特許第6866037号(P6866037)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6866037
(24)【登録日】2021年4月9日
(45)【発行日】2021年4月28日
(54)【発明の名称】ポリカーボネートジオール組成物
(51)【国際特許分類】
   C08L 69/00 20060101AFI20210419BHJP
   C08G 18/44 20060101ALI20210419BHJP
   C08K 5/159 20060101ALI20210419BHJP
   C09D 175/04 20060101ALI20210419BHJP
   C09D 5/02 20060101ALI20210419BHJP
【FI】
   C08L69/00
   C08G18/44
   C08K5/159
   C09D175/04
   C09D5/02
【請求項の数】11
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2017-118771(P2017-118771)
(22)【出願日】2017年6月16日
(65)【公開番号】特開2018-9156(P2018-9156A)
(43)【公開日】2018年1月18日
【審査請求日】2020年3月24日
(31)【優先権主張番号】特願2016-128971(P2016-128971)
(32)【優先日】2016年6月29日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000000033
【氏名又は名称】旭化成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】上野 英三郎
【審査官】 牟田 博一
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2006/088152(WO,A1)
【文献】 特開2015−143216(JP,A)
【文献】 特開平6−16949(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L69/00
C08G18/44
C09D175/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基からなるポリカーボネートジオール、及び、下記式(C)で表されるカーボネート化合物を0.05〜5重量%含む、ポリカーボネートジオール組成物であって、
前記式(A)で表される繰り返し単位の5〜100モル%が下記式(B)で表される繰り返し単位である、前記ポリカーボネートジオール組成物。
【化1】
(式(A)中、R1は、炭素数2〜12の二価の脂肪族又は脂環族炭化水素を表す。)
【化2】
(式(C)中、R2は、同一でも異なっていてもよく、(CH24又はCH2CH(CH3)CH2を表し、mは、2〜8の整数を表す。)
【化3】
【請求項2】
前記式(C)で表されるカーボネート化合物が、下記式(D)で表されるカーボネート化合物である、請求項1に記載のポリカーボネートジオール組成物。
【化4】
(式(D)中、R2は、同一でも異なっていてもよく、(CH24又はCH2CH(CH3)CH2を表し、mは、3〜6の整数を表す。)
【請求項3】
前記式(A)で表される繰り返し単位の5〜95モル%が、下記式(E)で表される繰り返し単位である、請求項1又は2に記載のポリカーボネートジオール組成物。
【化5】
(式(E)中、nは、2〜12の整数を表す。)
【請求項4】
ICPにより測定した際の、チタン、イッテルビウム、及びジルコニウムの総含有量が0.0001〜0.02重量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリカーボネートジオール組成物。
【請求項5】
ICPにより測定した際のリン元素の含有量が0.0005〜0.05重量%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリカーボネートジオール組成物。
【請求項6】
水分量が1〜500ppmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリカーボネートジオール組成物。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリカーボネートジオール組成物と有機ポリイソシアネートとを用いて得られる、熱可塑性ポリウレタン。
【請求項8】
請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリカーボネートジオール組成物と有機ポリイソシアネートとを含む、コーティング組成物。
【請求項9】
請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリカーボネートジオール組成物と有機ポリイソシアネートとを反応させて得られるウレタンプレポリマーを含み、該ウレタンプレポリマーが末端イソシアネート基を持つ、コーティング組成物。
【請求項10】
請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリカーボネートジオール組成物、有機ポリイソシアネート及び鎖伸長剤を反応させて得られるポリウレタン樹脂を含む、コーティング組成物。
【請求項11】
請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリカーボネートジオール組成物、有機ポリイソシアネート及び鎖伸長剤を反応させて得られるポリウレタンを含む、水系コーティング組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリカーボネートジオール組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリカーボネートジオールは、例えば、ポリウレタンや熱可塑性エラストマーなどのソフトセグメントとして、耐加水分解性、耐光性、耐酸化劣化性、耐熱性などに優れた素材として知られている。しかしながら、ポリカーボネートジオールは、塗料の構成材料として用いた場合、ポリカーボネートジオール結合間の相互作用が強いため、塗膜の柔軟性が損なわれる場合がある。
【0003】
一方、環状カーボネート構造を有する種々の添加剤が開示されている。例えば、機械特性及び/又は耐溶剤性を著しく悪化させることなく、エポキシ樹脂の粘性を減少させる環状カーボネート構造を有する添加剤が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、電解液等の溶媒、高分子材料前駆体、添加剤として有用な新規環状カーボネートが開示されている(例えば、特許文献2参照)。また、5−メチル−1,3−ジオキサン−2−オンを含有するポリカーボネートジオール組成物が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表2013−528652号公報
【特許文献2】特許第5479844号公報
【特許文献3】特許第5068159号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1及び2に記載の環状カーボネートは、塗料の構成材料として用いた場合、少量の添加では塗膜の機械的強度を向上させることができず、大量に添加するとブリードアウトする場合があり、改善の余地がある。また、特許文献3に記載のポリカーボネートジオール組成物は、塗料の構成材料として用いた場合、機械的強度と柔軟性を併せ持つ塗膜を得るためには改善の余地がある。
このように、これまでの技術では、機械的強度と柔軟性を有する塗膜を得ることができるポリカーボネートジオールは開発されていない。
【0006】
そこで、本発明は、例えば、塗料の構成材料として用いる場合、耐薬品性を損なうことなく、機械的強度と柔軟性を有する塗膜を得ることができるポリカーボネートジオール組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定構造のカーボネート化合物を含有するポリカーボネートジオール組成物を用いることで目的を達成できることを見出し、本発明をなすに至った。
【0008】
すなわち、本発明の構成は以下のとおりである。
[1]
下記式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基からなるポリカーボネートジオール、及び、下記式(C)で表されるカーボネート化合物を0.05〜5重量%含む、ポリカーボネートジオール組成物であって、
