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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】2024-11-01
(45)【発行日】2024-11-12
(54)【発明の名称】抗菌剤
(51)【国際特許分類】
   A01N 43/64 20060101AFI20241105BHJP
   A01N 47/40 20060101ALI20241105BHJP
   A01N 33/12 20060101ALI20241105BHJP
   A01P 3/00 20060101ALI20241105BHJP
   C08G 18/80 20060101ALI20241105BHJP
   C08G 18/28 20060101ALI20241105BHJP
   C08G 18/00 20060101ALI20241105BHJP
   C08G 18/08 20060101ALI20241105BHJP
   A01N 47/28 20060101ALI20241105BHJP
   A01P 1/00 20060101ALI20241105BHJP
   A01N 47/44 20060101ALI20241105BHJP
   A01N 47/38 20060101ALI20241105BHJP
【FI】
A01N43/64
A01N47/40
A01N33/12 101
A01P3/00
C08G18/80
C08G18/28 015
C08G18/00 C
C08G18/08 009
A01N47/28 102
A01P1/00
A01N47/44
A01N47/38 B
【請求項の数】 10
(21)【出願番号】P 2024512554
(86)(22)【出願日】2023-03-28
(86)【国際出願番号】 JP2023012471
(87)【国際公開番号】W WO2023190497
(87)【国際公開日】2023-10-05
【審査請求日】2024-06-28
(31)【優先権主張番号】P 2022055966
(32)【優先日】2022-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000005887
【氏名又は名称】三井化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003812
【氏名又は名称】弁理士法人いくみ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】篠原 直樹
(72)【発明者】
【氏名】柴田 辰也
(72)【発明者】
【氏名】福田 和幸
【審査官】水島 英一郎
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2017/038863(WO,A1)
【文献】特開2019-112510(JP,A)
【文献】国際公開第2013/047642(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A01N,A01P,C08G
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブロックイソシアネートを含む抗菌剤であり、
前記ブロックイソシアネートは、
ポリイソシアネートの封止残基(A)と、
抗菌性-非ブロック封止基(B)と、
非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備え、
前記ポリイソシアネートの封止残基(A)は、複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネートのイソシアネート基が封止されてなり、
前記抗菌性-非ブロック封止基(B)は、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部が再生不能に封止されてなり、
前記非抗菌性-ブロック封止基(C)は、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部が再生可能に封止されてなり、
前記抗菌性-非ブロック封止基(B)は、4級アンモニウム基を含み、
前記4級アンモニウム基が、対イオンにより形成されるトリアルキルアンモニウム基を含み、
前記抗菌性-非ブロック封止基(B)が、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部と、水酸基、アミノ基およびメルカプト基からなる群から選択される少なくとも1種の活性水素基との反応により形成される、抗菌剤。
【請求項2】
前記ブロックイソシアネートが、さらに、抗菌性-ブロック封止基(D)を備え、
前記抗菌性-ブロック封止基(D)は、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部が再生可能に封止されてなり、
前記抗菌性-ブロック封止基(D)は、3級アンモニウム塩を含む、請求項1に記載の抗菌剤。
【請求項3】
前記ブロックイソシアネートが、さらに、親水性基(E)を備え、
前記親水性基(E)は、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部が再生不能に封止されてなり、
前記親水性基(E)は、ポリオキシエチレン基を含む、請求項1に記載の抗菌剤。
【請求項4】
前記ブロックイソシアネートが、4級化処理されていない、請求項1に記載の抗菌剤。
【請求項5】
前記ブロックイソシアネートは、原料成分の反応生成物であり、
原料成分が、
複数のイソシアネート基を有し、前記封止残基(A)を形成するためのポリイソシアネート(a)と、
複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部と反応し、前記抗菌性-非ブロック封止基(B)を形成するための抗菌性-非ブロック封止剤(b)と、
複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部と反応し、前記非抗菌性-ブロック封止基(C)を形成するための非抗菌性-ブロック封止剤(c)とを含み、
前記抗菌性-非ブロック封止剤(b)が、4級アンモニウム基含有化合物を含む、請求項1に記載の抗菌剤。
【請求項6】
前記抗菌性-非ブロック封止剤(b)の割合が、前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基100モルに対して、5モル以上である、請求項5に記載の抗菌剤。
【請求項7】
前記4級アンモニウム基含有化合物が、トリアルキルアルカノールアンモニウム化合物を含む、請求項5に記載の抗菌剤。
【請求項8】
前記原料成分が、さらに、
複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部と反応し、3級アミノ基を付加するための3級アミノ基含有化合物(d1)と、
前記3級アミノ基の少なくとも一部を中和し、3級アンモニウム塩を形成するための酸(d2)と
を含む、請求項5に記載の抗菌剤。
【請求項9】
前記原料成分が、さらに、親水性化合物(e)を含み、
前記親水性化合物(e)が、ポリオキシエチレン化合物を含む、請求項5に記載の抗菌剤。
【請求項10】
前記ポリイソシアネートが、芳香脂肪族ポリイソシアネート誘導体を含む、請求項1に記載の抗菌剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、抗菌剤に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、抗菌剤として、第4級アンモニウム塩を含む化合物が、知られている。また、このような抗菌剤を、各種物品の表面に固定して使用する方法が、知られている。
【0003】
