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特許7130556ポリロタキサンを用いたウレタン樹脂、および研磨用パッド
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  • 特許-ポリロタキサンを用いたウレタン樹脂、および研磨用パッド 図1
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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】
(24)【登録日】2022-08-26
(45)【発行日】2022-09-05
(54)【発明の名称】ポリロタキサンを用いたウレタン樹脂、および研磨用パッド
(51)【国際特許分類】
   B24B 37/24 20120101AFI20220829BHJP
   C08G 18/40 20060101ALI20220829BHJP
   C08G 18/10 20060101ALI20220829BHJP
   H01L 21/304 20060101ALI20220829BHJP
   C08G 18/64 20060101ALI20220829BHJP
   C08G 101/00 20060101ALN20220829BHJP
【FI】
B24B37/24 C
C08G18/40 081
C08G18/10
H01L21/304 622F
C08G18/64
C08G101:00
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2018551671
(86)(22)【出願日】2017-11-16
(86)【国際出願番号】 JP2017041200
(87)【国際公開番号】W WO2018092826
(87)【国際公開日】2018-05-24
【審査請求日】2020-09-03
(31)【優先権主張番号】P 2016224330
(32)【優先日】2016-11-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2017161744
(32)【優先日】2017-08-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003182
【氏名又は名称】株式会社トクヤマ
(74)【代理人】
【識別番号】100075177
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 尚純
(74)【代理人】
【識別番号】100113217
【弁理士】
【氏名又は名称】奥貫 佐知子
(74)【代理人】
【識別番号】100080609
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 正孝
(72)【発明者】
【氏名】清水 康智
(72)【発明者】
【氏名】川崎 剛美
(72)【発明者】
【氏名】百田 潤二
(72)【発明者】
【氏名】戸知 光喜
【審査官】久保 道弘
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2015/159875(WO,A1)
【文献】特開2016-153729(JP,A)
【文献】国際公開第2013/099842(WO,A1)
【文献】国際公開第2011/108515(WO,A1)
【文献】特開2011-241401(JP,A)
【文献】国際公開第2010/024431(WO,A1)
【文献】特開2010-138258(JP,A)
【文献】国際公開第2016/143910(WO,A1)
【文献】特開2016-204434(JP,A)
【文献】特開2016-204435(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B24B 37/00 - 37/34
H01L 21/00 - 21/98
C08G 18/00 - 18/87
C08G 101/00
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸分子と該軸分子を包接する複数の環状分子とからなる複合分子構造を有してなり、該環状分子の少なくとも一部に、活性水素を持つ基を有する側鎖が導入されたポリロタキサン(A)、及び、
ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)
を含む重合性組成物を重合且つ発泡して得られる発泡ウレタン樹脂からなる研磨用パッド
【請求項2】
前記重合性組成物が、
前記ポリロタキサン(A)100質量部に対して、前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を3~2000質量部含有する請求項1に記載の発泡ウレタン樹脂からなる研磨用パッド
【請求項3】
前記重合性組成物が、前記ポリロタキサン(A)以外の、活性水素を持つ基を有する活性水素含有化合物(C)をさらに含む請求項1に記載の発泡ウレタン樹脂からなる研磨用パッド
【請求項4】
前記活性水素含有化合物(C)が、活性水素を持つ基としてアミノ基を有するアミノ基化合物(CA)を含む請求項3に記載の発泡ウレタン樹脂からなる研磨用パッド
【請求項5】
前記重合性組成物が、
前記ポリロタキサン(A)100質量部に対して、
前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を10~3000質量部、及び
前記活性水素含有化合物(C)を3~2000質量部含有する請求項3又は4に記載の発泡ウレタン樹脂からなる研磨用パッド
【請求項6】
前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)が、
分子内に2つの活性水素を持つ基を有する2官能活性水素含有化合物(C1)と、
分子内に2つのイソ(チオ)シアネート基を有する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)と、を反応させて得られる、
分子の末端にイソ(チオ)シアネート基を有するウレタンプレポリマー(B2)を含むものである請求項1~4の何れかに記載の発泡ウレタン樹脂からなる研磨用パッド
【請求項7】
前記ウレタンプレポリマー(B2)を含む前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)のイソシアネート当量が300~5000の範囲にある請求項6に記載の発泡ウレタン樹脂からなる研磨用パッド
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規なウレタン樹脂に関する。具体的には、特定の重合性モノマー成分を重合して得られる新規なウレタン樹脂、および該ウレタン樹脂からなる新規な研磨用パッドに関する。
【背景技術】
【0002】
研磨用部材とは、相手方の被研磨部材を研磨剤により平坦化する際に使用される部材である。具体的には、該研磨用部材とは、被研磨部材の表面を平坦化するに際し、スラリー等の研磨剤を該表面に供給しながら、該表面に摺動させつつ接触させて使用するものである。例えば、研磨用パッドが含まれる。
【0003】
このような研磨用部材には、ポリウレタン樹脂が数多く用いられている。一般的に研磨用部材としては、コスト低減、安定製造、及び生産性の向上から長期にわたって耐摩耗が良好な耐久性の高い材料が常に望まれる。
【0004】
研磨用部材は、具体的には、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法におけるパッド材(以下、研磨用パッドとする場合もある)として使用される。CMP法は、優れた表面平坦性を付与する研磨方法であり、特に、液晶ディスプレイ(LCD)、ハードディスク用ガラス基盤、シリコンウェハ、半導体デバイスの製造プロセスで採用されている。
【0005】
前記CMP法では、通常、研磨加工時に砥粒をアルカリ溶液、又は酸溶液に分散させたスラリー(研磨液)を供給して研磨する方式が一般的に採用されている。すなわち、被研磨物は、スラリー中の砥粒により機械的作用と、アルカリ溶液、又は酸溶液により化学的作用とにより平坦化される。通常、該スラリーを被研磨物の表面に供給し、研磨パッド材を滑らしつつ該表面に接触させることにより、該研磨物の表面を平坦化する。
【0006】
前記CMP法においての研磨パッドの研磨特性としては、被研磨物に優れた平坦性を与え、研磨レート(研磨速度)が大きいことが要求される。さらには生産性の向上の為、耐摩耗性の向上が望まれている。
【0007】
このような研磨パッドの材質としては、ポリオール、およびトルエンジイソシアネートのようなポリイソシアネートを反応させて得られるウレタンプレポリマーを含む主剤と、アミン化合物を含む硬化剤とからなるウレタン硬化性組成物から得られる研磨材が知られている(特許文献1参照)。さらに、より耐摩耗性が向上できるものとして、ポリイソシアネート化合物としてp-フェニレンジイソシアネートを使用した研磨材が知られている(特許文献2参照)。
【0008】
しかしながら、これら方法に記載されている研磨材は、ポリオール化合物がジオール化合物であり、得られるウレタン樹脂においては、架橋構造がないことから、近年の高度な耐摩耗性の要求に応えるためには改善の余地があった。
【0009】
一方、近年、新規な構造のポリマーとして、ポリロタキサンの開発がすすめられている。このポリロタキサンは、軸分子と該軸分子を包接する複数の環状分子とからなる複合分子構造を有する機能的な材料である。具体的な開発例として、例えば、摩耗部分に使用される、摺動性に優れた部材となるポリロタキサンが挙げられる(例えば、特許文献3参照)。
【0010】
しかしながら、特許文献3に記載されたポリロタキサンを含む材料は、主に、スポーツ用品、建築材料、又は医療材料に使用することを目的としているためと考えられるが、高度な耐摩耗性を満足するという点では改善の余地があった。
【0011】
また、その他、ポリロタキサンを使用して、以下のような樹脂が検討されている。例えば、ポリロタキサンと、熱可塑性ポリウレタンとを含む熱可塑性樹脂(特許文献4参照)が知られている。この特許文献4に記載の熱可塑性樹脂は、ポリロタキサンを含むことにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂の機械特性を向上しているが、該ポリロタキサンと熱可塑ポリウレタンとは単に混合されているだけであり、高度な耐摩耗性を満足するという点では、やはり改善の余地があった。
【0012】
これに対して、ポリロタキサンそのものをポリウレタンの分子内に取り込み、該ポリウレタンの機械的特性を改善することも行われている(特許文献5~7参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【文献】特開2007-77207号公報
【文献】特開2015-178558号公報
【文献】国際公開WO2006/115255号パンフレット
【文献】国際公開WO2016/114243号パンフレット
【文献】国際公開WO2015/159875号パンフレット
【文献】特開2017-48305号公報
【文献】特開2017-75301号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
特許文献5~7に記載のポリウレタンは、より効果的にポリウレタンの機械的特性を向上できる。
【0015】
しかしながら、近年、高性能な樹脂の開発が望まれており、特に、研磨用パッドに使用するウレタン樹脂においては、従来のポリウレタン樹脂よりも、より高度な耐摩耗性に優れたものの開発が望まれていた。加えて、例えば、研磨用パッドのような用途においては、ウェハのような半導体材料を研磨する際には、微細な傷を発生させずすなわち耐スクラッチ性がよく、研磨速度が速く、平滑なウェハを安定して製造できるものが望まれている。そのため、耐摩耗性に優れる以外にも、適度な硬度を有し、しかも耐スクラッチ性に優れ、速い研磨速度等で研磨が可能な安定した研磨を行うために低ヒステリシスの弾性回復に優れた研磨用パッドが望まれている。
【0016】
したがって、本発明の目的は、耐摩耗性が高く、弾性回復に優れた、低ヒステリシスの摺動部材用となるウレタン樹脂を提供することにある。特に、研磨用パッドとして好適に使用できるウレタン樹脂を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の構造を有する、特に、環状分子をより修飾したポリロタキサンとポリイソシアネート化合物を反応させて得られるウレタン樹脂を研磨用部材として使用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0018】
すなわち、本発明によれば、
(1)軸分子と該軸分子を包接する複数の環状分子とからなる複合分子構造を有してなり、該環状分子の少なくとも一部に、活性水素を持つ基を有する側鎖が導入されたポリロタキサン(A)、及び、
ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)
を含む重合性組成物を重合且つ発泡して得られる発泡ウレタン樹脂からなる研磨用パッドが提供される。
【0019】
本発明において、上記のポリロタキサン(A)は、複数の環状分子の環内を鎖状の軸分子が貫通しており且つ軸分子の両端に嵩高い基が結合しており、立体障害により環状分子が軸分子から抜けなくなった構造を有している分子の複合体である。
【0020】
ポリロタキサンのような分子の複合体は、超分子(Supramolecule)と呼ばれている。
本発明の重合組成物は、次の態様を好適に採り得る。
【0021】
(2)前記重合性組成物が、
前記ポリロタキサン(A)100質量部に対して、前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を3~2000質量部含有する(1)の発泡ウレタン樹脂からなる研磨用パッド
【0022】
(3)前記重合性組成物が、前記ポリロタキサン(A)以外の、活性水素を持つ基を有する活性水素含有化合物(C)をさらに含むこと。
【0023】
(4)前記活性水素含有化合物(C)が、活性水素を持つ基としてアミノ基を有する化合物(CA)を含むこと。
【0024】
(5)前記重合性組成物が、
前記ポリロタキサン(A)100質量部に対して、
前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を10~3000質量部、及び
前記活性水素含有化合物(C)を3~2000質量部
含有すること。
【0025】
(6)前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)が、
分子内に2つの活性水素を持つ基を有する2官能活性水素含有化合物(C1)と、
分子内に2つのイソ(チオ)シアネート基を有する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)と、を反応させて得られる、分子の末端にイソ(チオ)シアネート基を有するウレタンプレポリマー(B2)を含むこと。
(7)前記ウレタンプレポリマー(B2)を含む前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)のイソシアネート当量が300~5000の範囲にあること。
【発明の効果】
【0027】
本発明のウレタン樹脂は、後述する実施例でも示されているように、適度な硬度を有し且つ優れた弾性回復(低ヒステリシスロス)と耐摩耗性が高いものである。
【0028】
そのため、摺動部材用(研磨材)、例えば、研磨用のパッドとして該ウレタン樹脂を使用した場合には、良好な耐摩耗性だけではなく、優れた研磨特性すなわち高い研磨レートと低スクラッチ性と高平坦性とを発現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
図1】本発明で使用するポリロタキサン(A)のイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本発明のウレタン樹脂は、軸分子と該軸分子を包接する複数の環状分子とからなる複合分子構造を有してなり、該環状分子の少なくとも一部に、活性水素を持つ基を有する側鎖が導入されたポリロタキサン(A)、及びポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を含む重合性組成物を重合させて得られるウレタン樹脂である。
【0031】
本発明のウレタン樹脂は、前記ポリロタキサン(A)が分子内に取り込まれた、熱硬化性ウレタン樹脂である。
【0032】
先ず、軸分子と該軸分子を包接する複数の環状分子とからなる複合分子構造を有してなり、該環状分子の少なくとも一部に、活性水素を持つ基を有する側鎖が導入されたポリロタキサン(A)(以下、単に「ポリロタキサン(A)」又は「(A)成分」とする場合もある)について説明する。
【0033】
<軸分子と該軸分子を包接する複数の環状分子とからなる複合分子構造を有してなり、該環状分子の少なくとも一部に、活性水素を持つ基を有する側鎖が導入されたポリロタキサン(A)>
