(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024168236
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】ポリイソシアネート組成物、樹脂組成物及び樹脂硬化物
(51)【国際特許分類】
C08G 18/10 20060101AFI20241128BHJP
C08G 18/75 20060101ALI20241128BHJP
C08G 18/28 20060101ALI20241128BHJP
C08G 18/42 20060101ALI20241128BHJP
C08G 18/48 20060101ALI20241128BHJP
C08G 18/32 20060101ALI20241128BHJP
C08G 18/73 20060101ALI20241128BHJP
【FI】
C08G18/10
C08G18/75
C08G18/28 015
C08G18/42
C08G18/48
C08G18/32
C08G18/73
【審査請求】未請求
【請求項の数】30
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023084729
(22)【出願日】2023-05-23
(71)【出願人】
【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】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100189337
【弁理士】
【氏名又は名称】宮本 龍
(72)【発明者】
【氏名】東 昌嗣
【テーマコード(参考)】
4J034
【Fターム(参考)】
4J034AA04
4J034BA02
4J034BA03
4J034BA07
4J034BA08
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4J034RA08
(57)【要約】
【課題】無溶剤で使用可能であって、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の物性に優れるポリイソシアネート組成物、このポリイソシアネート組成物を含む高硬度、高強度、高伸び率な樹脂硬化膜を製造可能な樹脂組成物及び樹脂硬化物の提供。
【解決手段】ポリイソシアネートAと、ポリイソシアネートBと、を含むポリイソシアネート組成物であって、前記ポリイソシアネート組成物は、重量平均分子量Mwが500以上10000以下であり、25℃粘度が20000mPa・s以下であり、(1)及び(2)を満たす、ポリイソシアネート組成物。(1)Mw(A)<Mw(B)(Mw(A)は、ポリイソシアネートAの重量平均分子量、Mw(B)は、ポリイソシアネートBの重量平均分子量。)(2)10≦[(W1)/(W1+W2)]×100≦75(W1は、ポリイソシアネートAの重量、W2はポリイソシアネートBの重量。)
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリイソシアネートAと、ポリイソシアネートBと、を含むポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリイソシアネートAは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方と、ポリオールAとの誘導体であり、前記ポリオールAは、数平均分子量Mnが150以上700未満の2官能以上3官能以下のポリオールであり、前記ポリイソシアネートAは、NCO基とOH基の官能基比率(NCO/OH)が2以上30以下であり、
前記ポリイソシアネートBは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方と、ポリオールBとの誘導体であり、前記ポリオールBは、数平均分子量Mnが700以上13000以下の2官能以上3官能以下のポリオールであり、前記ポリイソシアネートBは、NCO基とOH基の官能基比率(NCO/OH)が2以上30以下であり、
前記ポリイソシアネート組成物は、重量平均分子量Mwが500以上10000以下であり、25℃粘度が20000mPa・s以下であり、
下記(1)及び(2)を満たす、ポリイソシアネート組成物。
(1) Mw(A)<Mw(B)
(Mw(A)は、前記ポリイソシアネートAの重量平均分子量であり、Mw(B)は、前記ポリイソシアネートBの重量平均分子量である。)
(2) 10≦[(W1)/(W1+W2)]×100≦75
(W1は、前記ポリイソシアネートAの重量であり、W2は、前記ポリイソシアネートBの重量である。)
【請求項2】
前記ポリイソシアネート組成物はNCO官能基含有率が9.3%以上17.0%以下である、請求項1に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項3】
前記ポリイソシアネート組成物の平均イソシアネート官能基数が1.7以上3.0以下である、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項4】
前記ポリイソシアネートAは炭素数が2以上18以下のアルコールにより変性された変性体を少なくとも1種以上含むものである、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項5】
前記アルコールは、水酸基を2つ有する2価のアルコールを少なくとも1種以上含むものである、請求項4に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項6】
前記ポリイソシアネート組成物は、ウレタン基及びアロファネート基のいずれか一方又は両方を含む、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項7】
前記ポリイソシアネートA及び前記ポリイソシアネートBは、共にウレタン基及びアロファネート基のいずれか一方又は両方を含む、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項8】
前記ポリイソシアネートAがウレタン基を含み、
ウレタン基、アロファネート基、ウレア基、イソシアヌレート基、ウレトジオン基のうち、ウレタン基のモル数が最も大きい、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項9】
前記ポリオールA又は前記ポリオールBは、ポリエステルポリオール、又はポリエーテルポリオールの少なくとも1種以上から選択されたものである、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項10】
前記ポリイソシアネートAは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、前記ポリオールAの含有量が0.1重量部以上100重量部以下であり、
脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、炭素数が2以上18以下のアルコールの含有量が0.1重量部以上100重量部以下である、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項11】
前記ポリイソシアネートBは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、前記ポリオールBの含有量が0.1重量部以上100重量部以下である、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項12】
前記ポリイソシアネートBは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、炭素数が2以上18以下のアルコールの含有量が0.01重量部以上40重量部以下である、請求項1又は2に記載にポリイソシアネート組成物。
【請求項13】
前記ポリイソシアネートAの重量平均分子量Mwは500以上1200以下である、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項14】
前記ポリイソシアネートAの平均イソシアネート官能基数は1.9以上2.9以下である、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項15】
前記ポリイソシアネートBの重量平均分子量Mwは1400以上12000以下である、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項16】
前記ポリイソシアネートBの平均イソシアネート官能基数は2.0以上5.0以下である請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項17】
前記Mw(B)は前記Mw(A)よりも1000以上大きい、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
【請求項18】
請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物と、架橋性官能基含有化合物と、を含む、樹脂組成物。
【請求項19】
前記架橋性官能基含有化合物が含有する官能基は、水酸基、カルボキシ基、エポキシ基、オキセタン基、アミノ基の少なくとも1種以上である、請求項18に記載の樹脂組成物。
【請求項20】
前記アミノ基は、第1級アミノ基又は第2級アミノ基である、請求項19に記載の樹脂組成物。
【請求項21】
前記第2級アミノ基はアスパラギン酸エステルポリアミン由来のアミノ基である、請求項20に記載の樹脂組成物。
【請求項22】
前記架橋性官能基含有化合物が、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、フッ素系ポリオール、シリコーンポリオール、ポリオレフィンポリオールの少なくともいずれか1種を含む、請求項18に記載の樹脂組成物。
【請求項23】
シランカップリング剤を0.01重量部以上5.0重量部以下含む、請求項18に記載の樹脂組成物。
【請求項24】
請求項18に記載の樹脂組成物が硬化した樹脂硬化物。
【請求項25】
前記樹脂硬化物がチャック間距離20mm、20mm/分間の速度で引張試験を行った時の伸び率が150%以上である、請求項24に記載の樹脂硬化物。
【請求項26】
前記樹脂硬化物がチャック間距離20mm、20mm/分間の速度で引張試験を行った時の最大応力が15MPa以上である、請求項24に記載の樹脂硬化物。
【請求項27】
前記樹脂硬化物がチャック間距離20mm、20mm/分間の速度で引張試験を行った時の、10%伸び率時の応力が5MPa以上である、請求項24に記載の樹脂硬化物。
【請求項28】
前記樹脂硬化物をガラス上に40μm厚みで形成した時の23℃におけるケーニッヒ硬度が15回以上160回以下である、請求項24に記載の樹脂硬化物。
