C2)。其中源自於(A5)的羥基的量(MOH
)和源自於(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D3)的MNCO
/(A5)的MOH
=1.05。比較例3的結果如表3所示,由於不包括(C2),故此組合物(EC3)的塗佈性差,(A5)為3官能基且分子量較低,由於不包括(B2),因此由此組合物(EC3)所得到的聚氨酯(JC3)的塗膜的拉伸斷裂強度小。
[表3]
在實施例4中,胺甲酸乙酯形成性組合物(H1)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E4)進行反應所得到的預聚物(F1)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E4)包括80重量份的聚環氧烷(A1)、20重量份的聚環氧烷(B1)、3重量份的聚環氧烷(C1)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A1)、(B1)和(C1)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A1)、(B1)和(C1)的MOH
=0.30;且其中源自於預聚物(F1)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F1)的MOH
=1.05。實施例4的結果如表3所示,胺甲酸乙酯形成性組合物(H1)的塗佈性和硬化性良好,由此組合物(H1)所得到的聚氨酯(J4)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在比較例4中,相較於實施例4,胺甲酸乙酯形成性組合物(HC1)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC4)進行反應所得到的預聚物(FC1)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(EC4)包括80重量份的聚環氧烷(A1)、20重量份的聚環氧烷(B1)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL而不包括聚環氧烷(C1),其中源自於(A1)和(B1)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A1)和(B1)的MOH
=0.30;且其中源自於預聚物(FC1)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(FC1)的MOH
=1.05。比較例4的結果如表4所示,由於不包括(C1),故此組合物(HC1)的塗佈性差。由此組合物(HC1)所得到的聚氨酯(JC4)的塗膜硬化性良好,但由於塗佈性差,因此生產率差,實際上難以製造。
在實施例5中,胺甲酸乙酯形成性組合物(H2)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E5)進行反應所得到的預聚物(F2)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E5)包括85重量份的聚環氧烷(A3)、5重量份的聚環氧烷(A7)、10重量份的聚環氧烷(B1)、2重量份的聚環氧烷(C1)、及異氰酸酯化合物(D3)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A3)、(A7)、(B1)和(C1)的羥基的量(MOH
)和源自於(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D3)的MNCO
/(A3)、(A7)、(B1)和(C1)的MOH
=0.35;且其中源自於預聚物(F2)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F2)的MOH
=1.05。實施例5的結果如表4所示,胺甲酸乙酯形成性組合物(H2)的塗佈性和硬化性良好,由此組合物(H2)所得到的聚氨酯(J5)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在比較例5中,相較於實施例5,胺甲酸乙酯形成性組合物(EC2)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC5)進行反應所得到的預聚物(FC2)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(EC5)包括92.5重量份的聚環氧烷(A3)、7.5重量份的聚環氧烷(A7)、2重量份的聚環氧烷(C1)、及異氰酸酯化合物(D3)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL而不包括聚環氧烷(B1),其中源自於(A3)、(A7)和(C1)的羥基的量(MOH
)和源自於(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D3)的MNCO
/(A3)、(A7)和(C1)的MOH
=0.35;且其中源自於預聚物(FC2)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(FC2)的MOH
=1.05。比較例5的結果如表4所示,由於不包括(B1),故由此組合物(EC2)所得到的聚氨酯(JC2)的塗膜的拉伸斷裂強度小。
在實施例6中,胺甲酸乙酯形成性組合物(H3)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E6)進行反應所得到的預聚物(F3)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E6)包括90重量份的聚環氧烷(A6)、10重量份的聚環氧烷(B2)、2重量份的聚環氧烷(C2)、及異氰酸酯化合物(D3)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A6)、(B2)和(C2)的羥基的量(MOH
)和源自於(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D3)的MNCO
/(A6)、(B2)和(C2)的MOH
=0.30;且其中源自於預聚物(F3)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F3)的MOH