前記式(A)で表される繰り返し単位の5〜100モル%が下記式(B)で表される繰り返し単位である、前記ポリカーボネートジオール組成物。
【化1】
(式(A)中、R1は、炭素数2〜12の二価の脂肪族又は脂環族炭化水素を表す。)
【化2】
(式(C)中、R2は、同一でも異なっていてもよく、(CH24又はCH2CH(CH3)CH2を表し、mは、2〜8の整数を表す。)
【化3】
[2]
前記式(C)で表されるカーボネート化合物が、下記式(D)で表されるカーボネート化合物である、[1]に記載のポリカーボネートジオール組成物。
【化4】
(式(D)中、R2は、同一でも異なっていてもよく、(CH24又はCH2CH(CH3)CH2を表し、mは、3〜6の整数を表す。)
[3]
前記式(A)で表される繰り返し単位の5〜95モル%が下記式(E)で表される繰り返し単位である、[1]又は[2]に記載のポリカーボネートジオール組成物。
【化5】
(式(E)中、nは、2〜12の整数を表す。)
[4]
ICPにより測定した際の、チタン、イッテルビウム、及びジルコニウムの総含有量が0.0001〜0.02重量%である、[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。
[5]
ICPにより測定した際のリン元素の含有量が0.0005〜0.05重量%である、[1]〜[4]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物。
[6]
水分量が1〜500ppmである、[1]〜[5]のいずれかに記載のポリカーボネートジオール組成物。
[7]
[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と有機ポリイソシアネートとを用いて得られる、熱可塑性ポリウレタン。
[8]
[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と有機ポリイソシアネートとを含む、コーティング組成物。
[9]
[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と有機ポリイソシアネートとを反応させて得られるウレタンプレポリマーを含み、該ウレタンプレポリマーが末端イソシアネート基を持つ、コーティング組成物。
[10]
[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、有機ポリイソシアネート及び鎖伸長剤を反応させて得られるポリウレタン樹脂を含む、コーティング組成物。
[11]
[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と、有機ポリイソシアネート及び鎖伸長剤を反応させて得られるポリウレタンを含む、水系コーティング組成物。
【発明の効果】
【0009】
本発明のポリカーボネートジオール組成物は、塗料の構成材料として用いる場合、機械的強度と柔軟性を有する塗膜を得ることができる。本発明のポリカーボネートジオール組成物はこれらの特性を有することから、塗料の構成材料として、さらには、ポリウレタンの原料として好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と略記する。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施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。
【0011】
<ポリカーボネートジオール組成物>
本実施形態のポリカーボネートジオール組成物は、下記式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基からなるポリカーボネートジオール、及び、下記式(C)で表されるカーボネート化合物を0.05〜5重量%含む、ポリカーボネートジオール組成物であって、
前記式(A)で表される繰り返し単位の5〜100モル%は、下記式(B)で表される繰り返し単位である、前記ポリカーボネートジオール組成物である。
【0012】
【化6】
【0013】
(式(A)中、R1は、炭素数2〜12の二価の脂肪族又は脂環族炭化水素を表す。)
【0014】
【化7】
【0015】
(式(C)中、R2は、同一でも異なっていてもよく、(CH24又はCH2CH(CH3)CH2を表し、mは2〜8の整数を表す。)
【0016】
【化8】
【0017】
本実施形態に用いるポリカーボネートジオールは、上記式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基からなり、式(A)で表される繰り返し単位の5〜100モル%は上記式(B)で表される繰り返し単位であるポリカーボネートジオールである。
本実施形態におけるポリカーボネートジオールが、式(B)で表される繰り返し単位を有することにより、機械的強度と柔軟性を有し、さらに、耐汗性、耐アルカリ性、及び耐アルコール性といった耐薬品性を有する塗膜が得られる。式(B)で表される繰り返し単位は、さらに高い耐薬品性を得られることから、式(A)で表される繰り返し単位の20〜100モル%であることが好ましく、40〜100モル%であることがより好ましい。また、式(B)で表される繰り返し単位は、割合が高くなると、得られるポリカーボネートジオールの粘度が高くなることから、式(A)で表される繰り返し単位の90モル%以下とすることが好ましく、75モル%以下とすることがさらに好ましい。
【0018】
式(A)で表される繰り返し単位は、式(B)で表される繰り返し単位の他に、さらに、下記式(F)で表される1種又は2種以上の繰り返し単位を選択することができる。
【0019】
【化9】
【0020】
(式(F)中、R3は、炭素数2〜12の二価の脂肪族又は脂環族炭化水素を表す。ただし、式(B)で表される繰り返し単位は除く。)
【0021】
式(F)で表される繰り返し単位は、塗膜の機械的強度と柔軟性を高める観点から、下記式(E)で表される繰り返し単位であることが好ましい。さらに、式(E)中のnは、塗膜の機械的強度と柔軟性をより高める観点から、4〜6であることが好ましい。
【0022】
【化10】
【0023】
(式(E)中のnは、2〜12の整数を表す。)
【0024】
式(A)で表される繰り返し単位における式(E)で表される繰り返しの割合は、5〜95モル%であることが好ましい。また、式(A)で表される繰り返し単位中の式(E)で表される繰り返しの割合は、塗膜の機械的強度と柔軟性を高める観点から、10〜80モル%であることがより好ましく、25〜60モル%であることがさらに好ましい。
【0025】
なお、ポリカーボネートジオールにおいて、式(A)で表される繰り返し単位の割合は、耐熱性や耐加水分解性の観点から、好ましくは95モル%以上100モル%以下、より好ましくは97モル%以上100モル%以下、さらに好ましくは99モル%以上100モル%以下である。
【0026】
本実施形態に用いるポリカーボネートジオールは、柔軟性を付与する目的で、その分子内に下記式(G)の繰り返し単位で表される構造を含むこともできる。
【0027】
【化11】
【0028】
(式(G)中、R’はアルキレン基を表し、全繰り返しの単位において、該アルキレン基は2種以上あっても構わない。また、xは2以上の整数を表す。)
【0029】
ポリカーボネートジオールの分子内に上記式(G)の繰り返し単位を導入する方法は、特に限定されないが、例えば、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレンプロピレングルコール、ポリオキシエチレンテトラメチレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコールなどのエーテル系ポリオールを原料ジオールに添加してもよく、重合途中でエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加させてもよい。
【0030】
本実施形態に用いるポリカーボネートジオールにおいて、分子中の式(G)の繰り返し単位の含有量は、本発明に影響しない範囲であれば特に限定されるものではないが、その量が増えると得られるポリウレタンの耐熱性や耐薬品性が低下することがある。そのため、ポリカーボネートジオールに式(G)で表される繰り返し単位を導入する場合には、式(A)で表されるカーボネートの繰り返し単位に対し式(G)で表される(エーテル由来の構造を有する)繰り返し単位が0.05〜5モル%であることが好ましく、0.05〜3モル%であることがより好ましい。
【0031】
