WO2022075225A1 - ポリカーボネートポリオール組成物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polycarbonate polyol composition.
- polyurethane resin has been used in a wide range of fields such as synthetic leather, artificial leather, adhesives, furniture paints, and automobile paints.
- polyether, polyester, and polycarbonate are used as the polyol component to react with isocyanate.
- resistance of polyurethane resins such as heat resistance, weather resistance, hydrolysis resistance, solvent resistance, sunscreen resistance, and scratch resistance.
- Patent Document 1 discloses a polycarbonate polyol using 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol as diol components.
- Patent Document 2 discloses a polycarbonate polyol using 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol.
- Patent Document 3 contains a hydroxyl group-terminated prepolymer containing a polyisocyanate (A), an aminoalcohol (B) and a polyol (C) as a monomer unit and having an isocyanurate ring structure, and a curing agent.
- UV absorber polyurethane compositions are disclosed.
- a leather-like sheet characterized by having (C), an adhesive layer (D), and a support layer (E) is disclosed.
- a coating composition using a polycarbonate polyol as a polyol component requires more time to dry than a coating composition using a polyether or polyester as a polyol component, and the drying step tends to be longer. Further, even in polyurethane using a polycarbonate polyol as a polyol component, it may not be possible to meet the durability requirements expected for polyurethane resins in recent years.
- the above-mentioned Patent Documents 1 and 2 also do not describe the drying property when the coating composition is used, and there is still room for improvement. Further, as the polyol having a urethane group, dimethylformamide, methylethylketone, etc., which are organic solvents having high dissolving power, are generally used.
- the present inventor has a coating composition in which a polycarbonate polyol composition having a specific structure and a specific physical property has excellent compatibility with DPM and excellent drying property. And, they have found that it is possible to form a coating film and / or a polyurethane film having excellent durability, and have made the present invention.
- R is a divalent linear, branched or cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a heteroatom, or a divalent fragrance which may contain a heteroatom.
- the paint according to [12], wherein the paint is a water-based paint.
- the coating agent according to [14], wherein the coating agent is a water-based coating agent.
- a coating composition having excellent compatibility with DPM and excellent drying property and a polycarbonate polyol composition capable of forming a coating film and / or a polyurethane film having excellent durability. ..
- the present embodiment a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail.
- the present invention is not limited to the following description, and can be variously modified and implemented within the scope of the gist thereof.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is represented by an unmodified polycarbonate polyol containing a carbonate structure represented by the following formula (A), a carbonate structure represented by the following formula (A), and a formula (B) below.
- 90 mol% or more of the total amount of terminal groups in the composition is a hydroxyl group, and the number of functional groups calculated by the following formula (II) is 2. It is 0.00 to 10.00.
- R is a divalent linear, branched or cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a heteroatom, or a divalent fragrance which may contain a heteroatom.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is represented by an unmodified polycarbonate polyol containing a carbonate structure represented by the above formula (A), a carbonate structure represented by the above formula (A), and the above formula (B).
- 90 mol% or more of the total amount of terminal groups in the composition is a hydroxyl group, and the number of functional groups calculated by the above formula (II) is 2.
- the content is 0.00 to 10.00, it is possible to form a coating composition having excellent compatibility with DPM and excellent drying property, and a coating film and / or a polyurethane film having excellent durability.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment contains an unmodified polycarbonate polyol.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment has a tendency to lower the viscosity of the polycarbonate polyol composition and reduce the amount of solvent, prevent health problems and protect the environment, and DPM. It tends to have excellent compatibility with.
- the method for analyzing the unmodified polycarbonate polyol in the polycarbonate polyol composition is not particularly limited, and for example, a method for fractionation / fractionation by GPC (gel permeation chromatography), NMR measurement, magnetic gradient NMR measurement, and FT-IR measurement can be mentioned. Further, the presence or absence of the unmodified polycarbonate polyol can be confirmed from the presence or absence of the carbonate group-derived structure, the presence or absence of the urethane group-derived structure, and the ratio thereof.
- the content ratio of the unmodified polycarbonate polyol to the modified polycarbonate polyol is preferably within the range of the PB / PA value described later or within the range of the PB / POH value, and more preferably within the range of the PB / PA value. And within the range of PB / POH values.
- 90 mol% or more of the total amount of terminal groups in the composition is a hydroxyl group, and 92 to 100 mol% of the total amount of terminal groups is preferably a hydroxyl group, preferably the total amount of terminal groups. It is more preferable that 95 to 100 mol% of the above is a hydroxyl group.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment has a coating composition having excellent compatibility with DPM and excellent drying property when the amount of hydroxyl groups in the terminal group is within the above range, and a coating film having excellent durability and / Alternatively, a polyurethane film can be formed.
- the method for controlling the amount of hydroxyl groups in the terminal groups of the entire compound in the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is not particularly limited, but for example, a high-purity raw material is used during the production of the polycarbonate diol composition. And a method of suppressing dehydration of the terminal hydroxyl group by setting the reaction temperature at the time of producing the polycarbonate diol composition to 200 ° C. or lower.
- the terminal group other than the hydroxyl group is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, a vinyl group, an aryl group and the like.
- the amount of hydroxyl group in the terminal group can be measured by using the method described in Examples described later.
- the lower limit of the hydroxyl value of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is preferably 5 mgKOH / g or more, more preferably 10 mgKOH / g or more, further preferably 15 mgKOH / g or more, and 20 mgKOH / g. It is more preferably g or more, particularly preferably 25 mgKOH / g or more, and extremely preferably 30 mgKOH / g or more.
- the upper limit is preferably 700 mgKOH / g or less, more preferably 500 mgKOH / g or less, further preferably 400 mgKOH / g or less, further preferably 350 mgKOH / g or less, and even more preferably 300 mgKOH.
- the polycarbonate polyol composition is particularly preferably / g or less, and extremely preferably 250 mgKOH / g or less.
- the polycarbonate polyol composition tends to have excellent compatibility with DPM, and the coating composition obtained from such a polycarbonate polyol composition.
- the drying property and the durability of the coating film and / or the polyurethane film tend to be better.
- the method for controlling the hydroxyl value of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment to the above range is not particularly limited, but for example, when the polycarbonate diol composition is produced, the raw material polycarbonate polyol is set so that the hydroxyl value is within the above range.
- Examples thereof include a method of charging the isocyanate compound and a method of controlling by adding and / or extracting a polyhydric alcohol compound at the time of producing the polycarbonate diol composition.
- the hydroxyl value can be calculated by using the method described in Examples described later.
- the APHA of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is preferably 100 or less, more preferably 80 or less, further preferably 50 or less, and particularly preferably 30 or less.
- the lower limit of APHA of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is not particularly limited, but is, for example, 0.
- the method for controlling the APHA of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment within the above range is not particularly limited, but for example, a method of using a raw material having an APHA of 100 or less at the time of producing the polycarbonate polyol composition, or the polycarbonate. Examples thereof include a method of suppressing coloring by setting the reaction temperature at the time of producing the diol composition to 200 ° C. or lower.
- APHA can be measured by using the method described in Examples described later.
- R is a divalent linear, branched or cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a heteroatom, or a divalent aromatic which may contain a heteroatom. It is a hydrocarbon group.
- the lower limit of the molecular weight of R is preferably 20 or more, more preferably 30 or more, and 40 or more. Is more preferable.
- the upper limit of the molecular weight of R is preferably 3000 or less, more preferably 2500 or less, and further preferably 2200 or less.
- R is an ethylene group (-CH 2 -CH 2- )
- divalent linear aliphatic hydrocarbon group which may contain a hetero atom in R are not particularly limited, but for example, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group and a heptylene group.
- a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a nonylene group, a decylene group, an oxyethylene group, an oxytetramethylene group, a polyoxyethylene group and a polyoxytetramethylene group are preferable.
- the lower limit of the molecular weight of R is preferably 20 or more, more preferably 30 or more, and 40 or more. Is more preferable.
- the upper limit of the molecular weight of R is preferably 3000 or less, more preferably 2500 or less, and further preferably 2200 or less.
- the divalent branched fatty group hydrocarbon group which may contain a hetero atom in R is not particularly limited, but for example, an isopropylene group, an isobutylene group, a tert-butylene group, an isopentylene group, 2 , 2-Dimethyltrimethylene group, isohexylene group, isoheptylene group, isooctylene group, oxy1-methylethylene group, oxy2,2-dimethyltrimethylene group, polyoxy1-methylethylene group and the like.
- an isopropylene group, an isobutylene group, an isopentylene group, a 2,2-dimethyltrimethylene group or an isohexylene group, an oxy1-methylethylene group and a polyoxy1-methylethylene group are preferable.
- the lower limit of the molecular weight of R is preferably 20 or more, more preferably 30 or more, and 40 or more. Is even more preferable.
- the upper limit of the molecular weight of R is preferably 3000 or less, more preferably 2500 or less, and further preferably 2200 or less.
- the divalent cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a hetero atom in R is not particularly limited, and examples thereof include a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, and a cycloheptylene group. Be done.
- the lower limit of the molecular weight of R is preferably 20 or more, more preferably 30 or more, and 40 or more. Is more preferable.
- the upper limit of the molecular weight of R is preferably 3000 or less, more preferably 2500 or less, and further preferably 2200 or less.
- the divalent aromatic hydrocarbon group that may contain a heteroatom in R is not particularly limited, and examples thereof include a phenylene group and a naphthylene group.
- R a divalent linear, branched, or cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a heteroatom having a lower limit of the molecular weight of R of 20 or more is preferable, and a lower limit of the molecular weight of R is preferable.
- a aliphatic hydrocarbon group is more preferable, and a divalent linear aliphatic hydrocarbon group which may contain a heteroatom having an R molecular weight of 40 or more is further preferable.
- a divalent linear, branched, or cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a heteroatom having an upper limit of the molecular weight of R of 3000 or less is preferable, and an upper limit of the molecular weight of R is preferable.
- a aliphatic hydrocarbon group is more preferable, and a divalent linear aliphatic hydrocarbon group which may contain a heteroatom having an upper limit of the molecular weight of R of 2200 or less is further preferable.
- the lower limit of the number of functional groups calculated by the following formula (II) is 2.00 or more, preferably 2.20 or more, and preferably 2.30 or more. More preferably, it is more preferably 2.40 or more, further preferably 2.45 or more, and particularly preferably 2.50 or more.
- the upper limit of the number of functional groups is 10.00 or less, preferably 8.00 or less, more preferably 6.00 or less, further preferably 5.00 or less, and 4.50. It is more preferably less than or equal to, particularly preferably 3.50 or less, and extremely preferably 3.40 or less.
- the drying property of the coating composition using the polycarbonate polyol composition of the present embodiment and the durability of the polyurethane using the polycarbonate polyol composition of the present embodiment tend to be further excellent.
- the method for controlling the number of functional groups of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is not particularly limited, but for example, when the polycarbonate diol composition is produced, the raw material polycarbonate polyol is set so that the number of functional groups is within the above range.
- Examples thereof include a method of charging with an isocyanate compound and a method of controlling by adding and / or extracting a polyhydric alcohol compound at the time of producing the polycarbonate diol composition.
- the number of functional groups of the polycarbonate polyol composition can be calculated by using the method described in Examples described later.
- the lower limit of the number average molecular weight (Mn) of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is preferably 300 or more, more preferably 400 or more, further preferably 500 or more, further preferably 800 or more, particularly preferably 1000 or more, and 1200 or more. Is more particularly preferable, and 1400 or more is extremely preferable.
- the upper limit of the number average molecular weight (Mn) of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is preferably 10,000 or less, more preferably 8000 or less, further preferably 5000 or less, further preferably 4500 or less, and particularly preferably 4000 or less. 3800 or less is more preferable, 3500 or less is extremely preferable, and 3200 or less is even more preferable.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment has excellent compatibility with DPM and water dispersibility, and the coating composition using such a polycarbonate polyol composition is dried.
- the properties tend to be more excellent, and the durability of polyurethane using such a polycarbonate polyol composition tends to be further excellent.
- the method for controlling the number average molecular weight (Mn) of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is not particularly limited, but for example, the number average molecular weight (Mn) is within the above range when the polycarbonate diol composition is produced.
- a method of charging the raw material polycarbonate polyol and the isocyanate compound, and a method of controlling by adding and / or extracting the polyhydric alcohol compound at the time of producing the polycarbonate diol composition can be mentioned.
- the number average molecular weight (Mn) of the polycarbonate polyol composition can be calculated by the GPC measurement described in Examples described later.
- the lower limit of the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is preferably 1.00 or more, more preferably 1.20 or more, further preferably 1.50 or more, and more preferably 1.80 or more. More preferably, 2.00 or more is particularly preferable, 2.10 or more is particularly preferable, and 2.20 or more is extremely preferable.
- the upper limit is preferably 7.00 or less, more preferably 6.00 or less, further preferably 5.00 or less, further preferably 4.50 or less, particularly preferably 4.00 or less, and 3.70 or less. More preferably, 3.50 or less is extremely preferable, and 3.30 or less is even more preferable.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is excellent in compatibility with DPM and water dispersibility, and a coating composition using such a polycarbonate polyol composition is used.
- the drying property tends to be more excellent, and the durability of polyurethane using such a polycarbonate polyol composition tends to be further excellent.
- the method for controlling the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is not particularly limited, but for example, the molecular weight distribution (Mw / Mn) is set during the production of the polycarbonate diol composition.
- examples thereof include a method of charging a raw material polycarbonate polyol and an isocyanate compound so as to fall within the above range, and a method of controlling by adding and / or extracting a polyhydric alcohol compound at the time of producing the polycarbonate diol composition.
- the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) of the polycarbonate polyol composition can be calculated by the GPC measurement described in Examples described later, and the calculated number average molecular weight (Mn).
- the weight average molecular weight (Mw), the molecular weight distribution (Mw / Mn) can be obtained by the following formula (III).
- Molecular weight distribution (Mw / Mn) weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn) ... (III)
- Infrared absorption spectrum measured by FT-IR of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment Infrared absorption spectrum around a wave number of 1743 cm -1 , which is mainly derived from the carbonate structure represented by the formula (A).
- the height of the absorbance (Abs) peak is defined as PA
- the height of the infrared absorption spectrum absorbance (Abs) peak near the wave number of 1691 cm -1 which is mainly derived from the urethane structure represented by the formula (B)
- the lower limit of the PB / PA value is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more, further preferably 0.08 or more, and 0.10.
- the above is even more preferable, 0.12 or more is particularly preferable, and 0.15 or more is particularly preferable.
- the upper limit is preferably 1.00 or less, more preferably 0.80 or less, further preferably 0.70 or less, still more preferably 0.60 or less, and 0.50. It is particularly preferably less than or equal to, more preferably 0.40 or less, and extremely preferably 0.35 or less.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment has excellent compatibility with DPM, and the durability and flexibility of the coating composition and polyurethane obtained from such a polycarbonate polyol composition. Tends to be superior.
- the method for controlling the PB / PA value of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment within the above range is not particularly limited, but for example, PB / while measuring with FT-IR at the time of producing the polycarbonate diol composition.
- the following formula (IV) calculated from the method of charging the raw material polycarbonate polyol and the isocyanate compound so that the PA value is within the above range, and the number of urethane group moles and carbonate group moles of the obtained polycarbonate polyol composition. Examples thereof include a method in which the raw material polycarbonate polyol and the isocyanate compound are charged so that the calculated PB / PA value is within the above range of PB / PA.
- Calculation PB / PA 0.0282 ⁇ X1 + 0.1595 ...
- X1 (number of moles of urethane group / number of moles of carbonate group) x 100
- Mn number average molecular weight
- the calculated PB / PA values calculated from the number of moles of urethane groups and the number of moles of carbonate groups in the obtained polycarbonate polyol composition are as follows.
- the number of moles of carbonate groups of 1 mol of polycarbonate diol can be calculated from the following formula (V).
- Number of moles of carbonate group (Mn-34-mR1) / (60 + mR1) ... (V)
- Mn represents a number average molecular weight (Mn) and can be calculated by GPC measurement described in Examples described later.
- mR1 represents the molecular weight of R1 of the polycarbonate diol represented by the following formula (A1).
- the PB / PA value of the polycarbonate polyol composition can be calculated by using the method described in Examples described later.
- the infrared absorption spectra having a wave number of around 1691 cm -1 , which is mainly derived from the urethane structure represented by the formula (B).
- the height of the absorbance (Abs) peak is defined as PB
- the height of the infrared absorption spectrum absorbance (Abs) peak near the wave number of 3000 to 3800 cm -1 , which is mainly derived from the hydroxyl group is defined as POH, PB /
- the lower limit of the POH value is preferably 0.50 or more, more preferably 1.00 or more, further preferably 1.10 or more, and further preferably 1.20 or more.
- the upper limit of the PB / POH value is preferably 10.00 or less, more preferably 7.00 or less, further preferably 5.00 or less, and 4.50 or less. It is even more preferably 4.00 or less, and even more preferably 3.50 or more.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment has excellent compatibility with DPM, and the pot life of the coating composition obtained from such a polycarbonate polyol composition tends to be excellent. ..
- the method for controlling the PB / POH value of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment within the above range is not particularly limited, but for example, the PB / POH value may be within the above range during the production of the polycarbonate diol composition.
- Mn number average molecular weight
- the calculated PB / POH values calculated from the number of moles of urethane groups and the number of moles of carbonate groups in the obtained polycarbonate polyol composition are as follows.
- the PB / POH value of the polycarbonate polyol composition can be calculated by using the method described in Examples described later.
- the modified polycarbonate polyol can have a cyclic structure.
- the cyclic structure is not particularly limited, and examples thereof include an aliphatic hydrocarbon group which may contain a heteroatom, an aromatic hydrocarbon group which may contain a heteroatom, and the like. Of these, from the viewpoint of durability, an aliphatic hydrocarbon group which may contain a hetero atom is preferable.
- the aliphatic hydrocarbon group which may contain a hetero atom is not particularly limited, but specifically, for example, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cycloheptyrene group, a cyclic group derived from isosorbide, and the like.
- examples thereof include an isocyanurate group, a uretdione group, and an iminooxadiazinedione group.
- the cyclic structure is an isocyanurate ring.
- the unmodified polycarbonate polyol and / or the modified polycarbonate polyol can have a hydrophilic structure.
- the hydrophilic structure is not particularly limited, and examples thereof include nonionic hydrophilic groups, anionic hydrophilic groups, and cationic hydrophilic groups. Of these, nonionic hydrophilic groups and anionic hydrophilic groups are preferable from the viewpoint of versatility.
- the nonionic hydrophilic group is not particularly limited, and specific examples thereof include an oxyethylene group and a polyoxyethylene group.
- the anionic hydrophilic group is not particularly limited, and specific examples thereof include a sulfonic acid group and a carboxyl group.
- the lower limit of the content of the unmodified polycarbonate polyol and / or the modified polycarbonate polyol having a hydrophilic structure in the polycarbonate polyol composition is not particularly limited, but in the evaluation of water dispersibility described in Examples described later, ⁇ .
- the upper limit is preferably 50 mol% or less, more preferably 35 mol% or less, further preferably 30 mol% or less, further preferably 25 mol% or less, particularly preferably 20 mol% or less, particularly preferably 15 mol% or less, and more preferably 10 mol% or less. Extremely preferable.
- the aqueous dispersion of the polycarbonate polyol composition of the present embodiment tends to be stable. There is a tendency for the durability and flexibility of the coating composition and polyurethane obtained from such a polycarbonate polyol composition to be excellent.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment can be dispersed in water.
- the stability of the water-based coating composition using the polycarbonate polyol composition and / or the stability of the water-based polyurethane tends to be improved.
- the possibility of dispersing the polycarbonate polyol composition in water can be determined by the water dispersibility described in Examples described later.
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment may be a polycarbonate polyol alone, or may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.
- the other components are not particularly limited, and examples thereof include polyhydric alcohol compounds and polyols such as polyester polyols, acrylic polyols, polyether polyols, polyolefin polyols, and fluorine polyols described in JP-A-2018-012769. ..
- the polycarbonate polyol composition of the present embodiment can be obtained, for example, by reacting a polycarbonate polyol with an isocyanate compound in the presence of a transesterification reaction catalyst described later.
- the polycarbonate diol composition may become cloudy or may be easily colored by heating.
- the reaction when producing polyurethane, the reaction may be inhibited or the reaction may be excessively promoted. If the amount of catalyst is too small, the reaction progress tends to be slow, which is not preferable.
- the amount of the catalyst remaining in the polycarbonate polyol composition is not particularly limited, but the lower limit of the content in terms of catalyst metal is preferably 0.00001% by mass or more, more preferably 0.00005% by mass or more. 0.0001% by mass or more is further preferable, and 0.0005% by mass or more is even more preferable.
- the upper limit is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or less, further preferably 0.03% by mass or less, further preferably 0.02% by mass or less, and 0.015% by mass.
- the following is particularly preferable, 0.01% by mass or less is particularly preferable, and 0.005% by mass or less is extremely preferable.
- the APHA of the raw material used in producing the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is preferably 100 or less, more preferably 80 or less, further preferably 50 or less, further preferably 30 or less, and particularly preferably 20 or less. ..
