WO2024166560A1 - ポリカーボネートジオール組成物、ポリカーボネートジオール組成物の製造方法、及びポリウレタン - Google Patents

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

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WO2024166560A1
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polycarbonate diol
compound
aldehyde
general formula
mass
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一樹 若林
光弘 鮎田
大介 小津間
脩麻 内田
貴之 山中
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三菱ケミカル株式会社
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
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    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
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    • C08G64/20General preparatory processes
    • C08G64/30General preparatory processes using carbonates

Definitions

  • the present invention relates to a polycarbonate diol composition and a method for producing the polycarbonate diol composition. Furthermore, the present invention relates to a polyurethane obtained by using the polycarbonate diol composition.
  • Non-Patent Document 1 Polycarbonate-type polyurethanes that use polycarbonate diol as a raw material for the soft segment part have been proposed as polyurethanes produced on an industrial scale.
  • Polycarbonate-type polyurethanes are considered to be the most durable grade in terms of heat resistance and hydrolysis resistance, and are widely used in durable films, artificial leather for automobiles, (water-based) paints, and adhesives.
  • Polycarbonate diols which are currently widely available commercially as raw materials for polycarbonate-type polyurethanes, mainly use 1,6-hexanediol as the dihydroxy compound raw material. Furthermore, in order to improve the flexibility, crystallinity, strength, etc. of polyurethane, aliphatic polycarbonate diols using linear aliphatic diols having 3 to 6 carbon atoms such as 1,6-hexanediol, or using such linear aliphatic diols in combination with other dihydroxy compounds, have been proposed as polyurethane raw materials.
  • Patent Document 1 discloses a technology that combines 1,6-hexanediol and 1,5-pentanediol as dihydroxy compounds used as raw materials for polycarbonate diol, thereby improving the flexibility and elastic recovery of the resulting polyurethane.
  • Patent Document 2 discloses a technology that combines 1,6-hexanediol and 1,4-butanediol as dihydroxy compounds, the raw materials for polycarbonate diol, to improve the oil resistance, heat resistance, and cold resistance of the resulting polyurethane.
  • Patent Document 3 discloses a technology that combines 1,6-hexanediol and isosorbide as dihydroxy compounds, which are the raw materials for polycarbonate diol, to improve the strength and hardness of the resulting polyurethane.
  • Patent Documents 1 to 3 are silent about the influence of aldehyde contained in a linear aliphatic diol having 3 to 6 carbon atoms, such as 1,6-hexanediol, on physical properties such as mechanical properties and chemical resistance of polyurethane made from a polycarbonate diol obtained by using the linear aliphatic diol, and on the variation in the mechanical strength. For this reason, in the past, no satisfactory results were obtained in terms of cost and quality in industrially producing and using polyurethane using a polycarbonate diol obtained from a linear aliphatic diol having 3 to 6 carbon atoms, such as 1,6-hexanediol, as a raw material.
  • the present invention aims to provide a polycarbonate diol composition that contains a polycarbonate diol obtained from a linear aliphatic diol having 3 to 6 carbon atoms, such as 1,6-hexanediol, and that produces a polyurethane having excellent mechanical properties and chemical resistance and in which the variation in the mechanical properties is suppressed.
  • polycarbonate diol composition according to any one of [1] to [8], wherein the polycarbonate diol further contains at least one selected from a structural unit (2) derived from a compound (2) represented by the following general formula (2) and a structural unit (3) derived from a dihydroxy compound (3) having a moiety represented by the following general formula (3) in a part of its structure.
  • HO-R 1 -OH (2) (In the above general formula (2), R 1 represents a divalent alkylene group having 3 to 20 carbon atoms which may have a substituent.
  • the compound (2) represented by the above general formula (2) does not include the compound (1) represented by the above general formula (1).) -( CH2 -O)- (3) (However, this does not include the case where the moiety represented by the above general formula (3) is a part of -CH 2 -O-H.)
  • a method for producing a polycarbonate diol composition comprising polycondensing a dihydroxy compound composition containing a compound (1) represented by the following general formula (1) and an aldehyde having 3 to 8 carbon atoms with a carbonate compound through an ester exchange reaction in the presence of a catalyst to obtain a polycarbonate diol composition containing a polycarbonate diol.
  • a compound (1) represented by the following general formula (1) and an aldehyde having 3 to 8 carbon atoms with a carbonate compound through an ester exchange reaction in the presence of a catalyst to obtain a polycarbonate diol composition containing a polycarbonate diol.
  • the compound (2) represented by the above general formula (2) does not include the compound (1) represented by the above general formula (1).) -( CH2 -O)- (3) (However, this does not include the case where the moiety represented by the above general formula (3) is a part of -CH 2 -O-H.)
  • polyurethane described in [22] which is used in any one selected from the group consisting of active energy radiation curable polymer compositions, artificial leather, synthetic leather, paints, coating agents, elastic fibers, adhesives, and bonding agents.
  • the present invention provides a polycarbonate diol composition that allows the stable production of high-quality polyurethane with excellent mechanical properties and chemical resistance and reduced variation in the mechanical properties.
  • structural unit refers to a unit derived from a raw material compound used in the production of a polycarbonate diol, formed by polymerization of the raw material compound.
  • structural unit refers to a partial structure sandwiched between any linking groups in the obtained polymer.
  • the structural unit also includes a partial structure at the terminal portion of the polymer, one of which is a linking group and the other of which is a polymerization reactive group.
  • the structural unit may be a unit formed directly by a polymerization reaction, or may be a unit obtained by converting a part of the unit into a different structure by treating the obtained polymer.
  • the term “repeating unit” is synonymous with the term “structural unit.”
  • a numerical range expressed using “ ⁇ ” means a range that includes the numerical values written before and after " ⁇ " as the lower and upper limits.
  • “A ⁇ B” means greater than or equal to A and less than or equal to B.
  • mass % indicates the content ratio of a given component contained in a total amount of 100 mass %.
  • mass % and weight % are synonymous.
  • ppm when simply written as “ppm”, it means “ppm by weight”.
  • obtained polyurethane refers to polyurethane produced using the polycarbonate diol composition of the present invention.
  • the polycarbonate diol composition of the present invention is a polycarbonate diol composition containing a polycarbonate diol containing a structural unit (1) derived from a compound (1) represented by the following general formula (1) (hereinafter, may be referred to as the "polycarbonate diol of the present invention") and an aldehyde having 3 to 8 carbon atoms.
  • a polycarbonate diol of the present invention a polycarbonate diol composition containing a polycarbonate diol containing a structural unit (1) derived from a compound (1) represented by the following general formula (1) (hereinafter, may be referred to as the "polycarbonate diol of the present invention") and an aldehyde having 3 to 8 carbon atoms.
  • HO-(CH 2 ) n -OH (1) In the above general formula (1), n is an integer of 3 to 6.
  • aldehyde (A) the "aldehyde having 3 to 8 carbon atoms” according to the present invention may be referred to as “aldehyde (A).”
  • the polycarbonate diol composition of the present invention contains aldehyde (A), which results in polyurethane with excellent mechanical strength and chemical resistance, and enables the stable production of high-quality polyurethane with reduced variation in mechanical strength.
  • the polycarbonate diol composition of the present invention contains the structural unit (1) in the polycarbonate diol, and thus the polyurethane obtained can have good mechanical properties, chemical resistance, flexibility, low-temperature properties, etc.
  • the aldehyde (A) in the present invention is not particularly limited as long as it is an aldehyde having 3 to 8 carbon atoms, and any known aldehyde compound or an aldehyde compound in which the hydroxy group of the compound (1) is replaced with an aldehyde group can be used.
  • the carbon number of the aldehyde (A) in the present invention is preferably 3 to 6, more preferably 4 to 6, and even more preferably 6.
  • the aldehyde (A) may be an aldehyde having an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms, from the viewpoint of the mechanical strength and chemical resistance of the resulting polyurethane, and suppressing variation in mechanical strength. More specifically, the aliphatic hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms, a linear structure or a cyclic structure, which may have a branched structure.
  • the aldehyde (A) in the present invention also includes an acetal compound in which the aldehyde group of the aldehyde compound is replaced with an acetal group (hereinafter, sometimes referred to as "acetal (A)").
  • acetal (A) the content of aldehyde (A) in the present invention means the total content of the aldehyde compound and its acetal-modified product, acetal (A).
  • Examples of the acetal (A) include an acetal compound (a) in which an aldehyde group of the aldehyde (A) reacts with a hydroxy group to be converted into an acetal group; an acetal compound (b) in which two molecules of a monohydroxy compound react with one aldehyde group of the aldehyde (A); an acetal compound (c) in which one molecule of a dihydroxy compound reacts with one aldehyde group of the aldehyde (A); and a hemiacetal compound (d) in which one molecule of a monohydroxy compound reacts with one aldehyde group of the aldehyde (A).
  • the acetal (A) may be one of these or two or more of them.
  • the aldehyde (A) in the present invention includes both the aldehyde (A) that is free in the polycarbonate diol composition of the present invention and the aldehyde (A) that is bonded or associated with the polycarbonate diol in the polycarbonate diol composition or that is included as part of the structure of the polycarbonate diol.
  • aldehyde (A) bonded or associated with the polycarbonate diol or contained as part of the structure of the polycarbonate diol is not particularly limited, and examples include a form in which a hydroxyl group or an amino group contained in the aldehyde (A) reacts to form a carbonate bond or a urethane bond in the polycarbonate diol.
  • the aldehyde (A) is a by-product produced in the hydrogenation reaction step when a carboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms, which is a precursor of the compound (1), or an ester derivative of the carboxylic acid is hydrogenated to produce the compound (1).
  • the type of the "precursor of compound (1)” is not particularly limited, and examples of the compound (1) represented by the general formula (1) include the following.
  • n 3, malonic acid or a malonic acid ester;
  • n 4, succinic acid or a succinate ester;
  • n 5, glutaric acid or a glutarate;
  • n 6 (compound (1-1) described later), adipic acid or an adipic acid ester;
  • examples of the method for increasing the amount of the by-product aldehyde (A) include the following methods. ⁇ Reduce the amount of catalyst used in the hydrogenation reaction. - Shorten the residence time of the hydrogenation reaction. - The hydrogen pressure in the hydrogenation reaction is too low.
  • examples of methods for reducing the by-product aldehyde (A) in the production step of the compound (1) include the following methods. - Increase the amount of catalyst used in the hydrogenation reaction. - Increase the residence time of the hydrogenation reaction. - Excessive hydrogen pressure in the hydrogenation reaction.
  • the hydrogenation of the acetal (A) depends on a hydrogenation catalyst different from that of the aldehyde (A). Therefore, the hydrogenation of the compound (1) containing the aldehyde (A) is carried out using a normal hydrogenation catalyst, but the acetal (A) is difficult to hydrogenate using this hydrogenation catalyst, and as a result, the acetal (A) may remain in the compound (1). Furthermore, in the production of the compound (1), the compound (1) is usually purified by distillation after the hydrogenation reaction step, but the acetal (A) produced as a by-product in the hydrogenation reaction step may decompose into the aldehyde (A) in the distillation step, and the purified compound (1) may be contaminated with the aldehyde (A). Also, the acetal (A) produced by the reaction of the aldehyde (A) with a hydroxy group may be contaminated in the purified compound (1).
  • the impurity can be relatively easily separated and removed by distillation purification.
  • the aldehyde (A) and acetal (A) have boiling points close to those of the compound (1), it is difficult to separate and remove them from the compound (1), and the aldehyde (A) and acetal (A) may remain in the compound (1) after distillation purification.
  • aldehyde (A) in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include compounds having 4 to 6 carbon atoms and having one or more, preferably 6 or less, aldehyde groups in the molecule. Specifically, the following compounds are included as the compound (1) represented by the general formula (1).
  • a monoaldehyde compound such as 6-hydroxyhexanal
  • a dialdehyde compound such as adipaldehyde
  • the aldehyde (A) may be used alone or in combination of two or more kinds. Of these, the aldehyde (A) is preferably at least one selected from 6-hydroxyhexanal and adipaldehyde.
  • the content ratio of the aldehyde (A) in the polycarbonate diol composition of the present invention refers to the content ratio of the aldehyde (A) in the composition.
  • the content ratio of the aldehyde (A) in the polycarbonate diol composition of the present invention refers to the total content ratio of the aldehyde (A) and the acetal (A) in the composition.
  • the lower limit of the content ratio of the aldehyde (A) in the polycarbonate diol composition is not particularly limited, and from the viewpoints of excellent mechanical properties and chemical resistance of the obtained polyurethane and suppression of variation in the mechanical properties, and further, economic efficiency for reducing the aldehyde (A), the lower limit is preferably 1 ppm by mass or more, more preferably 5 ppm by mass or more, further preferably 15 ppm by mass or more, and particularly preferably 50 ppm by mass or more, relative to the total mass of the composition.
  • the upper limit of the content of the aldehyde (A) is not particularly limited, and from the viewpoint of maintaining good mechanical properties and chemical resistance of the obtained polyurethane, it is preferably 440 ppm by mass or less based on the total mass of the composition. If the content of aldehyde (A) is too high, depending on the production conditions when producing polyurethane using the polycarbonate diol composition, the aldehyde (A) reacts with the hydroxyl group terminal of the polycarbonate diol, or reacts with the isocyanate compound used as a raw material for polyurethane, forming a crosslinked structure in the polyurethane during polyurethane polymerization, and gelling occurs, causing polymerization stability to be impaired.
  • the polycarbonate diol composition turns yellow, causing color tone to be impaired.
  • the upper limit of the content of the aldehyde (A) is more preferably 400 mass ppm or less, even more preferably 350 mass ppm or less, and particularly preferably 300 mass ppm or less.
  • the content of the aldehyde (A) contained in the polycarbonate diol composition of the present invention is preferably 1 ppm by mass or more and 440 ppm by mass or less, more preferably 5 ppm by mass or more and 400 ppm by mass or less, even more preferably 15 ppm by mass or more and 350 ppm by mass or less, and particularly preferably 50 ppm by mass or more and 300 ppm by mass or less, relative to the total mass of the composition.
  • the specific method for controlling the content ratio of the aldehyde (A) in the polycarbonate diol within the above-mentioned numerical range is not particularly limited, and a person skilled in the art can control it by appropriately optimizing the manufacturing method of the polycarbonate diol composition of the present invention described later and the specific manufacturing conditions described later based on well-known techniques.
  • the polycarbonate diol composition produced using the compound (1) or the dihydroxy compound composition may have a formyl end group formed in the polycarbonate diol structure due to the production method of the composition.
  • the polycarbonate diol composition of the present invention contains an aldehyde (A) in the polycarbonate diol, the variation in mechanical properties of the resulting polyurethane is suppressed, and the mechanical properties and chemical resistance are good, with an excellent balance between the two.
  • A aldehyde
  • the aldehyde (A) undergoes a condensation reaction with the polycarbonate diol or a chain extender to generate an acetal, thereby forming a branched structure in the polyurethane structure. It was found that the presence of a branched structure in this polyurethane structure improves the viscosity of the polyurethane or composition containing polyurethane.
  • the content ratio of the formyl end group in the above-mentioned polycarbonate diol refers to the content ratio of the formyl end group relative to 100 mol % of the total end groups of the polycarbonate diol.
  • the lower limit of the content of the formyl end group of the polycarbonate diol is not particularly limited, and from the viewpoint of obtaining excellent mechanical properties and chemical resistance of the polyurethane obtained and suppressing the variation of the mechanical properties, it is preferably 0.01 mol% or more, more preferably 0.02 mol% or more, even more preferably 0.03 mol% or more, and particularly preferably 0.05 mol% or more, based on 100 mol% of the total end groups of the composition.
  • the upper limit of the content of the formyl end group is not particularly limited, and from the viewpoint of obtaining excellent mechanical properties and chemical resistance of the polyurethane obtained and further suppressing yellowing of the polycarbonate diol and obtaining a good color tone, it is preferably 0.38 mol% or less, more preferably 0.35 mol% or less, even more preferably 0.30 mol% or less, and particularly preferably 0.25 mol% or less, based on 100 mol% of the total end groups of the composition.
  • the content of the formyl end groups contained in the polycarbonate diol composition of the present invention is preferably 0.01 mol% or more and 0.38 mol% or less, more preferably 0.02 mol% or more and 0.35 mol% or less, even more preferably 0.03 mol% or more and 0.30 mol% or less, and particularly preferably 0.05 mol% or more and 0.25 mol% or less, based on 100 mol% of the total end groups of the composition.
  • the specific method for controlling the content ratio of formyl end groups in the polycarbonate diol within the above-mentioned numerical range is not particularly limited, and a person skilled in the art can control it by appropriately optimizing the production conditions of the production method of the polycarbonate diol composition of the present invention described later based on well-known techniques.
  • the polycarbonate diol in the present invention is a component constituting the polycarbonate diol composition of the present invention, and is a polycarbonate diol containing a structural unit (1) derived from a compound (1) represented by the following general formula (1). HO-(CH 2 ) n -OH (1) (In the above general formula (1), n is an integer of 3 to 6.)
  • the lower limit of the content of the polycarbonate diol in the polycarbonate diol composition of the present invention is not particularly limited, and from the viewpoint of not impairing the heat resistance and hydrolysis resistance, which are characteristics of polycarbonate-type polyurethanes, it is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and particularly preferably 99% by mass or more, relative to 100% of the total mass of the composition.
  • the upper limit of the content of the polycarbonate diol is not particularly limited, and may be 100% by mass, where the total mass of the composition is 100% and is the sum of the polycarbonate diol and the aldehyde (A).
  • the polycarbonate diol in the present invention can contain at least one of structural units (2) derived from compound (2) described below and structural units (3) derived from dihydroxy compound (3) described below, as necessary, within the scope of not impairing the effects of the present invention.
  • the lower limit of the number average molecular weight (Mn) of the polycarbonate diol in the present invention is not particularly limited, and from the viewpoint of good mechanical properties of the obtained polyurethane, it is preferably 250 or more, more preferably 300 or more, and even more preferably 400 or more.
  • the upper limit of the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited, and from the viewpoint of appropriately suppressing the viscosity of the polycarbonate diol composition of the present invention and maintaining good handleability, and from the viewpoint of maintaining good chemical resistance of the obtained polyurethane, it is preferably 5000 or less, more preferably 4000 or less, and even more preferably 3000 or less.
  • the number average molecular weight (Mn) of the polycarbonate diol in the present invention is preferably 250 or more and 5,000 or less, more preferably 300 or more and 4,000 or less, and even more preferably 400 or more and 3,000 or less.
  • the number average molecular weight (Mn) is a molecular weight calculated from the hydroxyl value, and the measurement conditions are as described in the Examples below.
  • the compound (1) in the present invention is a compound represented by the following general formula (1), and is a raw material for constituting the polycarbonate diol in the present invention.
  • the polycarbonate diol composition of the present invention contains a polycarbonate diol containing a structural unit (1) derived from a compound (1) represented by the following general formula (1). HO-(CH 2 ) n -OH (1) (In the above general formula (1), n is an integer of 3 to 6.)