=1.05。實施例6的結果如表4所示,胺甲酸乙酯形成性組合物(H3)的塗佈性和硬化性良好,由此組合物(H3)所得到的聚氨酯(J6)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在比較例6中,相較於實施例6,胺甲酸乙酯形成性組合物(EC6)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC6)進行反應所得到的預聚物(FC3)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(EC6)包括100重量份的聚環氧烷(A6)、異氰酸酯化合物(D3)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL而不包括聚環氧烷(B2)和聚環氧烷(C2),其中源自於(A6)的羥基的量(MOH
)和源自於(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D3)的MNCO
/(A6)的MOH
=0.30;且其中源自於預聚物(FC3)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(FC3)的MOH
=1.05。比較例6的結果如表4所示,由於不包括(C2),故此組合物(EC6)的塗佈性差,且由於不包括(B2),因此由此組合物(EC6)所得到的聚氨酯(JC6)的塗膜的拉伸斷裂強度小。
[表4]
在實施例7中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I1)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H4)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H4)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E7)進行反應所得到的預聚物(F4)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E7)包括80重量份的聚環氧烷(A2)、20重量份的聚環氧烷(B1)、0.5重量份的聚環氧烷(C3)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A2)、(B1)和(C3)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A2)、(B1)和(C3)的MOH
=0.45;且其中源自於預聚物(F4)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F4)的MOH
=1.5。此溶液(I1)中的(H4)的濃度為50%。實施例7的結果如表5所示,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I1)的塗佈性和硬化性良好,由此組合物溶液(I1)所得到的聚氨酯(J7)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在比較例7中,相較於實施例7,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(IC1)在胺甲酸乙酯形成性組合物(HC4)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(HC4)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC7)進行反應所得到的預聚物(FC4)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(EC7)包括80重量份的聚環氧烷(A2)、20重量份的聚環氧烷(B1)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL而不包括聚環氧烷(C3),其中源自於(A2)和(B1)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A2)和(B1)的MOH
=0.45;且其中源自於預聚物(FC4)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(FC4)的MOH
=1.5。此溶液(IC1)中的(HC4)的濃度為50%。比較例7的結果如表5所示,由於不包括(C3),故此組合物溶液(IC1)的塗佈性差。由此組合物溶液(IC1)所得到的聚氨酯(JC7)的塗膜的拉伸斷裂強度大,但由於塗佈性差,因此生產率差,實際上難以製造。
在實施例8中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I2)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H5)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H5)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E8)進行反應所得到的預聚物(F5)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E8)包括80重量份的聚環氧烷(A4)、20重量份的聚環氧烷(B1)、1重量份的聚環氧烷(C2)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A4)、(B1)和(C2)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A4)、(B1)和(C2)的MOH
=0.55;且其中源自於預聚物(F5)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F5)的MOH
=1.5。此溶液(I2)中的(H5)的濃度為50%。實施例8的結果如表5所示,此組合物溶液(I2)的塗佈性和硬化性良好,由(I2)所得到的聚氨酯(J8)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在比較例8中,相較於實施例8,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(IC2)在胺甲酸乙酯形成性組合物(HC5)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(HC5)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC8)進行反應所得到的預聚物(FC5)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(EC8)包括100重量份的聚環氧烷(A4)、1重量份的聚環氧烷(C2)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL而不包括聚環氧烷(B1),其中源自於(A4)和(C2)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A4)和(C2)的MOH