- the raw material APHA is not more than the above value, the chromaticity (APHA) of the obtained polycarbonate polyol composition tends to be excellent.
- the polycarbonate polyol used in producing the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is not particularly limited, but can be obtained, for example, by the method for producing a polycarbonate polyol described later. Commercially available products can also be used, and are not particularly limited. Product name) ”series and the like.
- the isocyanate compound used in producing the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is not particularly limited, and is, for example, an aliphatic diisocyanate such as hexamethylene diisocyanate and trimethylhexamethylene diisocyanate, and an alicyclic type such as isophorone diisocyanate.
- Aromatic diisocyanates such as diisocyanate, tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter, may be abbreviated as "MDI"), xylylene diisocyanate and naphthylene diisocyanate, triphenylmethane-4,4'- Of 4''-triisocyanate, 1,3,5-triisocyanatobenzene, 2,4,6-triisocyanatotoene and 4,4'-dimethyldiphenylmethane-2,2', 5,5'-tetraisocyanate
- MDI diisocyanate
- xylylene diisocyanate and naphthylene diisocyanate xylylene diisocyanate and naphthylene diisocyanate
- triphenylmethane-4,4'- Of 4''-triisocyanate 1,3,5-triisocyanatobenzene, 2,4,6
- the commercially available isocyanate compound is not particularly limited, but for example, 24A-100, 22A-75P, TPA-100, TKA-100, P301-75E, D101, D201, 21S-75E, MFA-manufactured by Asahi Kasei Corporation.
- reaction conditions for polycarbonate polyol composition The reaction between the polycarbonate polyol and the isocyanate compound is not particularly limited, but specifically, it can be carried out by, for example, mixing raw materials and stirring while heating.
- the reaction temperature is not particularly limited, but the lower limit is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, further preferably 70 ° C. or higher, still more preferably 80 ° C. or higher.
- the upper limit is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, further preferably 180 ° C. or lower, and even more preferably 160 ° C. or lower.
- reaction temperature By setting the reaction temperature to the above lower limit or higher, the reaction can be carried out in a shorter time, which is excellent in economy. By setting the reaction temperature to the above upper limit value or less, coloring of the obtained polycarbonate polyol composition can be more effectively prevented.
- the reaction pressure is not particularly limited, but is preferably normal pressure or higher and 1 MPa or lower. By setting the reaction pressure within the above range, the reaction can be carried out more easily. Further, when an auxiliary raw material is used, the reaction can be promoted more efficiently by pressurizing to some extent in consideration of these vapor pressures and the like.
- the progress and completion of the reaction can be confirmed by GPC (gel permeation chromatography) measurement and FT-IR (Fourier transform infrared spectrophotometer).
- GPC gel permeation chromatography
- FT-IR Fastier transform infrared spectrophotometer
- the peak derived from the raw material becomes smaller with time by GPC measurement, and it can be confirmed by the disappearance of the peak.
- FT-IR that the infrared absorption spectrum absorbance (Abs) peak near the wave number 2273 cm -1 , which is derived from the isocyanate group (-NCO group), disappears.
- a step of dehydrating the raw material to be used may be performed as a pretreatment before the above reaction.
- the method for producing the polycarbonate polyol used for producing the polycarbonate polyol composition of the present embodiment is not particularly limited, and a known method can also be adopted.
- a carbonate compound and a diol compound can be reacted in the presence of a transesterification catalyst to obtain a polycarbonate polyol.
- Carbonate compound examples of the carbonate compound used for producing the polycarbonate polyol include, but are not limited to, alkylene carbonate, dialkyl carbonate, diaryl carbonate and the like.
- the alkylene carbonate is not particularly limited, and examples thereof include ethylene carbonate, trimethylene carbonate, 1,2-propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 1,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate and the like. Be done.
- the dialkyl carbonate is not particularly limited, and examples thereof include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, and dibutyl carbonate.
- the diallyl carbonate is not particularly limited, and examples thereof include diphenyl carbonate and the like.
- alkylene carbonate is preferable, and dimethyl carbonate and ethylene carbonate are more preferable.
- the diol compound used for producing the polycarbonate polyol is not limited to the following, and is, for example, a linear polyhydric alcohol compound, a branched chain polyhydric alcohol compound, a cyclic polyhydric alcohol compound, and a polyhydric compound having an aromatic ring. Alcohol compounds can be mentioned.
- the linear polyhydric alcohol compound is not particularly limited, but for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1, 7-Heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, poly Examples thereof include tetraethylene glycol.
- the branched polyhydric alcohol compound is not particularly limited, and is, for example, 2-methyl-1,8-octanediol, neopentyl glycol, 2-ethyl-1,6-hexanediol, 2-methyl-1,3. -Propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,4-dimethyl-1,5-pentanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, trimethylolpropane, pentaerythritol, polypropylene glycol And so on.
- the cyclic polyhydric alcohol compound is not particularly limited, and is, for example, 1,3-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2-bis (4-hydroxycyclohexyl) -propaneisosol. Bide and the like can be mentioned.
- a transesterification reaction catalyst can be used in the production of the polycarbonate polyol.
- the transesterification reaction catalyst is not particularly limited, and examples thereof include alkali metals and alkaline earth metals, and alcoholates thereof, hydrides thereof, oxides thereof, amides thereof, hydroxides thereof and salts thereof.
- the salts of the alkali metal and the alkaline earth metal are not particularly limited, and examples thereof include carbonates, nitrogen-containing borates, and basic salts with organic acids.
- the alkali metal is not particularly limited, and examples thereof include lithium, sodium, and potassium.
- the alkaline earth metal is not particularly limited, and examples thereof include magnesium, calcium, strontium, barium and the like.
- the ester exchange catalyst using a metal other than the alkali metal and the alkaline earth metal is not particularly limited, but for example, a metal other than the alkali metal and the alkaline earth metal, a salt thereof, an alcoholate thereof, and the like. Examples thereof include organic compounds containing metals.
- metals other than alkali metals and alkaline earth metals are not particularly limited, but for example, aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, germanium, zirconium, niobium, etc.
- metals other than alkali metals and alkaline earth metals are not particularly limited, but for example, aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, germanium, zirconium, niobium, etc.
- examples thereof include molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver, indium, tin, antimony, tungsten, renium, osmium, iridium, platinum, gold, gallium, lead, bismuth, and itterbium.
- transesterification catalysts can be used alone or in combination of two or more.
- the transesterification reaction catalyst the transesterification reaction for obtaining a polycarbonate polyol is performed better, and when the obtained polycarbonate polyol is used, the influence on the urethane reaction is smaller, so that sodium, potassium, magnesium, potassium, etc.
- One or more metals selected from the group consisting of titanium, zirconium, tin, lead and itterbium, or salts thereof, alkoxides thereof, or organic compounds containing the metals are preferable.
- transesterification reaction catalyst one or more metals selected from the group consisting of magnesium, titanium, ytterbium, tin, zinc and zirconium are more preferable. Further, as the transesterification reaction catalyst, one or more metals selected from the group consisting of magnesium, titanium, ytterbium, zinc and zirconium are more preferable.
- preferable ester exchange catalysts include organic compounds of titanium, organic compounds of magnesium, organic compounds of zinc, organic compounds of itterbium, and organic compounds of zirconium.
- the organic compound of titanium is not particularly limited, and examples thereof include titanium tetra-n-butoxide, titanium tetra n-propoxide, and titanium tetraisopropoxide.
- the organic compound of magnesium is not particularly limited, and is, for example, magnesium acetate, magnesium (II) acetylacetonate, 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionatmagnesium (II) dihydration. Things and the like can be mentioned.
- the organic compound of zinc is not particularly limited, and examples thereof include zinc acetate, zinc (II) acetylacetonate, and 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionat zinc (II).
- the organic compound of ytterbium is not particularly limited, and for example, ytterbium (III) isopropoxide, ytterbium trifluoromethanesulfonate (III), ytterbium (cyclopentadienyl) ytterbium (III), acetylacetonatoytterbium (III).
- ytterbium (III) isopropoxide
- ytterbium (cyclopentadienyl) ytterbium (III) acetylacetonatoytterbium (III).
- examples include hydrates.
- the organic compound of zirconium is not particularly limited, and examples thereof include zirconium (IV) acetylacetone, zirconium (IV) tetrapropoxide, zirconium (IV) tetrabutoxide, and zirconium (IV) acetylacetonate.
- the lower limit of the amount of the transesterification reaction catalyst used is preferably 0.00001% by mass or more, more preferably 0.0001% by mass or more, based on the total mass of the raw materials.
- the upper limit is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or less, further preferably 0.025% by mass or less, still more preferably 0.015% by mass or less, and 0.01% by mass. The following are particularly preferred.
- the transesterification catalyst used in the transesterification reaction can be calculated based on the amount of the transesterification reaction catalyst used because it is not consumed in the transesterification reaction when the heat treatment is continued after the production of the polycarbonate polyol.
- the amount of metal of the transesterification reaction catalyst contained in the polycarbonate polyol is measured by ICP (inductively coupled plasma).
- the polycarbonate diol may become cloudy or easily colored by heating.
- the reaction when producing polyurethane, the reaction may be inhibited or the reaction may be excessively promoted. If the amount of catalyst is too small, the reaction progress tends to be slow, which is not preferable.
- the amount of the catalyst remaining in the polycarbonate polyol is not particularly limited, but the lower limit of the content in terms of catalyst metal is preferably 0.00001% by mass or more, more preferably 0.00005% by mass or more, and 0. 0001% by mass or more is further preferable, and 0.0005% by mass or more is even more preferable.
- the upper limit is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or less, further preferably 0.03% by mass or less, further preferably 0.02% by mass or less, and 0.015% by mass.
- the following is particularly preferable, 0.01% by mass or less is particularly preferable, and 0.005% by mass or less is extremely preferable.
- polycarbonate polyol used in the present embodiment can also be produced by a transesterification reaction between a polycarbonate polyol and a diol compound, or two or more types of polycarbonate polyols.
- the polycarbonate polyol as a raw material contains a catalytic poison of the transesterification reaction catalyst used at the time of its production, the transesterification reaction usually tends to be difficult to proceed. Therefore, when producing the polycarbonate polyol, a required amount of the above-mentioned transesterification reaction catalyst can be newly added.
- the transesterification reaction in the present embodiment usually tends to proceed easily.
- a necessary amount of the transesterification reaction catalyst can be newly added. In that case, the same catalyst as the transesterification reaction catalyst used in the production of the polycarbonate polyol as a raw material can be adopted.
- the transesterification reaction can be carried out by mixing the raw materials and stirring while heating.
- the temperature of the transesterification reaction is not particularly limited, but the lower limit is preferably 120 ° C. or higher, more preferably 140 ° C. or higher, and the upper limit is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower.
- the transesterification reaction can be performed in a shorter time, which is excellent in economy.
- the reaction temperature By setting the reaction temperature to the above upper limit value or less, coloring of the obtained polycarbonate polyol can be more effectively prevented.
- the reaction pressure of the transesterification reaction is not particularly limited, but is preferably normal pressure or higher and 1 MPa or lower. By setting the reaction pressure within the above range, the reaction can be carried out more easily. Further, when an auxiliary raw material is used, the transesterification reaction can be promoted more efficiently by pressurizing to some extent in consideration of these vapor pressures and the like.
- the progress and completion of the transesterification reaction can be confirmed by GPC measurement.
- the peak derived from the raw material becomes smaller with time, and it can be confirmed by the disappearance of the peak.
- a step of dehydrating the raw material to be used may be performed as a pretreatment before the transesterification reaction described above.
- a step of adding the catalyst poison described above to the transesterification reaction catalyst may be performed as a post-treatment.
- the paint of this embodiment contains the above-mentioned polycarbonate polyol composition.
- the coating material of the present embodiment is excellent in drying property by containing the above-mentioned polycarbonate polyol composition.
- the paint of this embodiment is preferably a water-based paint.
- the paint of the present embodiment is a water-based paint, it tends to reduce volatile organic compounds (VOC).
- the paint of this embodiment may contain other components in addition to the above-mentioned polycarbonate polyol composition.
- the other components are not particularly limited, but are, for example, curable compositions, polyhydric alcohol compounds, polyester polyols, acrylic polyols, polyether polyols, polyolefin polyols, fluorine polyols and the like described in JP-A-2018-022769. Examples include polyols.
- the paint (paint composition) of the present embodiment may include, for example, a curing accelerator (catalyst), a matting agent, a settling inhibitor, a leveling agent, a filler, a dispersant, depending on various uses.
- a curing accelerator catalyst
- a matting agent such as a glycerol, a glycerol, a glycerol, a settling inhibitor, a leveling agent, a filler, a dispersant, depending on various uses.
- additives such as flame retardants, dyes, organic or inorganic pigments, mold release agents, fluidity modifiers, plasticizers, antioxidants, UV absorbers, light stabilizers, defoamers, colorants, solvents, etc. be able to.
- a coating composition having different properties such as a soft feel coating material and a clear coating material.
- the paint of the present embodiment can also be obtained by using polyurethane or water-based polyurethane described later.
- the coating agent of this embodiment contains the above-mentioned polycarbonate polyol composition.
- the coating agent of the present embodiment is excellent in drying property by containing the above-mentioned polycarbonate polyol composition.
- the coating agent of this embodiment is preferably a water-based coating agent.
- the coating agent of the present embodiment is a water-based coating agent, it tends to reduce volatile organic compounds (VOC).
- the coating agent of the present embodiment may contain other components in addition to the above-mentioned polycarbonate polyol composition.
- the other components are not particularly limited, but are, for example, curable compositions, polyhydric alcohol compounds, polyester polyols, acrylic polyols, polyether polyols, polyolefin polyols, fluorine polyols and the like described in JP-A-2018-022769. Examples include polyols.
- the coating agent (coating composition) of the present embodiment includes, for example, a curing accelerator (catalyst), a matting agent, a settling inhibitor, a leveling agent, a filler, a dispersant, a flame retardant, a dye, and the like, depending on various uses.
- a curing accelerator catalyst
- Other additives such as organic or inorganic pigments, mold release agents, fluidity modifiers, plasticizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, defoamers, colorants, solvents and the like can be added.
- coating compositions having different properties such as soft-feel paints and clear paints can be obtained.
- the coating agent of the present embodiment can also be obtained by using polyurethane or water-based polyurethane described later.
- the polyurethane of the present embodiment is obtained by using the above-mentioned polycarbonate polyol composition.
- the polyurethane of the present embodiment is excellent in durability because it is obtained by using the above-mentioned polycarbonate polyol composition.
- the water-based polyurethane of the present embodiment can be obtained by using the above-mentioned polycarbonate polyol composition.
- the water-based polyurethane of the present embodiment is excellent in durability because it is obtained by using the above-mentioned polycarbonate polyol composition.
- the method for obtaining the polyurethane of the present embodiment is not particularly limited, but for example, using the above-mentioned polycarbonate polyol composition and isocyanate compound, an NCO group-terminated prepolymer is synthesized, and then a polyhydric alcohol and / or a polyamine is added.
- Examples thereof include a prepolymer method (two-step method) for promoting chain extension, and a one-shot method (one-step method) in which the above-mentioned polycarbonate polyol composition is simultaneously polymerized with an isocyanate compound, a polyhydric alcohol and / or a polyamine.
- the method for obtaining the water-based polyurethane of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include the method described in Examples of JP-A-2017-71685.
- the artificial leather of this embodiment is obtained by using the above-mentioned polyurethane or water-based polyurethane.
- the artificial leather of the present embodiment is excellent in durability because it is obtained by using the above-mentioned polyurethane or water-based polyurethane.
- the synthetic leather of this embodiment is obtained by using the above-mentioned polyurethane or water-based polyurethane.
- the synthetic leather of the present embodiment is excellent in durability because it is obtained by using the above-mentioned polyurethane or water-based polyurethane.
- the coating film of the present embodiment is obtained from the above-mentioned paint film or coating agent.
- the coating film of the present embodiment is excellent in durability because it is obtained from the above-mentioned paint or coating agent.
- the film of this embodiment is obtained from the above-mentioned paint or coating agent.
- the film of the present embodiment is excellent in durability because it is obtained from the above-mentioned paint or coating agent.
- the APHA (Hazen unit color number) of the polycarbonate polyol composition was measured according to JIS K 0071-1. Specifically, the polycarbonate polyol composition obtained in Examples and Comparative Examples described later was used as a sample, and APHA was measured by comparing the sample with a standard solution placed in a colorimetric tube. As the standard solution, a chromaticity standard solution of 1000 degrees (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.
- the hydroxyl value of the polycarbonate polyol composition was measured by the following method. Using a measuring flask, pyridine was added to 12.5 g of acetic anhydride to make 50 mL, and an acetylation reagent was prepared. Using the polycarbonate polyol compositions obtained in Examples and Comparative Examples described later as samples, 1.0 to 10.0 g of the sample was precisely weighed and placed in a 100 mL eggplant flask. To the eggplant flask, 5 mL of the acetylation reagent and 10 mL of toluene were added with a whole pipette to obtain a solution.
- a represents the titration amount (mL) of the sample
- b represents the titration amount (mL) of the blank test
- e represents the sample amount (g)
- f represents the factor of the titration solution.
- the number of functional groups of the polycarbonate polyol composition is the following formula (II) from the above-mentioned hydroxyl group value (OHV) value and the number average molecular weight (Mn) of the polycarbonate polyol composition obtained by GPC (gel permeation chromatography) measurement described later. Calculated using.
- Mn the number average molecular weight of the polycarbonate polyol composition obtained by GPC measurement
- OHV the hydroxyl value of the polycarbonate polyol composition.
- the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) of the polycarbonate polyol composition were measured by GPC by the following methods.
- the polycarbonate polyol compositions obtained in Examples and Comparative Examples described later were used as samples.
- Adjust with tetrahydrofuran (hereinafter, THF) so that the concentration of the measurement sample becomes 0.5% by mass, and use the following GPC device to convert the number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) of the polycarbonate polyol composition in terms of standard polystyrene. ) was measured.
- GPC device HLC-8320 manufactured by Tosoh Corporation Column: TSKgel G4000H 1 bottle G3000H 1 bottle G2000H 2 bottles Eluent: Tetrahydrofuran (THF) Flow velocity: 1.0 mL / min Column temperature: 40 ° C RI detector: RI (built-in device HLC-8320) Calibration curve: Standard polystyrene (manufactured by Tosoh) F-20 ( molecular weight: 1.90 x 105) ⁇ F-10 (Molecular weight: 9.64 ⁇ 10 4 ) ⁇ F-4 (Molecular weight: 3.79 ⁇ 10 4 ) ⁇ F-2 (Molecular weight: 1.81 ⁇ 10 4 ) ⁇ F-1 (Molecular weight: 1.02 ⁇ 10 4 ) -A-5000 (Molecular weight: 5.97 x 10 3 ) ⁇ A-2500 (Molecular weight: 2.63 ⁇ 10 3 ) ⁇ A-500 ⁇ A-1000 The molecular weights of 2 to 10 dimers were calculated from A-500 and A-1000.
- the PB / PA value is a wave number mainly derived from the carbonate structure represented by the formula (A) in the infrared absorption spectrum absorbance of the sample measured by FT-IR (Fourier conversion infrared spectrophotometer) described later. Infrared absorption spectrum near 1743 cm -1 The height of the absorbance (Abs) peak is defined as PA, and the infrared absorption spectrum with a wave number of around 1691 cm -1 , which is mainly derived from the urethane structure represented by the formula (B).
- PB the height of the absorbance (Abs) peak
- PB the height of the absorbance (Abs) peak
- the presence or absence of the unmodified and modified polycarbonate polyol was determined by the ratio of PA and PB measured here and / or the amount of each raw material charged.
- the PB / POH value is an infrared absorption spectrum in the vicinity of a wave number of 1691 cm -1 , which is mainly derived from the urethane structure represented by the formula (B), among the infrared absorption spectrum absorbances of the sample measured by FT-IR described later.
- PB the height of the absorbance (Abs) peak
- POH the height of the infrared absorption spectrum absorbance (Abs) peak near the wave number of 3000 to 3800 cm -1 , which is mainly derived from the hydroxyl group
- PB is defined as PB. It is a value divided by POH.
- FT-IR measurement Using the polycarbonate polyol composition obtained in Examples and Comparative Examples described later as a sample, the infrared absorption spectrum absorbance of the sample was measured by an FT-IR (Fourier transform infrared spectrophotometer) by the following method. The measurement sample was thinly spread on a rock salt plate (NaCl plate, 35 ⁇ 35 ⁇ 5 mm), and the infrared absorption spectrum absorbance of the sample was measured by FT-IR under the following equipment and conditions.
- FT-IR Fastier transform infrared spectrophotometer
- FI-IR device FT / IR-4600typeA (JASCO Corporation)
- Light source Standard light source Detector: TGS Total number of times: 16 Disassembly: 4 cm -1
- the amount of hydroxyl groups in the total amount of terminal groups of the entire compound in the polycarbonate polyol compositions obtained in Examples and Comparative Examples described later shall be in accordance with the method for measuring the primary terminal OH ratio described in Japanese Patent No. 3874664.