より具体的には、エトキシシラン系第4級アンモニウム塩を含む抗菌剤の溶液に、カルボキシル基を有する樹脂成分を含む物品を接触させて、物品の表面にエトキシシラン系第4級アンモニウム塩を付与する方法が、提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
この方法では、カルボキシル基を有する樹脂成分のカルボキシル基と、エトキシシラン系第4級アンモニウム塩のエトキシシラン基との反応により、抗菌剤が物品に固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開第2013/047642号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献1に記載の方法では、物品(被固定化物)としてカルボキシル基を有する樹脂成分を選択する必要があり、かつ、抗菌剤(固定化物)としてエトキシシラン系第4級アンモニウム塩を選択する必要がある。そのため、物品(被固定化物)の選択の自由度が比較的低いという不具合がある。
【0007】
本発明は、優れた抗菌性を有し、かつ、比較的高い自由度で被固定化物を選択できる抗菌剤である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明[1]は、ブロックイソシアネートを含む抗菌剤であり、前記ブロックイソシアネートは、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備え、前記ポリイソシアネートの封止残基(A)は、複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネートのイソシアネート基が封止されてなり、前記抗菌性-非ブロック封止基(B)は、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部が再生不能に封止されてなり、前記非抗菌性-ブロック封止基(C)は、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部が再生可能に封止されてなり、前記抗菌性-非ブロック封止基(B)は、4級アンモニウム基を含む、抗菌剤を、含んでいる。
【0009】
本発明[2]は、前記ブロックイソシアネートが、さらに、抗菌性-ブロック封止基(D)を備え、前記抗菌性-ブロック封止基(D)は、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部が再生可能に封止されてなり、前記抗菌性-ブロック封止基(D)は、3級アンモニウム塩を含む、上記[1]に記載の抗菌剤を、含んでいる。
【0010】
本発明[3]は、前記ブロックイソシアネートが、さらに、親水性基(E)を備え、前記親水性基(E)は、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部が再生不能に封止されてなり、前記親水性基(E)は、ポリオキシエチレン基を含む、上記[1]または[2]に記載の抗菌剤を、含んでいる。
【0011】
本発明[4]は、前記ブロックイソシアネートが、4級化処理されていない、上記[1]~[3]のいずれか一項に記載の抗菌剤を、含んでいる。
【0012】
本発明[5]は、前記ブロックイソシアネートは、原料成分の反応生成物であり、原料成分が、複数のイソシアネート基を有し、前記封止残基(A)を形成するためのポリイソシアネート(a)と、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部と反応し、前記抗菌性-非ブロック封止基(B)を形成するための抗菌性-非ブロック封止剤(b)と、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部と反応し、前記非抗菌性-ブロック封止基(C)を形成するための非抗菌性-ブロック封止剤(c)とを含み、前記抗菌性-非ブロック封止剤(b)が、4級アンモニウム基含有化合物を含む、上記[1]~[4]のいずれか一項に記載の抗菌剤を、含んでいる。
【0013】
本発明[6]は、前記抗菌性-非ブロック封止剤(b)の割合が、前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基100モルに対して、5モル以上である、上記[5]に記載の抗菌剤を、含んでいる。
【0014】
本発明[7]は、前記4級アンモニウム基含有化合物が、トリアルキルアルカノールアンモニウム化合物を含む、上記[5]または[6]に記載の抗菌剤を、含んでいる。
【0015】
本発明[8]は、前記原料成分が、さらに、複数の前記イソシアネート基の少なくとも一部と反応し、3級アミノ基を付加するための3級アミノ基含有化合物(d1)と、前記3級アミノ基の少なくとも一部を中和し、3級アンモニウム塩を形成するための酸(d2)とを含む、上記[5]~[7]のいずれか一項に記載の抗菌剤を、含んでいる。
【0016】
本発明[9]は、前記原料成分が、さらに、親水性化合物(e)を含み、前記親水性化合物(e)が、ポリオキシエチレン化合物を含む、上記[5]~[8]のいずれか一項に記載の抗菌剤を、含んでいる。
【0017】
本発明[10]は、前記ポリイソシアネートが、芳香脂肪族ポリイソシアネート誘導体を含む、上記[1]~[9]のいずれか一項に記載の抗菌剤を、含んでいる。
【発明の効果】
【0018】
本発明の抗菌剤は、ブロックイソシアネートを含む。ブロックイソシアネートが、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備える。そして、抗菌性-非ブロック封止基(B)が、4級アンモニウム基を含む。そのため、上記の抗菌剤は、優れた抗菌性を有し、かつ、比較的高い自由度で樹脂中に固定可能である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
1.抗菌剤
(1)ブロックイソシアネート
抗菌剤は、ブロックイソシアネートを含んでいる。ブロックイソシアネートは、潜在イソシアネート基を備える化合物である。潜在イソシアネート基は、脱ブロックによりイソシアネート基(活性イソシアネート基)を再生可能な官能基である。
【0020】
ブロックイソシアネートは、より具体的には、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備えている。
【0021】
(2)ポリイソシアネートの封止残基(A)
ポリイソシアネートの封止残基(A)は、ブロックイソシアネートの主分子骨格である。ポリイソシアネートの封止残基(A)は、ポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基が封止されてなる残部である。なお、封止は、ブロック封止および非ブロック封止を含む。
【0022】
(3)抗菌性-非ブロック封止基(B)
抗菌性-非ブロック封止基(B)は、ポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基の少なくとも一部が再生不能に封止されてなる。すなわち、抗菌性-非ブロック封止基(B)は、脱ブロック不能の末端封止基である。
【0023】
また、抗菌性-非ブロック封止基(B)は、抗菌性を有している。より具体的には、抗菌性-非ブロック封止基(B)は、4級アンモニウム基を含んでいる。
【0024】
なお、4級アンモニウム基は、1つの窒素原子に対して、水素原子以外の原子が4つ結合したカチオン基である。4級アンモニウム基により、水分散性に優れたブロックイソシアネートが得られる。4級アンモニウム基は、例えば、対イオンにより中和されている。
【0025】
