WO2018088575A1 - ポリカーボネートジオール、ポリカーボネートジオール含有組成物、ポリカーボネートジオールの製造方法、及びポリウレタン - Google Patents

ポリカーボネートジオール、ポリカーボネートジオール含有組成物、ポリカーボネートジオールの製造方法、及びポリウレタン Download PDF

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芳和 金森
優太 日置
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Definitions

  • the present invention relates to a polycarbonate diol useful for a polycarbonate-based polyurethane, a polycarbonate diol-containing composition, a method for producing a polycarbonate diol, and a polyurethane.
  • Polycarbonate diol is used as a raw material for the soft segment of polyurethane and thermoplastic elastomers used in artificial leather, synthetic leather, paints, coating agents, adhesives, etc., and is regarded as a disadvantage of polyether polyols and polyester polyols It is excellent in heat resistance, weather resistance, hydrolysis resistance and the like, and is widely used as a raw material imparting high durability.
  • Polycarbonate diol synthesized from 1,6-hexanediol, which is used for general purposes, is a crystalline polycarbonate diol. Especially when used in the paint and coating fields, the polyurethane resin solution tends to crystallize and is stable in storage. Sex can be a problem.
  • polyurethane products having high durability are required to have durability in various situations.
  • polycarbonate diol synthesized from 1,6-hexanediol cannot meet the requirements for high solvent resistance and stain resistance.
  • Many amorphous polycarbonate diols have been proposed for the storage stability of polyurethane solutions.
  • amorphous polycarbonate diol can be obtained by reducing the crystallinity of polycarbonate diol by copolymerizing aliphatic diol having a branched chain, for example, 2-methyl-1,3-propanediol and fatty acid
  • a polycarbonate diol copolymerized with an aliphatic linear diol, a polycarbonate diol copolymerized with neopentyl glycol and another diol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol and an aliphatic linear diol There are polycarbonate diols obtained by copolymerizing (Patent Documents 3 to 5).
  • the polycarbonate diol having a higher solvent resistance and stain resistance is obtained as the molecular weight of the diol component constituting the polycarbonate diol is smaller and the proportion of the diol component having a lower molecular weight is higher. Obtained (Patent Document 6).
  • Patent Document 6 since the cohesive strength of such polycarbonate diol itself is strong, the crystallinity of the polycarbonate diol is increased, and the storage stability of the produced polyurethane solution tends to be inferior.
  • JP-A-5-51428 JP-A-2-289616 International Publication No. 2006-88152 International Publication No. 2011-74617 JP 2010-241990 A JP 2009-149810 A
  • crystalline polycarbonate diol can be used to improve chemical resistance and stain resistance, but the storage stability of the polyurethane solution is not satisfactory. Moreover, although the storage stability of the polyurethane solution may be improved by the copolymerized polycarbonate diol, the chemical resistance and stain resistance of the polyurethane are insufficient. In addition, in the case of a polycarbonate diol containing a branched diol as a copolymerization component, flexibility at low temperatures may be greatly reduced. No polycarbonate diol has been obtained that can satisfy the requirements of polyurethane properties such as chemical resistance, stain resistance, flexibility at low temperatures, and storage stability of polyurethane solutions, and storage of polyurethane.
  • R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and within the range of the carbon number, an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or a substitution containing these atoms
  • R 3 represents a straight-chain aliphatic hydrocarbon having 3 or 4 carbon atoms.
  • a polycarbonate diol having a number average molecular weight of 500 or more and 5000 or less and a value of the following formula (I) of 0.3 or more and 20.0 or less. (Content of branched chain site in polymer) / (Carbonate group content in polymer) ⁇ 100 (%) (I)
  • R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and within the range of the carbon number, an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or a substitution containing these atoms
  • R 3 represents a straight-chain aliphatic hydrocarbon having 3 or 4 carbon atoms.
  • the molecular weight of the polycarbonate diol is 500 or more and 5000 or less, and the value of the following formula (I) is 0.3 or more and 20.0 or less, (Content of branched chain site in polymer) / (Carbonate group content in polymer) ⁇ 100 (%)
  • a process for producing a polycarbonate diol comprising a step of polymerizing a diol (iii) to be polymerized in the presence of a metal compound catalyst,
  • R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and within the range of the carbon number, an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or a substitution containing these atoms
  • R 3 represents a straight-chain aliphatic hydrocarbon having 3 or 4 carbon atoms.
  • a pressure-sensitive adhesive or adhesive obtained by using the polyurethane according to [12] or [13].
  • the present invention can impart excellent physical properties such as chemical resistance and stain resistance, flexibility at low temperature, heat resistance, etc. to polyurethane and storage stability of polyurethane solution while being a solid raw material.
  • a polycarbonate diol having excellent properties can be provided.
  • artificial leather and synthetic leather, thermoplastic polyurethane elastomers, paints, and coating materials manufactured using the polycarbonate diol of the present invention have improved durability and texture such as chemical resistance, stain resistance, and heat resistance. Since the solution can be stored for a long time when the polyurethane using the polycarbonate diol of the present invention is processed, it is extremely useful industrially.
  • Polycarbonate diol One embodiment of the present invention is a polycarbonate diol including a structural unit represented by the following formula (A) and a structural unit represented by the following formula (B).
  • the polycarbonate diol is configured by repeating a structural unit represented by the following formula (A) and a structural unit represented by the following formula (B), and in particular, it may be configured by repeating at random. preferable.
  • R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and within the range of the carbon number, an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, a halogen atom, or these atoms You may have a substituent containing.
  • R 3 represents a linear aliphatic hydrocarbon having 3 or 4 carbon atoms.
  • R 1 and R 2 may each independently be an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms.
  • R 1 and R 2 are preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group, and most preferably a methyl group, because chemical properties, heat resistance, and flexibility at low temperatures are improved.
  • you may have an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, a halogen atom, or a substituent containing these atoms in the said carbon number range.
  • R 3 is a linear aliphatic hydrocarbon having 3 or 4 carbon atoms. In this case, polymerization reactivity, chemical resistance, and flexibility at low temperatures are improved.
  • R 3 may contain a hetero atom.
  • the polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention includes a structural unit represented by the formula (A) and a structural unit represented by the formula (B).
  • a structural unit represented by the formula (A) and a structural unit represented by the formula (B) improvement in good chemical resistance, flexibility at low temperature, heat resistance, etc. when made into polyurethane.
  • the storage stability of the polyurethane solution is improved.
  • the total ratio of the structural unit represented by the formula (A) and the structural unit represented by the formula (B) to the total structural unit of the polycarbonate diol is a viewpoint of chemical resistance and flexibility when polyurethane is used. Therefore, it is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, further preferably 80 mol% or more, particularly preferably 90 mol% or more, and most preferably 95 mol% or more. Furthermore, the ratio of the structural unit represented by the formula (A) and the structural unit represented by the formula (B) (hereinafter sometimes referred to as “(A) :( B)”) is a molar ratio.
  • (A) :( B) 0.2: 99.8 to 40:60 is preferable, 1:99 to 15:85 is preferable, 2:98 to 12:88 is more preferable, and 3:97 to 10 is preferable. : 90 is more preferable, and 4:96 to 10:90 is most preferable.
  • the structural unit represented by the formula (A) is 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 0.5: 99.5 to 37:63 is preferable.
  • the structural unit represented by the formula (A) is 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 0.2: 99.8 to 12:88 is preferable.
  • the polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention includes the structural unit represented by the formula (A) and the structural unit represented by the formula (B), but is stable in a polyurethane solution.
  • a copolymer is preferable because flexibility at low temperatures is good.
  • the ratio of the structural unit derived from each diol compound to the total structural unit of the polycarbonate diol can be obtained by analyzing each diol compound obtained by hydrolyzing the polycarbonate diol with an alkali by gas chromatography.
  • the polycarbonate diol which is one embodiment of the present invention preferably further has a value of the following formula (I) of 0.3 or more and 20.0 or less. (Content of branched chain site in polymer) / (Carbonate group content in polymer) ⁇ 100 (%) (I)
  • the polymer represents a polycarbonate diol.
  • the content ratio of the branched chain site in the polymer is the number average molecular weight of the polycarbonate diol calculated from the hydroxyl value, based on the total weight of R 1 and R 2 in the formula (A) contained in 1 mol of the polycarbonate diol. Indicates the divided value.
  • the carbonate group content rate in a polymer shows the value which remove
  • the value of the formula (I) is usually 20.0 or less, preferably 15.0 or less, preferably 10.0 or less, preferably 8.0 or less, more preferably 7.0 or less, 6.0 or less. Is more preferable, 5.5 or less is particularly preferable, and 5.0 or less is most preferable. When the above upper limit of the formula (I) is exceeded, flexibility (particularly flexibility at low temperature) and chemical resistance may be deteriorated when polyurethane is used.
  • the value of the formula (I) is usually 0.3 or more, preferably 0.5 or more, more preferably 0.7 or more, further preferably 1.0 or more, particularly preferably 1.5 or more. Zero or more is most preferable.
  • the amount is less than the above lower limit, the handling property of the polycarbonate diol may be deteriorated and the storage stability of the polyurethane solution using the polycarbonate diol as a raw material may be deteriorated.
  • Diol Compound The compound represented by the following formula (C), which is a diol compound used as a raw material for the polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention, is 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (hereinafter referred to as “neopentyl glycol”).
  • 2-NP-2-ethyl-1,3-propanediol hereinafter sometimes referred to as “butylethylpropanediol” or “BEPD”
  • 2,2 -2,2-dialkyl-substituted 1,3-propanediols such as diethyl-1,3-propanediol (hereinafter sometimes referred to as "2,2-dialkyl-1,3-propanediol”
  • An alkyl group is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms).
  • the compound represented by the following formula (C) may be used alone or in combination.
  • R 1, R 2 is the same as R 1, R 2 in formula (A), are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a range of the number of carbon atoms, oxygen You may have an atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, a halogen atom, or a substituent containing these.
  • R 3 is the same as R 3 in the formula (B), an aliphatic hydrocarbon of 3 or 4 carbon atoms.
  • the structural unit represented by the formula (A) may be derived from the structure represented by the formula (C).
  • the structure derived from the diol in formula (A) is 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,2- Based on structures represented by 2,2-dialkyl-substituted 1,3-propanediols such as diethyl-1,3-propanediol, and in particular 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, It is preferably based on a structure represented by -butyl-2-ethyl-1,3-propanediol.
  • the compound represented by the formula (D), which is a diol compound that is a raw material of the polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention is a linear compound such as 1,3-propanediol and 1,4-butanediol.
  • Terminal diols diols having an ether group such as diethylene glycol, thioether diols such as bishydroxyethyl thioether, diols having a branched chain such as 2-methyl-1,3-propanediol, and nitrogen-containing diols such as diethanolamine And sulfur-containing diols such as bis (hydroxyethyl) sulfide.
  • These diol compounds may be used alone or in combination.
  • the compound represented by the formula (D) is preferably derived from a plant from the viewpoint of reducing environmental burden.
  • Examples of the compound represented by the formula (D) that can be applied as a plant-derived material include 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, and the like.
  • the structural unit represented in the formula (B) may be derived from the structure represented by the formula (D).
  • carbonate compound In the polycarbonate diol which is one form of the present invention, the carbonate compound (hereinafter sometimes referred to as “carbonic acid diester”) that can be used for the production of the polycarbonate diol is not limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but dialkyl Examples include carbonate, diaryl carbonate, or alkylene carbonate. Of these, diaryl carbonate is preferred from the viewpoint of reactivity. Specific examples of the carbonate compound include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, diphenyl carbonate, ethylene carbonate, and the like, and diphenyl carbonate is preferable.
  • the polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention is produced by polycondensing the compound represented by the formula (C), the compound represented by the formula (D), and a carbonate compound by a transesterification reaction. Can do.
  • a transesterification catalyst hereinafter sometimes referred to as “catalyst” is used to promote polymerization. In that case, when an excessively large amount of catalyst remains in the obtained polycarbonate diol, the reaction may be inhibited or the reaction may be excessively accelerated when a polyurethane is produced using the polycarbonate diol.
  • the amount of catalyst remaining in the polycarbonate diol-containing composition is not particularly limited, but is preferably 100 ppm by weight or less, more preferably 50 ppm by weight or less, and still more preferably 10 ppm by weight or less as the content in terms of catalyst metal. It is.
  • transesterification catalyst any compound that is generally considered to be capable of transesterification can be used without limitation.
  • transesterification catalysts include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and other long-period periodic table (hereinafter simply referred to as “periodic table”) Group 1 metal compounds; magnesium, calcium, strontium, barium Periodic table Group 2 metal compounds such as titanium, zirconium, hafnium, etc .; Periodic table Group 9 metal compounds such as cobalt; Periodic table Group 12 metal compounds such as zinc Compounds of Group 13 metals of the periodic table such as aluminum; compounds of Group 14 metals of the periodic table such as germanium, tin, lead; compounds of Group 15 metals of the periodic table such as antimony, bismuth; lanthanum, cerium, europium, ytterbium And the like, and the like.
  • compounds of Group 1 metal of the periodic table compounds of Group 2 metal of the periodic table, compounds of Group 4 metal of the periodic table, compounds of Group 5 metal of the periodic table, Periodic table Group 9 metal compound, Periodic table Group 12 metal compound, Periodic table Group 13 metal compound, Periodic table Group 14 metal compound are preferred, Periodic table Group 1 metal compound, Periodic table A compound of Group 2 metal is more preferable, and a compound of Group 2 metal of the periodic table is more preferable.
  • compounds of Group 1 metals of the periodic table lithium, potassium, and sodium compounds are preferable, lithium and sodium compounds are more preferable, and sodium compounds are more preferable.
  • magnesium, calcium and barium compounds are preferred, calcium and magnesium compounds are more preferred, and magnesium compounds are more preferred.
  • These metal compounds are mainly used as hydroxides and salts.
  • salts when used as salts include halide salts such as chloride, bromide and iodide; carboxylates such as acetate, formate and benzoate; methanesulfonate and toluenesulfonate And sulfonates such as trifluoromethanesulfonate; phosphorus-containing salts such as phosphates, hydrogen phosphates and dihydrogen phosphates; acetylacetonate salts; nitrates; sulfates; carbonates and the like.
  • the catalyst metal can also be used as an alkoxide such as methoxide or ethoxide.
  • acetate, nitrate, sulfate, carbonate, phosphate, hydroxide, halide, alkoxide of at least one metal selected from Group 2 metals of the periodic table is used. More preferred are group 2 metal acetates, carbonates, and hydroxides of the periodic table, more preferred are magnesium, calcium acetates, carbonates, and hydroxides, and particularly preferred are magnesium and calcium.
  • Acetate is used, most preferably magnesium acetate.
  • the molecular chain terminal of the polycarbonate diol which is one form of this invention is mainly a hydroxyl group.
  • the molecular chain terminal is an alkyloxy group or an aryloxy group, and many have a structure derived from a carbonate compound.
  • a hydroxyethoxy group (HOCH 2 CH 2 O-) may remain as a molecular chain end (where Ph represents a phenyl group, Me represents a methyl group). Et represents an ethyl group).
  • the molecular chain terminal of the polycarbonate diol which is one form of the present invention is derived from the number of terminals derived from the compound represented by the formula (A) and the compound represented by the formula (B) with respect to the total number of terminals.
  • the ratio of the total number with the number of terminals is preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, still more preferably 95 mol% or more, particularly preferably 97 mol% or more, and most preferably 99 mol% or more. It is.
  • the ratio of the number of terminal groups in which the molecular chain terminal of the polycarbonate diol is derived from the carbonate compound is preferably 10 mol% or less, more preferably 5.0 mol% or less, and still more preferably 3.0 mol% with respect to the total number of terminals.
  • the mol% or less particularly preferably 1.0 mol% or less.
  • the molecular chain terminal of the polycarbonate diol is the terminal phenoxy group
  • the molecular chain terminal of the polycarbonate diol is the terminal methoxy group, and diethyl carbonate.
  • the molecular chain terminal of the polycarbonate diol is a terminal ethoxy group.
  • the lower limit of the hydroxyl value of the polycarbonate diol is 14 mg-KOH / g, preferably 16 mg-KOH / g, more preferably 18 mg-KOH / g, and still more preferably 22 mg-KOH / g.
  • the upper limit is 450 mg-KOH / g, preferably 230 mg-KOH / g, more preferably 150 mg-KOH / g, still more preferably 120 mg-KOH / g, particularly preferably 75 mg-KOH / g, most preferably 45 mg- KOH / g. If it is less than the above lower limit, the viscosity may be too high and the handling property of the polycarbonate diol may be impaired. If the upper limit is exceeded, physical properties such as chemical resistance and flexibility may be insufficient when polyurethane is used.
  • the lower limit of the number average molecular weight (Mn) determined from the hydroxyl value of the polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention is preferably 500, more preferably 600, and still more preferably 700.
  • the upper limit is preferably 5,000, more preferably 4,500, and still more preferably 4,000. If the Mn of the polycarbonate diol is less than the lower limit, sufficient flexibility may not be obtained when urethane is used. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the viscosity increases, which may impair handling during polyurethane formation.
  • the weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn), which is the molecular weight distribution of the polycarbonate diol, is not particularly limited, but the lower limit is preferably 1.5, more preferably 1.8.
  • the upper limit is preferably 3.5, more preferably 3.0.
  • the molecular weight distribution exceeds the above upper limit, the physical properties of polyurethane produced using this polycarbonate diol, particularly the elongation tends to decrease.
  • the molecular weight distribution is less than the above lower limit, an attempt to produce a polycarbonate diol excludes oligomers. Advanced purification operations such as these may be required.
  • the weight average molecular weight is a polystyrene-reduced weight average molecular weight
  • the number average molecular weight is a number average molecular weight determined from the hydroxyl value of polycarbonate diol, and is usually determined by gel permeation chromatography (hereinafter sometimes referred to as “GPC”). It can be determined by measurement.
  • the amount of the carbonate compound used is not particularly limited, but is usually a molar ratio with respect to 1 mol of the diol in total, and the lower limit is preferably 0.30, more preferably 0. .50, more preferably 0.60, and the upper limit is preferably 1.00, more preferably 0.99, and still more preferably 0.98. If the amount of the carbonate compound used exceeds the above upper limit, the proportion of the polycarbonate diol obtained which is not a hydroxyl group may increase, or the molecular weight may not fall within a predetermined range. In addition, if it is less than the above lower limit, polymerization may not proceed to a predetermined molecular weight.
  • the catalyst when a catalyst is used in the polymerization reaction, the catalyst usually remains in the obtained polycarbonate diol, and the polyurethane formation reaction may not be controlled by the remaining catalyst.
  • Examples of phosphorus compounds used for inactivating the transesterification catalyst include inorganic phosphoric acid such as phosphoric acid and phosphorous acid, dibutyl phosphate, tributyl phosphate, trioctyl phosphate, triphenyl phosphate, And organic phosphate esters such as triphenyl phosphate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the phosphorus compound used is not particularly limited, but as described above, it may be approximately equimolar with the transesterification catalyst used, and specifically, with respect to 1 mol of the transesterification catalyst used.
  • the upper limit is preferably 5 mol, more preferably 2 mol, and the lower limit is preferably 0.8 mol, more preferably 1.0 mol.
  • the transesterification catalyst in the reaction product is not sufficiently deactivated.
  • the obtained polycarbonate diol is used as a raw material for polyurethane production, for example, the polycarbonate In some cases, the reactivity of the diol with respect to the isocyanate group cannot be sufficiently reduced. Moreover, when the phosphorus compound exceeding this range is used, the obtained polycarbonate diol may be colored.
  • the inactivation of the transesterification catalyst by adding a phosphorus compound can be performed at room temperature, but it is more efficient when heat-treated.
  • the temperature of this heat treatment is not particularly limited, but the upper limit is preferably 150 ° C., more preferably 120 ° C., still more preferably 100 ° C., and the lower limit is preferably 50 ° C., more preferably 60 ° C., even more preferably. Is 70 ° C.
  • the temperature is lower than the lower limit, it takes time to inactivate the transesterification catalyst, which is not efficient, and the degree of inactivation may be insufficient.
  • the obtained polycarbonate diol may be colored.
  • the reaction time with the phosphorus compound is not particularly limited, but is usually 1 to 5 hours.
  • the carbonate compound used as a raw material at the time of manufacture sometimes remains as a hydroxyaryl compound (aryloxy compound), and a polycarbonate diol-containing composition containing the above polycarbonate diol and the hydroxyaryl compound is One embodiment of the present invention is also provided.
  • the content of the hydroxyaryl compound in the polycarbonate diol-containing composition is not limited, but it is preferably less, preferably 0.1% by weight or less, more preferably 0.05% by weight or less. .
  • the transesterification catalyst demonstrated above may remain
  • the metal contained in a polycarbonate diol containing composition is not specifically limited, It is preferable that 1 or more types selected from the periodic table group 1 and the periodic table group 2 are included.
  • the metal content in the polycarbonate diol-containing composition is preferably 100 ppm by weight or less, more preferably 50 ppm by weight or less, and still more preferably 10 ppm by weight or less.
  • phenols are by-produced during the production of polycarbonate diol. Since phenols are monofunctional compounds, they may be an inhibitory factor in the production of polyurethane, and the urethane bonds formed by phenols are weak in their bonding strength, so they are heated by subsequent processes. It may dissociate, causing isocyanates and phenols to be regenerated and causing problems. Moreover, since phenols are also stimulating substances, it is preferable that the residual amount of phenols in the polycarbonate diol is smaller.
  • the weight ratio with respect to the polycarbonate diol is preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less, still more preferably 300 ppm or less, and particularly preferably 100 ppm or less.
  • the pressure of the polymerization reaction of the polycarbonate diol is set to a high vacuum of 1 kPa or less as an absolute pressure, or thin film distillation or the like is performed after the polymerization of the polycarbonate diol. It is effective to do.
  • the carbonic acid diester used as a raw material during production may remain.
  • the residual amount of the carbonic acid diester in the polycarbonate diol is not limited, but a smaller amount is preferable, and the upper limit of the weight ratio with respect to the polycarbonate diol is preferably 5% by weight, more preferably 3% by weight, still more preferably 1% by weight. is there. If the carbonic diester content of the polycarbonate diol is too large, the reaction during polyurethane formation may be inhibited.
  • the lower limit is not particularly limited, but is preferably 0.1% by weight, more preferably 0.01% by weight, and still more preferably 0% by weight.
  • the pressure of the polymerization reaction of the polycarbonate diol is set to a high vacuum of 1 kPa or less as an absolute pressure, or to perform thin film distillation after the polymerization of the polycarbonate diol.
  • the diol compound used during production may remain.
  • the residual amount of the dihydroxy compound in the polycarbonate diol is not limited, but a smaller amount is preferable, and the weight ratio with respect to the polycarbonate diol is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less, and still more preferably. Is 0.05% by weight or less. If the residual amount of the diol compound in the polycarbonate diol is large, the molecular length of the soft segment portion when polyurethane is used may be insufficient, and desired physical properties may not be obtained.
  • the pressure of the polymerization reaction of the polycarbonate diol is set to a high vacuum of 1 kPa or less as an absolute pressure, or to perform thin film distillation after the polymerization of the polycarbonate diol.
  • the polycarbonate diol may contain cyclic carbonate (cyclic oligomer) by-produced during production.
  • cyclic carbonate cyclic oligomer
  • the polycarbonate diol may contain cyclic carbonate (cyclic oligomer) by-produced during production.
  • cyclic carbonate cyclic oligomer
  • the pressure of the polymerization reaction of the polycarbonate diol is set to a high vacuum of 1 kPa or less as an absolute pressure, or the synthesis of the polycarbonate diol is performed. It is preferable to remove as much as possible by performing thin film distillation or the like later.
  • the content of these cyclic carbonates contained in the polycarbonate diol is not limited, but is preferably 3% by weight or less, more preferably 1% by weight or less, and still more preferably 0.5% by weight or less as a weight ratio to the polycarbonate diol. .
  • the heat of fusion at the melting peak measured with a differential scanning calorimeter of polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention is 0.1 J / g or more, preferably 0.2 J / g or more, more preferably 0.3 J / g. In addition, it is 10 J / g or less, preferably 9 J / g or less, more preferably 8 J / g or less, and further preferably 7 J / g or less.
  • the heat of fusion is less than the above lower limit, the polycarbonate diol has low crystallinity and may be inferior in chemical resistance and heat resistance when used as a polyurethane. In some cases, the storage stability of the polyurethane solution is poor.
  • a polyurethane can be produced using the polycarbonate diol which is one embodiment of the present invention. Moreover, a polyurethane can be manufactured using the polycarbonate diol containing composition which is one form of this invention mentioned above. The polyurethane produced is another form of the invention.
  • a method for producing a polyurethane using a polycarbonate diol or a polycarbonate diol composition generally known polyurethane forming reaction conditions for producing a polyurethane are used.
  • a polyurethane can be produced by reacting a polycarbonate diol, a polyisocyanate, and a chain extender in the range of room temperature to 200 ° C.
  • a polyurethane can be produced by first reacting a polycarbonate diol with excess polyisocyanate to produce a prepolymer having an isocyanate group at the terminal, and further increasing the degree of polymerization using a chain extender.
  • polyisocyanate examples include various known polyisocyanate compounds such as aliphatic, alicyclic or aromatic.
  • polyisocyanate compounds such as aliphatic, alicyclic or aromatic.
  • chain extender used when producing the polyurethane is a low molecular weight compound having at least two active hydrogens that react with the isocyanate group in the production of a prepolymer having an isocyanate group, which will be described later. And polyamines.
  • Specific examples thereof include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, and 1,9-nonanediol.
  • Linear diols such as 1,10-decanediol and 1,12-dodecanediol; 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2,2-diethyl 1,3-propanediol, 2-methyl-2-propyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,4-butanediol, 1,2-butanediol, 2,4-heptanediol, 1, 4-dimethylolhexane, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-methyl-1,8 Diols having a branched chain such as octanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, dimer diol; diols having an ether group such as diethylene
  • chain extenders may be used alone or in combination of two or more.