=0.55;且其中源自於預聚物(FC5)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(FC5)的MOH
=1.5。此溶液(IC2)中的(HC5)的濃度為50%。比較例8的結果如表5所示,由於包括(C2),故此組合物溶液(IC2)的塗佈性良好,而由於不包括(B1),因此由此組合物溶液(IC2)所得到的聚氨酯(JC8)的塗膜的拉伸斷裂強度小。
在實施例9中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I3)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H6)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H6)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E9)進行反應所得到的預聚物(F6)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E9)包括85重量份的聚環氧烷(A3)、5重量份的聚環氧烷(A5)、10重量份的聚環氧烷(B2)、2重量份的聚環氧烷(C1)、及異氰酸酯化合物(D3)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A3)、(A5)、(B2)和(C1)的羥基的量(MOH
)和源自於(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D3)的MNCO
/(A3)、(A5)、(B2)和(C1)的MOH
=0.70;且其中源自於預聚物(F6)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F6)的MOH
=1.5。此溶液(I3)中的(H6)的濃度為50%。實施例9的結果如表5所示,此組合物溶液(I3)的塗佈性和硬化性良好,由(I3)所得到的聚氨酯(J9)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在比較例9中,相較於實施例9,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(IC3)在胺甲酸乙酯形成性組合物(HC6)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(HC6)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC9)進行反應所得到的預聚物(FC6)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(EC9)包括90重量份的聚環氧烷(A3)、10重量份的聚環氧烷(A5)、及異氰酸酯化合物(D3)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL而不包括聚環氧烷(B2)和聚環氧烷(C1),其中源自於(A3)和(A5)的羥基的量(MOH
)和源自於(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D3)的MNCO
/(A3)和(A5)的MOH
=0.70;且其中源自於預聚物(FC6)的羥基的量(MOH)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(G1)的MNCO/(FC6)的MOH=1.5。此溶液(IC3)中的(HC6)的濃度為50%。比較例9的結果如表5所示,由於不包括(C1),故此組合物溶液(IC3)的塗佈性差,且由於不包括(B2),因此由此組合物溶液(IC3)所得到的聚氨酯(JC9)的塗膜的拉伸斷裂強度小。
在實施例10中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I4)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H7)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H7)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E10)進行反應所得到的預聚物(F7)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E10)包括70重量份的聚環氧烷(A2)、30重量份的聚環氧烷(B1)、0.5重量份的聚環氧烷(C3)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A2)、(B1)和(C3)的羥基的量(MOH)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO/(A2)、(B1)和(C3)的MOH=0.30;且其中源自於預聚物(F7)的羥基的量(MOH)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(G1)的MNCO/(F7)的MOH=1.5。此溶液(I4)中的(H7)的濃度為50%。實施例10的結果如表5所示,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I4)的塗佈性和硬化性良好,由此組合物溶液(I4)所得到的聚氨酯(J10)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在比較例10中,相較於實施例10,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(IC4)在胺甲酸乙酯形成性組合物(HC7)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(HC7)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC10)進行反應所得到的預聚物(FC7)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(EC10)包括100重量份的聚環氧烷(A2)、0.5重量份的聚環氧烷(C3)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL且不包括聚環氧烷(B1),其中源自於(A2)和(C3)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A2)和(C3)的MOH