  • n is not particularly limited as long as it is an integer from 3 to 6, but from the viewpoint of ease of handling and availability of compound (1), it is possible to use a compound in which n is an integer from 4 to 6, or even a compound in which n is 6.
  • the compound (1) is not particularly limited, and any known dihydroxy compound used as a raw material for polycarbonate diol can be appropriately selected and used. Specific examples include 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol.
  • the compound (1) may be used alone or in combination of two or more types.
  • a compound (1-1) represented by the following general formula (1-1), that is, 1,6-hexanediol, can be used as the compound (1).
  • the structural unit (1) can include a structural unit derived from the compound (1-1) represented by the general formula (1-1).
  • the content ratio of the structural unit derived from the compound (1-1) contained in the structural unit (1) is not particularly limited, and from the viewpoint of improving the handleability of the polycarbonate diol and the flexibility and low-temperature properties of the obtained polyurethane, it is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, and particularly preferably 70% by mass or more, relative to 100% of the total mass of the structural unit (1).
  • This content ratio can also be 90% by mass or more.
  • the upper limit of the content ratio of the structural unit derived from the compound (1-1) in the structural unit (1) is not particularly limited, and may be 100% by mass, or may be 99% by mass or less, relative to 100% of the total mass of the structural unit (1).
  • the polycarbonate diol of the present invention contains the structural unit (1) derived from the compound (1), and the mechanical properties and chemical resistance of the resulting polyurethane are improved.
  • the structural unit (1) can be, for example, a structural unit represented by the following general formula (1'):
  • n is an integer from 3 to 6.
  • the structural unit (1) can include a structural unit (1-1) derived from a compound (1-1) represented by the following general formula (1-1), i.e., a structural unit (1-1) derived from 1,6-hexanediol. HO-(CH 2 ) 6 -OH (1-1)
  • the structural unit (1-1) may be, for example, a structural unit represented by the following formula (1-1'):
  • the lower limit of the content of the structural unit (1) in the polycarbonate diol in the present invention is not particularly limited, and from the viewpoint of obtaining good mechanical properties and chemical resistance of the obtained polyurethane, it is preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, even more preferably 75% by mass or more, and particularly preferably 80% by mass or more, relative to 100% by mass of the total mass of the polycarbonate diol.
  • the upper limit of the content of the structural unit (1) is not particularly limited, and may be 100% by mass or less.
  • the obtained polyurethane is more preferably 98% by mass or less, even more preferably 95% by mass or less, and particularly preferably 90% by mass or less, relative to 100% by mass of the total mass of the composition.
  • the content of the structural unit (1) in the polycarbonate diol of the present invention is preferably 40% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 60% by mass or more and 98% by mass or less, even more preferably 75% by mass or more and 95% by mass or less, and particularly preferably 80% by mass or more and 90% by mass or less, relative to 100% of the total mass of the polycarbonate diol.
  • the compound (1) derived from a fossil fuel can be used alone as the compound (1).
  • the polycarbonate diol of the present invention can achieve the Sustainable Development Goals (SDGs) by using, as the compound (1), a compound (1) containing a compound (1) derived from a biomaterial, specifically, a single compound (1) derived from a biomaterial, or a mixture containing a compound (1) derived from a biomaterial and a compound (1) derived from a fossil fuel, as the compound (1).
  • SDGs Sustainable Development Goals
  • the compound (1) derived from a biological raw material is a compound (1) derived from non-edible biomass and/or non-fossil fuel.
  • non-edible biomass refers to resources made from non-edible grasses and trees.
  • specific examples include, but are not limited to, cellulose, hemicellulose, lignin, etc. obtained from woody biomass such as coniferous and broadleaf trees, bioethanol and biodiesel obtained from herbaceous biomass such as corn and sugarcane stalks, soybeans and rapeseed, and waste oil derived from plants.
  • non-fossil fuels refer to, for example, hydrogen, or organic matter derived from plants or animals that is not derived from fossil fuels or non-edible biomass. Specific examples include, but are not limited to, methane and sugar ethanol obtained from firewood, charcoal, dried livestock manure, etc.
  • the compound (1) derived from a fossil fuel refers to at least one selected from the group consisting of a compound (1) derived from petroleum, a compound (1) derived from coal, and a compound (1) derived from natural gas.
  • the above-mentioned compound (1) derived from a biomaterial may contain the above-mentioned aldehyde (A) depending on its origin. Therefore, the above-mentioned effects of the present invention can be obtained by producing a polycarbonate diol composition by controlling the content ratio of the aldehyde (A) in the compound (1) or by controlling the content ratio of the aldehyde (A) in the polycarbonate diol composition produced using the compound (1).
  • 1,6-hexanediol derived from fossil fuels can be used alone as the compound (1-1).
  • the polycarbonate diol in the present invention can achieve the Sustainable Development Goals (SDGs) by using, as the compound (1-1), 1,6-hexanediol including 1,6-hexanediol derived from biomaterials, specifically, 1,6-hexanediol derived from biomaterials alone, or a mixture containing 1,6-hexanediol derived from biomaterials and 1,6-hexanediol derived from fossil fuels.
  • 1,6-hexanediol derived from biomaterials is 1,6-hexanediol derived from non-edible biomass and/or non-fossil fuels.
  • 1,6-hexanediol derived from a fossil fuel refers to at least one selected from 1,6-hexanediol derived from petroleum, 1,6-hexanediol derived from coal, and 1,6-hexanediol derived from natural gas.
  • the above-mentioned 1,6-hexanediol derived from biomaterials may contain the above-mentioned aldehyde (A) depending on its origin. Therefore, the above-mentioned effects of the present invention can be obtained by producing a polycarbonate diol composition by controlling the content ratio of the aldehyde (A) in the 1,6-hexanediol, or by controlling the content ratio of the aldehyde (A) in the polycarbonate diol composition produced using the 1,6-hexanediol.
  • the compound (2) in the present invention is a compound represented by the following general formula (2), and can be used as a raw material for constituting the polycarbonate diol in the present invention. That is, in the polycarbonate diol composition of the present invention, the polycarbonate diol can contain a structural unit (2) derived from a compound (2) represented by the following general formula (2). HO-R 1 -OH (2) (In the above general formula (2), R 1 represents a divalent alkylene group having 3 to 20 carbon atoms which may have a substituent. However, the compound (2) represented by the above general formula (2) does not include the compound (1) represented by the above general formula (1).)
  • R 1 represents a substituted or unsubstituted divalent alkylene group having 3 to 20 carbon atoms.
  • R 1 may be one type or multiple types.
  • R 1 is a substituted or unsubstituted divalent alkylene group having 3 to 20 carbon atoms.
  • the carbon atom in the main chain constituting the alkylene group of R 1 is preferably a secondary, tertiary, or quaternary carbon atom, and more preferably a secondary carbon atom.
  • the handleability of the polycarbonate diol and the flexibility and chemical resistance of the resulting polyurethane can be made excellent.
  • the lower limit of the content of the structural unit (2) in the polycarbonate diol in the present invention is not particularly limited, and from the viewpoint of improving the handleability of the polycarbonate diol and the flexibility and chemical resistance of the resulting polyurethane, it is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 25% by mass or more, relative to 100% of the total mass of the polycarbonate diol.
  • the upper limit of the content of the structural unit (2) is not particularly limited, and from the viewpoint of maintaining good handleability of the polycarbonate diol and good flexibility and low-temperature properties of the resulting polyurethane, it is preferably 95% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less, relative to 100% of the total mass of the polycarbonate diol.
  • the content of the structural unit (2) in the polycarbonate diol of the present invention is preferably 5% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 75% by mass or less, and even more preferably 25% by mass or more and 50% by mass or less, relative to 100% by mass of the total mass of the polycarbonate diol.
  • the compound (2) is not particularly limited, and examples thereof include 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 2-methyl-1,4-butanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, 1,13-tridecanediol, 1,14-tetradecanediol, 1,16-hexadecanediol, 1,18-octadecanediol, 1,12-octadecanediol, and 1,20-eicosanediol.
  • 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 2-methyl-1,4-butanediol, and 1,10-decanediol are preferred, with 1,10-decanediol being more preferred, as the resulting polyurethane has an excellent balance of flexibility, low-temperature properties, and chemical resistance.
  • These compounds (2) may be used alone or in combination of two or more.
  • the dihydroxy compound (3) in the present invention is a dihydroxy compound having a moiety represented by the following general formula (3) as a part of its structure, and can be used as a raw material for constituting the polycarbonate diol in the present invention. That is, in the polycarbonate diol composition of the present invention, the polycarbonate diol can contain a structural unit (3) derived from a dihydroxy compound (3) having a moiety represented by the following general formula (3) as a part of its structure. -( CH2 -O)- (3) (However, this does not include the case where the moiety represented by the above general formula (3) is a part of -CH 2 -O-H.)
  • the handleability of the polycarbonate diol and the flexibility and low-temperature properties of the resulting polyurethane can be excellent.
  • the lower limit of the content of the structural unit (3) in the polycarbonate diol in the present invention is not particularly limited, and from the viewpoint of the handleability of the polycarbonate diol and the flexibility and low-temperature properties of the resulting polyurethane, it is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 25% by mass or more, relative to 100% of the total mass of the polycarbonate diol.
  • the upper limit of the content of the structural unit (3) is not particularly limited, and from the viewpoint of maintaining good handleability of the polycarbonate diol and good heat resistance and strength of the resulting polyurethane, it is preferably 95% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less, relative to 100% of the total mass of the composition.
  • the content of the structural unit (3) in the polycarbonate diol of the present invention is preferably 5% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 75% by mass or less, and even more preferably 25% by mass or more and 50% by mass or less, relative to 100% by mass of the total mass of the polycarbonate diol.
  • the dihydroxy compound (3) is not particularly limited, and examples thereof include oxyalkylene glycols such as diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, and polyethylene glycol; 9,9-bis(4-(2-hydroxyethoxy)phenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(2-hydroxyethoxy)-3-methylphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(2-hydroxyethoxy)-3-isopropylphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(2-hydroxyethoxy)-3-isobutylphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(2-hydroxyethoxy)-3-tert-butylphenyl)fluorene, and 9,9-bis( 4-(2-hydroxyethoxy)-3-cyclohexylphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(2-hydroxyethoxy)-3-phenylphenyl
  • These dihydroxy compounds (3) may be used alone or in combination of two or more.
  • dihydroxy compounds (3) dihydroxy compounds that do not have an aromatic ring structure are preferred from the viewpoint of the light resistance of the resulting polyurethane.
  • anhydrous sugar alcohols typified by dihydroxy compounds represented by the above general formula (4) include at least one selected from isosorbide, isomannide, and isoidite, which are stereoisomers. These may be used alone or in combination of two or more.
  • isosorbide obtained by dehydration and condensation of sorbitol produced from various starches, which are abundant as plant-derived resources and easily available, is most preferred from the viewpoints of availability and ease of production, light resistance, optical properties, moldability, heat resistance, and achievement of the Sustainable Development Goals (SDGs).
  • the method for producing the polycarbonate diol of the present invention is not particularly limited, and for example, a known method for producing a polycarbonate diol described in Schnell, Polymer Reviews, Vol. 9, pp. 9-20 (1994), WO 2015/199070, etc. can be used.
  • a dihydroxy compound composition containing a compound (1) described below and an aldehyde (A) having 3 to 8 carbon atoms described below, and a carbonate compound described below are polycondensed by an ester exchange reaction in the presence of a catalyst described below to obtain a polycarbonate diol composition containing a polycarbonate diol.
  • the dihydroxy compound composition may be a composition containing a compound (1) and an aldehyde (A) described below.
  • the compound (1) in the method for producing the polycarbonate diol composition of the present invention is a compound represented by the following general formula (1), and the same compound as the compound (1) mentioned in the description of the polycarbonate diol composition of the present invention can be used.
  • HO-(CH 2 ) n -OH (1) In the above general formula (1), n is an integer of 3 to 6.
  • the compound (1) in the method for producing a polycarbonate diol composition of the present invention can be treated as synonymous with the compound (1) in the polycarbonate diol composition of the present invention.
  • the compound (1) may be used alone or in combination of two or more types.
  • the compound (1) may contain a compound (1-1) represented by the following general formula (1-1) as necessary. HO-(CH 2 ) 6 -OH (1-1)
  • the content ratio of compound (1-1) in compound (1) is not particularly limited, and from the viewpoint of improving the handleability of the polycarbonate diol and the flexibility and low-temperature properties of the obtained polyurethane, it is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, and particularly preferably 70% by mass or more, relative to 100% of the total mass of compound (1). This content ratio can also be 90% by mass or more.
  • the upper limit of the content ratio of compound (1-1) in compound (1) is not particularly limited, and may be 100% by mass, or may be 99% by mass or less, relative to 100% of the total mass of compound (1).
  • aldehyde (A) In the method for producing the polycarbonate diol composition of the present invention, the aldehyde (A) can be treated as having the same meaning as the aldehyde (A) mentioned in the description of the polycarbonate diol composition of the present invention.
  • the aldehyde (A) may be used alone or in combination of two or more.
  • the aldehyde (A) that can be used in the method for producing a polycarbonate diol composition of the present invention can be an aldehyde having an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms. More specifically, the aliphatic hydrocarbon group can be an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms, which may have a branched structure, and which has a linear or cyclic structure.
  • the aldehyde having an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms in the method for producing the polycarbonate diol composition of the present invention can be treated as synonymous with the aldehyde having an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms described in the description of the polycarbonate diol composition of the present invention.
  • aldehyde (A) in the method for producing a polycarbonate diol composition of the invention include at least one selected from 6-hydroxyhexanal and adipaldehyde.
  • the upper limit of the content of the aldehyde (A) in the dihydroxy compound composition is not particularly limited, and is preferably 900 mass ppm or less based on the total mass of the dihydroxy compound composition from the viewpoint of maintaining the mechanical properties and chemical resistance of the obtained polyurethane well, and further suppressing the yellowing of the obtained polycarbonate diol composition to maintain the color tone well, and improving the polymerization stability during polyurethane polymerization.
  • the upper limit of the content of the aldehyde (A) is more preferably 700 ppm by mass or less, further preferably 500 ppm by mass or less, particularly preferably 400 ppm by mass or less, and particularly preferably 300 ppm by mass or less.
  • the lower limit of the content of the aldehyde (A) is not particularly limited, and from the viewpoints of excellent mechanical properties and chemical resistance of the obtained polyurethane and suppression of variation in the mechanical properties, and further, economic efficiency for reducing the aldehyde (A), the lower limit is usually preferably 1 ppm by mass or more, more preferably 5 ppm by mass or more, even more preferably 10 ppm by mass or more, particularly preferably 50 ppm by mass or more, and particularly preferably 100 ppm by mass or more, relative to the total mass of the dihydroxy compound composition.
  • the content ratio of the aldehyde (A) contained in the dihydroxy compound composition is not particularly limited, and is preferably 1 ppm by mass or more and 900 ppm by mass or less, more preferably 5 ppm by mass or more and 700 ppm by mass or less, even more preferably 10 ppm by mass or more and 500 ppm by mass or less, particularly preferably 50 ppm by mass or more and 400 ppm by mass or less, and particularly preferably 100 ppm by mass or more and 300 ppm by mass or less, relative to the total mass of the dihydroxy compound composition.
  • the method for controlling the content ratio of the aldehyde (A) in the dihydroxy compound composition is not particularly limited.
  • the content ratio of the aldehyde (A) can be controlled by adjusting the conversion rate of the carboxylic acid or the carboxylic acid ester in the hydrogenation reaction process.
  • the content ratio of the aldehyde (A) in the dihydroxy compound composition can be increased to a desired value by heating the dihydroxy compound composition in a raw material tank or the like in the presence of oxygen.
  • the compound (1) can be purified by distillation.
  • the acetal (A) produced as a by-product in the hydrogenation reaction step may decompose into the aldehyde (A) during the distillation step and may be mixed into the purified compound (1).
  • the aldehyde (A) may also react with a hydroxyl group to produce an acetal, which may be mixed into the compound (1).
  • aldehyde (A) in a dihydroxy compound composition having a small number of carbon atoms can be relatively easily separated by distillation purification, but when the boiling points of compound (1) and aldehyde (A) are close and separation as acetal (A) is difficult, it tends to remain in compound (1) as aldehyde (A) or acetal (A).
  • the upper limit of the content of the aldehyde (A) in the obtained polycarbonate diol composition is not particularly limited, but for the same reasons as those described for the polycarbonate diol composition of the present invention, it is preferably 440 mass ppm or less, more preferably 350 mass ppm or less, and even more preferably 300 mass ppm or less, relative to the total mass of the composition.
  • the lower limit of the content of the aldehyde (A) is not particularly limited, but for the same reasons as those described for the polycarbonate diol composition of the present invention, it is usually 1 mass ppm or more, preferably 5 mass ppm or more, more preferably 15 mass ppm or more, and even more preferably 50 mass ppm or more, relative to the total mass of the composition.
  • the content of the aldehyde (A) contained in the obtained polycarbonate diol composition is preferably 1 mass ppm or more and 440 mass ppm or less, more preferably 5 mass ppm or more and 400 mass ppm or less, even more preferably 15 mass ppm or more and 350 mass ppm or less, and particularly preferably 50 mass ppm or more and 300 mass ppm or less, relative to the total mass of the composition.
  • the number average molecular weight (Mn) of the obtained polycarbonate diol is preferably 250 or more and 5,000 or less, more preferably 300 or more and 4,000 or less, and even more preferably 400 or more and 3,000 or less, for the same reasons as those described for the polycarbonate diol composition of the present invention.
  • the dihydroxy compound composition further contains at least one of a compound (2) represented by the following general formula (2) and a dihydroxy compound (3) having a moiety represented by the following general formula (3) in a part of its structure, for the same reasons as those described for the polycarbonate diol composition of the present invention.
  • HO-R 1 -OH (2) (In the above general formula (2), R 1 represents a divalent alkylene group having 3 to 20 carbon atoms which may have a substituent.
  • the compound (2) represented by the above general formula (2) does not include the compound (1) represented by the above general formula (1).) -( CH2 -O)- (3) (However, this does not include the case where the moiety represented by the above general formula (3) is a part of -CH 2 -O-H.)
  • the compound (2) and the dihydroxy compound (3) in the method for producing a polycarbonate diol composition of the present invention may be the same as the compound (2) and the dihydroxy compound (3) described in the description of the polycarbonate diol composition of the present invention.
  • the compound (2) and the dihydroxy compound (3) in the method for producing a polycarbonate diol composition of the present invention may be treated as synonyms for the compound (2) and the dihydroxy compound (3) in the polycarbonate diol composition of the present invention.
  • the lower and upper limits of the content ratios of the structural unit (2) and the structural unit (3) in the obtained polycarbonate diol are the same as the lower and upper limits of the content ratios of the structural unit (2) and the structural unit (3) in the polycarbonate diol of the present invention.
  • the dihydroxy compound (3) is preferably at least one selected from isosorbide, isomannide, and isoidide for the same reasons as those described for the polycarbonate diol composition of the present invention.