  • 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol a point where the balance of physical properties of the obtained polyurethane is preferable, and a large amount can be obtained industrially at low cost.
  • the chain extender in the case of producing a prepolymer having a hydroxyl group which will be described later, is a low molecular weight compound having at least two isocyanate groups, specifically ⁇ 2-1. And polyisocyanates>.
  • Chain terminator> When producing polyurethane, a chain terminator having one active hydrogen group can be used as necessary for the purpose of controlling the molecular weight of the resulting polyurethane.
  • chain terminators include aliphatic monools such as methanol, ethanol, propanol, butanol and hexanol having one hydroxyl group, diethylamine, dibutylamine, n-butylamine, monoethanolamine and diethanolamine having one amino group.
  • aliphatic monoamines such as morpholine. These may be used alone or in combination of two or more.
  • amine catalysts such as triethylamine, N-ethylmorpholine, triethylenediamine or acid catalysts such as acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, sulfonic acid, trimethyltin laurate, dibutyltin
  • acid catalysts such as acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, sulfonic acid, trimethyltin laurate, dibutyltin
  • Known urethane polymerization catalysts represented by tin compounds such as dilaurate, dioctyltin dilaurate and dioctyltin dineodecanate, and organic metal salts such as titanium compounds can also be used.
  • a urethane polymerization catalyst may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • Polyols other than polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention may be used in combination with other polyols (hereinafter also referred to as other polyols) as necessary.
  • the other polyol is not particularly limited as long as it is used in normal polyurethane production.
  • a polyol is mentioned.
  • the weight ratio of the polycarbonate diol to the total weight of the polycarbonate diol and other polyol is preferably 70% or more, and more preferably 90% or more. If the weight ratio of the polycarbonate diol is small, the strength and handling properties of the polyurethane, which is a feature of the present invention, may be lost.
  • the polycarbonate diol which is one embodiment of the present invention described above can be modified and used for the production of polyurethane.
  • a modification method of polycarbonate diol a method of introducing an ether group by adding an epoxy compound such as ethylene oxide, propylene oxide, or butylene oxide to polycarbonate diol, a polycarbonate diol, a cyclic lactone such as ⁇ -caprolactone, adipic acid, or succinic acid is used.
  • There is a method of introducing an ester group by reacting with dicarboxylic acid compounds such as sebacic acid and terephthalic acid and ester compounds thereof.
  • modification with ethylene oxide, propylene oxide or the like is preferable because the viscosity of the polycarbonate diol is lowered and the handleability is improved.
  • the polycarbonate diol of the present invention by modifying with ethylene oxide or propylene oxide, the crystallinity of the polycarbonate diol is lowered and the flexibility at low temperature is improved, and in the case of ethylene oxide modification, ethylene oxide modified polycarbonate diol is used. Since the water absorption and moisture permeability of the manufactured polyurethane are increased, the performance as artificial leather / synthetic leather may be improved.
  • the addition amount of ethylene oxide or propylene oxide increases, the physical properties such as mechanical strength, heat resistance, chemical resistance and the like of polyurethane produced using the modified polycarbonate diol decrease.
  • the amount is preferably 5 to 50% by weight based on the weight of the polycarbonate diol, preferably 5 to 40% by weight, and more preferably 5 to 30% by weight.
  • modification with ⁇ -caprolactone is preferable because the viscosity of the polycarbonate diol is lowered and handling properties are improved.
  • the amount of ⁇ -caprolactone added to the polycarbonate diol is preferably 5 to 50% by weight, preferably 5 to 40% by weight, more preferably 5 to 30% by weight, based on the weight of the polycarbonate diol.
  • the addition amount of ⁇ -caprolactone exceeds 50% by weight, the hydrolysis resistance, chemical resistance, etc. of the polyurethane produced using the modified polycarbonate diol are lowered.
  • a solvent may be used for the polyurethane formation reaction in producing the polyurethane.
  • Preferred solvents include amide solvents such as dimethylformamide, diethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide; ketone solvents such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone and methyl isobutyl ketone; tetrahydrofuran, dioxane and the like.
  • Examples include ether solvents; ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate; and aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene. These solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more. Among these, preferred organic solvents are dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and dimethylsulfoxide, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, toluene and the like.
  • polyurethane of an aqueous dispersion can also be manufactured from the polyurethane composition with which the polycarbonate diol which is one form of this invention, polydiisocyanate, and the said chain extender were mix
  • Polyurethane production method As a method for producing polyurethane using the above-mentioned reaction reagent, a production method generally used experimentally or industrially can be used. As an example, a method of reacting by mixing together the polycarbonate diol which is one form of the present invention, other polyols, polyisocyanate and chain extender (hereinafter sometimes referred to as “one-step method”), First, after preparing a prepolymer having both ends of an isocyanate group by reacting a polycarbonate diol which is an embodiment of the present invention, other polyols and polyisocyanate, a method of reacting the prepolymer with a chain extender (hereinafter referred to as “ And sometimes referred to as “two-stage method”).
  • a chain extender hereinafter referred to as “ And sometimes referred to as “two-stage method”.
  • a polycarbonate diol which is an embodiment of the present invention and a polyol other than that are reacted in advance with one or more equivalents of polyisocyanate, so that both terminal isocyanate intermediates corresponding to the soft segment of the polyurethane are obtained. It goes through a preparation process. In this way, once the prepolymer is prepared and reacted with the chain extender, it may be easy to adjust the molecular weight of the soft segment part, and it is necessary to ensure phase separation between the soft segment and the hard segment. Is useful.
  • the one-stage method is also called a one-shot method, and is a method in which a reaction is carried out by collectively charging a polycarbonate diol, another polyol, a polyisocyanate, and a chain extender, which are one form of the present invention.
  • the amount of polyisocyanate used in the one-stage method is not particularly limited, but the total number of hydroxyl groups of the polycarbonate diol and other polyols, which are one form of the present invention, and the number of hydroxyl groups and amino groups of the chain extender is calculated.
  • the lower limit is preferably 0.7 equivalents, more preferably 0.8 equivalents, still more preferably 0.9 equivalents, particularly preferably 0.95 equivalents, and the upper limit is preferably 3.0.
  • the equivalent amount is more preferably 2.0 equivalents, still more preferably 1.5 equivalents, and particularly preferably 1.1 equivalents.
  • the amount of the chain extender is not particularly limited, but when the number obtained by subtracting the number of isocyanate groups of the polyisocyanate from the total number of hydroxyl groups of the polycarbonate diol and other polyols according to one embodiment of the present invention is 1 equivalent.
  • the lower limit is preferably 0.7 equivalents, more preferably 0.8 equivalents, still more preferably 0.9 equivalents, particularly preferably 0.95 equivalents, and the upper limit is preferably 3.0 equivalents, more preferably 2 equivalents. 0.0 equivalent, more preferably 1.5 equivalent, particularly preferably 1.1 equivalent. If the amount of chain extender used is too large, the resulting polyurethane tends to be difficult to dissolve in the solvent and difficult to process. If too small, the resulting polyurethane is too soft and has sufficient strength, hardness, elastic recovery performance and elasticity. There is a case where the holding performance cannot be obtained or the heat resistance is deteriorated.
  • the two-stage method is also called a prepolymer method, and mainly includes the following methods.
  • A The reaction equivalent ratio of polyisocyanate / (polycarbonate diol and other polyols according to one embodiment of the present invention) is preliminarily changed between polycarbonate diol and other polyols which are one embodiment of the present invention and excess polyisocyanate.
  • a process for producing a polyurethane by reacting at an amount of more than 10 to 10.0 or less to produce a prepolymer whose molecular chain end is an isocyanate group, and then adding a chain extender thereto.
  • a polyisocyanate, an excess of polycarbonate diol, and other polyol are preliminarily mixed, and a reaction equivalent ratio of polyisocyanate / (polycarbonate diol and other polyol according to one embodiment of the present invention) is 0.1 to 1.0.
  • a process for producing a polyurethane by producing a prepolymer having a molecular chain terminal at a hydroxyl group by reacting with a polyisocyanate having a terminal at an isocyanate group as a chain extender.
  • the two-stage method can be carried out without a solvent or in the presence of a solvent.
  • the polyurethane production by the two-stage method can be carried out by any of the methods (1) to (3) described below.
  • (1) Without using a solvent, first, a polyisocyanate, a polycarbonate diol and a polyol other than that are directly reacted to synthesize a prepolymer, and used as it is in a chain extension reaction.
  • a prepolymer is synthesized by the method of (1), then dissolved in a solvent, and used for the subsequent chain extension reaction.
  • polyisocyanate, polycarbonate diol and other polyol are reacted, and then chain extension reaction is performed.
  • the polyurethane in the chain extension reaction, coexists with the solvent by dissolving the chain extender in the solvent or simultaneously dissolving the prepolymer and the chain extender in the solvent. It is important to get in.
  • the amount of polyisocyanate used in the method of the two-stage method (a) is not particularly limited. The amount is preferably more than 1.0 equivalent, more preferably 1.2 equivalent, still more preferably 1.5 equivalent, and the upper limit is preferably 10.0 equivalent, more preferably 5.0 equivalent, still more preferably 3. The range is 0 equivalent.
  • the amount of chain extender used is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.1 equivalents, more preferably 0.5 equivalents, and still more preferably 0.8 equivalents relative to the number of equivalents of isocyanate groups contained in the prepolymer.
  • the upper limit is preferably 5.0 equivalents, more preferably 3.0 equivalents, and even more preferably 2.0 equivalents.
  • monofunctional organic amines or alcohols may coexist for the purpose of adjusting the molecular weight.
  • the amount of polyisocyanate used in preparing the prepolymer having a hydroxyl group at the end in the two-step method (b) is not particularly limited, but the total number of hydroxyl groups of the polycarbonate diol and the other polyols is determined.
  • the lower limit of the number of isocyanate groups in the case of 1 equivalent is preferably 0.1 equivalent, more preferably 0.5 equivalent, still more preferably 0.7 equivalent, and the upper limit is preferably 0.99 equivalent, more preferably Is 0.98 equivalents, more preferably 0.97 equivalents.
  • the amount of chain extender used is not particularly limited, but when the total number of hydroxyl groups of the polycarbonate diol used in the prepolymer and the other polyol is 1 equivalent, the equivalent of the isocyanate group used in the prepolymer was added.
  • the lower limit is preferably 0.7 equivalent, more preferably 0.8 equivalent, still more preferably 0.9 equivalent, and the upper limit is preferably less than 1.0 equivalent, more preferably 0.99 equivalent, further Preferably it is the range of 0.98 equivalent.
  • monofunctional organic amines or alcohols may coexist for the purpose of adjusting the molecular weight.
  • the chain extension reaction is usually carried out at 0 ° C. to 250 ° C., but this temperature varies depending on the amount of solvent, the reactivity of raw materials used, reaction equipment, etc., and is not particularly limited. If the temperature is too low, the progress of the reaction may be delayed, or the production time may be prolonged due to low solubility of the raw materials and the polymer, and if it is too high, side reactions and decomposition of the resulting polyurethane may occur. .
  • the chain extension reaction may be performed while degassing under reduced pressure.
  • a catalyst, a stabilizer, etc. can also be added to chain extension reaction as needed.
  • the catalyst include compounds such as triethylamine, tributylamine, dibutyltin dilaurate, stannous octylate, acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, sulfonic acid, etc., and one kind may be used alone, or two or more kinds May be used in combination.
  • the stabilizer examples include 2,6-dibutyl-4-methylphenol, distearyl thiodipropionate, N, N′-di-2-naphthyl-1,4-phenylenediamine, and tris (dinonylphenyl) phosphite. And the like, and one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
  • the chain extender is highly reactive such as a short chain aliphatic amine, the reaction may be carried out without adding a catalyst.
  • Water-based polyurethane emulsion It is also possible to produce an aqueous polyurethane emulsion using the polycarbonate diol which is an embodiment of the present invention. In that case, when a prepolymer is produced by reacting a polyol containing polycarbonate diol with excess polyisocyanate, a compound having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups is mixed. Thus, a prepolymer is formed, and a water-based polyurethane emulsion is obtained through a neutralization chlorination step of hydrophilic functional groups, an emulsification step by addition of water, and a chain extension reaction step.
  • the hydrophilic functional group of the compound having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups is, for example, a carboxyl group or a sulfonic acid group, and is neutralized with an alkaline group.
  • the isocyanate-reactive group is a group that generally reacts with isocyanate to form a urethane bond or a urea bond, such as a hydroxyl group, a primary amino group, or a secondary amino group, and these are mixed in the same molecule. It does not matter.
  • the compound having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups include 2,2′-dimethylolpropionic acid, 2,2-methylolbutyric acid, 2,2 Examples include '-dimethylol valeric acid.
  • diaminocarboxylic acids such as lysine, cystine, 3,5-diaminocarboxylic acid and the like can also be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. When these are actually used, they are neutralized with an amine such as trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tributylamine, triethanolamine, or an alkaline compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or ammonia. be able to.
  • the amount of the compound having at least one hydrophilic functional group and at least two isocyanate-reactive groups is used in order to increase the dispersion performance in water. And 1% by weight, more preferably 5% by weight, and still more preferably 10% by weight based on the total weight of the polyol and other polyols. On the other hand, if too much is added, the properties of the polycarbonate diol may not be maintained, so the upper limit is preferably 50% by weight, more preferably 40% by weight, and even more preferably 30% by weight.
  • the reaction may be carried out in the presence of a solvent such as methyl ethyl ketone, acetone or N-methyl-2-pyrrolidone in the prepolymer process, or may be carried out without a solvent.
  • a solvent such as methyl ethyl ketone, acetone or N-methyl-2-pyrrolidone in the prepolymer process
  • the upper limit of the number average molecular weight determined from the hydroxyl value of polycarbonate diol is preferably 5000, more preferably 4500, and still more preferably 4000.
  • the lower limit of the number average molecular weight is preferably 300, more preferably 500, and still more preferably 800.
  • anionic interfaces represented by higher fatty acids, resin acids, acidic fatty alcohols, sulfate esters, higher alkyl sulfonates, alkyl aryl sulfonates, sulfonated castor oil, sulfosuccinate esters, etc.
  • Activators primary amine salts, secondary amine salts, tertiary amine salts, quaternary amine salts, cationic surfactants such as pyridinium salts, or ethylene oxide and long-chain fatty alcohols or phenols Emulsion stability may be maintained by using a nonionic surfactant or the like typified by a known reaction product.
  • aqueous polyurethane emulsion water is mechanically mixed with high shear in the presence of an emulsifier in an organic solvent solution of a prepolymer, if necessary, without a neutralization chlorination step to produce an emulsion.
  • You can also The water-based polyurethane emulsion thus produced can be used for various applications.
  • an aqueous polyurethane emulsion produced using a polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention has a structural unit derived from the compound represented by the above formula (B) in the polycarbonate diol, so that it is flexible. Therefore, it can be used more effectively than a conventional polyurethane emulsion using a polycarbonate diol as a coating agent.
  • the storage stability of a polyurethane solution and an aqueous polyurethane emulsion produced using an organic solvent and / or water and a polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention is determined by the concentration of the polyurethane in the solution or the emulsion (hereinafter, “In some cases, the concentration of the solution or the emulsion can be measured by visual observation or the like after being adjusted to 1 to 80% by weight and stored at a specific temperature condition.
  • a polyurethane solution (N, N-dimethylformamide / toluene mixed solution) produced by using the polycarbonate diol, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate and isophoronediamine, which are one form of the present invention, by the two-stage method described above.
  • the period during which the polyurethane solution does not visually change when stored at 10 ° C. is preferably 1 month, more preferably 3 months or more, and even more preferably 6 months That's it.
  • Polyurethanes produced using polycarbonate diol include heat stabilizers, light stabilizers, colorants, fillers, stabilizers, UV absorbers, antioxidants, anti-tacking agents, flame retardants, anti-aging agents, inorganic fillers, etc. These various additives can be added and mixed within a range that does not impair the properties of the polyurethane.
  • Compounds that can be used as heat stabilizers include phosphoric acid, phosphorous acid aliphatic, aromatic or alkyl group-substituted aromatic esters and hypophosphorous acid derivatives, phenylphosphonic acid, phenylphosphinic acid, diphenylphosphonic acid, polyphosphonate, dialkyl Phosphorus compounds such as pentaerythritol diphosphite and dialkylbisphenol A diphosphite; phenol derivatives, especially hindered phenol compounds; Compounds containing sulfur; tin compounds such as tin malate and dibutyltin monoxide can be used.
  • hindered phenol compound examples include “Irganox 1010” (trade name: manufactured by BASF Japan Ltd.), “Irganox 1520” (trade name: manufactured by BASF Japan Ltd.), “Irganox 245” (trade name: manufactured by BASF Japan Ltd.). ) And the like.
  • Examples of phosphorus compounds include “PEP-36”, “PEP-24G”, “HP-10” (all trade names: manufactured by ADEKA Corporation), “Irgafos 168” (trade name: manufactured by BASF Japan Corporation), and the like. Is mentioned.
  • the compound containing sulfur include thioether compounds such as dilauryl thiopropionate (DLTP) and distearyl thiopropionate (DSTP).
  • thioether compounds such as dilauryl thiopropionate (DLTP) and distearyl thiopropionate (DSTP).
  • light stabilizers examples include benzotriazole and benzophenone compounds. Specifically, “TINUVIN 622LD”, “TINUVIN 765” (above, manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.), “SANOL LS-2626 "SANOL LS-765" (manufactured by Sankyo Co., Ltd.) can be used.
  • ultraviolet absorbers examples include “TINUVIN 328” and “TINUVIN 234” (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.).
  • the colorant examples include direct dyes, acid dyes, basic dyes, metal complex dyes and the like; inorganic pigments such as carbon black, titanium oxide, zinc oxide, iron oxide and mica; and coupling azo series, condensed azo series, And organic pigments such as anthraquinone, thioindigo, dioxazone, and phthalocyanine.
  • inorganic fillers examples include short glass fibers, carbon fibers, alumina, talc, graphite, melamine, and clay.
  • flame retardants include addition of phosphorus and halogen-containing organic compounds, bromine or chlorine-containing organic compounds, ammonium polyphosphate, aluminum hydroxide, antimony oxide, and reactive flame retardants.
  • additives may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
  • the lower limit of the additive amount of these additives is preferably 0.01% by weight, more preferably 0.05% by weight, still more preferably 0.1% by weight, and the upper limit is preferably 10% by weight with respect to the polyurethane.
  • the lower limit of the thickness of the film is preferably 10 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m, still more preferably 30 ⁇ m, and the upper limit is preferably 1000 ⁇ m, more preferably 500 ⁇ m, still more preferably 100 ⁇ m. is there. If the film is too thick, sufficient moisture permeability tends not to be obtained, and if it is too thin, pinholes are formed or the film tends to be blocked and difficult to handle.
  • the molecular weight of the polyurethane is appropriately adjusted according to its use and is not particularly limited, but is preferably 50,000 to 500,000 as a weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene measured by GPC. More preferably, it is 10,000. If Mw is smaller than the lower limit, sufficient strength and hardness may not be obtained. If Mw is larger than the upper limit, handling properties such as workability tend to be impaired.
  • Mw weight average molecular weight
  • Tensile elongation at break and strength in room temperature tensile test> Polyurethane is a tensile fracture measured at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50% on a strip-shaped sample having a width of 10 mm, a length of 100 mm, and a thickness of about 50 to 100 ⁇ m at a distance between chucks of 50 mm and a tensile speed of 500 mm / min.
  • the elongation and breaking strength are preferably in the following ranges.
  • the lower limit of the elongation at break is preferably 200%, more preferably 300%, still more preferably 350%, and the upper limit is preferably 1000%, more preferably 800%, still more preferably 600%. If the elongation at break is less than the above lower limit, handling properties such as workability tend to be impaired, and if it exceeds the upper limit, sufficient solvent resistance may not be obtained. Further, the lower limit of the breaking strength is preferably 30 MPa, more preferably 40 MPa, still more preferably 50 MPa, and the upper limit is preferably 200 MPa, more preferably 100 MPa, still more preferably 80 MPa. If the breaking strength is less than the above lower limit, handling properties such as workability tend to be impaired, and if it exceeds the upper limit, flexibility may be impaired.
  • the upper limit is preferably 3.0 MPa, more preferably 4.0 MPa, still more preferably 5.0 MPa, and the upper limit is preferably 20 MPa, more preferably 10 MPa, still more preferably 8 MPa. If the 100% modulus is less than the above lower limit, the hardness may not be sufficient, and if it exceeds the upper limit, flexibility tends to be insufficient or handling properties such as workability tend to be impaired.
  • the lower limit of the 300% modulus of polyurethane is preferably 10 MPa, more preferably 15 MPa, and still more preferably 20 MPa.
  • the upper limit is preferably 100 MPa, more preferably 50 MPa, and still more preferably 40 MPa. If the 300% modulus is less than the lower limit, the hardness may be insufficient. If the 300% modulus exceeds the above upper limit, flexibility may be insufficient or handling properties such as workability may be impaired.
  • the upper limit is preferably 20 MPa, more preferably 19 MPa, and still more preferably 18 MPa. If the 100% modulus is less than the above lower limit, the hardness may not be sufficient, and if it exceeds the upper limit, flexibility tends to be insufficient or handling properties such as workability tend to be impaired.
  • the polyurethane has a change rate (%) of the weight of the polyurethane test piece after being immersed in oleic acid with respect to the weight of the polyurethane test piece before being immersed in oleic acid.
  • it is preferably 40% or less, more preferably 30% or less, still more preferably 25% or less, particularly preferably 20% or less, and most preferably 18% or less. If the weight change rate exceeds the above upper limit, sufficient oleic acid resistance may not be obtained.
  • the polyurethane has a change rate (%) of the weight of the polyurethane test piece after being immersed in ethanol with respect to the weight of the polyurethane test piece before being immersed in ethanol. It is preferably 40% or less, more preferably 30% or less, still more preferably 25% or less, particularly preferably 20% or less, and most preferably 18% or less. If the weight change rate exceeds the upper limit, sufficient ethanol resistance may not be obtained.
  • Ethyl acetate resistance For example, in the evaluation of the polyurethane by the method described in the Examples section below, the change rate (%) of the weight of the polyurethane test piece after being immersed in a chemical with respect to the weight of the polyurethane test piece before being immersed in ethyl acetate is 150% or less is preferable, 100% or less is more preferable, and 90% or less is still more preferable. If the weight change rate exceeds the upper limit, sufficient ethyl acetate resistance may not be obtained.
  • Polyurethane is excellent in solvent resistance and has good flexibility and mechanical strength, so foam, elastomer, elastic fiber, paint, fiber, adhesive, adhesive, flooring, sealant, medical material, artificial leather, It can be widely used for synthetic leather, coating agents, water-based polyurethane paints, active energy ray-curable polymer compositions, and the like.
  • polyurethane which is one form of the present invention, is used for artificial leather, synthetic leather, water-based polyurethane, adhesives, elastic fibers, medical materials, flooring materials, paints, coating agents, etc.
  • solvent resistance flexibility Because it has a good balance between mechanical properties and mechanical strength, it is highly durable and flexible enough to touch human skin and where cosmetic drugs and alcohol for disinfection are used. It is possible to impart good characteristics such as being strong against impacts. Further, it can be suitably used for automobile applications such as automobile members that require heat resistance and outdoor applications that require weather resistance.
  • Polyurethane can be used for thermosetting elastomers and cast polyurethane elastomers. Specific applications include rolling rolls, papermaking rolls, office equipment, rolls such as pre-tension rolls, forklifts, solid tires for automobile vehicles, trams, carts, etc., casters, industrial products such as conveyor belt idlers, guides There are rolls, pulleys, steel pipe linings, ore rubber screens, gears, connection rings, liners, pump impellers, cyclone cones, and cyclone liners. It can also be used for OA equipment belts, paper feed rolls, copying cleaning blades, snow plows, toothed belts, surferers, and the like.
  • Polyurethane is also applied for use as a thermoplastic elastomer.
  • it can be used for tubes and hoses, spiral tubes, fire hoses, etc. in pneumatic equipment, coating equipment, analytical equipment, physics and chemistry equipment, metering pumps, water treatment equipment, industrial robots and the like used in the food and medical fields.
  • it is used for various power transmission mechanisms, spinning machines, packing equipment, printing machines and the like as belts such as round belts, V belts, and flat belts.
  • it can be used for footwear heel tops, shoe soles, couplings, packings, pole joints, bushes, gears, rolls and other equipment parts, sports equipment, leisure goods, watch belts, and the like.
  • automobile parts include oil stoppers, gear boxes, spacers, chassis parts, interior parts, tire chain substitutes, and the like.
  • films such as keyboard films and automobile films, curl cords, cable sheaths, bellows, transport belts, flexible containers, binders, synthetic leather, depinning products, adhesives, and the like.
  • Polyurethane can also be used as a solvent-based two-component paint, and can be applied to wood products such as musical instruments, Buddhist altars, furniture, decorative plywood, and sports equipment. Moreover, it can be used for automobile repair as tar epoxy urethane.
  • Polyurethane can be used as a component of moisture-curing one-component paints, blocked isocyanate solvent paints, alkyd resin paints, urethane-modified synthetic resin paints, UV-curable paints, water-based urethane paints, etc., for example, for plastic bumpers Paints, strippable paints, magnetic tape coatings, floor tiles, flooring materials, paper, wood-printed film overprint varnishes, wood varnishes, coil coils for high processing, optical fiber protective coatings, solder resists, metal printing tops Applicable to coats, base coats for vapor deposition, white coats for food cans, and the like.
  • Polyurethane can also be applied as a pressure-sensitive adhesive or adhesive to food packaging, shoes, footwear, magnetic tape binders, decorative paper, wood, structural members, etc., and it can also be used as a low-temperature adhesive or hot-melt component. Can do. Polyurethane can be used as a binder for magnetic recording media, inks, castings, fired bricks, graft materials, microcapsules, granular fertilizers, granular agricultural chemicals, polymer cement mortar, resin mortar, rubber chip binders, recycled foam, glass fiber sizing, etc. is there.