本実施形態に用いるポリカーボネートジオールの数平均分子量は、300〜5000であることが好ましい。ポリカーボネートジオールの数平均分子量が300以上であれば、塗膜の柔軟性が得られる。ポリカーボネートジオールの数平均分子量が5000以下であれば、塗料の構成材料として用いる場合、塗料固形分濃度などが制限されることもなく、また得られるポリウレタンの成型加工性も低下することがないので好ましい。ポリカーボネートジオールの数平均分子量は、450〜3000であることがより好ましい。
なお、本実施形態において、ポリカーボネートジオールの数平均分子量は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
【0032】
本実施形態に用いるポリカーボネートジオールとしては、式(A)で表される繰り返し単位が式(B)で表される繰り返し単位のみからなるポリカーボネートジオール、又は、式(A)で表される繰り返し単位が式(B)で表される繰り返し単位及び(E)で表される繰り返し単位からなるポリカーボネートジオールであることが好ましい。
【0033】
本実施形態のポリカーボネートジオール組成物は、前記式(C)で表されるカーボネート化合物を含む。
式(C)で表されるカーボネート化合物は、例えば、式(C)中のmが4である場合、R2の4つ全てがテトラメチレン[(CH24]である化合物、R2の3つがテトラメチレンであり1つが2−メチルトリメチレン[CH2CH(CH3)CH2]である化合物、R2の2つがテトラメチレンであり2つが2−メチルトリメチレンである化合物、R2の1つがテトラメチレンであり3つが2−メチルトリメチレンである化合物、R2の4つ全てが2−メチルトリメチレンである化合物を含む、混合物であって、各々の化合物の割合は特に制限されない。また、テトラメチレンと2−メチルトリメチレンの結合の順番は特に制限されない。
【0034】
本実施形態のポリカーボネートジオール組成物において、式(C)で表されるカーボネート化合物がポリカーボネートジオールと共に所定量存在すると、該カーボネート化合物中の各々のカーボネート結合は、複数のポリカーボネートジオールのカーボネート結合と相互作用を有する。さらに、式(C)で表されるカーボネート化合物は、大きな環状構造を有すため、本実施形態のポリカーボネートジオール組成物を塗料の構成材料として用いた場合、強靭で柔らかい塗膜を得ることができる。
【0035】
本実施形態における式(C)で表されるカーボネート化合物は、高いカーボネート密度を有することにより、カーボネート結合により得られる効果が高くなると共に、該カーボネート化合物中のカーボネート結合間の距離が適度な範囲であることにより、前記ポリカーボネートジオールと強い相互作用が得られることから、本実施形態のカーボネート化合物におけるR2は、テトラメチレン又は2−メチルトリメチレンである。
【0036】
式(C)で表されるカーボネート化合物におけるR2は、少なくとも一つが2−メチルトリメチレンであることが好ましい。
すなわち、本実施形態のポリカーボネートジオール組成物は、R2の少なくとも一つが2−メチルトリメチレンである、式(C)で表されるカーボネート化合物を含むことが好ましい。
2の少なくとも一つが2−メチルトリメチレンであることによって、カーボネート化合物中の各々のカーボネート結合と、複数のポリカーボネートジオールのカーボネート結合との相互作用が適度な強さになり、さらに柔軟性及び引張伸びに優れる塗膜が得られる傾向にある。
【0037】
また、本実施形態におけるカーボネート化合物は、分解することで二酸化炭素を生成すため、樹脂に難燃性の効果を付与できる可能性も有する。式(C)は、カーボネート化合物の機械的強度と柔軟性の効果がより顕著に表れることから、以下の式(D)であることが好ましく、式(D)中のmは4であることがさらに好ましい。
【0038】
【化12】
【0039】
(式(D)中、R2は、同一でも異なっていてもよく、(CH24又はCH2CH(CH3)CH2を表し、mは、3〜6の整数を表す。)
【0040】
本実施形態のポリカーボネートジオール組成物に含まれる式(C)で表されるカーボネート化合物の合計含有量は、0.05〜5重量%である。該カーボネート化合物の含有量が0.05重量%以上であれば柔軟な塗膜が得られ、該カーボネート化合物の含有量が5重量%以下であればカーボネート化合物がブリードアウトすることがなく、強靭な塗膜が得られる。該カーボネート化合物の含有量が0.07〜4重量%であればより好ましく、0.08〜3重量%であればさらに好ましい。
なお、本実施形態において、各カーボネート化合物の含有量は後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
本実施形態のポリカーボネートジオール組成物に含まれる式(C)で表されるカーボネート化合物の合計含有量を上記範囲に調整する方法は、特に限定されないが、例えば、別途製造した式(C)で表されるカーボネート化合物を、上記範囲となるようにポリカーボネートジオールに添加する方法が挙げられる。
【0041】
式(C)で表されるカーボネート化合物は、例えば、1,4−ブタンジオール、および/または、2−メチル−1,3−プロパンジオールをジオール原料に使用して得られたポリカーボネートを用い、減圧下、190〜210℃の高温で加熱するときに生成する留出液から、蒸留精製して得ることができる。また、式(C)で表されるカーボネート化合物は、1,4−ブタンジオール、および/または、2−メチル−1,3−プロパンジオールと後述のポリカーボネートジオールの製造に用いるカーボネートとを、ジオールとカーボネートの合計の濃度が溶液全体に対して5〜30%以下になるよう、沸点が100℃以上の溶媒に溶解し希薄溶液とし、90〜120℃で反応させた後、蒸留精製して得ることができる。
【0042】
本実施形態のポリカーボネートジオール組成物の水分量は、500ppm以下であれば、発泡により白濁することもなく平滑な塗膜が得られる効果があり、1ppm以上であれば、ポリカーボネートジオール中に容易にカーボネート化合物を分散することができる効果があることから、1〜500ppmであることが好ましい。また、上記効果がさらに顕著になることから、水分量が、5〜250ppmであることがより好ましく、10〜150ppmであることがさらに好ましい。
なお、本実施形態において、ポリカーボネートジオール組成物の水分量は、後述の実施例に記載する方法で求めることができる。
【0043】
本実施形態に用いるポリカーボネートジオールの製造方法は、特に限定されないが、例えば、Schnell著、ポリマー・レビューズ第9巻、p9〜20(1994年)に記載される種々の方法で製造することができる。
【0044】
本実施形態に用いるポリカーボネートジオールは、特に限定されないが、例えば、ジオールとカーボネートとを原料として製造される。
【0045】
本実施形態におけるポリカーボネートジオールの製造では、ジオールとして、2−メチル−1,3−プロパンジオールを好適に用いることができる。それらに加えて、他のジオールを用いることもできる。用いるジオールは特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−ドデカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオールなどの側鎖を持たないジオール;2−メチル−1、8−オクタンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−1、5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオールなどの側鎖を持ったジオール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパンなどの環状ジオールが挙げられる。当該ジオールは1種類又は2種類以上をポリカーボネートジオールの原料として用いてもよい。
【0046】
さらに、本実施形態に用いるポリカーボネートジオールの性能を損なわない範囲で、1分子に3以上のヒドロキシル基を持つ化合物、例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトールなどをポリカーボネートジオールの原料として用いることもできる。この1分子中に3以上のヒドロキシル基を持つ化合物をポリカーボネートジオールの原料としてあまり多く用いると、ポリカーボネートの重合反応中に架橋してゲル化が起きてしまう。したがって、1分子中に3以上のヒドロキシル基を持つ化合物をポリカーボネートジオールの原料として用いる場合であっても、当該化合物は、ポリカーボネートジオールの原料として用いるジオールの合計モル数に対し、0.1〜5モル%にするのが好ましい。この割合は0.1〜1モル%であることが、より好ましい。