=0.30;且其中源自於預聚物(FC7)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(FC7)的MOH
=1.5。此溶液(IC4)中的(HC7)的濃度為50%。比較例10的結果如表5所示,由於包括(C3),故此組合物溶液(IC4)的塗佈性良好,而由於不包括(B1),因此由此組合物溶液(IC4)所得到的聚氨酯(JC10)的塗膜的拉伸斷裂強度小。
[表5]
在實施例11中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I5)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H8)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H8)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E11)進行反應所得到的預聚物(F8)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E11)包括80重量份的聚環氧烷(A1)、20重量份的聚環氧烷(B1)、2重量份的聚環氧烷(C4)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A1)、(B1)和(C4)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A1)、(B1)和(C4)的MOH
=0.50;且其中源自於預聚物(F8)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F8)的MOH
=1.5。此溶液(I5)中的(H8)的濃度為70%。實施例11的結果如表6所示,此組合物溶液(I5)的塗佈性和硬化性良好,由(I5)所得到的聚氨酯(J11)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在實施例12中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I6)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H9)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H9)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E12)進行反應所得到的預聚物(F9)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E12)包括85重量份的聚環氧烷(A2)、15重量份的聚環氧烷(B1)、2重量份的聚環氧烷(C5)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A2)、(B1)和(C5)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A2)、(B1)和(C5)的MOH
=0.50;且其中源自於預聚物(F9)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F9)的MOH
=1.5。此溶液(I6)中的(H9)的濃度為70%。實施例12的結果如表6所示,此組合物溶液(I6)的塗佈性和硬化性良好,由(I6)所得到的聚氨酯(J12)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在實施例13中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I7)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H10)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H10)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E13)進行反應所得到的預聚物(F10)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E13)包括90重量份的聚環氧烷(A3)、10重量份的聚環氧烷(B1)、2重量份的聚環氧烷(C6)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A3)、(B1)和(C6)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A3)、(B1)和(C6)的MOH
=0.50;且其中源自於預聚物(F10)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F10)的MOH
=1.5。此溶液(I7)中的(H10)的濃度為70%。實施例13的結果如表6所示,此組合物溶液(I7)的塗佈性和硬化性良好,由(I7)所得到的聚氨酯(J13)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在實施例14中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I8)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H11)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H11)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E14)進行反應所得到的預聚物(F11)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E14)包括80重量份的聚環氧烷(A1)、20重量份的聚環氧烷(B1)、2重量份的聚環氧烷(C7)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A1)、(B1)和(C7)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A1)、(B1)和(C7)的MOH