4級アンモニウム基としては、例えば、トリアルキルアンモニウム基が挙げられる。トリアルキルアンモニウム基としては、例えば、アルキル基の炭素数が1~8のトリアルキルアンモニウム基が挙げられ、好ましくは、アルキル基の炭素数が1~4のトリアルキルアンモニウム基が挙げられる。トリアルキルアンモニウム基として、より具体的には、例えば、トリメチルアンモニウム基、トリエチルアンモニウム基、ジメチルエチルアンモニウム基、メチルジエチルアンモニウム基、トリプロピルアンモニウム基およびトリブチルアンモニウム基が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。トリアルキルアンモニウム基として、好ましくは、トリメチルアンモニウム基が挙げられる。
【0026】
4級アンモニウム基の対イオンとしては、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酢酸イオン、炭酸イオン、リン酸イオン、水酸化物イオン、クエン酸イオン、酒石酸イオン、重酒石酸イオン、および、乳酸イオンが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。対イオンとして、好ましくは、塩化物イオン、臭化物イオン、および、酢酸イオンが挙げられ、より好ましくは、塩化物イオンが挙げられる。
【0027】
抗菌性-非ブロック封止基(B)は、ポリイソシアネートの封止残基(A)に対して、化学結合している。
【0028】
抗菌性-非ブロック封止基(B)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、5モル以上、好ましくは、10モル以上、より好ましくは、15モル以上である。また、抗菌性-非ブロック封止基(B)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基100モルに対して、耐久性の観点から、例えば、80モル以下、好ましくは、60モル以下、水分散性および貯蔵安定性の観点から、より好ましくは、40モル以下、さらに好ましくは、30モル以下、とりわけ好ましくは、25モル以下である。
【0029】
また、抗菌性-非ブロック封止基(B)の割合は、抗菌性-非ブロック封止基(B)と非抗菌性-ブロック封止基(C)との合計100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、5モル以上、好ましくは、10モル以上、より好ましくは、15モル以上である。また、抗菌性-非ブロック封止基(B)の割合は、抗菌性-非ブロック封止基(B)と非抗菌性-ブロック封止基(C)との合計100モルに対して、耐久性の観点から、例えば、80モル以下、好ましくは、60モル以下、水分散性および貯蔵安定性の観点から、より好ましくは、40モル以下、さらに好ましくは、30モル以下、とりわけ好ましくは、25モル以下である。
【0030】
また、抗菌性-非ブロック封止基(B)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)100質量部に対して、例えば、2.0質量部以上、好ましくは、4.5質量部以上である。また、抗菌性-非ブロック封止基(B)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)100質量部に対して、例えば、20.0質量部以下、好ましくは、15.0質量部以下である。
【0031】
(4)非抗菌性-ブロック封止基(C)
非抗菌性-ブロック封止基(C)は、ポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基の少なくとも一部が、再生可能に封止されてなる。すなわち、非抗菌性-ブロック封止基(C)は、脱ブロック可能な潜在イソシアネート基(ブロックドイソシアネート基)である。
【0032】
また、非抗菌性-ブロック封止基(C)は、抗菌性を有していない。非抗菌性-ブロック封止基(C)としては、公知の潜在イソシアネート基(ブロックドイソシアネート基)が挙げられる。
【0033】
非抗菌性-ブロック封止基(C)は、ポリイソシアネートの封止残基(A)に対して、化学結合している。
【0034】
非抗菌性-ブロック封止基(C)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基100モルに対して、耐久性の観点から、例えば、20モル以上、好ましくは、40モル以上、水分散性および貯蔵安定性の観点から、より好ましくは、60モル以上、さらに好ましくは、70モル以上、とりわけ好ましくは、75モル以上である。また、非抗菌性-ブロック封止基(C)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、95モル以下、好ましくは、90モル以下、より好ましくは、85モル以下である。
【0035】
また、非抗菌性-ブロック封止基(C)の割合は、抗菌性-非ブロック封止基(B)と非抗菌性-ブロック封止基(C)との合計100モルに対して、耐久性の観点から、例えば、20モル以上、好ましくは、40モル以上、水分散性および貯蔵安定性の観点から、より好ましくは、60モル以上、さらに好ましくは、70モル以上、とりわけ好ましくは、75モル以上である。また、非抗菌性-ブロック封止基(C)の割合は、抗菌性-非ブロック封止基(B)と非抗菌性-ブロック封止基(C)との合計100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、95モル以下、好ましくは、90モル以下、より好ましくは、85モル以下である。
【0036】
また、非抗菌性-ブロック封止基(C)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)100質量部に対して、例えば、18.0質量部以上、好ましくは、22.0質量部以上である。また、非抗菌性-ブロック封止基(C)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)100質量部に対して、例えば、33.0質量部以下、好ましくは、30.0質量部以下である。
【0037】
非抗菌性-ブロック封止基(C)は、加熱により脱ブロック(解離)し、イソシアネート基を再生させる。非抗菌性-ブロック封止基(C)の解離温度は、例えば、50℃以上である。また、非抗菌性-ブロック封止基(C)の解離温度は、例えば、150℃以下、好ましくは、140℃以下、さらに好ましくは、130℃以下である。
【0038】
(5)抗菌性-ブロック封止基(D)
ブロックイソシアネートは、さらに、抗菌性-ブロック封止基(D)を備えることができる。抗菌性-ブロック封止基(D)によって、ブロックイソシアネートの反応性(硬化性)を向上させることができる。
【0039】
抗菌性-ブロック封止基(D)は、ポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基の少なくとも一部が、再生可能に封止されてなる。すなわち、抗菌性-ブロック封止基(D)は、脱ブロック可能な潜在イソシアネート基(ブロックドイソシアネート基)である。
【0040】
また、抗菌性-ブロック封止基(D)は、抗菌性を有している。より具体的には、抗菌性-ブロック封止基(D)としては、3級アンモニウム塩が挙げられる。
【0041】
3級アンモニウム塩は、例えば、3級アミノ基を酸で中和することにより形成される。
【0042】
なお、3級アミノ基は、1つの窒素原子に対して、水素原子以外の原子が3つ単結合してなるアミノ基である。換言すると、1つの窒素原子に対して、水素原子以外の原子が二重結合または三重結合してなるアミノ基は、3級アミノ基ではない。また、3級アミノ基は、ヘテロ環構造に含まれていてもよい。
【0043】
3級アミノ基としては、例えば、ジアルキルアミノ基が挙げられる。ジアルキルアミノ基としては、例えば、アルキル基の炭素数が1~8のジアルキルアミノ基が挙げられ、好ましくは、アルキル基の炭素数が1~4のジアルキルアミノ基が挙げられる。ジアルキルアミノ基として、より具体的には、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジイソブチルアミノ基、ジ-s-ブチルアミノ基、および、ジ-t-ブチルアミノ基が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。ジアルキルアミノ基として、好ましくは、ジメチルアミノ基が挙げられる。