【請求項29】
ゲル分率が80質量%以上である、請求項24に記載の樹脂硬化物。
【請求項30】
厚みが1μm以上3000μm以下である、請求項24に記載の樹脂硬化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリイソシアネート組成物、樹脂組成物及び樹脂硬化物に関する。
より詳細には、本発明は無溶剤配合に適用可能なポリイソシアネート組成物及びそれを用いた高硬度、高強度、高伸び率な樹脂硬化膜を形成可能な樹脂組成物及び樹脂硬化物に関する。
【背景技術】
【0002】
屋外で使用される塗料や接着剤には、耐候性、外的な衝撃や力によって破壊され難い強度と伸び率、硬度、使用時の作業性を考慮した適切な粘度等の物性に加え、自然環境や労働環境への配慮から、近年では塗料、樹脂組成物、接着剤等には、有機溶剤を使用しない無溶剤化が求められている。
【0003】
また、ポリイソシアネートは塗膜の外観、架橋性官能基含有化合物との反応性の観点より透明である事等が求められている。特に、近年、適用用途の拡大や高機能化のトレンドから樹脂組成物及び硬化物には150%程度以上の高い伸び率が求められる用途が増えてきており、これまで以上に柔軟性が重要視されてきている。
【0004】
脂肪族系ポリイソシアネートを硬化剤とする塗料組成物から形成される塗膜は、耐候性等の塗膜特性に優れるため、広く使用されている。
例えばイソシアヌレート基を有するイソシアヌレート型ポリイソシアネートを使用した塗料を用いて形成した塗膜は、耐候性等の塗膜物性に優れることが知られている(特許文献1参照)。
【0005】
屋外で使用する塗料や接着剤には、耐候性、外的な衝撃や力によって破壊され難い強度と伸び率、硬度、使用時の作業性を考慮した適切な粘度等の物性に加え、自然環境や労働環境への配慮から、近年では塗料、樹脂組成物、接着剤等には、有機溶剤を使用しない無溶剤化が求められている。
例えば、特許文献2は、ノニオン型水分散性ブロックポリイソシアネートを主成分とする水性ウレタンエマルジョンを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開昭55-038380号公報
【特許文献2】特開昭62-151419号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献2に記載の従来の水性ウレタンエマルジョンは、有機溶剤を使用しない水性塗料として使用できるものの、硬化膜の物性については十分な検討がされていなかった。また、水性ウレタンエマルジョンから得られる水性塗料は耐水性に課題があり、適用用途が限定されている。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、無溶剤で使用可能であって、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の物性に優れるポリイソシアネート組成物、このポリイソシアネート組成物を含む高硬度、高強度、高伸び率な樹脂硬化膜を製造可能な樹脂組成物及び樹脂硬化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】
【0009】
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
[1]ポリイソシアネートAと、ポリイソシアネートBと、を含むポリイソシアネート組成物であって、前記ポリイソシアネートAは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方と、ポリオールAとの誘導体であり、前記ポリオールAは、数平均分子量Mnが150以上700未満の2官能以上3官能以下のポリオールであり、前記ポリイソシアネートAは、NCO基とOH基の官能基比率(NCO/OH)が2以上30以下であり、前記ポリイソシアネートBは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方と、ポリオールBとの誘導体であり、前記ポリオールBは、数平均分子量Mnが700以上13000以下の2官能以上3官能以下のポリオールであり、前記ポリイソシアネートBは、NCO基とOH基の官能基比率(NCO/OH)が2以上30以下であり、前記ポリイソシアネート組成物は、重量平均分子量Mwが500以上10000以下であり、25℃粘度が20000mPa・s以下であり、下記(1)及び(2)を満たす、ポリイソシアネート組成物。
(1) Mw(A)<Mw(B)
(Mw(A)は、前記ポリイソシアネートAの重量平均分子量であり、Mw(B)は、前記ポリイソシアネートBの重量平均分子量である。)
(2) 10≦[(W1)/(W1+W2)]×100≦75
(W1は、前記ポリイソシアネートAの重量であり、W2は、前記ポリイソシアネートBの重量である。)
[2]前記ポリイソシアネート組成物はNCO官能基含有率が9.3%以上17.0%以下である、[1]に記載のポリイソシアネート組成物。
[3]前記ポリイソシアネート組成物の平均イソシアネート官能基数が1.7以上3.0以下である、[1]又は[2]に記載のポリイソシアネート組成物。
[4]前記ポリイソシアネートAは炭素数が2以上18以下のアルコールにより変性された変性体を少なくとも1種以上含むものである、[1]~[3]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[5]前記アルコールは、水酸基を2つ有する2価のアルコールを少なくとも1種以上含むものである、[4]に記載のポリイソシアネート組成物。
[6]前記ポリイソシアネート組成物は、ウレタン基及びアロファネート基のいずれか一方又は両方を含む、[1]~[5]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[7]前記ポリイソシアネートA及び前記ポリイソシアネートBは、共にウレタン基及びアロファネート基のいずれか一方又は両方を含む、[1]~[6]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[8]前記ポリイソシアネートAがウレタン基を含み、ウレタン基、アロファネート基、ウレア基、イソシアヌレート基、ウレトジオン基のうち、ウレタン基のモル数が最も大きい、[1]~[7]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[9]前記ポリオールA又は前記ポリオールBは、ポリエステルポリオール、又はポリエーテルポリオールの少なくとも1種以上から選択されたものである、[1]~[8]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[10]前記ポリイソシアネートAは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、前記ポリオールAの含有量が0.1重量部以上100重量部以下であり、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、炭素数が2以上18以下のアルコールの含有量が0.1重量部以上100重量部以下である、[1]~[9]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[11]前記ポリイソシアネートBは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、前記ポリオールBの含有量が0.1重量部以上100重量部以下である、[1]~[10]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[12]前記ポリイソシアネートBは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、炭素数が2以上18以下のアルコールの含有量が0.01重量部以上40重量部以下である、[1]~[11]のいずれか1つに記載にポリイソシアネート組成物。
[13]前記ポリイソシアネートAの重量平均分子量Mwは500以上1200以下である、[1]~[12]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[14]前記ポリイソシアネートAの平均イソシアネート官能基数は1.9以上2.9以下である、[1]~[13]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[15]前記ポリイソシアネートBの重量平均分子量Mwは1400以上12000以下である、[1]~[14]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[16]前記ポリイソシアネートBの平均イソシアネート官能基数は2.0以上5.0以下である、[1]~[15]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[17]前記Mw(B)は前記Mw(A)よりも1000以上大きい、[1]~[16]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物。
[18][1]~[17]のいずれか1つに記載のポリイソシアネート組成物と、架橋性官能基含有化合物と、を含む、樹脂組成物。
[19]前記架橋性官能基含有化合物が含有する官能基は、水酸基、カルボキシ基、エポキシ基、オキセタン基、アミノ基の少なくとも1種以上である、[18]に記載の樹脂組成物。
[20]前記アミノ基は、第1級アミノ基又は第2級アミノ基である、[19]に記載の樹脂組成物。
[21]前記第2級アミノ基はアスパラギン酸エステルポリアミン由来のアミノ基である、[20]に記載の樹脂組成物。
[22]前記架橋性官能基含有化合物が、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、フッ素系ポリオール、シリコーンポリオール、ポリオレフィンポリオールの少なくともいずれか1種を含む、[18]~[21]のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
[23]シランカップリング剤を0.01重量部以上5.0重量部以下含む、[18]~[22]のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
[24][18]~[22]のいずれか1つに記載の樹脂組成物が硬化した樹脂硬化物。
[25]前記樹脂硬化物がチャック間距離20mm、20mm/分間の速度で引張試験を行った時の伸び率が150%以上である、[24]に記載の樹脂硬化物。
[26]前記樹脂硬化物がチャック間距離20mm、20mm/分間の速度で引張試験を行った時の最大応力が15MPa以上である、[24]又は[25]に記載の樹脂硬化物。
[27]前記樹脂硬化物がチャック間距離20mm、20mm/分間の速度で引張試験を行った時の、10%伸び率時の応力が5MPa以上である、[24]~[26]のいずれか1つに記載の樹脂硬化物。