=0.50;且其中源自於預聚物(F11)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO/(F11)的MOH=1.5。此溶液(I8)中的(H11)的濃度為40%。實施例14的結果如表6所示,此組合物溶液(I8)的塗佈性和硬化性良好,由(I8)所得到的聚氨酯(J14)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在實施例15中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I9)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H12)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H12)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E15)進行反應所得到的預聚物(F12)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E15)包括90重量份的聚環氧烷(A3)、10重量份的聚環氧烷(B1)、2重量份的聚環氧烷(C8)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A3)、(B1)和(C8)的羥基的量(MOH)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO/(A3)、(B1)和(C8)的MOH=0.50;且其中源自於預聚物(F12)的羥基的量(MOH)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(G1)的MNCO/(F12)的MOH=1.5。此溶液(I9)中的(H12)的濃度為40%。實施例15的結果如表6所示,此組合物溶液(I9)的塗佈性和硬化性良好,由(I9)所得到的聚氨酯(J15)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在實施例16中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I10)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H13)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H13)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E16)進行反應所得到的預聚物(F13)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E16)包括80重量份的聚環氧烷(A1)、20重量份的聚環氧烷(B1)、2重量份的聚環氧烷(C9)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A1)、(B1)和(C9)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A1)、(B1)和(C9)的MOH
=0.50;且其中源自於預聚物(F13)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F13)的MOH
=1.5。此溶液(I10)中的(H13)的濃度為50%。實施例16的結果如表6所示,此組合物溶液(I10)的塗佈性和硬化性良好,由(I10)所得到的聚氨酯(J16)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
在實施例17中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I11)在胺甲酸乙酯形成性組合物(H14)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(H14)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(E17)進行反應所得到的預聚物(F14)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(E17)包括80重量份的聚環氧烷(A1)、20重量份的聚環氧烷(B3)、2重量份的聚環氧烷(C4)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A1)、(B3)和(C4)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A1)、(B3)和(C4)的MOH
=0.50;且其中源自於預聚物(F14)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(F14)的MOH
=1.5。此溶液(I11)中的(H14)的濃度為70%。實施例17的結果如表6所示,此組合物溶液(I11)的塗佈性和硬化性良好,由(I11)所得到的聚氨酯(J17)的塗膜外觀良好,且拉伸斷裂強度大。
[表6]
在比較例11中,胺甲酸乙酯形成性組合物(EC11)包括85重量份的聚環氧烷(AC1)、15重量份的聚環氧烷(B1)、3重量份的聚環氧烷(C1)、及異氰酸酯化合物(D1)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL。其中源自於(AC1)、(B1)和(C1)的羥基的量(MOH
)和源自於(D1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D1)的MNCO
/(AC1)、(B1)和(C1)的MOH
=1.05,且(AC1)具有高不飽和度,為申請專利範圍外的聚環氧烷。比較例11的結果如表7所示,由於(AC1)具有高不飽和度(不飽和單元醇多),因此塗佈性優異,但硬化性差。由此組合物(EC11)所得到的聚氨酯(JC11)的塗膜的拉伸斷裂強度小。再者,由於不飽和單元醇多,因此塗膜的表面凹凸不平,且明顯有黏性觸感。
在比較例12中,胺甲酸乙酯形成性組合物(EC12)包括90重量份的聚環氧烷(AC2)、10重量份的聚環氧烷(B1)、3重量份的聚環氧烷(C2)、及異氰酸酯化合物(D1)和0.05重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL。其中源自於(AC2)、(B1)和(C2)的羥基的量(MOH)和源自於(D1)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(D1)的MNCO/(AC2)、(B1)和(C2)的MOH=1.05,且(AC2)具有高不飽和度,為申請專利範圍外的聚環氧烷。比較例12的結果如表7所示,由於(AC2)不飽和度相當高(不飽和單元醇相當多),因此雖然塗佈性優異,但硬化性差。藉由使用異氰酸酯基的平均官能基數多的(D1)、以及作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL的調配量增加至0.05重量份之組合物,使得硬化性變好,但強制加快了使用具有高不飽和度(不飽和單元醇多)的聚環氧烷之組合物的硬化性。由於(AC2)具有多的不飽和單元醇,因此由此組合物(EC12)所得到的聚氨酯(JC12)的塗膜的拉伸斷裂強度小。再者,由於不飽和單元醇多,因此塗膜的表面凹凸不平,且明顯有黏性觸感。