【0044】
3級アミノ基を中和する酸としては、例えば、有機酸および無機酸が挙げられ、好ましくは、有機酸が挙げられる。有機酸としては、例えば、カルボン酸が挙げられ。カルボン酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸および乳酸が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0045】
抗菌性-ブロック封止基(D)は、ポリイソシアネートの封止残基(A)に対して、化学結合している。
【0046】
抗菌性-ブロック封止基(D)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、0.1モル以上、好ましくは、1モル以上である。また、抗菌性-ブロック封止基(D)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、20モル以下、好ましくは、10モル以下である。
【0047】
また、抗菌性-ブロック封止基(D)の割合は、抗菌性-非ブロック封止基(B)100モルに対して、例えば、1モル以上、好ましくは、5モル以上、より好ましくは、10モル以上である。また、抗菌性-ブロック封止基(D)の割合は、抗菌性-非ブロック封止基(B)100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、40モル以下、好ましくは、35モル以下、より好ましくは、30モル以下である。
【0048】
また、抗菌性-ブロック封止基(D)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、1.3質量部以上である。また、抗菌性-ブロック封止基(D)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)100質量部に対して、例えば、15.0質量部以下、好ましくは、12.0質量部以下である。
【0049】
抗菌性-ブロック封止基(D)は、加熱により脱ブロック(解離)し、イソシアネート基を再生させることができる。しかし、抗菌性-ブロック封止基(D)は、温度条件に応じて、脱ブロック(解離)せず、イソシアネート基を再生させなくともよい。
【0050】
より具体的には、抗菌性-ブロック封止基(D)の解離温度は、好ましくは、非抗菌性-ブロック封止基(C)の解離温度よりも高い。抗菌性-ブロック封止基(D)の解離温度が、非抗菌性-ブロック封止基(C)のブロック基の解離温度よりも高ければ、抗菌性-ブロック封止基(D)の解離を抑制しながら、非抗菌性-ブロック封止基(C)を優先的に解離させることができる。そのため、非抗菌性-ブロック封止基(C)の解離により樹脂(後述)が形成される場合、その樹脂に抗菌性-ブロック封止基(D)を固定できる。
【0051】
抗菌性-ブロック封止基(D)の解離温度は、例えば、60℃以上、好ましくは、100℃以上である。また、非抗菌性-ブロック封止基(C)の解離温度は、例えば、200℃以下、好ましくは、180℃以下、さらに好ましくは、160℃以下である。
【0052】
非抗菌性-ブロック封止基(C)の解離温度と、抗菌性-ブロック封止基(D)の解離温度との差は、例えば、1℃以上、好ましくは、10℃以上である。また、非抗菌性-ブロック封止基(C)の解離温度と、抗菌性-ブロック封止基(D)の解離温度との差は、例えば、50℃以下、好ましくは、40℃以下である。
【0053】
(6)親水性基(E)
ブロックイソシアネートは、さらに、親水性基(E)を備えることができる。親水性基(E)によって、ブロックイソシアネートの水分散性を向上させることができる。
【0054】
親水性基(E)は、ポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基の少なくとも一部が再生不能に封止されてなる。すなわち、親水性基(E)は、脱ブロック不能の末端封止基である。
【0055】
親水性基(E)としては、例えば、アニオン性基およびノニオン性基が挙げられ、好ましくは、ノニオン性基が挙げられる。ノニオン性基としては、例えば、ポリオキシエチレン基が挙げられる。ポリオキシエチレン基において、オキシエチレン単位の繰り返し数は、例えば、3以上、好ましくは、5以上である。また、オキシエチレン単位の繰り返し数は、例えば、100以下、好ましくは、50以下である。
【0056】
親水性基(E)は、ポリイソシアネートの封止残基(A)に対して、化学結合している。
【0057】
親水性基(E)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、0.1モル以上、好ましくは、1モル以上である。また、親水性基(E)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、20モル以下、好ましくは、10モル以下である。
【0058】
また、親水性基(E)の割合は、抗菌性-非ブロック封止基(B)100モルに対して、例えば、1モル以上、好ましくは、3モル以上、より好ましくは、5モル以上である。
また、親水性基(E)の割合は、抗菌性-非ブロック封止基(B)100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、30モル以下、好ましくは、25モル以下、より好ましくは、20モル以下である。
【0059】
また、親水性基(E)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、1.0質量部以上である。また、親水性基(E)の割合は、封止残基(A)を形成するポリイソシアネート(後述)100質量部に対して、例えば、65.0質量部以下、好ましくは、32.0質量部以下である。
【0060】
2.ブロックイソシアネートの製造方法
(1)原料成分
ブロックイソシアネートは、以下の原料成分の反応生成物として得ることができる。ブロックイソシアネートの原料成分は、例えば、ポリイソシアネート(a)と、抗菌性-非ブロック封止剤(b)と、非抗菌性-ブロック封止剤(c)とを含んでいる。
【0061】
(2)ポリイソシアネート(a)
ポリイソシアネート(a)は、封止残基(A)を形成するための原料化合物である。ポリイソシアネート(a)は、複数のイソシアネート基を有している。ポリイソシアネート(a)としては、例えば、ポリイソシアネート単量体、および、ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。
【0062】
ポリイソシアネート単量体として、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、および、芳香脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。
【0063】
脂肪族ポリイソシアネートとして、例えば、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、1,4-テトラメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、および、2,6-ジイソシアネートメチルカプロエートが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0064】
また、脂肪族ポリイソシアネート単量体として、脂環族ポリイソシアネート単量体も挙げられる。脂環族ポリイソシアネート単量体として、例えば、1,3-シクロペンタンジイソシアネート、1,3-シクロペンテンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、および、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0065】