[28]前記樹脂硬化物をガラス上に40μm厚みで形成した時の23℃におけるケーニッヒ硬度が15回以上160回以下である、[24]~[27]のいずれか1つに記載の樹脂硬化物。
[29]ゲル分率が80質量%以上である、[24]~[28]のいずれか1つに記載の樹脂硬化物。
[30]厚みが1μm以上3000μm以下である、[24]~[29]のいずれか1つに記載の樹脂硬化物。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、無溶剤で使用可能であって、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の物性に優れるポリイソシアネート組成物、このポリイソシアネート組成物を含む高硬度、高強度、高伸び率な樹脂硬化膜を製造可能な樹脂組成物及び樹脂硬化物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
なお、本明細書において、「ポリオール」とは、一分子中に2つ以上のヒドロキシ基(-OH)を有する化合物を意味する。
また、本明細書において、「ポリイソシアネート」とは、2つ以上のイソシアネート基(-NCO)を有する単量体化合物が複数結合した反応物を意味する。
また、本明細書において、特に断りがない限り、「(メタ)アクリル」は、メタクリルとアクリルとを包含し、「(メタ)アクリレート」はメタクリレートとアクリレートとを包含するものとする。
【0012】
<ポリイソシアネート組成物>
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートAと、ポリイソシアネートBと、を含む。
【0013】
≪ポリイソシアネートA≫
ポリイソシアネートAは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方と、ポリオールAとの誘導体である。ポリオールAは、数平均分子量Mnが150以上700未満の2官能以上3官能以下のポリオールである。ポリイソシアネートAは、NCO基とOH基の官能基比率(NCO/OH)が2以上30以下である。
【0014】
ポリイソシアネートAを構成する脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネート、ポリオールAに関する説明は後述する。
【0015】
ポリイソシアネートAは、ポリオールAの水酸基に対する脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのNCO基とOH基の官能基比率(NCO/OH)が2以上30以下であり、2.2以上25以下であることが好ましい。
NCO/OHが上記下限値以上であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の最大応力を良好なものとすることができる。一方、上記上限値以下であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の伸びを良好なものとすることができる。
【0016】
NCO/OHは、例えば、ポリイソシアネート組成物の製造時に用いられるポリオールの水酸基のモル量と、ポリイソシアネートの原料であるジイソシアネートモノマーのイソシアネート基のモル量を用いて算出することができる。
【0017】
ポリイソシアネートAは、炭素数が2以上18以下のアルコールにより変性された変性体であることが好ましい。これにより、有機溶剤を使用しないポリイソシアネート組成物とすることができる。
アルコールは水酸基を2つ有する2価のアルコールであることが好ましい。2価のアルコールは、例えば、1,2-エタンジオール、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、2-クロロ-1,3-プロパンジオール、3-クロロ-1,2-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2-メチル-1,2-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,3-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,3-ジメチル-2,3-ブタンジオール、2-ブチン-1,4-ジオールが挙げられる。
【0018】
ポリイソシアネートAは、ウレタン基及びアロファネート基のいずれか一方又は両方を含むことが好ましい。また、ウレタン基及びアロファネート基を両方含む場合、ウレタン基のモル量は、アロファネート基のモル量よりも大きいことがより好ましい。
【0019】
ポリイソシアネートAはウレタン基を含むことが好ましく、ウレタン基、アロファネート基、ウレア基、イソシアヌレート基、ウレトジオン基のうち、ウレタン基のモル数が最も大きいことが好ましい。
【0020】
ウレタン基のモル比率は、例えば、1H-核磁気共鳴(NMR)スペクトル法、13C-NMRスペクトル法、赤外線吸収(IR)スペクトル法、質量分析(MS)法、により算出することができる。
【0021】
ポリイソシアネートAは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、ポリオールAの含有量が0.1重量部以上100重量部以下であることが好ましく、1重量部以上90重量部以下がより好ましく、10重量部以上80重量部以下がさらに好ましい。
ポリイソシアネートAは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、炭素数が2以上18以下のアルコールの含有量が0.1重量部以上100重量部以下であることが好ましく、1重量部以上80重量部以下がより好ましく、2重量部以上50重量部以下がさらに好ましい。
【0022】
ポリイソシアネートAの重量平均分子量Mwは500以上1200以下であることが好ましく、550以上1000以下がより好ましく、600以上900以下がさらに好ましい。
【0023】
重量平均分子量が上記下限値以上であるポリイソシアネートAを含むポリイソシアネート組成物を硬化させると、最大応力及び伸び率に優れるポリイソシアネート硬化物が得られる。一方、重量平均分子量が上記上限値以下であるポリイソシアネートAを含むポリイソシアネート組成物を硬化させると、最大応力に優れるポリイソシアネート硬化物が得られる。
【0024】
[重量平均分子量の測定方法]
本実施形態のポリイソシアネートAの重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」と略記する場合がある)により測定することができる。
ポリイソシアネートAの重量平均分子量は、原料となる脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート及びポリオールの重量平均分子量を適宜選択することで、調整することできる。
【0025】
ポリイソシアネートAの平均イソシアネート官能基数は1.9以上2.9以下であることが好ましく、1.95以上2.9以下がより好ましく、1.95以上2.85以下がより好ましく、2.0以上2.8以下がさらに好ましい。
ポリイソシアネートの平均イソシアネート官能基数が上記下限値以上であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の硬度及び引張強度をより良好なものとすることができる。
一方、上記上限値以下であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の伸び率をより良好なものとすることができる。
ポリイソシアネートの平均イソシアネート官能基数は、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
【0026】
≪ポリイソシアネートB≫
ポリイソシアネートBは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方と、ポリオールBとの誘導体である。ポリオールBは、数平均分子量Mnが700以上13000以下の2官能以上3官能以下のポリオールである。ポリイソシアネートBは、NCO基とOH基の官能基比率(NCO/OH)が2以上30以下である。
【0027】
ポリイソシアネートBを構成する脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネート、ポリオールBに関する説明は後述する。
【0028】
ポリイソシアネートBは、ポリオールBの水酸基に対する脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのNCO基とOH基の官能基比率(NCO/OH)が2以上30以下であり、2.2以上25以下であることが好ましい。
NCO/OHが上記下限値以上であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の最大応力を良好なものとすることができる。一方、上記上限値以下であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の伸びを良好なものとすることができる。
【0029】
NCO/OHは、例えば、ポリイソシアネート組成物の製造時に用いられるポリオールの水酸基のモル量と、ポリイソシアネートの原料であるジイソシアネートモノマーのイソシアネート基のモル量を用いて算出することができる。
【0030】
ポリイソシアネートBは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、ポリオールBの含有量が0.1重量部以上100重量部以下であることが好ましく、1重量部以上90重量部以下がより好ましく、10重量部以上80重量部以下がさらに好ましい。
【0031】
ポリイソシアネートBは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方100重量部に対する、炭素数が2以上18以下のアルコールの含有量が0.01重量部以上40重量部以下であることが好ましく、1重量部以上30重量部以下がより好ましく、2重量部以上20重量部以下がさらに好ましい。
【0032】
ポリイソシアネートBの重量平均分子量Mwは1400以上12000以下であることが好ましく、1500以上10000以下がより好ましく、1600以上9000以下がさらに好ましい。
【0033】
重量平均分子量が上記下限値以上であるポリイソシアネートBを含むポリイソシアネート組成物を硬化させると、最大応力及び伸び率に優れるポリイソシアネート硬化物が得られる。一方、重量平均分子量が上記上限値以下であるポリイソシアネートBを含むポリイソシアネート組成物を硬化させると、最大応力に優れるポリイソシアネート硬化物が得られる。
【0034】
ポリイソシアネートBの重量平均分子量は、上記[重量平均分子量の測定方法]に記載の方法により測定できる。