  • Polyurethane can be used for shrink-proofing, anti-molding, water-repellent finishing, etc. as a component of the fiber processing agent.
  • the fiberization method can be carried out without any limitation as long as it can be spun.
  • a melt spinning method in which the pellets are once pelletized, melted, and directly spun through a spinneret can be employed.
  • the spinning temperature is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 235 ° C. or lower.
  • Polyurethane elastic fiber can be used as it is as bare thread, or it can be coated with other fiber and used as coated thread.
  • other fibers include conventionally known fibers such as polyamide fibers, wool, cotton, and polyester fibers.
  • polyester fibers are preferably used in the present invention.
  • the elastic fiber using polyurethane may contain a dyeing type disperse dye.
  • Polyurethane is a concrete wall, induction joint, sash area, wall-type PC (Precast Concrete) joint, ALC (Autoclaved Light-weight Concrete) joint, board joint, composite glass sealant, thermal insulation sash sealant. Can be used for automotive sealant.
  • Polyurethane can be used as a medical material. Tubes, catheters, artificial hearts, artificial blood vessels, artificial valves, etc. can be used as blood compatible materials, and catheters, tubes, bags, surgical gloves, artificial kidneys can be used as disposable materials. Can be used for potting materials.
  • Polyurethane can be used as a raw material for UV curable paints, electron beam curable paints, photosensitive resin compositions for flexographic printing plates, photocurable optical fiber coating materials, etc., by modifying the ends.
  • (meth) acryl when “(meth) acryl” is displayed like (meth) acrylate or (meth) acrylic acid, it means acrylic and / or methacrylic.
  • the charging ratio of each raw material compound at that time is substantially equal to or the same as the composition of the target urethane (meth) acrylate oligomer.
  • the amount of all isocyanate groups in the urethane (meth) acrylate oligomer and the amount of all functional groups that react with isocyanate groups such as hydroxyl groups and amino groups are usually equimolar in theory.
  • the amount of hydroxyalkyl (meth) acrylate used is determined based on the amount of hydroxyalkyl (meth) acrylate, polycarbonate diol, and other raw material compounds used as needed, and 10 mol% or more, preferably 15 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, and usually 70 mol% or less, based on the total amount of the compound containing a functional group that reacts with isocyanate such as a chain extender.
  • the amount is preferably 50 mol% or less. According to this ratio, the molecular weight of the urethane (meth) acrylate oligomer obtained can be controlled.
  • the amount of polycarbonate diol used is preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and still more preferably based on the total amount of polycarbonate diol according to an embodiment of the present invention and other polyols. It is 70 mol% or more. It is preferable that the amount of the polycarbonate diol used is not less than the above lower limit because the resulting cured product tends to have good elongation, hardness, weather resistance, and stain resistance.
  • the amount of polycarbonate diol used is preferably 10% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, based on the total amount of polycarbonate diol according to an embodiment of the present invention and other polyols. More preferably, it is 50 weight% or more, Most preferably, it is 70 weight% or more.
  • the amount of polycarbonate diol used is not less than the above lower limit, the viscosity of the resulting composition is reduced and workability is improved, and the mechanical strength, hardness and wear resistance of the resulting cured product tend to be improved. It is preferable.
  • the amount of the polycarbonate polyol and other polyol used relative to the total amount of the polycarbonate diol, which is an embodiment of the present invention, and the other polyol and the chain extender combined. is preferably at least 70 mol%, more preferably at least 80 mol%, even more preferably at least 90 mol%, particularly preferably at least 95 mol%.
  • the liquid stability tends to improve, which is preferable.
  • a solvent can be used for the purpose of adjusting the viscosity.
  • a solvent may be used individually by 1 type and may be used in mixture of 2 or more types.
  • any known solvent can be used.
  • Preferable solvents include toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
  • the solvent can be used usually at less than 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content in the reaction system.
  • the total content of the urethane (meth) acrylate oligomer to be produced and its raw material compound is preferably 20% by weight or more based on the total amount of the reaction system, and is 40% by weight. % Or more is more preferable.
  • the upper limit of the total content is 100% by weight. It is preferable for the total content of the urethane (meth) acrylate oligomer and its raw material compound to be 20% by weight or more because the reaction rate tends to increase and the production efficiency tends to improve.
  • An addition reaction catalyst can be used in the production of the urethane (meth) acrylate oligomer.
  • the addition reaction catalyst include dibutyltin laurate, dibutyltin dioctoate, dioctyltin dilaurate, and dioctyltin dioctoate.
  • An addition reaction catalyst may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it. Of these, the addition reaction catalyst is preferably dioctyltin dilaurate from the viewpoints of environmental adaptability, catalytic activity, and storage stability.
  • the addition reaction catalyst has an upper limit of usually 1000 ppm by weight, preferably 500 ppm by weight, and a lower limit of usually 10 ppm by weight, preferably relative to the total content of the urethane (meth) acrylate oligomer to be produced and its raw material compounds. Used at 30 ppm by weight.
  • a polymerization inhibitor can be used in combination.
  • polymerization inhibitors examples include phenols such as hydroquinone, methylhydroquinone, hydroquinone monoethyl ether, dibutylhydroxytoluene, amines such as phenothiazine and diphenylamine, copper salts such as copper dibutyldithiocarbamate, and manganese such as manganese acetate. Examples thereof include salts, nitro compounds, and nitroso compounds.
  • a polymerization inhibitor may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it. Of these, phenols are preferable as the polymerization inhibitor.
  • the polymerization inhibitor has an upper limit of usually 3000 ppm by weight, preferably 1000 ppm by weight, particularly preferably 500 ppm by weight, based on the total content of urethane (meth) acrylate oligomers and raw material compounds to be produced.
  • the lower limit is usually 50 ppm by weight, preferably 100 ppm by weight.
  • the reaction temperature is usually 20 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, and more preferably 60 ° C. or higher.
  • a reaction temperature of 20 ° C. or higher is preferable because the reaction rate increases and the production efficiency tends to improve.
  • reaction temperature is 120 degrees C or less normally, and it is preferable that it is 100 degrees C or less. It is preferable for the reaction temperature to be 120 ° C. or lower because side reactions such as an allohanato reaction hardly occur.
  • the reaction temperature is preferably lower than the boiling point of the solvent.
  • the reaction temperature is 70 ° C. from the viewpoint of preventing the reaction of the (meth) acryloyl group. The following is preferable.
  • the reaction time is usually about 5 to 20 hours.
  • the number average molecular weight of the urethane (meth) acrylate oligomer thus obtained is preferably 500 or more, particularly preferably 1000 or more, preferably 10,000 or less, particularly preferably 5000 or less, particularly preferably 3000 or less.
  • the resulting cured film has good three-dimensional workability and tends to have an excellent balance between three-dimensional workability and stain resistance.
  • the cured film obtained from the composition has good contamination resistance and tends to have a good balance between three-dimensional processability and contamination resistance. Therefore, it is preferable. This is because the three-dimensional workability and stain resistance depend on the distance between the cross-linking points in the network structure, and as this distance increases, the structure becomes flexible and easily stretched, and the three-dimensional workability is superior. This is presumed to be because the structure becomes a strong structure and is excellent in stain resistance.
  • polyester elastomer The polycarbonate diol which is one embodiment of the present invention can be used as a polyester elastomer.
  • the polyester elastomer is a copolymer mainly composed of a hard segment made of an aromatic polyester and a soft segment mainly made of an aliphatic polyether, an aliphatic polyester or an aliphatic polycarbonate.
  • polycarbonate diol When polycarbonate diol is used as a constituent component of the soft segment, physical properties such as heat resistance and water resistance are excellent as compared with the case where aliphatic polyether or aliphatic polyester is used.
  • melt flow rate that is, a melt flow rate suitable for blow molding and extrusion molding
  • polycarbonate ester elastomer with an excellent balance between mechanical strength and other physical properties.
  • It can be suitably used for various molding materials including fibers, films and sheets, for example, molding materials such as elastic yarns and boots, gears, tubes and packings.
  • the present invention can be effectively applied to joint boots such as automobiles and home appliance parts that require heat resistance and durability, and wire covering materials.
  • Active energy ray-curable polymer composition The active energy ray-curable polymer composition containing the urethane (meth) acrylate oligomer described above (hereinafter sometimes simply referred to as “active energy ray-curable polymer composition”) will be described.
  • the active energy ray-curable polymer composition preferably has a molecular weight between calculated network cross-linking points of 500 to 10,000.
  • the molecular weight between calculated network cross-linking points of the composition is the average molecular weight between active energy ray reactive groups (hereinafter sometimes referred to as “cross-linking points”) that form a network structure in the entire composition. Represents a value.
  • the molecular weight between the calculated network crosslinking points correlates with the network area at the time of forming the network structure, and the larger the calculated molecular weight between the crosslinking points, the lower the crosslinking density.
  • the active energy ray reactive group of the polyfunctional compound is a crosslinking point
  • the calculation of the molecular weight between the calculated network crosslinking points is centered on the polyfunctional compound having the crosslinking point, and the monofunctional compound has the polyfunctional compound.
  • the molecular weight between the crosslinking points is treated as having an effect of extending the molecular weight, and the molecular weight between the calculation network crosslinking points is calculated.
  • the calculation of the molecular weight between the calculation network crosslinking points is performed on the assumption that all the active energy ray reactive groups have the same reactivity and that all the active energy ray reactive groups react by irradiation with the active energy ray. .
  • the molecular weight between the calculated network cross-linking points is twice the average molecular weight per active energy ray reactive group of the polyfunctional compound.
  • the average value of the molecular weights between the calculated network cross-linking points of each of the above single systems with respect to the total number of active energy ray reactive groups contained in the composition is This is the molecular weight between the calculated network crosslinking points of the composition.
  • a monofunctional compound When a monofunctional compound is included in the composition, a molecule formed by calculation and equimolar to the active energy ray reactive group (that is, the crosslinking point) of the polyfunctional compound, and the monofunctional compound linked to the crosslinking point Assuming that the reaction takes place in the middle of the chain, the extension of the molecular chain by the monofunctional compound at one crosslinking point is the total molecular weight of the monofunctional compound, and the total active energy ray reaction of the polyfunctional compound in the composition. Half of the value divided by the radix.
  • the amount extended by the monofunctional compound relative to the calculated molecular weight between the cross-linking points calculated for the polyfunctional compound is The value obtained by dividing the total molecular weight of the monofunctional compound by the total number of reactive energy ray reactive groups of the polyfunctional compound in the composition.
  • the composition in the mixture of monofunctional compounds M A molar molecular weight W A, and f B functional compound M B mol molecular weight W B, and f C functional compound M C mol molecular weight W C, the composition
  • the molecular weight between the calculated network crosslinking points of the product can be expressed by the following formula.
  • the molecular weight between the calculated network cross-linking points of the active energy ray-curable polymer composition thus calculated is preferably 500 or more, more preferably 800 or more, and 1,000 or more. More preferably, it is preferably not more than 10,000, more preferably not more than 8,000, still more preferably not more than 6,000, still more preferably not more than 4,000, 000 or less is particularly preferable.
  • a molecular weight between calculated network cross-linking points of 10,000 or less is preferable because the cured film obtained from the composition has good stain resistance and tends to have a good balance between three-dimensional workability and stain resistance. Moreover, it is preferable that the molecular weight between the calculation network cross-linking points is 500 or more because the obtained cured film has good three-dimensional workability and tends to have an excellent balance between the three-dimensional workability and the stain resistance. This is because the three-dimensional processability and stain resistance depend on the distance between the cross-linking points in the network structure, and when this distance is increased, the structure becomes flexible and easily stretched, and the three-dimensional processability is excellent. In this case, it is presumed that the network structure becomes a strong structure and is excellent in stain resistance.
  • the active energy ray-curable polymer composition may further contain components other than the urethane (meth) acrylate oligomer.
  • components other than the urethane (meth) acrylate oligomer include an active energy ray reactive monomer, an active energy ray curable oligomer, a polymerization initiator, a photosensitizer, an additive, and a solvent.
  • the content of the urethane (meth) acrylate oligomer is 40% by weight or more based on the total amount of the active energy ray reactive components including the urethane (meth) acrylate oligomer. Preferably, it is 60 wt% or more. In addition, the upper limit of this content is 100 weight%.
  • the content of the urethane (meth) acrylate oligomer is 40% by weight or more, the curability is good and the three-dimensional workability tends to be improved without excessively increasing the mechanical strength of the cured product. This is preferable.
  • the content of the urethane (meth) acrylate oligomer is preferably higher in terms of elongation and film-forming property, and, on the other hand, in terms of lowering the viscosity, Less is preferable.
  • the content of the urethane (meth) acrylate oligomer is preferably 50% by weight or more based on the total amount of all components including other components in addition to the active energy ray-reactive component. 70% by weight or more is more preferable.
  • the upper limit of content of a urethane (meth) acrylate type oligomer is 100 weight%, and it is preferable that this content is less than that.
  • the total content of the active energy ray-reactive component including the urethane (meth) acrylate oligomer is excellent in the curing speed and surface curability as the composition, and is tacky. Is preferably 60% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, still more preferably 90% by weight or more, and 95% by weight with respect to the total amount of the composition. % Or more is particularly preferable. In addition, the upper limit of this content is 100 weight%.
  • any known active energy ray reactive monomer can be used as the active energy ray reactive monomer. These active energy ray reactive monomers are used for the purpose of adjusting the hydrophilicity / hydrophobicity of urethane (meth) acrylate oligomers and the physical properties such as hardness and elongation of the cured product when the resulting composition is cured. Is done.
  • An active energy ray reactive monomer may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.
  • active energy ray reactive monomers examples include vinyl ethers, (meth) acrylamides, and (meth) acrylates, and specific examples include styrene, ⁇ -methylstyrene, ⁇ -chlorostyrene.
  • Aromatic vinyl monomers such as vinyltoluene and divinylbenzene; vinyl such as vinyl acetate, vinyl butyrate, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinyl-2-pyrrolidone, N-vinylcaprolactam, and divinyl adipate Ester monomers; Vinyl ethers such as ethyl vinyl ether and phenyl vinyl ether; Allyl compounds such as diallyl phthalate, trimethylolpropane diallyl ether, and allyl glycidyl ether; (meth) acrylamide, N, N-dimethylacrylamid N, N-dimethylmethacrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-methoxymethyl (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide, Nt-butyl (meth) acrylamide, (meth) acryloyl (Meth) acrylamides such as morpho
  • (meth) acryloylmorpholine (meth) acrylic acid tetrahydrofurfuryl, (meth) acrylic acid benzyl, (meth) acrylic acid cyclohexyl, (meth) acrylic acid, especially in applications where coating properties are required.
  • Has a ring structure in the molecule such as trimethylcyclohexyl, phenoxyethyl (meth) acrylate, tricyclodecane (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, (meth) acrylamide, etc.
  • Monofunctional (meth) acrylates are preferred.
  • di (meth) acrylic acid-1,4-butanediol di (meth) acrylic acid-1, 6-hexanediol, di (meth) acrylic acid-1,9-nonanediol, di (meth) )
  • Neopentyl glycol acrylate tricyclodecane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate
  • Polyfunctional (meth) acrylates such as dipentaerythritol penta (meth) acrylate and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate are preferred.
  • the content of the active energy ray-reactive monomer is the total amount of the composition from the viewpoint of adjusting the viscosity of the composition and adjusting physical properties such as hardness and elongation of the resulting cured product. Is preferably 50% by weight or less, more preferably 30% by weight or less, still more preferably 20% by weight or less, and particularly preferably 10% by weight or less.
  • the active energy ray-curable oligomer may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the active energy ray-curable oligomer include epoxy (meth) acrylate oligomers and acrylic (meth) acrylate oligomers.
  • the content of the active energy ray-reactive oligomer is 50% with respect to the total amount of the composition from the viewpoint of adjusting physical properties such as hardness and elongation of the obtained cured product. % Or less, more preferably 30% by weight or less, still more preferably 20% by weight or less, and particularly preferably 10% by weight or less.
  • the polymerization initiator is mainly used for the purpose of improving the initiation efficiency of a polymerization reaction that proceeds by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams.
  • a photoradical polymerization initiator which is a compound having a property of generating radicals by light is generally used, and any known photoradical polymerization initiator can be used.
  • a polymerization initiator may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it. Furthermore, you may use together radical photopolymerization initiator and a photosensitizer.
  • radical photopolymerization initiator examples include benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, 4,4-bis (diethylamino) benzophenone, 4-phenylbenzophenone, methylorthobenzoylbenzoate, thioxanthone, diethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, chloro Thioxanthone, 2-ethylanthraquinone, t-butylanthraquinone, diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, benzyldimethyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, benzoin methyl ether, benzoin ethyl Ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, methyl benzoyl formate, 2-methyl-1- [4- Methylthio) phenyl] -2-
  • -Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and 2-hydroxy-1- [4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] -phenyl] -2-methyl-propan-1-one 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, and 2-hydroxy-1- [4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] -phenyl 2-methyl-propan-1-one is more preferred.
  • the active energy ray-curable polymer composition contains a compound having a radical polymerizable group and a cationic polymerizable group such as an epoxy group
  • the polymerization initiator is used as a photo cation together with the above photo radical polymerization initiator.
  • a polymerization initiator may be included. Any known cationic photopolymerization initiator can be used.
  • the content of these polymerization initiators in the active energy ray-curable polymer composition is preferably 10 parts by weight or less with respect to a total of 100 parts by weight of the active energy ray reactive components. The following is more preferable. It is preferable for the content of the polymerization initiator to be 10 parts by weight or less because the mechanical strength is not easily lowered by the initiator decomposition product.
  • the photosensitizer can be used for the same purpose as the polymerization initiator.
  • a photosensitizer may be used individually by 1 type and may be used in mixture of 2 or more types.
  • any known photosensitizer can be used as long as the effects of the present invention are obtained. Examples of such a photosensitizer include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, methyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, amyl 4-dimethylaminobenzoate, And 4-dimethylaminoacetophenone and the like.
  • the content of the photosensitizer is preferably 10 parts by weight or less with respect to a total of 100 parts by weight of the active energy ray reactive components. It is more preferable that the amount is not more than parts.
  • the content of the photosensitizer is 10 parts by weight or less, it is preferable that the mechanical strength does not decrease due to the decrease in the crosslinking density.
  • the additive is optional, and various materials added to a composition used for the same application can be used as the additive.
  • An additive may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.
  • Examples of such additives include glass fiber, glass bead, silica, alumina, calcium carbonate, mica, zinc oxide, titanium oxide, talc, kaolin, metal oxide, metal fiber, iron, lead, and metal powder.
  • Fillers Carbon materials such as carbon fibers, carbon black, graphite, carbon nanotubes, fullerenes such as C60 (hereinafter, fillers and carbon materials may be collectively referred to as “inorganic components”); Agent, heat stabilizer, UV absorber, HALS (hindered amine light stabilizer), anti-fingerprint agent, surface hydrophilizing agent, antistatic agent, slipperiness imparting agent, plasticizer, mold release agent, antifoaming agent, leveling agent, Anti-settling agents, surfactants, thixotropy imparting agents, lubricants, flame retardants, flame retardant aids, polymerization inhibitors, fillers, silane coupling agents and other modifiers; pigments, dyes, hue modifiers Coloring agents; and, monomer and / or oligomer thereof, or a curing agent required for the synthesis of inorganic components, catalysts, curing accelerators like; and the like.
  • Agent heat stabilizer, UV absorber, HALS (hindered amine light stabilizer), anti-
  • the content of the additive is preferably 10 parts by weight or less, preferably 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the total of the active energy ray reactive components. It is more preferable that It is preferable for the content of the additive to be 10 parts by weight or less because it is difficult for the mechanical strength to decrease due to a decrease in crosslink density.
  • the said solvent can be used for the purpose of adjustment of the viscosity of an active energy ray-curable polymer composition, for example according to the coating system for forming the coating film of an active energy ray-curable polymer composition.
  • a solvent may be used individually by 1 type and may be used in mixture of 2 or more types.
  • any known solvent can be used as long as the effects of the present invention are obtained.
  • Preferable solvents include toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, isopropanol, isobutanol, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
  • a solvent can be normally used in less than 200 weight part with respect to 100 weight part of solid content of an active energy ray curable polymer composition.
  • the method for allowing the active energy ray-curable polymer composition to contain optional components such as the above-mentioned additives is not particularly limited, and conventionally known mixing and dispersion methods and the like can be mentioned.
  • the viscosity of the active energy ray-curable polymer composition can be appropriately adjusted according to the use and usage of the composition, but from the viewpoint of handleability, coatability, moldability, three-dimensional formability, etc., E
  • the viscosity at 25 ° C. in a type viscometer is preferably 10 mPa ⁇ s or more, more preferably 100 mPa ⁇ s or more, and on the other hand, 100,000 mPa ⁇ s. Or less, more preferably 50,000 mPa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the active energy ray-curable polymer composition can be adjusted by, for example, the content of the aforementioned urethane (meth) acrylate oligomer, the type of the optional component, the blending ratio thereof, and the like.
  • the coating method of the active energy ray-curable polymer composition includes a bar coater method, an applicator method, a curtain flow coater method, a roll coater method, a spray method, a gravure coater method, a comma coater method, a reverse roll coater method, and a lip coater.
  • Known methods such as a method, a die coater method, a slot die coater method, an air knife coater method and a dip coater method can be applied.
  • a bar coater method and a gravure coater method are preferable.
  • the active energy ray-curable polymer composition can be formed into a cured film by irradiating the active energy ray with the active energy ray.
  • the active energy rays used when the composition is cured infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X-rays, electron beams, ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays and the like can be used. It is preferable to use an electron beam or an ultraviolet ray from the viewpoint of apparatus cost and productivity.
  • an electron beam irradiation apparatus an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a medium pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal halide lamp, Ar Lasers, He—Cd lasers, solid lasers, xenon lamps, high frequency induction mercury lamps, sunlight, etc. are suitable.
  • the irradiation amount of the active energy ray can be appropriately selected according to the type of the active energy ray.
  • the irradiation amount is preferably 1 to 10 Mrad.
  • ultraviolet irradiation it is preferably 50 to 1,000 mJ / cm 2 .
  • the atmosphere during curing may be air, an inert gas such as nitrogen or argon.
  • the thickness of the cured film is appropriately determined according to the intended use, but the lower limit is preferably 1 ⁇ m, more preferably 3 ⁇ m, and particularly preferably 5 ⁇ m.
  • the upper limit is preferably 200 ⁇ m, more preferably 100 ⁇ m, and particularly preferably 50 ⁇ m.
  • the lower limit of the thickness of the cured film is preferably 1 ⁇ m, and the upper limit is preferably 100 ⁇ m, more preferably 50 ⁇ m, particularly preferably 20 ⁇ m, and most preferably 10 ⁇ m.
  • a laminate having a layer made of the above cured film can be obtained on a substrate.
  • This laminate is not particularly limited as long as it has a layer made of a cured film, and may have a layer other than the substrate and the cured film between the substrate and the cured film, or on the outside thereof. You may have.
  • the said laminated body may have multiple layers of a base material and a cured film.
  • a known method such as a method of applying an upper layer and curing again with an active energy ray, and a method of pasting each layer to a release film or a base film and then bonding the layers in an uncured or semi-cured state.
  • a method of curing with an active energy ray after laminating in an uncured state is preferable from the viewpoint of improving adhesion between layers.
  • a known method such as sequential coating in which the upper layer is applied after the lower layer is applied or simultaneous multilayer coating in which two or more layers are simultaneously applied from multiple slits is applied. Yes, but not necessarily.
  • the base material examples include various kinds of polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyolefins such as polypropylene and polyethylene, various plastics such as nylon, polycarbonate, and (meth) acrylic resin, and plates formed of glass or metal. Shaped articles can be mentioned.
  • the cured film can be a film excellent in stain resistance and hardness against general household contaminants such as ink and ethanol, and the laminate using the cured film as a coating on various substrates has a design property and surface. It can be excellent in protection.
  • the active energy ray-curable polymer composition has a flexibility capable of following deformation during three-dimensional processing, a breaking elongation, a mechanical strength, a stain resistance, and a molecular weight between calculated network crosslinking points.
  • a cured film having hardness at the same time can be provided.
  • the active energy ray-curable polymer composition can easily produce a thin resin sheet by applying a single layer.
  • the breaking elongation of the cured film was determined by cutting the cured film to a width of 10 mm and using a Tensilon tensile tester (Orientec, Tensilon UTM-III-100) at a temperature of 23 ° C., a tensile speed of 50 mm / min, and between chucks.
  • the value measured by performing a tensile test under the condition of a distance of 50 mm is preferably 50% or more, more preferably 75% or more, still more preferably 100% or more, and 120% or more. Is particularly preferred.
  • the above-mentioned cured film and laminate can be used as a coating substitute film, and can be effectively applied to, for example, interior / exterior building materials, various members of automobiles, home appliances, and the like.
  • the ratio of the terminal phenoxy group is determined from the ratio of the integral value of one proton of the terminal phenoxy group to the integral value of one proton of the entire terminal, and the detection limit of the terminal phenoxy group is 0.05 with respect to the entire terminal. %.
  • the total number (T) of the structural units of the formula (A) and the formula (B) contained in the polycarbonate diol is the number average molecular weight of the polycarbonate diol, the structural unit derived from the formula (A), and the formula (B). ) And the molecular weight of the formula (C) and the formula (D).
  • ⁇ Measurement of melting peak temperature and heat of fusion About 10 mg of polycarbonate diol is enclosed in an aluminum pan, and using EXSTAR DSC6200 (manufactured by Seiko Instruments Inc.), in a nitrogen atmosphere at a rate of 20 ° C./minute, from 30 ° C. to 150 ° C., at a rate of 40 ° C./minute The temperature was raised and lowered from 150 ° C. to ⁇ 120 ° C. at a rate of 20 ° C./min to ⁇ 120 ° C. to 120 ° C., and the melting peak temperature and the heat of fusion were determined from the melting peak.