  • the carbonate compound (sometimes referred to as "carbonic acid diester") that can be used in the method for producing the polycarbonate diol composition of the present invention is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and examples thereof include known carbonate compounds used in the synthesis of polycarbonate diols, such as dialkyl carbonates, diaryl carbonates, or alkylene carbonates. These carbonate compounds can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the use of the polycarbonate diol and the production conditions. For example, from the viewpoint of the reactivity of the dihydroxy compound and the carbonate compound, diaryl carbonate is preferred as the carbonate compound. From the viewpoint of economic efficiency, dialkyl carbonates or alkylene carbonates are preferred as the carbonate compound.
  • carbonate compounds include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, diphenyl carbonate, and ethylene carbonate.
  • the amount of carbonate compound used is not particularly limited, but a person skilled in the art can use the conditions described in WO 2015/199070 by optimizing them as appropriate according to known techniques, for example.
  • a known transesterification catalyst used in the synthesis of a polycarbonate diol can be used as a catalyst for promoting the transesterification reaction.
  • the reaction may be inhibited or excessively promoted when the polycarbonate diol is used to produce a polyurethane.
  • the type of the catalyst and the amount of the catalyst remaining in the polycarbonate diol are not particularly limited.
  • the conditions described in WO 2015/199070 can be appropriately optimized by a person skilled in the art according to known techniques.
  • ⁇ Catalyst Deactivator> when a catalyst is used in the polymerization reaction, the catalyst usually remains in the obtained polycarbonate diol, and the remaining catalyst may cause an increase in molecular weight or a change in composition when the polycarbonate diol is heated, or the polyurethane reaction may become uncontrollable.
  • a catalyst deactivator such as a phosphorus compound or the like can be added in an amount approximately equivalent in moles to the transesterification catalyst used to deactivate the transesterification catalyst. Furthermore, after the addition, the transesterification catalyst can be efficiently deactivated by heat treatment or the like.
  • the type and amount of the catalyst deactivator used, and the conditions of the heat treatment are not particularly limited, and a person skilled in the art can use, for example, the conditions described in WO 2015/199070 by optimizing them as appropriate according to known techniques.
  • the polyurethane of the present invention is a polyurethane produced using the polycarbonate diol composition of the present invention.
  • the method for producing the polyurethane of the present invention is not particularly limited, and those skilled in the art can use known polyurethane reaction conditions, such as those described in WO 2015/016261 and WO 2018/088575, by optimizing them appropriately according to known techniques.
  • the polyurethane of the present invention can be produced by reacting the polycarbonate diol composition of the present invention with a polyol other than the polycarbonate diol of the present invention, which is used as needed, and a polyisocyanate, which will be described later, and a chain extender, which will be described later, which is used as needed, at a temperature range from room temperature to 200°C.
  • the chain extender may be added from the beginning of the reaction or during the reaction.
  • the polyurethane of the present invention can be produced by first reacting the polycarbonate diol composition of the present invention with an excess of polyisocyanate to produce a prepolymer having an isocyanate group at its end, and then adding a chain extender to react with the prepolymer to increase the degree of polymerization of the polymer.
  • polyisocyanate used in the production of the polyurethane of the present invention any known polyisocyanate used in the production of polyurethanes can be used.
  • the polyisocyanate is not particularly limited, and examples thereof include various aliphatic, alicyclic, or aromatic polyisocyanate compounds described in WO 2015/016261 and WO 2018/088575.
  • aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate
  • known alicyclic diisocyanates such as 1,4-cyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, and 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane
  • aromatic diisocyanates such as xylylene diisocyanate, 4,4'-diphenyl diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, and 4,4'-diphenyldimethylmethane diisocyanate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and isophorone diisocyanate are preferred because they provide a good balance of physical properties for the polyurethane obtained and are available in large quantities industrially at low cost.
  • Chain extender used in the production of the polyurethane of the present invention any known chain extender used in the production of polyurethanes can be used.
  • the chain extender is not particularly limited, and examples thereof include low molecular weight polyols, amines, water, etc., as described in WO 2015/016261 and WO 2018/088575.
  • linear diols such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, and 1,12-dodecanediol; branched diols such as 2-methyl-1,3-propanediol and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol; diols having an ether group such as diethylene glycol and propylene glycol; diols having an alicyclic structure such as 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and 1,4-dihydroxyethylcyclohexane; xylylene glycol, 1,4-dihydroxyethylcyclohexane,
  • chain extenders examples include diols having an aromatic group such as hydroxyethylbenzene and 4,4'-methylenebis(hydroxyethylbenzene); polyols such as glycerin, trimethylolpropane, and pentaerythritol; hydroxyamines such as N-methylethanolamine and N-ethylethanolamine; polyamines such as ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, hexamethylenediamine, triethylenetetramine, diethylenetriamine, isophoronediamine, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 2-hydroxyethylpropylenediamine, 4,4'-diphenylmethanediamine, xylylenediamine, diphenyldiamine, hydrazine, and piperazine; and water.
  • chain extenders may be used alone or in combination of two or more.
  • a known chain terminator used in the production of polyurethanes can be used, if necessary, for the purpose of controlling the molecular weight of the polyurethane.
  • the chain terminator is not particularly limited, and examples thereof include compounds having one active hydrogen group, as described in WO 2015/016261 and WO 2018/088575.
  • monohydric alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, and hexanol
  • secondary amines such as diethylamine, dibutylamine, di-n-propylamine, n-butylamine, monoethanolamine, and diethanolamine. These may be used alone or in combination of two or more.
  • ⁇ Catalyst> When producing the polyurethane of the present invention, a known catalyst used in the production of polyurethanes can be used.
  • the catalyst is not particularly limited, and known polymerization catalysts such as tertiary amines and organic metal salts of tin, titanium, etc., as described in, for example, WO 2015/016261 and WO 2018/088575, can be used.
  • a solvent When producing the polyurethane of the present invention, a solvent may be used, if necessary.
  • the solvent is not particularly limited, and examples thereof include the solvents described in WO 2015/016261 and WO 2018/088575.
  • dimethylformamide diethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, methyl isobutyl ketone, dioxane, cyclohexanone, benzene, toluene, ethyl cellosolve, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the amounts and methods of use of the polyisocyanate, the chain extender, the chain terminator, the catalyst, and the solvent are not particularly limited, and may be any of the methods described in International Publication No. 2015
  • a person skilled in the art can use the conditions described in WO 2018/016261 and WO 2018/088575 by optimizing them as appropriate in accordance with known techniques.
  • the lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of the polyurethane of the present invention is not particularly limited, and from the viewpoint of obtaining good mechanical properties and chemical resistance of the obtained polyurethane, it is preferably 50,000 or more, more preferably 100,000 or more, and even more preferably 150,000 or more.
  • the upper limit of the weight average molecular weight (Mw) is not particularly limited, and from the viewpoint of maintaining good chemical resistance of the obtained polyurethane, it is preferably 500,000 or less, more preferably 300,000 or less, and even more preferably 200,000 or less.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polyurethane of the present invention is preferably from 50,000 to 500,000, more preferably from 100,000 to 300,000, and even more preferably from 150,000 to 200,000.
  • the lower limit of the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polyurethane of the present invention is not particularly limited, and from the viewpoint of obtaining good mechanical properties and chemical resistance of the obtained polyurethane, it is preferably 1.50 or more, more preferably 2.00 or more, and even more preferably 2.50 or more.
  • the upper limit of the molecular weight distribution (Mw/Mn) is not particularly limited, and from the viewpoint of maintaining good mechanical properties and chemical resistance of the obtained polyurethane, it is preferably 4.00 or less, more preferably 3.00 or less, and even more preferably 2.90 or less.
  • the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polyurethane of the present invention is preferably 1.50 or more and 4.00 or less, more preferably 2.00 or more and 3.00 or less, and even more preferably 2.50 or more and 2.90 or less.
  • Mw weight average molecular weight
  • Mw/Mn molecular weight distribution
  • the polyurethane of the present invention is excellent in mechanical properties and chemical resistance, and has good heat resistance and weather resistance, and therefore can be widely used in foams, elastomers, elastic fibers, paints such as water-based polyurethane paints, fibers, pressure-sensitive adhesives, adhesives, flooring materials, sealants, medical materials, artificial leather, synthetic leather, coating agents, active energy radiation-curable polymer compositions, and the like.
  • the polyurethane of the present invention when used in applications such as active energy radiation curable polymer compositions, artificial leather, synthetic leather, paints such as water-based polyurethane paints, coating agents, elastic fibers, pressure sensitive adhesives, and adhesives, it has a good balance of chemical resistance, flexibility, heat resistance, and weather resistance, and therefore can impart good properties such as high durability in areas that come into contact with human skin or where cosmetic agents or disinfectant alcohol are used, sufficient flexibility, and resistance to physical impacts.
  • the polyurethane of the present invention can also be suitably used in automotive applications where heat resistance is required, and outdoor applications where weather resistance is required.
  • the polycarbonate diol composition of the present invention contains the aldehyde (A), the variation in mechanical properties of the resulting polyurethane is suppressed. Although the reason for this is not clear, it is presumed to be as follows.
  • the polycarbonate diol composition of the present invention contains the aldehyde (A), the resulting polyurethane has good mechanical properties and chemical resistance, and the balance between the two is excellent. Although the reason for this is unclear, it is presumed to be as follows.
  • the polycarbonate diol composition of the present invention when good color tone is required for the polycarbonate diol composition or the resulting polyurethane, in the polycarbonate diol composition of the present invention, by setting the content of aldehyde (A) to a predetermined value or less, specifically 440 mass ppm or less, yellowing of the polycarbonate diol composition can be suppressed and the color tone can be maintained at a good level. As a result, the color tone of the resulting polyurethane can be made good. The reason for this is unclear, but is presumed to be as follows.
  • the dihydroxy compound composition which is the raw material of the polycarbonate diol composition, may contain an aldehyde (A).
  • an aldehyde (A) is generated by oxidation of the dihydroxy compound or dealcoholization of an acetal compound, or is generated as a by-product during the synthesis of the dihydroxy compound.
  • the aldehyde (A) When the dihydroxy compound and the carbonate compound are polycondensed by transesterification in the presence of a catalyst, the aldehyde (A) generates radicals, and aldehyde groups, carboxylic acids, double bonds, etc. are generated in the dihydroxy compound or polycarbonate diol structure to form a conjugated structure.
  • the polycarbonate diol composition turns yellow and the color tone is deteriorated.
  • the aldehyde (A) when the composition is stored for a long period of time, the aldehyde (A) generates radicals due to factors such as oxygen mixed in, and aldehyde groups, carboxylic acids, double bonds, etc. are generated in the dihydroxy compound composition or polycarbonate diol structure to form a conjugated structure. From this, it is presumed that the polycarbonate diol composition turns yellow and the color tone is deteriorated.
  • evaluation method In the following, the evaluation methods for each physical property value are as follows.
  • aldehyde (A) in dihydroxy compound composition ⁇ Content of aldehyde (A) in dihydroxy compound composition>
  • the content of aldehyde (A) in the dihydroxy compound composition containing 1,6-hexanediol as the dihydroxy compound (compound (1)) used in the examples and comparative examples was measured according to the following procedure.
  • aldehyde (A) refers to 6-hydroxyhexanal
  • the definition of "content ratio of aldehyde (A)” is as described above in the explanation of aldehyde (A).
  • aldehyde (A) in 1,6-hexanediol means aldehyde (A) in a 1,6-hexanediol composition containing 1,6-hexanediol as a main component and aldehyde (A) as a minor component.
  • Constaining as a main component means that the component is contained in an amount of 95.0% by mass or more relative to the total mass of the composition (100% by mass).
  • 1,6-Hexanediol was dissolved in CDCl 3 , and 1 H- NMR measurement was carried out using a nuclear magnetic resonance spectrometer (400 MHz, manufactured by JEOL Ltd., model name: ECZ-400) at a measurement temperature of 30° C. and an accumulation number of 32.
  • a nuclear magnetic resonance spectrometer 400 MHz, manufactured by JEOL Ltd., model name: ECZ-400
  • the content ratio (unit: mass%) of the aldehyde (A) in the dihydroxy compound composition relative to the total mass of the dihydroxy compound composition (100%) was calculated using the integral value a of the peak of the 1 H proton of the aldehyde group in the aldehyde (A) (6-hydroxyhexanal) present at ⁇ 9.80 to 9.75 ppm, the integral value b of the peak of the 4H proton of the ⁇ -methylene group in 1,6-hexanediol present at ⁇ 3.69 to 3.50 ppm, and the following formula.
  • the content of aldehyde (A) in the dihydroxy compound composition containing 1,6-hexanediol and 1,4-butanediol or isosorbide as dihydroxy compounds used in the examples was calculated from the 1 H-NMR measurement results using the integral value of the proton peak of the aldehyde group in aldehyde (A) (6-hydroxyhexanal), the integral value of the proton peak of the ⁇ -methylene group in each dihydroxy compound, the molecular weight of each dihydroxy compound, and a formula similar to the above formula.
  • the polycarbonate diol composition was dissolved in CDCl 3 , and 1 H-NMR measurement was performed using a nuclear magnetic resonance spectrometer (400 MHz, manufactured by JEOL Ltd., model name: ECZ-400) at a measurement temperature of 30° C. and an accumulation number of 64. From the obtained 1 H-NMR measurement results, three peaks observed at the following signal positions were identified, and integral values A to C of each peak were obtained.
  • a nuclear magnetic resonance spectrometer 400 MHz, manufactured by JEOL Ltd., model name: ECZ-400
  • the integral value of the peak derived from the structural unit at the polycarbonate diol terminal derived from the aldehyde (A) was defined as “ ALDm ".
  • the integral value of the peak derived from the structural unit at the polycarbonate diol terminal derived from 1,6-hexanediol (hereinafter abbreviated as "16HD”) was taken as “16HD m .”
  • the integral value of the peak derived from the structural unit derived from 16HD in the polycarbonate diol other than the polycarbonate diol terminal was defined as "16HD o ".
  • the content ratio (unit: mass%) of the aldehyde (A) in the polycarbonate diol composition relative to 100% by total mass of the polycarbonate diol (PCD) composition was calculated from the 1 H-NMR measurement results using the integral value of the peak derived from the structural unit at the polycarbonate diol terminal, the integral value of the peak derived from the structural unit in the polycarbonate diol other than the polycarbonate diol terminal, the number average molecular weight M(PCD) of the polycarbonate diol, and a formula similar to the above formula.
  • the polycarbonate diol composition was subjected to thin-film distillation to remove unreacted materials, and the resulting reaction product was dissolved in CDCl 3 , and 1 H-NMR measurement was performed using a nuclear magnetic resonance spectrometer (400 MHz, manufactured by JEOL Ltd., model name: ECZ-400) at a measurement temperature of 30° C. and an accumulation number of 128 times. From the obtained 1H -NMR measurement results, two peaks observed at the following signal positions were identified, and integral values A and B of each peak were obtained. Using the following formula, the content ratio of formyl terminal groups (unit: mol%) relative to 100 mol% of the total terminal groups of the polycarbonate diol was calculated.
  • APHA value was measured by comparing the polycarbonate diol composition samples with a standard solution placed in a colorimetric tube in accordance with JIS K0071-1 (1998).
  • the reagent used was a chromaticity standard solution 1000 degrees (1 mgPt/mL) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.).
  • Mass average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of polyurethane were determined by gel permeation chromatography (GPC measurement) according to the following procedure.
  • the polyurethane sample was dissolved in dimethylacetamide (containing 0.3% by mass of anhydrous lithium bromide) so that the polyurethane concentration was 0.07% by mass, and this was used as a sample for GPC measurement.
  • GPC device manufactured by Tosoh Corporation, model name: HLC-8420, column: 2 columns of Tosoh Corporation's TSKgel SuperAWM-H
  • GPC measurement was performed under the following measurement conditions: sample injection amount of about 40 ⁇ L, column temperature of 40° C., dimethylacetamide (containing 0.3% by mass of anhydrous lithium bromide) as the measurement solvent (mobile phase), and flow rate of 0.6 mL/min.
  • the molecular weight of the polyurethane was measured in terms of number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw), and molecular weight distribution (Mw/Mn) in terms of standard polystyrene using a commercially available monodisperse polystyrene solution as a standard sample.
  • the polyurethane solutions obtained in the examples and comparative examples were applied to a 0.1 mm thick fluororesin sheet (product name: fluoro tape "Nitoflon 900", manufactured by Nitto Denko Corporation) using an applicator with a clearance of 500 ⁇ m, and then dried at a temperature of 80° C. for 1 hour, then at 100° C. for 0.5 hour, and further dried in a vacuum state at 100° C. for 1.0 hour to dry and remove the solvent (DMF), and then left to stand at a constant temperature and humidity of 23° C. and 55% RH for 12 hours or more to obtain a laminated film in which a polyurethane layer was formed on the surface of the fluororesin sheet.
  • a fluororesin sheet product name: fluoro tape "Nitoflon 900", manufactured by Nitto Denko Corporation
  • the thickness of the polyurethane layer after drying was 100 ⁇ m. After peeling the polyurethane layer from the obtained laminated film, a rectangular polyurethane film (length 150 mm, width 10 mm, thickness 100 ⁇ m) was cut out to prepare a sample piece for a tensile test.
  • the polyurethane solutions obtained in the Examples and Comparative Examples were applied to a 0.1 mm thick fluororesin sheet (product name: fluorotape "Nitoflon 900", manufactured by Nitto Denko Corporation) using an applicator with a clearance of 500 ⁇ m, and then dried at a temperature of 80° C. for 1 hour, then at 100° C. for 0.5 hour, and further at 100° C. in a vacuum state for 1.0 hour to dry and remove the solvent (DMF), thereby obtaining a laminated film in which a polyurethane layer was formed on the surface of the fluororesin sheet.
  • the thickness of the polyurethane layer after drying was 100 ⁇ m.
  • a square polyurethane film (3 cm long, 3 cm wide, 100 ⁇ m thick) was cut out and used as a sample piece for chemical resistance testing.
  • Example I-1 ⁇ Example I-1>
  • a portion of 16HD 36 g was heated at 130° C. for 3 hours while bubbling air therethrough, and the 16HD was partially oxidized and converted to 6-hydroxyhexanal. Except for this, the reaction was carried out under the same conditions as in Comparative Example I-1.
  • the resulting polycarbonate diol composition was designated "PCD2". The above-mentioned evaluations were carried out on this PCD2, and the evaluation results are shown in Table 1.
  • Example I-2 In Comparative Example I-1, a portion of 16HD (99 g) was heated at 130° C. for 3 hours while bubbling air therethrough, and the 16HD was partially oxidized and converted to 6-hydroxyhexanal. Except for this, the reaction was carried out under the same conditions as in Comparative Example I-1.
  • the resulting polycarbonate diol composition was designated "PCD3". The above-mentioned evaluations were carried out on this PCD3, and the evaluation results are shown in Table 1.