【0047】
本実施形態に用いるカーボネートは、特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネートなどのジアルキルカーボネート;ジフェニルカーボネートなどのジアリールカーボネート;エチレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、1,2−プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、1,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネートなどのアルキレンカーボネートなどが挙げられる。これらの内から1種又は2種以上のカーボネートをポリカーボネートジオールの原料として用いることができる。入手のしやすさや重合反応の条件設定のしやすさの観点より、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチレンカーボネートを用いることが好ましい。
【0048】
本実施形態に用いるポリカーボネートジオールの製造では、触媒を添加することが好ましい。該触媒としては、特に限定されないが、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属のアルコラート、水素化物、オキシト゛、アミド、炭酸塩、水酸化物、窒素含有ホウ酸塩、さらに有機酸の塩基性アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩が挙げられる。また、前記触媒として、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、インジウム、スズ、アンチモン、タングステン、レニウム、オスミニウム、イリジウム、白金、金、タリウム、鉛、ビスマス、イッテルビウム、の金属、塩、アルコキシド、有機化合物が挙げられる。それらから1つ又は複数の触媒を選択し使用することができる。ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カリウム、チタン、ジルコニウム、スズ、鉛、イッテルビウムの金属、塩、アルコキシド、有機化合物から1つ又は複数の触媒を用いた場合、ポリカーボネートジオールの重合が良好に行われ、得られるポリカーボネートジオールを用いたウレタン反応に対する影響も少ないので好ましい。前記触媒として、チタン、イッテルビウム、ジルコニウムを用いた場合、さらに好ましい。
【0049】
本実施形態のポリカーボネートジオール組成物は、上記触媒を、ICPを用い測定した金属元素の量として、0.0001〜0.02重量%含んでいてもよい。該触媒の含有量が前記範囲であれば、ポリカーボネートジオールの重合が良好に行われ、得られたポリカーボネートジオール組成物を用いたウレタン反応に対する影響も少ない。該触媒の含有量は、0.0005〜0.01重量%であることがより好ましい。
【0050】
本実施形態のポリカーボネートジオール組成物は、ICPにより測定した際の、チタン、イッテルビウム及びジルコニウムの総含有量が0.0001〜0.02重量%であることが好ましく、0.0005〜0.01重量%であることがより好ましい。
なお、本実施形態において、ポリカーボネートジオール組成物中の金属元素の含有量は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
【0051】
本実施形態に用いるポリカーボネートジオールは、例えば、ポリウレタンの原料として用いる場合、ポリカーボネートジオールの製造で用いた触媒を、リン化合物で処理することが好ましい。リン化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、ジ−2−エチルヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェートなどのリン酸トリエステル;メチルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、プロピルアシッドホスフェート、イソプロピルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート、イソデシルアシッドホスフェート、ブトキシエチルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、エチレングルコールアシッドホスフェート、2−ヒドロキシエチルメタクリレートアシッドホスフェート、ジブチルホスフェート、モノブチルホスフェート、モノイソデシルホスフェート、ビス(2−エチルヘキシル)ホスフェートなどの酸性リン酸エステル;トリフェニルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリス(2−エチルヘキシル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリス(トリデシル)ホスファイト、トリオレイルホスファイト、ジフェニルモノ(2−エチルヘキシル)ホスファイト、ジフェニルモノデシルホスファイト、ジフェニル(モノデシル)ホスファイト、トリラウリルホスファイト、ジエチルハイドロゲンホスファイト、ビス(2−エチルヘキシル)ハイドロゲンホスファイト、ジラウリルハイドロゲンホスファイト、ジオレイルハイドロゲンホスファイト、ジフェニルハイドロゲンホスファイト、テトラフェニルジプロピレングリコールジホスファイト、ビス(デシル)ペンタエリスルトールジホスファイト、トリステアリルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトなどの亜リン酸エステル類;さらに、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸などが挙げられる。
【0052】
本実施形態のポリカーボネートジオール組成物に含まれるリン化合物の量は、ICPを用い測定した際のリン元素の含有量として、0.0005〜0.05重量%であることが好ましい。本実施形態のポリカーボネートジオール組成物は、リン化合物の量が前記範囲であれば、例えば、ポリウレタンの原料として用いた場合、該ポリウレタンの製造反応において、ポリカーボネートジオール製造で用いた触媒の影響を殆どなくすることが可能であり、また、リン化合物がポリウレタンの製造反応や反応生成物の物性に影響することも少ない。さらに、ポリカーボネートジオールにエステル交換反応触媒が存在する場合、ポリカーボネートジオール組成物中に存在するカーボネート化合物の分解を抑制する。本実施形態のポリカーボネートジオール組成物において、ICPにより測定した際のリン元素の含有量は、0.0005〜0.03重量%であることがより好ましい。
【0053】
本実施形態に用いるポリカーボネートジオールの製造方法の具体例を以下に示す。本実施形態に用いるポリカーボネートジオールの製造は、特に限定されないが、例えば、2段階に分けて行うことができる。ジオールとカーボネートとをモル比(ジオール:カーボネート)で、例えば、20:1〜1:10の割合で、好ましくは10:1〜1:2の割合で混和し、常圧又は減圧下、100〜250℃で1段目の反応を行う。カーボネートとしてジメチルカーボネートを用いる場合、生成するメタノールをジメチルカーボネートとの混合物として除去して低分子量ポリカーボネートジオールを得ることができる。カーボネートとしてジエチルカーボネートを用いる場合、生成するエタノールをジエチルカーボネートとの混合物として除去して低分子量ポリカーボネートジオールを得ることができる。また、カーボネートとしてエチレンカーボネートを用いる場合、生成するエチレングリコールをエチレンカーボネートとの混合物として除去して低分子量ポリカーボネートジオールを得ることができる。次いで、2段目の反応は、前記1段目の反応生成物を、減圧下、160〜250℃で加熱して、未反応のジオールとカーボネートを除去するとともに、低分子量ポリカーボネートジオールを縮合させて、所定の分子量のポリカーボネートジオールを得る反応である。1段目の反応を、100〜150℃の温度で開始し、5時間以上反応開始温度で反応した後、1時間当たり15℃以下の速度で昇温を行うとともに、2段目の反応を、120〜170℃の温度で、15kPa以下の圧力下で行うことにより、反応で生成するカーボネート化合物の量は低く抑えることが可能であり、得られたポリカーボネートジオールに所定量のカーボネート化合物を添加することで、ポリカーボネートジオールに含まれるカーボネート化合物の量を制御できるのでより好ましい。