本発明で使用するポリロタキサン(A)は、図1に示されているように、全体として“1”で示されており、鎖状の軸分子“2”と環状分子“3”と側鎖“5”から形成されている複合分子構造を有している。即ち、鎖状の軸分子“2”を複数の環状分子“3”が包接しており、環状分子“3”が有する環の内部を軸分子“2”が貫通している。従って、環状分子“3”は、軸分子“2”上を自由にスライドし得るのであるが、軸分子“2”の両端には、嵩高い末端基“4”が形成されており、環状分子“3”の軸分子“2”からの脱落が防止されている。さらに、環状分子“3”が有する環には、活性水素を持つ基を有する側鎖“5”が導入されている。
【0034】
前記ポリロタキサン(A)は、該環状分子“3”が軸分子“2”上をスライド可能である。それに加え、さらに環状分子“3”から活性水素を持つ基を有する側鎖が導入されていることから、下記に詳述する前記活性水素含有化合物(C)、およびポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)と反応して架橋構造を形成することもできるし、疑似架橋構造を形成することもできる。その結果、分子運動し易い架橋点を有することがウレタン樹脂の耐摩耗性を向上させているものと推定される。さらに、ウレタン樹脂が、その分子中に前記スライド可能な架橋構造を有するものとなるため、低いヒステリシスロスを有し、優れた機械特性を発現できるものと考えられる。
【0035】
前記ポリロタキサン(A)は、国際公開第WO2015/068798号パンフレット等に記載の方法で合成することができる。前記(A)成分の構成について説明する。
【0036】
(ポリロタキサン(A) 軸分子)
前記ポリロタキサン(A)において、軸分子としては、種々のものが知られており、例えば、鎖状部分としては、環状分子が有する環を貫通し得る限りにおいて直鎖状或いは分岐鎖であってよく、一般にポリマーにより形成される。具体的には、国際公開第WO2015/068798号パンフレット等に記載されている。
【0037】
このような軸分子の鎖状部分を形成する好適なポリマーとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリプロピレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール又はポリビニルメチルエーテルを挙げることができ、これらのうち、ポリエチレングリコールが特に好ましいものとして挙げられる。
【0038】
さらに、鎖状部分の両端に形成される嵩高い基としては、軸分子からの環状分子の脱離を防ぐ基であれば、特に制限されないが、嵩高さの観点から、例えばアダマンチル基、トリチル基、フルオレセイニル基、ジニトロフェニル基、およびピレニル基を挙げることができ、これらのうち、特に導入のし易さなどの点で、アダマンチル基を挙げることができる。
【0039】
前記軸分子の分子量は、特に制限されるものではないが、大きすぎると、粘度が高くなる傾向があり、小さすぎると環状分子の可動性が低下する傾向がある。このような観点から、軸分子の重量平均分子量Mwは、好ましくは1,000~100,000、より好ましくは5,000~80,000、特に好ましくは10,000~50,000の範囲にある。
【0040】
(ポリロタキサン(A)の環状分子)
また、環状分子は、上記のような軸分子を包接し得る大きさの環を有するものであり、このような環としては、例えばシクロデキストリン環、クラウンエーテル環、ベンゾクラウン環、ジベンゾクラウン環およびジシクロヘキサノクラウン環を挙げることができ、これらのうち特にシクロデキストリン環が好ましい。
【0041】
シクロデキストリン環には、α体(環内径0.45~0.6nm)、β体(環内径0.6~0.8nm)、γ体(環内径0.8~0.95nm)がある。特に、α-シクロデキストリン環が最も好ましい。
【0042】
上記のような環を有する環状分子は、1つの軸分子に複数個が包接している。一般に、軸分子1個当たりに包接し得る環状分子の最大包接数を1としたとき、環状分子の包接数は、0.001~0.6、より好ましくは、0.002~0.5、さらに好ましくは0.003~0.4の範囲にあることが好ましい。
【0043】
一つの軸分子に対する環状分子の最大包接数は、軸分子の長さおよび環状分子が有する環の厚みから算出することができる。例えば、軸分子の鎖状部分がポリエチレングリコ-ルで形成され、環状分子が有する環がα-シクロデキストリン環である場合を例にとると、次のようにして最大包接数が算出される。
【0044】
即ち、ポリエチレングリコ-ルの繰り返し単位[-CH-CHO-]の2単位分がα-シクロデキストリン環1つの厚みに近似する。従って、このポリエチレングリコ-ルの分子量から繰り返し単位数を算出し、この繰り返し単位数の1/2が環状分子の最大包接数として求められる。この最大包接数を1.0とし、環状分子の包接数が前述した範囲に調整されることとなる。
【0045】
(ポリロタキサン(A) 環状分子が有する側鎖)
本発明で使用するポリロタキサン(A)は、前記環状分子に側鎖が導入され、該側鎖が活性水素を持つ基を有することを特徴とする。本発明において、前記環状分子が有する側鎖とは、ある程度の長さを有するものである。そして、該環状分子が直接有する活性水素は、該側鎖が有する活性水素には該当しない。すなわち、例えば、該環状分子がα-シクロデキストリン環である場合には、α-シクロデキストリン環が有する水酸基(OH基)の活性水素は、該側鎖が有する活性水素には該当しない。本発明においては、ある程度の長さを有する側鎖が活性水素を有することにより、優れた効果を発揮するものと考えられる。後述するが、本発明においては、例えば、環状分子がα-シクロデキストリン環である場合には、該α-シクロデキストリン環が有する水酸基(OH基)と、他の化合物とを反応させて、他の化合物から形成される側鎖を有する環とし、その際、該側鎖に活性水素を導入することが好ましい。
【0046】
前記側鎖が有する活性水素を持つ基としては、例えば水酸基(OH基)、チオール基(SH基)、およびアミノ基(-NH、又は-NHR;Rは置換基、例えば、アルキル基)から選択される少なくとも1種の基が挙げられる。その中でもイソ(チオ)シアネート化合物(B)との反応性が良好な点からOH基が好ましい。
【0047】
また、活性水素を持つ基を有する側鎖は、特に制限されるものではないが、炭素数が3~20の範囲にある有機鎖の繰り返しにより形成されていることが好適である。このような側鎖の平均分子量は50~10,000、好ましくは100~8,000、より好ましくは200~5,000の範囲にあるのがよく、最も好ましくは、300~1,500の範囲にある。この側鎖の平均分子量は、側鎖の導入時に使用する量により調整ができ、計算により求めることができるが、H-NMRの測定からも求めることができる。側鎖が短過ぎると、被研磨体の表面の均一な平坦精度が低下する傾向にある。一方、側鎖が長過ぎると、耐摩耗性が低下する傾向にある。
【0048】
上記のような側鎖は、環状分子が有する官能基を利用し、この官能基を修飾することによって導入される。例えば、α-シクロデキストリン環は、官能基として18個のOH基(水酸基)を有しており、このOH基を介して側鎖が導入される。即ち、1つのα-シクロデキストリン環に対しては最大で18個の側鎖を導入することができることとなる。本発明においては、前述した側鎖の機能を十分に発揮させるためには、このような環が有する全官能基数の6%以上、特に30%以上が、側鎖で修飾されていることが好ましい。なお、環状分子が有する官能基は、他成分との相溶性に影響を与える場合があり、特に、該官能基がOH基であると、他成分との相溶性に大きな影響を与える。そのため、該官能基が修飾された割合(修飾度)は、6%以上80%以下であることが好ましく、30%以上70%以下であることがより好ましい。なお、下記に詳述するが、環状分子の官能基は、側鎖が有するOH基よりも反応性が低いため、修飾度は低くても相溶性の低下、ブリードアウトの問題は生じ難い。そのため、修飾度は、上記範囲であれば、より優れた効果を発揮する。因みに、上記α-シクロデキストリン環の18個のOH基の内の9個に側鎖が結合している場合、その修飾度は50%となる。
【0049】
上記のような側鎖(有機鎖)は、活性水素を持つ基をその有機鎖に有するものであれば、直鎖状であってもよいし、分枝状であってもよい。また、開環重合;ラジカル重合;カチオン重合;アニオン重合;原子移動ラジカル重合、RAFT重合、NMP重合などのリビングラジカル重合などを利用し、前記環状分子の官能基に、活性水素を持つ基を有する有機鎖(側鎖)を反応させることによって、所望の側鎖を導入することができる。
【0050】
例えば、開環重合により、ラクトンや環状エーテル等の環状化合物に由来する側鎖を導入することができる。ラクトンや環状エーテル等の環状化合物を開環重合して導入した側鎖は、該側鎖の末端に活性水素を持つ基としてOH基が導入されることとなる。
【0051】
該環状化合物の中でも、入手が容易であり、反応性が高く、さらには大きさ(分子量)の調整が容易であるという観点から、環状エーテルやラクトンを用いることが好ましい。好適な環状化合物の具体例は、以下のとおりである。
【0052】
環状エーテル;
エチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、オキセタン、3-メチルオキセタン、3,3-ジメチルオキセタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、3-メチルテトラヒドロフランなど。
【0053】
ラクトン化合物;
4員環ラクトン、例えば、β-プロピオラクトン、β-メチルプロピオラクトン、L-セリン-β-ラクトンなど。
【0054】
5員環ラクトン、例えば、γ-ブチロラクトン、γ-ヘキサノラクトン、γ-ヘプタノラクトン、γ-オクタノラクトン、γ-デカノラクトン、γ-ドデカノラクトン、α-ヘキシル-γ-ブチロラクトン、α-ヘプチル-γ-ブチロラクトン、α-ヒドロキシ-γ-ブチロラクトン、γ-メチル-γ-デカノラクトン、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、α,α-ジメチル-γ-ブチロラクトン、D-エリスロノラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、γ-ノナノラクトン、DL-パントラクトン、γ-フェニル-γ-ブチロラクトン、γ-ウンデカノラクトン、γ-バレロラクトン、2,2-ペンタメチレン-1,3-ジオキソラン-4-オン、α-ブロモ-γ-ブチロラクトン、γ-クロトノラクトン、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、α-メタクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトン、β-メタクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトンなど。
【0055】
6員環ラクトン、例えば、δ-バレロラクトン、δ-ヘキサノラクトン、δ-オクタノラクトン、δ-ノナノラクトン、δ-デカノラクトン、δ-ウンデカノラクトン、δ-ドデカノラクトン、δ-トリデカノラクトン、δ-テトラデカノラクトン、DL-メバロノラクトン、4-ヒドロキシ-1-シクロヘキサンカルボン酸δ-ラクトン、モノメチル-δ-バレロラクトン、モノエチル-δ-バレロラクトン、モノヘキシル-δ-バレロラクトン、1,4-ジオキサン-2-オン、1,5-ジオキセパン-2-オンなど。
【0056】
7員環ラクトン、例えば、ノンアルキル-ε-カプロラクトン、ジアルキル-ε-カプロラクトン、モノメチル-ε-カプロラクトン、モノエチル-ε-カプロラクトン、モノヘキシル-ε-カプロラクトン、ジメチル-ε-カプロラクトン、ジ-n-プロピル-ε-カプロラクトン、ジ-n-ヘキシル-ε-カプロラクトン、トリメチル-ε-カプロラクトン、トリエチル-ε-カプロラクトン、トリ-n-ε-カプロラクトン、ε-カプロラクトン、5-ノニル-オキセパン-2-オン、4,4,6-トリメチル-オキセパン-2-オン、4,6,6-トリメチル-オキセパン-2-オン、5-ヒドロキシメチル-オキセパン-2-オンなど。
【0057】
8員環ラクトン、例えば、ζ-エナントラクトンなど。
【0058】
その他のラクトン、例えば、ラクトン、ラクチド、ジラクチド、テトラメチルグリコシド、1,5-ジオキセパン-2-オン、t-ブチルカプロラクトンなど。
【0059】
上記の環状化合物は、単独で使用することができ、また複数種を併用することもできる。
【0060】
本発明において、好適に使用される側鎖導入化合物はラクトン化合物であり、ε-カプロラクトン、α-アセチル-γ-ブチロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-ブチロラクトン等のラクトン化合物が特に好適であり、もっとも好ましいものはε-カプロラクトンである。
【0061】
また、開環重合により環状化合物を反応させて側鎖を導入する場合、環に結合している官能基(例えば水酸基)は反応性に乏しく、特に立体障害などにより大きな分子を直接反応させることが困難な場合がある。このような場合には、例えば、カプロラクトンなどを反応させるために、プロピレンオキシドなどの低分子化合物を官能基と反応させてヒドロキシプロピル化により、反応性に富んだ官能基(水酸基)を導入した後、このヒドロキシプロピル基のヒドロキシル基にカプロラクトンを開環重合させて、大きな側鎖を導入するという手段を採用することができる。この場合、ヒドロキシプロピル化した部分も側鎖と見なすことができる。
【0062】
本発明で使用するポリロタキサン(A)において、環状分子に、OH基(水酸基)を有する側鎖を導入する場合には、側鎖の導入のし易さ、側鎖の大きさ(分子量)の調整のし易さ、および、該OH基を変性すること等を考慮すると、前記開環重合により側鎖を導入する方法を採用することが好ましい。そのため、末端にOH基を有する側鎖が導入されることが好ましい。
【0063】
この他、開環重合により、環状アセタール、環状アミン、環状カーボネート、環状イミノエーテル、環状チオカーボネート等の環状化合物に由来する側鎖を導入することにより、活性水素基を有する側鎖を導入することができる。これらの中でも、好適な環状化合物の具体例は、国際公開第WO2015/068798号パンフレットに記載されているものが使用できる。
【0064】
また、ラジカル重合を利用して環状分子に側鎖を導入する方法は、以下の通りである。
【0065】
ポリロタキサンの環状分子が有している環は、ラジカル開始点となる活性部位を有していない。このため、ラジカル重合性化合物を反応させるに先立って、環が有している官能基(OH基)にラジカル開始点を形成するための化合物を反応させて、ラジカル開始点となる活性部位を形成しておく必要がある。
【0066】
上記のようなラジカル開始点を形成するための化合物としては、有機ハロゲン化合物が代表的であり、例えば、2-ブロモイソブチリルブロミド、2-ブロモブチル酸、2-ブロモプロピオン酸、2-クロロプロピオン酸、2-ブロモイソ酪酸、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、2-クロロエチルイソシアネートなどを挙げることができる。即ち、かかる有機ハロゲン化合物は、環状分子の環が有している官能基との縮合反応により、該環に結合し、該環にハロゲン原子を含む基(有機ハロゲン化合物残基)を導入する。この有機ハロゲン化合物残基には、ラジカル重合に際して、ハロゲン原子の移動等によりラジカルが生成し、これがラジカル重合開始点となって、ラジカル重合が進行することとなる。
【0067】
また、上記のようなラジカル重合開始点となる活性部位を有する基(有機ハロゲン化合物残基)は、例えば環が有している水酸基に、アミン、カルボン酸、イソシアネート、イミダゾール、酸無水物などの官能基を有する化合物を反応させ、水酸基以外の他の官能基を導入し、このような他の官能基に前述した有機ハロゲン化合物を反応させて導入することもできる。
【0068】
また、ラジカル重合により側鎖を導入するために用いるラジカル重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有する基、例えば、(メタ)アクリル基、ビニル基、スチリル基等の官能基を少なくとも1種有する化合物(以下、エチレン性不飽和モノマーと呼ぶ)が好適に使用される。また、エチレン性不飽和モノマーとしては、末端エチレン性不飽和結合を有するオリゴマーもしくはポリマー(以下、マクロモノマーと呼ぶ)も使用することができる。このようなエチレン性不飽和モノマーとしては、好適な環状化合物の具体例は、国際公開第WO2015/068798号パンフレットに記載されているものが使用できる。
【0069】
以上のように、ラジカル重合性化合物を使用して環状分子に側鎖を導入し、該ラジカル重合性化合物が活性水素基を有している場合には、そのまま側鎖が活性水素を持つ基を有することになる。また、該ラジカル重合性化合物が活性水素を持つ基を有するものではない場合には、該ラジカル重合性化合物による側鎖を形成した後、該側鎖の一部を活性水素を持つ基で置換してやればよい。
【0070】
(好適なポリロタキサン(A)の構成)
本発明において、最も好適に使用されるポリロタキサン(A)は、両端にアダマンチル基で結合しているポリエチレングリコールを軸分子とし、α-シクロデキストリン環を有する環状分子とし、さらに、ポリカプロラクトンにより該環に側鎖(末端がOH基)が導入されているものである。この際、α-シクロデキストリン環のOH基をヒドロキシプロピル化した後、開環重合によりポリカプロラクトンを導入してもよい。
【0071】