芳香族ポリイソシアネートとして、例えば、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、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシネート、4,4’-トルイジンジイソシアネート、および、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネートが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0066】
芳香脂肪族ポリイソシアネートとして、例えば、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、および、ω,ω’-ジイソシアネート-1,4-ジエチルベンゼンが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0067】
ポリイソシアネート誘導体は、上記したポリイソシアネート単量体から誘導される。ポリイソシアネート誘導体として、例えば、イソシアヌレート変性体、イミノオキサジアジンジオン変性体、トリオール付加体、アロファネート変性体、ビウレット変性体、ウレア変性体、オキサジアジントリオン変性体、カルボジイミド変性体、ウレトジオン変性体および、ウレトンイミン変性体が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。ポリイソシアネート誘導体として、好ましくは、イソシアヌレート変性体が挙げられる。
【0068】
ポリイソシアネート(a)は、単独使用または2種類以上併用できる。ポリイソシアネート(a)は、硬化性(反応性)の観点から、好ましくは、ポリイソシアネート誘導体を含み、より好ましくは、ポリイソシアネート誘導体からなる。
【0069】
ポリイソシアネート誘導体として、耐光性の観点から、好ましくは、脂肪族ポリイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート誘導体(以下、脂肪族ポリイソシアネート誘導体)、および、芳香脂肪族ポリイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート誘導体(以下、芳香脂肪族ポリイソシアネート誘導体)が挙げられる。
【0070】
ポリイソシアネート誘導体として、抗菌性、貯蔵安定性、硬化性および耐光性のバランスを図る観点から、より好ましくは、芳香脂肪族ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。
【0071】
換言すると、ポリイソシアネート(a)は、好ましくは、芳香脂肪族ポリイソシアネート誘導体を含む。芳香脂肪族ポリイソシアネート誘導体として、好ましくは、キシリレンジイソシアネートの誘導体が挙げられ、より好ましくは、キシリレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体が挙げられる。
【0072】
ポリイソシアネート(a)の平均イソシアネート基数は、例えば、2以上、好ましくは、2.5以上である。また、ポリイソシアネート(a)の平均イソシアネート基数は、例えば、4以下、好ましくは、3.5以下である。
【0073】
ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基含有量(NCO%)は、例えば、5質量%以上、好ましくは、7質量%以上である。また、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基含有量(NCO%)は、例えば、30質量%以下、好ましくは、25質量%以下である。
【0074】
(3)抗菌性-非ブロック封止剤(b)
抗菌性-非ブロック封止剤(b)は、抗菌性-非ブロック封止基(B)を形成するための原料化合物である。抗菌性-非ブロック封止剤(b)は、上記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の少なくとも一部と反応し、抗菌性-非ブロック封止基(B)を形成する。
【0075】
抗菌性-非ブロック封止剤(b)は、1分子中に1つ以上の活性水素基と、1分子中に1つ以上の抗菌基とを含んでいる。
【0076】
活性水素基は、イソシアネート基に対して、脱離不能に結合する官能基(非ブロック基)である。活性水素基としては、例えば、水酸基、アミノ基およびメルカプト基が挙げられ、好ましくは、水酸基が挙げられる。活性水素基の数は、好ましくは、1分子の抗菌性-非ブロック封止剤(b)に対して、1つである。
【0077】
抗菌基は、抗菌性を発現する官能基である。抗菌基としては、例えば、上記した4級アンモニウム基が挙げられる。抗菌基の数は、好ましくは、1分子の抗菌性-非ブロック封止剤(b)に対して、1つである。
【0078】
抗菌性-非ブロック封止剤(b)として、より具体的には、4級アンモニウム基含有化合物が挙げられる。4級アンモニウム基含有化合物は、例えば、1分子中に1つの活性水素基と、1分子中に1つの4級アンモニウム基とを併有する化合物である。4級アンモニウム基含有化合物として、より具体的には、トリアルキルアルカノールアンモニウム化合物が挙げられる。
【0079】
トリアルキルアルカノールアンモニウム化合物としては、例えば、塩化コリン、臭化コリン、ヨウ化コリン、酢酸コリン、炭酸コリン、リン酸コリン、水酸化コリン、クエン酸コリン、酒石酸コリン、重酒石酸コリン、および、乳酸コリンが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0080】
貯蔵安定性の観点から、好ましくは、臭化コリンおよび酢酸コリンが挙げられる。また、低コスト性の観点、から、好ましくは、塩化コリンが挙げられる。
【0081】
原料成分において、抗菌性-非ブロック封止剤(b)の割合は、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、5モル以上、好ましくは、10モル以上、より好ましくは、15モル以上である。また、抗菌性-非ブロック封止剤(b)の割合は、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基100モルに対して、耐久性の観点から、例えば、80モル以下、好ましくは、60モル以下、水分散性および貯蔵安定性の観点から、より好ましくは、40モル以下、さらに好ましくは、30モル以下、とりわけ好ましくは、25モル以下である。
【0082】
また、原料成分において、抗菌性-非ブロック封止剤(b)の割合は、ポリイソシアネート(a)100質量部に対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、2.0質量部以上、好ましくは、4.5質量部以上、より好ましくは、6.0質量部以上である。また、抗菌性-非ブロック封止剤(b)の割合は、ポリイソシアネート(a)100質量部に対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、20.0質量部以下、好ましくは、15.0質量部以下、より好ましくは、12.5質量部以下である。
【0083】
(4)抗菌性ブロック封止剤(c)
非抗菌性-ブロック封止剤(c)は、非抗菌性-ブロック封止基(C)を形成するための原料化合物である。非抗菌性-ブロック封止剤(c)は、上記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の少なくとも一部と反応し、非抗菌性-ブロック封止基(C)を形成する。
【0084】
非抗菌性-ブロック封止剤(c)は、1分子中に1つ以上のブロック基を含むブロック封止剤である。
【0085】