ポリイソシアネートBの重量平均分子量は、原料となる脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート及びポリオールの重量平均分子量を適宜選択することで、調整することできる。
【0035】
ポリイソシアネートBの平均イソシアネート官能基数は2.0以上5.0以下であることが好ましく、2.0以上4.5以下であることが好ましく、2.0以上3.8以下であることが好ましく、2.1以上3.7以下がより好ましく、2.2以上3.6以下がさらに好ましい。
ポリイソシアネートBの平均イソシアネート官能基数が上記下限値以上であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の硬度及び引張強度をより良好なものとすることができる。
一方、上記上限値以下であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の伸び率をより良好なものとすることができる。
ポリイソシアネートBの平均イソシアネート官能基数は、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
【0036】
ポリイソシアネートA及びポリイソシアネートBは、共にウレタン基及びアロファネート基のいずれか一方又は両方を含むことが好ましい。また、ウレタン基及びアロファネート基を両方含む場合、ウレタン基のモル数は、アロファネート基のモル数よりも大きいことがより好ましい。
【0037】
≪ポリイソシアネート組成物の物性≫
ポリイソシアネート組成物は、重量平均分子量Mwが500以上10000以下であり、550以上が好ましく、560以上がより好ましく、570以上がさらに好ましい。ポリイソシアネート組成物は、重量平均分子量の上限値は特に限定されず、例えば9000以下、8000以下、7000以下である。
【0038】
ポリイソシアネート組成物の重量平均分子量は、例えば550以上9000以下、560以上8000以下、570以上7000以下である。
【0039】
重量平均分子量が上記下限値以上であるポリイソシアネート組成物を硬化させると、最大応力及び伸び率に優れるポリイソシアネート硬化物が得られる。一方、重量平均分子量が上記上限値以下であるポリイソシアネート組成物を硬化させると、最大応力に優れるポリイソシアネート硬化物が得られる。
【0040】
ポリイソシアネート組成物の重量平均分子量は、上記[重量平均分子量の測定方法]に記載の方法により測定できる。
【0041】
ポリイソシアネート組成物は、25℃粘度が20000mPa・s以下であり、19000mPa・s以下が好ましく、18000mPa・s以下がより好ましく、17000mPa・s以下、15000mPa・s以下がより好ましく、12000mPa・s以下がさらに好ましい。
25℃におけるポリイソシアネート組成物の粘度の下限値は特に限定されないが、例えば200mPa・s以上、300mPa・s以上、400mPa・s以上、500mPa・s以上である。
【0042】
25℃におけるポリイソシアネート組成物の粘度は、例えば200mPa・s以上20000mPa・s以下、300mPa・s以上19000mPa・s以下、350mPa・s以上18000mPa・s以下、400mPa・s以上17000mPa・s以下、400mPa・s以上15000mPa・s以下がより好ましく、12000mPa・s以下である。
【0043】
25℃における粘度が上記範囲であることで、本実施形態のポリイソシアネート組成物は溶剤を用いないで使用することができる。
【0044】
ポリイソシアネート組成物の25℃における粘度は、ポリイソシアネート組成物が有機溶剤を含まない場合には、例えば、E型粘度計(株式会社トキメック社製)により25℃下で測定することができる。
ポリイソシアネート組成物が有機溶剤を含む場合には、エバポレーター及び真空乾燥機により、ポリイソシアネート組成物に含まれる有機溶剤を除去した後、E型粘度計(株式会社トキメック社製)により25℃下で測定することができる。
【0045】
ポリイソシアネート組成物は、下記(1)を満たす。
(1)Mw(A)<Mw(B)
(Mw(A)は、ポリイソシアネートAの重量平均分子量であり、Mw(B)は、ポリイソシアネートBの重量平均分子量である。)
【0046】
ポリイソシアネート組成物は、Mw(B)がMw(A)よりも1000以上大きいことが好ましく、1200以上大きいことがよりこのましく、1500以上大きいことがさらに好ましい。
【0047】
(1)を満たすポリイソシアネート組成物を使用すると、高硬度、高強度、高伸び率な硬化物を製造できる。
【0048】
ポリイソシアネート組成物は、下記(2)を満たす。
(2) 10≦[(W1)/(W1+W2)]×100≦75
(W1は、前記ポリイソシアネートAの重量であり、W2は、前記ポリイソシアネートBの重量である。)
【0049】
(2)は、以下の(2)-1~(2)-3のいずれかであることが好ましい。
(2)-1・・・15≦[(W1)/(W1+W2)]×100≦72
(2)-2・・・20≦[(W1)/(W1+W2)]×100≦72
(2)-3・・・25≦[(W1)/(W1+W2)]×100≦70
【0050】
(2)を満たすポリイソシアネート組成物を使用すると、高硬度、高強度、高伸び率な硬化物を製造できる。また、(2)を満たすポリイソシアネート組成物を使用すると、透明性と伸び率が特に良好なポリイソシアネート組成物が得られる。
【0051】
ポリイソシアネート組成物はNCO官能基含有率が9.3%以上17.0%以下であることが好ましく、9.4%以上15.8%以下がより好ましく、9.5%以上15.3以下がより好ましい。
【0052】
ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基含有率が上記上限値以下であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の伸び率をより良好なものとすることができる。一方、上記下限値以上であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の硬度をより良好なものとすることができる。
ポリイソシアネート組成物のNCO基の含有率は、例えば、ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基を過剰のアミン(ジブチルアミン等)と反応させ、残ったアミンを塩酸等の酸で逆滴定することによって求めることができる。
【0053】
ポリイソシアネート組成物は平均イソシアネート官能基数が1.7以上3.0以下であることが好ましく、1.8以上2.9以下がより好ましく、1.9以上2.8以下がさらに好ましい。
ポリイソシアネートの平均イソシアネート官能基数が上記下限値以上であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の硬度及び引張強度をより良好なものとすることができる。
一方、上記上限値以下であることで、ポリイソシアネート組成物を硬化した硬化物の伸び率をより良好なものとすることができる。
ポリイソシアネートの平均イソシアネート官能基数は、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
【0054】
ポリイソシアネート組成物は、ウレタン基及びアロファネート基のいずれか一方又は両方を含むことが好ましい。また、ウレタン基及びアロファネート基を両方含む場合、ウレタン基のモル量は、アロファネート基のモル量よりも大きいことがより好ましい。
【0055】
(脂肪族ジイソシアネート又は脂環族ジイソシアネート)
脂肪族ジイソシアネートとしては、以下のものに限定されないが、例えば、1,4-ジイソシアナトブタン、1,5-ジイソシアナトペンタン、エチル(2,6-ジイソシアナト)ヘキサノエート、1,6-ジイソシアナトヘキサン(以下、「HDI」と略記する場合がある)、1,9-ジイソシアナトノナン、1,12-ジイソシアナトドデカン、2,2,4-又は2,4,4-トリメチル-1、6-ジイソシアナトヘキサン等が挙げられる。これら脂肪族ジイソシアネートを単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0056】
脂環族ジイソシアネートとしては、以下のものに限定されないが、例えば、イソホロンジイソシアネート、1,3-又は1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、「水添XDI」と略記する場合がある)、1,3-又は1,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、3,5,5-トリメチル1-イソシアナト-3-(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、「IPDI」と略記する場合がある)、4-4’-ジイソシアナト-ジシクロヘキシルメタン(以下、「水添MDI」と略記する場合がある)、2,5-又は2,6-ジイソシアナトメチルノルボルナン等が挙げられる。これら脂環族ジイソシアネートを単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0057】
これら脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートは、いずれを単独で使用してもよく、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートを2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0058】
脂肪族ジイソシアネートとしてはHDIが好ましく、脂環族ジイソシアネートとしてはイソホロンジイソシアネートが好ましい。
【0059】
ポリイソシアネートの製造には、上述したジイソシアネートに加えて、以下に示すようなイソシアネートモノマーを更に用いてもよい。
(1)ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の芳香族ジイソシアネート。
(2)4-イソシアネートメチル-1,8-オクタメチレンジイソシアネート(以下、「NTI」と称する場合がある)、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート(以下、「HTI」と称する場合がある)、ビス(2-イソシアナトエチル)2-イソシアナトグルタレート(以下、「GTI」と称する場合がある)、リジントリイソシアネート(以下、「LTI」と称する場合がある)等のトリイソシアネート。
【0060】
(ポリオール)
ポリオールAは2官能以上3官能以下であり、数平均分子量150以上700未満であり、200以上690以下であることが好ましく、200以上680以下であることが好ましく、200以上670以下であることが好ましく、200以上650以下であることが好ましい。ポリオールAの数平均分子量が上記下限値以上であることで、低粘度を維持しつつ、ポリイソシアネート硬化物の硬度が高く、伸度が大きく、柔軟性が良好なものとなる。