【0054】
<用途>
本実施形態に用いるポリカーボネートジオール組成物は、塗料や接着剤の構成材料として、またポリウレタンや熱可塑性エラストマーの原料として、さらにはポリエステルやポリイミドの改質剤などの用途に用いることができる。特に、本実施形態のポリカーボネートジオール組成物は、塗料の構成材料として用いる場合、機械的強度と柔軟性を併せ持つ塗膜が得られる。また、本実施形態のポリカーボネートジオール組成物は、ポリウレタンや熱可塑性エラストマーの原料として用いる場合、強靱で耐薬品性を有する成型性に優れるポリウレタンや熱可塑性エラストマーを得ることができる。
【0055】
本実施形態の熱可塑性ポリウレタンは、上述のポリカーボネートジオールと有機ポリイソシアネートとを用いて得ることができる。
また、本実施形態のコーティング組成物は、上述のポリカーボネートジオール組成物と有機ポリイソシアネートとを含む。
さらに、本実施形態のコーティング組成物は、上述のポリカーボネートジオール組成物と有機ポリイソシアネートとを反応させて得られるウレタンプレポリマーを含み、該ウレタンプレポリマーがイソシアネート末端基を持つことが好ましい。
またさらに、本実施形態のコーティング組成物は、上述のポリカーボネートジオール組成物、有機ポリイソシアネート及び鎖伸長剤を反応させて得られるポリウレタン樹脂を含むことがより好ましく、上述のポリカーボネートジオール組成物、有機ポリイソシアネート及び鎖伸長剤を反応させて得られるポリウレタンを含む、水系コーティング組成物であることがさらに好ましい。
【0056】
使用される有機ポリイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、及びその混合物(TDI)、粗製TDI、ジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネート(MDI)、粗製MDI、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート(NDI)、3,3'−ジメチル−4,4'−ビフェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、フェニレンジイソシアネート等の公知の芳香族ジイソシアネート、4,4'−メチレンビスシクロヘキシルジイソシアネート(水添MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサンジイソシアネート(水添XDI)等の公知の脂肪族ジイソシアネート、及びこれらのイソシアネート類のイソシアヌレート化変性品、カルボジイミド化変性品、ビウレット化変性品等が挙げられる。これらの有機ポリイソシアネートは、単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いても構わない。またこれらの有機ポリイソシアネートは、ブロック剤でイソシアネート基をマスクして用いてもよい。
【0057】
また、ポリカーボネートジオール組成物と有機ポリイソシアネートの反応において、所望により共重合成分として鎖伸長剤を用いることができる。鎖伸長剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン業界における常用の鎖伸長剤、すなわち、水、低分子ポリオール、ポリアミン等が使用できる。鎖伸長剤の例として、特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,10−デカンジオール、1,1−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、キシリレングリコール、ビス(p−ヒドロキシ)ジフェニル、ビス(p−ヒドロキシフェニル)プロパン等の低分子ポリオール、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルジアミン、ジアミノジフェニルメタン等のポリアミンが挙げられる。これらの鎖伸長剤は、単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いても構わない。
【0058】
本実施形態の熱可塑性ポリウレタンを製造する方法としては、特に限定されず、ポリウレタン業界で公知のポリウレタン化反応の技術が用いられる。例えば、上述のポリカーボネートジオール組成物と有機ポリイソシアネートとを大気圧下に常温から200℃で反応させることにより、熱可塑性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。本実施形態の熱可塑性ポリウレタンの製造方法については、例えば、米国特許第5,070,173号を参照できる。
【0059】
ポリウレタン化反応においては、公知の重合触媒や溶媒を用いてもよい。用いられる重合触媒は、特に限定されないが、例えばジブチルスズジラウレートが挙げられる。
【0060】
本実施形態の熱可塑性ポリウレタンには、熱安定剤(例えば酸化防止剤)や光安定剤などの安定剤を添加することが好ましい。また、可塑剤、無機充填剤、滑剤、着色剤、シリコンオイル、発泡剤、難燃剤等を添加してもよい。
【0061】
本実施形態のコーティング組成物(塗料)を製造する方法としては、業界で公知の製造方法が用いられる。例えば、上述のポリカーボネートジオール組成物から得られる塗料主剤と有機ポリイソシアネートからなる硬化剤とを塗工直前に混合する2液型溶剤系コーティング組成物;上述のポリカーボネートジオール組成物と有機ポリイソシアネートとを反応させて得られるイソシアネート末端基を持つウレタンプレポリマーからなる1液型溶剤系コーティング組成物;上述のポリカーボネートジオール組成物、有機ポリイソシアネート及び鎖伸長剤を反応させて得られるポリウレタン樹脂からなる1液型溶剤系コーティング組成物;あるいは1液型水系コーティング組成物を製造することができる。
【0062】
本実施形態のコーティング組成物(塗料)には、例えば、各種用途に応じて硬化促進剤(触媒)、充填剤、分散剤、難燃剤、染料、有機又は無機顔料、離型剤、流動性調整剤、可塑剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤、溶剤等を添加することができる。
【0063】
本実施形態のコーティング組成物(塗料)の溶剤としては、特に限定されないが、例えば、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、アセトン、メチルエチルケトン、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、キシレン、エチルセロソルブ、酢酸エチル、酢酸ブチル、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、水などを挙げることができる。これらの溶剤は1種類又は複数種を混合して使用することができる。
【実施例】
【0064】
次に、実施例及び比較例によって、本発明を説明する。
以下の実施例は、本発明を例示するために記載するものであって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
以下の実施例及び比較例において示す物性値や用語は、下記に示す通りである。
【0065】
1.カーボネート化合物の定量
カーボネート化合物の定量を以下のとおり行った。まず、サンプルをアセトニトリルに溶解し1%の溶液とした。該溶液について液体クロマトグラフ質量分析計(LC/MS)を用いて分析した。該分析により得られた面積値を元に、予め1,3,10,12−テトラオキサシクロオクタデカン−2,11−ジオンを用いて作成した検量線を用いてサンプル中のカーボネート化合物の定量を行った。LC装置は、カラムとしてWaters ACQUITY UPLC HHS C18(Waters社製)をつけたSIMADZU Nexera X2(島津製作所社製)を用いた。LC装置において、流量を0.2ml/minとし、メタノール:水=30:70からメタノール:水=100:0までグラジエントをかけて測定した。MS装置は、BRUKER amaZon SL(BRUKER社製)を用いた。MS装置において、イオン化:APCl+、スキャンレンジ:m/z 70〜1200で測定を行った。
【0066】
2.ポリカーボネートジオールの組成の決定