次に、ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)について説明する。
【0072】
<ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)>
本発明のポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)(以下、単に「(B)成分」とする場合もある)は、イソシアネート基を1分子中に2個以上、イソチオシアネート基を1分子中に2個以上、イソシアネート基とイソチオシアネート基との合計の基の数が1分子中に2個以上存在する化合物である。
【0073】
また、前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)は、ポリイソ(チオ)シアネート化合物と下記するポリ(チ)オール化合物との反応により調製されるウレタンプレポリマー(B2)を含んでもよい。ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)に該当するウレタンプレポリマー(B2)は、未反応のイソシアネート基を含む一般に使用されているものが、何ら制限なく、本発明においても使用できる。
【0074】
前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)としては、例えば、大きく分類すれば、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、芳香族イソシアネート、イソチオシアネート化合物、ウレタンプレポリマー(B2)に分類することができる。本発明において、前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)は、1種類の化合物を使用することもできるし、複数種類の化合物を使用することもできる。複数種類の化合物を使用する場合には、基準となる質量は、複数種類の化合物の合計量である。これらポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を具体的に例示すると以下の化合物が挙げられる。
【0075】
脂肪族イソシアネート;
エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラ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、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、2,2’-ジメチルペンタ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、デカメチレンジイソシアネート、ブテンジイソシアネート、1,3-ブタジエン-1,4-ジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6,11-トリメチルウンデカメチレンジイソシアネート、1,3,6-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,8-ジイソシアネート-4-イソシアネートメチルオクタン、2,5,7-トリメチル-1,8-ジイソシアネート-5-イソシアネートメチルオクタン、ビス(イソシアネートエチル)カーボネート、ビス(イソシアネートエチル)エーテル、1,4-ブチレングリコールジプロピルエーテル-ω,ω’-ジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、2,4,4,-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の2官能イソシアネート化合物(下記に詳述するウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)に該当する)、
リジントリイソシアネート、2-イソシアネートエチル-2,6-ジイソシアネートヘキサノエ-ト、2-イソシアネートプロピル-2,6-ジイソシアネートヘキサノエート等の多官能イソシアネート化合物。
【0076】
脂環族イソシアネート;
イソホロンジイソシアネート、(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,5-ジイル)ビスメチレンジイソシアネート、(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,6-ジイル)ビスメチレンジイソシアネート、2β,5α-ビス(イソシアネート)ノルボルナン、2β,5β-ビス(イソシアネート)ノルボルナン、2β,6α-ビス(イソシアネート)ノルボルナン、2β,6β-ビス(イソシアネート)ノルボルナン、2,6-ジ(イソシアネートメチル)フラン、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4-イソプロピリデンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルジメチルメタンジイソシアネート、2,2’-ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ビス(4-イソシアネート-n-ブチリデン)ペンタエリスリトール、ダイマー酸ジイソシアネート、2,5-ビス(イソシアネートメチル)-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、2,6-ビス(イソシアネートメチル)-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、3,8-ビス(イソシアネートメチル)トリシクロデカン、3,9-ビス(イソシアネートメチル)トリシクロデカン、4,8-ビス(イソシアネートメチル)トリシクロデカン、4,9-ビス(イソシアネートメチル)トリシクロデカン、1,5-ジイソシアネートデカリン、2,7-ジイソシアネートデカリン、1,4-ジイソシアネートデカリン、2,6-ジイソシアネートデカリン、ビシクロ[4.3.0]ノナン-3,7-ジイソシアネート、ビシクロ[4.3.0]ノナン-4,8-ジイソシアネート、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,5-ジイソシアネートとビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,6-ジイソシアネート、ビシクロ[2,2,2]オクタン-2,5-ジイソシアネート、ビシクロ[2,2,2]オクタン-2,6-ジイソシアネート、トリシクロ[5.2.1.02.6]デカン-3,8-ジイソシアネート、トリシクロ[5.2.1.02.6]デカン-4,9-ジイソシアネート等の2官能イソシアネート化合物(下記に詳述するウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)に該当する)、
2-イソシアネートメチル-3-(3-イソシアネートプロピル)-5-イソシアネートメチル-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-3-(3-イソシアネートプロピル)-6-イソシアネートメチル-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-2-(3-イソシアネートプロピル)-5-イソシアネートメチル-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-2-(3-イソシアネートプロピル)-6-イソシアネートメチル-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-3-(3-イソシアネートプロピル)-5-(2-イソシアネートエチル)-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-3-(3-イソシアネートプロピル)-6-(2-イソシアネートエチル)-ビシクロ〔2,1,1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-2-(3-イソシアネートプロピル)-5-(2-イソシアネートエチル)-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-2-(3-イソシアネートプロピル)-6-(2-イソシアネートエチル)-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、1,3,5-トリス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等の多官能イソシアネート化合物。
【0077】
芳香族イソシアネート;
キシリレンジイソシアネート(o-、m-,p-)、テトラクロロ-m-キシリレンジイソシアネート、メチレンジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、4-クロル-m-キシリレンジイソシアネート、4,5-ジクロル-m-キシリレンジイソシアネート、2,3,5,6-テトラブロム-p-キシリレンジイソシアネート、4-メチル-m-キシリレンジイソシアネート、4-エチル-m-キシリレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートエチル)ベンゼン、ビス(イソシアネートプロピル)ベンゼン、1,3-ビス(α,α-ジメチルイソシアネートメチル)ベンゼン、1,4-ビス(α,α-ジメチルイソシアネートメチル)ベンゼン、α,α,α’,α’-テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートブチル)ベンゼン、ビス(イソシアネートメチル)ナフタリン、ビス(イソシアネートメチル)ジフェニルエーテル、ビス(イソシアネートエチル)フタレート、2,6-ジ(イソシアネートメチル)フラン、フェニレンジイソシアネート(o-,m-,p-)、トリレンジイソシアネート、エチルフェニレンジイソシアネート、イソプロピルフェニレンジイソシアネート、ジメチルフェニレンジイソシアネート、ジエチルフェニレンジイソシアネート、ジイソプロピルフェニレンジイソシアネート、トリメチルベンゼントリイソシアネート、ベンゼントリイソシアネート、1,3,5-トリイソシアネートメチルベンゼン、1,5-ナフタレンジイソシアネート、メチルナフタレンジイソシアネート、ビフェニルジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2'-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、ビベンジル-4,4’-ジイソシアネート、ビス(イソシアネートフェニル)エチレン、3,3’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、フェニルイソシアネートメチルイソシアネート、フェニルイソシアネートエチルイソシアネート、テトラヒドロナフチレンジイソシアネート、ヘキサヒドロベンゼンジイソシアネート、ヘキサヒドロジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、エチレングリコ-ルジフェニルエーテルジイソシアネート、1,3-プロピレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、ベンゾフェノンジイソシアネート、ジエチレングリコ-ルジフェニルエーテルジイソシアネート、ジベンゾフランジイソシアネート、カルバゾールジイソシアネート、エチルカルバゾールジイソシアネート、ジクロロカルバゾールジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート等の2官能イソシアネート化合物(下記に詳述するウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)に該当する)、
メシチリレントリイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメリックMDI、ナフタリントリイソシアネート、ジフェニルメタン-2,4,4’-トリイソシアネート、3-メチルジフェニルメタン-4,4’,6-トリイソシアネート、4-メチル-ジフェニルメタン-2,3,4’,5,6-ペンタイソシアネート等の多官能イソシアネート化合物。
【0078】
イソチオシアネート化合物;
p-フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン-1,4-ジイソチオシアネート、及びエチリジンジイソチオシアネート等の2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(下記に詳述するウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)に該当する)。
【0079】
<好適なポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)>
以上のような該ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)の中でも、好適な化合物としては、以下の化合物が挙げられる。
【0080】
該ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)の好ましい例としては、下記式(1)~(7)で示される化合物、1,5-ナフタレンジイソシアネートが挙げられる。その他にも、1,5-ナフタレンジイソシアネート、および、下記式(1)~(7)に挙げられるイソシアネートとポリオールからなるウレタンプレポリマー(B2)も好適に用いられる。さらに、製品として販売している変性体イソ(チオ)シアネート化合物で好適な例を例示するとカルボジイミド変性MDI(例えば、製品名ミリオネートMTLシリーズ 東ソー株式会社製)、ポリオール変性イソシアネート(例えば、製品名コロネート1108、コロネート1120、コロネート1334、コロネート1050、コロネート1057 東ソー株式会社製)等が挙げられる。これら化合物は、単独で使用することもできるし、2種類以上の化合物を使用することもできる。
【0081】
(アルキレン鎖を有する化合物)
下記式(1)
【0082】
【化1】
【0083】
(ここで、
Aは、炭素数1~10のアルキレン基であり、前記アルキレン基の鎖中の炭素原子は硫黄原子に置換された基であってもよい。)で示される化合物を使用することが好ましい。前記式(1)で示される化合物は、下記に詳述するウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)に該当する。
【0084】
Aは、炭素数1~10のアルキレン基であり、直鎖状、又は分岐鎖状の基であってもよい。中でも、炭素数5~10のペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、又はヘプタメチレン基、オクタメチレン基の直鎖状の基、又は、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基の水素原子の一部がメチル基に置換された分岐鎖状の基が好ましい。
【0085】
前記式(1)で示される化合物を具体的に例示すると、エ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、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、2,4,4,-トリメチルヘキサンメチレンジイソシアネート等が挙げられる。これら化合物は、単独で使用することもできるし、2種類以上の化合物を使用することもできる。
【0086】
(分子内に1つのフェニル基、又はシクロヘキサン基(環)を有する化合物)
下記式(2)、または下記式(3):
【0087】
【化2】
【0088】
【化3】
【0089】
(ここで、式(2)、(3)それぞれ中の、表示された2つの
は、それぞれ、炭素数1~4のアルキル基、又は水素原子であり、同一の基であっても、異なる基であってもよく、
は炭素数1~4のアルキル基であり、Rが複数存在する場合には、同一の基であっても、異なる基であってよく、
aは整数で2又は3であり、bは整数で0~4であり、cは整数で0~4である。)で示される化合物を使用することが好ましい。前記式(2)で示される化合物と前記式(3)で示される化合物の違いは、フェニル基を有する化合物(前記式(2)で示される化合物)とシクロヘキサン基(環)を有する化合物(前記式(3)で示される化合物)との違いである。なお、前記式(2)、または(3)で示される化合物において、aが2となる場合(イソシアネート基が2個となる化合物の場合)は下記に詳述するウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)に該当する。
【0090】
における炭素数1~4のアルキル基は、直鎖状、又は分岐鎖状の基であってもよい。中でも、 Rは、水素原子、メチル基、エチル基であることが特に好ましい。
【0091】
において、炭素数1~4のアルキル基は、直鎖状、又は分岐鎖状の基であってもよい。中でも、 Rは、水素原子、メチル基、エチル基であることが特に好ましい。
【0092】