ポリオールAの数平均分子量Mnは、例えば、GPC測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。また、ポリオールを2種以上混合して用いる場合には、その混合物の数平均分子量を算出する。
【0061】
ポリオールBは2官能以上3官能以下であり、数平均分子量700以上13000以下であり、750以上12000以下であることが好ましく、800以上11000以下であることが好ましい。ポリオールBの数平均分子量が上記下限値以上であることで、ポリイソシアネート硬化物の伸び率、耐候性を向上させることができる。
ポリオールBの数平均分子量Mnは、例えば、GPC測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。また、ポリオールを2種以上混合して用いる場合には、その混合物の数平均分子量を算出する。
【0062】
ポリオールA又はポリオールBとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、エポキシポリオール、ポリオレフィンポリオール、及びポリカーボネートポリオールからなる群より選ばれる1種以上のポリオールが好ましく、ポリエステルポリオール、及びポリエーテルポリオールからなる群より選ばれる1種以上のポリオールがより好ましい。
【0063】
ポリエステルポリオールとしては、例えば、以下の(1)又は(2)のいずれかのポリエステルポリオール等が挙げられる。
(1)二塩基酸の単独又は2種以上の混合物と、2価以上のアルコールの単独又は2種以上の混合物との縮合反応によって得られるポリエステルポリオール。
(2)ε-カプロラクトンを2価以上のアルコールで開環重合して得られるポリカプロラクトンポリオール。
前記二塩基酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等のカルボン酸等が挙げられる。
前記2価以上のアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチルペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、2-メチロールプロパンジオール、エトキシ化トリメチロールプロパン等が挙げられる。
【0064】
中でも、ポリオールとしては、2官能以上3官能以下のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールが好ましい。ポリエステルポリオールとしてはポリカプロラクトンポリオールが特に好ましい。
【0065】
ポリエーテルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属の水酸化物、又は、強塩基性触媒を使用して、多価アルコールの単独又は混合物に、アルキレンオキサイドの単独又は混合物を付加して得られるポリエーテルポリオール、ポリアミン化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール、上記ポリエーテル類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られるいわゆるポリマーポリオールが挙げられる。
【0066】
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
強塩基性触媒としては、例えば、アルコラート、アルキルアミン等が挙げられる。
多価アルコールとしては、上記ポリエステルポリオールにおいて2価以上のアルコールとして例示されたものと同様のものが挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等が挙げられる。
ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン等が挙げられる。
【0067】
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、100質量部の脂肪族ジイソシアネートまたは脂環族ジイソシアネートに対する、ポリオールの含有量(合成時の配合部数)が0.1質量部以上50質量部以下であることが好ましく、5質量部以上45質量部以下がより好ましく、7質量部以上40質量部以下がさらに好ましい。
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、100質量部の脂肪族ジイソシアネートまたは脂環族ジイソシアネートに対する、炭素数が2以上18以下のアルコールの含有量が0.1質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上8質量部以下がより好ましく、0.2質量部以上7質量部以下がさらに好ましい。
【0068】
≪ポリイソシアネートの製造方法≫
本発明の一態様においてポリイソシアネートは、脂肪族ジイソシアネートから合成したポリイソシアネートと、脂環族ジイソシアネートから合成したポリイソシアネートとの混合物することで製造できる。
本発明の一態様においてポリイソシアネートは、脂肪族ジイソシアネートと脂環族ジイソシアネートとをイソシアヌレート化反応により反応させることにより製造できる。
【0069】
脂肪族ジイソシアネートと脂環族ジイソシアネートのいずれか一方又は両方からイソシアヌレート基を有するポリイソシアネートを誘導するための触媒としては、一般的に使用されるイソシアヌレート化反応触媒が挙げられる。
【0070】
イソシアヌレート化反応触媒としては、特に限定されないが、一般に塩基性を有するものであることが好ましい。イソシアヌレート化反応触媒として具体的には、例えば、以下に示すもの等が挙げられる。
1)テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記テトラアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
2)ベンジルトリメチルアンモニウム、トリメチルフェニルアンモニウム等のアリールトリアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記アリールトリアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
3)トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記ヒドロキシアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
4)酢酸、プロピオン酸、カプロン酸、オクチル酸、カプリン酸、ミリスチン酸等のアルキルカルボン酸の錫、亜鉛、鉛等の金属塩。
5)ナトリウム、カリウム等の金属アルコラート。
6)ヘキサメチレンジシラザン等のアミノシリル基含有化合物。
7)マンニッヒ塩基類。
8)第3級アミン類とエポキシ化合物との混合物。
9)トリブチルホスフィン等の燐系化合物。
【0071】
中でも、不要な副生成物を生じさせにくい観点からは、イソシアヌレート化反応触媒としては、4級アンモニウムのハイドロオキサイド又は4級アンモニウムの有機弱酸塩であることが好ましく、テトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、テトラアルキルアンモニウムの有機弱酸塩、アリールトリアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、又は、アリールトリアルキルアンモニウムの有機弱酸塩であることがより好ましい。
【0072】
上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の上限値は、仕込んだ脂肪族ジイソシアネート又は脂環族ジイソシアネートの質量に対して、1000質量ppmであることが好ましく、500質量ppmであることがより好ましく、200質量ppmであることがより好ましく、100質量ppmであることがさらに好ましい。
一方、上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の下限値は、特別な限定はないが、例えば、10質量ppmであってもよい。
【0073】
イソシアヌレート化反応温度としては、50℃以上120℃以下であることが好ましく、55℃以上90℃以下であることがより好ましい。イソシアヌレート化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に抑制できる傾向にある。
【0074】
所望の転化率(仕込んだ脂肪族ジイソシアネート又は脂環族ジイソシアネートの質量に対する、イソシアヌレート化反応で生成したポリイソシアネートの質量の割合)になった時点で、イソシアヌレート化反応を、酸性化合物(例えば、リン酸、酸性リン酸エステル等)の添加によって停止する。
なお、ポリイソシアネートを得るためには、反応の進行を初期で停止する必要がある。しかしながら、イソシアヌレート化反応は、初期の反応速度が非常に速いため、反応の進行を初期で停止することに困難が伴い、反応条件、特に触媒の添加量及び添加方法は慎重に選択する必要がある。例えば、触媒の一定時間毎の分割添加方法等が好適なものとして推奨される。
【0075】
したがって、ポリイソシアネートを得るためのイソシアヌレート化反応の転化率は、10%以上60%以下であることが好ましく、13%以上55%以下であることがより好ましく、14%以上50%以下であることがさらに好ましい。
イソシアヌレート化反応の転化率が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートをより低粘度とすることができる。また、イソシアヌレート化反応の転化率が上記下限値以上であることによって、反応停止操作をより容易に行うことができる。
【0076】
また、イソシアヌレート基を有するポリイソシアネートを誘導する際に、脂肪族ジイソシアネート又は脂環族ジイソシアネート以外に1価以上6価以下のアルコールを用いることができる。
1価以上6価以下のアルコールとしては、例えば、モノアルコール類、ジオール類、トリオール類、テトラオール類等の多価アルコールが挙げられる。
【0077】
モノアルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘキサノール、n-オクタノール、n-ノナノール、2-エチルブタノール、2,2-ジメチルヘキサノール、2-エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチルシクロヘキサノール等が挙げられる。
【0078】