- the measurements were made as follows. Weigh 70 g to 100 g of the polycarbonate polyol composition into a 300 cc eggplant flask, and use a rotary evaporator connected to a trap bulb for collecting fractions under a pressure of 0.1 kPa or less, under stirring, and at about 180 ° C.
- the polycarbonate polyol composition is heated in the heating bath of the above to obtain a fraction corresponding to 1 to 2% by mass of the polycarbonate polyol composition, that is, a fraction of about 1 g (0.7 to 2 g) in a trap ball. Then, about 100 g (95 to 105 g) of ethanol (other solvents such as tetrahydrofuran, acetone, and methanol can also be used) was used as a solvent to recover the recovered solution, and the recovered solution was subjected to GC analysis to obtain a chromatogram peak. It was calculated from the area value by the following formula.
- Terminal hydroxyl group ratio (total peak area of polyol having a hydroxyl group at the end) ⁇ (total peak area of alcohols containing polyol (excluding ethanol when ethanol is used as a solvent)) ⁇ 100 ..
- the conditions for GC analysis are as follows. Analytical conditions for gas chromatography: column; DB-WAX (manufactured by J & W, USA), 30 m, film thickness 0.25 ⁇ m, temperature rise conditions: 60 ° C to 250 ° C, detector: FID (flame ionization detector).
- the annular structure was confirmed by the following methods 1) and / or 2).
- 1) The sample was confirmed by identifying the cyclic structure from various spectra obtained by mass spectrometry, FT-IR measurement, 1 H-NMR measurement and / or 13 C-NMR.
- a known method and / or a spectrum identification method for organic compounds (7th edition) (Tokyo Kagaku Dojin Co., Ltd.) was referred to.
- 2) The cyclic structure of the isocyanurate group, uretdione group, and iminooxadiazinedione group was confirmed by the method described in JP-A-2016-53127.
- ⁇ Hydrophilic structure> We carried out ⁇ water dispersibility> described later and confirmed whether the sample could be dispersed in water.
- the evaluation result was ⁇ or ⁇ , it was judged to have a hydrophilic structure.
- the hydrophilic structure was determined by the following methods 1), 2) and / or 3). 1) Determined from the structure of the raw material used. 2) The sample was confirmed by identifying the hydrophilic structure from various spectra obtained by mass spectrometry, FT-IR measurement, 1 H-NMR measurement and / or 13 C-NMR.
- mass spectrometry FT-IR measurement
- 1 H-NMR measurement 1 H-NMR measurement
- 13 C-NMR 13 C-NMR
- the specific analysis method is not particularly limited, and examples thereof include the following ⁇ pyrolytic GC / MS> and ⁇ induced GC / MS>.
- Steps 1 and 2 described in (Preparation method) of ⁇ Polyurethane coating film preparation method> described later were carried out, and the obtained aqueous dispersion was allowed to stand at 23 ° C. and evaluated according to the following criteria.
- evaluation criteria ⁇ : Dispersed in water for 7 days or more, no sediment ⁇ : Dispersed in water for 1 day or more and less than 7 days, no sediment ⁇ : Not dispersed in water (with sediment) or into water Dispersion is less than 1 day
- Step 1 DPM was weighed in a plastic container so that the solid content of the main agent and the main agent was 80%, and the obtained solution was stirred using a stirrer.
- Step 2 The contents were transferred from the plastic container to a colorless and transparent glass bottle and allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours or more.
- Step 3 The contents in the colorless and transparent glass bottle were confirmed and evaluated according to the following criteria. [Evaluation criteria] ⁇ : Dissolved uniformly ⁇ : Dissolved but moist ⁇ : Cloudy or separated into two layers
- a coating composition was prepared according to the following steps 1 to 4.
- Step 1 The main agent and the hydrophilic solvent were weighed in a plastic container so that the solid content of the main agent was 80%, and the obtained solution was stirred using a stirrer until they were uniformly compatible.
- Step 2 In the plastic container, weigh the solvent so that the solid content of the coating composition is 40%, and stir the obtained solution with a stirrer until it is uniformly dispersed to prepare an aqueous dispersion. Obtained.
- Step 3 Weigh the catalyst, leveling agent, matting agent and anti-sedimentant into the plastic container so as to meet the above-mentioned compounding conditions, and stir the obtained solution using a stirrer until uniformly dispersed. bottom.
- Each of the obtained coating compositions was applied onto a polycarbonate plate (“Takiron PC-1600” (trade name), 2 mm ⁇ 70 mm ⁇ 150 mm) so as to have a dry film thickness of 40 ⁇ m.
- the surface of the coating film is thoroughly washed with a small amount of neutral detergent to remove the sunscreen, dried on a horizontal table in an atmosphere of 23 ° C. and 50% RH, and then visually.
- the chemical resistance was evaluated according to the following criteria by observing whether there were any abnormalities such as traces of the sunscreen agent, swelling of the coating film, and peeling. Chemical resistance is one of the indicators of durability.
- the obtained coating film is cured in an atmosphere of 23 ° C. and 50% RH for 1 day, and the cured coating film is coated with DPWL manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. -5R (black panel temperature 60 ° C, irradiance 30w / m 2 , cycle conditions: irradiation 60 ° C for 4 hours, wet 40 ° C for 4 hours, UV illuminance lamp: SUGA-FS-40) for 500 hours , Weather resistance test was performed. The coating film after the test is evaluated according to the following criteria by observing whether scratch marks of the pencil remain on the coating film with a 6B pencil according to the pencil hardness method of JIS K5600-5-6: 1999. bottom. Weather resistance is one of the indicators of durability.
- ⁇ Method of making polyurethane film> The procedure was carried out as follows so that the finished amount was 300 g in a 500 ml separable flask in which a thermocouple and a cooling tube were installed.
- the polycarbonate polyol composition obtained in Examples and / or Comparative Examples is added to dimethylformamide (hereinafter, abbreviated as DMF) so as to have a final solid content of 20%, and further, MDI and a polycarbonate polyol are added.
- DMF dimethylformamide
- MDI and a polycarbonate polyol A 1% dibutyltin dilaurate toluene solution was added so as to have a total mass of 50 ppm with respect to the composition, and the mixture was heated in an oil bath at 40 ° C.
- the obtained polyurethane solution was dropped onto a glass plate (JIS R3202, 2 mm ⁇ 100 mm ⁇ 150 mm) on the upper part of the plate, and coated so that the dry film thickness was 50 to 150 ⁇ m, and the surface was coated. It was dried on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 2 hours, followed by an oven at 80 ° C. for 12 hours. Further, it was allowed to stand at 23 ° C. and 55% RH at a constant temperature and humidity for 12 hours or more to obtain a polyurethane film.
- Various physical properties of the obtained polyurethane film were evaluated by the method described later. The evaluation results are shown in Table 3.
- DMPA 2,2-dimethylol propionic acid
- MEK Methyl ethyl ketone
- DBTDL Dibutyl phthalate dilaurylate
- IPDI isophorone diisocyanate
- TEA Triethylamine
- EDA Pure water / ethylenediamine
- -DBTDL was charged so as to be 100 ppm with respect to the total amount of Polyol, IPDI, and DMPA. If necessary, DBTDL can be diluted with toluene and charged (eg, 5% DBTDL-toluene solution).
- -MEK was prepared so that the solid content of the prepolymer process was 65%.
- -Pure water was charged so that the final solid content after the MEK removal step was 30%. However, if the viscosity becomes high in the chain extension step, pure water may be added as appropriate to adjust the solid content.
- the NCO% is the ratio of the mass of the isocyanate group of the polyisocyanate to the total mass of the raw materials used in the prepolymer step.
- the test piece was taken out, the front and back sides were lightly wiped with a paper wiper, and then the mass was measured with a precision balance to calculate the mass change rate (increase rate (swelling rate (%)) from before the test.
- Chemical resistance is one of the indicators of durability.
- a strip-shaped sample of 1 cm ⁇ 10 cm was prepared from a polyurethane film or a water-based polyurethane film.
- the prepared sample was heated for 10 days under the conditions of a constant temperature and humidity controller manufactured by ESPEC, a product name of "PL-1J", a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%.
- the heated sample is subjected to a tensile tester (manufactured by Orientec Co., Ltd., product name "Tencilon, model RTE-1210”) at a chuck distance of 20 mm and a tensile speed of 100 mm / min at a temperature of 23 ° C. (relative).
- a tensile test was carried out at a humidity of 55%), the breaking strength was measured, and the retention rate (%) was determined. It was evaluated that the higher the retention rate, the better the moisture and heat resistance.
- Moisture resistance is one of the indicators of durability.
- Retention rate (%) (breaking strength after heating / breaking strength before heating) x 100
- [Comparative Example 1] 458 g of 1,5-pentanediol and 500 g of 1,6-hexanediol in a 2 L glass flask (hereinafter also referred to as “reactor”) equipped with a rectification column filled with a regular filling and a stirrer. After charging 760 g of ethylene carbonate, 0.086 g of titanium tetra-n-butoxide was added as a catalyst. The reaction was carried out at a reaction temperature of 160 to 175 ° C. for 12 hours while extracting a part of the distillate.
- the reactor was directly connected to the condenser, the reaction temperature was raised to 175 to 190 ° C., the pressure was gradually lowered, and the hydroxyl value of the polycarbonate polyol produced by appropriate sampling was measured while measuring the hydroxyl value of the diol in the reactor.
- a polycarbonate polyol 860 g having a hydroxyl value of 109.8 mgKOH / g was obtained.
- polycarbonate polyol 860 g
- polyoxyethylene diol polyethylene glycol 1000 (trade name) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a raw material for forming a nonionic hydrophilic group
- the temperature was 150 ° C. for 6 hours.
- the reaction temperature was lowered to 115 ° C.
- 0.056 g of 85% phosphoric acid was added, and the mixture was stirred at 115 ° C. for 3 hours to obtain a polycarbonate polyol composition HP-1 having a hydroxyl value of 110.8 mgKOH / g. ..
- Table 1 The evaluation results are shown in Table 1.
- the reactor was directly connected to the condenser, the reaction temperature was raised to 165 to 180 ° C., the pressure was gradually lowered, and the hydroxyl value of the polycarbonate polyol produced by appropriate sampling was measured while measuring the hydroxyl value of the diol in the reactor.
- a polycarbonate polyol (326 g) having a hydroxyl value of 109.5 mgKOH / g was obtained.
- 36 g of polyoxyethylene diol (“polyethylene glycol 1000" (trade name) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a raw material for forming a nonionic hydrophilic group was added, and the temperature was 150 ° C.
- the reactor is directly connected to the condenser, the reaction temperature is raised to 170 to 180 ° C., the pressure is gradually lowered, and the hydroxyl value of the polycarbonate polyol produced by appropriate sampling is measured while measuring the hydroxyl value of the diol in the reactor.
- a polycarbonate polyol (362 g) having a hydroxyl value of 56.0 mgKOH / g was obtained.
- 40 g of polyoxyethylene diol (“polyethylene glycol 1000" (trade name) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a raw material for forming a nonionic hydrophilic group was added, and the temperature was 150 ° C.
- Example 4 The polycarbonate polyol composition JP-4 was obtained by using the same method as in Example 3 except that HP-2 was used instead of HP-1 as the polycarbonate polyol composition. The evaluation results are shown in Table 1.
- Example 5 Using the same method as in Example 1 except that the polycarbonate polyol composition HP-3 obtained in Comparative Example 3 was used instead of HP-1 as the polycarbonate polyol composition, the polycarbonate polyol composition JP-5 was prepared. Obtained. The evaluation results are shown in Table 1.
- Example 6 Using the same method as in Example 3 except that the polycarbonate polyol composition HP-3 obtained in Comparative Example 3 was used instead of HP-1 as the polycarbonate polyol composition, the polycarbonate polyol composition JP-6 was prepared. Obtained. The evaluation results are shown in Table 1.
- a polycarbonate polyol composition JP-7 was obtained by using the same method as in Example 3 except that an anionic water-soluble isocyanate polymer having a sulfone group was used as a raw material to be formed. The evaluation results are shown in Table 1.
- the polycarbonate polyol composition of this example can form a coating composition having excellent compatibility with DPM and excellent drying property, and a coating film and / or polyurethane film having excellent durability. Was done.
- the polycarbonate polyol composition of the present invention can be used for automobiles, buses, railroad vehicles, construction machinery, agricultural machinery, floors, walls and roofs of buildings, metal products, mortar and concrete products, woodwork products, plastic products, calcium silicate plates and gypsum. It can be suitably used in a wide range of fields such as paints for ceramic building materials such as boards and / or polyurethane.