前記式(2)、又は前記式(3)で示される化合物を具体的に例示すれば、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート(o-,m-,p-)、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、フェニレンジイソシアネート(o-,m-,p-)等が挙げられる。これら化合物は、単独で使用することもできるし、2種類以上の化合物を併用することもできる。
【0093】
(分子内に2つのフェニル基、又は2つのシクロヘキサン基(環)を有する化合物)
下記式(4)、下記式(5)
【0094】
【化4】
【0095】
【化5】
【0096】
(ここで、式(4)、(5)それぞれ中の、表示された4つの
は、それぞれ、炭素数1~4のアルキル基、又は水素原子であり、同一の基であっても、異なる基であってもよく、
dは整数で0~4である。)で示される化合物を使用することが好ましい。前記式(4)で示される化合物と前記式(5)で示される化合物の違いは、フェニル基を2個有する化合物(前記式(4)で示される化合物)とシクロヘキサン基(環)を2個有する化合物(前記式(5)で示される化合物)との違いである。なお、前記式(4)、又は(5)で示される化合物は、下記に詳述するウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)に該当する。
【0097】
における炭素数1~4のアルキル基は、直鎖状、又は分岐鎖状の基であってもよい。中でも、Rは、水素原子、メチル基、エチル基であることが特に好ましい。
【0098】
前記式(4)、又は前記式(5)で示される化合物を具体的に例示すれば、2,2'-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4'-ジフェニルメタ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、ジシクロヘキシルメタン-4,4'-ジイソシアネート等が挙げられる。これら化合物は、単独で使用することもできるし、2種類以上の化合物を使用することもできる。
【0099】
(ノルボルナン環を有する化合物)
下記式(6)
【0100】
【化6】
【0101】
(式中、
は、それぞれ、炭素数1~4のアルキル基、又は水素原子であり、同一の基であっても、異なる基であってよく、eは整数で0~4である。)で示される化合物である。前記式(6)で示される化合物は、下記に詳述するウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)に該当する。
【0102】
における炭素数1~4のアルキル基は、直鎖状、又は分岐鎖状の基であってもよい。中でも、Rは、水素原子、メチル基、エチル基であることが特に好ましい。
【0103】
前記式(6)で示される化合物を具体的に例示すれば、ノルボルナンジイソシアネート、2,5-ビス(イソシアネートメチル)-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、2,6-ビス(イソシアネートメチル)-ビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタンが挙げられる。これら化合物は、単独で使用することもできるし、2種類以上の化合物を使用することもできる。
【0104】
(高分子量化合物)
下記式(7)
【0105】
【化7】
【0106】
(ここで、表示された2つのRは、それぞれ、炭素数1~4のアルキル基であり、同一の基であっても、異なる基であってよく、fは整数で1以上100以下の数である。)で示される化合物である。
【0107】
における炭素数1~4のアルキル基は、直鎖状、又は分岐鎖状の基であってもよい。中でも、Rは、メチル基、エチル基であることが特に好ましい。
【0108】
前記式(7)で示される化合物を具体的に例示すれば、ポリメリックMDI例えば、製品名ミリオネートMRシリーズ 東ソー株式会社製が挙げられる。これら化合物は、単独で使用することもできるし、2種類以上の化合物を使用することもできる。
【0109】
(特に好適なポリイソ(チオ)シアネート化合物(B))
上記記載の好ましいイソ(チオ)シアネートの中でも、さらに好適なイソ(チオ)シアネート化合物としては、芳香族イソシアネート、及びその変性体(ウレタンプレポリマー(B2))等が挙げられる。その中でも、特に該ウレタンプレポリマー(B2)を使用することが好ましい。
【0110】
(特に好適なポリイソ(チオ)シアネート化合物(B):ウレタンプレポリマー(B2))
本発明おいては、ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)として、
分子内に2つの活性水素を持つ基を有する2官能活性水素含有化合物(C1)と、
分子内に2つのイソ(チオ)シアネート基を有する2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)と、を反応させて得られる、分子の末端にイソ(チオ)シアネート基を有するウレタンプレポリマー(B2)を使用することが好ましい。
【0111】
前記2官能活性水素含有化合物(C1)は、下記に詳述する活性水素含有化合物(C)に含まれるものであり、該活性水素含有化合物(C)のうち、分子内に2つの活性水素を持つ基を有する化合物が該当する。
【0112】
また、2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)は、前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)で説明した化合物のうち、分子内に2つのイソ(チオ)シアネート基を有する化合物が該当する。
【0113】
本発明においては、前記2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)と前記2官能活性水素含有化合物(C1)とを反応して得られるウレタンプレポリマー(B2)を、ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)として使用することが好ましい。すなわち、下記の重合方法の箇所で説明するが、先ず、該ウレタンプレポリマー(B2)を準備し、次いで、該ウレタンプレポリマー(B2)と、前記ポリロタキサン(A)、および必要に応じて下記に詳述する活性水素含有化合物(C)とを反応(重合)させて、ウレタン樹脂を製造することが好ましい(以下、この方法を「プレポリマー法」とする場合もある。)。また、該ウレタンプレポリマー(B2)と、前記ポリロタキサン(A)、および必要に応じて下記に詳述する活性水素含有化合物(C)とを反応(重合)させる際には、ウレタンプレポリマー(B2)は、2種類以上のもの、例えば、構成成分が異なるもの、分子量が異なるもの等を組み合わせて使用することができる。また、該プレポリマー(B2)を使用する際に、必要に応じて、その他のポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)も同時に使用することもできる。
【0114】
ウレタンプレポリマー(B2)とする場合には、特に制限されるものではないが、2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)としては、特に、次に例示する化合物を使用することが好ましい。具体的には、1,5-ナフタレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート(o-,m-,p-)、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、フェニレンジイソシアネート(o-,m-,p-)、2,2'-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4'-ジフェニルメタ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を使用することが好ましい。
【0115】
一方、前記2官能活性水素含有化合物(C1)としては、下記に詳述する活性水素含有化合物(C)のうち、分子内に2つの、活性水素を持つ基(-OH、アミノ基等)を有する化合物であれば、特に制限されるものではない。中でも、該ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物としては、特に以下の化合物を使用することが好ましい。具体的には、
ポリエステルポリオールの分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するもの、ポリエーテルポリオール分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するもの、
ポリカプロラクトンポリオール分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するもの、
ポリカーボネートポリオール分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するもの、
エチレングリコール、ジ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、ブチレングリコール、1,5-ジヒドロキシペンタン、1,6-ジヒドロキシヘキサン、1,7-ジヒドロキシヘプタン、1,8-ジヒドロキシオクタン、1,9-ジヒドロキシノナン、1,10-ジヒドロキシデカン、1,11-ジヒドロキシウンデカン、1,12-ジヒドロキシドデカン、ネオペンチルグリコールを挙げることができる。
【0116】
以上の中でも、最終的に得られるウレタン樹脂が、特に優れた特性を発揮するためには、少なくとも1種類の分子量(数平均分子量)が500~2000の2官能活性水素含有化合物(C1)を使用してウレタンプレポリマー(B2)を製造することが好ましい。500~2000の2官能活性水素含有化合物(C1)は、種類の異なるもの、分子量の異なるものを組み合わせて使用することもできる。また、最終的に得られるウレタン樹脂の硬度等を調整するために、ウレタンプレポリマー(B2)を形成する際に、該分子量(数平均分子量)が500~2000の2官能活性水素含有化合物(C1)と、該分子量(数平均分子量)が90~300の2官能活性水素含有化合物(C1)とを組み合わせて使用することもできる。この場合、使用する2官能活性水素含有化合物(C1)、およびポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)の種類、およびそれらの使用量にもよるが、分子量500~2000の2官能活性水素含有化合物(C1)を100質量部とした時、分子量90~300の2官能活性水素含有化合物(C1)を1~100質量部とすることが好ましい。
【0117】
また、ウレタンプレポリマー(B2)は、分子の両末端がイソ(チオ)シアネート基とならなければならない。そのため、ウレタンプレポリマー(B2)は、2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)におけるイソ(チオ)シアネート基のモル数(n1)と2官能活性水素含有化合物(C1)の活性水素のモル数(n2)とが、1<(n1)/(n2)≦2.3となる範囲で製造することが好ましい。2種類以上の、分子の末端がイソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)を用いる場合、該イソ(チオ)シアネート基のモル数(n1)は、それらイソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)の合計のイソ(チオ)シアネート基のモル数とする。また、2種類以上の2官能活性水素含有化合物(C1)を用いた場合、該活性水素のモル数(n2)は、それら2官能活性水素含有化合物の合計の活性水素のモル数とする。
なお、下記に詳述するが、該2官能活性水素含有化合物(C1)において、アミノ基を有する化合物の場合、アミノ基のモル数と活性水素のモル数とは等しいものとする。
【0118】
また、特に制限されるものではないが、前記ウレタンプレポリマー(B2)は、イソ(チオ)シアネート当量(ウレタンプレポリマー(B2)の分子量を1分子中のイソ(チオ)シアネート基の数で割った値)が、好ましくは300~5000、より好ましくは500~3000、特に好ましくは700~2000となるものである。本発明におけるウレタンプレポリマー(B2)は、好ましくは、2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)と2官能活性水素含有化合物(C1)とから合成される直鎖状のものであるため、この場合には1分子中のイソ(チオ)シアネート基の数は2となる。
なお、該ウレタンプレポリマー(B2)を使用する場合、該ウレタンプレポリマー(B2)と2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)とを併用して使用することができる。この場合であっても、前記イソ(チオ)シアネート当量は300~5000となることが好ましい。つまり、該ウレタンプレポリマー(B2)と2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)とから成るポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)中の平均のイソ(チオ)シアネート当量が300~5000となることが好ましい。平均のイソ(チオ)シアネート当量が300~5000となることにより、ある程度の分子量を有するポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を使用することになり、優れた効果を発揮するものと考えられる。
ただし、本発明においては、1<(n1)/(n2)≦2となる範囲でウレタンプレポリマー(B2)を製造して、2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)が含まれない状態とすることが好ましい。つまり、ウレタンプレポリマー(B2)のみからなるポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を使用し、該ウレタンプレポリマー(B2)のイソ(チオ)シアネート当量が300~5000となることが好ましい。
【0119】
該ウレタンプレポリマー(B2)のイソ(チオ)シアネート当量は、ウレタンプレポリマー(B2)が有するイソ(チオ)シアネート基をJIS K 7301に準拠して定量することにより、求めることができる。該イソ(チオ)シアネート基は、以下の逆滴定法によって定量できる。先ず、得られたウレタンプレポリマー(B2)を乾燥溶媒に溶解させる。次に、ウレタンプレポリマー(B)が有するイソ(チオ)シアネート基の量よりも、明らかに過剰量であって、かつ濃度が既知のジ-n-ブチルアミンを、該乾燥溶媒に加え、ウレタンプレポリマー(B2)の全イソ(チオ)シアネート基とジ-n-ブチルアミンとを反応させる。次いで、消費されなかった(反応に関与しなかった)ジ-n-ブチルアミンを酸で滴定して、消費されたジ-n-ブチルアミンの量を求める。この消費されたジ-n-ブチルアミンと、ウレタンプレポリマー(B2)が有するイソ(チオ)シアネート基とは、同量であることからイソ(チオ)シアネート当量を求めることができる。また、ウレタンプレポリマー(B2)は、両末端がイソ(チオ)シアネート基の直鎖状のウレタンプレポリマーであることから、ウレタンプレポリマー(B2)の数平均分子量は、イソ(チオ)シアネート当量の2倍となる。このウレタンプレポリマー(2)の分子量は、ゲルパーミネーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した値と一致し易い。なお、該ウレタンプレポリマー(B2)と2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)とを併用して使用する場合には、両者の混合物を上記方法に沿って測定すればよい。
【0120】
前記ウレタンプレポリマー(B2)は、イソ(チオ)シアネート当量が好ましくは300~5000、より好ましくは500~3000、特に好ましくは700~2000となる理由は、明らかではないが、以下のように考えられる。すなわち、ある程度の分子量を有するウレタンプレポリマー(B2)がポリロタキサン(A)の側鎖の水酸基等と反応することにより、スライド可能な分子が大きくなって分子自体の動きが大きくなり、その結果、変形に対しても回復(弾性回復;低ヒステリック)し易くなると考えられる。さらには、ウレタンプレポリマー(B2)が使用されることにより、ウレタン樹脂における架橋点が分散し易くなってランダムに且つ均一に存在するようになり、安定した性能が発揮されるものと考えられる。そして、ウレタンプレポリマー(B2)を使用して得られるウレタン樹脂は、製造時の制御がし易くなり、加えて研磨用パッドとして好適に使用できるようになると考えられる。このような効果は、ウレタンプレポリマー(B2)と2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)とを併用した場合において、ポリイソ(チオ)シアネート化合物の平均のイソ(チオ)シアネート当量が300~5000であっても、発現するものと考えられる。ただし、前記効果は、ウレタンプレポリマー(B2)のみである場合の方が顕著になると考えられる。