ジオール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2-メチル-1,2-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,3-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,3-ジメチル-2,3-ブタンジオール、2-エチル-ヘキサンジオール、1,2-オクタンジオール、1,2-デカンジオール、2,2,4-トリメチルペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール等が挙げられる。
トリオール類としては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
テトラオール類としては、例えば、ペンタエリトリトール等が挙げられる。
【0079】
<樹脂組成物>
本発明の一態様は、前記本実施形態のポリイソシアネート組成物と架橋性官能基含有化合物とを含む、樹脂組成物である。
【0080】
≪架橋性官能基含有化合物≫
架橋性官能基含有化合物は、水酸基、カルボキシ基、アミノ基の少なくとも1種以上の官能基を含むことが好ましい。
架橋性官能基含有化合物は、ガラス転移温度が0℃以上100℃以下の化合物であることが好ましい。
架橋性官能基含有化合物としては、上記ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基と反応し得る架橋性官能基を含有する化合物であればよい。架橋性官能基含有化合物としては、ポリオール又は官能基としてアミノ基を有する化合物が好ましい。
【0081】
架橋性官能基含有化合物が備える官能基であるアミノ基は、第1級アミノ基又は第2級アミノ基が好ましい。第2級アミノ基はアスパラギン酸エステルポリアミン由来のアミノ基であることが好ましい。
第2級アミノ基を有するアスパラギン酸エステルポリアミンとしては下式のようなものが好ましい。
【0082】
【0083】
上式中、X11は、n11価のポリアミンの第1級アミノ基を除去することによって得られたn価の有機基である。R11およびR12は反応条件下でイソシアネート基に対して不可性である有機基である。R11およびR12は、同一であってもよく、異なっていてもよい。n11は2以上の整数である。
【0084】
架橋性官能基含有化合物として具体的には、例えば、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、エポキシポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリウレタンポリオール、ポリアミン等が挙げられる。
【0085】
中でも、重量平均分子量が500以上100000以下である、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、エポキシポリオール、ポリオレフィンポリオール、及びポリウレタンポリオールからなる群より選ばれる1種以上のポリオールが好ましく、重量平均分子量が500以上100000以下である、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、又はポリカーボネートポリオール、アスパラギン酸エステルポリアミンがより好ましい。
【0086】
[アクリルポリオール]
アクリルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシ基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物と、これと共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物と、を共重合させることにより得られるものが挙げられる。
【0087】
前記ヒドロキシ基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル等が挙げられる。これらを単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、アクリル酸ヒドロキシエチル又はメタクリル酸ヒドロキシエチルであることが好ましい。
【0088】
上記単量体と共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、例えば、以下の(1)~(5)に示すもの等が挙げられる。これらを単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【0089】
(1)(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸-n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸-sec-ブチル、(メタ)アクリル酸-tert-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸へキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル((メタ)アクリル酸ラウリル)、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル類等。
【0090】
(2)アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸。
【0091】
(3)アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N-メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド、1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン、アリルグリシジルエーテル、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル等のエポキシ基を有するモノマー。N-メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド等の不飽和アミド。
【0092】
(4)メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、アクリロイルモルホリン等のビニル系単量体。
【0093】
(5)ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の加水分解性シリル基を有するビニル系単量体。
【0094】
[ポリカーボネートポリオール]
ポリカーボネートポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、以下の(1)~(4)に示すもの等が挙げられる。
(1)ジメチルカーボネート等のジアルキルカーボネート。
(2)エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート。
(3)ジフェニルカーボネート等のジアリールカーボネート。
(4)上記(1)~(3)等の低分子カーボネート化合物を縮重合して得られるもの。
【0095】
ポリカーボネートポリオールの市販品としては、例えば、旭化成株式会社製の「デュラノールT5650E(数平均分子量500)、T5650J(数平均分子量800)、T5651(数平均分子量1000)、T5652(数平均分子量2000)等が挙げられる。
【0096】
[ポリエステルポリオール]
ポリエステルポリオールは、例えば、二塩基酸の単独又は2種類以上の混合物と、多価アルコールの単独又は2種類以上の混合物とを、縮合反応させることによって得ることができる。
【0097】
前記二塩基酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等のカルボン酸等が挙げられる。
【0098】
前記多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチルペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、2-メチロールプロパンジオール、エトキシ化トリメチロールプロパン等が挙げられる。
【0099】
又は、例えば、ε-カプロラクトン等のラクトン類を、多価アルコールを用いて開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類等もポリエステルポリオールとして用いることができる。
【0100】
[ポリエーテルポリオール]
ポリエーテルポリオール類としては、特に限定されないが、例えば、以下(1)~(3)に示すもの等が挙げられる。
【0101】
(1)触媒を使用して、アルキレンオキシドの単独又は混合物を、多価ヒドロキシ化合物の単独又は混合物に、ランダム又はブロック付加して、得られるポリエーテルポリオール類。
【0102】
前記触媒としては、例えば、水酸化物(リチウム、ナトリウム、カリウム等)、強塩基性触媒(アルコラート、アルキルアミン等)、複合金属シアン化合物錯体(金属ポルフィリン、ヘキサシアノコバルト酸亜鉛錯体等)等が挙げられる。
前記アルキレンオキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド等が挙げられる。
【0103】
(2)ポリアミン化合物にアルキレンオキシドを反応させて、得られるポリエーテルポリオール類。
前記ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン類等が挙げられる。
前記アルキレンオキシドとしては、(1)で例示されたものと同様のものが挙げられる。
【0104】
(3)(1)又は(2)で得られたポリエーテルポリオール類を媒体として、アクリルアミド等を重合して得られる、いわゆるポリマーポリオール類。
【0105】
前記多価ヒドロキシ化合物としては、例えば、以下の(i)~(vi)に示すものが挙げられる。
【0106】
(i)ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等。
【0107】
(ii)エリトリトール、D-トレイトール、L-アラビニトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、ガラクチトール、ラムニトール等の糖アルコール系化合物。
【0108】
(iii)アラビノース、リボース、キシロース、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、ラムノース、フコース、リボデソース等の単糖類。
【0109】
(iv)トレハロース、ショ糖、マルトース、セロビオース、ゲンチオビオース、ラクトース、メリビオース等の二糖類。
【0110】
(v)ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース等の三糖類。
【0111】
(vi)スタキオース等の四糖類。
【0112】
[エポキシポリオール]