ポリカーボネートジオールの組成を以下のとおり決定した。まず、100mlのナスフラスコに、サンプルを1g測り取り、エタノール30g、水酸化カリウム4gを入れて、混合物を得た。得られた混合物を100℃のオイルバスで1時間、加熱撹拌した。前記混合物を室温まで冷却後、指示薬としてフェノールフタレインを前記混合物に1〜2滴添加し、塩酸で中和した。その後、前記混合物を冷蔵庫で3時間冷却し、沈殿した塩を濾過で除去した後、濾液をガスクロマトグラフィー(GC)分析した。なお、GC分析は、カラムとしてDB−WAX(米国J&W社製)30m、膜厚0.25μmを付けたガスクロマトグラフィーGC2014(島津製作所製)を用い、ジエチレングリコールジエチルエステルを内部標準として用い、検出器に水素炎イオン化検出器(FID)を用いて行った。カラムの昇温プロファイルは、60℃で5分保持した後、10℃/minで250℃まで昇温するプロファイルとした。
GC分析により得られたジオールの面積値を元に、ポリカーボネートジオールの組成を決定した。
【0067】
3.ポリカーボネートジオールの数平均分子量の決定
ポリカーボネートジオールの数平均分子量は、無水酢酸及びピリジンを用い、水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定する「中和滴定法(JIS K0070−1992)」によって水酸基価(OH価)を決定し、下記式(4)を用いて計算した。
【0068】
数平均分子量=2/(OH価×10-3/56.1) (4)
【0069】
4.含有元素の誘導結合プラズマ(ICP)による分析
ポリカーボネートジオール組成物中に含有する各元素を以下のとおり分析した。まず、サンプルをテフロン(登録商標)製分解容器に秤取り、高純度硝酸(関東化学製)を加えてマイクロウエーブ分解装置(マイルストーンゼネラル社製、ETHOS TC)を用いて分解した。なお、サンプルは完全に分解され、得られた分解液は無色透明となった。分解液に純水を加えて検液とした。得られた検液について誘導結合プラズマ分析装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、iCAP6300 Duo)を用い、各元素の標準液を元に定量を行った。
【0070】
5.ポリカーボネートジオール組成物の水分量の測定
ポリカーボネートジオール組成物中の水分量は、水分測定装置(KF−100型、三菱化学アナリテック製)を用い、JIS K0068に準じ、容量分析法で測定した。
【0071】
6.塗膜の評価
(1)耐汗性
ポリカーボネートジオール組成物から得られた塗膜について、23±2℃のオレイン酸に24時間浸漬後の塗膜外観を目視で評価した。JIS K5600−8−1に準じて欠陥の程度及び量を等級0〜5で表し、塗膜の耐汗性とした。
【0072】
(2)塗膜の耐アルカリ性
ポリカーボネートジオール組成物から得られた塗膜について、23±2℃の0.1mol/LのNaOH水溶液に24h浸漬後の塗膜外観を目視で評価した。JISK5600−8−1に準じて欠陥の程度及び量を等級0〜5で表し、塗膜の耐アルカリ性とした。
【0073】
(3)塗膜の耐アルコール性
ポリカーボネートジオール組成物から得られた塗膜について、23±2℃の50%エタノール水溶液に4h浸漬後の塗膜外観を目視で評価した。JISK5600−8−1に準じて欠陥の程度及び量を等級0〜5で表し、塗膜の耐エタノール性とした。
【0074】
(4)柔軟性
ポリカーボネートジオール組成物から得られた塗膜について、ケーニッヒペンドラムを取り付けたペンドラム硬度計(BYK−Gardner社製)を用い、ISO 1522に準じて、振幅角度が3°以下になる振れ回数を測定した。
【0075】
(5)耐磨耗性
ポリカーボネートジオール組成物から得られた塗膜について、JIS K5600−5−8の方法に準じ、テーバー型磨耗試験機No.410(株式会社東洋精機製作所製)を用い、磨耗試験前の重量と磨耗試験(500回転)後の塗膜板の重量変化を測定した。
【0076】
(6)破断強度と破断伸度
ポリカーボネートジオール組成物から得られた塗膜について、幅10mm、長さ50mm、厚み0.05mmの短冊状に測定サンプルを切り抜き、JIS K6251に準じて引張強さ(破断強度)及び引張伸び(破断伸度)を測定した。なお、引張強さ(破断強度)は機械的強度を意味する。
【0077】
7.式(C)で表されるカーボネート化合物
以下の実施例1〜18及び比較例1、2、4、5で添加した、式(C)で表されるカーボネート化合物は、混合物である。例えば、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物は、式(C)のR2について、4つ全てがテトラメチレンである化合物、3つがテトラメチレンであり1つが2−メチルトリメチレンである化合物、2つがテトラメチレンであり2つが2−メチルトリメチレンである化合物、1つがテトラメチレンであり3つが2−メチルトリメチレンである化合物、4つ全てが2−メチルトリメチレンである化合物の混合物である。上記2つがテトラメチレンであり2つが2−メチルトリメチレンである化合物における、テトラメチレンと2−メチルトリメチレンとの順序は、特に制限されない。 また、実施例19、20で添加した、式(C)で表されるカーボネート化合物は、式中のmが4であり、R2について、4つ全てがテトラメチレンである化合物である。
実施例1〜18及び比較例1、2、4、5で添加した、式(C)で表されるカーボネート化合物は、1,4−ブタンジオールと2−メチル−1,3−プロパンジオールとをジオール原料に使用して得られたポリカーボネートを用い、0.1〜0.5kPaの減圧下、190〜200℃の高温で加熱するときに生成する留出液を蒸留精製して得た。また、実施例19、20で添加した、式(C)で表されるカーボネート化合物は、1,4−ブタンジオールをジオール原料に使用して得られたポリカーボネートを用い、0.1〜0.5kPaの減圧下、190〜200℃の高温で加熱するときに生成する留出液を蒸留精製して得た。
【0078】
[実施例1]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコにエチレンカーボネートを800g(9.1mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを400g(4.4mol)、1,4−ブタンジオールを415g(4.6mol)仕込んだ。前記フラスコに触媒としてチタンテトライソプロポキシド0.24gをさらに加え、温度140℃、圧力1.0〜1.5kPaで、生成するエチレングリコールとエチレンカーボネートとの混合物を留去しながら15時間反応した。その後、規則充填物を充填した精留塔を単蒸留装置に取り替え、140〜150℃の温度で、圧力を0.5kPaまで落として、ジオールとエチレンカーボネートを留去しながら、さらに12時間反応した。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.69g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオール400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を2.0g、式(C)中のmが5であるカーボネート化合物を2.0g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−1と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は表2に示すとおりであった。
【0079】
[実施例2〜8]
実施例1で得られたポリカーボネートジオール400gに表1に示す量のカーボネート化合物の混合物を加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物を各々PC−2〜8と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0080】
[比較例1〜2]
実施例1で得られたポリカーボネートジオール400gに、表1に示す量のカーボネート化合物の混合物を加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物を各々PC−31〜32と略す。
【0081】
【表1】
【0082】
[比較例3]
実施例1で得られたポリカーボネートジオール400gに、5−メチル−1,3−ジオキサン−2−オンを6g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した。5−メチル−1,3−ジオキサン−2−オンの含有量は1.5重量%であり、その他の結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物を各々PC−33と略す。
【0083】
[実施例9]