【0121】
さらに、前記ウレタンプレポリマー(B2)は、ウレタンプレポリマー(B2)のイソ(チオ)シアネート当量から求められる、ウレタンプレポリマー(B2)中に存在するイソ(チオ)シアネート含有量((I);質量モル濃度(mol/kg))と、ウレタンプレポリマー(B2)中に存在する(チオ)ウレタン結合((チオ)ウレア結合を含む)含有量((U);質量モル濃度(mol/kg))が、1≦(U)/(I)≦10になることが好ましい。この範囲は、ウレタンプレポリマー(B2)と2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)とを併用して使用する場合も同じである。ただし、本発明においては、ウレタンプレポリマー(B2)のみであることが好ましい。この理由も明らかではないが、(チオ)ウレタン結合((チオ)ウレア結合を含む)が存在することにより、水素結合等の作用により、他分子との相互作用が生じ易くなり、得られるウレタン樹脂の特性を高めることができる。なお、イソ(チオ)シアネート含有量((I);質量モル濃度(mol/kg))は、イソ(チオ)シアネート当量の逆数に1000をかけた値である。また、ウレタンプレポリマー中に存在する(チオ)ウレタン結合((チオ)ウレア結合を含む)含有量 (U)質量モル濃度(mol/kg)は、例えば、下記の手法で理論値が求められる。即ち、ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)、および2官能イソ(チオ)シアネート基含有化合物(B1)中に存在する、反応前のイソ(チオ)シアネート基の含有量を全イソシアネート含有量((aI);質量モル濃度(mol/kg))とすると、(チオ)ウレタン結合((チオ)ウレア結合を含む)含有量((U);質量モル濃度(mol/kg))は、(B)成分の全イソ(チオ)シアネート基の含有量((aI);質量モル濃度(mol/kg))からイソシアネート含有量((I);質量モル濃度(mol/kg))を引いた値((U)=(aI)-(I))となる。
【0122】
(重合性組成物が含むその他の成分)
本発明の研磨用ウレタン樹脂は、前記ポリロタキサン(A)、および前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を含む重合性組成物を重合して得られるものである。本発明において、前記重合性組成物は、前記の2成分に加えて、その他の成分を配合することもできる。
【0123】
重合に関与する成分としては、前記ポリロタキサン(A)以外の、活性水素を持つ基を有する活性水素含有化合物(C)を含むことができる。次に、この活性水素含有化合物(C)について説明する。
【0124】
<活性水素含有化合物(C)>
本発明で使用する活性水素含有化合物(C)(以下、単に「(C)成分」とする場合もある)は、前記ポリロタキサン(A)以外の、活性水素を持つ基を有する化合物である。該活性水素を持つ基としては、(ポリロタキサン(A)の環状分子が有する側鎖)の項目で説明した基と同一の基が挙げられる。
【0125】
本発明で使用する重合性組成物が(C)成分を含むことにより、得られるウレタン樹脂の架橋密度を調製することができる。その結果、得られるウレタン樹脂が優れた効果を発揮するものと考えられる。
【0126】
前記活性水素含有化合物(C)は、少なくとも上述した活性水素を持つ基を1つ以上有している化合物であれば何ら制限なく用いることが可能である。また1つの分子中に数種類の活性水素を持つ基を有していてもよい。さらに、これらの活性水素含有化合物(C)は、複数種類の化合物を使用することもできる。複数種類の化合物を使用する場合には、基準となる質量は、複数種類の化合物の合計量である。なお、本発明で使用する活性水素含有化合物(C)を例示するとすれば、以下のようなものが例示できる。
【0127】
(活性水素含有化合物(C);OH基を有する化合物)
OH基を有する化合物としては、例えば、ポリオール化合物が挙げられる。ポリオール化合物としては、1分子中に2個以上のOH基を含有する化合物である。
【0128】
例えば、炭素数2~10のアルキレン基の両末端にOHを有する化合物、具体的には、ジメチル-、トリメチル-、テトラメチル-、ペンタメチル-、ヘキサメチル-ジヒドロキシ化合物が挙げられる。その他、1分子中に2個以上のOH基を含有するポリエステル(ポリエステルポリオール)、1分子中に2個以上のOH基を含有するポリエーテル(以下ポリエーテルポリオールという)、1分子中に2個以上のOH基を含有するポリカーボネート(ポリカーボネートポリオール)、1分子中に2個以上のOH基を含有するポリカプロラクトン(ポリカプロラクトンポリオール)、1分子中に2個以上のOH基を含有するアクリル系重合体(ポリアクリルポリオール)を代表的として挙げることができる。
【0129】
また、これらのポリオール化合物は、前述するポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)との反応により調製されるプレポリマーを含んでもよい。前記活性水素含有化合物(C)において、ポリオール化合物のプレポリマーとしては、未反応のOH基を両末端に有する、公知の化合物が挙げられる。
【0130】
これらの化合物を具体的に例示すると次のとおりである。
【0131】
脂肪族アルコール;
エチレングリコール、ジ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、ブチレングリコール、1,5-ジヒドロキシペンタン、1,6-ジヒドロキシヘキサン、1,7-ジヒドロキシヘプタン、1,8-ジヒドロキシオクタン、1,9-ジヒドロキシノナン、1,10-ジヒドロキシデカン、1,11-ジヒドロキシウンデカン、1,12-ジヒドロキシドデカン、ネオペンチルグリコール、モノオレイン酸グリセリル、モノエライジン、ポリエチレングリコール、3-メチル-1,5-ジヒドロキシペンタン、ジヒドロキシネオペンチル、2-エチル-1,2-ジヒドロキシヘキサン、2-メチル-1,3-ジヒドロキシプロパン等の2官能活性水素含有化合物(前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する)、
グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールプロパントリポリオキシエチレンエーテル(例えば、日本乳化剤株式会社のTMP-30、TMP-60、TMP-90等)、ブタントリオール、1,2-メチルグルコサイド、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、トリペンタエリトリトール、ソルビトール、エリスリトール、スレイトール、リビトール、アラビニトール、キシリトール、アリトール、マンニトール、ドルシトール、イディトール、グリコール、イノシトール、ヘキサントリオール、トリグリセロール、ジグリセロール、トリエチレングリコール等の多官能活性水素含有化合物。
【0132】
脂環族アルコール;
水添ビスフェノールA、シクロブタンジオール、シクロペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘプタンジオール、シクロオクタンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ヒドロキシプロピルシクロヘキサノール、トリシクロ〔5,2,1,02,6〕デカン-ジメタノール、ビシクロ〔4,3,0〕-ノナンジオール、ジシクロヘキサンジオール、トリシクロ〔5,3,1,13,9〕ドデカンジオール、ビシクロ〔4,3,0〕ノナンジメタノール、トリシクロ〔5,3,1,13,9〕ドデカン-ジエタノール、ヒドロキシプロピルトリシクロ〔5,3,1,13,9〕ドデカノール、スピロ〔3,4〕オクタンジオール、ブチルシクロヘキサンジオール、1,1’-ビシクロヘキシリデンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、及びo-ジヒドロキシキシリレン等の2官能活性水素含有化合物(前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する)、
トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、シクロヘキサントリオール、スクロース、マルチトール、ラクチトール等の多官能活性水素含有化合物。
【0133】
芳香族アルコール;
ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシベンゼン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、キシリレングリコール、テトラブロムビスフェノールA、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、1,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-ナフチルメタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-(3-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3-メチルブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ペンタン、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)オクタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-4-メチルペンタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘプタン、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)トリデカン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)オクタン、2,2-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-エチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-n-プロピル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-イソプロピル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-sec-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-シクロヘキシル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アリル-4'-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-メトキシ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(2,3,5,6-テトラメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)シアノメタン、1-シアノ-3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘプタン、1,1-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(3,5-ジクロロ-4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)-4-メチルシクロヘキサン、1,1-ビス (4-ヒドロキシフェニル)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ノルボルナン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)アダマンタン、4,4'- ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4'- ジヒドロキシ-3,3'-ジメチルジフェニルエーテル、エチレングリコールビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、4,4'- ジヒドロキシジフェニルスルフィド、3,3'-ジメチル-4,4'-ジヒドロキシジフェニルスルフィド、3,3'-ジシクロヘキシル-4,4'-ジヒドロキシジフェニルスルフィド、3,3'-ジフェニル-4,4'-ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4'-ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、3,3'-ジメチル-4,4'-ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4'-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4'-ジヒドロキシ-3,3'-ジメチルジフェニルスルホン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)ケトン、7,7'-ジヒドロキシ-3,3',4,4'-テトラヒドロ-4,4,4',4'-テトラメチル-2,2'-スピロビ(2H-1-ベンゾピラン)、トランス-2,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-ブテン、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-ブタノン、1,6-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1,6-ヘキサンジオン、4,4'-ジヒドロキシビフェニル、m-ジヒドロキシキシリレン、p-ジヒドロキシキシリレン、1,4-ビス(2-ヒドロキシエチル)ベンゼン、1,4-ビス(3-ヒドロキシプロピル)ベンゼン、1,4-ビス(4-ヒドロキシブチル)ベンゼン、1,4-ビス(5-ヒドロキシペンチル)ベンゼン、1,4-ビス(6-ヒドロキシヘキシル)ベンゼン、2,2-ビス〔4-(2”-ヒドロキシエチルオキシ)フェニル〕プロパン、及びハイドロキノン、レゾールシン等の2官能活性水素含有化合物(前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する)、
トリヒドロキシナフタレン、テトラヒドロキシナフタレン、ベンゼントリオール、ビフェニルテトラオール、ピロガロール、(ヒドロキシナフチル)ピロガロール、トリヒドロキシフェナントレン等の多官能活性水素含有化合物。
【0134】
ポリエステルポリオール;ポリオールと多塩基酸との縮合反応により得られる化合物が挙げられる。中でも、数平均分子量が400~2000であることが好ましく、500~1500がより好ましく、600~1200が最も好ましい。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する。
【0135】
ポリエーテルポリオール;アルキレンオキシドの開環重合、または、分子中に活性水素含有基を2個以上有する化合物とアルキレンオキサイドとの反応により得られる化合物およびその変性体が挙げられる。中でも、数平均分子量が400~2000であることが好ましく、500~1500がより好ましく、600~1200が最も好ましい。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する。
【0136】
ポリカプロラクトンポリオール;ε-カプロラクトンの開環重合により得られる化合物が挙げられる。中でも、数平均分子量が400~2000であることが好ましく、500~1500より好ましく、600~1200が最も好ましい。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する。
【0137】
ポリカーボネートポリオール;低分子ポリオールの1種類以上をホスゲン化して得られる化合物あるいはエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート等を用いてエステル交換して得られる化合物が挙げられる。中でも、数平均分子量が400~2000であることが好ましく、500~1500がより好ましく、600~1200が最も好ましい。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する。
【0138】
ポリアクリルポリオール;水酸基を含有するアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルとこれらエステルと共重合可能なモノマーとの共重合により得られる化合物が挙げられる。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する。
【0139】
アクリルポリオール;(メタ)アクリル酸エステルやビニルモノマーを重合させて得られるポリオール化合物が挙げられる。分子の両末端にのみ(分子内に2つの)水酸基を有するものは、前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する。