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Abstract
本発明は、DPMとの相溶性に優れ、乾燥性に優れる塗料組成物、並びに、耐久性に優れる塗膜及び/又はポリウレタンフィルムを形成可能にするポリカーボネートポリオール組成物を提供することを目的とする。 下記式(A)で表されるカーボネート構造を含有する未変性ポリカーボネートポリオールと、下記式(A)で表されるカーボネート構造と、下記式(B)で表されるウレタン構造とを含有する変性ポリカーボネートポリオールと、を含み、組成物中の化合物全体の末端基総量の90モル%以上が水酸基であり、下記式(II)で算出される官能基数が、2.00~10.00である、ポリカーボネートポリオール組成物。 官能基数=Mn×OHV/56.11/1000 ・・・(II)
Description
本発明は、ポリカーボネートポリオール組成物に関する。
従来、ポリウレタン樹脂は、合成皮革、人工皮革、接着剤、家具用塗料、自動車用塗料等の幅広い領域で使用されている。ポリウレタン樹脂の原料のうち、イソシアネートと反応させるポリオール成分としてポリエーテルやポリエステル、ポリカーボネートが用いられている。しかしながら、近年、耐熱性、耐候性、耐加水分解性、耐溶剤性や耐日焼け止め性、耐傷付き性等、ポリウレタン樹脂の耐性への要求が高まっている。
一般的に、ポリオール成分としてポリカーボネートポリオールを用いたポリウレタン樹脂は、ポリエーテルやポリエステルを用いたポリウレタン樹脂よりも耐湿熱性、耐溶剤性、耐日焼け止め性、耐傷付き性等に優れることが知られている。例えば、特許文献1には、ジオール成分として1,5-ペンタンジオールと1,6-ヘキサンジオールとを用いたポリカーボネートポリオールが開示されている。また、例えば、特許文献2には、1,4-ブタンジオールと1,6-ヘキサンジオールとを用いたポリカーボネートポリオールが開示されている。また、例えば、特許文献3には、ポリイソシアネート(A)とアミノアルコール(B)とポリオール(C)とをモノマー単位として含み且つイソシアヌレート環構造を持つ水酸基末端プレポリマーと、硬化剤を含む耐紫外線吸収剤性ポリウレタン組成物が開示されている。また、例えば、特許文献4には、少なくとも1つの末端に2個以上の水酸基を有するウレタン樹脂(A)、及び、水性媒体(B)を含有するウレタン樹脂組成物を用いて形成される表皮層(C)と、接着層(D)と、支持体層(E)とを有することを特徴とする皮革様シートが開示されている。
しかしながら、例えば、ポリオール成分としてポリカーボネートポリオールを用いた塗料組成物は、ポリオール成分としてポリエーテルやポリエステルを用いた塗料組成物よりも乾燥に時間を要し、乾燥工程が長くなる傾向がある。また、ポリオール成分としてポリカーボネートポリオールを用いたポリウレタンにおいても、近年のポリウレタン樹脂に期待される耐久性の要求に対応できない場合がある。上記特許文献1及び特許文献2でも塗料組成物とした場合の乾燥性については述べられておらず、なお改善の余地を有している。
また、一般的にウレタン基を有するポリオールは、溶解力の高い有機溶剤であるジメチルホルムアミドやメチルエチルケトンなどが使用されている。しかし、健康障害を防止する観点から、発がん性を有するジメチルホルムアミドや劇物であるメチルエチルケトンなどの溶剤の使用が避けされ、発がん性、毒物及び劇物に非該当のジプロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、「DPM」と略記することがある)などへの代替が求められている。上記特許文献3及び特許文献4でもウレタン基を有するポリカーボネートポリオールのDPMなどへの溶解性は述べられておらず、なお改善の余地を有している。
また、一般的にウレタン基を有するポリオールは、溶解力の高い有機溶剤であるジメチルホルムアミドやメチルエチルケトンなどが使用されている。しかし、健康障害を防止する観点から、発がん性を有するジメチルホルムアミドや劇物であるメチルエチルケトンなどの溶剤の使用が避けされ、発がん性、毒物及び劇物に非該当のジプロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、「DPM」と略記することがある)などへの代替が求められている。上記特許文献3及び特許文献4でもウレタン基を有するポリカーボネートポリオールのDPMなどへの溶解性は述べられておらず、なお改善の余地を有している。
そこで、本発明は、DPMとの相溶性に優れ、乾燥性に優れる塗料組成物、並びに、耐久性に優れる塗膜及び/又はポリウレタンフィルムを形成可能にするポリカーボネートポリオール組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、特定の構造を有し、特定の物性を有するポリカーボネートポリオール組成物がDPMとの相溶性に優れ、乾燥性に優れる塗料組成物、並びに、耐久性に優れる塗膜及び/又はポリウレタンフィルムを形成可能にすることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明の構成は以下のとおりである。
[1]
下記式(A)で表されるカーボネート構造を含有する未変性ポリカーボネートポリオールと、下記式(A)で表されるカーボネート構造と、下記式(B)で表されるウレタン構造とを含有する変性ポリカーボネートポリオールと、を含み、
組成物中の化合物全体の末端基総量の90モル%以上が水酸基であり、
下記式(II)で算出される官能基数が、2.00~10.00である、ポリカーボネートポリオール組成物。
(式(A)中、Rは、ヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状脂肪族炭化水素基、又は、ヘテロ原子を含有してもよい2価の芳香族炭化水素基を表す。)
官能基数=Mn×OHV/56.11/1000 ・・・(II)
(式(II)中、MnはGPC測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量を表し、OHVはポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を表す。)
[2]
水酸基価が5~700mgKOH/gである、[1]に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[3]
APHAが100以下である、[1]又は[2]に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[4]
FT-IRで測定される赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に前記式(A)で表されるカーボネート構造由来である、波数1743cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPAと定義し、主に前記式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近のである赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義したとき、PB/PAの値が0.05~1.00である、[1]~[3]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[5]
FT-IRで測定される赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に前記式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義し、主に水酸基由来である、波数3000~3800cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPOHと定義したとき、PB/POHの値が、1.00~5.00である、[1]~[4]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[6]
前記変性ポリカーボネートポリオールが環状構造を有する、[1]~[5]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[7]
前記環状構造がイソシアヌレート環である、[6]に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[8]
前記未変性ポリカーボネートポリオール及び/又は前記変性ポリカーボネートポリオールが親水性構造を有する、[1]~[7]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[9]
前記親水性構造がノニオン系親水基である、[8]に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[10]
前記親水性構造がアニオン系親水基である、[8]に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[11]
水への分散が可能である、[8]~[10]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[12]
[1]~[11]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物を含む塗料。
[13]
前記の塗料が水系塗料である、[12]に記載の塗料。
[14]
[1]~[11]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物を含むコーティング剤。
[15]
前記のコーティング剤が水系コーティング剤である、[14]に記載のコーティング剤。
[16]
[1]~[11]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られるポリウレタン。
[17]
[1]~[11]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られる水系ポリウレタン。
[18]
[16]に記載のポリウレタン又は[17]に記載の水系ポリウレタンを用いて得られる人工皮革。
[19]
[16]に記載のポリウレタン又は[17]に記載の水系ポリウレタンを用いて得られる合成皮革。
[20]
[16]に記載のポリウレタン又は[17]に記載の水系ポリウレタンを用いて得られる塗料。
[21]
[16]に記載のポリウレタン又は[17]に記載の水系ポリウレタンを用いて得られるコーティング剤。
[22]
[12]、[13]及び[20]のいずれかに記載の塗料、又は、[14]、[15]及び[21]のいずれかに記載のコーティング剤から得られる塗膜。
[23]
[12]、[13]及び[20]のいずれかに記載の塗料、又は、[14]、[15]及び[21]のいずれかに記載のコーティング剤から得られるフィルム。
[1]
下記式(A)で表されるカーボネート構造を含有する未変性ポリカーボネートポリオールと、下記式(A)で表されるカーボネート構造と、下記式(B)で表されるウレタン構造とを含有する変性ポリカーボネートポリオールと、を含み、
組成物中の化合物全体の末端基総量の90モル%以上が水酸基であり、
下記式(II)で算出される官能基数が、2.00~10.00である、ポリカーボネートポリオール組成物。
(式(II)中、MnはGPC測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量を表し、OHVはポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を表す。)
[2]
水酸基価が5~700mgKOH/gである、[1]に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[3]
APHAが100以下である、[1]又は[2]に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[4]
FT-IRで測定される赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に前記式(A)で表されるカーボネート構造由来である、波数1743cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPAと定義し、主に前記式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近のである赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義したとき、PB/PAの値が0.05~1.00である、[1]~[3]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[5]
FT-IRで測定される赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に前記式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義し、主に水酸基由来である、波数3000~3800cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPOHと定義したとき、PB/POHの値が、1.00~5.00である、[1]~[4]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[6]
前記変性ポリカーボネートポリオールが環状構造を有する、[1]~[5]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[7]
前記環状構造がイソシアヌレート環である、[6]に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[8]
前記未変性ポリカーボネートポリオール及び/又は前記変性ポリカーボネートポリオールが親水性構造を有する、[1]~[7]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[9]
前記親水性構造がノニオン系親水基である、[8]に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[10]
前記親水性構造がアニオン系親水基である、[8]に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[11]
水への分散が可能である、[8]~[10]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物。
[12]
[1]~[11]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物を含む塗料。
[13]
前記の塗料が水系塗料である、[12]に記載の塗料。
[14]
[1]~[11]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物を含むコーティング剤。
[15]
前記のコーティング剤が水系コーティング剤である、[14]に記載のコーティング剤。
[16]
[1]~[11]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られるポリウレタン。
[17]
[1]~[11]のいずれかに記載のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られる水系ポリウレタン。
[18]
[16]に記載のポリウレタン又は[17]に記載の水系ポリウレタンを用いて得られる人工皮革。
[19]
[16]に記載のポリウレタン又は[17]に記載の水系ポリウレタンを用いて得られる合成皮革。
[20]
[16]に記載のポリウレタン又は[17]に記載の水系ポリウレタンを用いて得られる塗料。
[21]
[16]に記載のポリウレタン又は[17]に記載の水系ポリウレタンを用いて得られるコーティング剤。
[22]
[12]、[13]及び[20]のいずれかに記載の塗料、又は、[14]、[15]及び[21]のいずれかに記載のコーティング剤から得られる塗膜。
[23]
[12]、[13]及び[20]のいずれかに記載の塗料、又は、[14]、[15]及び[21]のいずれかに記載のコーティング剤から得られるフィルム。
本発明によれば、DPMとの相溶性に優れ、乾燥性に優れる塗料組成物、並びに、耐久性に優れる塗膜及び/又はポリウレタンフィルムを形成可能にするポリカーボネートポリオール組成物を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と言う。)について、詳細に説明する。なお、本発明は以下の記載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できる。
[ポリカーボネートポリオール組成物]
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、下記式(A)で表されるカーボネート構造を含有する未変性ポリカーボネートポリオールと、下記式(A)で表されるカーボネート構造と、下記式(B)で表されるウレタン構造とを含有する変性ポリカーボネートポリオールと、を含み、組成物中の化合物全体の末端基総量の90モル%以上が水酸基であり、下記式(II)で算出される官能基数が、2.00~10.00である。
(式(A)中、Rは、ヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状脂肪族炭化水素基、又は、ヘテロ原子を含有してもよい2価の芳香族炭化水素基を表す。)
官能基数=Mn×OHV/56.11/1000 ・・・(II)
(式(II)中、MnはGPC測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量を表し、OHVはポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を表す。)
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、下記式(A)で表されるカーボネート構造を含有する未変性ポリカーボネートポリオールと、下記式(A)で表されるカーボネート構造と、下記式(B)で表されるウレタン構造とを含有する変性ポリカーボネートポリオールと、を含み、組成物中の化合物全体の末端基総量の90モル%以上が水酸基であり、下記式(II)で算出される官能基数が、2.00~10.00である。
(式(II)中、MnはGPC測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量を表し、OHVはポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を表す。)
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、上記式(A)で表されるカーボネート構造を含有する未変性ポリカーボネートポリオールと、上記式(A)で表されるカーボネート構造と、上記式(B)で表されるウレタン構造とを含有する変性ポリカーボネートポリオールと、を含み、組成物中の化合物全体の末端基総量の90モル%以上が水酸基であり、上記式(II)で算出される官能基数が、2.00~10.00であることにより、DPMとの相溶性に優れ、乾燥性に優れる塗料組成物、並びに、耐久性に優れる塗膜及び/又はポリウレタンフィルムを形成することができる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、未変性のポリカーボネートポリオールを含有する。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、未変性のポリカーボネートポリオールを含有することにより、ポリカーボネートポリオール組成物の粘度を低くし溶剤量を少なくし、健康障害の防止や環境の保全ができる傾向や、DPMとの相溶性に優れる傾向がある。
ポリカーボネートポリオール組成物中の未変性ポリカーボネートポリオールの分析方法としては、特に限定されないが、例えば、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)による分画・分取を行う方法や、NMR測定、磁気勾配NMR測定、及びFT-IR測定が挙げられる。また、カーボネート基由来構造の有無、ウレタン基由来構造の有無及びその比率等より、未変性ポリカーボネートポリオールの存在を確認することができる。
未変性ポリカーボネートポリオールと変性ポリカーボネートポリオールとの含有量比は、好ましくは後述するPB/PAの値の範囲内又はPB/POHの値の範囲内であり、より好ましくはPB/PAの値の範囲内及びPB/POHの値の範囲内である。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物中に未変性ポリカーボネートポリカールを含有させるための製造方法としては、特に限定されないが、例えば、下記1)~2)が挙げられる。
1)原料のポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とをNCO/OH=0.5未満の範囲で製造する方法。
2)変性ポリカーボネートポリオールに原料のポリカーボネートポリオールを添加する方法。
1)原料のポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とをNCO/OH=0.5未満の範囲で製造する方法。
2)変性ポリカーボネートポリオールに原料のポリカーボネートポリオールを添加する方法。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、組成物中の化合物全体の末端基総量の90モル%以上が水酸基であり、末端基総量の92~100モル%が水酸基であることが好ましく、末端基総量の95~100モル%が水酸基であることがより好ましい。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、末端基における水酸基の量が前記範囲内であると、DPMとの相溶性に優れ、乾燥性に優れる塗料組成物、並びに、耐久性に優れる塗膜及び/又はポリウレタンフィルムを形成することができる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物中の化合物全体の末端基における水酸基の量を前記範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時に純度の高い原料を使用する方法や、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時の反応温度を200℃以下にして末端水酸基の脱水を抑制する方法が挙げられる。
本実施形態のポリカーボネートジオール組成物において、水酸基以外の末端基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、ビニル基やアリール基等が挙げられる。
なお、本実施形態において、末端基における水酸基の量は、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価は、下限が、5mgKOH/g以上であることが好ましく、10mgKOH/g以上であることがより好ましく、15mgKOH/g以上であることが更に好ましく、20mgKOH/g以上であることがより更に好ましく、25mgKOH/g以上であることが特に好ましく、30mgKOH/g以上であることが極めて好ましい。また、上限は、700mgKOH/g以下であることが好ましく、500mgKOH/g以下であることがより好ましく、400mgKOH/g以下であることが更に好ましく、350mgKOH/g以下であることがより更に好ましく、300mgKOH/g以下であることが特に好ましく、250mgKOH/g以下であることが極めて好ましい。ポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価が前記範囲内であることで、DPMとの相溶性に優れるポリカーボネートポリオール組成物となる傾向にあり、また、このようなポリカーボネートポリオール組成物から得られる、塗料組成物の乾燥性、並びに、塗膜及び/又はポリウレタンフィルムの耐久性がより良好となる傾向がある。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を前記範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時に、水酸基価が前記範囲となるように原料のポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とを仕込む方法や、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時に多価アルコール化合物を添加及び/又は抜き出すことで制御する方法が挙げられる。
なお、本実施形態において、水酸基価は、後述する実施例に記載の方法を用いて算出することができる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物のAPHAは、100以下であることが好ましく、80以下であることがより好ましく、50以下であることが更に好ましく、30以下であることが特に好ましい。APHAが前記上限値以下であることにより、ポリカーボネートポリオール組成物から得られる塗料組成物及びポリウレタンの色度や耐候性に優れる傾向にある。本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物のAPHAの下限値は、特に限定されないが、例えば、0である。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物のAPHAを前記範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、当該ポリカーボネートポリオール組成物を製造時に、APHAが100以下の原料を使用する方法や、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時の反応温度を200℃以下にして着色を抑制する方法が挙げられる。
なお、本実施形態において、APHAは、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
(R)
式(A)中、Rは、ヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状脂肪族炭化水素基、又は、ヘテロ原子を含有してもよい2価の芳香族炭化水素基である。
式(A)中、Rは、ヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状脂肪族炭化水素基、又は、ヘテロ原子を含有してもよい2価の芳香族炭化水素基である。
Rにおけるヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状脂肪族炭化水素基としては、Rの分子量の下限は、20以上であることが好ましく、30以上であることがより好ましく、40以上であることが更に好ましい。また、Rの分子量の上限は3000以下であることが好ましく、2500以下であることがより好ましく、2200以下であることが更に好ましい。
例えば、Rがエチレン基(-CH2-CH2-)の場合、Rの分子量は、(12+1×2)+(12+1×2)=28となる。
Rにおけるヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状脂肪族炭化水素基の具体例は、特に限定されないが、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、オキシエチレン基、オキシテトラメチレン基、ポリオキシエチレン基、ポリオキシテトラメチレン基、フルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基等が挙げられる。中でも、汎用性の観点から、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ノニレン基、デシレン基、オキシエチレン基、オキシテトラメチレン基、ポリオキシエチレン基、ポリオキシテトラメチレン基が好ましい。
Rにおけるヘテロ原子を含有してもよい2価の分岐鎖状脂肪族炭化水素基としては、Rの分子量の下限は、20以上であることが好ましく、30以上であることがより好ましく、40以上であることが更に好ましい。また、Rの分子量の上限は、3000以下であることが好ましく、2500以下であることがより好ましく、2200以下であることが更に好ましい。
Rにおけるヘテロ原子を含有してもよい2価の分岐鎖状肪族炭化水素基として具体的には、特に限定されないが、例えば、イソプロピレン基、イソブチレン基、tert-ブチレン基、イソペンチレン基、2,2-ジメチルトリメチレン基、イソヘキシレン基、イソヘプチレン基、イソオクチレン基、オキシ1-メチルエチレン基、オキシ2,2-ジメチルトリメチレン基、ポリオキシ1-メチルエチレン基等が挙げられる。中でも、汎用性の観点から、イソプロピレン基、イソブチレン基、イソペンチレン基、2,2-ジメチルトリメチレン基又はイソヘキシレン基、オキシ1-メチルエチレン基、ポリオキシ1-メチルエチレン基が好ましい。
Rにおけるヘテロ原子を含有してもよい2価の環状脂肪族炭化水素基としては、Rの分子量の下限は、20以上であることが好ましく、30以上であることがより好ましく、40以上であることが更に好ましい。また、Rの分子量の上限は、3000以下であることが好ましく、2500以下であることがより好ましく、2200以下であることが更に好ましい。
Rにおけるヘテロ原子を含有してもよい2価の環状脂肪族炭化水素基として具体的には、特に限定されないが、例えば、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基等が挙げられる。
Rにおけるヘテロ原子を含有してもよい2価の芳香族炭化水素基としては、Rの分子量の下限は、20以上であることが好ましく、30以上であることがより好ましく、40以上であることが更に好ましい。また、Rの分子量の上限は、3000以下であることが好ましく、2500以下であることがより好ましく、2200以下であることが更に好ましい。
Rにおけるヘテロ原子を含有してもよい2価の芳香族炭化水素基として具体的には、特に限定されないが、例えば、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