  • Example I-3 In Comparative Example I-1, a portion of 16HD (313 g) was heated at 130° C. for 3 hours while bubbling air therethrough, and the 16HD was partially oxidized and converted to 6-hydroxyhexanal. Except for this, the reaction was carried out under the same conditions as in Comparative Example I-1.
  • the resulting polycarbonate diol composition was designated "PCD4".
  • the above-mentioned evaluations were carried out on this PCD4, and the evaluation results are shown in Table 1.
  • Example I-4> In Comparative Example I-1, the reaction was carried out under the same conditions as in Comparative Example I-1, except that 16HD, which was obtained by heating 16HD at 130° C. for 3 hours while bubbling air and converting a portion of the 16HD into 6-hydroxyhexanal, and 14BG were used in the amounts shown in Table 1 as the raw materials for the structural unit (1), and DPC and an aqueous Mg catalyst solution were added in the amounts shown in Table 1.
  • the resulting copolymeric polycarbonate diol composition was designated "PCD5.” The above-mentioned evaluations were carried out on this PCD5, and the evaluation results are shown in Table 1.
  • Example I-5> In Comparative Example I-1, the reaction was carried out under the same conditions as in Comparative Example I-1, except that 16HD, which was obtained by heating 16HD at 130° C. for 3 hours while bubbling air therethrough and partially oxidizing the 16HD to convert it into 6-hydroxyhexanal, was used as the raw material for structural unit (1), and ISB was used as the raw material for structural unit (3) in the amounts shown in Table 1, and DPC and the aqueous Mg catalyst solution were added in the amounts shown in Table 1. The resulting copolymeric polycarbonate diol composition was designated "PCD6". The above-mentioned evaluations were carried out on this PCD6, and the evaluation results are shown in Table 1.
  • Example I-1 to I-5 and Comparative Example I-1 the content of 6-hydroxyhexanal (aldehyde (A)) contained in the raw material 16HD used in the production of polycarbonate diol was changed by changing the amount of 16HD bubbled with air.
  • the aldehyde (A) contained in the obtained PCD2 to 6 includes free 6-hydroxyhexanal and 6-hydroxyhexanal bound to polycarbonate diol.
  • no compound corresponding to the aldehyde (A) was detected in the obtained PCD1.
  • Table 1 below also lists the evaluation results of polyurethane polymerization stability and polyurethane solution viscosity for Examples II-1 to II-3 and Comparative Example II-1 described below.
  • PCD1 to PCD4 after thin-film distillation will be referred to as PCD1A, PCD2A, PCD3A, and PCD4A, respectively.
  • the contents of aldehyde (A) and formyl terminal groups in PCD1A to PCD4A obtained by thin-film distillation are shown in Table 2.
  • Aldehydes (A) contained in PCD2A to PCD4A obtained after thin-film distillation of PCD2 to PCD4 include free 6-hydroxyhexanal and 6-hydroxyhexanal bound to polycarbonate diol. No compound corresponding to aldehyde (A) was detected in PCD1A obtained after thin-film distillation of PCD1.
  • NCO/OH molar ratio refers to the ratio (molar ratio) of the total amount of substance (number of moles) of MDI to the value obtained by subtracting the total amount of substance (number of moles) of water contained from the total amount of substance (number of moles) of polycarbonate diol and 14BG when MDI is added.
  • Table 2 shows the polymerization stability during polyurethane polymerization and the evaluation results of the polyurethane solution.
  • Examples II-1 to II-3> In Comparative Example II-1, except that PCD2A, PCD3A or PCD4A was used instead of PCD1A and the amount of each raw material was changed to the amount shown in Table 2, polyurethane polymerization was carried out under the same conditions and in the same manner as in Comparative Example II-1 to obtain a polyurethane solution.
  • Table 2 shows the polymerization stability during polyurethane polymerization and the evaluation results of the polyurethane solution.
  • Examples II-1 to II-3 the coefficient of variation of the mechanical strength of the polyurethane was low, the quality of the polyurethane was uniform, and the breaking strength, breaking elongation, and chemical resistance were good.
  • the polyurethanes obtained in Examples II-1 and II-2 had better mechanical properties and chemical resistance than the polyurethanes obtained in Example II-3 and Comparative Example II-1, and were well-balanced between the two.
  • Comparative Example II-1 since the polycarbonate diol composition did not contain the aldehyde (A), the coefficient of variation of the mechanical strength of the polyurethane was high, the quality of the polyurethane was non-uniform, and the breaking strength was insufficient.

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Abstract

下記一般式(1)で表される化合物(1)に由来する構造単位(1)を含むポリカーボネートジオールと炭素数3以上8以下のアルデヒドを含有するポリカーボネートジオール組成物。下記一般式(1)で表される化合物(1)と炭素数3以上8以下のアルデヒドを含有するジヒドロキシ化合物組成物と、カーボネート化合物とを触媒存在下、エステル交換反応により重縮合させて、ポリカーボネートジオールを含有するポリカーボネートジオール組成物を得る、ポリカーボネートジオール組成物の製造方法。このポリカーボネートジオール組成物を用いて得られるポリウレタン。 HO-(CH-OH (1) (上記一般式(1)中、nは、3~6の整数である。)

Description

ポリカーボネートジオール組成物、ポリカーボネートジオール組成物の製造方法、及びポリウレタン
 本発明は、ポリカーボネートジオール組成物、及びポリカーボネートジオール組成物の製造方法に関する。
 さらに、本発明は、前記ポリカーボネートジオール組成物を用いて得られるポリウレタンに関する。
 工業規模で生産されているポリウレタンとして、ソフトセグメント部の原料にポリカーボネートジオールを用いた、ポリカーボネートタイプのポリウレタンが提案されている(非特許文献1)。
 ポリカーボネートタイプのポリウレタンは、耐熱性及び耐加水分解性において最良な耐久グレードとされており、耐久性フィルムや自動車用人工皮革、(水系)塗料、接着剤として広く利用されている。
 ポリカーボネートタイプのポリウレタンの原料として、現在広く市販されているポリカーボネートジオールでは、主に1,6-ヘキサンジオールが原料のジヒドロキシ化合物として用いられている。
 さらに、ポリウレタンの柔軟性や結晶性、強度などを向上するため、1,6-ヘキサンジオール等の炭素数3~6の直鎖脂肪族系ジオール同士、またはこれらの直鎖脂肪族系ジオールと他のジヒドロキシ化合物を組み合わせて用いた脂肪族ポリカーボネートジオールがポリウレタンの原料として提案されている。
 例えば、特許文献1には、ポリカーボネートジオールの原料のジヒドロキシ化合物として、1,6-ヘキサンジオールと1,5-ペンタンジオールとを組み合わせることで、得られるポリウレタンの柔軟性や弾性回復性を向上する技術が開示されている。
 特許文献2には、ポリカーボネートジオールの原料のジヒドロキシ化合物として、1,6-ヘキサンジオールと1,4-ブタンジオールとを組み合わせることで、得られるポリウレタンの耐油性、耐熱性、耐寒性を向上する技術が開示されている。
 特許文献3には、ポリカーボネートジオールの原料のジヒドロキシ化合物として、1,6-ヘキサンジオールとイソソルバイドとを組み合わせることで、得られるポリウレタンの強度や硬度を向上する技術が開示されている。
特開平2-289616号公報 特開平5-51428号公報 特開2012-072350号公報
"ポリウレタンの基礎と応用"96頁~106頁 松永勝治 監修、(株)シーエムシー出版、2006年11月発行
 しかしながら、1,6-ヘキサンジオール等の炭素数3~6の直鎖脂肪族系ジオールに含まれるアルデヒドが、該直鎖脂肪族系ジオールを用いて得られたポリカーボネートジオールを原料とするポリウレタンの機械的特性と耐薬品性等の物性や、前記機械的強度のバラツキに影響を及ぼすことについて、特許文献1~3は何ら言及していない。
 そのため、従来、1,6-ヘキサンジオール等の炭素数3~6の直鎖脂肪族系ジオールを用いて得られたポリカーボネートジオールを原料として、ポリウレタンを工業的に製造並びに使用するにあたってのコストや品質において、十分に満足し得る結果は得られていなかった。
 本発明は、1,6-ヘキサンジオール等の炭素数3~6の直鎖脂肪族系ジオールを原料にして得られたポリカーボネートジオールを含むポリカーボネートジオール組成物であって、該ポリカーボネートジオール組成物を用いて得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性に優れ、前記機械的特性のバラツキが抑制されたポリカーボネートジオール組成物を提供することを課題とする。
 本発明者らは、ポリカーボネートジオール組成物に特定のアルデヒドを含有させることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。
 本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
[1] 下記一般式(1)で表される化合物(1)に由来する構造単位(1)を含むポリカーボネートジオールと炭素数3以上8以下のアルデヒドを含有するポリカーボネートジオール組成物。
   HO-(CH-OH    (1)
  (上記一般式(1)中、nは、3~6の整数である。)
[2] 前記アルデヒドが、炭素数2以上7以下の脂肪族炭化水素基を有するアルデヒドである、[1]に記載のポリカーボネートジオール組成物。
[3] 前記アルデヒドが、6-ヒドロキシヘキサナール及びアジポアルデヒドから選ばれる少なくとも1種である、[2]に記載のポリカーボネートジオール組成物。
[4] 前記化合物(1)が、下記一般式(1-1)で表される化合物(1-1)を含む、[1]~[3]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物。
   HO-(CH-OH    (1-1)
[5] 前記ポリカーボネートジオール組成物が、該組成物の総質量に対して、前記アルデヒドを440質量ppm以下含有する、[1]~[4]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物。
[6] 前記ポリカーボネートジオール組成物が、該組成物の総質量に対して、前記アルデヒドを1質量ppm以上含有する、[1]~[5]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物。
[7] 前記ポリカーボネートジオールのホルミル末端基の含有割合が、該ポリカーボネートジオールの総末端基100モル%に対して、0.01モル%以上である、[1]~[6]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物。
[8] 前記ポリカーボネートジオールの数平均分子量(Mn)が250以上5000以下である、[1]~[7]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物。
[9] 前記ポリカーボネートジオールが、さらに、下記一般式(2)で表される化合物(2)に由来する構造単位(2)、及び、構造の一部に下記一般式(3)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物(3)に由来する構造単位(3)から選ばれる少なくとも1種を含む、[1]~[8]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物。
   HO-R-OH       (2)
(上記一般式(2)中、Rは、置換基を有してもよい、炭素数3~20の二価のアルキレン基を示す。ただし、上記一般式(2)で表される化合物(2)は、前記一般式(1)で表される化合物(1)を含まない。)
   -(CH-O)-      (3)
(但し、上記一般式(3)で表される部位が-CH-O-Hの一部である場合を除く。)
[10] 前記化合物(1)が、バイオ原料由来の化合物を含む、[1]~[9]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物。
[11] 前記化合物(1)が、バイオ原料由来の化合物単独物、或いは、バイオ原料由来の化合物及び化石燃料由来の化合物を含む混合物である、[10]に記載のポリカーボネートジオール組成物。
[12] 前記バイオ原料由来の化合物が、非可食性バイオマス及び/又は非化石燃料に由来する化合物である、[10]又は[11]に記載のポリカーボネートジオール組成物。
[13] 下記一般式(1)で表される化合物(1)と炭素数3以上8以下のアルデヒドを含有するジヒドロキシ化合物組成物と、カーボネート化合物とを触媒存在下、エステル交換反応により重縮合させて、ポリカーボネートジオールを含有するポリカーボネートジオール組成物を得る、ポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
   HO-(CH-OH    (1)
  (上記一般式(1)中、nは、3~6の整数である。)
[14] 前記アルデヒドが、炭素数2以上7以下の脂肪族炭化水素基を有する、[13]に記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
[15] 前記アルデヒドが、6-ヒドロキシヘキサナール及びアジポアルデヒドから選ばれる少なくとも1種である、[14]に記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
[16] 前記化合物(1)が、下記一般式(1-1)で表される化合物(1-1)を含む、[13]~[15]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
   HO-(CH-OH    (1-1)
[17] 前記ポリカーボネートジオール組成物が、該組成物の総質量に対して、アルデヒドを440質量ppm以下含有する、[13]~[16]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
[18] 前記ジヒドロキシ化合物組成物が、該組成物の総質量に対して、前記アルデヒドを1質量ppm以上含有する、[13]~[17]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
[19] 前記ジヒドロキシ化合物組成物が、該組成物の総質量に対して、アルデヒドを900質量ppm以下含有する、[13]~[18]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
[20] 前記ポリカーボネートジオールの数平均分子量(Mn)が250以上5000以下である、[13]~[19]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
[21] 前記ジヒドロキシ化合物組成物が、さらに下記一般式(2)で表される化合物(2)、及び、構造の一部に下記一般式(3)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物(3)の少なくとも一種を含む、[13]~[20]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
   HO-R-OH       (2)
(上記一般式(2)中、Rは、置換基を有してもよい、炭素数3~20の二価のアルキレン基を示す。ただし、上記一般式(2)で表される化合物(2)は、前記一般式(1)で表される化合物(1)を含まない。)
   -(CH-O)-      (3)
(但し、上記一般式(3)で表される部位が-CH-O-Hの一部である場合を除く。)
[22] [1]~[12]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物を用いて得られるポリウレタン。
[23] 活性エネルギー線硬化性重合体組成物、人工皮革、合成皮革、塗料、コーティング剤、弾性繊維、粘着剤、及び接着剤からなる群より選ばれるいずれかに用いられる、[22]に記載のポリウレタン。
 本発明によれば、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性に優れるとともに、前記機械的特性のバラツキが抑制された高品質のポリウレタンを安定に製造することが可能なポリカーボネートジオール組成物が提供される。
 以下、本発明の形態について詳細に説明する。本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
 本明細書において、「構造単位」とは、ポリカーボネートジオールの製造に用いる原料化合物が重合することにより形成された、前記原料化合物に由来する単位である。「構造単位」は、得られた重合体において任意の連結基に挟まれた部分構造を示す。構造単位には重合体の末端部分で一方が連結基であり、もう一方が重合反応性基である部分構造も含む。構造単位は、重合反応によって直接形成された単位であってもよく、得られた重合体を処理することによって前記単位の一部が別の構造に変換されたものであってもよい。
 本明細書において、「繰り返し単位」とは、「構造単位」と同義である。
 本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、特に断りのない限り、「~」の前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。例えば、「A~B」は、A以上B以下であることを意味する。
 本明細書において、「A又はBを含む」とは、特に断りのない限り、「Aを含む」、「Bを含む」及び「A及びBを含む」ことを意味する。
 本明細書において、「質量%」は全体量100質量%中に含まれる所定の成分の含有割合を示す。
 本明細書において“質量%”と“重量%”、“質量ppm”と“重量ppm”、及び“質量部”と“重量部”とは、それぞれ同義である。
 本明細書において、単に“ppm”と記載した場合は、“重量ppm”のことを示す。