ブロック基は、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基をブロックして不活性化させる官能基である。ブロック基とイソシアネート基との反応によって、潜在イソシアネート基が形成される。
【0086】
ブロック基としては、例えば、グアニジン基、イミダゾール基、アルコール基、フェノール基、活性メチレン基、アミン基、イミン基、オキシム基、カルバミン酸基、尿素基、酸アミド基、酸イミド基、トリアゾール基、ピラゾール基、メルカプタン基、重亜硫酸塩、イミダゾリン基、および、ピリミジン基が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。ブロック基の数は、好ましくは、1分子の抗菌性-非ブロック封止剤(b)に対して、1つである。
【0087】
非抗菌性-ブロック封止剤(c)として、より具体的には、公知のブロック封止剤(後述する3級アミン含有化合物(d1)を除く。以下同様。)が挙げられる。
【0088】
非抗菌性-ブロック封止剤(c)として、より具体的には、例えば、イミダゾール系化合物、アルコール系化合物、フェノール系化合物、活性メチレン系化合物、1~2級アミン系化合物、イミン系化合物、オキシム系化合物、カルバミン酸系化合物、尿素系化合物、酸アミド系化合物、酸イミド系化合物、トリアゾール系化合物、ピラゾール系化合物、メルカプタン系化合物、重亜硫酸塩、イミダゾリン系化合物、および、ピリミジン系化合物が挙げられる。
【0089】
イミダゾール系化合物として、例えば、イミダゾール(IMZ)、ベンズイミダゾール、2-メチルイミダゾール、4-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-イソプロピルイミダゾール、2,4-ジメチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、および、2-アミン-イミダゾールが挙げられる。
【0090】
アルコール系化合物として、例えば、メタノール、エタノール、2-プロパノール、n-ブタノール、s-ブタノール、2-エチルヘキシルアルコール、1-オクタノール、2-オクタノール、シクロへキシルアルコール、エチレングリコール、ベンジルアルコール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,2-トリクロロエタノール、2-(ヒドロキシメチル)フラン、2-メトキシエタノール、メトキシプロパノール、2-エトキシエタノール、n-プロポキシエタノール、2-ブトキシエタノール、2-エトキシエトキシエタノール、2-エトキシブトキシエタノール、ブトキシエトキシエタノール、2-ブトキシエチルエタノール、2-ブトキシエトキシエタノール、N,N-ジブチル-2-ヒドロキシアセトアミド、N-ヒドロキシスクシンイミド、N-モルホリンエタノール、2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-メタノール、3-オキサゾリジンエタノール、2-ヒドロキシメチルピリジン、フルフリルアルコール、12-ヒドロキシステアリン酸、トリフェニルシラノール、および、メタクリル酸2-ヒドロキシエチルが挙げられる。
【0091】
フェノール系化合物として、例えば、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、n-プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、n-ブチルフェノール、s-ブチルフェノール、t-ブチルフェノール、n-ヘキシルフェノール、2-エチルヘキシルフェノール、n-オクチルフェノール、n-ノニルフェノール、ジ-n-プロピルフェノール、ジイソプロピルフェノール、イソプロピルクレゾール、ジ-n-ブチルフェノール、ジ-s-ブチルフェノール、ジ-t-ブチルフェノール、ジ-n-オクチルフェノール、ジ-2-エチルヘキシルフェノール、ジ-n-ノニルフェノール、ニトロフェノール、ブロモフェノール、クロロフェノール、フルオロフェノール、ジメチルフェノール、スチレン化フェノール、メチルサリチラート、4-ヒドロキシ安息香酸メチル、4-ヒドロキシ安息香酸ベンジル、ヒドロキシ安息香酸2-エチルヘキシル、4-[(ジメチルアミノ)メチル]フェノール、4-[(ジメチルアミノ)メチル]ノニルフェノール、ビス(4-ヒドロキシフェニル)酢酸、2-ヒドロキシピリジン、2-ヒドロキシキノリン、8-ヒドロキシキノリン、2-クロロ-3-ピリジノール、および、ピリジン-2-チオールが挙げられる。
【0092】
活性メチレン系化合物として、例えば、メルドラム酸、マロン酸ジアルキル、アセト酢酸アルキル、2-アセトアセトキシエチルメタクリレート、アセチルアセトン、および、シアノ酢酸エチルが挙げられる。マロン酸ジアルキルとして、例えば、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジn-ブチル、マロン酸ジ-t-ブチル、マロン酸ジ2-エチルヘキシル、マロン酸メチルn-ブチル、マロン酸エチルn-ブチル、マロン酸メチルs-ブチル、マロン酸エチルs-ブチル、マロン酸メチルt-ブチル、マロン酸エチルt-ブチル、メチルマロン酸ジエチル、マロン酸ジベンジル、マロン酸ジフェニル、マロン酸ベンジルメチル、マロン酸エチルフェニル、マロン酸t-ブチルフェニル、および、イソプロピリデンマロネートが挙げられる。アセト酢酸アルキルとして、例えば、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸n-プロピル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸n-ブチル、アセト酢酸t-ブチル、アセト酢酸ベンジル、および、アセト酢酸フェニルが挙げられる。
【0093】
1~2級アミン系化合物として、例えば、ジブチルアミン、ジフェニルアミン、アニリン、N-メチルアニリン、カルバゾール、ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル)アミン、ジ-n-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン(DiPA)、イソプロピルエチルアミン、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンアミン、2,2,5-トリメチルヘキサメチレンアミン、N-イソプロピルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ビス(3,5,5-トリメチルシクロヘキシル)アミン、ピペリジン、2,6-ジメチルピペリジン、t-ブチルメチルアミン、t-ブチルエチルアミン、t-ブチルプロピルアミン、t-ブチルブチルアミン、t-ブチルベンジルアミン、t-ブチルフェニルアミン、2,2,6-トリメチルピペリジン、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、(ジメチルアミノ)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジン、6-メチル-2-ピペリジン、および、6-アミノカプロン酸が挙げられる。
【0094】
イミン系化合物として、例えば、エチレンイミン、ポリエチレンイミン、および、1,4,5,6-テトラヒドロピリミジンが挙げられる。
【0095】
オキシム系化合物として、例えば、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム(MEKO)、シクロヘキサノンオキシム、ジアセチルモノオキシム、ンゾフェノオキシム、2,2,6,6-テトラメチルシクロヘキサノンオキシム、ジイソプロピルケトンオキシム、メチルt-ブチルケトンオキシム、ジイソブチルケトンオキシム、メチルイソブチルケトンオキシム、メチルイソプロピルケトンオキシム、メチル2,4-ジメチルペンチルケトンオキシム、メチル3-エチルへプチルケトンオキシム、メチルイソアミルケトンオキシム、n-アミルケトンオキシム、2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオンモノオキシム、4,4’-ジメトキシベンゾフェノンオキシム、および、2-ヘプタノンオキシムが挙げられる。