中でも、Rとしては、Rの分子量の下限が20以上であるヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状、分岐鎖状又は環状の脂肪族炭化水素基が好ましく、Rの分子量の下限が30以上であるヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状脂肪族炭化水素基、又は、Rの分子量の下限が30以上であるヘテロ原子を含有してもよい2価の分岐鎖状肪族炭化水素基がより好ましく、Rの分子量が40以上であるヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状脂肪族炭化水素基が更に好ましい。また、Rとしては、Rの分子量の上限が3000以下であるヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状、分岐鎖状又は環状の脂肪族炭化水素基が好ましく、Rの分子量の上限が2500以下であるヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状脂肪族炭化水素基、又は、Rの分子量の上限が2500以下であるヘテロ原子を含有してもよい2価の分岐鎖状肪族炭化水素基がより好ましく、Rの分子量の上限が2200以下であるヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状脂肪族炭化水素基が更に好ましい。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、下記式(II)で算出される官能基数の下限が、2.00以上であり、2.20以上であることが好ましく、2.30以上であることがより好ましく、2.40以上であることが更に好ましく、2.45以上であることがより更に好ましく、2.50以上であることが特に好ましい。また、官能基数の上限は、10.00以下であり、8.00以下であることが好ましく、6.00以下であることがより好ましく、5.00以下であることが更に好ましく、4.50以下であることがより更に好ましく、3.50以下であることが特に好ましく、3.40以下であることが極めて好ましい。
官能基数=Mn×OHV/56.11/1000・・・(II)
(式(II)中、MnはGPC測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量を表し、OHVはポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を表す。)
(式(II)中、MnはGPC測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量を表し、OHVはポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を表す。)
官能基数が前記範囲であることにより、本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物を用いた塗料組成物の乾燥性及び本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物を用いたポリウレタンの耐久性が一層優れる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の官能基数を前記範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時に、官能基数が前記範囲となるように原料のポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とを仕込む方法や、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時に多価アルコール化合物を添加及び/又は抜き出すことで制御する方法が挙げられる。
なお、本実施形態において、ポリカーボネートポリオール組成物の官能基数は、後述する実施例に記載の方法を用いて算出することができる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)は、下限が、300以上が好ましく、400以上がより好ましく、500以上が更に好ましく、800以上がより更に好ましく、1000以上が特に好ましく、1200以上がより特に好ましく、1400以上が極めて好ましい。また、本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)は、上限が、10000以下が好ましく、8000以下がより好ましく、5000以下が更に好ましく、4500以下がより更に好ましく、4000以下が特に好ましく、3800以下がより特に好ましく、3500以下が極めて好ましく、3200以下がより極めて好ましい。
数平均分子量(Mn)が前記範囲であることにより、本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物はDPMの相溶性、及び水分散性に優れ、このようなポリカーボネートポリオール組成物を用いた塗料組成物の乾燥性が一層優れる傾向にあり、また、このようなポリカーボネートポリオール組成物を用いたポリウレタンの耐久性が一層優れる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)を前記範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時に、数平均分子量(Mn)が前記範囲となるように原料のポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とを仕込む方法や、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時に多価アルコール化合物を添加及び/又は抜き出すことで制御する方法が挙げられる。
なお、本実施形態において、ポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)は、後述する実施例に記載のGPC測定により算出することができる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の分子量分布(Mw/Mn)は、下限が、1.00以上が好ましく、1.20以上がより好ましく、1.50以上が更に好ましく、1.80以上がより更に好ましく、2.00以上が特に好ましく、2.10以上がより特に好ましく、2.20以上が極めて好ましい。また、上限は、7.00以下が好ましく、6.00以下がより好ましく、5.00以下が更に好ましく、4.50以下がより更に好ましく、4.00以下が特に好ましく、3.70以下がより特に好ましく、3.50以下が極めて好ましく、3.30以下がより極めて好ましい。
分子量分布(Mw/Mn)が前記範囲であることにより、本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物はDPMの相溶性、及び水分散性に優れ、このようなポリカーボネートポリオール組成物を用いた塗料組成物の乾燥性が一層優れる傾向にあり、また、このようなポリカーボネートポリオール組成物を用いたポリウレタンの耐久性が一層優れる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の分子量分布(Mw/Mn)を前記範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時に、分子量分布(Mw/Mn)が前記範囲となるように原料のポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とを仕込む方法や、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時に多価アルコール化合物を添加及び/又は抜き出すことで制御する方法が挙げられる。
なお、本実施形態において、ポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)は、後述する実施例に記載のGPC測定により算出することができ、算出された数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)により下記式(III)により分子量分布(Mw/Mn)を求めることができる。
分子量分布(Mw/Mn)=重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)・・・(III)
分子量分布(Mw/Mn)=重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)・・・(III)
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物のFT-IRで測定される赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に式(A)で表されるカーボネート構造由来である、波数1743cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPAと定義し、主に式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義したとき、PB/PAの値は、下限が、0.01以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましく、0.08以上であることが更に好ましく、0.10以上であることがより更に好ましく、0.12以上であることが特に好ましく、0.15以上であることがより特に好ましい。上限が、1.00以下であることが好ましく、0.80以下であることがより好ましく、0.70以下であることが更に好ましく、0.60以下であることがより更に好ましく、0.50以下であることが特に好ましく、0.40以下であることがより特に好ましく、0.35以下であることが極めて好ましい。PB/PAの値が前記範囲であることにより、本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物はDPMの相溶性に優れ、このようなポリカーボネートポリオール組成物から得られる塗料組成物及びポリウレタンの耐久性及び柔軟性が優れる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物のPB/PAの値を前記範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時に、FT-IRで測定しながら、PB/PAの値が前記範囲となるように原料のポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とを仕込む方法や、得られるポリカーボネートポリオール組成物のウレタン基モル数とカーボネート基モル数とから算出される下記式(IV)の計算PB/PAの値が、PB/PAの前記範囲となるように原料のポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とを仕込む方法が挙げられる。
計算PB/PA=0.0282×X1+0.1595・・・(IV)
X1=(ウレタン基モル数/カーボネート基モル数)×100
計算PB/PA=0.0282×X1+0.1595・・・(IV)
X1=(ウレタン基モル数/カーボネート基モル数)×100
具体的には、例えば、ジオール成分として1,6-ヘキサンジオールのみからなる数平均分子量(Mn)2000のポリカーボネートジオール1molを、ヘキサメチレンジイソシアネートを用いて、NCO/OH=0.2となるように仕込んだ場合、得られるポリカーボネートポリオール組成物のウレタン基モル数とカーボネート基モル数から算出される計算PB/PAの値は下記のとおりである。
計算PB/PA=0.0282×{(0.40/13.07)×100}+0.1595=0.24
上記計算式中、「13.70」は、1,6-ヘキサンジオールのみからなる数平均分子量(Mn)2000のポリカーボネートポリオール1mol中のカーボネート基モル数であり、「0.40」は、ポリカーボネートジオール1molに対して、NCO/OH=0.2となるようにとヘキサメチレンジイソシアネートを仕込んだ際に形成されるウレタン基モル数である。
計算PB/PA=0.0282×{(0.40/13.07)×100}+0.1595=0.24
上記計算式中、「13.70」は、1,6-ヘキサンジオールのみからなる数平均分子量(Mn)2000のポリカーボネートポリオール1mol中のカーボネート基モル数であり、「0.40」は、ポリカーボネートジオール1molに対して、NCO/OH=0.2となるようにとヘキサメチレンジイソシアネートを仕込んだ際に形成されるウレタン基モル数である。
ポリカーボネートジオール1molのカーボネート基モル数は下記式(V)から算出できる。
カーボネート基モル数=(Mn-34-mR1)/(60+mR1)・・・(V)
上記式(V)中、Mnは数平均分子量(Mn)を表し、後述する実施例に記載のGPC測定にて算出することできる。また、上記式(V)中、mR1は下記式(A1)で表されるポリカーボネートジオールのR1の分子量を表す。
カーボネート基モル数=(Mn-34-mR1)/(60+mR1)・・・(V)
上記式(V)中、Mnは数平均分子量(Mn)を表し、後述する実施例に記載のGPC測定にて算出することできる。また、上記式(V)中、mR1は下記式(A1)で表されるポリカーボネートジオールのR1の分子量を表す。
具体的には、例えば、1,6-ヘキサンジオールのみからなる数平均分子量(Mn)2000のポリカーボネートポリオールは、R1=(12+2)×6=84となり、上記式(V)から算出されるカーボネートモル数は下記のとおりである。
カーボネート基モル数=(2000-34-84)/(60+84)=13.07
(式(A1)中、R1は、ヘテロ原子を含有してもよい2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状脂肪族炭化水素基、又は、ヘテロ原子を含有してもよい2価の芳香族炭化水素基を表す。複数あるR1は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。nは、1以上50以下の数である。)
カーボネート基モル数=(2000-34-84)/(60+84)=13.07
なお、本実施形態において、ポリカーボネートポリオール組成物のPB/PAの値は、後述する実施例に記載の方法を用いて算出することができる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物のFT-IRで測定される赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義し、主に水酸基由来である、波数3000~3800cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPOHと定義したとき、PB/POHの値は、下限が、0.50以上であることが好ましく、1.00以上であることがより好ましく、1.10以上であることが更に好ましく、1.20以上であることがより更に好ましく、1.30以上であることが特に好ましく、1.50以上であることがより特に好ましい。また、PB/POHの値は、上限が、10.00以下であることが好ましく、7.00以下であることがより好ましく、5.00以下であることが更に好ましく、4.50以下であることがより更に好ましく、4.00以下であることが特に好ましく、3.50以上であることがより特に好ましい。PB/POHの値が前記範囲にあることにより、本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物はDPMの相溶性に優れ、このようなポリカーボネートポリオール組成物から得られる塗料組成物のポットライフが優れる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物のPB/POHの値を前記範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時にPB/POHの値が前記範囲となるように原料のポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とを仕込む方法、当該ポリカーボネートジオール組成物の製造時の反応温度を200℃以下にして脱水を抑制する方法や、得られるポリカーボネートポリオール組成物のウレタン基モル数と水酸基モル数から算出される下記式(VI)の計算PB/POHの値が、PB/POHの前記範囲となるように原料のポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とを仕込む方法が挙げられる。
計算PB/POH=0.0911×X2+0.8451・・・(VI)
X2=(ウレタン基モル数/水酸基モル数)×100
計算PB/POH=0.0911×X2+0.8451・・・(VI)
X2=(ウレタン基モル数/水酸基モル数)×100
具体的には、例えば、ジオール成分として1,6-ヘキサンジオールのみからなる数平均分子量(Mn)2000のポリカーボネートジオール(1mol)を、ヘキサメチレンジイソシアネートを用いて、NCO/OH=0.2となるように仕込んだ場合、得られるポリカーボネートポリオール組成物のウレタン基モル数とカーボネート基モル数とから算出される計算PB/POHの値は下記のとおりである。
計算PB/POH=0.0911×{(0.40/1.60)×100}+0.8451=3.12
上記計算式中、「0.40」は、ポリカーボネートジオール1molに対して、NCO/OH=0.2となるようにヘキサメチレンジイソシアネートを仕込んだ際に形成されるウレタン基モル数であり、「1.60」は、ポリカーボネートジオール1molに対して、NCO/OH=0.2となるようにヘキサメチレンジイソシアネートを仕込んだ際に残存する水酸基価モル数である。
計算PB/POH=0.0911×{(0.40/1.60)×100}+0.8451=3.12
上記計算式中、「0.40」は、ポリカーボネートジオール1molに対して、NCO/OH=0.2となるようにヘキサメチレンジイソシアネートを仕込んだ際に形成されるウレタン基モル数であり、「1.60」は、ポリカーボネートジオール1molに対して、NCO/OH=0.2となるようにヘキサメチレンジイソシアネートを仕込んだ際に残存する水酸基価モル数である。
なお、本実施形態において、ポリカーボネートポリオール組成物のPB/POHの値は、後述する実施例に記載の方法を用いて算出することができる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、変性ポリカーボネートポリオールが環状構造を有することができる。環状構造としては、特に限定されないが、例えば、ヘテロ原子を含有してもよい脂肪族炭化水素基、ヘテロ原子を含有してもよい芳香族炭化水素基等が挙げられる。中でも耐久性の観点から、ヘテロ原子を含有してもよい脂肪族炭化水素基が好ましい。ヘテロ原子を含有してもよい脂肪族炭化水素基としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基、イソソルバイド由来の環状基、イソシアヌレート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基等が挙げられる。中でも、環状構造がイソシアヌレート環であることが好ましい。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、未変性ポリカーボネートポリオール及び/又は変性ポリカーボネートポリオールが親水性構造を有することができる。親水性構造としては、特に限定されないが、例えば、ノニオン系親水基、アニオン系親水基、カチオン系親水基等が挙げられる。中でも汎用性の観点から、ノニオン系親水基及びアニオン系親水基が好ましい。ノニオン系親水基としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、オキシエチレン基、ポリオキシエチレン基等が挙げられる。また、アニオン系親水基としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、スルホン酸基、カルボキシル基などが挙げられる。
また、ポリカーボネートポリオール組成物中の親水性構造を有する未変性ポリカーボネートポリオール及び/又は変性ポリカーボネートポリオールの含有量としては、下限は特に限定されないが、後述する実施例に記載の水分散性の評価で△又は○になるように親水性構造を含有することが好ましく、後述する実施例に記載の水分散性の評価で○になるように親水性構造を含有することがより好ましい。上限は、50mol%以下が好ましく、35mol%以下がより好ましく、30mol%以下が更に好ましく、25mol%以下がより更に好ましく、20mol%以下が特に好ましく、15mol%以下がより特に好ましく、10mol%以下が極めて好ましい。
ポリカーボネートポリオール組成物中の親水性構造を有する未変性ポリカーボネートポリオール及び/又は変性ポリカーボネートポリオールの含有量が前記範囲にあることにより、本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の水分散液が安定である傾向にあり、このようなポリカーボネートポリオール組成物から得られる塗料組成物及びポリウレタンの耐久性及び柔軟性が優れる傾向にある。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は水への分散が可能であることが好ましい。本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、水への分散が可能であると、当該ポリカーボネートポリオール組成物を用いた水系塗料組成物の安定性及び/又は水系ポリウレタンの安定性が良くなる傾向にある。
なお、ポリカーボネートポリオール組成物の水への分散が可能については、後述する実施例に記載の水分散性により判断することができる。
なお、ポリカーボネートポリオール組成物の水への分散が可能については、後述する実施例に記載の水分散性により判断することができる。
なお、本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、ポリカーボネートポリオール単独であってもよく、本発明の効果を阻害しない範囲で他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、特に限定されないが、例えば、多価アルコール化合物や、特開2018-012769号公報に記載のポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素ポリオールなどのポリオールが挙げられる。
[ポリカーボネートポリオール組成物の製造方法]
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、例えば、ポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とを後述するエステル交換反応触媒の存在下で反応させて得ることができる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物は、例えば、ポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物とを後述するエステル交換反応触媒の存在下で反応させて得ることができる。
過度に多くの触媒がポリカーボネートポリオール組成物中に残存すると、ポリカーボネートジオール組成物が白濁したり、加熱により着色しやすくなったりする場合がある。また、ポリウレタンを製造する際には反応を阻害したり、反応を過度に促進したりする場合がある。過度に触媒が少ないと、反応進行が遅くなる傾向にあるため好ましくない。
このため、ポリカーボネートポリオール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、下限が、0.00001質量%以上が好ましく、0.00005質量%以上がより好ましく、0.0001質量%以上が更に好ましく、0.0005質量%以上がより更に好ましい。また、上限が、0.1質量%以下が好ましく、0.05質量%以下がより好ましく、0.03質量%以下が更に好ましく、0.02質量%以下がより更に好ましく、0.015質量%以下が特に好ましく、0.01質量%以下がより特に好ましく、0.005質量%以下が極めて好ましい。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物を製造する際に使用する原料のAPHAとしては、100以下が好ましく、80以下がより好ましく、50以下が更に好ましく、30以下がより更に好ましく、20以下が特に好ましい。原料のAPHAが前記値以下であると得られるポリカーボネートポリオール組成物の色度(APHA)が優れる傾向にある。
(ポリカーボネートポリオール)
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物を製造する際に使用するポリカーボネートポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、後述するポリカーボネートポリオールの製造方法により得ることができる。また、市販品を使用することもでき、特に限定されないが、例えば、旭化成株式会社製のT6002、T6001、T5652、T5651、T5650J、T5650E、G4672、T4672、T4671、G3452,G3450J、AK011の「デュラノール(商品名)」シリーズ等が挙げられる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物を製造する際に使用するポリカーボネートポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、後述するポリカーボネートポリオールの製造方法により得ることができる。また、市販品を使用することもでき、特に限定されないが、例えば、旭化成株式会社製のT6002、T6001、T5652、T5651、T5650J、T5650E、G4672、T4672、T4671、G3452,G3450J、AK011の「デュラノール(商品名)」シリーズ等が挙げられる。
(イソシアネート化合物)
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物を製造する際に使用するイソシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート及びトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートのような脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートのような脂環式ジイソシアネート、トリ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(以下、「MDI」と略記することがある)、キシリレンジイソシアネート及びナフチレンジイソシアネートのような芳香族ジイソシアネート、トリフェニルメタン-4,4’-4’’-トリイソシアネート、1,3,5-トリイソシアナトベンゼン、2,4,6-トリイソシアナトトエン及び4,4’-ジメチルジフェニルメタン-2,2’,5,5’-テトライソシアネートのような3個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物、並びにこれらのイソシアネート類のイソシアヌレート化変性品、ビウレット化変性品を挙げることができる。イソシアネート化合物の市販品としては、特に限定されないが、例えば、旭化成株式会社製の24A-100、22A-75P、TPA-100、TKA-100、P301-75E、D101、D201、21S-75E、MFA-75B、MHG-80B、TUL-100、TLA-100、TSA-100、TSS-100、TSE-100、E402-80B、E405-80B、AE700-100、A201H、17B-60P、TPA-B80E、MF-B60B、MF-K60B、SBB-70P、SBN-70D、E402-B80B、WB40-100、WT30-100、WT31-100、WB40-80D、WT20-100、WL70-100、WE50-100、WM44-L70Gの「デュラネート(商品名)」シリーズ等が挙げられる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物を製造する際に使用するイソシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート及びトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートのような脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートのような脂環式ジイソシアネート、トリ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(以下、「MDI」と略記することがある)、キシリレンジイソシアネート及びナフチレンジイソシアネートのような芳香族ジイソシアネート、トリフェニルメタン-4,4’-4’’-トリイソシアネート、1,3,5-トリイソシアナトベンゼン、2,4,6-トリイソシアナトトエン及び4,4’-ジメチルジフェニルメタン-2,2’,5,5’-テトライソシアネートのような3個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物、並びにこれらのイソシアネート類のイソシアヌレート化変性品、ビウレット化変性品を挙げることができる。イソシアネート化合物の市販品としては、特に限定されないが、例えば、旭化成株式会社製の24A-100、22A-75P、TPA-100、TKA-100、P301-75E、D101、D201、21S-75E、MFA-75B、MHG-80B、TUL-100、TLA-100、TSA-100、TSS-100、TSE-100、E402-80B、E405-80B、AE700-100、A201H、17B-60P、TPA-B80E、MF-B60B、MF-K60B、SBB-70P、SBN-70D、E402-B80B、WB40-100、WT30-100、WT31-100、WB40-80D、WT20-100、WL70-100、WE50-100、WM44-L70Gの「デュラネート(商品名)」シリーズ等が挙げられる。
[ポリカーボネートポリオール組成物の製造条件]
ポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物との反応は、特に限定されないが、具体的には、例えば、原料を混合し、加熱しながら撹拌することにより、実施できる。