  • ⁇ Content of catalyst metal in polycarbonate diol-containing composition About 0.1 g of the polycarbonate diol-containing composition was weighed and dissolved in 4 mL of acetonitrile, 20 mL of pure water was added to precipitate the polycarbonate diol, and the precipitated polycarbonate diol was removed by filtration. The filtered solution was diluted with pure water to a predetermined concentration, and the metal ion concentration was analyzed by ion chromatography. In addition, the metal ion concentration of acetonitrile used as a solvent was measured as a blank value, and the value obtained by subtracting the metal ion concentration of the solvent was used as the amount of metal in the polycarbonate diol-containing composition. The measurement conditions are as shown in Table 1 below. Using the analysis results and a calibration curve prepared in advance, each concentration of magnesium, calcium and barium ions was determined.
  • ⁇ Content of hydroxyaryl compound in polycarbonate diol-containing composition Polycarbonate diol is dissolved in CDCl 3 , 400 MHz 1 H-NMR (AL-400 manufactured by JEOL Ltd.) is measured, the hydroxyaryl compound is identified from the signal position of each component, and the content is calculated from the integral value did. In this case, for example, when the hydroxyaryl compound was phenol, the detection limit was 100 ppm by weight as the weight of phenol relative to the weight of the entire sample.
  • the amount of hydrochloric acid aqueous solution required for neutralization was measured by titration with, and the amount of remaining amine was quantified.
  • the concentration of the isocyanate group was determined from the volume of the aqueous hydrochloric acid solution required for neutralization by the following formula.
  • Isocyanate group concentration (% by weight) A ⁇ 42.02 / D
  • A (BC) x0.5 / 1000xf
  • f titer of aqueous hydrochloric acid
  • D sample used for this measurement (g)
  • ⁇ Room temperature tensile test method> In accordance with JIS K6301, a polyurethane test piece with a width of 10 mm, a length of 100 mm, and a thickness of about 50 ⁇ m was chucked using a tensile tester (product name “Tensilon UTM-III-100” manufactured by Orientec Co., Ltd.). A tensile test was performed at a distance of 50 mm and a tensile speed of 500 mm / min at a temperature of 23 ° C. (relative humidity of 60%). Stress was measured.
  • a tensile tester product name “Tensilon UTM-III-100” manufactured by Orientec Co., Ltd.
  • ⁇ Low temperature tensile test method> Using a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, product name “Autograph AG-X 5kN”), a polyurethane test piece having a width of 10 mm, a length of 100 mm, and a thickness of about 50 ⁇ m according to JIS K6301 Then, a film was placed in a thermostatic bath set to ⁇ 10 ° C. (manufactured by Shimadzu Corporation, product name “THERMOS TATIC CHAMBER TCR2W-200T”) with a chuck distance of 50 mm. Subsequently, after standing at ⁇ 10 ° C. for 3 minutes, a tensile test was performed at a tensile speed of 500 mm / min, and the stress at the time when the test piece was extended by 100% was measured.
  • a tensile tester manufactured by Shimadzu Corporation, product name “Autograph AG-X 5kN”
  • the polyurethane solution was applied on a fluororesin sheet (fluorine tape nitoflon 900, thickness 0.1 mm, manufactured by Nitto Denko Corporation) with a 9.5 mil applicator, and 5 hours at 50 ° C., 0.5 hours at 100 ° C., It dried in order of 0.5 hour at 100 degreeC vacuum conditions, and 15 hours at 80 degreeC.
  • a 3 cm ⁇ 3 cm test piece was cut out from the obtained polyurethane film, put into a glass petri dish with an inner diameter of 10 cm ⁇ containing 50 mL of the test solvent, and the weight of each test solvent after immersion for the following time at the following temperature was measured.
  • Resistance to oleic acid The test piece was immersed in oleic acid at 80 ° C. for 16 hours.
  • Ethyl acetate resistance The test piece was immersed in ethyl acetate at room temperature for 20 minutes.
  • Ethanol resistance The test piece was immersed in ethanol at room temperature for 1 hour.
  • Example 1-1 In a 5 L glass separable flask equipped with a stirrer, a distillate trap, and a pressure regulator, 1,4-butanediol (14BD): 1167.5 g, neopentyl glycol (NPG): 86.1 g, diphenyl carbonate (DPC) ): 2746.4 g, magnesium acetate tetrahydrate aqueous solution: 7.0 mL (concentration: 8.4 g / L, magnesium acetate tetrahydrate: 59 mg), and nitrogen gas substitution was performed. Under stirring, the internal temperature was raised to 160 ° C., and the contents were dissolved by heating.
  • 1,4-butanediol 14BD
  • NPG neopentyl glycol
  • DPC diphenyl carbonate
  • the pressure was lowered to 24 kPa over 2 minutes, and then reacted for 90 minutes while removing phenol out of the system.
  • the pressure was lowered to 9.3 kPa over 90 minutes, further lowered to 0.7 kPa over 30 minutes, and the reaction was continued.
  • the temperature was raised to 170 ° C. while removing phenol and unreacted diol out of the system. It was made to react for 60 minutes and the polycarbonate diol containing composition was obtained.
  • 0.85% phosphoric acid aqueous solution: 2.3 mL was added to deactivate the catalyst to obtain a polycarbonate diol-containing composition.
  • the obtained polycarbonate diol-containing composition was fed to a thin film distillation apparatus at a flow rate of about 20 g / min, and thin film distillation (temperature: 170 ° C., pressure: 53 to 67 Pa) was performed.
  • a thin-film distillation apparatus a special model of molecular distillation apparatus MS-300 manufactured by Shibata Kagaku Co., Ltd. with an internal condenser having a diameter of 50 mm, a height of 200 mm, and an area of 0.0314 m 2 was used.
  • Table 2 shows the evaluation results of properties and physical properties of polycarbonate diol obtained by thin film distillation.
  • the content of the hydroxyaryl compound in the obtained polycarbonate diol-containing composition was 100 ppm by weight or less.
  • the quantity (about 10 weight ppm) added in view of the manufacturing purification method (thin film distillation) remains as it is.
  • Example 2-1 In the production of polycarbonate diol, 1,4-butanediol (14BD): 926.9 g, neopentyl glycol (NPG): 13.0 g, diphenyl carbonate (DPC): 2060.1 g, magnesium acetate tetrahydrate
  • Aqueous solution A polycarbonate diol was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the volume was changed to 5.3 mL.
  • Table 2 shows the evaluation results of properties and physical properties of the obtained polycarbonate diol. The content of the hydroxyaryl compound in the obtained polycarbonate diol-containing composition was 100 ppm by weight or less.
  • Example 3-1 In the production of polycarbonate diol, 1,4-butanediol (14BD): 908.2 g, neopentyl glycol (NPG): 26.9 g, diphenyl carbonate (DPC): 2064.9 g, magnesium acetate tetrahydrate Aqueous solution: A polycarbonate diol was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the volume was changed to 5.3 mL. Table 2 shows the evaluation results of properties and physical properties of the obtained polycarbonate diol. The content of the hydroxyaryl compound in the obtained polycarbonate diol-containing composition was 100 ppm by weight or less.
  • Example 4-1 In the production of polycarbonate diol, 1,4-butanediol (14BD): 831.5 g, neopentyl glycol (NPG): 118.8 g, diphenyl carbonate (DPC): 2049.7 g, magnesium acetate tetrahydrate
  • Aqueous solution A polycarbonate diol was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the volume was changed to 5.3 mL.
  • Table 2 shows the evaluation results of properties and physical properties of the obtained polycarbonate diol. The content of the hydroxyaryl compound in the obtained polycarbonate diol-containing composition was 100 ppm by weight or less.
  • Example 5-1 In the production of polycarbonate diol, 1,4-butanediol (14BD): 792.9 g, neopentyl glycol (NPG): 161.7 g, diphenyl carbonate (DPC): 2045.5 g, magnesium acetate tetrahydrate Aqueous solution: A polycarbonate diol was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the volume was changed to 5.3 mL. Table 2 shows the evaluation results of properties and physical properties of the obtained polycarbonate diol. The content of the hydroxyaryl compound in the obtained polycarbonate diol-containing composition was 100 ppm by weight or less.
  • Example 6-1 In the production of polycarbonate diol, as raw materials, 1,4-butanediol (14BD): 359.5 g, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol (BEPD): 19.8 g, diphenyl carbonate (DPC) : A polycarbonate diol was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the content was changed to 820.7 g and magnesium acetate tetrahydrate aqueous solution: 2.1 mL. Table 2 shows the evaluation results of properties and physical properties of the obtained polycarbonate diol. The content of the hydroxyaryl compound in the obtained polycarbonate diol-containing composition was 100 ppm by weight or less.
  • Example 1-2 A separable flask equipped with a thermocouple and a condenser tube was charged with 98.5 g of the polycarbonate diol produced in Example 1-1 that had been heated to 80 ° C. in advance, and the flask was immersed in an oil bath at 60 ° C. , 4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hereinafter H12MDI, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.): 25.4 g and triisooctyl phosphite (hereinafter TiOP, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.): 0.4 g were added to the flask. Was heated to 80 ° C.
  • H12MDI 4'-dicyclohexylmethane diisocyanate
  • TiOP triisooctyl phosphite
  • Neostan U-830 (hereinafter U-830, manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.): 9.4 mg was added as a urethanization catalyst. After the heat generation subsided, the oil bath was raised to 100 ° C. The mixture was further stirred for about 4 hours. The concentration of the isocyanate group was analyzed to confirm that the theoretical amount of the isocyanate group was consumed, and a prepolymer (hereinafter sometimes abbreviated as PP) was obtained.
  • PP prepolymer
  • the flask After analyzing the concentration of isocyanate groups in the prepolymer solution, the flask was immersed in an oil bath set at 35 ° C., and the required amount of isophorone diamine calculated from the remaining isocyanate (hereinafter referred to as IPDA, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was stirred at 150 rpm. 6.6 g) was added in portions. After stirring for about 1 hour, 0.5 g of morpholine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added, and the mixture was further stirred for 1 hour to obtain a polyurethane solution. This polyurethane solution was applied on a polyethylene film with a doctor blade with a uniform film thickness and dried with a dryer to obtain a polyurethane film. Table 3 shows the evaluation results of the physical properties of this polyurethane solution and polyurethane film.
  • IPDA Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • Example 2-2 In the production of polyurethane, a polyurethane solution and a polyurethane film were prepared in the same manner as in Example 1-2, except that the polycarbonate diol produced in Example 2-1 was used and H12MDI and IPDA were changed to the weights shown in Table 3. Obtained. Table 3 shows the evaluation results of the physical properties of this polyurethane solution and polyurethane film.
  • Example 3-2 In the production of polyurethane, a polyurethane solution and a polyurethane film were prepared in the same manner as in Example 1-2, except that the polycarbonate diol produced in Example 3-1 was used and H12MDI and IPDA were changed to the weights shown in Table 3. Obtained. Table 3 shows the evaluation results of the physical properties of this polyurethane solution and polyurethane film.
  • Example 4-2 In the production of polyurethane, a polyurethane solution and a polyurethane film were prepared in the same manner as in Example 1-2, except that the polycarbonate diol produced in Example 4-1 was used and H12MDI and IPDA were changed to the weights shown in Table 3. Obtained. Table 3 shows the evaluation results of the physical properties of this polyurethane solution and polyurethane film.
  • Example 5-2 In the production of polyurethane, the polyurethane solution and the polyurethane film were prepared in the same manner as in Example 1-2, except that the polycarbonate diol produced in Example 5-1 was used and H12MDI and IPDA were changed to the weights shown in Table 3. Obtained. Table 3 shows the evaluation results of the physical properties of this polyurethane solution and polyurethane film.
  • the polyurethane obtained from the polycarbonate diol according to one embodiment of the present invention has high flexibility at room temperature and low temperature, high durability against various solvents, and storage stability of the polyurethane solution. I understand that it is expensive.

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Abstract

ポリウレタン溶液の保存安定性が良好で、柔軟性や耐溶剤性に優れるポリウレタンの原料となるポリカーボネートポリオールを提供する。下記式(A)で表される構造単位および下記式(B)で表される構造単位を含むポリカーボネートジオールであって、(但し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基であり、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、若しくはハロゲン原子、又はこれらの原子を含む置換基を有してもよい。また、Rは炭素数3又は4の直鎖脂肪族炭化水素を表す。) ポリカーボネートジオールの分子量が500~5000であって、下記式(I)の値が、0.3以上、20.0以下であるポリカーボネートジオール。 (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%) ・・・・(I)

Description

ポリカーボネートジオール、ポリカーボネートジオール含有組成物、ポリカーボネートジオールの製造方法、及びポリウレタン
 本発明は、ポリカーボネート系ポリウレタンに有用なポリカーボネートジオール、ポリカーボネートジオール含有組成物、ポリカーボネートジオールの製造方法、及びポリウレタンに関する。
 ポリカーボネートジオールは、人工皮革や合成皮革、塗料、コーティング剤、接着剤などに使用されるポリウレタンや熱可塑性エラストマーのソフトセグメント部の原料に使用されており、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールの欠点とされる耐熱性や耐候性、耐加水分解性などに優れ、高耐久性を付与する原料として広く用いられている。
 汎用で使用される、1,6-ヘキサンジオールから合成されるポリカーボネートジオールは、結晶性ポリカーボネートジオールであり、特に、塗料やコーティング分野で使用される場合、ポリウレタン樹脂溶液の結晶化が起こりやすく貯蔵安定性が問題になることがある。また、近年、高耐久性を有するポリウレタン製品は様々な場面での耐久性が求められている。例えば、耐溶剤性や耐汚染性にみると、1,6-ヘキサンジオールから合成されるポリカーボネートジオールでは高度な耐溶剤性や耐汚染性の要求を満たすことができない。
 ポリウレタン溶液の貯蔵安定性については、多くの非晶性ポリカーボネートジオールが提案されている。2種類の脂肪族直鎖ジオールを組み合わせた、1,6-ヘキサンジオールと1,5-ペンタンジオールとを共重合させたポリカーボネートジオールや、1,6-ヘキサンジオールと1,4-ブタンジオールとを共重合させたポリカーボネートジオールなどがある(特許文献1,2)。
 また、分岐鎖を有する脂肪族ジオールを共重合させることによりポリカーボネートジオールの結晶性を低下させることで非晶性のポリカーボネートジオールが得られるため、例えば、2-メチル-1,3-プロパンジオールと脂肪族直鎖ジオールとを共重合させたポリカーボネートジオール、ネオペンチルグリコールとその他のジオールとを共重合させたポリカーボネートジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールと脂肪族直鎖ジオールとを共重合させたポリカーボネートジオールなどがある(特許文献3~5)。
 一方で、耐溶剤性や耐汚染性については、ポリカーボネートジオールを構成するジオール成分の分子量が小さく、また、分子量の小さいジオール成分の割合が高いほど、耐溶剤性や耐汚染性に優れるポリカーボネートジオールが得られる(特許文献6)。ただし、そのようなポリカーボネートジオール自体の凝集力が強いため、ポリカーボネートジオールの結晶性が上がり、製造したポリウレタン溶液の貯蔵安定性が劣る傾向にある。
特開平5-51428号公報 特開平2-289616号公報 国際公開第2006-88152号 国際公開第2011-74617号 特開2010-241990号公報 特開2009-149810号
 これら従前の技術において、耐薬品性や耐汚染性の向上に結晶性のポリカーボネートジオールを使用することができるが、ポリウレタン溶液の貯蔵安定性は満足できるものでなかった。また、共重合ポリカーボネートジオールによりポリウレタン溶液の貯蔵安定性を改良されることもあるが、ポリウレタンの耐薬品性や耐汚染性が不十分であった。加えて、分岐ジオールを共重合成分として含むポリカーボネートジオールの場合は低温での柔軟性が大きく低下することもあった。ポリウレタンの耐薬品性、耐汚染性、低温での柔軟性やポリウレタン溶液の貯蔵安定性など、ポリウレタンの物性やポリウレタンの保管に至るまでの要求を満たすことのできるポリカーボネートジオールは得られていなかった。
 本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の組成を有するポリカーボネートジオールが上記の物性を満足することを見出し、本発明に至った。
 すなわち、本発明の要旨は、以下である。
[1]下記式(A)で表される構造単位および下記式(B)で表される構造単位を含むポリカーボネートジオールであって、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(但し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基であり、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、若しくはハロゲン原子、又はこれらの原子を含む置換基を有してもよい。また、Rは炭素数3又は4の直鎖脂肪族炭化水素を表す。)
 前記ポリカーボネートジオールの数平均分子量が500以上、5000以下であって、下記式(I)の値が、0.3以上、20.0以下であるポリカーボネートジオール。
 (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%) ・・・(I)
[2]下記式(I)の値が、0.5以上、8.0以下である、[1]に記載のポリカーボネートジオール。
 (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%) ・・・(I)
[3]前記式(A)で表される構造単位が、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール由来である、[1]又は[2]に記載のポリカーボネートジオール。
[4]前記式(A)で表される構造単位が、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール由来である、[1]又は[2]に記載のポリカーボネートジオール。
[5]前記式(B)で表される構造単位が、1,4-ブタンジオール由来である、[1]~[4]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール。
[6]前記ポリカーボネートジオールのカーボネート化合物に由来する末端基の数の割合が、全末端基数の5.0モル%以下である、[1]~[5]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール。
[7]示差走査熱量計により測定した融解ピークの融解熱量が、0.1J/g以上、10J/g以下である、[1]~[6]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール。