実施例1で使用した装置を利用し、エチレンカーボネートを800g(9.1mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを815g(9.1mol)仕込んだ。触媒としてチタンテトライソプロポキシドを0.24g加え、実施例1の方法で反応を行った。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.68g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を3.6g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を、表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−9と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0084】
[比較例4]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコにエチレンカーボネートを730g(8.3mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを35g(0.4mol)、1,5−ペンタンジオールを420g(4.0mol)、1,6−ヘキサンジオールを470g(4.0モル)仕込んだ。触媒としてチタンテトライソプロポキシドを0.25g加え、温度140℃、圧力1.0〜1.5kPaで、生成するエチレングリコールとエチレンカーボネートとの混合物を留去しながら15時間反応した。その後、規則充填物を充填した精留塔を単蒸留装置に取り替え、140〜150℃の温度で、圧力を0.5kPaまで落として、ジオールとエチレンカーボネートを留去しながら、さらに12時間反応した。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.70g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を3.6g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−34と略す。
【0085】
[比較例5]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコにエチレンカーボネートを710g(8.1mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを30g(0.3mol)、1,4−ブタンジオールを700g(7.8mol)仕込んだ。触媒としてチタンテトライソプロポキシドを0.22g加え、温度140℃、圧力1.0〜1.5kPaで、生成するエチレングリコールとエチレンカーボネートとの混合物を留去しながら15時間反応した。その後、規則充填物を充填した精留塔を単蒸留装置に取り替え、140〜150℃の温度で、圧力を0.5kPaまで落として、ジオールとエチレンカーボネートを留去しながら、さらに12時間反応した。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.61g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を3.6g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−35と略す。
【0086】
[実施例10]
エチレンカーボネートを790g(9.0mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを145g(1.6mol)、1,4−ブタンジオールを670g(7.4mol)とした以外は、実施例1で使用した装置を用い、実施例1の条件で重合を行い、ポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を3.6g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−10と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0087】
[実施例11]
エチレンカーボネートを790g(9.0mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを300g(3.3mol)、1,4−ブタンジオール510g(5.7mol)とした以外は、実施例1で使用した装置を用い、実施例1の条件で重合を行い、ポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を3.6g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−11と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0088】
[実施例12]
実施例1の装置で使用した装置を利用し、エチレンカーボネートを790g(9.0mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを575g(6.4mol)、1,4−ブタンジオールを235g(2.6mol)仕込んだ。触媒としてチタンテトライソプロポキシドを0.24g加え、温度140℃、圧力1.0〜1.5kPaで、生成するエチレングリコールとエチレンカーボネートとの混合物を留去しながら15時間反応した。その後、規則充填物を充填した精留塔を単蒸留装置に取り替え、140〜150℃の温度で、圧力を0.5kPaまで落として、ジオールとエチレンカーボネートを留去しながら、さらに4時間反応した。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.68g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を3.6g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−12と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0089】
[実施例13]
実施例12の条件で反応を行い、140〜150℃の温度で、圧力を0.5kPaまで落として、ジオールとエチレンカーボネートを留去しながら、さらに8時間反応した。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.68g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を3.6g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−13と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0090】
[実施例14]
実施例13の条件で反応を行い、140〜150℃の温度で、圧力を0.5kPaまで落として、ジオールとエチレンカーボネートを留去しながら、さらに10時間反応した。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.68g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を3.6g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を、表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−15と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0091】
[実施例15]
実施例1で使用した装置を利用し、エチレンカーボネートを800g(9.1mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを500g(5.6mol)、1,5−ペンタンジオールを380g(3.7mol)仕込んだ。触媒としてチタンテトライソプロポキシドを0.25g加え、実施例1の方法で反応を行った。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.71g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を2.0g、式(C)中のmが5であるカーボネート化合物を2.0g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−15と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0092】