ポリカーボネートポリオールとイソシアネート化合物との反応は、特に限定されないが、具体的には、例えば、原料を混合し、加熱しながら撹拌することにより、実施できる。
反応の温度は、特に限定されないが、下限は、50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、70℃以上が更に好ましく、80℃以上がより更に好ましい。また、上限は、250℃以下が好ましく、200℃以下がより好ましく、180℃以下が更に好ましく、160℃以下がより更に好ましい。
反応温度を上記下限値以上とすることで、反応をより短時間で行うことができ経済性に優れる。反応温度を上記上限値以下とすることで、得られるポリカーボネートポリオール組成物の着色をより効果的に防止することができる。
反応圧力は、特に限定されないが、常圧以上1MPa以下が好ましい。反応圧力を上記範囲とすることで、反応をより簡便に実施できる。また、副原料を用いる場合、これらの蒸気圧等を考慮して、ある程度加圧することで反応をより効率よく促進させるができる。
反応の進行及び完了は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)測定及びFT-IR(フーリエ変換赤外分光光度計)によって確認することができる。反応の進行に伴い、GPC測定により原料に由来するピークは経時的に小さくなっていき、該ピークが消失したことにより確認できる。また、FT-IRによりイソシアネート基(-NCO基)に由来である、波数2273cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークが消失したことにより確認できる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の製造方法では、上記した反応の前に、前処理として、使用する原料の脱水処理を行う工程等を行ってよい。
[ポリカーボネートポリオールの製造方法]
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の製造に用いるポリカーボネートポリオールの製造方法としては、特に限定されず、公知の方法を採用することもできる。例えば、カーボネート化合物と、ジオール化合物とをエステル交換触媒の存在下で反応させてポリカーボネートポリオールを得ることができる。
本実施形態のポリカーボネートポリオール組成物の製造に用いるポリカーボネートポリオールの製造方法としては、特に限定されず、公知の方法を採用することもできる。例えば、カーボネート化合物と、ジオール化合物とをエステル交換触媒の存在下で反応させてポリカーボネートポリオールを得ることができる。
(カーボネート化合物)
ポリカーボネートポリオールの製造に用いられるカーボネート化合物としては、以下のものに限定されないが、例えば、アルキレンカーボネート、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールの製造に用いられるカーボネート化合物としては、以下のものに限定されないが、例えば、アルキレンカーボネート、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート等が挙げられる。
アルキレンカーボネートとしては、特に限定されないが、例えば、エチレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、1,2-プロピレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、1,3-ブチレンカーボネート、1,2-ペンチレンカーボネート等が挙げられる。
ジアルキルカーボネートとしては、特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート等が挙げられる。
ジアリールカーボネートとしては、特に限定されないが、例えば、ジフェニルカーボネート等が挙げられる。
中でも、ポリカーボネートポリオールの製造に用いられるカーボネート化合物としては、アルキレンカーボネートが好ましく、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネートがより好ましい。
(多価アルコール化合物)
ポリカーボネートポリオールの製造に用いられるジオール化合物としては、以下のものに限定されないが、例えば、直鎖状多価アルコール化合物、分岐鎖状多価アルコール化合物、環状多価アルコール化合物、芳香環を有する多価アルコール化合物が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールの製造に用いられるジオール化合物としては、以下のものに限定されないが、例えば、直鎖状多価アルコール化合物、分岐鎖状多価アルコール化合物、環状多価アルコール化合物、芳香環を有する多価アルコール化合物が挙げられる。
直鎖状多価アルコール化合物としては、特に限定されないが、例えば、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、1,7-ヘプタンジオール、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、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラエチレングリコール等が挙げられる。
分岐鎖状多価アルコール化合物としては、特に限定されないが、例えば、2-メチル-1,8-オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
環状多価アルコール化合物としては、特に限定されないが、例えば、1,3-シクロヘキサンジオール、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、2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)-プロパンイソソルバイド等が挙げられる。
[ポリカーボネートポリオールの製造条件]
ポリカーボネートポリオールの製造に際しては、エステル交換反応触媒を用いることができる。
ポリカーボネートポリオールの製造に際しては、エステル交換反応触媒を用いることができる。
エステル交換反応触媒としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属及びアルカリ土類金属、並びに、そのアルコラート、その水素化物、そのオキシド、そのアミド、その水酸化物及びその塩等が挙げられる。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属の塩としては、特に限定されないが、例えば、炭酸塩、窒素含有ホウ酸塩、有機酸との塩基性塩等が挙げられる。
アルカリ金属としては、特に限定されないが、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
アルカリ土類金属としては、特に限定されないが、例えば、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等が挙げられる。
また、アルカリ金属及びアルカリ土類金属以外の金属を用いたエステル交換触媒としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属及びアルカリ土類金属以外の金属、並びに、その塩、そのアルコラート、及び、該金属を含む有機化合物等が挙げられる。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属以外の金属の具体例は、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、インジウム、スズ、アンチモン、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、タリウム、鉛、ビスマス、イッテルビウム等が挙げられる。
これらエステル交換触媒を1種単独で、又は、2種以上組み合わせて、使用することができる。
中でも、エステル交換反応触媒としては、ポリカーボネートポリオールを得るエステル交換反応がより良好に行われ、得られるポリカーボネートポリオールを用いた場合にウレタン反応に対する影響もより少ないことから、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カリウム、チタン、ジルコニウム、スズ、鉛及びイッテルビウムからなる群より選択される1種以上の金属、又は、それらの塩、それらのアルコキシド、若しくはそれら金属を含む有機化合物が好ましい。
また、エステル交換反応触媒としては、マグネシウム、チタン、イッテルビウム、スズ、亜鉛及びジルコニウムからなる群より選択される1種以上の金属がより好ましい。また、エステル交換反応触媒としては、マグネシウム、チタン、イッテルビウム、亜鉛及びジルコニウムからなる群より選択される1種以上の金属が更に好ましい。
好ましいエステル交換触媒の具体例は、例えば、チタンの有機化合物、マグネシウムの有機化合物、亜鉛の有機化合物、イッテルビウムの有機化合物、ジルコニウムの有機化合物が挙げられる。
チタンの有機化合物としては、特に限定されないが、例えば、チタンテトラ-n-ブトキシド、チタンテトラn-プロポキシド、チタンテトライソプロポキシド等が挙げられる。
マグネシウムの有機化合物としては、特に限定されないが、例えば、酢酸マグネシウム、マグネシウム(II)アセチルアセトナート、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナトマグネシウム(II)二水和物などが挙げられる。
亜鉛の有機化合物としては、特に限定されないが、例えば、酢酸亜鉛、亜鉛(II)アセチルアセトナート、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナト亜鉛(II)などが挙げられる。
イッテルビウムの有機化合物としては、特に限定されないが、例えば、イッテルビウム(III)イソプロポキシド、トリフルオロメタンスルホン酸イッテルビウム(III)、トリス(シクロペンタジエニル)イッテルビウム(III)、アセチルアセトナトイッテルビウム(III)水和物などが挙げられる。
ジルコニウムの有機化合物としては、特に限定されないが、例えば、ジルコニウム(IV)アセチルアセトン、ジルコニウム(IV)テトラプロポキシド、ジルコニウム(IV)テトラブトキシド、ジルコニウム(IV)アセチルアセトナートなどが挙げられる。
エステル交換反応触媒の使用量は、原料の総質量に対して、下限が、0.00001質量%以上が好ましく、0.0001質量%以上がより好ましい。また、上限が、0.1質量%以下が好ましく、0.05質量%以下がより好ましく、0.025質量%以下が更に好ましく、0.015質量%以下がより更に好ましく、0.01質量%以下が特に好ましい。
エステル交換反応に用いたエステル交換触媒は、ポリカーボネートポリオールの製造に引き続き加熱処理を行う場合は、エステル交換反応で消費されていないため、エステル交換反応触媒の使用量を元に算出できる。市販のポリカーボネートポリオールを用いる場合等においては、ポリカーボネートポリオールに含まれるエステル交換反応触媒の金属量を、ICP(発光分光分析法、Inductively Coupled Plasma)により測定して求められる。
過度に多くの触媒がポリカーボネートポリオール中に残存すると、ポリカーボネートジオールが白濁したり、加熱により着色しやすくなったりする場合がある。また、ポリウレタンを製造する際には反応を阻害したり、反応を過度に促進したりする場合がある。過度に触媒が少ないと、反応進行が遅くなる傾向にあるため好ましくない。
このため、ポリカーボネートポリオール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、下限が、0.00001質量%以上が好ましく、0.00005質量%以上がより好ましく、0.0001質量%以上が更に好ましく、0.0005質量%以上がより更に好ましい。また、上限が、0.1質量%以下が好ましく、0.05質量%以下がより好ましく、0.03質量%以下が更に好ましく、0.02質量%以下がより更に好ましく、0.015質量%以下が特に好ましく、0.01質量%以下がより特に好ましく、0.005質量%以下が極めて好ましい。
また、本実施形態に用いるポリカーボネートポリオールは、ポリカーボネートポリオールとジオール化合物、又は2種類以上のポリカーボネートポリオールのエステル交換反応により製造することも可能である。
原料であるポリカーボネートポリオール中に、その製造時に用いられたエステル交換反応触媒の触媒毒等が含まれている場合、通常、エステル交換反応が進み難くなる傾向にある。そのため、ポリカーボネートポリオールの製造に際しては、新たに上記したエステル交換反応触媒を必要量添加することができる。
一方、原料であるポリカーボネートポリオール中に、エステル交換反応触媒の触媒毒が含まれていない場合は、通常、本実施形態におけるエステル交換反応は進み易い傾向にある。しかしながら、ポリカーボネートポリオールの製造工程における反応温度をより下げたい場合や反応時間をより短くしたい場合等にも、新たにエステル交換反応触媒を必要量添加することができる。その場合、原料であるポリカーボネートポリオールの製造において用いるエステル交換反応触媒と同様のものを採用することができる。
エステル交換反応は、具体的には、原料を混合し、加熱しながら撹拌することにより、実施できる。
エステル交換反応の温度は、特に限定されないが、下限が、120℃以上が好ましく、140℃以上がより好ましく、上限が、250℃以下が好ましく、200℃以下がより好ましい。
反応温度を上記下限値以上とすることで、エステル交換反応をより短時間で行うことができ経済性に優れる。反応温度を上記上限値以下とすることで、得られるポリカーボネートポリオールの着色をより効果的に防止することができる。
エステル交換反応の反応圧力は、特に限定されないが、常圧以上1MPa以下が好ましい。反応圧力を上記範囲とすることで、反応をより簡便に実施できる。また、副原料を用いる場合、これらの蒸気圧等を考慮して、ある程度加圧することでエステル交換反応をより効率よく促進させるができる。
エステル交換反応の進行及び完了は、GPC測定によって確認することができる。エステル交換反応の進行に伴い、原料に由来するピークは経時的に小さくなっていき、該ピークが消失したことにより確認できる。
ポリカーボネートポリオールの製造方法では、上記したエステル交換反応の前に、前処理として、使用する原料の脱水処理を行う工程等を行ってよい。
ポリカーボネートポリオールの製造方法では、上記したエステル交換反応の後に、後処理として、エステル交換反応触媒に対する前述の触媒毒を添加する工程等を行ってもよい。
[塗料]
本実施形態の塗料は、上述のポリカーボネートポリオール組成物を含む。本実施形態の塗料は、上述のポリカーボネートポリオール組成物を含むことにより、乾燥性に優れる。
本実施形態の塗料は、上述のポリカーボネートポリオール組成物を含む。本実施形態の塗料は、上述のポリカーボネートポリオール組成物を含むことにより、乾燥性に優れる。
本実施形態の塗料は、水系塗料であることが好ましい。本実施形態の塗料は、水系塗料であると、揮発性有機化合物(VOC)削減になる傾向にある。
本実施形態の塗料は、上述のポリカーボネートポリオール組成物以外に他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、特に限定されないが、例えば、硬化性組成物、多価アルコール化合物、特開2018-012769号公報に記載のポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素ポリオールなどのポリオールが挙げられる。
また、本実施形態の塗料(塗料組成物)には、上記以外に、例えば、各種用途に応じて硬化促進剤(触媒)、艶消し剤、沈降防止剤、レベリング剤、充填剤、分散剤、難燃剤、染料、有機又は無機顔料、離型剤、流動性調整剤、可塑剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、着色剤、溶剤等のその他添加剤を添加することができる。これらその他添加剤を適宜含有することにより、ソフトフィール塗料、及び、クリア塗料等の、性質の異なる塗料組成物を得ることができる。
また、本実施形態の塗料は、後述のポリウレタン又は水系ポリウレタンを用いて得ることもできる。
[コーティング剤]
本実施形態のコーティング剤は、上述のポリカーボネートポリオール組成物を含む。本実施形態のコーティング剤は、上述のポリカーボネートポリオール組成物を含むことにより、乾燥性に優れる。
本実施形態のコーティング剤は、上述のポリカーボネートポリオール組成物を含む。本実施形態のコーティング剤は、上述のポリカーボネートポリオール組成物を含むことにより、乾燥性に優れる。
本実施形態のコーティング剤は、水系コーティング剤であることが好ましい。本実施形態のコーティング剤は、水系コーティング剤であると、揮発性有機化合物(VOC)削減になる傾向にある。
本実施形態のコーティング剤は、上述のポリカーボネートポリオール組成物以外に他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、特に限定されないが、例えば、硬化性組成物、多価アルコール化合物、特開2018-012769号公報に記載のポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素ポリオールなどのポリオールが挙げられる。
本実施形態のコーティング剤(コーティング組成物)には、例えば、各種用途に応じて硬化促進剤(触媒)、艶消し剤、沈降防止剤、レベリング剤、充填剤、分散剤、難燃剤、染料、有機又は無機顔料、離型剤、流動性調整剤、可塑剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、着色剤、溶剤等のその他添加剤を添加することができる。これらその他添加剤を適宜含有することにより、ソフトフィール塗料、及び、クリア塗料等の、性質の異なるコーティング組成物を得ることができる。
また、本実施形態のコーティング剤は、後述のポリウレタン又は水系ポリウレタンを用いて得ることもできる。
[ポリウレタン]
本実施形態のポリウレタンは、上述のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られる。本実施形態のポリウレタンは、上述のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られることにより、耐久性に優れる。
本実施形態のポリウレタンは、上述のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られる。本実施形態のポリウレタンは、上述のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られることにより、耐久性に優れる。
また、本実施形態の水系ポリウレタンは、上述のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られる。本実施形態の水系ポリウレタンは、上述のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られることにより、耐久性に優れる。
本実施形態のポリウレタンを得る方法としては、特に限定されないが、例えば、上述のポリカーボネートポリオール組成物とイソシアネート化合物とを用いて、NCO基末端プレポリマーを合成後、多価アルコール及び/又はポリアミンを添加し鎖延長化を進めるプレポリマー法(2段階法)や、上述のポリカーボネートポリオール組成物とイソシアネート化合物及び多価アルコール及び/又はポリアミンとを同時に重合させるワンショット法(1段階法)が挙げられる。
また、本実施形態の水系ポリウレタンを得る方法としては、特に限定されないが、例えば、特開2017-71685の実施例に記載の方法が挙げられる。
[皮革]
本実施形態の人工皮革は、上述のポリウレタン又は水系ポリウレタンを用いて得られる。本実施形態の人工皮革は、上述のポリウレタン又は水系ポリウレタンを用いて得られることにより、耐久性に優れる。
本実施形態の人工皮革は、上述のポリウレタン又は水系ポリウレタンを用いて得られる。本実施形態の人工皮革は、上述のポリウレタン又は水系ポリウレタンを用いて得られることにより、耐久性に優れる。
本実施形態の合成皮革は、上述のポリウレタン又は水系ポリウレタンを用いて得られる。本実施形態の合成皮革は、上述のポリウレタン又は水系ポリウレタンを用いて得られることにより、耐久性に優れる。
[塗膜]
本実施形態の塗膜は、上述の塗料又はコーティング剤から得られる。本実施形態の塗膜は、上述の塗料又はコーティング剤から得られることにより、耐久性に優れる。
本実施形態の塗膜は、上述の塗料又はコーティング剤から得られる。本実施形態の塗膜は、上述の塗料又はコーティング剤から得られることにより、耐久性に優れる。
[フィルム]
本実施形態のフィルムは、上述の塗料又はコーティング剤から得られる。本実施形態のフィルムは、上述の塗料又はコーティング剤から得られることにより、耐久性に優れる。
本実施形態のフィルムは、上述の塗料又はコーティング剤から得られる。本実施形態のフィルムは、上述の塗料又はコーティング剤から得られることにより、耐久性に優れる。
以下、具体的な実施例及び比較例を挙げて本実施形態を更に具体的に説明するが、本実施形態はその要旨を超えない限り、これらの実施例及び比較例によって何ら限定されるものではない。後述する実施例及び比較例における評価及び物性は、以下の方法により評価及び測定された。本実施例中、特に断りがない限り、「部」及び「%」は質量基準に基づくものである。
[APHA]
JIS K 0071-1に準拠して、ポリカーボネートポリオール組成物のAPHA(ハーゼン単位色数)を測定した。具体的には、後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、該試料を比色管に入れた標準液と比較してAPHAを測定した。標準液は色度標準液1000度(富士フイルム和光純薬株式会社製)を使用した。
JIS K 0071-1に準拠して、ポリカーボネートポリオール組成物のAPHA(ハーゼン単位色数)を測定した。具体的には、後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、該試料を比色管に入れた標準液と比較してAPHAを測定した。標準液は色度標準液1000度(富士フイルム和光純薬株式会社製)を使用した。
[水酸基価(OHV)の測定]
ポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価は、以下の方法で測定した。
メスフラスコを用い、無水酢酸12.5gにピリジンを加えて50mLとし、アセチル化試薬を調製した。後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物をサンプルとして、100mLのナスフラスコに、該サンプルを1.0~10.0g精秤して入れた。前記ナスフラスコに、アセチル化試薬5mLとトルエン10mLとをホールピペットで添加して溶液を得た。その後、前記ナスフラスコに、冷却管を取り付けて、前記溶液を100℃で1時間撹拌加熱した。前記ナスフラスコに、蒸留水2.5mLをホールピペットで添加し、得られた溶液を更に10分加熱撹拌した。前記溶液を2~3分冷却後、前記ナスフラスコに、エタノールを12.5mL添加し、指示薬としてフェノールフタレインを2~3滴入れた後に、0.5モル/Lエタノール性水酸化カリウムで滴定した。アセチル化試薬5mL、トルエン10mL及び蒸留水2.5mLを100mLナスフラスコに入れ、10分間加熱撹拌した後、得られた溶液について同様に滴定を行った(空試験)。この結果をもとに、下記式(I)でポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を計算した。
ポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価は、以下の方法で測定した。
メスフラスコを用い、無水酢酸12.5gにピリジンを加えて50mLとし、アセチル化試薬を調製した。後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物をサンプルとして、100mLのナスフラスコに、該サンプルを1.0~10.0g精秤して入れた。前記ナスフラスコに、アセチル化試薬5mLとトルエン10mLとをホールピペットで添加して溶液を得た。その後、前記ナスフラスコに、冷却管を取り付けて、前記溶液を100℃で1時間撹拌加熱した。前記ナスフラスコに、蒸留水2.5mLをホールピペットで添加し、得られた溶液を更に10分加熱撹拌した。前記溶液を2~3分冷却後、前記ナスフラスコに、エタノールを12.5mL添加し、指示薬としてフェノールフタレインを2~3滴入れた後に、0.5モル/Lエタノール性水酸化カリウムで滴定した。アセチル化試薬5mL、トルエン10mL及び蒸留水2.5mLを100mLナスフラスコに入れ、10分間加熱撹拌した後、得られた溶液について同様に滴定を行った(空試験)。この結果をもとに、下記式(I)でポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を計算した。
水酸基価(mg-KOH/g)={(b-a)×28.05×f}/e・・・(I)
aはサンプルの滴定量(mL)を表し、bは空試験の滴定量(mL)を表し、eはサンプル量(g)を表し、fは滴定液のファクターを表す。
aはサンプルの滴定量(mL)を表し、bは空試験の滴定量(mL)を表し、eはサンプル量(g)を表し、fは滴定液のファクターを表す。
[官能基数]
ポリカーボネートポリオール組成物の官能基数は、前述の水酸基価(OHV)の値と、後述するGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)とから下記式(II)を用いて計算した。
ポリカーボネートポリオール組成物の官能基数は、前述の水酸基価(OHV)の値と、後述するGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)とから下記式(II)を用いて計算した。
官能基数=Mn×OHV/56.11/1000・・・(II)
式(II)中、MnはGPC測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量を表し、OHVはポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を表す。
式(II)中、MnはGPC測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量を表し、OHVはポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を表す。
[GPC測定]
GPCによりポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を、以下の方法で測定した。
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料とした。測定試料の濃度が0.5質量%になるようにテトラヒドロフラン(以下、THF)で調整し、下記GPC装置を用い、標準ポリスチレン換算でのポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を測定した。
GPCによりポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を、以下の方法で測定した。
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料とした。測定試料の濃度が0.5質量%になるようにテトラヒドロフラン(以下、THF)で調整し、下記GPC装置を用い、標準ポリスチレン換算でのポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を測定した。
GPC装置:東ソー社製 HLC-8320
カラム :TSKgel G4000H 1本
G3000H 1本
G2000H 2本
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)
流速 :1.0mL/min
カラム温度:40℃
RI検出器:RI(装置 HLC-8320内蔵)
検量線:標準ポリスチレン(東ソー社製)
・F-20(分子量:1.90×105)
・F-10(分子量:9.64×104)
・F-4(分子量:3.79×104)
・F-2(分子量:1.81×104)
・F-1(分子量:1.02×104)
・A-5000(分子量:5.97×103)
・A-2500(分子量:2.63×103)
・A-500
・A-1000
尚、A-500及びA-1000から2~10量体の分子量を算出した。
2量体(分子量:266)
3量体(分子量:370)
4量体(分子量:474)
5量体(分子量:578)
6量体(分子量:682)
7量体(分子量:786)
8量体(分子量:890)
9量体(分子量:994)
10量体(分子量:1098)
検量線式:3次多項式
カラム :TSKgel G4000H 1本
G3000H 1本
G2000H 2本
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)
流速 :1.0mL/min
カラム温度:40℃
RI検出器:RI(装置 HLC-8320内蔵)
検量線:標準ポリスチレン(東ソー社製)
・F-20(分子量:1.90×105)
・F-10(分子量:9.64×104)
・F-4(分子量:3.79×104)
・F-2(分子量:1.81×104)
・F-1(分子量:1.02×104)
・A-5000(分子量:5.97×103)
・A-2500(分子量:2.63×103)
・A-500
・A-1000
尚、A-500及びA-1000から2~10量体の分子量を算出した。
2量体(分子量:266)
3量体(分子量:370)
4量体(分子量:474)
5量体(分子量:578)
6量体(分子量:682)
7量体(分子量:786)
8量体(分子量:890)
9量体(分子量:994)
10量体(分子量:1098)
検量線式:3次多項式
[PB/PA値]
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、PB/PA値を以下のとおり求めた。PB/PA値は、後述するFT-IR(フーリエ変換赤外分光光度計)により測定した試料の赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に式(A)で表されるカーボネート構造由来である、波数1743cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPAと定義し、主に式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近のである赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義したとき、PBをPAで除した値である。