 本明細書において、「得られたポリウレタン」とは、本発明のポリカーボネートジオール組成物を用いて製造したポリウレタンのことをいう。
[ポリカーボネートジオール組成物]
 本発明のポリカーボネートジオール組成物は、下記一般式(1)で表される化合物(1)に由来する構造単位(1)を含むポリカーボネートジオール(以下、「本発明のポリカーボネートジオール」と称す場合がある。)と、炭素数3以上8以下のアルデヒドを含有するポリカーボネートジオール組成物である。
   HO-(CH-OH    (1)
  (上記一般式(1)中、nは、3~6の整数である。)
 以下において、本発明に係る「炭素数3以上8以下のアルデヒド」を「アルデヒド(A)」と称す場合がある。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物は、アルデヒド(A)を含むことにより、得られたポリウレタンの機械的強度と耐薬品性が優れたものとなり、且つ、前記機械的強度のバラツキが抑制された高品質のポリウレタンを安定に製造することが可能となる。
 前記アルデヒド(A)の詳細については、後述する。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物は、前記ポリカーボネートジオールが前記構造単位(1)を含むことにより、得られたポリウレタンの機械的特性、耐薬品性、柔軟性、及び低温特性等を良好にできる。
 前記化合物(1)の詳細については、後述する。
<アルデヒド(A)>
 本発明におけるアルデヒド(A)は、炭素数3以上8以下のアルデヒドであれば、特に限定されるものではなく、公知のアルデヒド化合物や、前記化合物(1)のヒドロキシ基をアルデヒド基に置き換えたアルデヒド化合物を採用することができる。
 本発明におけるアルデヒド(A)の炭素数は、好ましくは炭素数3以上6以下であり、より好ましくは炭素数4以上6以下であり、さらに好ましくは炭素数6である。
 本発明におけるアルデヒド(A)は、得られたポリウレタンの機械的強度と耐薬品性及び機械的強度のバラツキ抑制の観点から、炭素数2以上7以下の脂肪族炭化水素基を有するアルデヒドを用いることができる。前記脂肪族炭化水素基としてより具体的には、炭素数2以上7以下、且つ、分岐構造を有してもよい、直鎖状構造又は環状構造を有する脂肪族炭化水素基を挙げることができる。
 アルデヒド基はヒドロキシ基と反応してアセタール基に変化する場合がある。よって、本発明におけるアルデヒド(A)とは、前記アルデヒド化合物のアルデヒド基をアセタール基に置き換えたアセタール化合物(以下、「アセタール(A)」と称す場合がある。)も含む。即ち、本発明におけるアルデヒド(A)の含有量は、アルデヒド化合物とそのアセタール変性物であるアセタール(A)との合計の含有量を意味する。
 前記アセタール(A)としては、例えば、前記アルデヒド(A)のアルデヒド基がヒドロキシ基と反応してアセタール基に変化したアセタール化合物(a);前記アルデヒド(A)のアルデヒド基1個に対して、モノヒドロキシ化合物が2分子反応したアセタール化合物(b);前記アルデヒド(A)のアルデヒド基1個に対して、ジヒドロキシ化合物が1分子反応したアセタール化合物(c);前記アルデヒド(A)のアルデヒド基1個に対して、モノヒドロキシ化合物が1分子反応したヘミアセタール化合物(d);が挙げられる。
 前記アセタール(A)はこれらの1種であってもよく、2種以上であってもよい。
 さらに、本発明におけるアルデヒド(A)は、本発明のポリカーボネートジオール組成物中で遊離しているアルデヒド(A)と、該ポリカーボネートジオール組成物中のポリカーボネートジオールに結合又は会合若しくはポリカーボネートジオールの構造の一部に含まれているアルデヒド(A)の両方を含むものとする。
 上記の「ポリカーボネートジオールに結合又は会合若しくはポリカーボネートジオールの構造の一部に含まれているアルデヒド(A)」の形態は、特に限定されるものではなく、例えば、前記アルデヒド(A)に含まれるヒドロキシ基やアミノ基が反応し、前記ポリカーボネートジオール中で、カーボネート結合やウレタン結合を形成している形態が挙げられる。
 前記アルデヒド(A)は、前記化合物(1)の前駆体である炭素数3~6のカルボン酸又は該カルボン酸のエステル誘導体を水素化反応させ前記化合物(1)を製造する際の、該水素化反応工程において副生する。
 前記「化合物(1)の前駆体」の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、前記一般式(1)で表される化合物(1)において、以下のようなものが挙げられる。
n=3の場合は、マロン酸又はマロン酸エステル;
n=4の場合は、コハク酸又はコハク酸エステル;
n=5の場合は、グルタル酸又はグルタル酸エステル;
n=6(後述の化合物(1-1))の場合は、アジピン酸又はアジピン酸エステル;
 前記化合物(1)の製造段階において、副生物であるアルデヒド(A)を多くする方法としては、例えば、以下のような方法が挙げられる。
・水素化反応で使用する触媒量を少なくする。
・水素化反応の滞留時間を短くする。
・水素化反応の水素圧力を過小にする。
 逆に、前記化合物(1)の製造段階において、副生物であるアルデヒド(A)を低減する方法としては、例えば、以下のような方法が挙げられる。
・水素化反応で使用する触媒量を多くする。
・水素化反応の滞留時間を長くする。
・水素化反応の水素圧力を過大にする。
 アセタール(A)の水素化は、アルデヒド(A)とは異なる水素化触媒に依存する。このため、アルデヒド(A)を含む化合物(1)の水素化は、通常の水素化触媒を使用して行われるが、この水素化触媒ではアセタール(A)が水素化されにくく、これにより前記化合物(1)中にアセタール(A)が残存することがある。
 さらに、前記化合物(1)の製造においては、通常、水素化反応工程の後に、蒸留により前記化合物(1)を精製するが、水素化反応工程にて副生したアセタール(A)が蒸留工程においてアルデヒド(A)に分解して、精製した前記化合物(1)中にアルデヒド(A)が混入する場合がある。また、アルデヒド(A)がヒドロキシ基と反応して生成したアセタール(A)が、精製後の前記化合物(1)中に混入することがある。
 一般に、ジヒドロキシ化合物の製造工程で副生する不純物の沸点が、前記ジヒドロキシ化合物の沸点と有意に異なる場合、この不純物は、蒸留精製により比較的容易に分離除去される。しかし、本発明においては、アルデヒド(A)及びアセタール(A)は、前記化合物(1)と沸点が近いため、前記化合物(1)から分離除去することが難しく、蒸留精製後の前記化合物(1)中に、アルデヒド(A)やアセタール(A)が残存することがある。
 本発明におけるアルデヒド(A)の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、分子内に1以上、好ましくは分子内に6以下の、アルデヒド基を有する、炭素数4以上6以下の化合物が挙げられる。具体的には、前記一般式(1)で表される化合物(1)において、以下のようなものが挙げられる。
n=3の場合は、3-ヒドロキシプロパナール等のモノアルデヒド化合物、マロンジアルデヒドのようなジアルデヒド化合物;
n=4の場合は、4-ヒドロキシブタナール等のモノアルデヒド化合物、スクシンアルデヒドのようなジアルデヒド化合物;
n=5の場合は、5-ヒドロキシペンタナール等のモノアルデヒド化合物、グルタルアルデヒドのようなジアルデヒド化合物;
n=6(後述の化合物(1-1))の場合は、6-ヒドロキシヘキサナール等のモノアルデヒド化合物、アジポアルデヒドのようなジアルデヒド化合物;
 前記アルデヒド(A)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 アルデヒド(A)としては、これらの中でも、6-ヒドロキシヘキサナール及びアジポアルデヒドから選ばれる少なくとも1種が好ましい。
<アルデヒド(A)の含有割合>
 本発明のポリカーボネートジオール組成物中の前記アルデヒド(A)の含有割合は、該組成物中の前記アルデヒド(A)の含有割合のことをいう。
 前記ポリカーボネートジオール組成物が前記アセタール(A)を含有する場合は、本発明のポリカーボネートジオール組成物中の前記アルデヒド(A)の含有割合は、該組成物中の前記アルデヒド(A)及び前記アセタール(A)の合計の含有割合のことをいう。
 前記ポリカーボネートジオール組成物中のアルデヒド(A)の含有割合の下限は、特に限定されるものではなく、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性に優れ、且つ、前記機械的特性のばらつきが抑制されること、さらに、前記アルデヒド(A)を低減するための経済性の観点から、該組成物の総質量に対して、1質量ppm以上が好ましく、5質量ppm以上がより好ましく、15質量ppm以上がさらに好ましく、50質量ppm以上が特に好ましい。
 一方、前記アルデヒド(A)の含有割合の上限は、特に限定されるものではなく、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性を良好に維持する観点から、該組成物の総質量に対して、440質量ppm以下が好ましい。
 アルデヒド(A)の含有割合が多すぎると、ポリカーボネートジオール組成物を用いてポリウレタンを製造する際の製造条件によっては、アルデヒド(A)が、ポリカーボネートジオールの水酸基末端と反応したり、或いは、ポリウレタンの原料として用いられるイソシアネート化合物と反応することにより、ポリウレタン重合中にポリウレタン中に架橋構造が形成され、ゲル化現象が起きることに起因して、重合安定性が損なわれる。また、ポリカーボネートジオール組成物が黄変して、色調が損なわれる。前記アルデヒド(A)の含有割合の上限は、400質量ppm以下がより好ましく、350質量ppm以下がさらに好ましく、300質量ppm以下が特に好ましい。
 上記の上限下限は、任意に組み合わせることができる。例えば、本発明のポリカーボネートジオール組成物に含有される、前記アルデヒド(A)の含有割合は、該組成物の総質量に対して、1質量ppm以上440質量ppm以下が好ましく、5質量ppm以上400質量ppm以下がより好ましく、15質量ppm以上350質量ppm以下がさらに好ましく、50質量ppm以上300質量ppm以下が特に好ましい。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物において、ポリカーボネートジオール中の前記アルデヒド(A)の含有割合を、上述した数値範囲内に制御する具体的な方法は、特に限定されるものではなく、この分野の当業者であれば、後述する本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法や、後述する具体的な製造条件を、周知技術に基づいて、適宜最適化することにより制御できる。
<ポリカーボネートジオールのホルミル末端基>
 本発明のポリカーボネートジオール組成物は、ポリカーボネートジオール中にホルミル末端基(=ホルミルオキシ基(-OCHO))を含むことができる。
 前記化合物(1)又はジヒドロキシ化合物組成物が前記アルデヒド(A)を含有する場合、該化合物(1)又は該ジヒドロキシ化合物組成物を用いて製造されたポリカーボネートジオール組成物は、該組成物の製造方法により、ポリカーボネートジオールの構造中にホルミル末端基が形成されることがある。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物は、ポリカーボネートジオール中にアルデヒド(A)を含む場合、得られるポリウレタンの機械的特性のばらつきが抑制され、機械的特性と耐薬品性が良好であり、両者のバランスに優れている。この理由は定かではないものの、以下のように推察される。
 本発明者らの検討によれば、ホルミル末端基を有するポリカーボネートジオールを含むポリカーボネートジオール組成物を用いてポリウレタンを重合する場合、前記アルデヒド(A)は、ポリカーボネートジオールまたは鎖延長剤と縮合反応してアセタールを生成することで、ポリウレタン構造中に分岐構造を形成する。そして、このポリウレタン構造中に分岐構造が存在することにより、ポリウレタン又はポリウレタンを含有する組成物の粘度が向上することが判明した。その結果、ポリウレタン組成の均一性を攪拌操作により効率的に向上させることが可能となること、また、前記粘度が適度に向上することで、ポリウレタン又はポリウレタンを含有する組成物の塗工安定性や成形安定性が向上して、得られたフィルム状物や繊維状物、その他成形体の寸法安定性が向上する。これらのことから、得られるポリウレタン製品において機械的特性のばらつきが抑制されると推察される。
 また、本発明者らの検討によれば、ホルミル末端基を有するポリカーボネートジオールを含むポリカーボネートジオール組成物を用いてポリウレタンを重合する場合、前記アルデヒド(A)の一部が、上述したようにポリウレタン構造中に分岐構造を形成することにより、得られるポリウレタンの分子量分布が広くなり、ポリウレタンの高分子量成分および架橋成分が増加することが判明した。その結果、得られるポリウレタンの破断強度や破断伸度、耐薬品性が向上すると推察される。
<ポリカーボネートジオールのホルミル末端基の含有割合>
 本発明のポリカーボネートジオール組成物において、上述したポリカーボネートジオールのホルミル末端基の含有割合は、該ポリカーボネートジオールの総末端基100モル%に対する、ホルミル末端基の含有割合のことをいう。
 前記ポリカーボネートジオールのホルミル末端基の含有割合の下限は、特に限定されるものではなく、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性に優れ、且つ、前記機械的特性のばらつきが抑制される観点から、該組成物の総末端基100モル%に対して、0.01モル%以上が好ましく、0.02モル%以上がより好ましく、0.03モル%以上がさらに好ましく、0.05モル%以上が特に好ましい。一方、前記ホルミル末端基の含有割合の上限は、特に限定されるものではなく、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性を良好に維持され、さらにポリカーボネートジオールの黄変が抑制され色調が良好となる観点から、該組成物の総末端基100モル%に対して0.38モル%以下が好ましく、0.35モル%下がより好ましく、0.30モル%以下がさらに好ましく、0.25モル%以下が特に好ましい。
 上記の上限下限は、任意に組み合わせることができる。例えば、本発明のポリカーボネートジオール組成物に含有される、前記ホルミル末端基の含有割合は、該組成物の総末端基100モル%に対して、0.01モル%以上0.38モル%以下が好ましく、0.02モル%以上0.35モル%以下がより好ましく、0.03モル%以上0.30モル%以下がさらに好ましく、0.05モル%以上0.25モル%以下が特に好ましい。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物において、ポリカーボネートジオール中のホルミル末端基の含有割合を、上述した数値範囲内に制御する具体的な方法は、特に限定されるものではなく、この分野の当業者であれば、後述する本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法の製造条件を、周知技術に基づいて、適宜最適化することにより制御できる。
 ポリカーボネートジオールのホルミル末端基の含有割合の具体的な測定方法は、実施例の説明において詳細に説明する。
<ポリカーボネートジオール>
 本発明におけるポリカーボネートジオールは、本発明のポリカーボネートジオール組成物を構成する成分であり、下記一般式(1)で表される化合物(1)に由来する構造単位(1)を含むポリカーボネートジオールである。
   HO-(CH-OH    (1)
  (上記一般式(1)中、nは、3~6の整数である。)
 前記化合物(1)の詳細については、後述する。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物中における、前記ポリカーボネートジオールの含有割合の下限は、特に限定されるものではなく、ポリカーボネートタイプのポリウレタンの特徴である、耐熱性及び耐加水分解性を損なわない観点から、該組成物の総質量100%に対して、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上がさらに好ましく、99質量%以上が特に好ましい。一方、前記ポリカーボネートジオールの含有割合の上限は、特に限定されるものではなく、前記ポリカーボネートジオールと前記アルデヒド(A)との合計量とし、該組成物の総質量を100%として、100質量%であってもよい。
 本発明におけるポリカーボネートジオールは、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で後述する化合物(2)に由来する構造単位(2)、及び、後述するジヒドロキシ化合物(3)に由来する構造単位(3)の少なくとも1種を含むことができる。
(ポリカーボネートジオールの分子量)
 本発明におけるポリカーボネートジオールの数平均分子量(Mn)の下限は、特に限定さるものではなく、得られたポリウレタンの機械的特性が良好となる観点から、250以上が好ましく、300以上がより好ましく、400以上がさらに好ましい。一方、前記数平均分子量(Mn)の上限は、特に限定されるものではなく、本発明のポリカーボネートジオール組成物の粘度を適度に抑え、ハンドリング性を良好に維持する観点や、得られたポリウレタンの耐薬品性を良好に維持する観点から、5000以下が好ましく、4000以下がより好ましく、3000以下がさらに好ましい。
 上記の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。例えば、本発明におけるポリカーボネートジオールの数平均分子量(Mn)は、250以上5000以下が好ましく、300以上4000以下がより好ましく、400以上3000以下がさらに好ましい。
 前記数平均分子量(Mn)は、水酸基価から算出される分子量であり、その測定条件は後述の実施例に記載のとおりである。
(化合物(1))
 本発明における化合物(1)は、下記一般式(1)で表される化合物であり、本発明におけるポリカーボネートジオールを構成する原料である。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物は、下記一般式(1)で表される化合物(1)に由来する構造単位(1)を含むポリカーボネートジオールを含有する。
   HO-(CH-OH   (1)
  (上記一般式(1)中、nは、3~6の整数である。)
 上記一般式(1)中、nは、3~6の整数であれば、特に限定されるものではないが、化合物(1)の取り扱い性や入手の容易さの観点から、nが4~6の整数、さらには、nが6である化合物を用いることができる。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物において、前記化合物(1)としては、特に限定されるものではなく、ポリカーボネートジオールの原料に用いられる公知のジヒドロキシ化合物を適宜選択して用いることができる。
 具体的には、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-ヘキサンジオールが挙げられる。
 前記化合物(1)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 中でも、前記化合物(1)としては、下記一般式(1-1)で表される化合物(1-1)、即ち1,6-ヘキサンジオールを用いることができる。
   HO-(CH-OH    (1-1)
 従って、前記ポリカーボネートジオールにおいて、前記構造単位(1)は、前記一般式(1-1)で表される化合物(1-1)に由来する構造単位を含むことができる。
 このような場合、前記構造単位(1)中に含まれる、前記化合物(1-1)に由来する構造単位の含有割合は、特に限定されるものではなく、ポリカーボネートジオールのハンドリング性や、得られたポリウレタンの柔軟性や低温特性が良好となる観点から、該構造単位(1)の総質量100%に対して、10質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上がさらに好ましく、70質量%以上が特に好ましい。この含有割合は、90質量%以上とすることもできる。一方、前記構造単位(1)中の前記化合物(1-1)に由来する構造単位の含有割合の上限は、特に限定されるものではなく、該構造単位(1)の総質量100%に対して、100質量%であってもよいし、或いは又、99質量%以下とすることもできる。
 本発明におけるポリカーボネートジオールは、前記化合物(1)に由来する構造単位(1)を含むことにより、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性が良好となる。
 前記構造単位(1)は、例えば、下記一般式(1’)で表される構造単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  (上記一般式(1’)中、nは、3~6の整数である。)
 前記構造単位(1)は、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性がより良好となる観点から、下記一般式(1-1)で表される化合物(1-1)に由来する構造単位(1-1)、即ち1,6-ヘキサンジオールに由来する構造単位(1-1)を含むことができる。
   HO-(CH-OH   (1-1)
 前記式構造単位(1-1)は、例えば、下記式(1-1’)で表される構造単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 本発明におけるポリカーボネートジオール中の前記構造単位(1)の含有割合の下限は、特に限定されるものではなく、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性が良好となる観点から、該ポリカーボネートジオールの総質量100%に対して、40質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、75質量%以上がさらに好ましく、80質量%以上が特に好ましい。一方、前記構造単位(1)の含有割合の上限は、特に限定されるものではなく、100質量%であってもよいし、100質量%未満であってもよい。或いは又、得られたポリウレタンの耐薬品性を良好に維持する観点から、該組成物の総質量100%に対して、98質量%以下がより好ましく、95質量%以下がさらに好ましく、90質量%以下が特に好ましい。
 上記の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。例えば、本発明におけるポリカーボネートジオール中の前記構造単位(1)の含有割合の含有割合は、該ポリカーボネートジオールの総質量100%に対して、40質量%以上100質量%以下が好ましく、60質量%以上98質量%以下がより好ましく、75質量%以上95質量%以下がさらに好ましく、80質量%以上90質量%以下が特に好ましい。
 本発明のポリカーボネートジオールは、前記化合物(1)として、化石燃料由来の化合物(1)の単独物を用いることができる。
 或いは又、本発明のポリカーボネートジオールは、前記化合物(1)として、バイオ原料由来の化合物(1)を含む化合物(1)、具体的にはバイオ原料由来の化合物(1)の単独物、或いはバイオ原料由来の化合物(1)及び化石燃料由来の化合物(1)を含む混合物を用いることにより、持続可能な開発目標(SDGs)の達成を図ることができる。
 バイオ原料由来の化合物(1)とは、非可食性バイオマス及び/又は非化石燃料に由来する化合物(1)である。
 本発明において、非可食性バイオマスとは、非可食性の草や樹木を原料とした資源のことをいう。具体的には、針葉樹や広葉樹などの木質系バイオマスから得られるセルロース、ヘミセルロース、リグニン等や、トウモロコシやサトウキビの茎、ダイズやナタネなどの草本系バイオマスから得られるバイオエタノールやバイオディーゼル、植物由来の廃油等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 本発明において、非化石燃料とは、例えば、水素、又は、化石燃料や非可食性バイオマスに由来しない動植物由来の有機物のことをいう。具体的には、薪、炭、乾燥した家畜糞等から得られる、メタン、糖エタノール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 本発明において、化石燃料由来の化合物(1)とは、石油由来の化合物(1)、石炭由来の化合物(1)、天然ガス由来の化合物(1)から選ばれる少なくとも1種のことをいう。