[8]下記式(A)で表される構造単位および下記式(B)で表される構造単位を含むポリカーボネートジオールを含有するポリカーボネートジオール含有組成物であって、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(但し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基であり、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、若しくはハロゲン原子、又はこれらの原子を含む置換基を有してもよい。また、Rは炭素数3又は4の直鎖脂肪族炭化水素を表す。)
 前記ポリカーボネートジオールの分子量が、500以上、5000以下であって、下記式(I)の値が、0.3以上、20.0以下であり、
 (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%) ・・・・(I)
 ヒドロキシアリール化合物の含有量が0.1重量%以下である、ポリカーボネートジオール含有組成物。
[9] 周期表1族、および周期表2族から選択される1種以上の金属を含む、[8]に記載のポリカーボネートジオール含有組成物。
[10]前記ポリカーボネートジオール含有組成物中の前記金属の含有量が100重量ppm以下であることを特徴とする、[9]に記載のポリカーボネートジオール含有組成物。
[11]ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、及びアルキレンカーボネートの群から選ばれる少なくとも1種以上のカーボネート化合物(i)、下記式(C)で表されるジオール(ii)、および下記式(D)で表されるジオール(iii)を金属化合物触媒下に重合反応させるステップを含むポリカーボネートジオールの製造方法であって、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(但し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基であり、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、若しくはハロゲン原子、又はこれらの原子を含む置換基を有してもよい。また、Rは炭素数3又は4の直鎖脂肪族炭化水素を表す。)
 前記ポリカーボネートジオールについて、下記式(I)の値が、0.3以上、20.0以下であるポリカーボネートジオールの製造方法。
 (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%) ・・・・(I)
[12][1]~[7]のいずれかに記載のポリカーボネートジオールから得られるポリウレタン。
[13][8]~[10]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール含有組成物から得られるポリウレタン。
[14][12]又は[13]に記載のポリウレタンを用いて得られる人工皮革又は合成皮革。
[15][12]又は[13]に記載のポリウレタンを用いて得られる塗料又はコーティング剤。
[16][12]又は[13]に記載のポリウレタンを用いて得られる熱硬化性エラストマー又は熱可塑性エラストマー。
[17][12]又は[13]に記載のポリウレタンを用いて得られる水系ポリウレタン塗料。
[18][12]又は[13]に記載のポリウレタンを用いて得られる粘着剤又は接着剤。
[19][1]~[7]のいずれかに記載のポリカーボネートジオールを用いて得られる活性エネルギー線硬化性重合体組成物。
 本発明は、ポリウレタンにした際には、耐薬品性や耐汚染性、低温での柔軟性、耐熱性などの優れた物性をポリウレタンに付与できる上、固体の原料でありながらポリウレタン溶液の貯蔵安定性にも優れるポリカーボネートジオールを提供することができる。
 例えば、本発明のポリカーボネートジオールを用いて製造した人工皮革や合成皮革、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、塗料、コーティング材は耐薬品性や耐汚染性、耐熱性などの耐久性や風合いなどが改善される上、本発明のポリカーボネートジオールを用いたポリウレタンを加工する上で溶液の長期保存も可能であるため、産業上極めて有用なものである。
 以下、詳細に本発明の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
[1.ポリカーボネートジオール]
 本発明の一形態は、下記式(A)で表される構造単位および下記式(B)で表される構造単位を含むポリカーボネートジオールである。
 また、前記ポリカーボネートジオールは、下記式(A)で表される構造単位および下記式(B)で表される構造単位が繰り返されて構成され、特に、ランダムに繰り返されて構成されていることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 式(A)中、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基であり、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、若しくはハロゲン原子、又はこれらの原子を含む置換基を有してもよい。また、式(B)中Rは炭素数3又は4の直鎖脂肪族炭化水素を表す。)
<1-1.構造上の特徴>
 前記式(A)中、R、Rはそれぞれ独立に、通常炭素数1~4のアルキル基であってよく、炭素数1~2のアルキル基であってよいが、重合反応性、耐薬品性、耐熱性、低温での柔軟性それぞれが良好となることより、R、Rはメチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。また、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、若しくはハロゲン原子、又はこれらの原子を含む置換基を有してもよい。
 前記式(B)中、Rは、炭素数3又は4の直鎖脂肪族炭化水素であり、この場合、重合反応性、耐薬品性、低温での柔軟性それぞれが良好になる。また、Rはヘテロ原子を含有してもよい。
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールは、前記式(A)で表される構造単位及び前記式(B)で表される構造単位を含む。前記式(A)で表される構造単位及び前記式(B)で表される構造単位を含むことにより、ポリウレタンにしたときの良好な耐薬品性や低温での柔軟性、耐熱性などの向上に加えて、ポリウレタン溶液の貯蔵安定性が良好になる。
 ポリカーボネートジオールの全構造単位に対する、前記式(A)で表される構造単位および前記式(B)で表される構造単位の合計の割合は、ポリウレタンとしたときの耐薬品性や柔軟性の観点から、50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上がより好ましく、80モル%以上がさらに好ましく、90モル%以上が特に好ましく、95モル%以上が最も好ましい。
 更に、前記式(A)で表される構造単位と前記式(B)で表される構造単位との割合(以下、「(A):(B)」と称す場合がある)は、モル比率で、(A):(B)=0.2:99.8~40:60が好ましく、1:99~15:85が好ましく、2:98~12:88がより好ましく、3:97~10:90が更に好ましく、4:96~10:90が最も好ましい。また、前記式(A)で表される構造単位が2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオールである場合は、0.5:99.5~37:63が好ましい。また、前記式(A)で表される構造単位が2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールである場合は、0.2:99.8~12:88が好ましい。前記式(A)で表される構造単位の含有割合が上記上限を超える場合、ポリウレタンとしたときの耐薬品性や低温での柔軟性が十分でなくなる場合がある。前記式(A)で表される構造単位の含有割合が上記下限未満の場合、ポリウレタン溶液の貯蔵安定性が悪化する場合がある。なお、ポリカーボネートジオールにおける前記式(A)で表される構造単位と前記式(B)で表される構造単位との割合をモル比率で求める際は、H-NMRを測定し、その積分値より算出できる。
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールは、前記式(A)で表される構造単位及び前記式(B)で表される構造単位を含むことを特徴とするが、ポリウレタン溶液での貯蔵安定性や低温での柔軟性が良好となることから、共重合体であることが好ましい。
 ポリカーボネートジオールの全構造単位に対する各ジオール化合物に由来する構造単位の割合は、ポリカーボネートジオールをアルカリで加水分解して得られる各ジオール化合物をガスクロマトグラフィーで分析して求めることができる。
<1-2.(ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)>
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールは、さらに下記式(I)の値が、0.3以上、20.0以下であることが好ましい。
 (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%) ・・・・(I)
 式(I)において、ポリマーはポリカーボネートジオール表す。ポリマー中の分岐鎖部位の含有率は、ポリカーボネートジオール1モルに含有される前記式(A)のRおよびRの合計の重量を、水酸基価から算出される該ポリカーボネートジオールの数平均分子量で除した値を示す。
 また、ポリマー中のカーボネート基含有率は、ポリカーボネートジオール1モルに含有される炭酸基の重量を、水酸基価から算出される該ポリカーボネートジオールの数平均分子量で除した値を示す。
 前記式(I)の値は、通常20.0以下であり、15.0以下が好ましく、10.0以下が好ましく、8.0以下が好ましく、7.0以下がより好ましく、6.0以下がさらに好ましく、5.5以下が特に好ましく、5.0以下が最も好ましい。前記式(I)の上記上限を超える場合、ポリウレタンにしたときの柔軟性(特に低温での柔軟性)や耐薬品性が悪化する場合がある。
 前記式(I)の値は、通常0.3以上であり、0.5以上が好ましく、0.7以上がより好ましく、1.0以上がさらに好ましく、1.5以上が特に好ましく、2.0以上が最も好ましい。上記下限未満の場合、ポリカーボネートジオールのハンドリング性の悪化や、該ポリカーボネートジオールを原料としたポリウレタン溶液の貯蔵安定性の悪化が見られることがある。
<1-3.ジオール化合物>
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールの原料となるジオール化合物である、下記式(C)で表される化合物は、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(以下、「ネオペンチルグリコール」、または「NPG」と称する場合がある)、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール(以下、「ブチルエチルプロパンジオール」、または「BEPD」と称する場合がある)、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオールなどの2,2-ジアルキル置換1,3-プロパンジオール類(以下、「2,2-ジアルキル-1,3-プロパンジオール類」と称する場合がある。ただし、アルキル基は炭素数1~4のアルキル基である)が挙げられる。尚、下記式(C)で表される化合物は、1種のみ用いても、または複数種用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 式(C)中、R、Rは式(A)中のR、Rと同じであり、それぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基であり、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、若しくはハロゲン原子またはこれらを含む置換基を有してもよい。また式(D)中、Rは式(B)中のRと同じであり、炭素数3又は4の脂肪族炭化水素を表す。)
 ここで、前記式(A)で表される構造単位は、上記式(C)で表される構造に由来するものであってもよい。具体的には、式(A)中のジオールに由来する構造が、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオールなどの2,2-ジアルキル置換1,3-プロパンジオール類で表される構造に基づくものであり、特に、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールで表される構造に基づくものであることが好ましい。
 また、本発明の一形態であるポリカーボネートジオールの原料となるジオール化合物である前記式(D)で表される化合物は、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール等の直鎖状の末端ジオール類、ジエチレングリコールなどのエーテル基を有するジオール類、ビスヒドロキシエチルチオエーテルなどのチオエーテルジオール類、2-メチル-1,3-プロパンジオール等の分岐鎖を有するジオール類、ジエタノールアミン等の含窒素ジオール類、並びにビス(ヒドロキシエチル)スルフィド等の含硫黄ジオール類等を挙げることができる。これらのジオール化合物は単独で用いても、または複数組み合わせて用いてもよい。
 前記式(D)で表される化合物は植物由来であることが、環境負荷低減の観点から好ましい。植物由来として適用可能な前記式(D)で表される化合物としては、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール等が挙げられる。
 ここで、前記式(B)中で表される構造単位は、上記式(D)で表される構造に由来するものであってもよい。具体的には、式(B)中のジオールに由来する構造が、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール等の直鎖状の末端ジオール類、ジエチレングリコールなどのエーテル基を有するジオール類、ビスヒドロキシエチルチオエーテルなどのチオエーテルジオール類2-メチル-1,3-プロパンジオール、等の分岐鎖を有するジオール類、ジエタノールアミン等の含窒素ジオール類、並びにビス(ヒドロキシエチル)スルフィド等の含硫黄ジオール類等で表される構造に基づくものであり、特に、1,4-ブタンジオールで表される構造に基づくものであることが好ましい。
<1-4.カーボネート化合物>
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールにおいて、ポリカーボネートジオールの製造に使用可能なカーボネート化合物(以下、「炭酸ジエステル」と称する場合がある)としては、本発明の効果を損なわない限り限定されないが、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、またはアルキレンカーボネートが挙げられる。このうち反応性の観点からジアリールカーボネートが好ましい。
 カーボネート化合物の具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート等が挙げられ、ジフェニルカーボネートが好ましい。
<1-5.エステル交換触媒>
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールは、前記式(C)で表される化合物と前記式(D)で表される化合物とカーボネート化合物とを、エステル交換反応により重縮合することにより製造することができる。
 ポリカーボネートジオールの製造方法においては、重合を促進するためにエステル交換触媒(以下、「触媒」と称する場合がある)を用いる。その場合、得られたポリカーボネートジオール中に、過度に多くの触媒が残存すると、該ポリカーボネートジオールを用いてポリウレタンを製造する際に反応を阻害したり、反応を過度に促進したりする場合がある。
 このため、ポリカーボネートジオール含有組成物中に残存する触媒量は、特に限定されないが、触媒金属換算の含有量として100重量ppm以下が好ましく、より好ましくは50重量ppm以下、更に好ましくは10重量ppm以下である。
 エステル交換触媒としては、一般にエステル交換が可能であるとされている化合物であれば制限なく用いることができる。
 エステル交換触媒の例を挙げると、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の長周期型周期表(以下、単に「周期表」と称する)第1族金属の化合物;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の周期表第2族金属の化合物;チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の周期表第4族金属の化合物;コバルト等の周期表第9族金属の化合物;亜鉛等の周期表第12族金属の化合物;アルミニウム等の周期表第13族金属の化合物;ゲルマニウム、スズ、鉛等の周期表第14族金属の化合物;アンチモン、ビスマス等の周期表第15族金属の化合物;ランタン、セリウム、ユーロピウム、イッテルビウム等のランタナイド系金属の化合物等が挙げられる。
 これらのうち、エステル交換反応速度を高めるという観点から、周期表第1族金属の化合物、周期表第2族金属の化合物、周期表第4族金属の化合物、周期表第5族金属の化合物、周期表第9族金属の化合物、周期表第12族金属の化合物、周期表第13族金属の化合物、周期表第14族金属の化合物が好ましく、周期表第1族金属の化合物、周期表第2族金属の化合物がより好ましく、周期表第2族金属の化合物がさらに好ましい。周期表第1族金属の化合物の中でも、リチウム、カリウム、ナトリウムの化合物が好ましく、リチウム、ナトリウムの化合物がより好ましく、ナトリウムの化合物がさらに好ましい。周期表第2族金属の化合物の中でも、マグネシウム、カルシウム、バリウムの化合物が好ましく、カルシウム、マグネシウムの化合物がより好ましく、マグネシウムの化合物がさらに好ましい。これらの金属化合物は主に、水酸化物や塩等として使用される。塩として使用される場合の塩の例としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物等のハロゲン化物塩;酢酸塩、ギ酸塩、安息香酸塩等のカルボン酸塩;メタンスルホン酸塩やトルエンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩等のスルホン酸塩;燐酸塩や燐酸水素塩、燐酸二水素塩等の燐含有の塩;アセチルアセトナート塩;硝酸塩;硫酸塩;炭酸塩等が挙げられる。触媒金属は、さらにメトキシドやエトキシドの様なアルコキシドとして用いることもできる。
 これらのうち、好ましくは、周期表第2族金属から選ばれた少なくとも1種の金属の酢酸塩や硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、アルコキシドが用いられ、より好ましくは周期表第2族金属の酢酸塩や炭酸塩、水酸化物が用いられ、さらに好ましくはマグネシウム、カルシウムの酢酸塩や炭酸塩、水酸化物が用いられ、特に好ましくはマグネシウム、カルシウムの酢酸塩が用いられ、最も好ましくは酢酸マグネシウムが用いられる。
 <1-6.分子鎖末端>
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールの分子鎖末端は主に水酸基である。しかしながら、ジオールとカーボネート化合物との反応で得られるポリカーボネートジオールの場合には、不純物として一部分子鎖末端が水酸基ではないものが存在する可能性がある。その具体例としては、分子鎖末端がアルキルオキシ基又はアリールオキシ基のものであり、多くはカーボネート化合物由来の構造である。
 例えば、カーボネート化合物としてジフェニルカーボネートを使用した場合はアリールオキシ基としてフェノキシ基(PhO-)、ジメチルカーボネートを使用した場合はアルキルオキシ基としてメトキシ基(MeO-)、ジエチルカーボネートを使用した場合はエトキシ基(EtO-)、エチレンカーボネートを使用した場合はヒドロキシエトキシ基(HOCHCHO-)が分子鎖末端として残存する場合がある(ここで、Phはフェニル基を表し、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す)。 
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールの分子鎖末端は、全末端数に対して、前記式(A)で表される化合物に由来する末端数と前記式(B)で表される化合物に由来する末端数との合計の数の割合が、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上、特に好ましくは97モル%以上、最も好ましくは99モル%以上である。上記範囲にすることにより、ポリウレタンとしたときに所望の分子量とすることが容易となり、耐薬品性、柔軟性に優れたポリウレタンの原料となることが可能となる。
 ポリカーボネートジオールの分子鎖末端がカーボネート化合物に由来する末端基の数の割合は、全末端数に対して、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5.0モル%以下、さらに好ましくは3.0モル%以下、特に好ましくは1.0モル%以下である。上記上限超過の場合、ポリカーボネートジオールをポリウレタンにした際に、ポリウレタンの分子量が十分に大きくならず、機械強度や耐薬品性などの物性が悪化する場合がある。また、上記下限未満の場合、ポリカーボネートジオールのハンドリング性の悪化や、該ポリカーボネートジオールを原料としたポリウレタン溶液の貯蔵安定性の悪化が見られることがある。ここで、例えば、カーボネート化合物としてジフェニルカーボネートを使用した場合の該ポリカーボネートジオールの分子鎖末端を末端フェノキシ基、ジメチルカーボネートを使用した場合の該ポリカーボネートジオールの分子鎖末端を末端メトキシ基、およびジエチルカーボネートを使用した場合の該ポリカーボネートジオールの分子鎖末端を末端エトキシ基とする。
 ポリカーボネートジオールの水酸基価の下限は14mg-KOH/g、好ましくは16mg-KOH/g、より好ましくは18mg-KOH/g、さらに好ましくは22mg-KOH/gである。また、上限は450mg-KOH/g、好ましくは230mg-KOH/g、より好ましくは150mg-KOH/g、さらに好ましくは120mg-KOH/g、特に好ましくは75mg-KOH/g、最も好ましくは45mg-KOH/gである。上記下限未満の場合、粘度が高くなりすぎポリカーボネートジオールのハンドリング性を損なう場合があり、上記上限超過の場合、ポリウレタンとした時に耐薬品性や柔軟性などの物性が不足する場合がある。
 <1-7.分子量・分子量分布>
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールの水酸基価から求めた数平均分子量(Mn)の下限は好ましくは500であり、より好ましくは600、さらに好ましくは700である。一方、上限は好ましくは5,000であり、より好ましくは4,500、さらに好ましくは4,000である。ポリカーボネートジオールのMnが前記下限未満では、ウレタンとした際に柔軟性が十分に得られない場合がある。一方、前記上限超過では粘度が上がり、ポリウレタン化の際のハンドリング性を損なう可能性がある。
 ポリカーボネートジオールの分子量分布である重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)は特に限定されないが、下限は好ましくは1.5であり、より好ましくは1.8である。上限は好ましくは3.5であり、より好ましくは3.0である。分子量分布が上記上限超過の場合、このポリカーボネートジオールを用いて製造したポリウレタンの物性、特に伸びが低下する傾向があり、分子量分布が上記下限未満の場合、ポリカーボネートジオールを製造しようとすると、オリゴマーを除くなどの高度な精製操作が必要になる場合がある。
 前記重量平均分子量はポリスチレン換算の重量平均分子量、前記数平均分子量はポリカーボネートジオールの水酸基価から求めた数平均分子量であり、通常ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」と称する場合がある)の測定により求めることができる。
 <1-8.原料等の使用割合>
 本発明の一形態であるのポリカーボネートジオールの製造において、カーボネート化合物の使用量は、特に限定されないが、通常、ジオールの合計1モルに対するモル比率で、下限が好ましくは0.30、より好ましくは0.50、さらに好ましくは0.60であり、上限は好ましくは1.00、より好ましくは0.99、さらに好ましくは0.98である。カーボネート化合物の使用量が上記上限超過では、得られるポリカーボネートジオールの末端基が水酸基でないものの割合が増加したり、分子量が所定の範囲とならない場合がある。また、上記下限未満では、所定の分子量まで重合が進行しない場合がある。
 <1-9.触媒失活剤>
 前述の如く、重合反応の際に触媒を用いた場合、通常、得られたポリカーボネートジオールには触媒が残存し、残存する触媒により、ポリウレタン化反応の制御が出来なくなる場合がある。この残存する触媒の影響を抑制するために、使用されたエステル交換触媒とほぼ等モルの例えばリン系化合物等を添加し、エステル交換触媒を不活性化することが好ましい。さらには添加後、後述のように加熱処理等により、エステル交換触媒を効率的に不活性化することができる。
 エステル交換触媒の不活性化に使用されるリン系化合物としては、例えば、リン酸、亜リン酸などの無機リン酸や、リン酸ジブチル、リン酸トリブチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリフェニル、亜リン酸トリフェニルなどの有機リン酸エステル等が挙げられる。
 これらは1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
 前記リン系化合物の使用量は、特に限定はされないが、前述したように、使用されたエステル交換触媒とほぼ等モルであればよく、具体的には、使用されたエステル交換触媒1モルに対して上限が好ましくは5モル、より好ましくは2モルであり、下限が好ましくは0.8モル、より好ましくは1.0モルである。これより少ない量のリン系化合物を使用した場合は、前記反応生成物中のエステル交換触媒の不活性化が十分でなく、得られたポリカーボネートジオールを例えばポリウレタン製造用原料として使用する時、該ポリカーボネートジオールのイソシアネート基に対する反応性を十分に低下させることができない場合がある。また、この範囲を超えるリン系化合物を使用すると、得られたポリカーボネートジオールが着色してしまう可能性がある。
 リン系化合物を添加することによるエステル交換触媒の不活性化は、室温でも行う事ができるが、加熱処理するとより効率的である。この加熱処理の温度は、特に限定はされないが、上限が好ましくは150℃、より好ましくは120℃、さらに好ましくは100℃であり、下限は、好ましくは50℃、より好ましくは60℃、さらに好ましくは70℃である。上記下限より低い温度の場合は、エステル交換触媒の不活性化に時間がかかり効率的でなく、また不活性化の程度も不十分な場合がある。一方、上記上限を超える温度では、得られたポリカーボネートジオールが着色することがある。
 リン系化合物と反応させる時間は特に限定するものではないが、通常1~5時間である。
 <1-10.残存モノマー類等>
 ポリカーボネートジオールには、製造時の原料として使用したカーボネート化合物が、ヒドロキシアリール化合物(アリールオキシ化合物)として残存する場合があり、上記ポリカーボネートジオールと、ヒドロキシアリール化合物と、を含有するポリカーボネートジオール含有組成物もまた、本発明の一形態である。ポリカーボネートジオール含有組成物中のヒドロキシアリール化合物の含有量は、限定されるものではないが、少ないほうが好ましく、0.1重量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.05重量%以下である。
 また、上記説明したエステル交換触媒が残存する場合があり、上記ポリカーボネートジオールと、金属と、を含むポリカーボネートジオール含有組成物もまた、本発明の一形態である。ポリカーボネートジオール含有組成物に含まれる金属は特段限定されないが、周期表1族及び周期表2族から選択される1種以上を含むことが好ましい。
 ポリカーボネートジオール含有組成物中の金属の含有量は100重量ppm以下であることが好ましく、50重量ppm以下であることがより好ましく、10重量ppm以下であることが更に好ましい。
 原料として、例えばジフェニルカーボネート等の芳香族炭酸ジエステルを使用した場合、ポリカーボネートジオール製造中にフェノール類が副生する。フェノール類は一官能性化合物なので、ポリウレタンを製造する際の阻害因子となる可能性がある上、フェノール類によって形成されたウレタン結合は、その結合力が弱いために、その後の工程等で熱によって解離してしまい、イソシアネートやフェノール類が再生し、不具合を起こす可能性がある。また、フェノール類は刺激性物質でもあるため、ポリカーボネートジオール中のフェノール類の残存量は、より少ない方が好ましい。具体的には、ポリカーボネートジオールに対する重量比として好ましくは1000ppm以下、より好ましくは500ppm以下、さらに好ましくは300ppm以下、中でも100ppm以下であることが好ましい。ポリカーボネートジオール中のフェノール類の残存量を低減するためには、後述するようにポリカーボネートジオールの重合反応の圧力を絶対圧力として1kPa以下の高真空としたり、ポリカーボネートジオールの重合後に薄膜蒸留等を行ったりすることが有効である。
 ポリカーボネートジオール中には、製造時の原料として使用した炭酸ジエステルが残存することがある。ポリカーボネートジオール中の炭酸ジエステルの残存量は限定されるものではないが、少ないほうが好ましく、ポリカーボネートジオールに対する重量比として上限が好ましくは5重量%、より好ましくは3重量%、さらに好ましくは1重量%である。ポリカーボネートジオールの炭酸ジエステル含有量が多すぎるとポリウレタン化の際の反応を阻害する場合がある。一方、下限は特に制限はないが、好ましくは0.1重量%、より好ましくは0.01重量%、さらに好ましくは0重量%である。上記炭酸ジエステルの残存量を低減するためには、ポリカーボネートジオールの重合反応の圧力を絶対圧力として1kPa以下の高真空としたり、ポリカーボネートジオールの重合後に薄膜蒸留等を行ったりすることが有効である。
 ポリカーボネートジオールには、製造時に使用したジオール化合物が残存する場合がある。ポリカーボネートジオール中のジヒドロキシ化合物の残存量は、限定されるものではないが、少ないほうが好ましく、ポリカーボネートジオールに対する重量比として1重量%以下が好ましく、より好ましくは0.1重量%以下であり、さらに好ましくは0.05重量%以下である。ポリカーボネートジオール中のジオール化合物の残存量が多いと、ポリウレタンとした際のソフトセグメント部位の分子長が不足し、所望の物性が得られない場合がある。上記ジオール化合物の残存量を低減するためには、ポリカーボネートジオールの重合反応の圧力を絶対圧力として1kPa以下の高真空としたり、ポリカーボネートジオールの重合後に薄膜蒸留等を行ったりすることが有効である。
 ポリカーボネートジオール中には、製造の際に副生した環状のカーボネート(環状オリゴマー)を含有する場合がある。例えば、前記式(C)で表される化合物を用いた場合、5,5-ジアルキル-1,3-ジオキサン-2-オン、もしくはさらにこれらが2分子ないしそれ以上で環状カーボネートとなったものなどが生成してポリカーボネートジオール中に含まれる場合がある。これらの化合物は、ポリウレタン化反応においては副反応をもたらす可能性があり、また濁りの原因となるため、ポリカーボネートジオールの重合反応の圧力を絶対圧力として1kPa以下の高真空にしたり、ポリカーボネートジオールの合成後に薄膜蒸留等を行ったりしてできる限り除去しておくことが好ましい。ポリカーボネートジオール中に含まれるこれら環状カーボネートの含有量は、限定されないが、ポリカーボネートジオールに対する重量比として好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下、さらに好ましくは0.5重量%以下である。
<1-11.融解熱量>
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールの示差走査熱量計にて測定した融解ピークにおける融解熱量は0.1J/g以上であり、好ましくは0.2J/g以上、より好ましくは0.3J/g以上であり、また10J/g以下であり、好ましくは9J/g以下、より好ましくは8J/g以下、さらに好ましくは7J/g以下である。融解熱量が上記下限未満では、ポリカーボネートジオールの結晶性が低く、ポリウレタンとした際の耐薬品性、耐熱性の物性に劣る場合があり、上記上限超過では、ポリカーボネートジオールの結晶性が高くなり、ポリウレタンにした際のポリウレタン溶液の保存安定性が悪い場合がある。
[2.ポリウレタン]
 上述の本発明の一形態であるポリカーボネートジオールを用いてポリウレタンを製造することができる。また、上述の本発明の一形態であるポリカーボネートジオール含有組成物を用いてポリウレタンを製造することができる。製造されたポリウレタンは、本発明の別の形態である。
 ポリカーボネートジオール又はポリカーボネートジオール組成物を用いてポリウレタンを製造する方法は、通常ポリウレタンを製造する公知のポリウレタン化反応条件が用いられる。
 例えば、ポリカーボネートジオールとポリイソシアネート及び鎖延長剤を常温から200℃の範囲で反応させることにより、ポリウレタンを製造することができる。
 また、ポリカーボネートジオールと過剰のポリイソシアネートとをまず反応させて、末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを製造し、さらに鎖延長剤を用いて重合度を挙げて、ポリウレタンを製造することができる。
<2-1.ポリイソシアネート>
 ポリカーボネートジオールを用いてポリウレタンを製造する際に使用されるポリイソシアネートとしては、脂肪族、脂環族または芳香族の各種公知のポリイソシアネート化合物が挙げられる。
 例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、及びダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に転化したダイマージイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1-メチル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1-メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及び1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンなどの脂環族ジイソシアネート;キシリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4’-ジベンジルジイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、及びm-テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 これらの中でも、得られるポリウレタンの物性のバランスが好ましい点、工業的に安価に多量に入手が可能な点で、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートが好ましい。
<2-2.鎖延長剤>
 また、ポリウレタンを製造する際に用いられる鎖延長剤は、後述するイソシアネート基を有するプレポリマーを製造する場合において、イソシアネート基と反応する活性水素を少なくとも2個有する低分子量化合物であり、通常、ポリオール及びポリアミン等を挙げることができる。