【0096】
カルバミン酸系化合物として、例えば、N-フェニルカルバミン酸フェニルが挙げられる。
【0097】
尿素系化合物として、例えば、尿素、チオ尿素、および、エチレン尿素が挙げられる。
【0098】
酸アミド系化合物は、言い換えれば、ラクタム系化合物である。酸アミド系化合物として、例えば、アセトアニリド、N-メチルアセトアミド、酢酸アミド、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム、ピロリドン、2,5-ピペラジンジオン、および、ラウロラクタムが挙げられる。
【0099】
酸イミド系化合物として、例えば、コハク酸イミド、マレイン酸イミド、および、フタルイミドが挙げられる。
【0100】
トリアゾール系化合物として、例えば、1,2,4-トリアゾール、および、ベンゾトリアゾールが挙げられる。
【0101】
ピラゾール系化合物として、例えば、ピラゾール、3-メチルピラゾール、3-メチル-5-フェニルピラゾール、3,5-ジフェニルピラゾール、4-ベンジル-3,5-ジメチルピラゾール、4-ニトロ-3,5-ジメチルピラゾール、4-ブロモ-3,5-ジメチルピラゾール、および、3,5-ジアルキルピラゾールが挙げられる。3,5-ジアルキルピラゾールは、ピラゾール環の4位に置換基を有していない。3,5-ジアルキルピラゾールとして、例えば、3,5-ジメチルピラゾール(DMP)、3,5-ジイソプロピルピラゾール、3,5-ジ-t-ブチルピラゾールが挙げられる。
【0102】
メルカプタン系化合物として、例えば、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、および、ヘキシルメルカプタンが挙げられる。
【0103】
重亜硫酸塩として、例えば、重亜硫酸ソーダが挙げられる。
【0104】
イミダゾリン系化合物として、例えば、2-メチルイミダゾリン、および、2-フェニルイミダゾリンが挙げられる。
【0105】
ピリミジン系化合物として、例えば、2-メチル-1,4,5,6-テトラヒドロピリミジンが挙げられる。
【0106】
また、非抗菌性-ブロック封止剤(c)として、さらに、例えば、ベンゾオキサゾロン、無水イサト酸、および、テトラブチルホスホニウム-アセタートも挙げられる。
【0107】
これらは、単独使用または2種類以上併用できる。非抗菌性-ブロック封止剤(c)は、好ましくは、ピラゾール系化合物を含み、より好ましくは、ピラゾール系化合物からなる。ピラゾール系化合物として、好ましくは、3,5-ジフェニルピラゾール、および、3,5-ジアルキルピラゾールが挙げられ、より好ましくは、3,5-ジアルキルピラゾールが挙げられ、さらに好ましくは、3,5-ジメチルピラゾール(DMP)が挙げられる。
【0108】
原料成分において、非抗菌性-ブロック封止剤(c)の割合は、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基100モルに対して、耐久性の観点から、例えば、20モル以上、好ましくは、40モル以上、水分散性および貯蔵安定性の観点から、より好ましくは、60モル以上、さらに好ましくは、70モル以上、とりわけ好ましくは、75モル以上である。また、非抗菌性-ブロック封止剤(c)の割合は、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、95モル以下、好ましくは、90モル以下、より好ましくは、85モル以下である。
【0109】
また、原料成分において、非抗菌性-ブロック封止剤(c)の割合は、ポリイソシアネート(a)100質量部に対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、18.0質量部以上、好ましくは、22.0質量部以上、より好ましくは、25.0質量部以上である。また、非抗菌性-ブロック封止剤(c)の割合は、ポリイソシアネート(a)100質量部に対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、33.0質量部以下、好ましくは、30.0質量部以下、より好ましくは、27.0質量部以下である。
【0110】
(5)抗菌性-ブロック封止基形成原料(d)
原料成分は、さらに、上記抗菌性-ブロック封止基(D)を形成するための原料化合物(以下、抗菌性-ブロック封止基形成原料)(d)を含むことができる。
【0111】
抗菌性-ブロック封止基形成原料(d)は、例えば、3級アミノ基含有化合物(d1)および酸(d2)を含んでいる。
【0112】
3級アミノ基含有化合物(d1)は、ブロックイソシアネートに3級アミノ基を付加するための原料化合物である。3級アミノ基含有化合物(d1)は、上記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の少なくとも一部と反応し、3級アミノ基を、ポリイソシアネート(a)に付加する。
【0113】
3級アミノ基含有化合物(d1)は、例えば、1分子中に1つ以上の上記ブロック基と、1分子中に1つ以上の上記3級アミノ基とを含んでいる。
【0114】
3級アミノ基含有化合物として、より具体的には、下記一般式(1)で示されるグアニジン化合物が挙げられる。
【化1】

(式中、R~Rは、炭素数1~12の炭化水素基または水素原子を示す。ただし、RとRとの両方が炭素数1~12の炭化水素基を示すか、および/または、RとRとの両方が炭素数1~12の炭化水素基を示す。また、RおよびRが互いに結合してヘテロ環を形成してもよい。また、RおよびRが互いに結合してヘテロ環を形成してもよい。また、RおよびRが互いに結合してヘテロ環を形成してもよい。)
上記一般式(1)において、R~Rは、互いに同一または相異なってよい。R~Rは、炭素数1~12の炭化水素基または水素原子を示す。
【0115】
ただし、RとRとの両方が炭素数1~12の炭化水素基を示すか、および/または、RとRとの両方が炭素数1~12の炭化水素基を示す。これにより、一般式(1)で示されるグアニジン化合物は、少なくとも1つの3級アミノ基を含有する。
【0116】
~Rで示される炭素数1~12の炭化水素基として、例えば、炭素数1~12のアルキル基、および、炭素数6~12のアリール基が挙げられる。
【0117】
炭素数1~12のアルキル基として、例えば、炭素数1~12の鎖状アルキル基、および、炭素数3~12の環状アルキル基が挙げられる。
【0118】
炭素数1~12の鎖状アルキル基として、直鎖または分岐の炭素数1~12の鎖状アルキル基が挙げられ、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソペンチル、tert-ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、イソノニル、デシル、ウンデシル、および、ドデシルが挙げられる。
【0119】
炭素数3~12の環状アルキル基として、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、および、シクロドデシルが挙げられる。
【0120】
炭素数6~12のアリール基として、例えば、フェニル、トリル、キシリル、ナフチル、アズレニル、および、ビフェニルが挙げられる。
【0121】
炭素数1~12の炭化水素基は、R~Rにおいて、互いに同一または相異なっていてもよい。
【0122】
また、RおよびRは、互いに結合してヘテロ環を形成することができる。
【0123】