【0140】
その他、前記活性水素含有化合物(C)のうち、OH基を有する化合物としては、ポリオール化合物の他に、モノオール化合物も挙げられる。モノオール化合物は、1分子中に1個のOH基を有している。これらの化合物を具体的に例示すると次のとおりである。
【0141】
モノオール化合物;ポリエチレングリコ-ルモノオレイルエーテル、ポリオキシエチレンモノオレエート、ポリエチレングリコ-ルモノラウラート、ポリエチレングリコ-ルモノステアラート、ポリエチレングリコールモノ-4-オクチルフェニルエーテル、直鎖状のポリオキシエチレンアルキルエーテル(ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレン-2-エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル)、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジオレイン酸グリセリル、及び炭素数5~30の直鎖状、又は枝分かれ状を有する飽和アルキルアルコール等が挙げられる。
【0142】
以上例示した化合物は、反応時にOH基を有する化合物となればよい。すなわち、反応場において、OH基を形成しうる基を有するもの、具体的には、エポキシ基を有する化合物であってもよい。
【0143】
本発明においては、上記化合物の中でも、OH基を分子中に2つ、もしくは3つ有する多価アルコール化合物を使用することが好ましい。ジオール化合物以外の化合物としては、分子中に1個のOH基を有するモノオール化合物を使用することが好ましい。
【0144】
(活性水素含有化合物(C) SH基含有化合物)
次に、SH基(チオール基)を有する活性水素含有化合物(C)を例示する。SH基を有する化合物としては、例えばポリチオール化合物が挙げられる。ポリチオール化合物は、1分子中に2個以上のSH基を含有する化合物である。また、これらのポリチオール化合物も、上述したポリオール化合物と同様に、前述するポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)との反応により調製されるプレポリマーを含んでもよい。(活性水素含有化合物(C)のポリチオール化合物のプレポリマーとしては、未反応のSH基を含む、一般に使用されているプレポリマーが本発明においても使用できる。)。
【0145】
これらの化合物を具体的に例示すると次のとおりである。
【0146】
脂肪族チオール化合物;
1,3-プロパンジチオール、1,6-ヘキサンジチオール、1,10-デカンジチオール、1,8-オクタンジチオール、1,4-ブタンジオールビス(3-メルカプトプロピオネート)、1,4-ブタンジオールビス(チオグリコレート)、1,6-ヘキサンジオールビス(チオグリコレート)、テトラエチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)、1,6-ヘキサンジオールビス(3-メルカプトプロピオネート)等の2官能活性水素含有化合物(前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する)、
テトラキス(メルカプトメチル)メタン、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、及びペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)等の多官能活性水素含有化合物。
【0147】
脂環族チオール化合物;1,4-ビス(メルカプトプロピルチオメチル)ベンゼン、及び2,5-ビス(メルカプトメチル)-1,4-ジチアン等。これらは、2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する。
【0148】
芳香族チオール化合物;4,6-ビス(メルカプトメチルチオ)-1,3-ジチアン。
【0149】
その他のSH基化合物としては、モノチオール化合物が挙げられる。モノチオール化合物としては、1分子中に1個のチオール基を有していればよく、これらの化合物を具体的に例示すると次のとおりである。
【0150】
モノチオール化合物;3-メルカプトプロピオン酸-3-メトキシブチル、3-メルカプトプロピオン酸エチル、及び炭素数5~30の直鎖状、又は枝分かれ状構造を有する飽和アルキルチオール等。
【0151】
次にアミノ基を有する化合物を例示する。
【0152】
(活性水素含有化合物(C) アミノ基含有化合物(CA))
本発明の1級、または2級のアミノ基を有する化合物は、何ら制限なく用いることが出来る。その中でも、大きく分けて、脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン、ポリアミン化合物に分類され、その具体例としては、以下の化合物を挙げることができる。
【0153】
脂肪族アミン;
エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、ウンデカンメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、メタキシレンジアミン、1,3-プロパンジアミン、プトレシン等の2官能活性水素含有化合物(前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する)、
ジエチレントリアミン等の多官能活性水素含有化合物、
ブチルアミン、ヘキシルアミン、ドデシルアミン、オクチルアミン、ジエチルアミン、ジn-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ-n-ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ-t-ブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジ(2-エチルヘキシル)アミン、N-イソプロピル-N-イソブチルアミン、ジ-sec-ブチルアミン、及びN-メチルヘキシルアミン等の単官能活性水素含有化合物。
【0154】
脂環族アミン;イソホロンジアミン、シクロヘキシルジアミン等の2官能活性水素含有化合物(前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する)、
シクロヘキシルアミン等の単官能活性水素含有化合物。
【0155】
芳香族アミン;
4,4’-メチレンビス(o-クロロアニリン)(MOCA)、2,6-ジクロロ-p-フェニレンジアミン、4,4’-メチレンビス(2,3-ジクロロアニリン)、4,4’-メチレンビス(2-エチル-6-メチルアニリン)、3,5-ビス(メチルチオ)-2,4-トルエンジアミン、3,5-ビス(メチルチオ)-2,6-トルエンジアミン、3,5-ジエチルトルエン-2,4-ジアミン、3,5-ジエチルトルエン-2,6-ジアミン、トリメチレングリコール-ジ-p-アミノベンゾエート、ポリテトラメチレングリコール-ジ-p-アミノベンゾエート、4,4’-ジアミノ-3,3’,5,5’-テトラエチルジフェニルメタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジイソプロピル-5,5’-ジメチルジフェニルメタン、4,4’-ジアミノ-3,3’,5,5’-テトライソプロピルジフェニルメタン、1,2-ビス(2-アミノフェニルチオ)エタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジエチル-5,5’-ジメチルジフェニルメタン、N,N’-ジ-sec-ブチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、m-キシリレンジアミン、N,N’-ジ-sec-ブチル-p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-キシリレンジアミン、p-フェニレンジアミン、3,3’-メチレンビス(メチル-6-アミノベンゾエート)、2,4-ジアミノ-4-クロロ安息香酸-2-メチルプロピル、2,4-ジアミノ-4-クロロ安息香酸-イソプロピル、2,4-ジアミノ-4-クロロフェニル酢酸-イソプロピル、テレフタル酸-ジ-(2-アミノフェニル)チオエチル、ジフェニルメタンジアミン、トリレンジアミン、ピペラジン等の2官能活性水素含有化合物(前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する)、
1,3,5-ベンゼントリアミン、メラミン等の多官能活性水素含有化合物、
2-メチルピペリジン、3-メチルピペリジン、4-メチルピペリジン、ピペリジン、2,4-ジメチルピペリジン、2,6-ジメチルピぺリジン、3,5-ジメチルピペリジン、モルホリン、ピロール、及びN-メチルベンジルアミン等の単官能活性水素含有化合物。
【0156】
これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、前記のアミノ基含有化合物(CA)において、アミノ基(-NH)は厳密に言えば活性水素を2個有している。ただし、本発明においては、アミノ基の活性水素の反応性を考え、該アミノ基を有する化合物の活性水素のモル数は、アミノ基のモル数と等しいものとする。アミノ基とイソ(チオ)シアネート基との反応は、アミノ基における1つの活性水素と1つのイソ(チオ)シアネート基とが反応して、先ず、ウレア結合・チオウレア結合を形成する。そして、この結合(-NHCONH-、-NHCSNH-)における活性水素は、高温でなければ、例えば、150℃以上の温度としなければ、次の反応に関与しない。そのため、本発明においては、実質的に、1モルのイソ(チオ)シアネート基と1モルのアミノ基(アミノ基における1モルの活性水素)とが反応することになる。したがって、本発明においては、該アミノ基含有化合物(CA)のようなアミノ基を有する化合物を使用した場合には、該アミノ基を有する化合物の活性水素のモル数は、アミノ基のモル数と等しいものとする。また、当然のことではあるが、イソ(チオ)シアネート基と反応する第2級アミン基(例えば、-NHR)を有するアミノ基含有化合物(CA)の場合も、該アミノ基を有する化合物の活性水素のモル数は、アミノ基のモル数と等しいものとする。
【0157】
(活性水素含有化合物(C) 複合型活性水素含有化合物)
複合型活性水素含有化合物は、分子中に異なるタイプの複数種の活性水素を持つ基を有するものであり、このような活性水素含有化合物の使用により、各種の物性調整を図ることができる。
【0158】
このような複合型活性水素含有化合物の例としては、OH基とSH基を含有しているOH/SH型化合物、OH基とアミノ基を含有しているOH/アミノ基型化合物等が挙げられ、その具体例としては、以下の化合物を挙げることができる。
【0159】
OH/SH型化合物;
1-ヒドロキシ-4-メルカプトシクロヘキサンに例示される2官能活性水素含有化合物(前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する)、
3-メルカプト-1,2-プロパンジオール、1,3-ジメルカプト-2-プロパノール、2,3-ジメルカプト-1-プロパノール、ペンタエリスリトールトリス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールモノ(3-メルカプトプロピオネート)、及び、ペンタエリスリトールビス(3-メルカプトプロピオネート)等の多官能活性水素含有化合物、
4-メルカプトフェノールに例示される単官能活性水素含有化合物。
【0160】
OH/アミノ基型化合物;モノエタノールアミン、及び、モノプロパノールアミン等の2官能活性水素含有化合物(前記ウレタンプレポリマー(B2)を構成する2官能活性水素含有化合物(C1)に該当する)、
ジエタノールアミン、及び、2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール等の多官能活性水素含有化合物。これらはアミノ基含有化合物(CA)にも含まれるものとする。なお、当然のことながら、これら化合物において、アミノ基の活性水素のモル数はアミノ基と等しいものと考え、活性水素のモル数は、アミノ基のモル数と水酸基のモル数の合計モル数と考える。
【0161】
これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0162】
(好適な活性水素含有化合物(C))
上述した(C)成分において、特に好適に利用できる活性水素を持つ基としては、反応性や得られるポリウレタン樹脂の摩耗の際に生じる臭気の観点から、OH基、アミノ基を有する活性水素含有化合物であることが特に好ましい。中でも、ウレタン樹脂の製造方法の違い、最適な(C)成分、およびその配合量等が異なる。すなわち、ポリロタキサン(A)、ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)(ただし、ウレタンプレポリマー(B2)を除く)、および活性水素含有化合物(C)を同時に反応させてポリウレタン樹脂を製造する方法(以下、この方法を単に「ワンポット法」という場合もある)と、前記ウレタンプレポリマー(B2)を使用してウレタン樹脂を製造する場合とで違いがある。次に、そのことについて説明する。
【0163】
(ワンポット法における好適な活性水素含有化合物(C))
ワンポット法でウレタン樹脂を製造する場合には、脂肪族ポリオール(分子内に少なくとも3つ以上の水酸基を有する「多価アルコール」が好ましい。)、又は、分子内に少なくとも3つ以上の水酸基を有する多価アルコールとジオール(分子内に2つの水酸基を有する化合物)との組み合わせが、物性、取り扱い易さ、ウレタン樹脂の生産性を考慮すると好ましい。
【0164】
(プレポリマー法における好適な活性水素含有化合物(C))
一方、ウレタンプレポリマー(B2)を使用するプレポリマー法においては、該ウレタンプレポリマー(B2)のイソ(チオ)シアネート基と、前記ポリロタキサン(A)及び前記活性水素含有化合物(C)における活性水素を持つ基とを反応(重合)させて、高分子量化してウレタン樹脂を製造するが、以下の活性水素含有化合物(C)を使用することが好ましい。すなわち、ウレタンプレポリマー(B2)を使用する場合には、アミノ基を有するアミノ基含有化合物(CA)を使用することが好ましい。アミノ基含有化合物(CA)の中でも、4,4’-メチレンビス(o-クロロアニリン)(以下、単に「MOCA」とする場合もある)、トリメチレングリコール-ジ-p-アミノベンゾエート、ポリテトラメチレングリコール-ジ-p-アミノベンゾエート等を使用することが好ましい。
【0165】
この理由は明らかではないが、以下のように考えられる。つまり、プレポリマー法により得られるウレタン樹脂は、分子構造の制御はし易いが、ワンポット法と比較して架橋度の高いものとなり難い。プレポリマー法において、前記アミノ基含有化合物(CA)を使用することにより、得られるウレタン樹脂が、ウレア結合を有するウレタンウレア樹脂となる。このウレア結合は、その結合同士が水素結合により疑似的な架橋構造をとったり、ウレア結合部とウレタンプレポリマー(B2)のイソ(チオ)シアネート基と反応(重合)して架橋構造をとることができるため、得られるウレタン樹脂の機械的強度を向上できるものと考えられる。
【0166】
(重合性組成物の配合割合)
本発明で使用する重合性組成物は、特に制限されるものではないが、優れた効果を発揮するためには、前記ポリロタキサン(A)100質量部に対して、ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を3~2000質量部含むことが好ましい。得られるウレタン樹脂において、前記ポリロタキサン(A)の割合が少な過ぎると、該ポリロタキサン(A)が元来有する運動性の高さによる耐摩耗性の向上効果が低下する傾向にある。また、該ポリロタキサン(A)が多くなり過ぎると、同じく、架橋による耐摩耗性向上効果が低下する傾向にある。また、該重合性組成物における該ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)の分散性が低下するものと考えられるが、架橋点が均一に分散しているウレタン樹脂の製造が難しくなる傾向にある。そのため、前記重合性組成物は、前記ポリロタキサン(A)100質量部に対して、ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を4~1500質量部含むことがより好ましく、5~1000質量部含むことがさらに好ましい。
【0167】
(ワンポット法における好適な配合割合(活性水素含有化合物(C)を使用しない場合))
前記ポリロタキサン(A)と、ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)とをワンポット法で反応させる場合には、それぞれの配合割合は、ポリロタキサン(A)100質量部に対して、ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を5~50質量部とすることが、優れた機械特性のため好ましい。
【0168】
(プレポリマー法における好適な配合割合(活性水素含有化合物(C)を使用しない場合))
前記ポリロタキサン(A)と、ウレタンプレポリマー(B2)とを反応させる場合には、それぞれの配合割合は、前記ポリロタキサン(A)100質量部に対して、ウレタンプレポリマー(B2)を20~1000質量部とすることが、優れた機械特性のため好ましい。