エポキシポリオールとしては、例えば、ノボラック型エポキシポリオール、β-メチルエピクロ型エポキシポリオール、環状オキシラン型エポキシポリオール、グリシジルエーテル型エポキシポリオール、グリコールエーテル型エポキシポリオール、エポキシ型脂肪族不飽和化合物、エポキシ化脂肪酸エステル、エステル型多価カルボン酸、アミノグリシジル型エポキシポリオール、ハロゲン化型エポキシポリオール、レゾルシン型エポキシポリオール等のエポキシポリオール、及びこれらエポキシポリオールをアミノ化合物、ポリアミド化合物等で変性した樹脂等が挙げられる。
【0113】
[ポリオレフィンポリオール]
ポリオレフィンポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、水酸基を2個以上有するポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリイソプレン等が挙げられる。
【0114】
ポリオールの統計的1分子が持つ水酸基数(以下、「水酸基平均数」と称する場合がある)は2以上であることが好ましい。ポリオールの水酸基平均数が2以上であることによって、本実施形態の一液型コーティング組成物を硬化させて得られる塗膜の架橋密度の低下をより抑制することができる傾向にある。
【0115】
[ポリウレタンポリオール]
ポリウレタンポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、上法によりカルボキシ基を含有しないポリオールとイソシアネート成分とを反応させることにより得ることができる。
【0116】
前記カルボキシ基を含有しないポリオールとしては、例えば低分子量のものとして、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。また、例えば高分子量のものとして、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられる。
【0117】
[ポリアミン]
ポリアミンとしては、特に限定されないが、第1級アミノ基、第2級アミノ基を1分子中に2個以上有するものがより好ましい。また、ポリアミンが備えるアミノ基は、第2級アミンであることが好ましい。
【0118】
ポリアミンの具体例としては、特に限定されないが、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、ピペラジン、2-メチルピペラジン、イソホロンジアミン等のジアミン類;ビスヘキサメチレントリアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタメチレンヘキサミン、テトラプロピレンペンタミン等の3個以上のアミノ基を有する鎖状ポリアミン類;1,4,7,10,13,16-ヘキサアザシクロオクタデカン、1,4,7,10-テトラアザシクロデカン、1,4,8,12-テトラアザシクロペンタデカン、1,4,8,11-テトラアザシクロテトラデカン、アスパラギン酸エステルアミン等の環状ポリアミン類、脂肪族ポリアミンが挙げられ、アスパラギン酸エステルポリアミンが好ましい。
【0119】
[架橋性官能基含有化合物の含有量比]
本実施形態の接着性樹脂組成物において、架橋性官能基含有化合物100質量部に対して、上述したポリイソシアネート組成物の含有量が0.01質量部以上200.0質量部以下であることが好ましく、0.03質量部以上180.0質量部以下であることがより好ましく、0.05質量部以上160.0質量部以下であることがさらに好ましい。
【0120】
本実施形態の接着性樹脂組成物は、シランカップリング剤を含むことが好ましい。接着性樹脂組成物の全固形分100質量部に対するシランカップリング剤の配合量は0.01重量部以上5.0重量部以下が好ましい。本実施形態の接着性樹脂組成物は、上記数値範囲内の量のシランカップリング剤を含むことで、得られる接着性樹脂硬化物のせん断接着力をより向上し、加熱及び加湿時に被着体界面での浮きや剥がれをより抑制できる。ここで「接着性樹脂組成物の全固形分100重量部」は、ポリイソシアネート組成物と架橋性官能基含有化合物の合計量である。
【0121】
シランカップリング剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0122】
シランカップリング剤の含有量は、接着性樹脂組成物の全固形分100質量部に対して、0.01質量部以上5.00質量部以下であることが好ましく、0.01質量部以上3.00質量部以下であることがより好ましく、0.01質量部以上2.00質量部以下であることがさらにより好ましく、0.01質量部以上1.00質量部以下であることがさらに好ましく、0.01質量部以上0.50質量部以下であることがよりさらに好ましく、0.03質量部以上0.40質量部以下であることが特に好ましい。
【0123】
本実施形態の接着性樹脂組成物は、その他添加剤を更に含んでもよい。
その他添加剤としては、例えば、硬化触媒、溶剤、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、シリカフィラー、接着付与樹脂、可塑剤、光重合開始剤、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤、造膜助剤等が挙げられる。可塑剤としてはアジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチル等が挙げられる。
【0124】
前記硬化触媒としては、塩基性化合物であってもよく、ルイス酸性化合物であってもよい。
前記塩基性化合物としては、例えば、金属ヒドロキシド、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属アセチルアセチネート、オニウム塩の水酸化物、オニウムカルボキシレート、オニウム塩のハロゲン化物、活性メチレン系化合物の金属塩、活性メチレン系化合物のオニウム塩、アミノシラン類、アミン類、ホスフィン類等が挙げられる。前記オニウム塩としては、アンモニウム塩、ホスホニウム塩又はスルホニウム塩が好適である。
前記ルイス酸性化合物としては、例えば、有機スズ化合物、有機亜鉛化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物等が挙げられる。
【0125】
前記溶剤としては、例えば、1-メチルピロリドン、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)、プロピレングリコールジメチルエーテル、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エタノール、メタノール、iso-プロパノール、1-プロパノール、iso-ブタノール、1-ブタノール、tert-ブタノール、2-エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、ペンタン、iso-ペンタン、ヘキサン、iso-ヘキサン、シクロヘキサン、ソルベントナフサ、ミネラルスピリット等が挙げられる。これら溶剤を、1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0126】
また、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤及び造膜助剤としては、公知のものを適宜選択して用いることができる。
【0127】
<接着性樹脂組成物の製造方法>
接着性樹脂組成物は、従来公知の方法により製造できる。例えば、バンバリーミキサー、単軸スクリュー押出機、2軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等の一般的な混和機を用いた溶融混練方法、各成分を溶解又は分散混合後、コーター等により基材フィルムに塗工した後、溶剤を加熱除去する方法等が用いられる。
【0128】
<樹脂硬化物>
本発明の一態様は、前記本発明の樹脂組成物が硬化した樹脂硬化物である。
樹脂硬化物は、樹脂硬化フィルム、樹脂硬化膜、樹脂硬化層である。
【0129】
本発明の一態様において、樹脂硬化物はチャック間距離20mm、20mm/分間の速度で引張試験を行った時の伸び率が150%以上であることが好ましく、160%以上であることがより好ましく、180%以上であることがさらに好ましく、200%以上であることが特に好ましい。
【0130】
本発明の一態様において、樹脂硬化物はチャック間距離20mm、20mm/分間の速度で引張試験を行った時の最大応力が15MPa以上であることが好ましく、20MPa以上がより好ましく、25MPa以上がさらに好ましく、30MPa以上が特に好ましい。
【0131】
本発明の一態様において、樹脂硬化物はチャック間距離20mm、20mm/分間の速度で引張試験を行った時の、10%伸び率時の応力が5MPa以上であることが好ましく、6MPa以上であることがより好ましく、7MPa以上であることがさらに好ましく、8MPa以上であることが特に好ましい。
【0132】
本発明の一態様において、樹脂硬化物をガラス上に40μm厚みで形成した時の23℃におけるケーニッヒ硬度が20回以上160回以下であることが好ましく、30回以上160回以下であることが好ましく、35回以上150回以下がより好ましく、40回以上140回以下がさらに好ましい。
【0133】
本発明の一態様において、樹脂硬化物はゲル分率が80質量%以上であることが好ましい。ゲル分率が80%以上であると、硬化物の接着強度を維持できる。接着性樹脂硬化物のゲル分率は後述する実施例に記載の方法により測定する。ゲル分率が85質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく。
【0134】
本発明の一態様において、樹脂硬化物の厚みは1μm以上3000μm以下である。
【実施例0135】
[合成例1]ポリイソシアネートA1の合成
温度計、攪拌羽根、還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI100質量部を仕込み、2官能のポリエーテルポリオールc1(Mn400)を24質量部、アルコールとしてネオペンチルグリコール3.5質量部を撹拌しながら、反応器内温度を93℃に保持し5時間保持した。反応液をろ過した後、未反応のHDIを薄膜蒸留装置により除去して、イソシアネート基含有率は15.7質量%、イソシアネート平均官能基数は2.08であるポリイソシアネートA1を得た。ポリイソシアネートA1の重量平均分子量Mwは635であった。得られたポリイソシアネートA1をH-NMR及びC-NMRで分析し、ウレタン結合の存在を確認した。
【0136】
[合成例2]ポリイソシアネートA2の合成
温度計、攪拌羽根、還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI100質量部を仕込み、2官能のポリエーテルポリオール(Mn400)を25質量部、アルコールとして1,3-ブタンジオール3.4質量部を撹拌しながら、反応器内温度を93℃に保持し5時間保持した。反応液をろ過した後、未反応のHDIを薄膜蒸留装置により除去して、イソシアネート基含有率は15.7質量%、イソシアネート平均官能基数は2.07であるポリイソシアネーA2を得た。ポリイソシアネーA2の重量平均分子量Mwは645であった。得られたポリイソシアネーA2をH-NMR及びC-NMRで分析し、ウレタン結合の存在を確認した。