 上述したバイオ原料由来の化合物(1)には、その由来により、前述した前記アルデヒド(A)が含まれることがある。このため、該化合物(1)中の前記アルデヒド(A)の含有割合を制御してポリカーボネートジオール組成物を製造したり、該化合物(1)を用いて製造されたポリカーボネートジオール組成物中のアルデヒド(A)の含有割合を制御することにより、上述した本発明の効果を得ることができる。
 例えば、本発明におけるポリカーボネートジオールは、前記化合物(1-1)として、化石燃料由来の1,6-ヘキサンジオールの単独物を用いることができる。
 或いは又、本発明におけるポリカーボネートジオールは、前記化合物(1-1)として、バイオ原料由来の1,6-ヘキサンジオールを含む1,6-ヘキサンジオール、具体的にはバイオ原料由来の1,6-ヘキサンジオールの単独物、或いはバイオ原料由来の1,6-ヘキサンジオール及び化石燃料由来の1,6-ヘキサンジオールを含む混合物を用いることにより、持続可能な開発目標(SDGs)の達成を図ることができる。
 バイオ原料由来の1,6-ヘキサンジオールとは、非可食性バイオマス及び/又は非化石燃料に由来する1,6-ヘキサンジオールである。
 本発明において、化石燃料由来の1,6-ヘキサンジオールとは、石油由来の1,6-ヘキサンジオール、石炭由来の1,6-ヘキサンジオール、天然ガス由来の1,6-ヘキサンジオールから選ばれる少なくとも1種のことをいう。
 上述したバイオ原料由来の1,6-ヘキサンジオールには、その由来により、前述した前記アルデヒド(A)が含まれることがある。このため、該1,6-ヘキサンジオール中の前記アルデヒド(A)の含有割合を制御してポリカーボネートジオール組成物を製造したり、該1,6-ヘキサンジオールを用いて製造されたポリカーボネートジオール組成物中のアルデヒド(A)の含有割合を制御することにより、上述した本発明の効果を得ることができる。
(化合物(2))
 本発明における化合物(2)は、下記一般式(2)で表される化合物であり、本発明におけるポリカーボネートジオールを構成する原料として用いることができる。
 即ち、本発明のポリカーボネートジオール組成物において、前記ポリカーボネートジオールは、下記一般式(2)で表される化合物(2)に由来する構造単位(2)を含有することができる。
   HO-R-OH       (2)
(上記一般式(2)中、Rは、置換基を有してもよい、炭素数3~20の二価のアルキレン基を示す。ただし、上記一般式(2)で表される化合物(2)は、前記一般式(1)で表される化合物(1)を含まない。)
 前記式(2)中、Rは置換若しくは無置換の炭素数3~20の二価のアルキレン基を示す。
 また、前記式(2)で表される化合物に由来する構造単位(2)は、例えば、下記式(2’)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 前記式(2)中、Rは1種類であっても複数種であってもよい。前記式(2)中、Rは置換若しくは無置換の炭素数3~20の二価のアルキレン基である。柔軟性、低温特性、耐薬品性、耐熱性それぞれが良好となることから、Rのアルキレン基を構成する主鎖の炭素原子は2級、3級もしくは4級の炭素原子であることが好ましく、2級炭素原子であることがより好ましい。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物において、前記化合物(2)のような、分子構造内に芳香環構造を有しない脂肪族ジヒドロキシ化合物を用いることで、ポリカーボネートジオールのハンドリング性や、得られたポリウレタンの柔軟性や耐薬品性を優れたものにできる。
 本発明におけるポリカーボネートジオール中の前記構造単位(2)の含有割合の下限は、特に限定されるものではなく、ポリカーボネートジオールのハンドリング性や、得られたポリウレタンの柔軟性や耐薬品性が良好となる観点から、該ポリカーボネートジオールの総質量100%に対して、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、25質量%以上がさらに好ましい。一方、前記構造単位(2)の含有割合の上限は、特に限定されるものではなく、ポリカーボネートジオールのハンドリング性や、得られたポリウレタンの柔軟性や低温特性を良好に維持する観点から、該ポリカーボネートジオールの総質量100%に対して、95質量%以下が好ましく、75質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。
 上記の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。例えば、本発明におけるポリカーボネートジオール中の前記構造単位(2)の含有割合は、該ポリカーボネートジオールの総質量100%に対して、5質量%以上95質量%以下が好ましく、10質量%以上75質量%以下がより好ましく、25質量%以上50質量%以下がさらに好ましい。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物において、前記化合物(2)は、特に限定されるものではなく、例えば、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、2-メチル-1,4-ブタンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、2-メチル-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、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,16-ヘキサデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,12-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオール等が挙げられる。中でも、得られたポリウレタンの柔軟性、低温特性、耐薬品性のバランスが優れることより、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、2-メチル-1,4-ブタンジオール、1,10-デカンジオールが好ましく、1,10-デカンジオールがより好ましい。
 これらの化合物(2)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(ジヒドロキシ化合物(3))
 本発明におけるジヒドロキシ化合物(3)は、構造の一部に下記一般式(3)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物であり、本発明におけるポリカーボネートジオールを構成する原料として用いることができる。
 即ち、本発明のポリカーボネートジオール組成物において、前記ポリカーボネートジオールは、構造の一部に下記一般式(3)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物(3)に由来する構造単位(3)を含有することができる。
   -(CH-O)-    (3)
(但し、上記一般式(3)で表される部位が-CH-O-Hの一部である場合を除く。)
 本発明のポリカーボネートジオール組成物において、前記ジヒドロキシ化合物(3)のような、構造の一部に構造単位(3)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物を用いることで、ポリカーボネートジオールのハンドリング性や、得られたポリウレタンの柔軟性や低温特性を優れたものにできる。
 本発明におけるポリカーボネートジオール中の前記構造単位(3)の含有割合の下限は、特に限定されるものではなく、ポリカーボネートジオールのハンドリング性や、得られたポリウレタンの柔軟性や低温特性が良好となる観点から、該ポリカーボネートジオールの総質量100%に対して、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、25質量%以上がさらに好ましい。一方、前記構造単位(3)の含有割合の上限は、特に限定されるものではなく、ポリカーボネートジオールのハンドリング性や、得られたポリウレタンの耐熱性や強度を良好に維持する観点から、該組成物の総質量100%に対して、95質量%以下が好ましく、75質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。
 上記の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。例えば、本発明におけるポリカーボネートジオール中の前記構造単位(3)の含有割合の含有割合は、該ポリカーボネートジオールの総質量100%に対して、5質量%以上95質量%以下が好ましく、10質量%以上75質量%以下がより好ましく、25質量%以上50質量%以下がさらに好ましい。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物において、前記ジヒドロキシ化合物(3)は、特に限定されるものではなく、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどのオキシアルキレングリコール類;9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-イソブチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-tert-ブチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-フェニルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3,5-ジメチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-tert-ブチル-6-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロポキシ)フェニル)フルオレン等、側鎖に芳香族基を有し、主鎖に芳香族基に結合したエーテル基を有する化合物;下記一般式(4)で表されるジヒドロキシ化合物に代表される無水糖アルコール;下記一般式(5)で表されるスピログリコール等の環状エーテル構造を有する化合物が挙げられる。
 これらのジヒドロキシ化合物(3)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 これらのジヒドロキシ化合物(3)のうち、芳香環構造を有しないジヒドロキシ化合物は、得られたポリウレタンの耐光性の観点から好ましい。
 上記一般式(4)で表されるジヒドロキシ化合物に代表される無水糖アルコールとして、具体的には、立体異性体の関係にある、イソソルバイド、イソマンニド、イソイデットから選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
 これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 中でも、植物由来の資源として豊富に存在し、容易に入手可能な種々のデンプンから製造されるソルビトールを脱水縮合して得られるイソソルバイドが、入手及び製造のし易さ、耐光性、光学特性、成形性、耐熱性、持続可能な開発目標(SDGs)の達成の観点から最も好ましい。
[ポリカーボネートジオールの製造方法]
 本発明のポリカーボネートジオールを製造する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、Schnell著、ポリマー・レビューズ第9巻、p9~20(1994年)や国際公開第2015/199070号などに記載される公知のポリカーボネートジオールの製造方法を用いることができる。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法の具体的な一実施形態として、後述する化合物(1)と後述する炭素数3以上8以下のアルデヒド(A)を含有するジヒドロキシ化合物組成物と、後述するカーボネート化合物とを、後述する触媒の存在下、エステル交換反応により重縮合させて、ポリカーボネートジオールを含有するポリカーボネートジオール組成物を得る方法が挙げられる。
<ジヒドロキシ化合物組成物>
 前記ジヒドロキシ化合物組成物としては、後述する化合物(1)とアルデヒド(A)を含有する組成物が挙げられる。
(化合物(1))
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法における前記化合物(1)は、下記一般式(1)で表される化合物であり、本発明のポリカーボネートジオール組成物の説明で挙げた化合物(1)と同じ化合物を用いることができる。
   HO-(CH-OH    (1)
  (上記一般式(1)中、nは、3~6の整数である。)
 以下、本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法における前記化合物(1)と本発明のポリカーボネートジオール組成物における化合物(1)と同義として扱うことができる。
 前記化合物(1)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法において、前記化合物(1)は、必要に応じて、下記一般式(1-1)で表される化合物(1-1)を含むことができる。
   HO-(CH-OH    (1-1)
 このような場合、前記化合物(1)中の化合物(1-1)の含有割合は、特に限定されるものではなく、ポリカーボネートジオールのハンドリング性や、得られたポリウレタンの柔軟性や低温特性が良好となる観点から、該化合物(1)の総質量100%に対して、10質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上がさらに好ましく、70質量%以上が特に好ましい。この含有割合は、90質量%以上とすることもできる。一方、前記化合物(1)中の化合物(1-1)の含有割合の上限は、特に限定されるものではなく、該化合物(1)の総質量100%に対して、100質量%であってもよいし、或いは又、99質量%以下とすることもできる。
(アルデヒド(A))
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法において、前記アルデヒド(A)は、本発明のポリカーボネートジオール組成物の説明で挙げたアルデヒド(A)と同義として扱うことができる。
 前記アルデヒド(A)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法におけるアルデヒド(A)は、得られたポリウレタンの機械的強度と耐薬品性及び前記機械的強度のバラツキ抑制の観点から、炭素数2以上7以下の脂肪族炭化水素基を有するアルデヒドを用いることができる。前記脂肪族炭化水素基としてより具体的には、炭素数2以上7以下、且つ、分岐構造を有してもよい、直鎖状構造又は環状構造を有する脂肪族炭化水素基を挙げることができる。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法における前記の炭素数2以上7以下の脂肪族炭化水素基を有するアルデヒドは、本発明のポリカーボネートジオール組成物の説明で挙げた炭素数2以上7以下の脂肪族炭化水素基を有するアルデヒドと同義として扱うことができる。
 発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法における前記アルデヒド(A)として、具体的には、6-ヒドロキシヘキサナール及びアジポアルデヒドから選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。
 本発明のポリカーボネートジオールの製造方法において、前記ジヒドロキシ化合物組成物中のアルデヒド(A)の含有割合の上限は、特に限定されるものではなく、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性を良好に維持する観点や、さらに得られたポリカーボネートジオール組成物の黄変を抑制して色調を良好に維持でき、且つ、ポリウレタン重合時の重合安定性が良好となる観点から、該ジヒドロキシ化合物組成物の総質量に対して、900質量ppm以下が好ましい。アルデヒド(A)の含有割合が多いほど、製造されたポリカーボネートジオール組成物を用いてポリウレタンを製造する際の製造条件によっては、アルデヒド(A)が、ポリカーボネートジオールの水酸基末端と反応したり、或いは、ポリウレタンの原料として用いられるイソシアネート化合物と反応することにより、ポリウレタン重合中にポリウレタン中に架橋構造が形成され、ゲル化現象が起きることに起因して、重合安定性が損なわれる。前記アルデヒド(A)の含有割合の上限は、700質量ppm以下がより好ましく、500質量ppm以下がさらに好ましく、400質量ppm以下が特に好ましく、300質量ppm以下がとりわけ好ましい。
 一方、前記アルデヒド(A)の含有割合の下限は、特に限定されるものではなく、得られるポリウレタンの機械的特性と耐薬品性に優れ、且つ、前記機械的特性のばらつきが抑制されること、さらに、前記アルデヒド(A)を低減するための経済性の観点から、通常は該ジヒドロキシ化合物組成物の総質量に対して、1質量ppm以上が好ましく、5質量ppm以上がより好ましく、10質量ppm以上がさらに好ましく、50質量ppm以上が特に好ましく、100質量ppm以上がとりわけ好ましい。
 上記の上限下限は、任意に組み合わせることができる。例えば、本発明のポリカーボネートジオールの製造方法において、前記ジヒドロキシ化合物組成物に含有される、アルデヒド(A)の含有割合は、特に限定されるものではなく、該ジヒドロキシ化合物組成物の総質量に対して、1質量ppm以上900質量ppm以下が好ましく、5質量ppm以上700質量ppm以下がより好ましく、10質量ppm以上500質量ppm以下がさらに好ましく、50質量ppm以上400質量ppm以下が特に好ましく、100質量ppm以上300質量ppm以下がとりわけ好ましい。
 前記ジヒドロキシ化合物組成物中の前記アルデヒド(A)の含有割合を制御する方法は、特に限定されるものではない。例えば、カルボン酸やカルボン酸エステルの水素化反応により前記化合物(1)を得る際に、水素化反応工程におけるカルボン酸やカルボン酸エステルの転化率を調整することでアルデヒド(A)の含有割合を制御できる。
 例えば、前記ジヒドロキシ化合物組成物の製造段階においてアルデヒド(A)の含有割合を低減する方法として、前記転化率を高くするほど、得られたジヒドロキシ化合物組成物において、前記アルデヒド(A)の含有割合は低減する。
 一方、前記ジヒドロキシ化合物組成物の製造段階においてアルデヒド(A)の含有割合を増加する方法として、前記ジヒドロキシ化合物組成物中のアルデヒド(A)の含有割合は酸化によって増加するため、例えば前記ジヒドロキシ化合物組成物を酸素存在下の原料槽等で加熱すれば、前記アルデヒド(A)の含有割合を所望の値まで増加できる。
 前記ジヒドロキシ化合物組成物の製造段階においてアルデヒド(A)の含有割合を低減するには、ジヒドロキシ化合物の原料であるカルボン酸やカルボン酸エステルの水素化反応に使用する触媒量を多くしたり、滞留時間を長くしたり、水素圧力を過大にしたりする等の方法を用いることができるが、製造段階における負荷が大きく容易ではない。
 また、アセタール(A)は、アルデヒド(A)とは異なる水素化触媒能が必要となるため、アルデヒド(A)の水素化触媒では水素化反応しにくく前記化合物(1)中にアセタール(A)が残存する。
 さらに、水素化反応工程の後に、蒸留により前記化合物(1)を蒸留精製することができるが、その際に、蒸留段階においても水素化反応工程にて副生したアセタール(A)がアルデヒド(A)に分解して、精製した前記化合物(1)中に混入することがある。またアルデヒド(A)がヒドロキシ基と反応してアセタールが生成し、前記化合物(1)中に混入することがある。
 一般に、炭素数が少ないジヒドロキシ化合物組成物中におけるアルデヒド(A)は、蒸留精製により比較的容易に分離できるが、前記化合物(1)とアルデヒド(A)の沸点が近く、またアセタール(A)として分離することが難しい場合、アルデヒド(A)やアセタール(A)として前記化合物(1)中に残りやすい。
 さらに、本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法において、得られたポリカーボネートジオール組成物中のアルデヒド(A)の含有割合の上限は、特に限定されるものではないが、本発明のポリカーボネートジオール組成物について述べた理由と同じ理由により、該組成物の総質量に対して、440質量ppm以下であることが好ましく、350質量ppm以下がより好ましく、300質量ppm以下がさらに好ましい。一方、前記アルデヒド(A)の含有割合の下限は、特に限定されるものではないが、本発明のポリカーボネートジオール組成物について述べた理由と同じ理由により、該組成物の総質量に対して、通常1質量ppm以上であり、5質量ppm以上が好ましく、15質量ppm以上がより好ましく、50質量ppm以上がさらに好ましい。
 上記の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。例えば、本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法において、得られたポリカーボネートジオール組成物中に含有される、アルデヒド(A)の含有割合は、該組成物の総質量に対して、好ましくは1質量ppm以上440質量ppm以下であり、5質量ppm以上400質量ppm以下がより好ましく、15質量ppm以上350質量ppm以下がさらに好ましく、50質量ppm以上300質量ppm以下が特に好ましい。
(ポリカーボネートジオールの分子量)
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法において、得られたポリカーボネートジオールの数平均分子量(Mn)は、本発明のポリカーボネートジオール組成物について述べた理由と同じ理由により、250以上5000以下が好ましく、300以上4000以下がより好ましく、400以上3000以下がさらに好ましい。
(化合物(2)及びジヒドロキシ化合物(3))
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法において、前記ジヒドロキシ化合物組成物は、さらに下記一般式(2)で表される化合物(2)、及び、構造の一部に下記一般式(3)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物(3)の少なくとも一種を含むことが、本発明のポリカーボネートジオール組成物について述べた理由と同じ理由により、好ましい。
   HO-R-OH    (2)
(上記一般式(2)中、Rは、置換基を有してもよい、炭素数3~20の二価のアルキレン基を示す。ただし、上記一般式(2)で表される化合物(2)は、前記一般式(1)で表される化合物(1)を含まない。)
   -(CH-O)-    (3)
(但し、上記一般式(3)で表される部位が-CH-O-Hの一部である場合を除く。)
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法における化合物(2)及びジヒドロキシ化合物(3)としては、それぞれ、本発明のポリカーボネートジオール組成物の説明で挙げた化合物(2)及びジヒドロキシ化合物(3)と同じ化合物を用いることができる。以下、本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法における化合物(2)及びジヒドロキシ化合物(3)と本発明のポリカーボネートジオール組成物における化合物(2)及び前記ジヒドロキシ化合物(3)を同義として扱うことができる。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法において、得られたポリカーボネートジオール中の前記構造単位(2)及び前記構造単位(3)の含有割合の下限及び上限は、それぞれ、本発明のポリカーボネートジオールにおける、構造単位(2)及び構造単位(3)の含有割合の下限及び上限と同じである。