【0169】
(配合割合 活性水素含有化合物(C)を使用する場合)
また、前記重合性組成物が、前記活性水素含有化合物(C)を含む場合には、前記ポリロタキサン(A)100質量部に対して、前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を10~3000質量部、前記活性水素含有化合物(C)を3~2000質量部含むことが好ましい。重合性組成物から得られるウレタン樹脂中に、ある程度の前記ポリロタキサン(A)が存在することにより優れた効果が発揮される。そのため、前記ポリロタキサン(A)100質量部に対して、前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を15~2500質量部、前記活性水素含有化合物(C)を4~1000質量部含むことがより好ましく、前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を20~1500質量部、前記活性水素含有化合物(C)を5~500質量部含むことがさらに好ましい。
【0170】
(ワンポット法における好適な配合割合(活性水素含有化合物(C)を使用する場合))
前記ポリロタキサン(A)と、ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)と、活性水素含有化合物(C)とをワンポット法で反応させる場合には、それぞれの配合割合は、ポリロタキサン(A)100質量部に対して、ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)を20~500質量部、活性水素含有化合物(C)を50~500質量部とすることが、優れた機械特性のため好ましい。
【0171】
(プレポリマー法における好適な配合割合(活性水素含有化合物(C)を使用する場合))
前記ポリロタキサン(A)と、ウレタンプレポリマー(B2)と、活性水素含有化合物(C)とを反応させる場合には、それぞれの配合割合は、ポリロタキサン(A)100質量部に対して、ウレタンプレポリマー(B2)を50~1500質量部、活性水素含有化合物(C)を5~200質量部とすることが、優れた機械特性のため好ましい。
【0172】
(活性水素含有化合物(C)を使用する場合の特に好適な配合割合)
本発明で使用する重合性組成物において、好適な各成分の配合量は上記の通りであるが、本発明においては、前記配合割合を満足し、かつ、以下の条件を満足するように重合性組成物の各成分を調整することが好ましい。すなわち、前記ポリロタキサン(A)が有する活性水素を持つ基のモル数、必要に応じて配合される前記活性水素含有化合物(C)の活性水素を持つ基のモル数との合計モル数(以下、「全活性水素を持つ基のモル数」とする場合もある)と、前記ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)のイソ(チオ)シアネート基(プレポリマー法の場合には、ウレタンプレポリマー(B2)のイソ(チオ)シアネート基)のモル数との比が以下の範囲となることが好ましい。
【0173】
具体的には、前記イソ(チオ)シアネート基を1モルとしたとき、前記全活性水素を持つ基のモル数が0.8~1.2モルとなることが好ましい。前記イソ(チオ)シアネート基が多過ぎたり、少な過ぎたりすると、得られるウレタン樹脂において、硬化不良を生じ易くなったり、耐摩耗性が低下する傾向にある。より一層、硬化状態がよく、均一な状態で、しかも耐摩耗性に優れたウレタン樹脂を得るためには、前記イソ(チオ)シアネート基を1モルとしたとき、前記全活性水素を持つ基のモル数が0.85~1.15モルとなることがより好ましく、0.9~1.1モルとなることがさらに好ましい。
【0179】
(重合性組成物の重合方法)
本発明において、研磨用ウレタン樹脂を得るためには、前記重合性組成物を重合させればよい。重合の方法は、特に制限されるものではなく、活性水素を持つ基を有する化合物とイソ(チオ)シアネート基を有する化合物とを重合してポリウレタン樹脂を得る、通常の方法を採用することができる。具体的には、ワンポット法、プレポリマー法等の乾式法、及び、溶剤を用いた湿式法等を用いることが出来る。特に乾式法が本発明では好適に利用できる。
【0180】
例えば、ワンポット法であれば、上記重合組成物において、前記ポリロタキサン(A)((A)成分)、及びポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)((B)成分)を同時に重合させればよく、活性水素含有化合物(C)((C)成分)がある場合には、(C)成分も同時に重合させることでウレタン樹脂を得ることが出来る。(A)成分が固体で、溶融しないのであれば、(C)成分と予め混合した後に、(B)成分と反応させることもできる。
【0181】
プレポリマー法であれば、例えば上記(B)成分と(C)成分を先に反応させることで分子の末端にイソ(チオ)シアネート基を有したウレタンプレポリマー(B2)を作製し、その後(A)成分とを混合して、両者を反応させればよい。その際、ウレタンプレポリマー(B2)と反応させることが出来るのは、もちろん(A)成分のみならず、(B)成分、及び(C)成分を含んだ組成物も反応させることができる。また、上記プレポリマーが、イソ(チオ)シアネート基を有さず、活性水素を持つ基を有している場合、前記活性水素含有プレポリマーと(A)成分、及び(B)成分とを反応させればよい。その際、(A)成分、及び(B)成分の他にも活性水素含有プレポリマー以外の(C)成分を含んでいる組成物と前記活性水素含有プレポリマーとを反応させて重合組成物を得ることもできる。ただし、反応(重合)を制御するという点では、分子の末端にイソ(チオ)シアネート基を有したウレタンプレポリマー(B2)を使用することが好ましい。そして、特に、ウレタンプレポリマー(B2)と反応させる(C)成分を用いる場合には、(C)成分がアミン基含有(CA)であることが好ましい。
【0182】
(得られるウレタン樹脂のその他の特性、添加剤)
本発明のウレタン樹脂は、樹脂中に細孔を設けることが出来る。その際は、公知で知られている発泡方法等を何ら制限なく用いることが可能である。それらの方法を例示すれば、低沸点炭化水素等の揮発性の発泡剤や、水などを添加する発泡剤発泡法、微小中空体(マイクロバルーン)を分散硬化させる方法、熱膨張性の微粒子を混合したのち加熱し微粒子を発泡させる方法、または混合中に空気や窒素等の不活性ガスを吹き込むメカニカルフロス発泡法が例示できる。発泡させた場合、ウレタン樹脂の密度は、0.4~0.9g/cmであることが好ましい。また、水発泡の場合、イソ(チオ)シアネート基と反応した後、二酸化炭素とアミノ基となり、そのアミノ基がさらにイソ(チオ)シアネート基と反応しウレア結合・チオウレア結合を形成する。よって、本発明では、水を添加剤に用いた際には、水は活性水素を二つ有しているものとする。
【0183】
本発明のウレタン樹脂は、その優れた機械特性から研磨用パッドに使用できる。また、本発明のウレタン樹脂は、任意の適当な硬さを有することができる。硬さは、ショアー(Shore)法に従って測定することができ、例えば、JIS規格(硬さ試験)K6253に従って測定することができる。本発明のウレタン樹脂は、40A~90Dのショアー硬さを有することが好ましい。本発明に用いる、一般的な研磨材用ポリウレタン樹脂のショアー硬さは、20D~90Dであることが好ましく、20D~80Dであることがさらに好ましい(「D」はショアー「D」スケールでの硬さを示している)。また、比較的柔らかい研磨パッドが必要とされる用途で利用する際は、本発明のウレタン樹脂は、40A~90Aであるのが好ましく、50A~90Aであることがさらに好ましい(「A」はショアー「A」スケールでの硬さを示している)。このように必要に応じて、配合組成、及び配合量を変えることにより、任意の硬さを有すればよい。
【0184】
また、本発明のポリウレタン樹脂は、ある範囲に圧縮率があることが被研磨物の平坦性を発現させる上で好ましい。圧縮率は、例えば、JIS L 1096に準拠した方法により測定することが可能である。本発明のウレタン樹脂の圧縮率は、0.5%~50%であることが好ましい。上記範囲内であることで、優れた被研磨物の平坦性を発現させることが可能となる。
【0185】
また、本発明のポリウレタン樹脂は、低ヒステリシスロス性または優れた弾性回復性を有することにより、研磨用パッドとして使用した場合、被研磨物の平坦性、及び高い研磨レートを発現させることができる。ヒステリシスロスは、例えば、JIS K 6251に準拠した方法で測定できる。具体的には、ダンベル状に準備した試験片を、100%伸長した後、元に戻すことで、ヒステリシスロス(伸長し、元に戻した際の伸びと応力の面積/伸長した際の伸びと応力の面積×100)を測定できる。
【0186】
本発明のウレタン樹脂において、特に制限されるものではないが、ヒステリシスロスは、60%以下となることが好ましく、50%以下となることがより好ましく、40%以下となることがさらに好ましい。ヒステリシスロスが低くなることにより、研磨用パッドとして使用し場合に、砥粒の運動エネルギーを均一に被研磨物の研磨に利用できると推察されるため、優れた平坦性、高い研磨レートを発現することが可能となる。さらに、ヒステリシスロスが低くなることで、柔らかいパッドにおいても、優れた研磨レートを発現できるものと考えられる。
【0187】
また、本発明のウレタン樹脂は、複数の層から形成される研磨層を備えていてもよい。例えば、本発明のウレタン樹脂が2層からなる場合、前記研磨層は、研磨を行う際に被研磨物と接触する研磨面を有する第1層と、前記第1層の研磨面に相対する面で前記第1層と接する第2層を用いてもよい。この場合、第2層が第1層と違う硬度や弾性率を持つことで、第1層の物性を調整することも可能となる。例えば、第1層の硬度と第2層の硬度を変えることにより、被研磨物の研磨性を調整させることが可能となる。
【0188】
また、本発明のウレタン樹脂は、構成要素として、内部に砥粒を含有させて、いわゆる固定砥粒ウレタン樹脂としてもよい。砥粒としては、例えば、酸化セリウム、酸化珪素、アルミナ、炭化珪素、ジルコニア、酸化鉄、二酸化マンガン、酸化チタン及びダイヤモンドから選択される材料からなる粒子、又はこれら材料からなる二種以上の粒子等が挙げられる。これら砥粒の保有方法は、特に限定されないが、例えば上記重合組成物に分散させた後に、該重合組成物を硬化させることで、ウレタン樹脂内部に保有することができる。
【0189】
その他にも、本発明のウレタン樹脂には、重合触媒、酸化防止剤などの安定剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、難燃剤、可塑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、整泡剤、その他の添加剤を加えてもよい。これらの添加剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これら添加剤は、重合性組成物に含有させ、該重合性組成物を重合することにより、研磨用ウレタン樹脂中に含有させることができる。
【0190】
本発明のウレタン樹脂は、特に制限されるものではないが、その表面に溝構造を形成することもできる。該溝構造は、被研磨部材を研磨する際に、スラリーを保持・更新する形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、X(ストライプ)溝、XY格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、およびこれらの溝を組み合わせたものが挙げられる。
【0191】
上記溝構造の作製方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ、硬化させることにより作製する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし作製する方法、フォトリソグラフィを用いて作製する方法、印刷手法を用いて作製する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による作製方法などが挙げられる。
【0192】
本発明のウレタン樹脂は、例えば不織布に本発明のウレタン樹脂を含浸させ、その後硬化して得られる不織布ウレタン樹脂研磨パッドとしても用いることも出来る。
【実施例
【0193】
次に、実施例及び比較例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。以下の実施例及び比較例において、評価方法等は、以下のとおりである。なお、実施例1~14は参考例である。
【0194】
(使用したポリロタキサン(A))
RX-1:側鎖にヒドロキシル基を有する側鎖の分子量が平均で約350、重量平均分子量が200000のポリロタキサン。
RX-2:側鎖にヒドロキシル基を有する側鎖の分子量が平均で約650、重量平均分子量が350000のポリロタキサン。
RX-3:側鎖にヒドロキシル基を有する側鎖の分子量が平均で約450、重量平均分子量が300000のポリロタキサン。
【0195】
(分子量測定;ゲルパーミネーションクロマトグラフィー(GPC測定))
GPCの測定は、装置として液体クロマトグラフ装置(日本ウォーターズ社製)を用いた。カラムは分析するサンプルの分子量に応じて、昭和電工株式会社製Shodex GPC KF-802(排除限界分子量:5,000)、KF802.5(排除限界分子量:20,000)、KF-803(排除限界分子量:70,000)、KF-804(排除限界分子量:400,000)、KF-805(排除限界分子量:2,000,000)を適宜使用した。また、展開液としてジメチルホルムアミド(DMF)を用い、流速1ml/min、温度40℃の条件にて測定した。標準試料にポリスチレンを用い、比較換算により重量平均分子量を求めた。なお、検出器には示差屈折率計を用いた。
【0196】
<使用したポリロタキサン(A)の製造方法>
製造例(RX-1の製造)
(1-1)PEG-COOHの調製;
軸分子形成用のポリマーとして、分子量10,000の直鎖状ポリエチレングリコール(PEG)を用意した。
下記処方;
PEG 10g、
TEMPO (2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジニルオキシラジカル)100mg
臭化ナトリウム 1g
を準備し、各成分を水100mLに溶解させた。この溶液に、市販の次亜塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩素濃度5%)5mLを添加し、室温で10分間撹拌した。その後、エタノールを最大5mLまでの範囲で添加して反応を終了させた。そして、50mLの塩化メチレンを用いた抽出を行った後、塩化メチレンを留去し、250mLのエタノールに溶解させてから、-4℃の温度で12時間かけて再沈させ、PEG-COOHを回収し、乾燥した。
【0197】
(1-2)ポリロタキサンの調製;
上記で調製されたPEG-COOH 3gおよびα-シクロデキストリン(α-CD)12gを、それぞれ、70℃の温水50mLに溶解させ、得られた各溶液を混合し、よく振り混ぜた。次いで、この混合溶液を、4℃の温度で12時間再沈させ、析出した包接錯体を凍結乾燥して回収した。その後、室温でジメチルホルムアミド(DMF)50mlに、アダマンタンアミン0.13gを溶解した後、上記の包接錯体を添加して速やかによく振り混ぜた。続いてBOP試薬(ベンゾトリアゾール-1-イル-オキシ-トリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロホスフェート)0.38gをDMFに溶解した溶液をさらに添加して、よく振り混ぜた。さらにジイソプロピルエチルアミン0.14mlをDMFに溶解させた溶液を添加してよく振り混ぜてスラリー状の試薬を得た。
【0198】
上記で得られたスラリー状の試薬を4℃で12時間静置した。その後、DMF/メタノール混合溶媒(体積比1/1)50mlを添加、混合、遠心分離を行なって上澄みを捨てた。さらに、上記DMF/メタノール混合溶液による洗浄を行った後、メタノールを用いて洗浄、遠心分離を行い、沈殿物を得た。得られた沈殿物を真空乾燥で乾燥させた後、50mLのジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解させ、得られた透明な溶液を700mLの水中に滴下してポリロタキサンを析出させた。析出したポリロタキサンを遠心分離で回収し、真空乾燥させた。さらにDMSOに溶解、水中で析出、回収、乾燥を行い、精製ポリロタキサンを得た。このときのα-CDの包接量は0.25である。
【0199】
ここで、包接量は、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d)にポリロタキサンを溶解し、H-NMR測定装置(日本電子製JNM-LA500)により測定し、以下の方法により算出した。
ここで、X,Y及びX/(Y-X)は、以下の意味を示す。
X:4~6ppmのシクロデキストリンの水酸基由来プロトンの積分値。
Y:3~4ppmのシクロデキストリン及びPEGのメチレン鎖由来プロトンの積分値。
【0200】
X/(Y-X):PEGに対するシクロデキストリンのプロトン比