なお、ポリカーボネートポリオール組成物において、未変性及び変性ポリカーボネートポリオールの有無は、ここで測定したPAとPBとの比率及び/又は各原料の仕込み量により判定した。
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、PB/PA値を以下のとおり求めた。PB/PA値は、後述するFT-IR(フーリエ変換赤外分光光度計)により測定した試料の赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に式(A)で表されるカーボネート構造由来である、波数1743cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPAと定義し、主に式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近のである赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義したとき、PBをPAで除した値である。
なお、ポリカーボネートポリオール組成物において、未変性及び変性ポリカーボネートポリオールの有無は、ここで測定したPAとPBとの比率及び/又は各原料の仕込み量により判定した。
[PB/POH値]
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、PB/POH値を以下のとおり求めた。PB/POH値は、後述するFT-IRにより測定した試料の赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義し、主に水酸基由来である、波数3000~3800cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPOHと定義したとき、PBをPOHで除した値である。
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、PB/POH値を以下のとおり求めた。PB/POH値は、後述するFT-IRにより測定した試料の赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義し、主に水酸基由来である、波数3000~3800cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPOHと定義したとき、PBをPOHで除した値である。
[FT-IR測定]
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、FT-IR(フーリエ変換赤外分光光度計)により試料の赤外吸収スペクトル吸光度を、以下の方法で測定した。
測定試料を岩塩板(NaCl板、35×35×5mm)に薄く塗り広げ、下記装置及び条件にてFT-IRにより試料の赤外吸収スペクトル吸光度を測定した。
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、FT-IR(フーリエ変換赤外分光光度計)により試料の赤外吸収スペクトル吸光度を、以下の方法で測定した。
測定試料を岩塩板(NaCl板、35×35×5mm)に薄く塗り広げ、下記装置及び条件にてFT-IRにより試料の赤外吸収スペクトル吸光度を測定した。
FI-IR装置:FT/IR-4600typeA(日本分光株式会社)
光源:標準光源
検出器:TGS
積算回数:16
分解:4cm-1
ゼロフィリング:On
アポダイゼーション:Cosine
ゲイン:Auto(2)
アパーチャー:Auto(7.1mm)
スキャンスピード:Auto(2mm/sec)
フィルタ:Auto(30000Hz)
データタイプ:等間隔データ
横軸:Wavenumber(cm-1)
縦軸:Abs
スタート:400cm-1
エンド:40000cm-1
光源:標準光源
検出器:TGS
積算回数:16
分解:4cm-1
ゼロフィリング:On
アポダイゼーション:Cosine
ゲイン:Auto(2)
アパーチャー:Auto(7.1mm)
スキャンスピード:Auto(2mm/sec)
フィルタ:Auto(30000Hz)
データタイプ:等間隔データ
横軸:Wavenumber(cm-1)
縦軸:Abs
スタート:400cm-1
エンド:40000cm-1
[末端基総量における水酸基の量]
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物中の化合物全体の末端基総量における水酸基の量は、特許第3874664号公報に記載の1級末端OH比率を測定する方法に準拠することにより測定した。具体的には、以下のとおり測定した。
ポリカーボネートポリオール組成物の70g~100gを300ccのナスフラスコに測り取り、留分回収用のトラップ球(trap bulb)に接続したロータリーエバポレーターを用いて0.1kPa以下の圧力下、攪拌下、約180℃の加熱浴でポリカーボネートポリオール組成物を加熱して、トラップ球に該ポリカーボネートポリオール組成物の1~2質量%に相当する量の留分、即ち約1g(0.7~2g)の留分を得て、これを約100g(95~105g)のエタノール(他に、テトラヒドロフランやアセトン、メタノール等の溶剤でも使用可能)を溶剤として用いて回収し、回収した溶液をGC分析にかけて得られるクロマトグラムのピーク面積の値から次式により算出した。
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物中の化合物全体の末端基総量における水酸基の量は、特許第3874664号公報に記載の1級末端OH比率を測定する方法に準拠することにより測定した。具体的には、以下のとおり測定した。
ポリカーボネートポリオール組成物の70g~100gを300ccのナスフラスコに測り取り、留分回収用のトラップ球(trap bulb)に接続したロータリーエバポレーターを用いて0.1kPa以下の圧力下、攪拌下、約180℃の加熱浴でポリカーボネートポリオール組成物を加熱して、トラップ球に該ポリカーボネートポリオール組成物の1~2質量%に相当する量の留分、即ち約1g(0.7~2g)の留分を得て、これを約100g(95~105g)のエタノール(他に、テトラヒドロフランやアセトン、メタノール等の溶剤でも使用可能)を溶剤として用いて回収し、回収した溶液をGC分析にかけて得られるクロマトグラムのピーク面積の値から次式により算出した。
末端水酸基比率(モル%)=(末端が水酸基であるポリオールのピーク面積の総和)÷(ポリオールを含むアルコール類(溶剤としてエタノールを使用した場合は、エタノールを除く)のピーク面積の総和)×100。
なお、GC分析の条件は次のとおりである。
ガスクロマトグラフィーの分析条件:カラム;DB-WAX(米国J&W社製)、30m、膜厚0.25μm、昇温条件:60℃~250℃、検出器:FID(flame ionization detector)。
ガスクロマトグラフィーの分析条件:カラム;DB-WAX(米国J&W社製)、30m、膜厚0.25μm、昇温条件:60℃~250℃、検出器:FID(flame ionization detector)。
[構造]
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、各構造(環状構造、親水性構造)を以下の方法で確認した。
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、各構造(環状構造、親水性構造)を以下の方法で確認した。
<環状構造>
環状構造は以下の1)及び/又は2)の方法により確認した。
1)試料を質量分析、FT-IR測定、1H-NMR測定及び/又は13C-NMRすることで得られる各種スペクトルから、環状構造を同定することで確認した。分析方法及び同定は公知の方法及び/又は有機化合物のスペクトル同定法(第7版)(株式会社東京化学同人)を参照した。
2)イソシアヌレート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基は特開2016-53127号公報に記載の方法により環状構造を確認した。
環状構造は以下の1)及び/又は2)の方法により確認した。
1)試料を質量分析、FT-IR測定、1H-NMR測定及び/又は13C-NMRすることで得られる各種スペクトルから、環状構造を同定することで確認した。分析方法及び同定は公知の方法及び/又は有機化合物のスペクトル同定法(第7版)(株式会社東京化学同人)を参照した。
2)イソシアヌレート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基は特開2016-53127号公報に記載の方法により環状構造を確認した。
<親水性構造>
後述する<水分散性>を実施し、試料が水に分散可能かを確認した。評価結果が○又は△の場合は、親水性構造を有すると判断した。また、親水性構造については以下の1)、2)及び/又は3)の方法により決定した。
1)使用原料の構造から決定した。
2)試料を質量分析、FT-IR測定、1H-NMR測定及び/又は13C-NMRすることで得られる各種スペクトルから、親水性構造を同定することで確認した。
なお、分析方法及び同定は公知の方法及び/又は有機化合物のスペクトル同定法(第7版)(株式会社東京化学同人)を参照した。
3)熱分解GC/MS及び/又は誘導化GC/MSにより決定した。なお、具体的な分析方法としては、特に限定されないが、例えば、下記の<熱分解GC/MS>及び<誘導化GC/MS>が挙げられる。
<熱分解GC/MS>
装置:Agilent Technology 6890GC/5973MSD
カラム:HP-5MS(L:30m,I.D.:0.25mm,Film thickness:0.25μm)
キャリア:ヘリウム
イオン化法:EI
質量範囲:m/z 10-800
オーブン温度:40℃(5min hold)→(10℃/min)→ 320℃(16min hold)
注入口温度:320℃
トランスファー温度:320℃
スプリット比:スプリット1/50
試料量:0.1mg
熱分解温度:600℃
インタフェース温度:320℃
<誘導化GC/MS>
装置:Agilent Technology 7890GC/5977MSD
カラム:HP-5MS(L:30m,I.D.:0.25mm,Film thickness:0.25μm)
キャリア:ヘリウム
イオン化法;EI
質量範囲:m/z 10-800
オーブン温度:40℃(5min hold)→(20℃/min)→320℃(21min hold)
注入口温度:320℃
トランスファー温度:320℃
スプリット比:スプリット1/10
注入量:2μL
誘導化剤:BSA(N.O-ビス(トリメチルシリル)アセトアミド)
後述する<水分散性>を実施し、試料が水に分散可能かを確認した。評価結果が○又は△の場合は、親水性構造を有すると判断した。また、親水性構造については以下の1)、2)及び/又は3)の方法により決定した。
1)使用原料の構造から決定した。
2)試料を質量分析、FT-IR測定、1H-NMR測定及び/又は13C-NMRすることで得られる各種スペクトルから、親水性構造を同定することで確認した。
なお、分析方法及び同定は公知の方法及び/又は有機化合物のスペクトル同定法(第7版)(株式会社東京化学同人)を参照した。
3)熱分解GC/MS及び/又は誘導化GC/MSにより決定した。なお、具体的な分析方法としては、特に限定されないが、例えば、下記の<熱分解GC/MS>及び<誘導化GC/MS>が挙げられる。
<熱分解GC/MS>
装置:Agilent Technology 6890GC/5973MSD
カラム:HP-5MS(L:30m,I.D.:0.25mm,Film thickness:0.25μm)
キャリア:ヘリウム
イオン化法:EI
質量範囲:m/z 10-800
オーブン温度:40℃(5min hold)→(10℃/min)→ 320℃(16min hold)
注入口温度:320℃
トランスファー温度:320℃
スプリット比:スプリット1/50
試料量:0.1mg
熱分解温度:600℃
インタフェース温度:320℃
<誘導化GC/MS>
装置:Agilent Technology 7890GC/5977MSD
カラム:HP-5MS(L:30m,I.D.:0.25mm,Film thickness:0.25μm)
キャリア:ヘリウム
イオン化法;EI
質量範囲:m/z 10-800
オーブン温度:40℃(5min hold)→(20℃/min)→320℃(21min hold)
注入口温度:320℃
トランスファー温度:320℃
スプリット比:スプリット1/10
注入量:2μL
誘導化剤:BSA(N.O-ビス(トリメチルシリル)アセトアミド)
[水分散性]
後述する<ポリウレタン塗膜の作製方法>の(調製方法)に記載の工程1~2を実施し、得られた水分散液を23℃で静置し、以下の基準により評価した。
[評価基準]
○:7日以上、水に分散し、沈降物がない
△:1日以上7日未満、水に分散し、沈降物がない
×:水に分散していない(沈降物がある)又は水への分散が1日未満である
後述する<ポリウレタン塗膜の作製方法>の(調製方法)に記載の工程1~2を実施し、得られた水分散液を23℃で静置し、以下の基準により評価した。
[評価基準]
○:7日以上、水に分散し、沈降物がない
△:1日以上7日未満、水に分散し、沈降物がない
×:水に分散していない(沈降物がある)又は水への分散が1日未満である
[ジプロピレングリコールモノメチルエーテル相溶性]
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、下記の工程1~3の手順に従って判断した。
工程1:ポリ容器に主剤と主剤の固形分が80%となるようにDPMとを量り取り、得られた溶液を、撹拌機を用いて撹拌した。
工程2:前記ポリ容器から無色透明なガラス瓶に内容物を移し、23℃で24時間以上静置した。
工程3:無色透明なガラス瓶内の内容物を確認し、以下の基準により評価した。
[評価基準]
○:均一に溶解している
△:溶解しているがモヤがある
×:白濁又は2層分離している
後述の実施例及び比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を試料として、下記の工程1~3の手順に従って判断した。
工程1:ポリ容器に主剤と主剤の固形分が80%となるようにDPMとを量り取り、得られた溶液を、撹拌機を用いて撹拌した。
工程2:前記ポリ容器から無色透明なガラス瓶に内容物を移し、23℃で24時間以上静置した。
工程3:無色透明なガラス瓶内の内容物を確認し、以下の基準により評価した。
[評価基準]
○:均一に溶解している
△:溶解しているがモヤがある
×:白濁又は2層分離している
<ポリウレタン塗膜の作製方法>
[塗料組成物]
下記の塗料配合条件の通りに、使用原料(主剤、硬化剤、触媒、溶剤、親水性溶剤、レベリング剤、艶消し剤及び沈降防止剤)をポリ容器に量り取り、撹拌機を用いて均一に分散するまで撹拌し塗料組成物を得た。但し、親水性溶剤については、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルに主剤が相溶しない場合は、他の親水性溶剤を用いることもできる。
[塗料組成物]
下記の塗料配合条件の通りに、使用原料(主剤、硬化剤、触媒、溶剤、親水性溶剤、レベリング剤、艶消し剤及び沈降防止剤)をポリ容器に量り取り、撹拌機を用いて均一に分散するまで撹拌し塗料組成物を得た。但し、親水性溶剤については、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルに主剤が相溶しない場合は、他の親水性溶剤を用いることもできる。
(使用原料)
・主剤:実施例及び/又は比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物
・硬化剤:WT36-72PB(旭化成株式会社製、NCO%=14.3、固形分72%)
・触媒:Borchers LH10(OMG Borchers社製、1%水系触媒)
・溶剤:純水
・親水性溶剤:DPM
・レベリング剤:BYK-331(BYK社製)
・艶消し剤:ACEMATT TS 100(Evonik社製)
・沈降防止剤:ディスパロン AQ-002(楠本化成社製)
・主剤:実施例及び/又は比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物
・硬化剤:WT36-72PB(旭化成株式会社製、NCO%=14.3、固形分72%)
・触媒:Borchers LH10(OMG Borchers社製、1%水系触媒)
・溶剤:純水
・親水性溶剤:DPM
・レベリング剤:BYK-331(BYK社製)
・艶消し剤:ACEMATT TS 100(Evonik社製)
・沈降防止剤:ディスパロン AQ-002(楠本化成社製)
(配合条件)
・NCO/OH:1.25
・塗料固形分:40%
・触媒:主剤と硬化剤との合計量に対して30%
・レベリング剤:主剤と硬化剤との合計量に対して0.3%
・艶消し剤:主剤と硬化剤との合計量に対して10%
・沈降防止剤:主剤と硬化剤との合計量に対して0.6%
・NCO/OH:1.25
・塗料固形分:40%
・触媒:主剤と硬化剤との合計量に対して30%
・レベリング剤:主剤と硬化剤との合計量に対して0.3%
・艶消し剤:主剤と硬化剤との合計量に対して10%
・沈降防止剤:主剤と硬化剤との合計量に対して0.6%
(調製方法)
下記の工程1~工程4の手順に従って塗料組成物を調製した。
工程1:ポリ容器に主剤と主剤の固形分が80%となるように親水性溶剤とを量り取り、得られた溶液を、撹拌機を用いて均一に相溶するまで撹拌した。
工程2:前記ポリ容器に、塗料組成物の固形分が40%となるように溶剤を量り取り、得られた溶液を、撹拌機を用いて一様に分散するまで撹拌し、水分散液を得た。
工程3:前記ポリ容器に、触媒、レベリング剤、艶消し剤及び沈降防止剤を前述の配合条件となるように量り取り、得られた溶液を、撹拌機を用いて一様に分散するまで撹拌した。
工程4:前記ポリ容器に、NCO/OH=1.25となるように硬化剤を量り取り、得られた溶液を、撹拌機を用いて一様に分散するまで撹拌して塗料組成物を得た。
下記の工程1~工程4の手順に従って塗料組成物を調製した。
工程1:ポリ容器に主剤と主剤の固形分が80%となるように親水性溶剤とを量り取り、得られた溶液を、撹拌機を用いて均一に相溶するまで撹拌した。
工程2:前記ポリ容器に、塗料組成物の固形分が40%となるように溶剤を量り取り、得られた溶液を、撹拌機を用いて一様に分散するまで撹拌し、水分散液を得た。
工程3:前記ポリ容器に、触媒、レベリング剤、艶消し剤及び沈降防止剤を前述の配合条件となるように量り取り、得られた溶液を、撹拌機を用いて一様に分散するまで撹拌した。
工程4:前記ポリ容器に、NCO/OH=1.25となるように硬化剤を量り取り、得られた溶液を、撹拌機を用いて一様に分散するまで撹拌して塗料組成物を得た。
[塗布工程]
得られた各塗料組成物を用いて、ポリカーボネート板(「タキロン PC-1600」(商品名)、2mm×70mm×150mm)上に、乾燥膜厚が厚さ40μmになるように塗布した。
得られた各塗料組成物を用いて、ポリカーボネート板(「タキロン PC-1600」(商品名)、2mm×70mm×150mm)上に、乾燥膜厚が厚さ40μmになるように塗布した。
[乾燥工程]
ポリカーボネート板上に塗布された塗料組成物を、60℃で焼付を行うことにより、表面に指触跡が付かなくなるまで乾燥して、ポリウレタン塗膜を得た。得られたポリウレタン塗膜について後述する方法により各種物性の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
ポリカーボネート板上に塗布された塗料組成物を、60℃で焼付を行うことにより、表面に指触跡が付かなくなるまで乾燥して、ポリウレタン塗膜を得た。得られたポリウレタン塗膜について後述する方法により各種物性の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
[乾燥性評価]
上記ポリウレタン塗膜の製造方法において、塗布工程後、表面に指触跡が付かなくなるまでの焼付け時間(乾燥時間)を測定した。
上記ポリウレタン塗膜の製造方法において、塗布工程後、表面に指触跡が付かなくなるまでの焼付け時間(乾燥時間)を測定した。
[塗膜外観]
上記乾燥性評価により指触跡が付かなくなるまで焼付後、得られた塗膜の外観を目視にて観察した。塗膜外観の判定方法は以下の通りとした。
上記乾燥性評価により指触跡が付かなくなるまで焼付後、得られた塗膜の外観を目視にて観察した。塗膜外観の判定方法は以下の通りとした。
[判定方法]
○:平滑で、ひび割れやブツなし
△:ひび割れはないが、わずかにブツあり
×:ひび割れあり
○:平滑で、ひび割れやブツなし
△:ひび割れはないが、わずかにブツあり
×:ひび割れあり
[耐薬品性試験(耐日焼止め性試験)]
耐薬品性として、市販の日焼け止めクリームを用いた耐日焼止め性評価を行った。
上記指触評価により指触跡が付かなくなるまで焼付後、得られた塗膜を23℃、50%RHの雰囲気下で1日間養生し、当該養生後の塗膜上に日焼け止め剤(Neutrogena Ultra Sheer DRY-TOUCH SUNSCREEN Broad Spectrum SPF 45)を塗膜表面に2g/4cm2となるように塗布し、55℃で4時間の加熱を行った。その後、少量の中性洗剤を用いて、塗膜の表面を十分洗浄して日焼け止め剤を落とし、水平台の上で、23℃、50%RHの雰囲気下で乾燥させた後、目視にて日焼け止め剤の跡残りや塗膜の膨潤、剥がれ等の異常が生じないかを観察して、耐薬品性(耐日焼止め性)を以下の基準により評価した。なお、耐薬品性は耐久性の指標の一つである。
耐薬品性として、市販の日焼け止めクリームを用いた耐日焼止め性評価を行った。
上記指触評価により指触跡が付かなくなるまで焼付後、得られた塗膜を23℃、50%RHの雰囲気下で1日間養生し、当該養生後の塗膜上に日焼け止め剤(Neutrogena Ultra Sheer DRY-TOUCH SUNSCREEN Broad Spectrum SPF 45)を塗膜表面に2g/4cm2となるように塗布し、55℃で4時間の加熱を行った。その後、少量の中性洗剤を用いて、塗膜の表面を十分洗浄して日焼け止め剤を落とし、水平台の上で、23℃、50%RHの雰囲気下で乾燥させた後、目視にて日焼け止め剤の跡残りや塗膜の膨潤、剥がれ等の異常が生じないかを観察して、耐薬品性(耐日焼止め性)を以下の基準により評価した。なお、耐薬品性は耐久性の指標の一つである。
[評価基準]
○:塗膜外観に変化なし
△:塗膜外観に僅かに変化あり
×:塗膜外観に、膨潤、跡残り変化あり
○:塗膜外観に変化なし
△:塗膜外観に僅かに変化あり
×:塗膜外観に、膨潤、跡残り変化あり
[耐候性]
上記指触評価により指触跡が付かなくなるまで焼付後、得られた塗膜を23℃、50%RHの雰囲気下で1日間養生し、当該養生後の塗膜をスガ試験機株式会社製DPWL-5R(ブラックパネル温度60℃、放射照度30w/m2、サイクル条件:照射60℃で4時間、湿潤40℃で4時間、紫外線けい光ランプ:SUGA-FS-40)を使用して500時間、耐候性試験を行った。試験後の塗膜を、JIS K5600-5-6:1999の鉛筆硬度法に準じて、6B鉛筆により塗膜上に鉛筆のキズ跡が残るかを観察して、耐候性を以下の基準により評価した。なお、耐候性は耐久性の指標の一つである。
上記指触評価により指触跡が付かなくなるまで焼付後、得られた塗膜を23℃、50%RHの雰囲気下で1日間養生し、当該養生後の塗膜をスガ試験機株式会社製DPWL-5R(ブラックパネル温度60℃、放射照度30w/m2、サイクル条件:照射60℃で4時間、湿潤40℃で4時間、紫外線けい光ランプ:SUGA-FS-40)を使用して500時間、耐候性試験を行った。試験後の塗膜を、JIS K5600-5-6:1999の鉛筆硬度法に準じて、6B鉛筆により塗膜上に鉛筆のキズ跡が残るかを観察して、耐候性を以下の基準により評価した。なお、耐候性は耐久性の指標の一つである。
(評価基準)
◎:キズ跡がみられない。
○:うっすらキズ跡が付くが、指でなぞるとキズが消える。
△:うっすらキズ跡がみられ、指でなぞってもキズが消えない。
×:キズ跡がはっきりみられる、又は塗膜剥離がみられる。
◎:キズ跡がみられない。
○:うっすらキズ跡が付くが、指でなぞるとキズが消える。
△:うっすらキズ跡がみられ、指でなぞってもキズが消えない。
×:キズ跡がはっきりみられる、又は塗膜剥離がみられる。
[テーバー摩耗試験]
前述の塗料組成物を用いて、車両用内装材として用いられるPVCシート状に、乾燥膜厚が厚さ10μmになるように塗布し、60℃×60分の焼付後、23℃、50%RHの雰囲気下で1日間養生し下記の試験条件の通りに実施し、重量減(mg)を測定した。重量減が0mgに近いほうが、テーバー摩耗試験結果が良好であることを示す。なお、テーバー摩耗試験結果は耐久性の指標の一つである。
前述の塗料組成物を用いて、車両用内装材として用いられるPVCシート状に、乾燥膜厚が厚さ10μmになるように塗布し、60℃×60分の焼付後、23℃、50%RHの雰囲気下で1日間養生し下記の試験条件の通りに実施し、重量減(mg)を測定した。重量減が0mgに近いほうが、テーバー摩耗試験結果が良好であることを示す。なお、テーバー摩耗試験結果は耐久性の指標の一つである。
(試験条件)
・JIS K7204に準拠
・摩耗輪:H22
・荷重:500g
・回転数:200回
・JIS K7204に準拠
・摩耗輪:H22
・荷重:500g
・回転数:200回
<ポリウレタンフィルムの作製方法>
熱電対と冷却管とを設置した500mlセパラブルフラスコに、仕上がり量が300gとなるように下記の通り実施した。
実施例及び/又は比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を、最終固形分が20%となるようにジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記することがある)中に加え、更に、MDIとポリカーボネートポリオール組成物との合計質量に対して50ppmとなるように1%ジブチル錫ジラウレートトルエン溶液を入れ、40℃のオイルバスで加温した。フラスコ内窒素雰囲気下100rpmでフラスコ内の溶液を攪拌しながら、ポリカーボネートポリオール組成物のOH(mol)に対し3.09倍(mol)となるようにMDIを滴下し、更にフラスコ内の溶液を1.5時間程度攪拌した。イソシアネート基濃度を分析し、理論量消費されたことを確認し、プレポリマーを得た。続いて、残存イソシアネートより算出した必要量の1,4-ブタンジオールをフラスコ内に分割添加した。フラスコ内の溶液を約1時間攪拌後、エタノールを約1g添加し、更にフラスコ内の溶液を30分攪拌し、ポリウレタン溶液を得た。
0.8mm厚アプリケーターを用い、ガラス板(JIS R3202、2mm×100mm×150mm)上に、得られたポリウレタン溶液を板上部に滴下し、乾燥膜厚が50~150μmになるよう塗工し、表面温度60℃のホットプレート上で2時間、続いて80℃のオーブン中で12時間乾燥させた。更に23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置しポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムについて後述する方法により各種物性の評価を実施した。評価結果を表3に示す。
熱電対と冷却管とを設置した500mlセパラブルフラスコに、仕上がり量が300gとなるように下記の通り実施した。
実施例及び/又は比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物を、最終固形分が20%となるようにジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記することがある)中に加え、更に、MDIとポリカーボネートポリオール組成物との合計質量に対して50ppmとなるように1%ジブチル錫ジラウレートトルエン溶液を入れ、40℃のオイルバスで加温した。フラスコ内窒素雰囲気下100rpmでフラスコ内の溶液を攪拌しながら、ポリカーボネートポリオール組成物のOH(mol)に対し3.09倍(mol)となるようにMDIを滴下し、更にフラスコ内の溶液を1.5時間程度攪拌した。イソシアネート基濃度を分析し、理論量消費されたことを確認し、プレポリマーを得た。続いて、残存イソシアネートより算出した必要量の1,4-ブタンジオールをフラスコ内に分割添加した。フラスコ内の溶液を約1時間攪拌後、エタノールを約1g添加し、更にフラスコ内の溶液を30分攪拌し、ポリウレタン溶液を得た。
0.8mm厚アプリケーターを用い、ガラス板(JIS R3202、2mm×100mm×150mm)上に、得られたポリウレタン溶液を板上部に滴下し、乾燥膜厚が50~150μmになるよう塗工し、表面温度60℃のホットプレート上で2時間、続いて80℃のオーブン中で12時間乾燥させた。更に23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置しポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムについて後述する方法により各種物性の評価を実施した。評価結果を表3に示す。
<水系ポリウレタンフィルム(ポリウレタンディスパ―ジョンフィルム)の作製方法>
(使用原料)
・実施例及び/又は比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物(以下、「Polyol」と略記することもある)
・DMPA(2,2-ジメチロールプロピオン酸)
・メチルエチルケトン(MEK)
・ジブチル錫ジラウリレート(DBTDL)
・IPDI(イソホロンジイソシアネート)
・トリエチルアミン(TEA)
・純水
・エチレンジアミン(EDA)
(仕込み量)
・Polyol、IPDI、DMPA、TEA、及びEDAについてはPolyol/IPDI/DMPA/TEA/EDA=1.00/2.63/0.63/0.63のモル比となるように仕込んだ。
・DBTDLは、Polyol、IPDI、及びDMPAの総量にたいして100ppmになるように仕込んだ。必要に応じてDBTDLはトルエンで希釈して仕込むことができる(例:5%DBTDL-トルエン溶液)。
・MEKはプレポリマー工程の固形分が65%になるように仕込んだ。
・純水はMEK除去工程後の最終固形分が30%になるように仕込んだ。ただし、鎖伸長工程で粘性が高くなった場合は、適宜純水を加えて固形分を調整してもよい。
(プレポリマー工程)