在比較例13中,胺甲酸乙酯形成性組合物(EC13)包括80重量份的聚環氧烷(AC3)、20重量份的聚環氧烷(B1)、2重量份的聚環氧烷(C3)、及異氰酸酯化合物(D1)和0.05重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL。其中源自於(AC3)、(B1)和(C3)的羥基的量(MOH)和源自於(D1)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(D1)的MNCO/(AC3)、(B1)和(C3)的MOH=1.05,且(AC3)不飽和度高,為申請專利範圍外的聚環氧烷。比較例13的結果如表7所示,由於(AC3)不飽和度高(不飽和單元醇多),因此塗佈性優異,而且,藉由使用異氰酸酯基的平均官能基數多的(D1)、以及作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL的調配量增加至0.05重量份之組合物,使得硬化性也良好,但強制加快了使用不飽和度高(不飽和單元醇多)的聚環氧烷之組合物的硬化性。由於(AC3)不飽和單元醇多,因此由此組合物(EC13)所得到的聚氨酯(JC13)的塗膜的表面凹凸不平,且明顯有黏性觸感。
[表7]
在比較例14中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(IC5)在胺甲酸乙酯形成性組合物(HC8)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(HC8)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC14)進行反應所得到的預聚物(FC8)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(EC14)包括85重量份的聚環氧烷(AC1)、15重量份的聚環氧烷(B1)、3重量份的聚環氧烷(C1)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(AC1)、(B1)和(C1)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(AC1)、(B1)和(C1)的MOH
=0.50;且其中源自於預聚物(FC8)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(FC8)的MOH
=1.5。此溶液(IC5)中的(HC8)的濃度為50%。比較例14的結果如表8所示,由於(AC1)不飽和度高(不飽和單元醇多),因此雖然(IC5)的塗佈性優異,但硬化性差。由此溶液(IC5)所得到的聚氨酯(JC14)的塗膜的拉伸斷裂強度也較小。再者,由於不飽和單元醇多,因此塗膜的表面凹凸不平,且明顯有黏性觸感。
在比較例15中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(IC6)在胺甲酸乙酯形成性組合物(HC9)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(HC9)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC15)進行反應所得到的預聚物(FC9)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(EC15)包括90重量份的聚環氧烷(AC2)、10重量份的聚環氧烷(B1)、3重量份的聚環氧烷(C2)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(AC2)、(B1)和(C2)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(AC2)、(B1)和(C2)的MOH
=0.50;且其中源自於預聚物(FC9)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(FC9)的MOH
=1.5。此溶液(IC6)中的(HC9)的濃度為50%。比較例15的結果如表8所示,由於(AC2)比在比較例14中所使用的(AC1)的不飽和度更高(不飽和單元醇多),因此(IC6)的塗佈性優異,但硬化性差。由於(AC2)的不飽和度相當高,因此由此溶液(IC6)所得到的聚氨酯(JC15)的塗膜的拉伸斷裂強度也小。再者,由於不飽和單元醇多,因此塗膜的表面凹凸不平,且明顯有黏性觸感。
在比較例16中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(IC7)在胺甲酸乙酯形成性組合物(HC10)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(HC10)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC16)進行反應所得到的預聚物(FC10)和異氰酸酯化合物(G1),包括80重量份的聚環氧烷(AC4)、20重量份的聚環氧烷(B1)、2重量份的聚環氧烷(C3)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(AC4)、(B1)和(C3)的羥基的量(MOH)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO/(AC4)、(B1)和(C3)的MOH=0.50;且其中源自於預聚物(FC10)的羥基的量(MOH)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(G1)的MNCO/(FC10)的MOH=1.5。此溶液(IC7)中的(HC10)的濃度為50%。比較例16的結果如表8所示,(IC7)具有優異的硬化性,但由於(AC4)的分子量過低,因此塗佈性差、塗膜的厚度不均勻,且拉伸斷裂強度也比較小。