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法において、前記ジヒドロキシ化合物(3)は、本発明のポリカーボネートジオール組成物について述べた理由と同じ理由により、イソソルバイド、イソマンニド及びイソイジドから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
<カーボネート化合物>
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法に使用可能なカーボネート化合物(「炭酸ジエステル」と称する場合がある)は、本発明の効果を損なわない限り、特に限定されないが、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、又はアルキレンカーボネート等のポリカーボネートジオールの合成に用いられる公知のカーボネート化合物が挙げられる。これらのカーボネート化合物は、ポリカーボネートジオールの使途や製造条件等に応じて、当業者が適宜選択することができる。例えば、前記ジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物の反応性の観点から、カーボネート化合物としてはジアリールカーボネートが好ましい。経済性の観点から、カーボネート化合物としてはジアルキルカーボネート又はアルキレンカーボネートが好ましい。
 カーボネート化合物の具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート等が挙げられる。
 カーボネート化合物の使用量は、特に限定されないが、例えば、国際公開第2015/199070号に記載された条件を、当業者が公知技術に従って適宜最適化して用いることができる。
<触媒>
 本発明のポリカーボネートジオール組成物の製造方法において、ジヒドロキシ化合物組成物とカーボネート化合物とエステル交換反応により重縮合させて、ポリカーボネートジオールを含有するポリカーボネートジオール組成物を得る際に、エステル交換反応を促進するための触媒として、ポリカーボネートジオールの合成に用いられる公知のエステル交換触媒(以下、「触媒」と称する場合がある。)を用いることができる。
 その場合、得られたポリカーボネートジオール中に、過度に多くの触媒が残存すると、該ポリカーボネートジオールを用いてポリウレタンを製造する際に反応を阻害したり、反応を過度に促進したりする場合がある。
 前記触媒の種類や、ポリカーボネートジオール中に残存する触媒量は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開第2015/199070号に記載された条件を、当業者が公知技術に従って適宜最適化して用いることができる。
<触媒失活剤>
 前述の如く、重合反応の際に触媒を用いた場合、通常得られたポリカーボネートジオールには触媒が残存し、残存する触媒により、ポリカーボネートジオールを加熱した際に分子量上昇や組成変化等が起こったり、ポリウレタン化反応の制御が出来なくなったりする場合がある。この残存する触媒の影響を抑制するために、必要に応じて、使用されたエステル交換触媒とほぼ当モルの例えばリン系化合物等の触媒失活剤を添加し、エステル交換触媒を不活性化することができる。さらには添加後、加熱処理等により、エステル交換触媒を効率的に不活性化することができる。
 前記触媒失活剤の種類や使用量、加熱処理の条件は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開第2015/199070号に記載された条件を、当業者が公知技術に従って適宜最適化して用いることができる。
[ポリウレタン]
 本発明のポリウレタンは、本発明のポリカーボネートジオール組成物を用いて製造されたポリウレタンである。
 本発明のポリウレタンを製造する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開第2015/016261号や国際公開第2018/088575号等に記載された、公知のポリウレタンの反応条件を、当業者が公知技術に従って適宜最適化して用いることができる。
 例えば、本発明のポリカーボネートジオール組成物を、必要に応じて用いられる本発明のポリカーボネートジオール以外のポリオール、及び後述するポリイソシアネート、さらに必要に応じて用いられる後述する鎖延長剤を、常温から200℃の範囲で反応させることにより、本発明のポリウレタンを製造することができる。
 鎖延長剤を用いる場合、鎖延長剤は、反応の最初から加えておいてもよいし、反応の途中から加えてもよい。例えば、本発明のポリカーボネートジオール組成物と過剰のポリイソシアネートとをまず反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを製造し、さらに鎖延長剤を添加して前記プレポリマーと反応させ、ポリマーの重合度を上げることにより、本発明のポリウレタンを製造することができる。
<ポリイソシアネート>
 本発明のポリウレタンの製造に使用されるポリイソシアネートとしては、ポリウレタンの製造に用いられる、公知のポリイソシアネートを使用できる。
 前記ポリイソシアネートは、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開第2015/016261号や国際公開第2018/088575号に記載された、脂肪族、脂環族又は芳香族の各種ポリイソシアネート化合物が挙げられる。
 具体的には、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の公知の脂肪族ジイソシアネート;1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及び1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等の公知の脂環族ジイソシアネート;キシリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート等どの公知の芳香族ジイソシアネート等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 これらの中でも、得られるポリウレタンの物性のバランスが好ましい点、工業的に安価に多量に入手が可能な点で、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートが好ましい。
<鎖延長剤>
 本発明のポリウレタンの製造に使用される鎖延長剤としては、ポリウレタンの製造に用いられる公知の鎖延長剤を使用できる。
 前記鎖延長剤は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開第2015/016261号や国際公開第2018/088575号に記載された、低分子ポリオール、アミン類、水等が挙げられる。
 具体的には、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール等の直鎖ジオール類;2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール等の分岐鎖を有するジオール類;ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のエーテル基を有するジオール類;1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,4-ジヒドロキシエチルシクロヘキサン等の脂環構造を有するジオール類、キシリレングリコール、1,4-ジヒドロキシエチルベンゼン、4,4’-メチレンビス(ヒドロキシエチルベンゼン)等の芳香族基を有するジオール類;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオール類;N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン等のヒドロキシアミン類;エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、イソホロンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、4,4’-ジフェニルメタンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルジアミン、ヒドラジン、ピペラジン等のポリアミン類;及び水等を挙げることができる。これらの鎖延長剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 これらの中でも、得られるポリウレタンの物性のバランスが好ましい点、工業的に安価に多量に入手が可能な点で、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,4-ジヒドロキシエチルシクロヘキサン、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、イソホロンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタンが好ましい。
<鎖停止剤>
 本発明のポリウレタンを製造する際には、ポリウレタンの分子量を制御する目的で、必要に応じて、ポリウレタンの製造に用いられる公知の鎖停止剤を使用できる。
 前記鎖停止剤は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開第2015/016261号や国際公開第2018/088575号に記載された、1個の活性水素基を有する化合物が挙げられる。
 具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール等の一価アルコールや、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、n-ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等の二級アミン等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<触媒>
 本発明のポリウレタンを製造する際には、ポリウレタンの製造に用いられる公知の触媒を使用できる。
 前記触媒は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開第2015/016261号や国際公開第2018/088575号に記載された、三級アミンや錫、チタンなどの有機金属塩等に代表される公知の重合触媒を用いることができる。
<溶媒>
 本発明のポリウレタンを製造する際には、必要に応じて、溶媒を用いてもよい。
 前記溶媒は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開第2015/016261号や国際公開第2018/088575号に記載された、溶媒が挙げられる。
 具体的には、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、ジオキサン、シクロヘキサノン、ベンゼン、トルエン、エチルセルソルブ等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<使用量・使用方法>
 本発明のポリウレタンの製造方法において、前記ポリイソシアネートや前記鎖延長剤、前記鎖停止剤、前記触媒、及び前記溶媒の使用量や使用方法等は、特に限定されるものではなく、国際公開第2015/016261号や国際公開第2018/088575号に記載された条件を、当業者が公知技術に従って適宜最適化して用いることができる。
<ポリウレタンの重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)>
 本発明のポリウレタンの重量平均分子量(Mw)の下限は、特に限定されるものではなく、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性が良好となる観点から、5万以上が好ましく、10万以上がより好ましく、15万以上がさらに好ましい。一方、前記重量平均分子量(Mw)の上限は、特に限定されるものではなく、得られたポリウレタンの耐薬品性を良好に維持する観点から、50万以下が好ましく、30万以下がより好ましく、20万以下がさらに好ましい。
 上記の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。例えば、本発明のポリウレタンの重量平均分子量(Mw)は、5万以上50万以下が好ましく、10万以上30万以下がより好ましく、15万以上20万以下がさらに好ましい。
 本発明のポリウレタンの分子量分布(Mw/Mn)の下限は、特に限定されるものではなく、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性が良好となる観点から、1.50以上が好ましく、2.00以上がより好ましく、2.50以上がさらに好ましい。一方、前記分子量分布(Mw/Mn)の上限は、特に限定されるものではなく、得られたポリウレタンの機械的特性と耐薬品性を良好に維持する観点から、4.00以下が好ましく、3.00以下がより好ましく、2.90以下がさらに好ましい。
 上記の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。例えば、本発明のポリウレタンの分子量分布(Mw/Mn)は、1.50以上4.00以下が好ましく、2.00以上3.00以下がより好ましく、2.50以上2.90以下がさらに好ましい。
 前記重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC測定)を用いて測定され、その測定条件は後述の実施例に記載のとおりである。
<ポリウレタンの用途>
 本発明のポリウレタンは、機械的特性と耐薬品性に優れ、良好な耐熱性、耐候性を有することから、フォーム、エラストマー、弾性繊維、水系ポリウレタン塗料等の塗料、繊維、粘着剤、接着剤、床材、シーラント、医療用材料、人工皮革、合成皮革、コーティング剤、活性エネルギー線硬化性重合体組成物等に広く用いることができる。
 特に、活性エネルギー線硬化性重合体組成物、人工皮革、合成皮革、水系ポリウレタン塗料等の塗料、コーティング剤、弾性繊維、粘着剤、接着剤等の用途に、本発明のポリウレタンを用いると、耐薬品性、柔軟性、耐熱性、耐候性の良好なバランスを有するため、人の皮膚に触れたり、コスメティック用薬剤や消毒用のアルコールが使われたりする部分において耐久性が高く、また柔軟性も十分で、かつ物理的な衝撃等にも強いという良好な特性を付与することができる。本発明のポリウレタンはまた、耐熱性が必要とされる自動車用途や、耐候性が必要とされる屋外用途に好適に使用できる。
[作用効果]
 本発明のポリカーボネートジオール組成物は、アルデヒド(A)を含むため、得られるポリウレタンの機械的特性のばらつきが抑制される。この理由は定かではないものの、以下のように推察される。
 本発明者らの検討によれば、アルデヒド(A)を含有するポリカーボネートジオール組成物を用いてポリウレタンを重合する場合、前記アルデヒド(A)は、ポリカーボネートジオールまたは鎖延長剤と縮合反応してアセタールを生成することで、ポリウレタン構造中に分岐構造を形成する。そして、このポリウレタン構造中に分岐構造が存在することにより、ポリウレタン又はポリウレタンを含有する組成物の粘度が向上することが判明した。その結果、ポリウレタン組成の均一性を攪拌操作により効率的に向上させることが可能となること、また、前記粘度が適度に向上することで、ポリウレタン又はポリウレタンを含有する組成物の塗工安定性や成形安定性が向上して、得られたフィルム状物や繊維状物、その他成形体の寸法安定性が向上する。これらのことから、得られるポリウレタン製品において機械的特性のばらつきが抑制されると推察される。
 さらに、本発明のポリカーボネートジオール組成物は、アルデヒド(A)を含むため、得られるポリウレタンの機械的特性と耐薬品性が良好であり、両者のバランスに優れている。この理由は定かではないものの、以下のように推察される。
 本発明者らの検討によれば、アルデヒド(A)を含有するポリカーボネートジオール組成物を用いてポリウレタンを重合する場合、前記アルデヒド(A)の一部が、上述したようにポリウレタン構造中に分岐構造を形成することにより、得られるポリウレタンの分子量分布が広くなり、ポリウレタンの高分子量成分および架橋成分が増加することが判明した。その結果、得られるポリウレタンの破断強度や破断伸度、耐薬品性が向上すると推察される。
 ポリカーボネートジオール組成物や得られたポリウレタンに良好な色調が要求される場合、本発明のポリカーボネートジオール組成物においては、アルデヒド(A)の含有割合を所定値以下、具体的には440質量ppm以下とすることで、ポリカーボネートジオール組成物の黄変を抑制して色調を良好に維持できる。その結果、得られたポリウレタンの色調を良好にできる。この理由は定かではないものの、以下のように推察される。
 本発明者らの検討によれば、ポリカーボネートジオール組成物の原料であるジヒドロキシ化合物組成物にアルデヒド(A)が含まれることがある。このようなアルデヒド(A)は、前記ジヒドロキシ化合物の酸化やアセタール化合物の脱アルコールにより生成したり、前記ジヒドロキシ化合物を合成する際の副生物として生成する。
 そして、ジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを触媒存在下でエステル交換反応により重縮合する際に、前記アルデヒド(A)がラジカルを発生し、ジヒドロキシ化合物又はポリカーボネートジオール構造中にアルデヒド基、カルボン酸、二重結合などが生成して共役構造が形成される。このことから、ポリカーボネートジオール組成物が黄変し色調が低下すると推察される。或いは又、ポリカーボネートジオール組成物にアルデヒド(A)が含まれる場合、該組成物が長期間貯蔵されたときに、前記アルデヒド(A)は混入する酸素などの要因でラジカルを発生させ、ジヒドロキシ化合物組成物又はポリカーボネートジオール構造中にアルデヒド基、カルボン酸、二重結合などが生成して共役構造を形成される。このことからも、ポリカーボネートジオール組成物が黄変し色調が低下すると推察される。
 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
[評価方法]
 以下において、各物性値の評価方法は下記の通りである。
<ジヒドロキシ化合物組成物中のアルデヒド(A)の含有割合>
 実施例及び比較例で使用した、化合物(1)として1,6-ヘキサンジオールをジヒドロキシ化合物として含む、ジヒドロキシ化合物組成物中のアルデヒド(A)の含有割合を、以下の手順に従って測定した。
 本評価において「アルデヒド(A)」は、6-ヒドロキシヘキサナールのことをいい、「アルデヒド(A)の含有割合」の定義は、前述のアルデヒド(A)の説明に記載したとおりである。
 本評価において「1,6-ヘキサンジオール中のアルデヒド(A)」とは、主成分としての1,6-ヘキサンジオールと微量成分としてのアルデヒド(A)を含む1,6-ヘキサンジオール組成物中のアルデヒド(A)を意味する。「主成分として含む」とは、前記組成物の総質量100質量%に対して、該成分を95.0質量%以上の含有割で含むことをいう。
 1,6-ヘキサンジオールを、CDClに溶解し、核磁気共鳴スペクトル測定装置(400MHz、日本電子株式会社製、機種名:ECZ-400)を用いて、測定温度30℃、積算回数32回の条件で、H-NMR測定を行った。
 得られたH-NMR測定結果から、δ9.80~9.75ppmに存在するアルデヒド(A)(6-ヒドロキシヘキサナール)中のアルデヒド基のHプロトンのピークの積分値aと、δ3.69~3.50ppmに存在する1,6-ヘキサンジオール中のαメチレン基の4Hプロトンのピークの積分値b、及び、下記式を用いて、ジヒドロキシ化合物組成物の総質量100%に対する、ジヒドロキシ化合物組成物中のアルデヒド(A)の含有割合(単位:質量%)を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 上記式において、「M(アルデヒド(A))」はアルデヒド(A)(6-ヒドロキシヘキサナール)の分子量(=116)を表し、「M(16HD)」は1,6-ヘキサンジオールの分子量(=118)を表す。
 また、実施例で使用した、1,6-ヘキサンジオール並びに1,4-ブタンジオール又はイソソルバイドをジヒドロキシ化合物として含む、ジヒドロキシ化合物組成物中のアルデヒド(A)の含有割合についても同様に、H-NMR測定結果から、アルデヒド(A)(6-ヒドロキシヘキサナール)中のアルデヒド基のプロトンのピークの積分値、各ジヒドロキシ化合物中のαメチレン基のプロトンのピークの積分値、各ジヒドロキシ化合物の分子量、及び、上記式に準じた式を用いて、ジヒドロキシ化合物組成物の総質量100%に対する、ジヒドロキシ化合物組成物中のアルデヒド(A)の含有割合(単位:質量%)を算出した。その際に、「M(14BG)」を1,4-ブタンジオールの分子量(=90)、「M(ISB)」をイソソルバイドの分子量(=146)として用いた。
<ポリカーボネートジオール組成物のアルデヒド(A)の含有割合>
 実施例及び比較例で得られたポリカーボネートジオール組成物中のアルデヒド(A)の含有割合を、以下の手順に従って測定した。
 本評価において「アルデヒド(A)」及び「アルデヒド(A)の含有割合」の定義は、前述のアルデヒド(A)の説明に記載したとおりである。
 ポリカーボネートジオール組成物を、CDClに溶解し、核磁気共鳴スペクトル測定装置(400MHz、日本電子株式会社製、機種名:ECZ-400)を用いて、測定温度30℃、積算回数64回の条件で、H-NMR測定を行った。得られたH-NMR測定結果から、下記のシグナル位置に観察された3つのピークを同定し、それぞれのピークの積分値A~Cを取得した。
  δ9.80~9.75ppmに存在するアルデヒド(A)中のアルデヒド基の1Hプロトンの積分値=A
  δ3.69~3.50ppmに存在するポリカーボネートジオール中の水酸基末端隣のメチレン基の2Hプロトンピークの積分値=B
  δ1.49~1.30ppmに存在するポリカーボネートジオール中の1,6-ヘキサンジオールに由来する構造のγメチレン基の4Hプロトンピークの積分値=C
 また、アルデヒド(A)に由来するポリカーボネートジオール末端の構造単位に由来するピークの積分値を「ALD」とした。
 同様に、1,6-ヘキサンジオール(以下、「16HD」と略する。)に由来するポリカーボネートジオール末端の構造単位に由来するピークの積分値を「16HD」とした。
 またポリカーボネートジオール末端以外のポリカーボネートジオール中の16HD由来の構造単位に由来するピークの積分値を「16HD」とした。
 アルデヒド(A)由来の構造単位、DPC由来の構造単位、及び16HD由来の構造単位のプロトン数に基づいて、下記式を用いて、上述した各構造単位に由来するピークの積分値を算出した。
  ALD=A
  16HD=B÷2
  16HD=(C-16HD×4)÷4
 次いで、下記式を用いて、ポリカーボネートジオールの数平均分子量M(PCD)を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 前記式において、M(16HD)はポリカーボネートジオール末端以外のポリカーボネートジオール中の16HD由来の構造単位の分子量(=116)、M(カルボニル基)はカルボニル基の分子量(=28)のことをいう。
 次いで、前記値と下記式を用いて、ポリカーボネートジオール(PCD)組成物の総質量100%に対する、アルデヒド(A)の含有割合(単位:質量%)を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 上記式において、「M(アルデヒド(A))」はアルデヒド(A)(6-ヒドロキシヘキサナール)の分子量(=116)を表す。