 その具体例としては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール等の直鎖ジオール類;2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,4-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、2,4-ヘプタンジオール、1,4-ジメチロールヘキサン、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、ダイマージオール等の分岐鎖を有するジオール類;ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のエーテル基を有するジオール類;1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,4-ジヒドロキシエチルシクロヘキサン等の脂環構造を有するジオール類、キシリレングリコール、1,4-ジヒドロキシエチルベンゼン、4,4’-メチレンビス(ヒドロキシエチルベンゼン)等の芳香族基を有するジオール類;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオール類;N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン等のヒドロキシアミン類;エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、イソホロンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、4,4’-ジフェニルメタンジアミン、メチレンビス(o-クロロアニリン)、キシリレンジアミン、ジフェニルジアミン、トリレンジアミン、ヒドラジン、ピペラジン、N,N’-ジアミノピペラジン等のポリアミン類;及び水等を挙げることができる。
 これらの鎖延長剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、得られるポリウレタンの物性のバランスが好ましい点、工業的に安価に多量に入手が可能な点で、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,4-ジヒドロキシエチルシクロヘキサン、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、イソホロンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタンが好ましい。
 また、後述する水酸基を有するプレポリマーを製造する場合の鎖延長剤とは、イソシアネート基を少なくとも2個有する低分子量化合物であり、具体的には<2-1.ポリイソシアネート>で記載したような化合物が挙げられる。
<2-3.鎖停止剤>
 ポリウレタンを製造する際には、得られるポリウレタンの分子量を制御する目的で、必要に応じて1個の活性水素基を持つ鎖停止剤を使用することができる。
 これらの鎖停止剤としては、一個の水酸基を有するメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族モノオール類、一個のアミノ基を有するジエチルアミン、ジブチルアミン、n-ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モルフォリン等の脂肪族モノアミン類が例示される。
 これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<2-4.触媒>
 ポリウレタンを製造する際のポリウレタン形成反応において、トリエチルアミン、N-エチルモルホリン、トリエチレンジアミンなどのアミン系触媒又は酢酸、リン酸、硫酸、塩酸、スルホン酸等の酸系触媒、トリメチルチンラウレート、ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート、ジオクチルチンジネオデカネートなどのスズ系の化合物、さらにはチタン系化合物などの有機金属塩などに代表される公知のウレタン重合触媒を用いる事もできる。ウレタン重合触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<2-5.本発明の一形態であるポリカーボネートジオール以外のポリオール>
 ポリウレタンを製造する際のポリウレタン形成反応においては、本発明の一形態であるポリカーボネートジオールと、必要に応じてそれ以外のポリオール(以下、その他のポリオールとも称する)を併用してもよい。
 ここで、その他のポリオールとは、通常のポリウレタン製造の際に用いるものであれば特に限定されず、例えばポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、本発明の一形態であるポリカーボネートジオール以外のポリカーボネートポリオールが挙げられる。例えば、ポリエーテルポリオールとの併用では、ポリカーボネートジオールの特徴である柔軟性を更に向上させたポリウレタンとすることができる。
 また、ポリカーボネートジオールと、その他のポリオールとを合わせた重量に対する、ポリカーボネートジオールの重量割合は70%以上が好ましく、90%以上が更に好ましい。ポリカーボネートジオールの重量割合が少ないと、本発明の特徴であるポリウレタンの強度やハンドリング性が失われる可能性がある。
<2-6.ポリカーボネートジオールの変性>
 本発明において、ポリウレタンの製造には、上述の本発明の一形態であるポリカーボネートジオールを変性して使用することも出来る。ポリカーボネートジオールの変性方法としては、ポリカーボネートジオールにエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のエポキシ化合物を付加させてエーテル基を導入する方法や、ポリカーボネートジオールをε-カプロラクトン等の環状ラクトンやアジピン酸、コハク酸、セバシン酸、テレフタル酸等のジカルボン酸化合物並びにそれらのエステル化合物と反応させてエステル基を導入する方法がある。エーテル変性では、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等により変性することで、ポリカーボネートジオールの粘度が低下し、取扱い性等が改善するため好ましい。特に、本発明のポリカーボネートジオールでは、エチレンオキシドやプロピレンオキシド変性することによって、ポリカーボネートジオールの結晶性が低下し、低温での柔軟性が改善すると共に、エチレンオキシド変性の場合は、エチレンオキシド変性ポリカーボネートジオールを用いて製造されたポリウレタンの吸水性や透湿性が増加する為に人工皮革・合成皮革等としての性能が向上することがある。しかし、エチレンオキシドやプロピレンオキシドの付加量が多くなると、変性ポリカーボネートジオールを用いて製造されたポリウレタンの機械強度、耐熱性、耐薬品性等の諸物性が低下するので、ポリカーボネートジオールに対する付加量としては、ポリカーボネートジオールの重量に対して、5~50重量%が好適であり、好ましくは5~40重量%、更に好ましくは5~30重量%である。また、エステル基を導入する方法では、ε-カプロラクトンにより変性することで、ポリカーボネートジオールの粘度が低下し、取扱い性等が改善するため好ましい。ポリカーボネートジオールに対するε-カプロラクトンの付加量としては、ポリカーボネートジオールの重量に対して、5~50重量%が好適であり、好ましくは5~40重量%、更に好ましくは5~30重量%である。ε-カプロラクトンの付加量が50重量%を超えると、変性ポリカーボネートジオールを用いて製造されたポリウレタンの耐加水分解性、耐薬品性等が低下する。
<2-7.溶剤>
 ポリウレタンを製造する際のポリウレタン形成反応は溶剤を用いてもよい。
 好ましい溶剤としては、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド,N-メチルピロリドンなどのアミド系溶剤;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶剤、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;及びトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いてもよく、2種以上の混合溶媒として用いてもよい。
 これらの中で好ましい有機溶剤は、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン及びジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、酢酸エチル、及びトルエン等である。
 また、本発明の一形態であるポリカーボネートジオール、ポリジイソシアネート、及び前記の鎖延長剤が配合されたポリウレタン組成物から、水分散液のポリウレタンを製造することもできる。
<2-8.ポリウレタン製造方法>
 上述の反応試剤を用いてポリウレタンを製造する方法としては、一般的に実験ないし工業的に用いられる製造方法が使用できる。
 その例としては、本発明の一形態であるポリカーボネートジオール、それ以外のポリオール、ポリイソシアネート及び鎖延長剤を一括に混合して反応させる方法(以下、「一段法」と称する場合がある)や、まず本発明の一形態であるポリカーボネートジオール、それ以外のポリオール及びポリイソシアネートを反応させて両末端がイソシアネート基のプレポリマーを調製した後に、そのプレポリマーと鎖延長剤を反応させる方法(以下、「二段法」と称する場合がある)等がある。
 二段法は、本発明の一形態であるポリカーボネートジオールとそれ以外のポリオールとを、予め1当量以上のポリイソシアネートと反応させることにより、ポリウレタンのソフトセグメントに相当する部分の両末端イソシアネート中間体を調製する工程を経るものである。このように、プレポリマーを一旦調製した後に鎖延長剤と反応させると、ソフトセグメント部分の分子量の調整が行いやすい場合があり、ソフトセグメントとハードセグメントとの相分離を確実に行う必要がある場合には有用である。
<2-9.一段法>
 一段法とは、ワンショット法とも呼ばれ、本発明の一形態であるポリカーボネートジオール、それ以外のポリオール、ポリイソシアネート及び鎖延長剤を一括に仕込むことで反応を行う方法である。
 一段法におけるポリイソシアネートの使用量は、特に限定はされないが、本発明の一形態であるポリカーボネートジオールとそれ以外のポリオールとの総水酸基数と、鎖延長剤の水酸基数とアミノ基数との総計を1当量とした場合、下限は、好ましくは0.7当量、より好ましくは0.8当量、更に好ましくは0.9当量、特に好ましくは0.95当量であり、上限は、好ましくは3.0当量、より好ましくは2.0当量、更に好ましくは1.5当量、特に好ましくは1.1当量である。
 ポリイソシアネートの使用量が多すぎると、未反応のイソシアネート基が副反応を起こし、得られるポリウレタンの粘度が高くなりすぎて取り扱いが困難となったり、柔軟性が損なわれたりする傾向があり、少なすぎると、ポリウレタンの分子量が十分に大きくならず、十分なポリウレタン強度が得られなくなる傾向がある。
 また、鎖延長剤の使用量は、特に限定されないが、本発明の一形態であるポリカーボネートジオールとその他のポリオールとの総水酸基数から、ポリイソシアネートのイソシアネート基数を引いた数を1当量とした場合、下限は、好ましくは0.7当量、より好ましくは0.8当量、更に好ましくは0.9当量、特に好ましくは0.95当量であり、上限は好ましくは3.0当量、より好ましくは2.0当量、更に好ましくは1.5当量、特に好ましくは1.1当量である。鎖延長剤の使用量が多すぎると、得られるポリウレタンが溶媒に溶けにくく加工が困難になる傾向があり、少なすぎると、得られるポリウレタンが軟らかすぎて十分な強度や硬度、弾性回復性能や弾性保持性能が得られない場合や、耐熱性が悪くなる場合がある。
<2-10.二段法>
 二段法は、プレポリマー法ともよばれ、主に以下の方法がある。
(a)予め本発明の一形態であるポリカーボネートジオール及びその他のポリオールと、過剰のポリイソシアネートとを、ポリイソシアネート/(本発明の一形態であるポリカーボネートジオール及びその他のポリオール)の反応当量比が1を超える量から10.0以下で反応させて、分子鎖末端がイソシアネート基であるプレポリマーを製造し、次いでこれに鎖延長剤を加えることによりポリウレタンを製造する方法。
(b)予めポリイソシアネートと、過剰のポリカーボネートジオール及びその他のポリオールとを、ポリイソシアネート/(本発明の一形態であるポリカーボネートジオール及びその他のポリオール)の反応当量比が0.1以上から1.0未満で反応させて分子鎖末端が水酸基であるプレポリマーを製造し、次いでこれに鎖延長剤として末端がイソシアネート基のポリイソシアネートを反応させてポリウレタンを製造する方法。
 二段法は無溶媒でも溶媒共存下でも実施することができる。
 二段法によるポリウレタン製造は以下に記載の(1)~(3)のいずれかの方法によって行うことができる。
(1) 溶媒を使用せず、まず直接ポリイソシアネートとポリカーボネートジオールとそれ以外のポリオールとを反応させてプレポリマーを合成し、そのまま鎖延長反応に使用する。
(2) (1)の方法でプレポリマーを合成し、その後溶媒に溶解し、以降の鎖延長反応に使用する。
(3) 初めから溶媒を使用し、ポリイソシアネートとポリカーボネートジオールとそれ以外のポリオールとを反応させ、その後鎖延長反応を行う。
 (1)の方法の場合には、鎖延長反応にあたり、鎖延長剤を溶媒に溶かしたり、溶媒に同時にプレポリマー及び鎖延長剤を溶解したりするなどの方法により、ポリウレタンを溶媒と共存する形で得ることが重要である。
 二段法(a)の方法におけるポリイソシアネートの使用量は、特に限定はされないが、ポリカーボネートジオールとそれ以外のポリオールとの総水酸基の数を1当量とした場合のイソシアネート基の数として、下限が好ましくは1.0当量を超える量、より好ましくは1.2当量、更に好ましくは1.5当量であり、上限が好ましくは10.0当量、より好ましくは5.0当量、更に好ましくは3.0当量の範囲である。
 このイソシアネート使用量が多すぎると、過剰のイソシアネート基が副反応を起こして所望のポリウレタンの物性まで到達しにくい、例えば、粘度が高くなりすぎて得られるポリウレタンの柔軟性が低下したり、取扱いが悪く生産性が劣ったりする傾向があり、少なすぎると、得られるポリウレタンの分子量が十分に上がらず強度や熱安定性が低くなる場合がある。
 鎖延長剤の使用量については特に限定されないが、プレポリマーに含まれるイソシアネート基の数1当量に対して、下限が好ましくは0.1当量、より好ましくは0.5当量、更に好ましくは0.8当量であり、上限が好ましくは5.0当量、より好ましくは3.0当量、更に好ましくは2.0当量の範囲である。
 上記鎖延長化反応を行う際に、分子量を調整する目的で、一官能性の有機アミン類やアルコール類を共存させてもよい。
 また、二段法(b)の方法における末端が水酸基であるプレポリマーを作成する際のポリイソシアネートの使用量は、特に限定はされないが、ポリカーボネートジオールとそれ以外のポリオールとの総水酸基の数を1当量とした場合のイソシアネート基の数として、下限が好ましくは0.1当量、より好ましくは0.5当量、更に好ましくは0.7当量であり、上限が好ましくは0.99当量、より好ましくは0.98当量、更に好ましくは0.97当量である。
 このイソシアネート使用量が少なすぎると、続く鎖延長反応で所望の分子量を得るまでの工程が長くなり生産効率が落ちる傾向にあり、多すぎると、粘度が高くなりすぎて得られるポリウレタンの柔軟性が低下したり、取扱い性が悪く生産性が劣ったりする場合がある。
 鎖延長剤の使用量については特に限定されないが、プレポリマーに使用したポリカーボネートジオールとそれ以外のポリオールとの総水酸基の数を1当量とした場合、プレポリマーに使用したイソシアネート基の当量を加えた総当量として、下限が好ましくは0.7当量、より好ましくは0.8当量、更に好ましくは0.9当量であり、上限が好ましくは1.0当量未満、より好ましくは0.99当量、更に好ましくは0.98当量の範囲である。
 上記鎖延長化反応を行う際に、分子量を調整する目的で、一官能性の有機アミン類やアルコール類を共存させてもよい。
 鎖延長反応は通常、0℃~250℃で反応させるが、この温度は溶剤の量、使用原料の反応性、反応設備等により異なり、特に制限はない。温度が低すぎると反応の進行が遅くなったり、原料や重合物の溶解性が低い為に製造時間が長くなることがあり、また高すぎると副反応や得られるポリウレタンの分解が起こることがある。鎖延長反応は、減圧下で脱泡しながら行ってもよい。
 また、鎖延長反応には必要に応じて、触媒や安定剤等を添加することもできる。
 触媒としては、例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸第一錫、酢酸、燐酸、硫酸、塩酸、スルホン酸等の化合物が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 安定剤としては、例えば2,6-ジブチル-4-メチルフェノール、ジステアリルチオジプロピオネート、N,N′-ジ-2-ナフチル-1,4-フェニレンジアミン、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト等の化合物が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。尚、鎖延長剤が短鎖脂肪族アミン等の反応性の高いものの場合は、触媒を添加せずに実施してもよい。
<2-11.水系ポリウレタンエマルション>
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールを用いて、水系ポリウレタンエマルションを製造する事も可能である。
 その場合、ポリカーボネートジオールを含むポリオールと過剰のポリイソシアネートを反応させてプレポリマーを製造する際に、少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基を有する化合物とを混合してプレポリマーを形成し、親水性官能基の中和塩化工程、水添加による乳化工程、鎖延長反応工程を経て水系ポリウレタンエマルションとする。
 ここで使用する少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基を有する化合物との親水性官能基とは、例えばカルボキシル基やスルホン酸基であって、アルカリ性基で中和可能な基である。また、イソシアネート反応性基とは、水酸基、1級アミノ基、2級アミノ基等の一般的にイソシアネートと反応してウレタン結合、ウレア結合を形成する基であり、これらが同一分子内に混在していてもかまわない。
 少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基とを有する化合物としては、具体的には、2,2’-ジメチロールプロピオン酸、2,2-メチロール酪酸、2,2’-ジメチロール吉草酸等が挙げられる。また、ジアミノカルボン酸類、例えば、リジン、シスチン、3,5-ジアミノカルボン酸等も挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらを実際に用いる場合には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等のアミンや、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のアルカリ性化合物で中和して用いることができる。
 水系ポリウレタンエマルションを製造する場合、少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基とを有する化合物の使用量は、水に対する分散性能を上げるために、その下限は、ポリカーボネートジオールとそれ以外のポリオールとの総重量に対して、好ましくは1重量%、より好ましくは5重量%、更に好ましくは10重量%である。一方、これを多く添加しすぎるとポリカーボネートジオールの特性が維持されなくなってしまうことがあるために、その上限は好ましくは50重量%、より好ましくは40重量%、更に好ましくは30重量%である。
 水系ポリウレタンエマルションを製造する場合、プレポリマー工程においてメチルエチルケトンやアセトン、あるいはNーメチル-2-ピロリドン等の溶媒の共存下に反応させてもよいし、無溶媒で反応させてもよい。また、溶媒を使用する場合は、水性エマルションを製造した後に蒸留によって溶媒を留去させるのが好ましい。
 ポリカーボネートジオールを原料として、無溶媒で水系ポリウレタンエマルションを製造する際には、ポリカーボネートジオールの水酸基価から求めた数平均分子量の上限は好ましくは5000、より好ましくは4500、更に好ましくは4000である。また、数平均分子量の下限は好ましくは300、より好ましくは500、更に好ましくは800である。水酸基価から求めた数平均分子量が上記上限を超える、または上記下限より小さくなると、エマルション化が困難となる場合がある。
 また、水系ポリウレタンエマルションの合成、あるいは保存にあたり、高級脂肪酸、樹脂酸、酸性脂肪アルコール、硫酸エステル、スルホン酸高級アルキル、スルホン酸アルキルアリール、スルホン化ひまし油、スルホコハク酸エステルなどに代表されるアニオン性界面活性剤、第一級アミン塩、第二級アミン塩、第三級アミン塩、第四級アミン塩、ピリジニウム塩等のカチオン系界面活性剤、あるいはエチレンオキサイドと長鎖脂肪アルコール又はフェノール類との公知の反応生成物に代表される非イオン性界面活性剤等を併用して、乳化安定性を保持してもよい。
 また、水系ポリウレタンエマルションとする際に、プレポリマーの有機溶媒溶液に、必要に応じて中和塩化工程なしに、乳化剤の存在下、水を機械的に高せん断で混合して、エマルションを製造することも出来る。
 このようにして製造された水系ポリウレタンエマルションは、様々な用途に使用する事が可能である。特に、最近は環境負荷の小さな化学品原料が求められており、有機溶剤を使用しない目的としての従来品からの代替が可能である。
 水系ポリウレタンエマルションの具体的な用途としては、例えば、コーティング剤、水系塗料、接着剤、合成皮革、人工皮革への利用が好適である。特に本発明の一形態であるポリカーボネートジオールを用いて製造される水系ポリウレタンエマルションは、ポリカーボネートジオール中に前記式(B)で表される化合物に由来する構造単位を有していることから、柔軟性がありコーティング剤等として従来のポリカーボネートジオールを使用した水系ポリウレタンエマルションに比べて有効に利用する事が可能である。
<2-12.ポリウレタン溶液、水系ポリウレタンエマルションの保存安定性>
 有機溶剤および/又は水を使用し、本発明の一形態であるポリカーボネートジオールを用いて製造したポリウレタン溶液および水系ポリウレタンエマルションの保存安定性は、該溶液もしくは該エマルション中のポリウレタンの濃度(以下、「固形分濃度」と称する場合がある)を1~80重量%に調整し、特定の温度条件で保管した上で、該溶液もしくは該エマルションの変化の有無を目視などで測ることができる。例えば、前述の二段法により、本発明の一形態であるポリカーボネートジオール、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートおよびイソホロンジアミンを用いて製造されるポリウレタン溶液(N,N-ジメチルホルムアミド/トルエン混合液、固形分濃度 30重量%)の場合、10℃で保管した際に、目視でポリウレタン溶液に変化が見られない期間が好ましくは1か月、より好ましくは3か月以上、さらに好ましくは6か月以上である。
<2-13.添加剤>
 ポリカーボネートジオールを用いて製造したポリウレタンには、熱安定剤、光安定剤、着色剤、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、粘着防止剤、難燃剤、老化防止剤、無機フィラー等の各種の添加剤を、ポリウレタンの特性を損なわない範囲で、添加、混合することができる。
 熱安定剤として使用可能な化合物としては、燐酸、亜燐酸の脂肪族、芳香族又はアルキル基置換芳香族エステルや次亜燐酸誘導体、フェニルホスホン酸、フェニルホスフィン酸、ジフェニルホスホン酸、ポリホスホネート、ジアルキルぺンタエリスリトールジホスファイト、ジアルキルビスフェノールAジホスファイト等のリン化合物;フェノール系誘導体、特にヒンダードフェノール化合物;チオエーテル系、ジチオ酸塩系、メルカプトベンズイミダゾール系、チオカルバニリド系、チオジプロピオン酸エステル系等のイオウを含む化合物;スズマレート、ジブチルスズモノオキシド等のスズ系化合物等を使用することができる。
 ヒンダードフェノール化合物の具体例としては、「Irganox1010」(商品名:BASFジャパン株式会社製)、「Irganox1520」(商品名:BASFジャパン株式会社製)、「Irganox245」(商品名:BASFジャパン株式会社製)等が挙げられる。
 リン化合物としては、「PEP-36」、「PEP-24G」、「HP-10」(いずれも商品名:株式会社ADEKA社製)、「Irgafos 168」(商品名:BASFジャパン株式会社製)等が挙げられる。
 イオウを含む化合物の具体例としては、ジラウリルチオプロピオネート(DLTP)、ジステアリルチオプロピオネート(DSTP)などのチオエーテル化合物が挙げられる。
 光安定剤の例としては、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系化合物等が挙げられ、具体的には「TINUVIN622LD」、「TINUVIN765」(以上、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製)、「SANOL LS-2626」、「SANOL LS-765」(以上、三共株式会社製)等が使用可能である。
 紫外線吸収剤の例としては、「TINUVIN328」、「TINUVIN234」(以上、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製)等が挙げられる。
 着色剤としては、直接染料、酸性染料、塩基性染料、金属錯塩染料などの染料;カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、マイカなどの無機顔料;及びカップリングアゾ系、縮合アゾ系、アンスラキノン系、チオインジゴ系、ジオキサゾン系、フタロシアニン系等の有機顔料等が挙げられる。
 無機フィラーの例としては、ガラス短繊維、カーボンファイバー、アルミナ、タルク、グラファイト、メラミン、白土等が挙げられる。
 難燃剤の例としては、燐及びハロゲン含有有機化合物、臭素あるいは塩素含有有機化合物、ポリ燐酸アンモニウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン等の添加及び反応型難燃剤が挙げられる。
 これらの添加剤は、単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で組み合わせて用いてもよい。
 これらの添加剤の添加量は、ポリウレタンに対する重量比として、下限が、好ましくは0.01重量%、より好ましくは0.05重量%、更に好ましくは0.1重量%、上限は、好ましくは10重量%、より好ましくは5重量%、更に好ましくは1重量%である。添加剤の添加量が少な過ぎるとその添加効果を十分に得ることができず、多過ぎるとポリウレタン中で析出したり、濁りを発生したりする場合がある。
<2-14.ポリウレタンフィルム・ポリウレタン板>
 ポリウレタンを使用してフィルムを製造する場合、そのフィルムの厚さは、下限が好ましくは10μm、より好ましくは20μm、更に好ましくは30μm、上限は好ましくは1000μm、より好ましくは500μm、更に好ましくは100μmである。
 フィルムの厚さが厚すぎると、十分な透湿性が得られない傾向があり、また、薄過ぎるとピンホールを生じたり、フィルムがブロッキングしやすく取り扱いにくくなる傾向がある。
<2-15.分子量>
 ポリウレタンの分子量は、その用途に応じて適宜調整され、特に制限はないが、GPCにより測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)として5万~50万であることが好ましく、10万~30万であることがより好ましい。Mwが上記下限よりも小さいと十分な強度や硬度が得られない場合があり、上記上限よりも大きいと加工性などハンドリング性を損なう傾向がある。
<2-16.室温引張試験>
<2-16-1.室温引張試験における引張破断伸度・強度>
 ポリウレタンは、幅10mm、長さ100mm、厚み約50~100μmの短冊状のサンプルに対して、チャック間距離50mm、引張速度500mm/分にて、温度23℃、相対湿度50%で測定した引張破断伸度及び破断強度が以下の範囲であることが好ましい。
 破断伸度の下限は好ましくは200%、より好ましくは300%、更に好ましくは350%であり、上限は好ましくは1000%、より好ましくは800%、更に好ましくは600%である。破断伸度が上記下限未満では加工性などハンドリング性を損なう傾向があり、上記上限を超えると十分な耐溶剤性が得られない場合がある。
 また、破断強度の下限は好ましくは30MPa、より好ましくは40MPa、更に好ましくは50MPaであり、上限は好ましくは200MPa、より好ましくは100MPa、更に好ましくは80MPaである。破断強度が上記下限未満では加工性などハンドリング性を損なう傾向があり、上記上限を超えると柔軟性が損なわれる場合がある。
<2-16-2.室温引張試験における100%モジュラス、300%モジュラス>
 ポリウレタンは、本発明の一形態であるポリカーボネートジオールに対して、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを2当量反応させ、さらにイソホロンジアミンで鎖延長反応を行い二段法でポリウレタンを得た場合、幅10mm、長さ100mm、厚み約50~100μmの短冊状のサンプルに対して、チャック間距離50mm、引張速度500mm/分にて、温度23℃、相対湿度60%で測定した100%モジュラスの下限が好ましくは3.0MPa、より好ましくは4.0MPa、更に好ましくは5.0MPaであり、上限は好ましくは20MPa、より好ましくは10MPa、更に好ましくは8MPaである。100%モジュラスが上記下限未満では硬度が十分でない場合があり、上記上限を超えると柔軟性が不十分であったり、加工性などハンドリング性を損なったりする傾向がある。更に、ポリウレタンの300%モジュラスの下限は好ましくは10MPa、より好ましくは15MPa、更に好ましくは20MPaである。上限は好ましくは100MPa、より好ましくは50MPa、更に好ましくは40MPaである。300%モジュラスが上記下限未満では硬度が不足する場合がある。300%モジュラスが上記上限を超えると柔軟性が不十分であったり、加工性などのハンドリング性を損なったりする場合がある。
<2-17.低温引張試験における100%モジュラス、300%モジュラス>
 ポリウレタンは、本発明の一形態であるポリカーボネートジオールに対して4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを2当量反応させ、さらにイソホロンジアミンで鎖延長反応を行い二段法でポリウレタンを得た場合、幅10mm、長さ100mm、厚み約50~100μmの短冊状のサンプルに対して、チャック間距離50mm、引張速度500mm/分にて、温度-10℃で測定した100%モジュラスの下限が好ましくは5MPa、より好ましくは10MPa、更に好ましくは15MPaであり、上限は好ましくは20MPa、より好ましくは19MPa、更に好ましくは18MPaである。100%モジュラスが上記下限未満では硬度が十分でない場合があり、上記上限を超えると柔軟性が不十分であったり、加工性などハンドリング性を損なったりする傾向がある。
<2-18.耐溶剤性>
<2-18-1.耐オレイン性>
 ポリウレタンは、例えば後述の実施例の項に記載される方法での評価において、オレイン酸に浸漬前のポリウレタン試験片の重量に対する、オレイン酸に浸漬後のポリウレタン試験片の重量の変化率(%)が、40%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、25%以下が更に好ましく、20%以下が特に好ましく、18%以下が最も好ましい。
 この重量変化率が上記上限超過では、十分な耐オレイン酸性が得られない場合がある。
<2-18-2.耐エタノール性>
 ポリウレタンは、例えば後述の実施例の項に記載される方法での評価において、エタノールに浸漬前のポリウレタン試験片の重量に対する、エタノールに浸漬後のポリウレタン試験片の重量の変化率(%)が、40%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、25%以下が更に好ましく、20%以下が特に好ましく、18%以下が最も好ましい。
 この重量変化率が上記上限超過では、十分な耐エタノール性が得られない場合がある。
<2-18-3.耐酢酸エチル性>
 ポリウレタンは、例えば後述の実施例の項に記載される方法での評価において、酢酸エチルに浸漬前のポリウレタン試験片の重量に対する、薬品に浸漬後のポリウレタン試験片の重量の変化率(%)が、150%以下が好ましく、100%以下がより好ましく、90%以下が更に好ましい。
 この重量変化率が上記上限超過では、十分な耐酢酸エチル性が得られない場合がある。
<2-19.用途>
 ポリウレタンは、耐溶剤性に優れ、良好な柔軟性、機械強度を有することから、フォーム、エラストマー、弾性繊維、塗料、繊維、粘着剤、接着剤、床材、シーラント、医療用材料、人工皮革、合成皮革、コーティング剤、水系ポリウレタン塗料、活性エネルギー線硬化性重合体組成物等に広く用いることができる。
 特に、人工皮革、合成皮革、水系ポリウレタン、接着剤、弾性繊維、医療用材料、床材、塗料、コーティング剤等の用途に、本発明の一形態であるポリウレタンを用いると、耐溶剤性、柔軟性、機械強度の良好なバランスを有するため、人の皮膚に触れたり、コスメティック用薬剤や消毒用のアルコールが使われたりする部分において耐久性が高く、また柔軟性も十分で、かつ物理的な衝撃などにも強いという良好な特性を付与することができる。また、耐熱性が必要とされる自動車部材等の自動車用途や、耐候性が必要とされる屋外用途に好適に使用できる。
 ポリウレタンは、熱硬化性エラストマー、注型ポリウレタンエラストマーに使用できる。その具体的用途として、圧延ロール、製紙ロール、事務機器、プレテンションロール等のロール類、フォークリフト、自動車車両ニュートラム、台車、運搬車等のソリッドタイヤ、キャスター等、工業製品として、コンベアベルトアイドラー、ガイドロール、プーリー、鋼管ライニング、鉱石用ラバースクリーン、ギア類、コネクションリング、ライナー、ポンプのインペラー、サイクロンコーン、サイクロンライナー等がある。また、OA機器のベルト、紙送りロール、複写用クリーニングブレード、スノープラウ、歯付ベルト、サーフローラー等にも使用できる。
 ポリウレタンは、また、熱可塑性エラストマーとしての用途にも適用される。例えば、食品、医療分野で用いる空圧機器、塗装装置、分析機器、理化学機器、定量ポンプ、水処理機器、産業用ロボット等におけるチューブやホース類、スパイラルチューブ、消防ホース等に使用できる。また、丸ベルト、Vべルト、平ベルト等のベルトとして、各種伝動機構、紡績機械、荷造り機器、印刷機械等に用いられる。また、履物のヒールトップや靴底、カップリング、パッキング、ポールジョイント、ブッシュ、歯車、ロール等の機器部品、スポーツ用品、レジャー用品、時計のベルト等に使用できる。さらに自動車部品としては、オイルストッパー、ギアボックス、スペーサー、シャーシー部品、内装品、タイヤチェーン代替品等が挙げられる。また、キーボードフィルム、自動車用フィルム等のフィルム、カールコード、ケーブルシース、ベロー、搬送ベルト、フレキシブルコンテナー、バインダー、合成皮革、ディピンイング製品、接着剤等に使用できる。
 ポリウレタンは、溶剤系二液型塗料としての用途にも適用可能であり、楽器、仏壇、家具、化粧合板、スポーツ用品等の木材製品に適用できる。また、タールエポキシウレタンとして自動車補修用にも使用できる。
 ポリウレタンは、湿気硬化型の一液型塗料、ブロックイソシアネート系溶媒塗料、アルキド樹脂塗料、ウレタン変性合成樹脂塗料、紫外線硬化型塗料、水系ウレタン塗料等の成分として使用可能であり、例えば、プラスチックバンパー用塗料、ストリッパブルペイント、磁気テープ用コーティング剤、床タイル、床材、紙、木目印刷フィルム等のオーバープリントワニス、木材用ワニス、高加工用コイルコート、光ファイバー保護コーティング、ソルダーレジスト、金属印刷用トップコート、蒸着用ベースコート、食品缶用ホワイトコート等に適用できる。