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、及び滴下ロートを取り付けた1Lセパラブルフラスコ内を窒素雰囲気にし、Polyol、DMPA、DBTDL、及びMEKを仕込み、80℃で還流させながら、200rpmで15分撹拌した。次いで、IPDIをシリンジで仕込み、NCO%が3.5±0.3質量%に達するまで80℃で還流させながら撹拌し、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーのMEK溶液を得た。なお、前記NCO%は、プレポリマー工程に使用した原料の合計質量に対する、そのうちポリイソシアネートが有するイソシアネート基の質量の割合である。
(中和工程及び乳化工程)
得られたウレタンプレポリマー溶液を35℃まで冷却させ、500rpmで撹拌しながら、TEAを添加した。次いで、溶液を35℃に保ち、500rpmの撹拌を継続しながら、純水を10mL/minの速度で滴下を行い、エマルジョン液(乳化液)を得た。
(鎖伸長工程)
得られたエマルジョン液を35℃に保ち、500rpmの撹拌を継続しながら、EDAを添加し、鎖伸長反応を行った。
(MEK留去工程)
鎖伸長反応後の溶液を加熱減圧下、メチルエチルケトンを留去し、水系ポリウレタン溶液を得た。
(フィルム作製工程)
得られた水系ポリウレタン溶液を、型枠を取り付けたポリプロピレン板(JIS K 6921)に乾燥膜厚が300μmになるよう塗工し、23℃×50%RHで1日静置後、80℃で3時間焼き付けを行い、23℃×50%RHで1週間養生し水系ポリウレタンフィルムを得た。得られた水系ポリウレタンフィルムについて後述する方法により各種物性の評価を実施した。評価結果を表4に示す。
(使用原料)
・実施例及び/又は比較例で得られたポリカーボネートポリオール組成物(以下、「Polyol」と略記することもある)
・DMPA(2,2-ジメチロールプロピオン酸)
・メチルエチルケトン(MEK)
・ジブチル錫ジラウリレート(DBTDL)
・IPDI(イソホロンジイソシアネート)
・トリエチルアミン(TEA)
・純水
・エチレンジアミン(EDA)
(仕込み量)
・Polyol、IPDI、DMPA、TEA、及びEDAについてはPolyol/IPDI/DMPA/TEA/EDA=1.00/2.63/0.63/0.63のモル比となるように仕込んだ。
・DBTDLは、Polyol、IPDI、及びDMPAの総量にたいして100ppmになるように仕込んだ。必要に応じてDBTDLはトルエンで希釈して仕込むことができる(例:5%DBTDL-トルエン溶液)。
・MEKはプレポリマー工程の固形分が65%になるように仕込んだ。
・純水はMEK除去工程後の最終固形分が30%になるように仕込んだ。ただし、鎖伸長工程で粘性が高くなった場合は、適宜純水を加えて固形分を調整してもよい。
(プレポリマー工程)
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、及び滴下ロートを取り付けた1Lセパラブルフラスコ内を窒素雰囲気にし、Polyol、DMPA、DBTDL、及びMEKを仕込み、80℃で還流させながら、200rpmで15分撹拌した。次いで、IPDIをシリンジで仕込み、NCO%が3.5±0.3質量%に達するまで80℃で還流させながら撹拌し、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーのMEK溶液を得た。なお、前記NCO%は、プレポリマー工程に使用した原料の合計質量に対する、そのうちポリイソシアネートが有するイソシアネート基の質量の割合である。
(中和工程及び乳化工程)
得られたウレタンプレポリマー溶液を35℃まで冷却させ、500rpmで撹拌しながら、TEAを添加した。次いで、溶液を35℃に保ち、500rpmの撹拌を継続しながら、純水を10mL/minの速度で滴下を行い、エマルジョン液(乳化液)を得た。
(鎖伸長工程)
得られたエマルジョン液を35℃に保ち、500rpmの撹拌を継続しながら、EDAを添加し、鎖伸長反応を行った。
(MEK留去工程)
鎖伸長反応後の溶液を加熱減圧下、メチルエチルケトンを留去し、水系ポリウレタン溶液を得た。
(フィルム作製工程)
得られた水系ポリウレタン溶液を、型枠を取り付けたポリプロピレン板(JIS K 6921)に乾燥膜厚が300μmになるよう塗工し、23℃×50%RHで1日静置後、80℃で3時間焼き付けを行い、23℃×50%RHで1週間養生し水系ポリウレタンフィルムを得た。得られた水系ポリウレタンフィルムについて後述する方法により各種物性の評価を実施した。評価結果を表4に示す。
[耐薬品性試験(耐オレイン酸性試験)]
耐薬品性として、オレインを用いた耐オレイン酸性評価を行った。
ポリウレタンフィルムから1cm×10cmの短冊状の試験片を切り出した。精密天秤で試験片の質量を測定した後、試験溶媒としてオレイン酸50mLを入れた容量250mLのガラスバットに投入して、80℃の窒素雰囲気下の恒温槽にて24時間静置した。試験後、試験片を取り出して、表裏を紙製ワイパーで軽く拭いた後、精密天秤で質量測定を行い、試験前からの質量変化率(増加率(膨潤率(%))を算出した。質量変化率が0%に近いほうが、耐オレイン酸性が良好であることを示す。なお、耐薬品性は耐久性の指標の一つである。
耐薬品性として、オレインを用いた耐オレイン酸性評価を行った。
ポリウレタンフィルムから1cm×10cmの短冊状の試験片を切り出した。精密天秤で試験片の質量を測定した後、試験溶媒としてオレイン酸50mLを入れた容量250mLのガラスバットに投入して、80℃の窒素雰囲気下の恒温槽にて24時間静置した。試験後、試験片を取り出して、表裏を紙製ワイパーで軽く拭いた後、精密天秤で質量測定を行い、試験前からの質量変化率(増加率(膨潤率(%))を算出した。質量変化率が0%に近いほうが、耐オレイン酸性が良好であることを示す。なお、耐薬品性は耐久性の指標の一つである。
[耐薬品性試験(耐溶剤性試験)]
耐薬品性として、エタノール(EtOH)とキシレン(Xylene)を用い耐溶剤性試験を行った。
水系ポリウレタンフィルムを切り出し、ガラス板(JIS R3202、2mm×100mm×150mm)上に貼り付け、水平台の上で、23℃、50%RHの雰囲気下、溶剤(エタノール、キシレン)を含浸させたコットンボールを塗膜表面に静置させ、目視にて傷や白化等の異常が生じるまでの時間を評価した。但し、評価の再現性から10秒未満は「<10秒」とした。
耐薬品性として、エタノール(EtOH)とキシレン(Xylene)を用い耐溶剤性試験を行った。
水系ポリウレタンフィルムを切り出し、ガラス板(JIS R3202、2mm×100mm×150mm)上に貼り付け、水平台の上で、23℃、50%RHの雰囲気下、溶剤(エタノール、キシレン)を含浸させたコットンボールを塗膜表面に静置させ、目視にて傷や白化等の異常が生じるまでの時間を評価した。但し、評価の再現性から10秒未満は「<10秒」とした。
[耐湿熱性の評価]
ポリウレタンフィルム、又は水系ポリウレタンフィルムから1cm×10cmの短冊状のサンプルを作成した。作成したサンプルについて、エスペック社製、恒温恒湿器、製品名「PL-1J」にて温度85℃、湿度85%条件下で10日間加熱を行った。加熱後のサンプルを、引張試験機(株式会社オリエンテック社製、製品名「テンシロン、モデルRTE-1210」)を用いて、チャック間距離20mm、引張速度100mm/分にて、温度23℃(相対湿度55%)で引張試験を実施し、破断強度を測定し、その保持率(%)を求めた。保持率が高いほど、耐湿熱性に優れると評価した。なお、耐湿熱性は耐久性の指標の一つである。
ポリウレタンフィルム、又は水系ポリウレタンフィルムから1cm×10cmの短冊状のサンプルを作成した。作成したサンプルについて、エスペック社製、恒温恒湿器、製品名「PL-1J」にて温度85℃、湿度85%条件下で10日間加熱を行った。加熱後のサンプルを、引張試験機(株式会社オリエンテック社製、製品名「テンシロン、モデルRTE-1210」)を用いて、チャック間距離20mm、引張速度100mm/分にて、温度23℃(相対湿度55%)で引張試験を実施し、破断強度を測定し、その保持率(%)を求めた。保持率が高いほど、耐湿熱性に優れると評価した。なお、耐湿熱性は耐久性の指標の一つである。
保持率(%)=(加熱後の破断強度/加熱前の破断強度)×100
[比較例1]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコ(以下「反応器」とも記す。)に1,5-ペンタンジオールを458g、1,6-ヘキサンジオールを500g、及び、エチレンカーボネートを760g仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.086g入れた。留出液の一部を抜き出しながら、反応温度160~175℃で12時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、反応温度を175~190℃に上げた後、圧力を徐々に下げ、適宜サンプリングして生成したポリカーボネートポリオールの水酸基価を測定しながら、反応器内のジオール成分を留去することにより、水酸基価が109.8mgKOH/gのポリカーボネートポリオール(860g)を得た。得られたポリカーボネートポリオール(860g)にノニオン系親水基を形成する原料としてポリオキシエチレンジオール(和光純薬工業株式会社製、「ポリエチレングリコール1000」(商品名))を96g加え、150℃で6時間撹拌後、反応温度を115℃まで下げて、85%リン酸を0.056g添加し115℃で3時間撹拌することで水酸基価が110.8mgKOH/gのポリカーボネートポリオール組成物HP-1を得た。評価結果を表1に示す。
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコ(以下「反応器」とも記す。)に1,5-ペンタンジオールを458g、1,6-ヘキサンジオールを500g、及び、エチレンカーボネートを760g仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.086g入れた。留出液の一部を抜き出しながら、反応温度160~175℃で12時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、反応温度を175~190℃に上げた後、圧力を徐々に下げ、適宜サンプリングして生成したポリカーボネートポリオールの水酸基価を測定しながら、反応器内のジオール成分を留去することにより、水酸基価が109.8mgKOH/gのポリカーボネートポリオール(860g)を得た。得られたポリカーボネートポリオール(860g)にノニオン系親水基を形成する原料としてポリオキシエチレンジオール(和光純薬工業株式会社製、「ポリエチレングリコール1000」(商品名))を96g加え、150℃で6時間撹拌後、反応温度を115℃まで下げて、85%リン酸を0.056g添加し115℃で3時間撹拌することで水酸基価が110.8mgKOH/gのポリカーボネートポリオール組成物HP-1を得た。評価結果を表1に示す。
[比較例2]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた1Lのガラス製フラスコ(以下「反応器」とも記す。)に1,4-ブタンジオールを330g、1,6-ヘキサンジオールを130g、及び、エチレンカーボネートを415g仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.093g入れた。留出液の一部を抜き出しながら、反応温度155~165℃で18時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、反応温度を165~180℃に上げた後、圧力を徐々に下げ、適宜サンプリングして生成したポリカーボネートポリオールの水酸基価を測定しながら、反応器内のジオール成分を留去することにより、水酸基価が109.5mgKOH/gのポリカーボネートポリオール(326g)を得た。得られたポリカーボネートポリオール(326g)にノニオン系親水基を形成する原料としてポリオキシエチレンジオール(和光純薬工業株式会社製、「ポリエチレングリコール1000」(商品名))を36g加え、150℃で6時間撹拌後、反応温度を115℃まで下げて、リン酸ジブチルを0.115g添加し115℃で3時間撹拌することで水酸基価が110.0mgKOH/gのポリカーボネートポリオール組成物HP-2を得た。評価結果を表1に示す。
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた1Lのガラス製フラスコ(以下「反応器」とも記す。)に1,4-ブタンジオールを330g、1,6-ヘキサンジオールを130g、及び、エチレンカーボネートを415g仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.093g入れた。留出液の一部を抜き出しながら、反応温度155~165℃で18時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、反応温度を165~180℃に上げた後、圧力を徐々に下げ、適宜サンプリングして生成したポリカーボネートポリオールの水酸基価を測定しながら、反応器内のジオール成分を留去することにより、水酸基価が109.5mgKOH/gのポリカーボネートポリオール(326g)を得た。得られたポリカーボネートポリオール(326g)にノニオン系親水基を形成する原料としてポリオキシエチレンジオール(和光純薬工業株式会社製、「ポリエチレングリコール1000」(商品名))を36g加え、150℃で6時間撹拌後、反応温度を115℃まで下げて、リン酸ジブチルを0.115g添加し115℃で3時間撹拌することで水酸基価が110.0mgKOH/gのポリカーボネートポリオール組成物HP-2を得た。評価結果を表1に示す。
[比較例3]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた1Lのガラス製フラスコ(以下「反応器」とも記す。)に1,4-ブタンジオールを234g、1,6-ヘキサンジオールを236g、及び、エチレンカーボネートを396g仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.086g入れた。留出液の一部を抜き出しながら、反応温度150~165℃で20時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、反応温度を170~180℃に上げた後、圧力を徐々に下げ、適宜サンプリングして生成したポリカーボネートポリオールの水酸基価を測定しながら、反応器内のジオール成分を留去することにより、水酸基価が56.0mgKOH/gのポリカーボネートポリオール(362g)を得た。得られたポリカーボネートポリオール(362g)にノニオン系親水基を形成する原料としてポリオキシエチレンジオール(和光純薬工業株式会社製、「ポリエチレングリコール1000」(商品名))を40g加え、150℃で6時間撹拌後、反応温度を115℃まで下げて、リン酸ジブチルを0.080g添加し115℃で3時間撹拌することで水酸基価が61.1mgKOH/gのポリカーボネートポリオール組成物HP-3を得た。評価結果を表1に示す。
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた1Lのガラス製フラスコ(以下「反応器」とも記す。)に1,4-ブタンジオールを234g、1,6-ヘキサンジオールを236g、及び、エチレンカーボネートを396g仕込んだ後、触媒としてチタンテトラ-n-ブトキシドを0.086g入れた。留出液の一部を抜き出しながら、反応温度150~165℃で20時間反応した。次いで、反応器を直接コンデンサーに接続し、反応温度を170~180℃に上げた後、圧力を徐々に下げ、適宜サンプリングして生成したポリカーボネートポリオールの水酸基価を測定しながら、反応器内のジオール成分を留去することにより、水酸基価が56.0mgKOH/gのポリカーボネートポリオール(362g)を得た。得られたポリカーボネートポリオール(362g)にノニオン系親水基を形成する原料としてポリオキシエチレンジオール(和光純薬工業株式会社製、「ポリエチレングリコール1000」(商品名))を40g加え、150℃で6時間撹拌後、反応温度を115℃まで下げて、リン酸ジブチルを0.080g添加し115℃で3時間撹拌することで水酸基価が61.1mgKOH/gのポリカーボネートポリオール組成物HP-3を得た。評価結果を表1に示す。
[実施例1]
NCO/OH=0.10かつ仕込み量が100gとなるように、攪拌装置を備えた0.3Lのガラス製フラスコ(反応器)に、比較例1で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-1と、イソシアネート化合物としてTLA-100(旭化成株式会社製、NCO%=23.3、固形分100%、環状構造を形成する原料としてイソシアヌレート環を有する非水溶性イソシアネートポリマー)とを仕込んだ。次いで、これらを撹拌しながら加熱し、反応器内温度として約120℃でNCO基が消失するまで反応を行い、ポリカーボネートポリオール組成物JP-1を得た。評価結果を表1に示す。尚、反応の進行については、反応液について前述のFT-IR測定を行うことでNCO基由来である、波数2271cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークが消失したことで確認した。
NCO/OH=0.10かつ仕込み量が100gとなるように、攪拌装置を備えた0.3Lのガラス製フラスコ(反応器)に、比較例1で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-1と、イソシアネート化合物としてTLA-100(旭化成株式会社製、NCO%=23.3、固形分100%、環状構造を形成する原料としてイソシアヌレート環を有する非水溶性イソシアネートポリマー)とを仕込んだ。次いで、これらを撹拌しながら加熱し、反応器内温度として約120℃でNCO基が消失するまで反応を行い、ポリカーボネートポリオール組成物JP-1を得た。評価結果を表1に示す。尚、反応の進行については、反応液について前述のFT-IR測定を行うことでNCO基由来である、波数2271cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークが消失したことで確認した。
[実施例2]
NCO/OH=0.15とした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-2を得た。評価結果を表1に示す。
NCO/OH=0.15とした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-2を得た。評価結果を表1に示す。
[実施例3]
NCO/OH=0.20とした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-3を得た。評価結果を表1に示す。
NCO/OH=0.20とした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-3を得た。評価結果を表1に示す。
[実施例4]
ポリカーボネートポリオール組成物としてHP-1の代わりに、HP-2を用いた以外は実施例3と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-4を得た。評価結果を表1に示す。
ポリカーボネートポリオール組成物としてHP-1の代わりに、HP-2を用いた以外は実施例3と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-4を得た。評価結果を表1に示す。
[実施例5]
ポリカーボネートポリオール組成物としてHP-1の代わりに、比較例3で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-3を用いた以外は実施例1と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-5を得た。評価結果を表1に示す。
ポリカーボネートポリオール組成物としてHP-1の代わりに、比較例3で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-3を用いた以外は実施例1と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-5を得た。評価結果を表1に示す。
[実施例6]
ポリカーボネートポリオール組成物としてHP-1の代わりに、比較例3で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-3を用いた以外は実施例3と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-6を得た。評価結果を表1に示す。
ポリカーボネートポリオール組成物としてHP-1の代わりに、比較例3で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-3を用いた以外は実施例3と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-6を得た。評価結果を表1に示す。
[実施例7]
イソシアネート化合物としてTLA-100の代わりに、Bayhydur XP2655(住化コベストロウレタン株式会社製、NCO%=20.8、固形分100%、環状構造を形成する原料としてイソシアヌレート環、及び、親水基を形成する原料としてスルホン基を有するアニオン型水溶性イソシアネートポリマー)を用いた以外は実施例3と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-7を得た。評価結果を表1に示す。
[比較例4]
NCO/OH=0.55とした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物HP-4を得た。評価結果を表1に示す。
イソシアネート化合物としてTLA-100の代わりに、Bayhydur XP2655(住化コベストロウレタン株式会社製、NCO%=20.8、固形分100%、環状構造を形成する原料としてイソシアヌレート環、及び、親水基を形成する原料としてスルホン基を有するアニオン型水溶性イソシアネートポリマー)を用いた以外は実施例3と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物JP-7を得た。評価結果を表1に示す。
[比較例4]
NCO/OH=0.55とした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ポリカーボネートポリオール組成物HP-4を得た。評価結果を表1に示す。
[応用実施例1~7、応用比較例1~3]
実施例1~7で得られたポリカーボネートポリオール組成物JP-1~JP-7、及び比較例1~3で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-1~HP-3を用いて、上述した方法により、ポリウレタン塗膜を作製し、得られた塗膜の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
実施例1~7で得られたポリカーボネートポリオール組成物JP-1~JP-7、及び比較例1~3で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-1~HP-3を用いて、上述した方法により、ポリウレタン塗膜を作製し、得られた塗膜の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
[応用実施例8~10、応用比較例4]
実施例3~5で得られたポリカーボネートポリオール組成物JP-3~JP-5、及び比較例1で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-1を用いて、上述した方法により、ポリウレタンフィルムを作成し、得られたフィルムの評価を実施した。評価結果を表3に示す。
実施例3~5で得られたポリカーボネートポリオール組成物JP-3~JP-5、及び比較例1で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-1を用いて、上述した方法により、ポリウレタンフィルムを作成し、得られたフィルムの評価を実施した。評価結果を表3に示す。
[応用実施例11~12、応用比較例4]
実施例3~4で得られたポリカーボネートポリオール組成物JP-3~JP-4、及び比較例1~2で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-1~HP-2を用いて、上述した方法により、水系ポリウレタンフィルムを作成し、得られたフィルムの評価を実施した。評価結果を表4に示す。
実施例3~4で得られたポリカーボネートポリオール組成物JP-3~JP-4、及び比較例1~2で得られたポリカーボネートポリオール組成物HP-1~HP-2を用いて、上述した方法により、水系ポリウレタンフィルムを作成し、得られたフィルムの評価を実施した。評価結果を表4に示す。
以上より、本実施例のポリカーボネートポリオール組成物は、DPMとの相溶性に優れ、乾燥性に優れる塗料組成物、並びに、耐久性に優れる塗膜及び/又はポリウレタンフィルムを形成可能にすることが確認された。
本出願は、2020年10月9日出願の日本特許出願(特願2020-171511号)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明のポリカーボネートポリオール組成物は、自動車、バス、鉄道車両、建築機械、農業機械、建築物の床や壁や屋根、金属製品、モルタルやコンクリート製品、木工製品、プラスチック製品、ケイ酸カルシウム板や石膏ボード等の窯業系建材等への塗料、及び/又はポリウレタンといった幅広い分野で好適に利用できる。
Claims (23)
- 下記式(A)で表されるカーボネート構造を含有する未変性ポリカーボネートポリオールと、下記式(A)で表されるカーボネート構造と、下記式(B)で表されるウレタン構造とを含有する変性ポリカーボネートポリオールと、を含み、
組成物中の化合物全体の末端基総量の90モル%以上が水酸基であり、
下記式(II)で算出される官能基数が、2.00~10.00である、ポリカーボネートポリオール組成物。
(式(II)中、MnはGPC測定により求めたポリカーボネートポリオール組成物の数平均分子量を表し、OHVはポリカーボネートポリオール組成物の水酸基価を表す。) - 水酸基価が5~700mgKOH/gである、請求項1に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
- APHAが100以下である、請求項1又は2に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
- FT-IRで測定される赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に前記式(A)で表されるカーボネート構造由来である、波数1743cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPAと定義し、主に前記式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近のである赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義したとき、PB/PAの値が0.05~1.00である、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
- FT-IRで測定される赤外吸収スペクトル吸光度のうち、主に前記式(B)で表されるウレタン構造由来である、波数1691cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPBと定義し、主に水酸基由来である、波数3000~3800cm-1付近の赤外吸収スペクトル吸光度(Abs)ピークの高さをPOHと定義したとき、PB/POHの値が、1.00~5.00である、請求項1~4のいずれか一項に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
- 前記変性ポリカーボネートポリオールが環状構造を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
- 前記環状構造がイソシアヌレート環である、請求項6に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
- 前記未変性ポリカーボネートポリオール及び/又は前記変性ポリカーボネートポリオールが親水性構造を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
- 前記親水性構造がノニオン系親水基である、請求項8に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
- 前記親水性構造がアニオン系親水基である、請求項8に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
- 水への分散が可能である、請求項8~10のいずれか一項に記載のポリカーボネートポリオール組成物。
- 請求項1~11のいずれか一項に記載のポリカーボネートポリオール組成物を含む塗料。
- 前記の塗料が水系塗料である、請求項12に記載の塗料。
- 請求項1~11のいずれか一項に記載のポリカーボネートポリオール組成物を含むコーティング剤。
- 前記のコーティング剤が水系コーティング剤である、請求項14に記載のコーティング剤。
- 請求項1~11のいずれか一項に記載のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られるポリウレタン。
- 請求項1~11のいずれか一項に記載のポリカーボネートポリオール組成物を用いて得られる水系ポリウレタン。
- 請求項16に記載のポリウレタン又は請求項17に記載の水系ポリウレタンを用いて得られる人工皮革。
- 請求項16に記載のポリウレタン又は請求項17に記載の水系ポリウレタンを用いて得られる合成皮革。
- 請求項16に記載のポリウレタン又は請求項17に記載の水系ポリウレタンを用いて得られる塗料。
- 請求項16に記載のポリウレタン又は請求項17に記載の水系ポリウレタンを用いて得られるコーティング剤。
- 請求項12、13及び20のいずれか一項に記載の塗料、又は、請求項14、15及び21のいずれか一項に記載のコーティング剤から得られる塗膜。
- 請求項12、13及び20のいずれか一項に記載の塗料、又は、請求項14、15及び21のいずれか一項に記載のコーティング剤から得られるフィルム。
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