 また、実施例で使用した、1,6-ヘキサンジオール並びに1,4-ブタンジオール又はイソソルバイドをジヒドロキシ化合物として含む、ポリカーボネートジオール組成物中のアルデヒド(A)の含有割合についても同様に、H-NMR測定結果から、ポリカーボネートジオール末端の構造単位に由来するピークの積分値、ポリカーボネートジオール末端以外のポリカーボネートジオール中の構造単位に由来するピークの積分値、ポリカーボネートジオールの数平均分子量M(PCD)及び、上記式に準じた式を用いて、ポリカーボネートジオール(PCD)組成物の総質量100%に対する、ポリカーボネートジオール組成物中のアルデヒド(A)の含有割合(単位:質量%)を算出した。
<ポリカーボネートジオールのホルミル末端基の含有割合>
 実施例及び比較例で得られたポリカーボネートジオール組成物中のポリカーボネートジオールについて、ホルミル末端基の含有割合を、以下の手順に従って測定した。
 ポリカーボネートジオール組成物を、後述の薄膜蒸留にて未反応物を除去した。得られた反応物をCDClに溶解して、核磁気共鳴スペクトル測定装置(400MHz、日本電子株式会社製、機種名:ECZ-400)を用いて、測定温度30℃、積算回数128回の条件で、H-NMR測定を行った。
 得られたH-NMR測定結果から、下記のシグナル位置に観察された2つのピークを同定し、それぞれのピークの積分値A及びBを取得し、下記式を用いて、ポリカーボネートジオールの総末端基100モル%に対する、ホルミル末端基の含有割合(単位:モル%)を算出した。
  δ9.80~9.75ppmに存在するアルデヒド(A)中のアルデヒド基の1Hプロトンの積分値=A
  δ3.69~3.50ppmに存在するポリカーボネートジオール中の水酸基末端隣のメチレン基の2Hプロトンピークの積分値=B
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
<ポリカーボネートジオール組成物の色調>
 実施例及び比較例で得られたポリカーボネートジオール組成物の色調の指標として、JIS K0071-1(1998)に準拠して、ポリカーボネートジオール組成物の試料を、比色管に入れた標準液と比較して、APHA値を測定した。試薬は色度標準液1000度(1mgPt/mL)(キシダ化学株式会社製)を使用した。
<ポリカーボネートジオールの水酸基価から求めた数平均分子量(Mn)>
 実施例及び比較例で得られたポリカーボネートジオール組成物の水酸基価(単位:mgKOH/g)を、JIS K1557-1に準拠して、アセチル化試薬を用いた方法にて測定した。次いで、得られた水酸基価から、下記式を用いて、ポリカーボネートポリオールの数平均分子量(Mn)を算出した。
  数平均分子量(Mn)=(KOHの分子量)×2000/水酸基価
<ポリウレタンの質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)>
 実施例及び比較例で得られたポリウレタンについて、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC測定)を用いて、以下の手順で質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を求めた。
 ポリウレタン試料を、ポリウレタン濃度が0.07質量%になるようにジメチルアセトアミド(無水臭化リチウムを0.3質量%含有)に溶解し、これをGPC測定用試料とした。GPC装置(東ソー社製、機種名:HLC-8420、カラム:東ソー社製TSKgel SuperAWM-H×2本)を用いて、試料注入量約40μL、カラム温度40℃、測定溶媒(移動相)としてジメチルアセトアミド(無水臭化リチウムを0.3質量%含有)、流量0.6mL/minの測定条件でGPC測定を行った。
 ポリウレタンの分子量は、市販の単分散ポリスチレン溶液を標準試料として用いて、標準ポリスチレン換算での数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、及び分子量分布(Mw/Mn)を測定した。
<ポリウレタンの溶液粘度>
 実施例及び比較例で得られたポリウレタン溶液の粘度を、40℃にて、E型粘度計(装置名:TV-100EH、コーン:3°×R14、東機産業社製)を用いて測定した。
<ポリウレタンの機械的特性>
 ポリウレタンの機械的特性の指標として、下記の方法を用いてポリウレタンの引張試験を行い、各種機械的特性を評価した。
 実施例及び比較例で得られたポリウレタンの溶液を、クリアランスが500μmのアプリケーターを用いて、厚さ0.1mmのフッ素樹脂シート(商品名:フッ素テープ「ニトフロン900」、日東電工株式会社製)上に塗布し、温度80℃で1時間、続いて100℃で0.5時間、さらに100℃の真空状態で1.0時間乾燥して溶剤(DMF)を乾燥除去させた後、さらに23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置して、フッ素樹脂シートの表面にポリウレタン層が形成された積層フィルムを得た。乾燥後のポリウレタン層の厚みは100μmであった。
 得られた積層フィルムからポリウレタン層を剥離した後、短冊状のポリウレタンフィルム(長さ150mm、幅10mm、厚さ100μm)を切り出し、これを引張試験用の試料片とした。
(引張試験)
 上記の引張試験用試料片について、JIS K6301(2010)に準じ、卓上形精密万能試験機(株式会社島津製作所製、製品名:オートグラフAGS-X)を用いて、チャック間距離50mm、引張速度500mm/分にて、温度23℃(相対湿度60%)の条件下で引張試験を実施した。引張試験用試料片4点を用いて測定を行い、100%モジュラス及び300%モジュラス、並びに、試験片が破断した時点の応力(破断強度)及び伸度(破断伸度)の平均値及び標準偏差を測定した。
 100%モジュラス及び300%モジュラス、破断強度及び破断伸度の変動係数の算出には下記式を使用した。
 変動係数(%)=(標準偏差/平均値)×100
<ポリウレタンの耐薬品性>
 ポリウレタンの耐薬品性の指標として、下記の方法を用いて、ポリウレタンを試験溶液に浸漬したときの質量変化率を測定した。
 実施例及び比較例で得られたポリウレタンの溶液を、クリアランスが500μmのアプリケーターを用いて、厚さ0.1mmのフッ素樹脂シート(商品名:フッ素テープ「ニトフロン900」、日東電工株式会社製)上に塗布し、温度80℃で1時間、続いて100℃で0.5時間、さらに100℃の真空状態で1.0時間乾燥して溶剤(DMF)を乾燥除去することにより、フッ素樹脂シートの表面にポリウレタン層が形成された積層フィルムを得た。乾燥後のポリウレタン層の厚みは100μmであった。
 得られた積層フィルムからポリウレタン層を剥離した後、正方形状のポリウレタンフィルム(縦3cm、横3cm、厚さ100μm)を切り出し、これを耐薬品性試験用の試料片とした。
(耐エタノール性試験)
 精密天秤を用いて上記の耐薬品性試験用試験片の重量を測定した後、試験溶媒としてエタノール50mLを入れた内径10cmφのガラス製シャーレに投入して約23℃の室温にて1時間浸漬した。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、試験前後の試験片の質量変化から質量変化率(増加率)を算出した。質量変化率が0%に近いほうが、耐エタノール性が良好であることを示す。
[使用原料]
 実施例及び比較例で使用した原料の略号は以下の通りである。
  16HD:1,6-ヘキサンジオール(BASF株式会社製)
  14BG:1,4-ブタンジオール(三菱ケミカル株式会社製)
  ISB:イソソルバイド(ロケット株式会社製)
  DPC:ジフェニルカーボネート(三菱ケミカル株式会社製)
  Mg触媒:酢酸マグネシウム四水和物(富士フィルム和光純薬工業株式会社製)
  MDI:ジフェニルメタンジイソシアネート(東京化成工業株式会社製)
  U-830:ジオクチル錫モノデカネート(商品名:ネオスタンU-830、日東化成株式会社製)
  DMF:N,N-ジメチルホルムアミド脱水品(富士フィルム和光純薬工業株式会社製)
[ポリカーボネートジオール組成物の製造と評価]
<比較例I-1>
 撹拌機、留出液トラップ、及び圧力調整装置を備えた5Lガラス製セパラブルフラスコに、構造単位(1)の原料として16HD(化合物(1))、カーボネート化合物としてDPC、エステル交換反応触媒としてMg触媒水溶液(濃度:8.4g/L-酢酸マグネシウム四水和物)を、表1の配合量のとおりに投入し、フラスコ内を窒素雰囲気に置換した後、フラスコ内の内容物を攪拌しながら、該内容物の温度が160℃となるまで加熱昇温して、内容物を加熱溶解した。この時のフラスコ内の圧力は101kPaであった。その後、フラスコ内の圧力を101kPaから24kPaまで2分間かけて徐々に減圧した後、生成したフェノールを反応系外へ除去しながら、90分間反応させた。次いで、フラスコ内の圧力を9.3kPaまで90分間かけて徐々に減圧した後、さらに0.7kPaまで30分間かけて徐々に減圧し、反応を続けた後、該内容物の温度を170℃となるまで昇温して、フェノール及び未反応のジヒドロキシ化合物を反応系外へ除去しながら、さらに120分反応させた後、該内容物の温度を室温まで放冷して、660gのポリカーボネートジオール含有組成物を得た。
 得られたポリカーボネートジオール組成物を「PCD1」とした。
 このPCD1について、前述の評価を行い、評価結果を表1に示した。
<実施例I-1>
 比較例I-1において、16HDの一部36gを空気でバブリングさせながら130℃にて3時間加熱し、前記16HDの一部を酸化して6-ヒドロキシヘキサナールに転化したものを含む16HDを、構造単位(1)の原料として用いた以外は、比較例I-1と同様の条件で反応を行なった。
 得られたポリカーボネートジオール組成物を「PCD2」とした。
 このPCD2について、前述の評価を行い、評価結果を表1に示した。
<実施例I-2>
 比較例I-1において、16HDの一部99gを空気でバブリングさせながら130℃にて3時間加熱し、前記16HDの一部を酸化して6-ヒドロキシヘキサナールに転化したものを含む16HDを、構造単位(1)の原料として用いた以外は、比較例I-1と同様の条件で反応を行なった。
 得られたポリカーボネートジオール組成物を「PCD3」とした。
 このPCD3について、前述の評価を行い、評価結果を表1に示した。
<実施例I-3>
 比較例I-1において、16HDの一部313gを空気でバブリングさせながら130℃にて3時間加熱し、前記16HDの一部を酸化して6-ヒドロキシヘキサナールに転化したものを含む16HDを構造単位(1)の原料として用いた以外は、比較例I-1と同様の条件で反応を行なった。
 得られたポリカーボネートジオール組成物を「PCD4」とした。
 このPCD4について、前述の評価を行い、評価結果を表1に示した。
<実施例I-4>
 比較例I-1において、構造単位(1)の原料として、16HDを空気でバブリングさせながら130℃にて3時間加熱し、前記16HDの一部を酸化して6-ヒドロキシヘキサナールに転化したものを含む16HDと14BGを表1に示す配合量で用い、DPCとMg触媒水溶液を表1の配合量のとおりに投入した以外は、比較例I-1と同様の条件で反応を行なった。
 得られた共重合ポリカーボネートジオール組成物を「PCD5」とした。
 このPCD5について、前述の評価を行い、評価結果を表1に示した。
<実施例I-5>
 比較例I-1において、構造単位(1)の原料として、16HDを空気でバブリングさせながら130℃にて3時間加熱し、前記16HDの一部を酸化して6-ヒドロキシヘキサナールに転化したものを含む16HDと、構造単位(3)の原料としてISBを表1に示す配合量で用い、DPCとMg触媒水溶液を表1の配合量のとおりに投入した以外は、比較例I-1と同様の条件で反応を行なった。
 得られた共重合ポリカーボネートジオール組成物を「PCD6」とした。
 このPCD6について、前述の評価を行い、評価結果を表1に示した。
 実施例I-1~5及び比較例I-1では、空気でバブリングする16HDの量を変えることで、ポリカーボネートジオールの製造に用いる原料16HDに含まれる、6-ヒドロキシヘキサナール(アルデヒド(A))の含有割合を変更している。
 なお、実施例I-1~5において、得られたPCD2~6中に含まれるアルデヒド(A)としては、遊離した6-ヒドロキシヘキサナール又はポリカーボネートジオールに結合した6-ヒドロキシヘキサナールが挙げられる。また、比較例I-1においては、得られたPCD1中にアルデヒド(A)に相当する化合物は検出されなかった。
 以下の表1には、後掲の実施例II-1~3及び比較例II-1のポリウレタン重合安定性とポリウレタン溶液の粘度の評価結果も併記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
[ポリウレタンの製造と評価]
<ポリカーボネートジオール組成物の精製>
 比較例I-1及び実施例I-1~3で得られたポリカーボネートジオール組成物(PCD1~PCD4)に含まれるフェノールを除去するため、まず前記ポリカーボネートジオール含有組成物660gに対し、0.85質量%リン酸水溶液0.89gを加えて酢酸マグネシウムを失活させた。そして、20g/分の流量で薄膜蒸留装置に送液し、薄膜蒸留(温度:180~190℃、圧力:40~67Pa)を行った。薄膜蒸留装置としては、直径50mm、高さ200mm、面積0.0314mの内部コンデンサー、ジャケット付きの柴田科学株式会社製、分子蒸留装置MS-300特型を使用した。
 以下、薄膜蒸留後のPCD1~PCD4をそれぞれPCD1A、PCD2A、PCD3A、PCD4Aと称す。薄膜蒸留により得られたPCD1A~PCD4A中のアルデヒド(A)とホルミル末端基の含有割合を表2に示す。
 PCD2~PCD4の薄膜蒸留後に得られたPCD2A~PCD4A中に含まれるアルデヒド(A)としては、遊離した6-ヒドロキシヘキサナール又はポリカーボネートジオールに結合した6-ヒドロキシヘキサナールが挙げられる。PCD1の薄膜蒸留後に得られたPCD1A中にアルデヒド(A)に相当する化合物は検出されなかった。
<比較例II-1>
 熱電対と冷却管を設置したセパラブルフラスコに、あらかじめ80℃に加温したPCD1Aを69.8g、鎖延長剤として14BGを6.30g、触媒としてU-830を0.02g、反応溶媒としてDMFを239g入れ、55℃に設定したオイルバスに漬け、攪拌速度60rpmで均一になるまで攪拌混合した。
 フラスコの反応溶液の水分量を測定し、水分で消費されるMDIの量を計算した。またサンプリングして抜き出した量も記録し、各原料の仕込み量を補正した。
 前記反応溶液に、イソシアネート化合物として、NCO/OHモル比=0.900相当(水分補正込み)のMDIを、漏斗を用いて固体の状態で添加し、攪拌速度60rpmで均一になるまで攪拌混合した。
 本明細書において、前記「NCO/OHモル比」とは、MDI添加時のポリカーボネートジオール及び14BGの物質量総量(モル数)から含有水分物質量総量(モル数)を減じた値に対する、MDIの物質量総量(モル数)の割合(モル比)のことをいう。
 MDI添加直後から反応溶液温度の+10~15℃の上昇を伴う発熱ピークが確認され、該発熱ピークが収まってから5分後にオイルバスの温度を70℃に設定し、昇温した。
 MDIを添加してから1時間後に反応溶液中のポリウレタンの分子量を測定し、目標の分子量(Mw=170000~180000の範囲)に到達しているか確認した。目標に到達していない場合は、NCO/OHモル比=0.005~0.015相当のMDIを追添加し、さらに30分間以上反応させてから、反応溶液中のポリウレタンの分子量を測定した。目標のMwに到達するまでMDIの追添加と分子量測定を繰り返した。最終的に合計NCO/OHモル比=0.990にて、Mw=170032のポリウレタンを含むポリウレタン溶液を得た。
 ポリウレタン重合時の重合安定性と、ポリウレタン溶液の評価結果を表2に示す。
<実施例II-1~3>
 比較例II-1において、PCD1Aの代わりに、PCD2A、PCD3A又はPCD4Aを用いて、且つ、各原料の仕込み量をそれぞれ表2の記載の仕込み量に変更した以外は、比較例II-1と同様の条件と方法でポリウレタンの重合を行ない、ポリウレタン溶液を得た。
 ポリウレタン重合時の重合安定性と、ポリウレタン溶液の評価結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 実施例II-1~II-3では、ポリウレタンの機械的強度の変動係数が低く、ポリウレタンの品質が均一であり、また、破断強度と破断伸度及び耐薬品性が良好であった。特に、実施例II-1及びII-2で得られたポリウレタンは、実施例II-3及び比較例II-1で得られたポリウレタンと比較すると、機械的特性及び耐薬品性がより良好であり両者のバランスに優れていた。
 一方、比較例II-1では、ポリカーボネートジオール組成物がアルデヒド(A)を含まないため、ポリウレタンの機械的強度の変動係数が高く、ポリウレタンの品質が不均一であり、また、破断強度が不十分であった。
 本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、発明の効果が奏される範囲内で様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
 本出願は、2023年2月7日付で出願された日本特許出願2023-016724及び日本特許出願2023-016725と、2023年8月24日付で出願された日本特許出願2023-136447及び日本特許出願2023-136448に基づいており、その全体が引用により援用される。

 

Claims (23)

  1.  下記一般式(1)で表される化合物(1)に由来する構造単位(1)を含むポリカーボネートジオールと炭素数3以上8以下のアルデヒドを含有するポリカーボネートジオール組成物。
       HO-(CH-OH    (1)
      (上記一般式(1)中、nは、3~6の整数である。)
  2.  前記アルデヒドが、炭素数2以上7以下の脂肪族炭化水素基を有するアルデヒドである、請求項1に記載のポリカーボネートジオール組成物。
  3.  前記アルデヒドが、6-ヒドロキシヘキサナール及びアジポアルデヒドから選ばれる少なくとも1種である、請求項2に記載のポリカーボネートジオール組成物。
  4.  前記化合物(1)が、下記一般式(1-1)で表される化合物(1-1)を含む、請求項1に記載のポリカーボネートジオール組成物。
       HO-(CH-OH    (1-1)
  5.  前記ポリカーボネートジオール組成物が、該組成物の総質量に対して、前記アルデヒドを440質量ppm以下含有する、請求項1に記載のポリカーボネートジオール組成物。
  6.  前記ポリカーボネートジオール組成物が、該組成物の総質量に対して、前記アルデヒドを1質量ppm以上含有する、請求項1に記載のポリカーボネートジオール組成物。
  7.  前記ポリカーボネートジオールのホルミル末端基の含有割合が、該ポリカーボネートジオールの総末端基100モル%に対して、0.01モル%以上である、請求項1に記載のポリカーボネートジオール組成物。
  8.  前記ポリカーボネートジオールの数平均分子量(Mn)が250以上5000以下である、請求項1に記載のポリカーボネートジオール組成物。
  9.  前記ポリカーボネートジオールが、さらに、下記一般式(2)で表される化合物(2)に由来する構造単位(2)、及び、構造の一部に下記一般式(3)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物(3)に由来する構造単位(3)から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載のポリカーボネートジオール組成物。
       HO-R-OH       (2)
    (上記一般式(2)中、Rは、置換基を有してもよい、炭素数3~20の二価のアルキレン基を示す。ただし、上記一般式(2)で表される化合物(2)は、前記一般式(1)で表される化合物(1)を含まない。)
       -(CH-O)-      (3)
    (但し、上記一般式(3)で表される部位が-CH-O-Hの一部である場合を除く。)
  10.  前記化合物(1)が、バイオ原料由来の化合物を含む、請求項1に記載のポリカーボネートジオール組成物。
  11.  前記化合物(1)が、バイオ原料由来の化合物単独物、或いは、バイオ原料由来の化合物及び化石燃料由来の化合物を含む混合物である、請求項10に記載のポリカーボネートジオール組成物。
  12.  前記バイオ原料由来の化合物が、非可食性バイオマス及び/又は非化石燃料に由来する化合物である、請求項10に記載のポリカーボネートジオール組成物。
  13.  下記一般式(1)で表される化合物(1)と炭素数3以上8以下のアルデヒドを含有するジヒドロキシ化合物組成物と、カーボネート化合物とを触媒存在下、エステル交換反応により重縮合させて、ポリカーボネートジオールを含有するポリカーボネートジオール組成物を得る、ポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
       HO-(CH-OH    (1)
      (上記一般式(1)中、nは、3~6の整数である。)
  14.  前記アルデヒドが、炭素数2以上7以下の脂肪族炭化水素基を有する、請求項13に記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
  15.  前記アルデヒドが、6-ヒドロキシヘキサナール及びアジポアルデヒドから選ばれる少なくとも1種である、請求項14に記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
  16.  前記化合物(1)が、下記一般式(1-1)で表される化合物(1-1)を含む、請求項13に記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
       HO-(CH-OH    (1-1)
  17.  前記ポリカーボネートジオール組成物が、該組成物の総質量に対して、アルデヒドを440質量ppm以下含有する、請求項13に記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
  18.  前記ジヒドロキシ化合物組成物が、該組成物の総質量に対して、前記アルデヒドを1質量ppm以上含有する、請求項13に記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
  19.  前記ジヒドロキシ化合物組成物が、該組成物の総質量に対して、アルデヒドを900質量ppm以下含有する、請求項13に記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
  20.  前記ポリカーボネートジオールの数平均分子量(Mn)が250以上5000以下である、請求項13に記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
  21.  前記ジヒドロキシ化合物組成物が、さらに下記一般式(2)で表される化合物(2)、及び、構造の一部に下記一般式(3)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物(3)の少なくとも一種を含む、請求項13に記載のポリカーボネートジオール組成物の製造方法。
       HO-R-OH       (2)
    (上記一般式(2)中、Rは、置換基を有してもよい、炭素数3~20の二価のアルキレン基を示す。ただし、上記一般式(2)で表される化合物(2)は、前記一般式(1)で表される化合物(1)を含まない。)
       -(CH-O)-      (3)
    (但し、上記一般式(3)で表される部位が-CH-O-Hの一部である場合を除く。)
  22.  請求項1~12のいずれか1項に記載のポリカーボネートジオール組成物を用いて得られるポリウレタン。
  23.  活性エネルギー線硬化性重合体組成物、人工皮革、合成皮革、塗料、コーティング剤、弾性繊維、粘着剤、及び接着剤からなる群より選ばれるいずれかに用いられる、請求項22に記載のポリウレタン。

     
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