 ポリウレタンは、また、粘着剤や接着剤として、食品包装、靴、履物、磁気テープバインダー、化粧紙、木材、構造部材等に適用でき、また、低温用接着剤、ホットメルトの成分としても用いることができる。
 ポリウレタンは、バインダーとして、磁気記録媒体、インキ、鋳物、焼成煉瓦、グラフト材、マイクロカプセル、粒状肥料、粒状農薬、ポリマーセメントモルタル、レジンモルタル、ゴムチップバインダー、再生フォーム、ガラス繊維サイジング等に使用可能である。
 ポリウレタンは、繊維加工剤の成分として、防縮加工、防皺加工、撥水加工等に使用できる。
 ポリウレタンを弾性繊維として使用する場合のその繊維化の方法は、紡糸できる方法であれば特に制限なく実施できる。例えば、一旦ペレット化した後、溶融させ、直接紡糸口金を通して紡糸する溶融紡糸方法が採用できる。ポリウレタンから弾性繊維を溶融紡糸により得る場合、紡糸温度は好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以上235℃以下である。
 ポリウレタン弾性繊維はそのまま裸糸として使用したり、また、他繊維で被覆して被覆糸として使用したりすることができる。他繊維としては、ポリアミド繊維、ウール、綿、ポリエステル繊維など従来公知の繊維を挙げることができるが、なかでも本発明ではポリエステル繊維が好ましく用いられる。また、ポリウレタンを用いた弾性繊維は、染着タイプの分散染料を含有していてもよい。
 ポリウレタンは、シーラント・コーキングとして、コンクリート打ち壁、誘発目地、サッシ周り、壁式PC(Precast Concrete)目地、ALC(Autoclaved Light-weight Concrete)目地、ボード類目地、複合ガラス用シーラント、断熱サッシシーラント、自動車用シーラント等に使用できる。
 ポリウレタンは、医療用材料としての使用が可能であり、血液適合材料として、チューブ、カテーテル、人工心臓、人工血管、人工弁等、また、使い捨て素材としてカテーテル、チューブ、バッグ、手術用手袋、人工腎臓ポッティング材料等に使用できる。
 ポリウレタンは、末端を変性させることによりUV硬化型塗料、電子線硬化型塗料、フレキソ印刷版用の感光性樹脂組成物、光硬化型の光ファイバー被覆材組成物等の原料として用いることができる。
<2-20.ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー>
 ポリカーボネートジオールを用いて、ポリイソシアネートとヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートを付加反応させることによりウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを製造することができる。その他の原料化合物であるポリオール、及び鎖延長剤等を併用する場合は、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーは、ポリイソシアネートに、更にこれらのその他の原料化合物も付加反応させることにより製造することができる。
 なお、本発明において、(メタ)アクリレートや(メタ)アクリル酸のように「(メタ)アクリル」と表示した場合には、アクリル及び/またはメタクリルを意味する。
 また、その際の各原料化合物の仕込み比は、目的とするウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの組成と実質的に同等、ないしは同一とする。
 ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーにおける全イソシアネート基の量と水酸基及びアミノ基等のイソシアネート基と反応する全官能基の量は、通常、理論的に当モルである。
 ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを製造する際は、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの使用量を、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリカーボネートジオール、並びに必要に応じて用いられるその他の原料化合物であるポリオール、及び鎖延長剤等のイソシアネートと反応する官能基を含む化合物の総使用量に対して、通常10モル%以上、好ましくは15モル%以上、更に好ましくは25モル%以上、また、通常70モル%以下、好ましくは50モル%以下とする。この割合に応じて、得られるウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの分子量を制御することができる。ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの割合が多いと、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの分子量は小さくなる傾向となり、割合が少ないと、分子量は大きくなる傾向となる。
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールと、その他のポリオールとの総使用量に対して、ポリカーボネートジオールの使用量を25モル%以上とすることが好ましく、より好ましくは50モル%以上、更に好ましくは70モル%以上である。ポリカーボネートジオールの使用量が前記の下限値以上であると、得られる硬化物の伸度、硬度及び耐候性、耐汚染性が良好となる傾向があり好ましい。
 また、本発明の一形態であるポリカーボネートジオールと、その他のポリオールとの総使用量に対して、ポリカーボネートジオールの使用量は、10重量%以上とすることが好ましく、より好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50重量%以上、特に好ましくは70重量%以上である。ポリカーボネートジオールの使用量が前記の下限値以上であると、得られる組成物の粘度が低下し作業性が向上し、また得られる硬化物の機械的強度及び硬度や耐摩耗性が向上する傾向になり好ましい。
 更に、鎖延長剤を用いる場合には、本発明の一形態であるポリカーボネートジオール、その他のポリオールと鎖延長剤とを合わせた化合物の総使用量に対して、ポリカーボネートポリオール及びその他のポリオールの使用量を70モル%以上とすることが好ましく、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、特に好ましくは95モル%以上である。前記下限値超過であると、液安定性が向上する傾向になり好ましい。
 ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの製造時において、粘度の調整を目的に溶剤を使用することができる。溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。溶剤としては、公知の溶剤のいずれも使用することができる。好ましい溶剤としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトン等が挙げられる。溶剤は、通常、反応系内の固形分100重量部に対して、300重量部未満で使用可能である。
 ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの製造時において、生成するウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー及びその原料化合物の総含有量は、反応系の総量に対して20重量%以上であることが好ましく、40重量%以上であることがより好ましい。なお、この総含有量の上限は100重量%である。ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー及びその原料化合物の総含有量が20重量%以上であると、反応速度が高くなり、製造効率が向上する傾向にあるために好ましい。
 ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの製造に際しては付加反応触媒を用いることができる。この付加反応触媒としては、例えばジブチルスズラウレート、ジブチルスズジオクトエート、ジオクチルスズジラウレート、及びジオクチルスズジオクトエート等が挙げられる。付加反応触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。付加反応触媒は、これらのうち、ジオクチルスズジラウレートであることが、環境適応性及び触媒活性、保存安定性の観点から好ましい。
 付加反応触媒は、生成するウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー及びその原料化合物の総含有量に対して、上限が通常1000重量ppm、好ましくは500重量ppmであり、下限が通常10重量ppm、好ましくは30重量ppmで用いられる。
 また、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの製造時に、反応系に(メタ)アクリロイル基を含む場合には、重合禁止剤を併用することができる。このような重合禁止剤としては、例えばハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ハイドロキノンモノエチルエーテル、ジブチルヒドロキシトルエン等のフェノール類、フェノチアジン、ジフェニルアミン等のアミン類、ジブチルジチオカルバミン酸銅等の銅塩、酢酸マンガン等のマンガン塩、ニトロ化合物、ニトロソ化合物等が挙げられる。重合禁止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。重合禁止剤は、これらのうち、フェノール類が好ましい。
 重合禁止剤は、生成するウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー及びその原料化合物の総含有量に対して、上限が通常3000重量ppm、好ましくは1000重量ppmであり、特に好ましくは500重量ppmであり、下限が通常50重量ppm、好ましくは100重量ppmで用いられる。
 ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの製造時において、反応温度は通常20℃以上であり、40℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましい。反応温度が20℃以上であると、反応速度が高くなり、製造効率が向上する傾向にあるために好ましい。また、反応温度は通常120℃以下であり、100℃以下であることが好ましい。反応温度が120℃以下であると、アロハナート化反応等の副反応が起き難くなるために好ましい。また、反応系に溶剤を含む場合には、反応温度はその溶剤の沸点以下であることが好ましく、(メタ)アクリレートが入っている場合には(メタ)アクリロイル基の反応防止の観点から70℃以下であることが好ましい。反応時間は通常5~20時間程度である。
 このようにして得られるウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの数平均分子量は500以上が好ましく、特に1000以上であることが好ましく、10000以下が好ましく、特に5000以下、とりわけ3000以下であることが好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの数平均分子量が上記下限以上であると、得られる硬化膜の三次元加工適性が良好となり、三次元加工適性と耐汚染性とのバランスに優れる傾向となり好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの数平均分子量が上記上限以下であると該組成物から得られる硬化膜の耐汚染性が良好となり、三次元加工適性と耐汚染性とのバランスに優れる傾向となるため好ましい。これは、三次元加工適性と耐汚染性が網目構造における架橋点間の距離に依存しており、この距離が長くなると柔軟で伸びやすい構造となり三次元加工適性に優れ、この距離が短くなると網目構造が強固な構造となり耐汚染性に優れるからであると推定される。
<2-21.ポリエステル系エラストマー>
 本発明の一形態であるポリカーボネートジオールは、ポリエステル系エラストマーとして使用することができる。ポリエステル系エラストマーとは、主として芳香族ポリエステルからなるハードセグメントと、主として脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル又は脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントとから構成される共重合体である。ポリカーボネートジオールをソフトセグメントの構成成分として使用すると、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステルを用いた場合に比べて、耐熱性、耐水性等の物性が優れる。また、公知のポリカーボネートジオールと比較しても、溶融時の流動性、つまりブロー成形、押出成形に適したメルトフローレートを有し、且つ機械強度その他の物性とのバランスに優れたポリカーボネートエステルエラストマーとなり、繊維、フィルム、シートをはじめとする各種成形材料、例えば、弾性糸及びブーツ、ギヤ、チューブ、パッキンなどの成形材料に好適に用いることができる。具体的には、耐熱性、耐久性を要求される自動車、家電部品等などのジョイントブーツや、電線被覆材等の用途に有効に適用することが可能である。
<2-22.活性エネルギー線硬化性重合体組成物>
 上述のウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを含有する活性エネルギー線硬化性重合体組成物(以下、単に「活性エネルギー線硬化性重合体組成物」と称する場合がある。)について説明する。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物は、該組成物の計算網目架橋点間分子量が500~10,000であることが好ましい。
 本明細書において、組成物の計算網目架橋点間分子量は、全組成物中の網目構造を形成する活性エネルギー線反応基(以下、「架橋点」と称する場合がある)の間の分子量の平均値を表す。この計算網目架橋点間分子量は、網目構造形成時の網目面積と相関があり、計算網目架橋点間分子量が大きいほど架橋密度が小さくなる。活性エネルギー線硬化による反応では、活性エネルギー線反応基を1個のみ有する化合物(以下、「単官能化合物」と称する場合がある)が反応した場合には線状高分子になり、一方で活性エネルギー線反応基を2個以上有する化合物(以下、「多官能化合物」と称する場合がある)が反応した場合に網目構造を形成する。
 よって、ここで多官能化合物が有する活性エネルギー線反応基が架橋点であって、計算網目架橋点間分子量の算出は架橋点を有する多官能化合物が中心となり、単官能化合物は多官能化合物が有する架橋点間の分子量を伸長する効果があるものとして扱い、計算網目架橋点間分子量の算出を行う。また、計算網目架橋点間分子量の算出は、全ての活性エネルギー線反応基が同じ反応性を有し、且つ活性エネルギー線照射により全ての活性エネルギー線反応基が反応するものと仮定した上で行う。
 1種の多官能化合物のみが反応するような多官能化合物単一系組成物では、多官能化合物が有する活性エネルギー線反応基1個当りの平均分子量の2倍が計算網目架橋点間分子量となる。例えば、分子量1,000の2官能性化合物では(1000/2)×2=1000、分子量300の3官能性化合物では(300/3)×2=200となる。
 複数種の多官能化合物が反応するような多官能化合物混合系組成物では、組成物中に含まれる全活性エネルギー線反応基数に対する上記単一系の各々の計算網目架橋点間分子量の平均値が組成物の計算網目架橋点間分子量となる。例えば、分子量1,000の2官能性化合物4モルと分子量300の3官能性化合物4モルとの混合物からなる組成物では、組成物中の全活性エネルギー線反応基数は2×4+3×4=20個となり、組成物の計算網目架橋点間分子量は{(1000/2)×8+(300/3)×12}×2/20=520となる。
 組成物中に単官能化合物を含む場合は、計算上、多官能化合物の活性エネルギー線反応基(つまり架橋点)にそれぞれ当モルずつ、且つ架橋点に単官能化合物が連結して形成された分子鎖の中央に位置するように反応すると仮定すると、1個の架橋点における単官能化合物による分子鎖の伸長分は、単官能化合物の総分子量を組成物中の多官能化合物の全活性エネルギー線反応基数で除した値の半分となる。ここで、計算網目架橋点間分子量は架橋点1個当り平均分子量の2倍であると考える為、多官能化合物において算出した計算網目架橋点間分子量に対して単官能化合物により伸長された分は、単官能化合物の総分子量を組成物中の多官能化合物の全活性エネルギー線反応基数で除した値となる。
 例えば、分子量100の単官能化合物40モルと分子量1,000の2官能性化合物4モルとの混合物からなる組成物では、多官能化合物の活性エネルギー線反応基数は2×4=8個となるので、計算網目架橋点間分子量中の単官能化合物による伸長分は100×40/8=500となる。すなわち組成物の計算網目架橋点間分子量は1000+500=1500となる。
 上記のことから、分子量Wの単官能性化合物Mモルと、分子量Wのf官能性化合物Mモルと、分子量Wのf官能性化合物Mモルとの混合物では、組成物の計算網目架橋点間分子量は下記式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 このようにして算出される活性エネルギー線硬化性重合体組成物の計算網目架橋点間分子量は、500以上であることが好ましく、800以上であることがより好ましく、1,000以上であることが更に好ましく、また10,000以下であることが好ましく、8,000以下であることがより好ましく、6,000以下であることが更に好ましく、4,000以下であることが更に一層好ましく、3,000以下であることが特に好ましい。
 計算網目架橋点間分子量が10,000以下であると、該組成物から得られる硬化膜の耐汚染性が良好となり、3次元加工適性と耐汚染性とのバランスに優れる傾向となるため好ましい。また、計算網目架橋点間分子量が500以上であると、得られる硬化膜の3次元加工適性が良好となり、3次元加工適性と耐汚染性とのバランスに優れる傾向となり好ましい。これは、3次元加工適性と耐汚染性とが網目構造における架橋点間の距離に依存しており、この距離が長くなると柔軟で伸びやすい構造となり、3次元加工適性に優れ、この距離が短くなると網目構造が強固な構造となり耐汚染性に優れるからであると推定される。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物は、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー以外の他の成分をさらに含有していてもよい。このような他の成分としては、例えば、活性エネルギー線反応性モノマー、活性エネルギー線硬化性オリゴマー、重合開始剤、光増感剤、添加剤、及び溶剤が挙げられる。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量は、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを含む活性エネルギー線反応性成分の総量に対して、40重量%以上であることが好ましく、60重量%以上であることがより好ましい。なお、この含有量の上限は100重量%である。ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量が40重量%以上であると、硬化性が良好となり、硬化物とした際の機械的強度が高くなりすぎることなく、3次元加工適性が向上する傾向にあるため好ましい。
 また、活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量は、伸度及び造膜性の点では多い方が好ましく、また、一方、低粘度化の点では、少ない方が好ましい。このような観点から、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量は、前記活性エネルギー線反応性成分に加えて他の成分を含む全成分の総量に対して、50重量%以上であることが好ましく、70重量%以上であることがより好ましい。なお、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量の上限値は100重量%であり、この含有量はそれ以下であることが好ましい。
 また、活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーを含む前記活性エネルギー線反応性成分の総量の含有量は、組成物としての硬化速度及び表面硬化性に優れ、タックが残らない等の面から、該組成物全量に対して、60重量%以上であることが好ましく、80重量%以上であることがより好ましく、90重量%以上であることが更に好ましく、95重量%以上であることが特に好ましい。なお、この含有量の上限は100重量%である。
 前記活性エネルギー線反応性モノマーとしては、公知のいずれの活性エネルギー線反応性モノマーも用いることができる。これらの活性エネルギー線反応性モノマーは、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの親疎水性や、得られる組成物を硬化物とした際の硬化物の硬度、伸度等の物性を調整する目的等で使用される。活性エネルギー線反応性モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 このような活性エネルギー線反応性モノマーとしては、例えばビニルエーテル類、(メタ)アクリルアミド類、及び(メタ)アクリレート類が挙げられ、具体的には、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、α-クロロスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル系モノマー類;酢酸ビニル、酪酸ビニル、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド、N-ビニル-2-ピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、アジピン酸ジビニル等のビニルエステルモノマー類;エチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ジアリルフタレート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、アリルグリシジルエーテル等のアリル化合物類;(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジメチルメタクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-t-ブチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、メチレンビス(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類;(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸-n-ブチル、(メタ)アクリル酸-i-ブチル、(メタ)アクリル酸-t-ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸モルフォリル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸-4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸-2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸フェニル等の単官能(メタ)アクリレート;及び、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール(n=5~14)、ジ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ジプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコール(n=5~14)、ジ(メタ)アクリル酸-1,3-ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸-1,4-ブタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ポリブチレングリコール(n=3~16)、ジ(メタ)アクリル酸ポリ(1-メチルブチレングリコール)(n=5~20)、ジ(メタ)アクリル酸-1,6-ヘキサンジオール、ジ(メタ)アクリル酸-1,9-ノナンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ネオペンチルグリコール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリル酸エステル、ジ(メタ)アクリル酸ジシクロペンタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシプロピル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリオキシエチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリオキシプロピル(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド付加ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFエポキシジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート;が挙げられる。
 これらの中で、特に、塗布性を要求される用途では、(メタ)アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸トリメチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリルアミド等の、分子内に環構造を有する単官能(メタ)アクリレートが好ましく、また、一方、得られる硬化物の機械的強度が求められる用途では、ジ(メタ)アクリル酸-1,4-ブタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸-1,6-ヘキサンジオール、ジ(メタ)アクリル酸-1,9-ノナンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ネオペンチルグリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレートが好ましい。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、前記活性エネルギー線反応性モノマーの含有量は、組成物の粘度調整及び得られる硬化物の硬度、伸度等の物性調整の観点から、該組成物全量に対して、50重量%以下であることが好ましく、30重量%以下であることがより好ましく、20重量%以下であることが更に好ましく、10重量%以下であることが特に好ましい。
 前記活性エネルギー線硬化性オリゴマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。前記活性エネルギー線硬化性オリゴマーとしては、エポキシ(メタ)アクリレート系オリゴマー、及びアクリル(メタ)アクリレート系オリゴマーが挙げられる。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、前記活性エネルギー線反応性オリゴマーの含有量は、得られる硬化物の硬度、伸度等の物性調整の観点から、該組成物全量に対して、50重量%以下であることが好ましく、30重量%以下であることがより好ましく、20重量%以下であることが更に好ましく、10重量%以下であることが特に好ましい。
 前記重合開始剤は、主に、紫外線、電子線等の活性エネルギー線照射で進行する重合反応の開始効率を向上させる等の目的で用いられる。重合開始剤としては、光によりラジカルを発生する性質を有する化合物である光ラジカル重合開始剤が一般的であり、公知の何れの光ラジカル重合開始剤でも使用可能である。重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。更に、光ラジカル重合開始剤と光増感剤とを併用してもよい。
 光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4,4-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、メチルオルトベンゾイルベンゾエート、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、クロロチオキサントン、2-エチルアントラキノン、t-ブチルアントラキノン、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、ベンジルジメチルケタール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、メチルベンゾイルホルメート、2-メチル-1-〔4-(メチルチオ)フェニル〕-2-モルホリノプロパン-1-オン、2,6-ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、及び2-ヒドロキシ-1-〔4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル〕-2-メチル-プロパン-1-オン等が挙げられる。
 これらの中で、硬化速度が速く架橋密度を十分に上昇できる点から、ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、及び、2-ヒドロキシ-1-〔4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル〕-2-メチル-プロパン-1-オンが好ましく、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、及び2-ヒドロキシ-1-〔4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル〕-2-メチル-プロパン-1-オンがより好ましい。
 また、活性エネルギー線硬化性重合体組成物に、ラジカル重合性基と共にエポキシ基等のカチオン重合性基を有する化合物が含まれる場合は、重合開始剤として、上記の光ラジカル重合開始剤と共に光カチオン重合開始剤が含まれていてもよい。光カチオン重合開始剤も、公知の何れのものも使用可能である。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物におけるこれらの重合開始剤の含有量は、前記の活性エネルギー線反応性成分の合計100重量部に対して、10重量部以下であることが好ましく、5重量部以下であることがより好ましい。重合開始剤の含有量が10重量部以下であると、開始剤分解物による機械的強度の低下が起こり難いため好ましい。
 前記光増感剤は、重合開始剤と同じ目的で用いることができる。光増感剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。光増感剤としては、本発明の効果が得られる範囲で公知の光増感剤のいずれをも使用することができる。このような光増感剤としては、例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸アミル、及び4-ジメチルアミノアセトフェノン等が挙げられる。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、前記光増感剤の含有量は、前記の活性エネルギー線反応性成分の合計100重量部に対して、10重量部以下であることが好ましく、5重量部以下であることがより好ましい。光増感剤の含有量が10重量部以下であると、架橋密度低下による機械的強度の低下が起こり難いため好ましい。
 前記添加剤は、任意であり、同様の用途に用いられる組成物に添加される種々の材料を添加剤として用いることができる。添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。このような添加剤としては、例えば、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、雲母、酸化亜鉛、酸化チタン、タルク、カオリン、金属酸化物、金属繊維、鉄、鉛、金属粉等のフィラー類;炭素繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ、C60等のフラーレン類等の炭素材料類(以下、フィラー類、炭素材料類を総称して「無機成分」と称する場合がある);酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、HALS(ヒンダードアミン光安定剤)、耐指紋剤、表面親水化剤、帯電防止剤、滑り性付与剤、可塑剤、離型剤、消泡剤、レベリング剤、沈降防止剤、界面活性剤、チクソトロピー付与剤、滑剤、難燃剤、難燃助剤、重合禁止剤、充填剤、シランカップリング剤等の改質剤類;顔料、染料、色相調整剤等の着色剤類;及び、モノマー又は/及びそのオリゴマー、又は無機成分の合成に必要な硬化剤、触媒、硬化促進剤類;等が挙げられる。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物において、前記添加剤の含有量は、前記の活性エネルギー線反応性成分の合計100重量部に対して、10重量部以下であることが好ましく、5重量部以下であることがより好ましい。添加剤の含有量が10重量部以下であると、架橋密度低下による機械的強度の低下が起こり難いため好ましい。
 前記溶剤は、例えば活性エネルギー線硬化性重合体組成物の塗膜を形成するためのコーティング方式に応じて、活性エネルギー線硬化性重合体組成物の粘度の調整を目的に使用することができる。溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。溶剤としては、本発明の効果が得られる範囲において公知の溶剤のいずれも使用することができる。好ましい溶剤としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロパノール、イソブタノール、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトン等が挙げられる。溶剤は、通常、活性エネルギー線硬化性重合体組成物の固形分100重量部に対して200重量部未満で使用可能である。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物に、前述の添加剤等の任意成分を含有させる方法としては、特に限定はなく、従来公知の混合、分散方法等が挙げられる。尚、前記任意成分をより確実に分散させるためには、分散機を用いて分散処理を行うことが好ましい。具体的には、例えば、二本ロール、三本ロール、ビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペブルミル、トロンミル、サンドグラインダー、セグバリアトライター、遊星式撹拌機、高速インペラー分散機、高速ストーンミル、高速度衝撃ミル、ニーダー、ホモジナイザー、超音波分散機等で処理する方法が挙げられる。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物の粘度は、該組成物の用途や使用態様等に応じて適宜調節し得るが、取り扱い性、塗工性、成形性、立体造形性等の観点から、E型粘度計(ローター1°34’×R24)における25℃での粘度が、10mPa・s以上であることが好ましく、100mPa・s以上であることがより好ましく、また、一方、100,000mPa・s以下であることが好ましく、50,000mPa・s以下であることがより好ましい。活性エネルギー線硬化性重合体組成物の粘度は、例えば前述のウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの含有量や、前記の任意成分の種類や、その配合割合等によって調整することができる。