[実施例16]
実施例1で使用した装置を利用し、エチレンカーボネートを790g(9.0mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを385g(4.3mol)、1,6−ヘキサンジオールを560g(4.8mol)仕込んだ。触媒としてチタンテトライソプロポキシドを0.26g加え、実施例1の方法で反応を行った。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.74g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を2.0g、式(C)中のmが5であるカーボネート化合物を2.0g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−16と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0093】
[実施例17]
実施例1で使用した装置を利用し、ジメチルカーボネートを650g(7.2mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを330g(3.7mol)、1,0−デカンジオールを710g(4.8mol)仕込んだ。触媒としてチタンテトライソプロポキシドを0.25g加え、常圧で撹拌し、65〜140℃まで温度を上げながら、生成するメタノールとジメチルカーボネートの混合物を留去して20時間反応を行った。その後、17kPaまで減圧し、メタノールとジメチルカーボネートの混合物を留去しながら、140〜150℃でさらに12時間反応した。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.72g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を2.0g、式(C)中のmが5であるカーボネート化合物を2.0g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を、表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−17と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0094】
[実施例18]
実施例1で使用した装置を利用し、ジエチルカーボネートを850g(7.2mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオールを330g(3.7mol)、3−メチル−1,5−ペンタンジオールを480g(4.1mol)仕込んだ。触媒としてチタンテトライソプロポキシドを0.25g加え、常圧で撹拌し、80〜140℃まで温度を上げながら、生成するエタノールとジエチルカーボネートの混合物を留去して20時間反応を行った。その後、17kPaまで減圧し、エタノールとジエチルカーボネートの混合物を留去しながら、140〜150℃でさらに12時間反応した。その後、前記フラスコにリン化合物として2−エチルヘキシルアシッドホスフェートを0.71g加え、前記フラスコ内の混合物を105℃で5時間加熱することによりポリカーボネートジオールを得た。得られたポリカーボネートジオールを400gに、式(C)中のmが4であるカーボネート化合物を2.0g、mが5であるカーボネート化合物を2.0g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を、表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−18と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0095】
[実施例19]
実施例1で得られたポリカーボネートジオール400gに、式(C)中のmが4、R2が全てテトラメチレンであるカーボネート化合物を8.8g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−19と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0096】
[実施例20]
実施例1で得られたポリカーボネートジオール400gに、式(C)中のmが4、R2が全てテトラメチレンであるカーボネート化合物を17.2g加え、100℃で5時間撹拌することにより、ポリカーボネートジオール組成物を得た。得られたポリカーボネートジオール組成物を分析した結果を表2に示す。このポリカーボネートジオール組成物をPC−20と略す。得られたポリカーボネートジオールは、式(A)で表される繰り返し単位と末端ヒドロキシル基とを有しており、式(A)で表される繰り返し単位を100モル%としたときの、式(B)で表される繰り返し単位及び式(E)で表される繰り返し単位の割合(モル%)は、表2に示すとおりであった。
【0097】
【表2】
【0098】
[応用例1]
ポリカーボネートジオール組成物PC−1を40g、レベリング剤としてBYK−331(BYKケミカル製)を0.75g、シンナー(キシレン/酢酸ブチル=70/30(重量比))に2重量%となるように溶解したジブチルスズジラウレート溶液を1.25g、並びにシンナーを40g混ぜて撹拌し、塗料主剤を得た。得られた塗料主剤に、硬化剤として有機ポリイソシアネート(デュラネートTPA−100、旭化成ケミカルズ製、イソシアネート(NCO)含量:23.1%)を7.7g加えて、塗布液を調製した。該塗布液を塗板上に塗布し、室温で2時間シンナーを飛ばした後、75℃で2時間加熱硬化させて塗膜を得た。該塗膜を温度23±2℃、相対湿度50±5%で1週間放置した後、物性の評価を行った。該評価結果を表3に示した。なお、塗板は、塗膜の破断強度と伸度測定にはポリプロピレン樹脂板を、柔軟性試験にはガラス板を、その他の耐性試験にはアクリルニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂板を使用した。
【0099】
[応用例2〜11、13、15〜20]
ポリカーボネートジオール組成物として、PC−2〜11、13、15〜20を用いた以外は、応用例1と同様にして塗膜を得た。該塗膜を用いて物性の評価を行った。該評価結果を表3に示した。
【0100】
[応用例12]
ポリカーボネートジオール組成物PC−12を13g、レベリング剤としてBYK−331(BYKケミカル製)を0.30g、シンナー(キシレン/酢酸ブチル=70/30(重量比))に2重量%となるように溶解したジブチルスズジラウレート溶液を0.40g、シンナーを20gとした以外は、応用例1と同様にして塗膜を得た。該塗膜を用いて物性の評価を行った。該評価結果を表3に示した。
【0101】
[応用例14]
ポリカーボネートジオール組成物PC−14を60g、レベリング剤としてBYK−331(BYKケミカル製)を1.0g、シンナー(キシレン/酢酸ブチル=70/30(重量比))に2重量%となるように溶解したジブチルスズジラウレート溶液を1.75g、シンナーを60gとした以外は、応用例1と同様にして塗膜を得た。該塗膜を用いて物性の評価を行った。該評価結果を表3に示した。
【0102】
[比較応用例1〜5]
ポリカーボネートジオール組成物として、PC−31〜35を用いた以外は、応用例1と同様にして塗膜を得た。該塗膜を用いて物性の評価を行った。該評価結果を表3に示した。
【0103】
【表3】
【0104】
[応用例21]
実施例1で得たPC−1を800g、及びヘキサメチレンジイソシアネート255gを、攪拌装置、温度計及び冷却管の付いた反応器に仕込み、100℃で4時間反応させて末端イソシアネート(NCO)基を持つウレタンプレポリマーを得た。該ウレタンプレポリマーに鎖延長剤として1,4−ブタンジオール107g、触媒としてジブチルスズジラウリレート0.05gを加えてニーダー内蔵のラボ用万能押出機(日本国(株)笠松化工研究所製のLABO用万能押出機KR−35型)を用い140℃で60分反応を行って熱可塑性ポリウレタンを得た。その後、得られた熱可塑性ポリウレタンを押出し機にてペレットとした。
【産業上の利用可能性】
【0105】
本発明のポリカーボネートジオール組成物は、塗料の構成材料として用いる場合、機械的強度と柔軟性を有する塗膜を得ることが可能である。本発明のポリカーボネートジオール組成物はこれらの特性を有することから、塗料の構成材料として、さらには、ポリウレタンの原料として好適に用いることができる。