在比較例17中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(IC8)在胺甲酸乙酯形成性組合物(HC11)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(HC11)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC17)進行反應所得到的預聚物(FC11)和異氰酸酯化合物(G1),胺甲酸乙酯形成性組合物(EC17)包括80重量份的聚環氧烷(A2)、20重量份的聚環氧烷(B1)、1重量份的聚環氧烷(CC1)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A2)、(B1)和(CC1)的羥基的量(MOH)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO/(A2)、(B1)和(CC1)的MOH=0.60;且其中源自於預聚物(FC11)的羥基的量(MOH)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(G1)的MNCO/(FC11)的MOH=1.5。此溶液(IC8)中的(HC11)的濃度為50%。比較例17的結果如表8所示,由於(CC1)在1分子中具有2個羥基,因此藉由與異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物反應所得到的預聚物形成緻密的交聯結構,即使在塗佈此組合物溶液(IC8)時溶液的流動性也不好,塗佈性顯著地差,因此所得到的聚氨酯(JC17)的塗膜的表面外觀顯著地差。
在比較例18中,胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(IC9)在胺甲酸乙酯形成性組合物(HC12)中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯,其中胺甲酸乙酯形成性組合物(HC12)包括:藉由使胺甲酸乙酯形成性組合物(EC18)進行反應所得到的預聚物(FC12)和異氰酸酯化合物(G1),包括80重量份的聚環氧烷(A2)、20重量份的聚環氧烷(B1)、3重量份的聚環氧烷(CC2)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL,其中源自於(A2)、(B1)和(CC2)的羥基的量(MOH)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO/(A2)、(B1)和(CC2)的MOH=0.50;且其中源自於預聚物(FC12)的羥基的量(MOH)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO)以莫耳比計算為(G1)的MNCO/(FC12)的MOH=1.5。此溶液(IC9)中的(HC12)的濃度為50%。比較例18的結果如表8所示,由於聚環氧烷(CC2)不包括環氧乙烷殘基,故此組合物溶液(IC9)的塗佈性差。
[表8]
在實施例18中,胺甲酸乙酯形成性組合物在胺甲酸乙酯預聚物組合物中包括作為有機溶劑的乙酸乙酯和作為硬化劑的異氰酸酯化合物(G1),其中上述胺甲酸乙酯預聚物組合物係包含乙醯丙酮之胺甲酸乙酯預聚物組合物,且其包含:包括80重量份的聚環氧烷(A2)、20重量份的聚環氧烷(B1)、0.5重量份的聚環氧烷(C10)、及異氰酸酯化合物(D2)和(D3)之混合物和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的DOTDL且以源自於(A2)、(B1)和(C10)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A2)、(B1)和(C10)的MOH
=0.50所得到的胺甲酸乙酯預聚物(F15);和3.0重量份的乙醯丙酮,且其中異氰酸酯(G1)的MNCO
/胺甲酸乙酯預聚物(F15)的MOH
=1.7(亦即,(G1)的MNCO
/(A2)、(B1)和(C10)的MOH
=0.85)。此溶液中胺甲酸乙酯預聚物組合物和(G1)的總濃度為80%。
實施例18的結果如表9所示,由於胺甲酸乙酯形成性組合物包含乙醯丙酮,因此具有非常長的可使用時間,且塗佈性和硬化性良好,由此組合物所得到的聚氨酯的塗膜的拉伸斷裂強度大。
相對於實施例18,在不包含乙醯丙酮的情況下,雖然塗佈性隨時間變差而容易出現不均勻且成型性稍微變降低,但通常可表現出良好的成型性和硬化性,由此組合物所得到的聚氨酯的塗膜拉伸斷裂強度大,且在短時間使用時具有良好的塗佈性(均評估為A),然而可使用時間的評估為D,故為需要在短時間內使用完畢之可使用時間短的組合物。
[表9]
在實施例19中,胺甲酸乙酯預聚物組合物溶液包括胺甲酸乙酯預聚物組合物和作為有機溶劑的甲基乙基酮,其中上述胺甲酸乙酯預聚物組合物係包含乙醯丙酮和三唑衍生物之胺甲酸乙酯預聚物組合物,且其包含:包括65重量份的聚環氧烷(A2)、35重量份的聚環氧烷(B1)、0.5重量份的聚環氧烷(C10)、及異氰酸酯化合物(D2)和異氰酸酯化合物(D3)以重量比2/8混合之異氰酸酯化合物和0.02重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的三乙醯丙酮鐵且以源自於(A2)、(B1)和(C10)的羥基的量(MOH
)和源自於(D2)和(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D2)和(D3)的MNCO
/(A2)、(B1)和(C10)的MOH
=0.40的比例所得到的胺甲酸乙酯預聚物(F16);與1.0重量份的三唑衍生物;和5重量份的乙醯丙酮、0.06重量份的酸延遲劑。此溶液中胺甲酸乙酯預聚物組合物的濃度為80%。
胺甲酸乙酯形成性組合物溶液包括胺甲酸乙酯形成性組合物、和作為有機溶劑的甲基乙基酮,上述胺甲酸乙酯形成性組合物包括胺甲酸乙酯預聚物組合物溶液和作為交聯劑的異氰酸酯化合物(G1),且以源自於(A2)、(B1)和(C10)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(A2)、(B1)和(C10)的MOH
=0.80混合了異氰酸酯化合物(G1)。
實施例19的結果如表10所示,包括此胺甲酸乙酯預聚物組合物之胺甲酸乙酯預聚物組合物溶液具有良好的成型性和硬化性,且由包括此組合物之胺甲酸乙酯形成性組合物溶液所得到的聚氨酯的塗膜,由於包括三唑衍生物因此並未出現皺摺/氣泡的外觀不良,且具有更高的透明度,並表現出高拉伸強度,具有優異的塗膜物性。
另一方面,相對於實施例19,在不包括三唑衍生物和乙醯丙酮的情況下,雖然通常具有良好的成型性和硬化性,且表現出高拉伸強度,具有優異的塗膜物性,但是在液體聚集處和塗佈起點處等的部分出現皺摺,故塗膜的皺摺/氣泡經評估為D,且使用時間經評估為D,因此為需要在短時間內使用完畢之可使用時間短的組合物。