【0137】
[合成例3]ポリイソシアネートA3の合成
温度計、攪拌羽根、還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI100質量部を仕込み、2官能のポリエステルポリオール(Mn530のポリカプロラクトンポリオール)を33質量部、アルコールとしてネオペンチルグリコール3.4質量部を撹拌しながら、反応器内温度を93℃に保持し5時間保持した。反応液をろ過した後、未反応のHDIを薄膜蒸留装置により除去して、イソシアネート基含有率は15.1質量%、イソシアネート平均官能基数は2.15であるポリイソシアネートA3を得た。ポリイソシアネートA3の重量平均分子量Mwは675であった。得られたポリイソシアネートA3をH-NMR及びC-NMRで分析し、ウレタン結合の存在を確認した。
【0138】
[合成例4]ポリイソシアネートB1の合成
温度計、攪拌羽根、還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:100質量部を仕込み、3官能のポリカプロラクトンポリオール(以下、「e1」と称する場合がある)(ダイセル社製、商品名「プラクセル308」、数平均分子量850、水酸基価195.3mgKOH/g):32質量部(ポリエステルポリオールe1の水酸基に対するHDIのイソシアネート基のモル比が10.5となる量)を撹拌しながら、反応器内温度を100℃に保持した。収率が40.5質量%になった時点で反応を停止した。反応液をろ過した後、未反応のHDIを薄膜蒸留装置により除去して、ポリイソシアネートB1を得た。得られたポリイソシアネートB1をH-NMR及びC-NMRで分析し、ウレタン結合の存在を確認した。ポリイソシアネートB1の重量平均分子量Mwは2510であった。
【0139】
[合成例5]ポリイソシアネートB2の合成
以下の方法により、ポリイソシアネートB2を合成した。
攪拌器、温度計、冷却管を取り付けた4つ口フラスコの内部を窒素置換し、HDI 100質量部、2エチルヘキサノール7.5質量部を仕込み、86℃で1.5時間攪拌後、133℃に昇温し、2-エチルヘキサン酸ZrOを投入し、3時間撹拌した。その後、リン酸を添加し、さらに40分撹拌し反応を停止した。反応液を濾過した後、未反応のHDIモノマーを薄膜蒸留装置により除去することにより、ポリイソシアネート中間体を得た。ポリイソシアネート中間体100質量部に対し、数平均分子量Mn10000の3官能のポリエーテルポリオール(ポリプロピレングリコール、トリオールタイプ)を40質量部添加し、105℃で7時間撹拌しポリイソシアネートB2を得た。得られたポリイソシアネートB2のイソシアネート基含有率は12.1質量%、Mwは5920であり、イソシアネート平均官能基数は2.08であった。NMRで分析したところ、アロファネート基とウレタン基が検出された。イソシアヌレートはわずかに検出されたが、アロファネート基とウレタン基に対して非常に少ない量、具体的には、モル比で2%以下であった。
【0140】
≪実施例1≫
温度計、攪拌羽根、還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、30gのポリイソシアネートA1と、70gのポリイソシアネートB1とを配合し、23℃で1時間撹拌し、ポリイソシアネート組成物PA-1を得た。
【0141】
≪実施例2~8、比較例1~4≫
表1に示す組成に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、ポリイソシアネート組成物PA-2~PA-7、PB-1~PB-4をそれぞれ調製した。
【0142】
実施例1~8、比較例1~4のポリイソシアネート組成物に、架橋性官能基含有化合物として以下のポリアミン(N1)を配合し、樹脂組成物を製造した。
【0143】
ポリアミン(N1):(2S,2’S)-テトラエチル=2,2’-{[メチレンビス(シクロヘキサン-4,1-ジイル)]ビス(アザンジイル)}ジスクシナート。ポリアミン(N1)の化学式を以下に示す。
ポリアミン(N2):(2S,2’S)-テトラエチル=2,2’-{[メチレンビス(2-メチルシクロヘキサン-4,1-ジイル)]ビス(アザンジイル)}ジスクシナートN1がN2より反応性が高く、必要なポットライフによって2種をブレンドしてポットライフを調整する事ができる。
【0144】
【0145】
【0146】
[樹脂硬化膜の作製法]
ポリイソシアネート組成物と架橋性官能基含有化合物とをNH/OH=1.1の割合で混合し、均一になるまで撹拌後、アプリケーターを用いて剥離フィルム上に50μmの厚みとなるよう塗工し、23℃、50%RH環境下で168時間保存し、剥離フィルムから剥がして樹脂硬化膜を得た。
【0147】
[23℃環境下での引張強度、伸び率及び10%伸度時応力の測定方法]
上記方法で作製した接着性樹脂組成物の硬化膜試験片は幅10mm、長さ100mmに切断し、つかみ具距離が20mmとなるよう引張試験機にセットし、23℃環境下で速度20mm/minで測定し、引張強度、伸び率及び10%伸度時応力の値を得た。
【0148】
[ケーニッヒ硬度の測定方法]
得られたポリイソシアネート組成物と架橋性官能基含有化合物とをNH/OH=1.1となる割合で混合し、均一になるまで撹拌後、アプリケーターを用いて40μmの厚みとなるようガラス上に塗工し、23℃、50%RH環境下で168時間保存し、ガラス上にポリイソシアネート樹脂膜を得た。得られた膜のケーニッヒ硬度(回)を測定した。
【0149】
[ゲル分率の測定]
得られた樹脂膜を0.1~0.2g程度採取し、メッシュ状のシートにつつみ、アセトンに24時間浸漬、105℃で1時間乾燥し、ゲル分率=100×(乾燥後のサンプル重量)/(アセトン投入前のサンプル重量)で算出した。
【0150】
[耐久性試験]
耐候性試験の条件としては、光照射時のブラックパネル温度を65℃、湿度50%に設定し、102分後、水を噴射しながら湿度95%で18分のサイクルで繰り返した。耐候性試験開始前及び2000時間後に、光沢(光の45°反射率)を、光沢度計を用いて測定した。2000時間後の光沢度を耐候性試験開始前の光沢度で除した百分率として、光沢維持率を算出した。算出された光沢維持率に基づいて、以下の評価基準に従い、耐候性について評価した。
【0151】
(評価基準)
○:光沢維持率が90%以上
○△:光沢維持率が85%以上90%未満
△:光沢維持率が80%以上85%未満
×:光沢維持率が80%未満
【0152】
[透明性]
ポリイソシアネート組成物について、株式会社 村上色彩技術研究所ヘイズメーター(HM-150L2N)を用いて、ヘイズを測定した。ヘイズ値が2%以下のものについて透明性が良好であり、「〇」と評価した。ヘイズ値が2%を超えるものは「△」と評価した。
【0153】
[イソシアネート基含有率の測定方法]
まず、フラスコに測定試料2g以上3g以下を精秤した(Wg)。
次いで、トルエン20mLを添加し、測定試料を溶解した。次いで、2規定のジ-n-ブチルアミンのトルエン溶液20mLを添加し、混合後、15分間室温放置した。
【0154】
次いで、イソプロピルアルコール70mLを加え、混合した。次いで、この液を1規定塩酸溶液(ファクターF)で、指示薬に滴定した。得られた滴定値をV2mLとした。
次いで、ポリイソシアネート試料無しで、得られた滴定値をV1mlとした。次いで、下記式からポリイソシアネート組成物のイソシアネート基含有率(NCO%)(質量%)を算出した。なお、NCO%は溶剤を含まない状態で算出される値と、溶剤を含む状態で算出される値をそれぞれ採用した。
【0155】
表1中、溶剤を含まない状態で算出したイソシアネート基含有率を「NCO%(溶剤を除いたもの)」とし、溶剤を含む状態で算出したイソシアネート基含有率を「NCO%(有姿)」と記載する。
イソシアネート基含有率(質量%)=(V1-V2)×F×42/(W×1000)×100
【0156】
[数平均分子量及び重量平均分子量の測定方法]
数平均分子量及び重量平均分子量は下記の装置を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定によるポリスチレン基準の数平均分子量及び重量平均分子量である。
【0157】
(測定条件)
装置:東ソー(株)製、HLC-802A
カラム:東ソー(株)製、G1000HXL×1本
G2000HXL×1本
G3000HXL×1本
キャリアー:テトラヒドロフラン
検出方法:示差屈折計
【0158】
[平均イソシアネート官能基数の測定方法]
ポリイソシアネート組成物の平均イソシアネート官能基数(平均NCO数)は、下記式により求めた。なお、式中、「Mn」は、数平均分子量を意味し、上記「物性2」において測定された値を用いた。「NCO%」は、上記「物性1」において算出された値を用いた。
平均イソシアネート官能基数=(Mn×NCO%×0.01)/42
【0159】
[ポリイソシアネート組成物の固形分量の測定方法]
ポリイソシアネート組成物の固形分量は、次のように求めた。
まず、底直径38mmのアルミ皿を精秤した。次いで、アルミ皿上に実施例及び比較例で製造されたポリイソシアネート組成物約1gを乗せた状態で精秤した(X1)。次いで、ポリイソシアネート組成物を均一厚さに調整した。次いで、アルミ皿に乗せた状態のポリイソシアネート組成物を105℃のオーブンで1時間保持した。次いで、アルミ皿が室温になった後、アルミ皿に残存したポリイソシアネート組成物を精秤した(X2)。次いで、下記式からポリイソシアネート組成物の固形分量(質量%)を算出した。
【0160】
ポリイソシアネート組成物の固形分量(質量%)=[X2/X1]×100
【0161】
[粘度の測定方法]
ポリイソシアネート組成物の25℃における粘度は、ポリイソシアネート組成物が有機溶剤を含まない場合には、E型粘度計(株式会社トキメック社製)により25℃下で測定した。
ポリイソシアネート組成物が有機溶剤を含む場合には、エバポレーター及び真空乾燥機により、ポリイソシアネート組成物に含まれる有機溶剤を除去した後、E型粘度計(株式会社トキメック社製)により25℃下で測定した。
【0162】
【0163】
上記表1に示す結果の通り、実施例1~8はポリイソシアネート組成物の透明性が良好であり、得られる樹脂硬化物は、高硬度、高強度、高伸び率であり、耐候性評価にも優れていた。
一方、ポリイソシアネートAとポリイソシアネートBのいずれかを含まない比較例1及び2は、硬度や伸び率の結果が実施例よりも低かった。
ポリイソシアネートAとポリイソシアネートBを含むが、[(W1)/(W1+W2)]×100の値が本発明を満たさない比較例3及び4は、ポリイソシアネート組成物の透明性が実施例よりも低く、硬度や伸び率も実施例よりも低い結果であった。