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物の塗工方法としては、バーコーター法、アプリケーター法、カーテンフローコーター法、ロールコーター法、スプレー法、グラビアコーター法、コンマコーター法、リバースロールコーター法、リップコーター法、ダイコーター法、スロットダイコーター法、エアーナイフコーター法、ディップコーター法等の公知の方法を適用可能であるが、その中でもバーコーター法及びグラビアコーター法が好ましい。
<2-23.硬化膜及び積層体>
 活性エネルギー線硬化性重合体組成物は、これに活性エネルギー線を照射することにより硬化膜とすることができる。
 上記組成物を硬化させる際に使用する活性エネルギー線としては、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線等が使用可能である。装置コストや生産性の観点から電子線又は紫外線を利用することが好ましく、光源としては、電子線照射装置、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、Arレーザー、He-Cdレーザー、固体レーザー、キセノンランプ、高周波誘導水銀ランプ、太陽光等が適している。
 活性エネルギー線の照射量は、活性エネルギー線の種類に応じて適宜に選ぶことができ、例えば、電子線照射で硬化する場合には、その照射量は1~10Mradであることが好ましい。また、紫外線照射の場合は50~1,000mJ/cmであることが好ましい。硬化時の雰囲気は、空気、窒素やアルゴン等の不活性ガスでもよい。また、フィルムやガラスと金属金型との間の密閉空間で照射してもよい。
 硬化膜の膜厚は、目的とされる用途に応じて適宜決められるが、下限は好ましくは1μm、更に好ましくは3μm、特に好ましくは5μmである。また、上限は好ましくは200μm、更に好ましくは100μm、特に好ましくは50μmである。膜厚が1μm以上であると3次元加工後の意匠性や機能性の発現が良好となり、また、一方、200μm以下であると内部硬化性、3次元加工適性が良好であるため好ましい。また、工業上での使用の際には、硬化膜の膜厚の下限は好ましくは1μmであり、上限は好ましくは100μm、更に好ましくは50μm、特に好ましくは20μm、最も好ましくは10μmである。
 基材上に、上記の硬化膜からなる層を有する積層体を得ることができる。この積層体は、硬化膜からなる層を有していれば特に限定されず、基材及び硬化膜以外の層を基材と硬化膜との間に有していてもよいし、その外側に有していてもよい。また、前記積層体は、基材や硬化膜を複数層有していてもよい。
 複数層の硬化膜を有する積層体を得る方法としては、全ての層を未硬化の状態で積層した後に活性エネルギー線で硬化する方法、下層を活性エネルギー線にて硬化、あるいは半硬化させた後に上層を塗布し、再度活性エネルギー線で硬化する方法、及びそれぞれの層を離型フィルムやベースフィルムに塗布した後、未硬化あるいは半硬化の状態で層同士を貼り合わせる方法等の公知の方法を適用可能であるが、層間の密着性を高める観点から、未硬化の状態で積層した後に活性エネルギー線で硬化する方法が好ましい。未硬化の状態で積層する方法としては、下層を塗布した後に上層を重ねて塗布する逐次塗布や、多重スリットから同時に2層以上の層を重ねて塗布する同時多層塗布等の公知の方法を適用可能であるが、この限りではない。
 基材としては、例えばポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン、ナイロン、ポリカーボネート、(メタ)アクリル樹脂等の種々のプラスチック、ガラス又は金属で形成された板等の種々の形状の物品が挙げられる。
 硬化膜は、インキ、エタノール等の一般家庭汚染物に対する耐汚染性及び硬度に優れる膜とすることが可能であり、硬化膜を各種基材への被膜として用いた積層体は、意匠性及び表面保護性に優れたものとすることができる。
 また、活性エネルギー線硬化性重合体組成物は、計算網目架橋点間分子量を考慮すれば、3次元加工時の変形に追従可能な柔軟性、破断伸度、機械的強度、耐汚染性、及び硬度を同時に兼ね備える硬化膜を与えることができる。
 また、活性エネルギー線硬化性重合体組成物は、1層塗布により簡便に薄膜状の樹脂シートを製造することが可能となることが期待される。
 硬化膜の破断伸度は、硬化膜を10mm幅に切断し、テンシロン引張試験機(オリエンテック社製、テンシロンUTM-III-100)を用いて、温度23℃、引張速度50mm/分、チャック間距離50mmの条件で引張試験を行って測定した値が、50%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、100%以上であることが更に好ましく、120%以上であることが特に好ましい。
 上記の硬化膜及び積層体は、塗装代替用フィルムとして用いることができ、例えば内装・外装用の建装材や自動車、家電等の各種部材等に有効に適用することが可能である。
 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
[評価方法]
 以下の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートジオール及びポリウレタンの評価方法は下記の通りである。
[ポリカーボネートジオールの評価]
<末端フェノキシ基、ジオール、及びフェノール含有量の定量>
 ポリカーボネートジオールをCDClに溶解し、400MHz H-NMR(日本電子株式会社製AL-400)を測定し、各成分のシグナル位置より、末端フェノキシ基、ジオール、フェノールを同定し、積分値より各々の含有量を算出した。その際の検出限界は、サンプル全体の重量に対するフェノールの重量として100重量ppm、前記式(A)で表される化合物、前記式(B)で表される化合物等のジオール化合物は0.1重量%である。また末端フェノキシ基の割合は、末端フェノキシ基の1プロトン分の積分値と末端全体の1プロトン分の積分値の比から求めており、末端フェノキシ基の検出限界は末端全体に対して0.05%である。
<水酸基価・数平均分子量>
 JIS K1557-1に準拠して、アセチル化試薬を用いた方法にてポリカーボネートジオールの水酸基価を測定した。
 また、水酸基価から、下記式(II)により数平均分子量を求めた。
 数平均分子量=2×56.1/(水酸基価×10-3) ・・・・(II)
<前記式(A)に由来する構造単位と前記式(B)に由来する構造単位とのモル比率>
 ポリカーボネートジオールをCDClに溶解し、400MHz H-NMR(日本電子株式会社製AL-400)を測定し、各成分のシグナル位置より、前記式(A)に由来する構造単位ならびに前記式(B)に由来する構造単位のモル比率をそれぞれ求めた。前記式(A)に由来する構造単位および前記式(B)に由来する構造単位のモル比を(A)/(B)、前記式(A)に由来する構造単位のモル比率をa、前記式(B)に由来する構造単位のモル比率をbとそれぞれ略することがある。
<ポリマー中の分岐鎖部位の含有率>
 ポリマー中の分岐鎖部位の含有率を下記式(III)により求めた。
 (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)=(RおよびRの合計分子量)×(T+1)×a/(ポリカーボネートジオールの数平均分子量) ・・・・(III)
 ここで、Tは、ポリカーボネートジオール中に含有する前記式(A)および前記式(B)の構造単位数の合計を表す。aは、式(A)に由来する構造単位のモル比率を表す。
ポリカーボネートジオール中に含有する前記式(A)および前記式(B)の構造単位数の合計(T)は、ポリカーボネートジオールの数平均分子量、前記式(A)に由来する構造単位ならびに前記式(B)に由来する構造単位のモル比率、および前記式(C)並びに前記式(D)の分子量より算出される。
<ポリマー中のカーボネート基含有率>
 前記ポリマー中の分岐鎖部位の含有率と同様に、ポリカーボネートジオールのポリマー中のカーボネート基含有率を下記式(IV)により求めた。
 (ポリマー中のカーボネート基含有率)=(カーボネート基の分子量)×T/(ポリカーボネートジオールの数平均分子量) ・・・・(IV)
<式(I)の値>
 式(I)の値は、(ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%)で求められる。即ち、上記より、式(I)={(RおよびRの合計分子量)×(T+1)×a/(ポリカーボネートジオールの数平均分子量)}/{(カーボネート基の分子量)×T/(ポリカーボネートジオールの数平均分子量)}×100(%)で示される。
<融解ピーク温度、融解熱量の測定>
 ポリカーボネートジオール約10mgをアルミニウム製パン中に封入し、EXSTAR DSC6200(セイコーインスツル株式会社製)を用い、窒素雰囲気下、毎分20℃の速度で30℃から150℃、毎分40℃の速度で150℃から-120℃、毎分20℃の速度で-120℃から120℃と昇降温操作を行い、融解ピークから融解ピーク温度と融解熱量を求めた。
<ポリカーボネートジオール含有組成物中の触媒金属の含有量>
 ポリカーボネートジオール含有組成物を約0.1g測り取り、4mLのアセトニトリルに溶解した後、20mLの純水を加えてポリカーボネートジオールを析出させ、析出したポリカーボネートジオールをろ過にて除去した。そしてろ過後の溶液を純水で所定濃度まで希釈し、金属イオン濃度をイオンクロマトグラフィーで分析した。なお、溶媒として使用するアセトニトリルの金属イオン濃度をブランク値として測定し、溶媒分の金属イオン濃度を差し引いた値をポリカーボネートジオール含有組成物中の金属量とした。測定条件は以下の表1に示す通りである。分析結果と予め作成した検量線を使用し、マグネシウム、カルシウム、バリウムイオンの各濃度を求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018

 
<ポリカーボネートジオール含有組成物中のヒドロキシアリール化合物の含有量>
 ポリカーボネートジオールをCDClに溶解し、400MHz H-NMR(日本電子株式会社製AL-400)を測定し、各成分のシグナル位置より、ヒドロキシアリール化合物を同定し、積分値より当該含有量を算出した。その際の検出限界は、例えば、ヒドロキシアリール化合物がフェノールの場合、サンプル全体の重量に対するフェノールの重量として100重量ppmであった。
[評価方法:ポリウレタン]
<イソシアネート基濃度測定>
 ジ-n-ブチルアミン/トルエン(重量比:2/25)混合溶液20mLをアセトン90mLで希釈した後に0.5規定の塩酸水溶液で滴定を行い、中和に要する塩酸水溶液量を測定し、ブランク値とした。その後、反応溶液を1~2g抜出し、ジ-n-ブチルアミン/トルエンの混合溶液20mLを加えて室温で30分間撹拌した後、ブランク測定と同様にアセトン90mLで希釈し、0.5規定の塩酸水溶液で滴定して中和に要する塩酸水溶液量を測定し、残存するアミンの量を定量した。中和に要する塩酸水溶液の容量から下記の式でイソシアネート基の濃度を求めた。
 イソシアネート基濃度(重量%)=A×42.02/D
  A:本測定に用いた試料に含有するイソシアネート基(モル)
   A=(B-C)x0.5/1000xf
    B:ブランク測定に要した0.5規定の塩酸水溶液の量(mL)
    C:本測定に要した0.5規定の塩酸水溶液の量(mL)
    f:塩酸水溶液の力価
  D:本測定に用いた試料(g)
<分子量測定>
 ポリウレタンの分子量は、ポリウレタンの濃度が0.14重量%になるようにジメチルアセトアミド溶液を調製し、GPC装置〔東ソー社製、製品名「HLC-8220」 (カラム:TskgelGMH-XL・2本)〕を用い、標準ポリスチレン換算での数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を測定した。
<室温引張試験方法>
 JIS K6301に準じ、幅10mm、長さ100mm、厚み約50μmの短冊状としたポリウレタン試験片を、引張試験機〔オリエンテック社製、製品名「テンシロンUTM-III -100」〕を用いて、チャック間距離50mm、引張速度500mm/分にて、温度23℃(相対湿度60%)で引張試験を実施し、試験片が100%および300%伸長した時点の応力、並びに破断した時点の伸度及び応力を測定した。
<低温引張試験方法>
 JIS K6301に準じ、幅10mm、長さ100mm、厚み約50μmの短冊状としたポリウレタン試験片を、引張試験機〔(株)島津製作所社製、製品名「オートグラフAG-X 5kN」〕を用いて、-10℃に設定した恒温槽[(株)島津製作所社製、製品名「THERMOS TATIC CHAMBER TCR2W-200T」]にチャック間距離50mmでフィルムを設置した。続いて、-10℃で3分間静置した後に引張速度500mm/分にて、引張試験を実施し、試験片が100%伸長した時点での応力を測定した。
<耐溶剤性>
 ポリウレタン溶液を9.5milのアプリケーターでフッ素樹脂シート(フッ素テープニトフロン900、厚さ0.1mm、日東電工株式会社製)上に塗布し、50℃で5時間、100℃で0.5時間、真空条件100℃で0.5時間、80℃で15時間の順で乾燥させた。得られたポリウレタンフィルムから3cm×3cmの試験片を切り出し、試験溶剤をそれぞれ50mL入れた内径10cmφのガラス製シャーレに投入して、各々の試験溶剤毎、下記温度で下記時間浸漬した後の重量を測定し、浸漬前の試験片の重量と浸漬後の試験片の重量との重量変化率(%)(=(浸漬後の試験片の重量-浸漬前の試験片の重量)/浸漬前の試験片の重量×100)を算出した。ここで、重量変化率が0%に近いほうが耐溶剤性が良好であることを示す。
 耐オレイン酸性:試験片をオレイン酸中に80℃で16時間浸漬した。
 耐酢酸エチル性:試験片を酢酸エチル中に室温で20分間浸漬した。
 耐エタノール性:試験片をエタノール中に室温で1時間浸漬した。
<保存安定性試験>
 ポリウレタン溶液を10℃に保たれた冷蔵庫に静置し、1週間おきにポリウレタン溶液の変化を目視で確認した。保管開始からポリウレタン溶液に濁りなどの変化が確認された期間を基に、以下のように評価した。
 保管開始から1か月以内に変化あり: ×
 保管開始から3か月以内に変化あり: △
 保管開始から6か月以内に変化あり: ○
 保管開始から6か月以上変化がない: ◎
<ポリカーボネートジオールの製造と評価>
[実施例1-1]
 攪拌機、留出液トラップ、及び圧力調整装置を備えた5Lガラス製セパラブルフラスコに1,4-ブタンジオール(14BD):1167.5g、ネオペンチルグリコール(NPG):86.1g、ジフェニルカーボネート(DPC):2746.4g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:7.0mL(濃度:8.4g/L、酢酸マグネシウム4水和物:59mg)を入れ、窒素ガス置換した。攪拌下、内温を160℃まで昇温して、内容物を加熱溶解した。その後、2分間かけて圧力を24kPaまで下げた後、フェノールを系外へ除去しながら90分間反応させた。次いで、圧力を9.3kPaまで90分間かけて下げ、さらに0.7kPaまで30分間かけて下げて反応を続けた後に、170℃まで温度を上げてフェノール及び未反応のジオールを系外へ除きながら60分間反応させて、ポリカーボネートジオール含有組成物を得た。その後、0.85%リン酸水溶液:2.3mLを加えて触媒を失活させて、ポリカーボネートジオール含有組成物を得た。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物を約20g/分の流量で薄膜蒸留装置に送液し、薄膜蒸留(温度:170℃、圧力:53~67Pa)を行った。薄膜蒸留装置としては、直径50mm、高さ200mm、面積0.0314m2の内部コンデンサー、ジャケット付きの柴田科学株式会社製、分子蒸留装置MS-300特型を使用した。
 薄膜蒸留で得られたポリカーボネートジオールの性状及び物性の評価結果を表2に示す。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物のヒドロキシアリール化合物の含有量は、100重量ppm以下であった。また、ポリカーボネートジオール含有組成物のマグネシウムの含有量については、製造精製方法(薄膜蒸留)から考えて添加した量(10重量ppm程度)がそのまま残っていると考えられる。
[実施例2-1]
 ポリカーボネートジオールの製造において、その原料として1,4-ブタンジオール(14BD):926.9g、ネオペンチルグリコール(NPG):13.0g、ジフェニルカーボネート(DPC):2060.1g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:5.3mLに変更したこと以外、実施例1-1と同様な方法によりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールの性状および物性の評価結果を表2に示す。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物のヒドロキシアリール化合物の含有量は、100重量ppm以下であった。
[実施例3-1]
 ポリカーボネートジオールの製造において、その原料として1,4-ブタンジオール(14BD):908.2g、ネオペンチルグリコール(NPG):26.9g、ジフェニルカーボネート(DPC):2064.9g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:5.3mLに変更したこと以外、実施例1-1と同様な方法によりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールの性状および物性の評価結果を表2に示す。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物のヒドロキシアリール化合物の含有量は、100重量ppm以下であった。
[実施例4-1]
 ポリカーボネートジオールの製造において、その原料として1,4-ブタンジオール(14BD):831.5g、ネオペンチルグリコール(NPG):118.8g、ジフェニルカーボネート(DPC):2049.7g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:5.3mLに変更したこと以外、実施例1-1と同様な方法によりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールの性状および物性の評価結果を表2に示す。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物のヒドロキシアリール化合物の含有量は、100重量ppm以下であった。
[実施例5-1]
 ポリカーボネートジオールの製造において、その原料として1,4-ブタンジオール(14BD):792.9g、ネオペンチルグリコール(NPG):161.7g、ジフェニルカーボネート(DPC):2045.5g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:5.3mLに変更したこと以外、実施例1-1と同様な方法によりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールの性状および物性の評価結果を表2に示す。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物のヒドロキシアリール化合物の含有量は、100重量ppm以下であった。
[実施例6-1]
 ポリカーボネートジオールの製造において、その原料として1,4-ブタンジオール(14BD):359.5g、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール(BEPD):19.8g、ジフェニルカーボネート(DPC):820.7g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:2.1mLに変更したこと以外、実施例1-1と同様な方法によりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールの性状および物性の評価結果を表2に示す。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物のヒドロキシアリール化合物の含有量は、100重量ppm以下であった。
[比較例1-1]
 ポリカーボネートジオールの製造において、その原料として1,4-ブタンジオール(14BD):1249.2g、ジフェニルカーボネート(DPC):2750.7g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:7.1mL(濃度:8.4g/L、酢酸マグネシウム4水和物:60mg)、0.85%リン酸水溶液:2.5mLを変更し、薄膜蒸留の温度を200℃に変更したこと以外、実施例1-1と同様な方法によりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールの性状および物性の評価結果を表2に示す。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物のヒドロキシアリール化合物の含有量は、100重量ppm以下であった。
[比較例2-1]
 ポリカーボネートジオールの製造において、その原料として1,4-ブタンジオール(14BD):609.7g、ネオペンチルグリコール(NPG):704.6g、ジフェニルカーボネート(DPC):2685.7g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:6.9mL(濃度:8.4g/L、酢酸マグネシウム4水和物:58mg)、0.85%リン酸水溶液:2.4mLを変更し、薄膜蒸留の温度を200℃に変更したこと以外、実施例1-1と同様な方法によりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールの性状および物性の評価結果を表2に示す。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物のヒドロキシアリール化合物の含有量は、100重量ppm以下であった。
[比較例3-1]
 ポリカーボネートジオールの製造において、その原料として1,6-ヘキサンジオール(16HD):1224.4g、ネオペンチルグリコール(NPG):81.2g、ジフェニルカーボネート(DPC):2194.3g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:5.7mLに変更したこと以外、実施例1-1と同様な方法によりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールの性状および物性の評価結果を表2に示す。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物のヒドロキシアリール化合物の含有量は、100重量ppm以下であった。
[比較例4-1]
 ポリカーボネートジオールの製造において、その原料として1,4-ブタンジオール(14BD):273.5g、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール(BEPD):145.3g、ジフェニルカーボネート(DPC):781.3g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:2.0mLに変更したこと以外、実施例1-1と同様な方法によりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールの性状および物性の評価結果を表2に示す。
 得られたポリカーボネートジオール含有組成物のヒドロキシアリール化合物の含有量は、100重量ppm以下であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019

 
[ポリウレタンの製造と評価]
[実施例1-2]
 熱電対と冷却管を設置したセパラブルフラスコに、あらかじめ80℃に加熱した実施例1-1で製造したポリカーボネートジオール:98.5gを入れ、60℃のオイルバスにそのフラスコを浸した後、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(以下H12MDI、東京化成工業株式会社製):25.4gおよび、トリイソオクチルフォスファイト(以下TiOP、東京化成工業株式会社製):0.4gを添加し、フラスコ内を窒素雰囲気下で、60rpmで撹拌しながら1時間程度で80℃に昇温した。80℃まで昇温した後、ウレタン化触媒としてネオスタンU-830(以下U-830、日東化成株式会社製):9.4mgを添加し、発熱がおさまってからオイルバスを100℃まで昇温し、さらに4時間程度撹拌した。イソシアネート基の濃度を分析し、イソシアネート基が理論量消費されたことを確認し、プレポリマー(以下、PPと略することがある)を得た。得られたPP 111.8gを脱水トルエン(和光純薬工業株式会社製):13.3gで希釈した。続いて、脱水N,N-ジメチルホルムアミド(以下DMF、和光純薬工業株式会社製):256.6gを加え、55℃のオイルバスにフラスコを浸漬して約200rpmで撹拌しながらPPを溶解した。プレポリマー溶液のイソシアネート基の濃度を分析後、フラスコを35℃に設定したオイルバスに浸漬し、150rpmで撹拌しながら、残存イソシアネートより算出した必要量のイソホロンジアミン(以下IPDA、東京化成工業株式会社製)6.6gを分割添加した。約1時間撹拌後、モルフォリン(東京化成工業株式会社製):0.5gを添加し、さらに1時間撹拌してポリウレタン溶液を得た。このポリウレタン溶液をドクターブレードにてポリエチレンフィルム上に均一膜厚に塗布し、乾燥機で乾燥しポリウレタンフィルムを得た。このポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表3に示す。
[実施例2-2]
 ポリウレタンの製造において、実施例2-1で製造したポリカーボネートジオールを用いて、H12MDI、IPDAを表3に示した重量に変更した以外、実施例1-2と同様な方法によりポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムを得た。このポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表3に示す。
[実施例3-2]
 ポリウレタンの製造において、実施例3-1で製造したポリカーボネートジオールを用いて、H12MDI、IPDAを表3に示した重量に変更した以外、実施例1-2と同様な方法によりポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムを得た。このポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表3に示す。
[実施例4-2]
 ポリウレタンの製造において、実施例4-1で製造したポリカーボネートジオールを用いて、H12MDI、IPDAを表3に示した重量に変更した以外、実施例1-2と同様な方法によりポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムを得た。このポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表3に示す。
[実施例5-2]
 ポリウレタンの製造において、実施例5-1で製造したポリカーボネートジオールを用いて、H12MDI、IPDAを表3に示した重量に変更した以外、実施例1-2と同様な方法によりポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムを得た。このポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表3に示す。
[比較例1-2]
 ポリウレタンの製造において、比較例1-1で製造したポリカーボネートジオール:90.3g、H12MDI:23.8g、TiOP:0.3g、U-830:8.5mg、PP:105.2g、脱水トルエン:11.8g、DMF:243.9g、IPDA:6.3g、モルフォリン:0.5gを変更した以外、実施例1-2と同様な方法によりポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムを得た。このポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表3に示す。
[比較例2-2]
 ポリウレタンの製造において、比較例2-1で製造したポリカーボネートジオール:90.4g、H12MDI:23.2g、TiOP:0.4g、U-830:10.6mg、PP:88.6g、脱水トルエン:9.8g、DMF:205.8g、IPDA:5.3g、モルフォリン:0.3gを変更した以外、実施例1-2と同様な方法によりポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムを得た。このポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表3に示す。
[比較例3-2]
 ポリウレタンの製造において、比較例3-1で製造したポリカーボネートジオールを用いて、H12MDI、IPDAを表3に示した重量に変更した以外、実施例1-2と同様な方法によりポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムを得た。このポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表3に示す。
[比較例4-2]
 ポリウレタンの製造において、比較例4-1で製造したポリカーボネートジオールを用いて、H12MDI、IPDAを表3に示した重量に変更した以外、実施例1-2と同様な方法によりポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムを得た。このポリウレタン溶液およびポリウレタンフィルムの物性の評価結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020

 
 表3によれば、本発明の一形態であるポリカーボネートジオールから得られるポリウレタンは、室温及び低温において柔軟性が高く、各種溶剤に対しても耐久性が高く、かつ、ポリウレタン溶液の保存安定性も高いことが分かる。

Claims (19)

  1.  下記式(A)で表される構造単位および下記式(B)で表される構造単位を含むポリカーボネートジオールであって、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    (但し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基であり、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、若しくはハロゲン原子、又はこれらの原子を含む置換基を有してもよい。また、Rは炭素数3又は4の直鎖脂肪族炭化水素を表す。)
     前記ポリカーボネートジオールの数平均分子量が500以上、5000以下であって、下記式(I)の値が、0.3以上、20.0以下であるポリカーボネートジオール。
     (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%) ・・・(I)
  2.  下記式(I)の値が、0.5以上、8.0以下である、請求項1に記載のポリカーボネートジオール。
     (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%) ・・・(I)
  3.  前記式(A)で表される構造単位が、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール由来である、請求項1又は2に記載のポリカーボネートジオール。
  4.  前記式(A)で表される構造単位が、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール由来である、請求項1又は2に記載のポリカーボネートジオール。
  5.  前記式(B)で表される構造単位が、1,4-ブタンジオール由来である、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール。
  6.  前記ポリカーボネートジオールのカーボネート化合物に由来する末端基の数の割合が、全末端基数の5.0モル%以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール。
  7.  示差走査熱量計により測定した融解ピークの融解熱量が、0.1J/g以上、10J/g以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール。
  8.  下記式(A)で表される構造単位および下記式(B)で表される構造単位を含むポリカーボネートジオールを含有するポリカーボネートジオール含有組成物であって、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

    (但し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基であり、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、若しくはハロゲン原子、又はこれらの原子を含む置換基を有してもよい。また、Rは炭素数3又は4の直鎖脂肪族炭化水素を表す。)
     前記ポリカーボネートジオールの分子量が、500以上、5000以下であって、下記式(I)の値が、0.3以上、20.0以下であり、
     (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%) ・・・・(I)
     ヒドロキシアリール化合物の含有量が0.1重量%以下である、ポリカーボネートジオール含有組成物。
  9.  周期表1族、および周期表2族から選択される1種以上の金属を含む、請求項8に記載のポリカーボネートジオール含有組成物。
  10.  前記ポリカーボネートジオール含有組成物中の前記金属の含有量が100重量ppm以下であることを特徴とする、請求項9に記載のポリカーボネートジオール含有組成物。
  11.  ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、及びアルキレンカーボネートの群から選ばれる少なくとも1種以上のカーボネート化合物(i)、下記式(C)で表されるジオール(ii)、および下記式(D)で表されるジオール(iii)を金属化合物触媒下に重合反応させるステップを含むポリカーボネートジオールの製造方法であって、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

    (但し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基であり、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、若しくはハロゲン原子、又はこれらの原子を含む置換基を有してもよい。また、Rは炭素数3又は4の直鎖脂肪族炭化水素を表す。)
     前記ポリカーボネートジオールについて、下記式(I)の値が、0.3以上、20.0以下であるポリカーボネートジオールの製造方法。
     (ポリマー中の分岐鎖部位の含有率)/(ポリマー中のカーボネート基含有率)×100(%) ・・・・(I)
  12.  請求項1~7のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオールから得られるポリウレタン。
  13.  請求項8~10のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール含有組成物から得られるポリウレタン。
  14.  請求項12又は13に記載のポリウレタンを用いて得られる人工皮革又は合成皮革。
  15.  請求項12又は13に記載のポリウレタンを用いて得られる塗料又はコーティング剤。
  16.  請求項12又は13に記載のポリウレタンを用いて得られる熱硬化性エラストマー又は熱可塑性エラストマー。
  17.  請求項12又は13に記載のポリウレタンを用いて得られる水系ポリウレタン塗料。
  18.  請求項12又は13に記載のポリウレタンを用いて得られる粘着剤又は接着剤。
  19.  請求項1~7のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオールを用いて得られる活性エネルギー線硬化性重合体組成物。
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