在實施例20中,胺甲酸乙酯預聚物組合物溶液包括胺甲酸乙酯預聚物組合物和作為有機溶劑的甲基乙基酮,其中上述胺甲酸乙酯預聚物組合物係包含三唑衍生物但不包括低沸點的酮-烯醇互變異構性化合物之胺甲酸乙酯預聚物組合物,且其包含:包括75重量份的聚環氧烷(A2)、25重量份的多元醇(B1)、0.5重量份的聚環氧烷(C10)、及異氰酸酯化合物(D3)和0.005重量份作為胺甲酸乙酯化催化劑的三乙醯丙酮鐵且以源自於(A2)、(B1)和(C10)的羥基的量(MOH
)和源自於(D3)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(D3)的MNCO
/(A2)、(B1)和(C10)的MOH
=0.40的比例所得到的胺甲酸乙酯預聚物(F17);1重量份的三唑衍生物;和0.03重量份的酸延遲劑。此溶液中胺甲酸乙酯預聚物組合物的濃度為80%。
胺甲酸乙酯形成性組合物溶液包括胺甲酸乙酯形成性組合物、和作為有機溶劑的甲基乙基酮,上述胺甲酸乙酯形成性組合物包括胺甲酸乙酯預聚物組合物溶液和作為交聯劑的異氰酸酯化合物(G1),且以源自於(A2)、(B1)和(C10)的羥基的量(MOH
)和源自於(G1)的異氰酸酯基的量(MNCO
)以莫耳比計算為(G1)的MNCO
/(A2)、(B1)和(C10)的MOH
=0.90混合了異氰酸酯化合物(G1)。
實施例20的結果如表10所示,包括胺甲酸乙酯預聚物組合物之胺甲酸乙酯預聚物組合物溶液,由於不包括乙醯丙酮,故發現成型性些微降低,但通常表現出良好的成型性和高硬化性,且由包括此組合物之胺甲酸乙酯形成性組合物溶液所得到的聚氨酯的塗膜,由於包括三唑衍生物因此並未出現皺摺/氣泡的外觀問題,且具有更高的透明度,並表現出高拉伸強度,具有優異的塗膜物性。
另一方面,相對於實施例20,在不包括三唑衍生物的情況下,雖然具有良好的成型性和硬化性,且表現出高拉伸強度,具有優異的塗膜物性,但是在液體聚集處和塗佈起點處等的部分出現皺摺,故塗膜的皺摺/氣泡經評估為D。
[表10]
如以上的實施例所示,本發明的胺甲酸乙酯形成性組合物,在使用塗佈機等塗佈時具有優異的塗佈性,無須使用大量的胺甲酸乙酯化催化劑,且藉由促進與異氰酸酯化合物的反應伴隨的硬化(固化)而具有高生產率,進而藉由與異氰酸酯化合物的反應能夠得到具有高拉伸斷裂強度之聚氨酯。綜上所述,藉由利用上述特徵,胺甲酸乙酯形成性組合物所得到的聚氨酯能夠適用於密封材料、塗料、黏著劑、接著劑等。
無。
無。
Claims (15)
- 一種胺甲酸乙酯形成性組合物(E),其包括:在1分子中具有碳數為3以上的環氧烷殘基及2個以上的羥基之聚環氧烷(A);具有芳香族胺殘基及2個以上的羥基之聚環氧烷(B);在1分子中具有1個羥基及環氧乙烷殘基之聚環氧烷(C);以及異氰酸酯基的平均官能基數為2.0以上之異氰酸酯化合物(D),其中前述聚環氧烷(A)的不飽和度為0.004meq/g以下,且數量平均分子量為800以上。
- 如請求項1所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(E),其中前述芳香族胺殘基為芳香族二胺殘基。
- 如請求項1所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(E),其中前述芳香族胺殘基為4,4’-二苯基甲烷二胺殘基、2,4-甲苯二胺殘基或2,6-甲苯二胺殘基、或者上述之中的2種以上的混合殘基。
- 一種胺甲酸乙酯預聚物(F),其係如請求項1至請求項3中任一項所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)的反應產物之胺甲酸乙酯預聚物(F),其中該胺甲酸乙酯預聚物(F)在1分子中具有至少一個羥基,且在前述胺甲酸乙酯形成性組合物(E)中,相對於源自於前述聚環氧烷(A)及前述聚環氧烷(B)及前述聚環氧烷(C)之羥基的總量(MOH),源自於前述異氰酸酯化合物(D)之異氰酸酯基的量(MNCO)之比例(MNCO/MOH)以莫耳比計算係未滿1.0。
- 一種胺甲酸乙酯預聚物組合物,其係包括如請求項4所述之胺甲酸乙酯預聚物(F)、具有酮-烯醇互變異構性的活性亞甲基化合物、包含金屬 成分的胺甲酸乙酯化催化劑之胺甲酸乙酯預聚物組合物,其中前述胺甲酸乙酯預聚物(F)的重量平均分子量為3000以上,且包括碳數為3以上的環氧烷殘基、0.010meq/g以下的不飽和基、環氧乙烷殘基、或芳香族胺殘基。
- 一種胺甲酸乙酯預聚物組合物(H),其包括如請求項4所述之胺甲酸乙酯預聚物(F)、三唑衍生物、包括含有金屬成分的胺甲酸乙酯化催化劑之胺甲酸乙酯預聚物組合物、或如請求項5所述之胺甲酸乙酯預聚物組合物和三唑衍生物。
- 一種胺甲酸乙酯形成性組合物(H),其包括如請求項4所述之胺甲酸乙酯預聚物(F)及異氰酸酯化合物(G)、或如請求項5和請求項6的任一項所述之胺甲酸乙酯預聚物組合物及異氰酸酯化合物(G)。
- 一種胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I),其係包括如請求項1至請求項3中任一項所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(E)及有機溶劑、或如請求項7所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(H)及有機溶劑之胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I),其中該胺甲酸乙酯形成性組合物溶液(I)中的前述胺甲酸乙酯形成性組合物(E)或前述胺甲酸乙酯形成性組合物(H)的濃度為10質量%以上99質量%以下。
- 一種胺甲酸乙酯預聚物溶液(I),其係包括如請求項4所述之胺甲酸乙酯預聚物(F)及有機溶劑、或如請求項5和請求項6的任一項所述之胺甲酸乙酯預聚物組合物及有機溶劑之胺甲酸乙酯預聚物溶液(I),其中該胺甲酸乙酯預聚物溶液(I)中的前述胺甲酸乙酯預聚物(F)的濃度為10質量%以上99質量%以下。
- 一種聚氨酯(J),其係如請求項1至請求項3中任一項所述之 胺甲酸乙酯形成性組合物(E)、或如請求項7所述之胺甲酸乙酯形成性組合物(H)之反應產物。
- 一種聚氨酯片,其由如請求項10所述之聚氨酯(J)所構成。
- 一種密封材料,其由如請求項10所述之聚氨酯(J)、或如請求項11所述之聚氨酯片所構成。
- 一種塗料,其由如請求項10所述之聚氨酯(J)、或如請求項11所述之聚氨酯片所構成。
- 一種黏著劑,其由如請求項10所述之聚氨酯(J)、或如請求項11所述之聚氨酯片所構成。
- 一種接著劑,其由如請求項10所述之聚氨酯(J)、或如請求項11所述之聚氨酯片所構成。
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