先ず、理論的に最大包接量1の時のX/(Y-X)を予め算出し、この値と実際の化合物の分析値から算出されたX/(Y-X)を比較することにより包接量を算出した。
【0201】
(1-3)ポリロタキサンへの側鎖の導入;
上記で精製されたポリロタキサン500mgを1mol/LのNaOH水溶液50mLに溶解し、プロピレンオキシド3.83g(66mmol)を添加し、アルゴン雰囲気下、室温で12時間撹拌した。次いで、1mol/LのHCl水溶液を用い、上記のポリロタキサン溶液を、pHが7~8となるように中和し、透析チューブにて透析した後、凍結乾燥し、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサンを得た。得られたヒドロキシプロピル化ポリロタキサンは、H-NMRおよびGPCで同定し、所望の構造を有するヒドロキシプロピル化ポリロタキサンであることを確認した。
【0202】
なお、ヒドロキシプロピル基による環状分子のOH基への修飾度は0.5であり、GPC測定により重量平均分子量Mw:50,000であった。
【0203】
得られたヒドロキシプロピル化ポリロタキサン5gを、ε-カプロラクトン15gに80℃で溶解させた混合液を調製した。この混合液を、乾燥窒素をブローさせながら110℃で1時間攪拌した後、2-エチルヘキサン酸錫(II)の50wt%キシレン溶液0.16gを加え、130℃で6時間攪拌した。その後、キシレンを添加し、不揮発濃度が約35質量%の側鎖を導入したポリカプロラクトン修飾ポリロタキサンキシレン溶液を得た。
【0204】
(1-4)OH基導入側鎖修飾ポリロタキサン(RX-1;本発明で使用するポリロタキサン(A)に該当)の調製;
上記で調製されたポリカプロラクトン修飾ポリロタキサンキシレン溶液をヘキサン中に滴下し、回収し、乾燥することにより、側鎖の末端としてOH基を有する側鎖修飾ポリロタキサン(RX-1)を得た。
このポリロタキサン(A);RX-1の物性は以下の通りであった。
ポリロタキサン重量平均分子量Mw(GPC):200,000。
側鎖の修飾度:0.5(%で表示すると50%となる)。
側鎖の分子量:平均で約350。
側鎖の末端に水酸基を有するポリロタキサン(A)である。
【0205】
<RX-2の製造>
ε-カプロラクトンを30gとした以外はRX-1と同様に調整し、RX-2を得た。このポリロタキサン(RX-2)の物性は以下の通りであった。
側鎖の修飾度:0.5(50%)。
側鎖の分子量:平均で約650。
ポリロタキサン重量平均分子量Mw(GPC):350000。
側鎖の末端に水酸基を有するポリロタキサン(A)である。
【0206】
<RX-3の製造>
軸分子形成用のポリマーに、分子量20000の直鎖状ポリエチレングリコ-ル(PEG)を用い、また、ε-カプロラクトンを20gとした以外はRX-1と同様に調整し、RX-3を得た。このポリロタキサン(RX-3)の物性は以下の通りであった。
側鎖の修飾度:0.5(50%)。
側鎖の分子量:平均で約450。
ポリロタキサン重量平均分子量Mw(GPC):300000。
側鎖の末端に水酸基を有するポリロタキサン(A)である。
【0207】
<ポリイソ(チオ)シアネート化合物(B)>
XDI:m-キシレンジイソシアネート。
<ウレタンプレポリマー(B2)>
以下の表1に示すウレタンプレポリマー(B2)を準備した。
【0208】
【表1】
【0209】
<ウレタンプレポリマー(B2)の製造例>
製造例 Pre-1の製造例
窒素導入管、温度計、攪拌機を備えたフラスコに窒素雰囲気下中、2,4-トリレンジイソシアネート50gとポリオキシテトラメチレングリコール( 数平均分子量;1000)32gと1,4-ブタンジオール10gを、80℃で8時間反応させ、イソ(チオ)シアネート当量が319の末端イソシアネートウレタンプレポリマーを得た(Pre-1を得た)。
【0210】
製造例 Pre-2の製造例
窒素導入管、温度計、攪拌機を備えたフラスコに窒素雰囲気下中、2,4-トリレンジイソシアネート1000gとポリオキシテトラメチレングリコール(数平均分子量;1000)1800gを、70℃で4時間反応させた。その後、ジエチレングリコール240gを加え、さらに70℃、4時間反応させ、イソ(チオ)シアネート当量が905の末端イソシアネートウレタンプレポリマーを得た(Pre-2を得た)。
【0211】
製造例 Pre-3の製造例
ジエチレングリコール130gを使用した以外は、製造例 Pre-2と同様の方法を行い、イソ(チオ)シアネート当量が539の末端イソシアネートウレタンプレポリマーを得た(Pre-3を得た)。
【0212】
製造例 Pre-4の製造例
ポリオキシテトラメチレングリコール(数平均分子量;1000)2300gを使用した以外は、製造例 Pre-2と同様の方法を行い、イソ(チオ)シアネート当量が1500の末端イソシアネートウレタンプレポリマーを得た(Pre-4を得た)。
【0213】
製造例 Pre-5の製造例
ポリオキシテトラメチレングリコール(数平均分子量;1000)1500gを使用し、ジエチレングリコール50g使用した以外は、製造例 Pre-2と同様の方法を行い、イソシアネート当量が338の末端イソシアネートウレタンプレポリマーを得た(Pre-5を得た)。
【0214】
製造例 Pre-6の製造例
ポリオキシテトラメチレングリコール(数平均分子量;1000)2500gを使用し、ジエチレングリコール300gを使用した以外は、製造例 Pre-2と同様の方法を行い、イソシアネート当量が4580の末端イソシアネートウレタンプレポリマーを得た(Pre-6を得た)。
【0215】
<ポリロタキサン(A)以外の、活性水素基を有する活性水素基含有化合物(C)>
PL1:旭化成ケミカルズ株式会社製デュラノ-ル(ポリカ-ボネートジオール、数平均分子量500)。
BudiOH:1,4-ブタンジオール。
TMP:トリメチロ-ルプロパン 。
TMP-30:日本乳化剤株式会社製トリメチロールプロパントリポリオキシエチレンエーテル。
PEMP:ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)。
MOCA:4,4’-メチレンビス(o-クロロアニリン)
TMGdiAB:トリメチレングリコール-ジ-p-アミノベンゾエート
PPG7:ポリプロピレングリコール ジオール型 平均分子量700
<その他の成分>
CeO:酸化セリウム(平均粒径0.2μmの酸化セリウムパウダー)。
L5617:モメンティブ社製シリコーン整泡剤
SZ1142:東レ・ダウコーニング社製シリコーン整泡剤
ET:TOYOCAT-ET(東ソー社製)
920-40:マイクロカプセル920-40(日本フィライト社製)
【0216】
<実施例1>
下記処方により、窒素導入管、温度計、攪拌機を備えたフラスコに窒素雰囲気下中、(A)成分のRX-1(100質量部)を40度で溶解させ、(B)成分のXDI(15質量部)と攪拌混合することで均一溶液にし、重合組成物を得た。各配合量を表2に示す
方;
(A):RX-1 100質量部。
(B):XDI 15質量部。
前記重合組成物を平型の鋳型に注入した。ついで、80℃で2時間、その後90℃で4時間硬化させた。重合終了後、鋳型からウレタン樹脂を取り外した。得られたウレタン樹脂の耐摩耗性は3.9、D硬度は30であった。尚、耐摩耗性、硬度の評価に関しては以下のようにして行った。結果を表3に示した。
【0217】
〔評価項目〕
(1)耐摩耗性:BUEHLER社製のECOMET-3の片面研磨機を研磨機に、研磨紙(♯600)で荷重7ポンド、回転数200rpm、研磨時間5分で流水を流しながら摩耗を行い、耐摩耗性を評価した。評価方法としては、以下の方法をとった。
(研磨による摩耗量/研磨前の樹脂重量)×100(%)
(2)JIS規格(硬さ試験)K6253に従って、高分子計器製のデュロメーターによりショアーD硬度を測定した。
【0218】
<実施例2>
窒素導入管、温度計、攪拌機を備えたフラスコに、窒素気流下(A)成分のRX-1(100質量部)、(C)成分のPL1(100質量部)、TMP(30質量部)、TMP-30(100質量部)を40度で攪拌混合により均一溶液にした後、室温まで戻し、(B)成分のXDI(220質量部)を添加し、均一攪拌し、重合性組成物を得た。各配合量を表2に示す
A):RX-1 100質量部。
(B):XDI 220質量部。
(C):PL1 100質量部、TMP 30質量部、TMP―30 100質量部。
【0219】
前記重合組成物を平型の鋳型に注入した。ついで、80℃で2時間、その後90℃で4時間硬化させた。重合終了後、鋳型からウレタン樹脂を取り外した。得られたウレタン樹脂の耐摩耗性は2.9%、D硬度は64であった。結果を表3に示した。
【0220】
<実施例3~7、比較例1、2>
表2に示した組成の重合性組成物を用いた以外は、実施例2と同様な方法で硬化体を作製し、評価を行なった。結果を表3に示した。
【0221】
<実施例8>
表2に示した組成の重合性組成物を用いた以外は、実施例1と同様な方法で硬化体を作製し、評価を行なった。結果を表3に示した。
【0222】
<実施例9>
窒素導入管、温度計、攪拌機を備えたフラスコに、窒素気流下、(B)成分として(B2)成分のPre-1(463質量部)と、乾燥させた平均粒径0.2μmの酸化セリウムパウダー(30質量部)とを導入して十分に攪拌した。次いで、別途調整した、(A)成分のRX-1(100質量部)、(C)成分のPL1(100質量部)、BudiOH(42質量部)を60℃の温度で攪拌混合して均一にした溶液を、該フラスコに導入した。その後、該フラスコ内でさらに攪拌混合を行い、重合性組成物を得た。各配合量を表2に示す
A):RX-1 100質量部
(B):Pre-1 463質量部
(C):PL1 100質量部、BudiOH 42質量部
(その他の成分):CeO 30質量部。
【0223】
前記重合組成物を平型の鋳型に注入した。ついで、80℃で2時間、その後90℃で4時間硬化させた。重合終了後、鋳型からウレタン樹脂を取り外した。得られたウレタン樹脂の耐摩耗性は2.2%、D硬度は65であった。結果を表3に示した。
【0224】
【表2】
【0225】
【表3】
【0226】
<実施例10>
(A)成分のRX-1(100質量部)と(C)成分のMOCA(21質量部)とを120℃で混合して均一溶液にした後、十分に脱気し、100℃まで冷却した。この均一溶液に、70℃に加温した(B)成分のPre-2(296質量部;ウレタンプレポリマー(B2))を加え、自転公転攪拌機で攪拌して均一な重合性組成物を得た。各配合量を表4に示した
A):RX-1 100質量部。
(B):Pre-2 296質量部。
(C):MOCA 21質量部。
【0227】
前記重合性組成物を金型へ注入し、100℃で硬化させた。重合終了後、鋳型からウレタン樹脂を取り外し、厚さ2mmのウレタン樹脂を得た。得られたウレタン樹脂の研磨レートは1.9μm/hr、耐スクラッチ性は1、テーバー摩耗量は19mg、D硬度は30、密度は1.1g/cm、ヒステリシスロスは10%であった。結果を表5に示した。尚、耐摩耗性、硬度の評価に関しては以下のようにして行った。
【0228】
〔評価項目〕
(3)研磨レート:研磨条件を下記に示す。
研磨パッド:380φ。
被研磨物:2インチサファイアウエハ 3枚。
スラリー:FUJIMI コンポール 80原液。
圧力:411g/cm
回転数:60rpm。
時間:1時間。
上記条件にて、研磨を実施した際の研磨レートを測定した。
【0229】
(4)スクラッチ:上記(3)で記載した条件で研磨した際のウェハのスクラッチの有無を確認した。評価は以下の基準で実施した。
1:目視でも、レーザー顕微鏡でもスクラッチがないもの。
2:目視ではスクラッチは確認できないが、レーザー顕微鏡では確認できるもの。
3:目視でウェハのエッジ部位のみに1~2本スクラッチが確認できるもの。
4:目視でウェハエッジ部位のみに3本以上、またはウェハ全体に1~2本スクラッチが確認できるもの。
5:目視で、ウェハ全体にスクラッチが3本以上確認できるもの。
【0230】
(5)テーバー摩耗量:テーバー社製の5130型の装置で測定。荷重は1Kg、回転速度は60rpm、回転数は1000回転、摩耗輪はH-18でテーバー摩耗試験を実施した。
(6)密度:東洋精機(株)製の(DSG-1)にて密度を測定した。
【0231】
(7)ヒステリシスロス:厚み2mmのダンベル8号形状に打ち抜いた樹脂を島津社製AG-SXのオートグラフにて10mm/minで20mm伸長させ、その後、応力がゼロになるまで戻した際のヒステリシスロスを測定した。
【0232】
実施例11~14、比較例3
表4に示した組成の重合性組成物を用いた以外は、実施例10と同様な方法で硬化体を作製し、評価を行なった。結果を表5に示した。
【0233】
【表4】
【0234】
【表5】
【0235】
<実施例15>
70℃に加温した(B)成分のPre-2(296質量部;ウレタンプレポリマー(B2))に、その他の成分のL5617(6.3質量部)を加え、窒素雰囲気下中、攪拌羽をビーターにした攪拌機を用い、2000rpmで激しく攪拌し、メカニカルフロス法にて気泡を取り込んだ。別途、(A)成分のRX-1(100質量部)と(C)成分のMOCA(21質量部)とを混合して120℃で均一溶液を準備した。十分に脱気した後、100℃まで冷却した該均一溶液を、前記気泡を取り込んだPre-2に加え、窒素雰囲気下中、攪拌羽をビーターにした攪拌機を用い、2000rpmで激しく攪拌し、メカニカルフロス法にて気泡を取り込み、発泡構造を有する均一な重合性組成物を得た。各配合量を表6に示した
A):RX-1 100質量部。
(B):Pre-2 296質量部。
(C):MOCA 21質量部。
(その他の成分):L-5617 6.3質量部。
【0236】
前記重合性組成物を金型へ注入し、100℃で硬化させた。重合終了後、鋳型からウレタン樹脂を取り外し、厚さ2mmの発泡ウレタン樹脂を得た。得られたウレタン樹脂の研磨レートは3.2μm/hr、耐スクラッチ性は1、テーバー摩耗量は15mg、D硬度は20、密度は0.7g/cm、ヒステリシスロスは10%であった。これら評価は、実施例10と同様の方法で行った。結果を表7に示した。
【0237】
<実施例16~20、比較例4>
表6に示した組成の重合性組成物を用いた以外は、実施例15と同様な方法で硬化体を作製し、評価を行なった。結果を表7に示した。
【0238】
<実施例21>
70℃に加温した(B)成分のPre-2(341質量部;ウレタンプレポリマー(B2))に、その他の成分のSZ1142(6.8質量部)、水(0.4質量部)、ET(0.2質量部)を加え、自転公転攪拌機(シンキー製)を用い、2000rpmで1分攪拌した。別途、(A)成分のRX-1(100質量部)と(C)成分のMOCA(21質量部)とを混合して120℃で均一溶液を準備した。十分に脱気した後、100℃まで冷却した該均一溶液を、前記気泡を取り込んだPre-2に加え、自転公転攪拌機(シンキー社製)を用い、2000rpmで1分攪拌し、発泡構造を有する均一な重合性組成物を得た。各配合量を表6に示した
A):RX-1 100質量部。
(B):Pre-2 341質量部。
(C):MOCA 21質量部。
(その他の成分):SZ1142 6.8質量部、水 0.4質量部、ET 0.2質量部。
前記重合性組成物を金型へ注入し、100℃で硬化させた。重合終了後、鋳型からウレタン樹脂を取り外し、厚さ2mmの発泡ウレタン樹脂を得た。得られたウレタン樹脂の研磨レートは3.4μm/hr、耐スクラッチ性は1、テーバー摩耗量は14mg、D硬度は23、密度は0.9g/cm、ヒステリシスロスは8%であった。これら評価は、実施例10と同様の方法で行った。結果を表7に示した。
【0239】
<実施例22>
表6に示した組成の重合性組成物を用いた以外は、実施例21と同様な方法で硬化体を作製し、評価を行なった。結果を表7に示した。
【0240】
<実施例23>
70℃に加温した(B)成分のPre-2(307質量部;ウレタンプレポリマー(B2))に、920-40(3.4質量部)を加え、自転公転攪拌機(シンキー社製)を用い、2000rpmで1.5分攪拌した。別途、(A)成分のRX-1(100質量部)と(C)成分のMOCA(21質量部)とを混合して120℃で均一溶液を準備した。十分に脱気した後、100℃まで冷却した該均一溶液を、前記気泡を取り込んだPre-2に加え、自転公転攪拌機(シンキー社製)を用い、2000rpmで1.5分攪拌し、発泡構造を有する均一な重合性組成物を得た。各配合量を表6に示した
A):RX-1 100質量部。
(B):Pre-2 307質量部。
(C):MOCA 21質量部。
(その他の成分):920-40 3.4質量部
前記重合性組成物を金型へ注入し、100℃で硬化させた。重合終了後、鋳型からウレタン樹脂を取り外し、厚さ2mmの発泡ウレタン樹脂を得た。得られたウレタン樹脂の研磨レートは3.3μm/hr、耐スクラッチ性は1、テーバー摩耗量17mgは、D硬度は27、密度は0.8g/cm、ヒステリシスロスは25%であった。これら評価は、実施例10と同様の方法で行った。結果を表7に示した。
【0241】
<実施例24>
表6に示した組成の重合性組成物を用いた以外は、実施例22と同様な方法で硬化体を作製し、評価を行なった。結果を表7に示した。
【0242】
【表6】
【0243】
【表7】
【0244】
以上の実施例、比較例から明らかな通り、(A)成分のポリロタキサンを用い得られる研磨用ウレタン樹脂は、優れた耐久性を有することが明らかである。
【符号の説明】
【0245】
1:ポリロタキサン
2:軸分子
3:環状分子
4:嵩高い末端基
5:側鎖
図1