およびRが互いに結合して形成されるヘテロ環は、-N=C-N-構造を有する含窒素ヘテロ環であって、例えば、3~20員環のヘテロ環、好ましくは、3~10員環、より好ましくは、3~8員環、さらに好ましくは、5~7員環のヘテロ環が挙げられる。また、ヘテロ環は、例えば、単環状であってもよく、複数の単環が一辺を共有する多環状であってもよい。また、ヘテロ環は、共役系ヘテロ環であってもよい。
【0124】
また、RおよびRが互いに結合してヘテロ環を形成することができる。さらに、RおよびRが互いに結合してヘテロ環を形成することができる。
【0125】
また、R、R、RおよびRから形成されるヘテロ環は、複数の単環が一辺を共有する多環状であってもよい。その場合に形成されるヘテロ環は、-N=C-N-構造を有する含窒素ヘテロ環であって、例えば、6~20員環のヘテロ環、好ましくは、6~15員環、より好ましくは、6~12員環、さらに好ましくは、10~12員環のヘテロ環が挙げられる。また、ヘテロ環は、共役系ヘテロ環であってもよい。なお、R、R、RおよびRがヘテロ環を形成する場合、Rは、好ましくは、水素原子を示す。このようなヘテロ環構造として、具体的には、トリアザビシクロ環構造が挙げられる。
【0126】
上記一般式(1)において、R~Rは、好ましくは、炭素数1~12の炭化水素基または水素原子を示し、より好ましくは、炭素数1~12のアルキル基または水素原子を示し、さらに好ましくは、炭素数1~12の鎖状アルキル基または水素原子を示す。
【0127】
ただし、RとRとの両方が炭素数1~12の炭化水素基を示すか、および/または、RとRとの両方が炭素数1~12の炭化水素基を示す。
【0128】
とりわけ好ましくは、上記一般式(1)において、R、R、RおよびRは、炭素数1~12の鎖状アルキル基を示し、Rは、水素原子を示す。
【0129】
上記一般式(1)に示されるグアニジン化合物として、具体的には、3,3-ジアルキルグアニジン、1,1,3,3-テトラアルキルグアニジン、および、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エンが挙げられる。
【0130】
上記一般式(1)に示されるグアニジン化合物は、単独使用または2種以上併用することができる。
【0131】
3級アミノ基含有化合物(d1)は、上記のグアニジン化合物に限定されない。3級アミノ基含有化合物(d1)としては、上記のグアニジン化合物の他、例えば、N-ジメチルアミノエタノール(DMAE)、N-メチルジエタノールアミン(MDEA)、N-メチルピペラジン(MPZ)、N-メチルホモピペラジン(MHPZ)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)、N,N,N’-トリメチルエチレンジアミン(TMEDA)、および、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ―5-エン(TABD)が挙げられる。
【0132】
3級アミノ基含有化合物(d1)は、単独使用または2種類以上併用できる。抗菌性および水分散性の観点から、3級アミノ基含有化合物(d1)として、好ましくは、上記一般式(1)に示されるグアニジン化合物が挙げられ、より好ましくは、1,1,3,3-テトラアルキルグアニジンが挙げられ、より好ましくは、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG)が挙げられる。
【0133】
原料成分において、3級アミノ基含有化合物(d1)の割合は、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、0.1モル以上、好ましくは、1モル以上である。また、3級アミノ基含有化合物(d1)の割合は、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、20モル以下、好ましくは、10モル以下である。
【0134】
また、原料成分において、3級アミノ基含有化合物(d1)の割合は、ポリイソシアネート(a)100質量部に対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、1.3質量部以上、より好ましくは、1.5質量部以上である。また、3級アミノ基含有化合物(d1)の割合は、ポリイソシアネート(a)100質量部に対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、15.0質量部以下、好ましくは、12.0質量部以下、より好ましくは、10.0質量部以下である。
【0135】
酸(d2)は、上記3級アミノ基の少なくとも一部を中和し、3級アンモニウム塩を形成するための原料化合物である。酸(d2)としては、上記した3級アミノ基を中和できれば、特に制限されないが、例えば、抗菌性-ブロック封止基(D)として上記した酸が挙げられる。酸(d2)として、好ましくは、酢酸、プロピオン酸および乳酸が挙げられ、より好ましくは、酢酸が挙げられる。
【0136】
原料成分において、酸(d2)の割合は、3級アミノ基含有化合物(d1)の3級アミノ基に対して、例えば、0.5当量以上、好ましくは、0.8当量以上である。また、酸(d2)の割合は、3級アミノ基含有化合物(d1)の3級アミノ基100モルに対して、例えば、5.0当量以下、好ましくは、3.0当量以下である。
【0137】
(6)親水性化合物(e)
原料成分は、さらに、上記親水性基(E)を形成するための親水性化合物(e)を含むことができる。
【0138】
親水性化合物(e)は、活性水素基と親水性基とを有する。親水性化合物(e)として、例えば、ノニオン性親水性化合物が挙げられ、好ましくは、ポリオキシエチレン化合物が挙げられる。ポリオキシエチレン化合物は、少なくとも3つ連続したオキシエチレン基を有する。
【0139】
ポリオキシエチレン化合物として、例えば、ポリオキシエチレン基含有ポリオール、ポリオキシエチレン基含有ポリアミン、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコール、および、片末端封鎖ポリオキシエチレンジアミンが挙げられる。
【0140】
ポリオキシエチレン化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0141】
ポリオキシエチレン化合物は、好ましくは、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコールを含み、より好ましくは、モノアルコキシポリオキシエチレングリコールを含む。
【0142】
モノアルコキシポリオキシエチレングリコールの一方の末端は、例えば、炭素数1~20のアルキル基、好ましくは、炭素数1~4のアルキル基で封止されている。モノアルコキシポリオキシエチレングリコールの他方の末端には、水酸基が位置する。
【0143】
モノアルコキシポリオキシエチレングリコールとして、例えば、メトキシポリオキシエチレングリコール(MeOPEG)、および、エトキシポリオキシエチレングリコールが挙げられ、好ましくは、メトキシポリオキシエチレングリコールが挙げられる。
【0144】
ポリオキシエチレン化合物において、オキシエチレン単位の繰り返し数は、例えば、3以上、好ましくは、5以上である。また、オキシエチレン単位の繰り返し数は、例えば、100以下、好ましくは、50以下である。
【0145】
ポリオキシエチレン化合物の数平均分子量は、例えば、200以上、好ましくは、400以上である。また、ポリオキシエチレン化合物の数平均分子量は、例えば、2000以下、好ましくは、1500以下である。なお、ポリオキシエチレン化合物の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィにより測定できる。
【0146】
原料成分において、親水性化合物(e)の割合は、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、0.1モル以上、好ましくは、1モル以上である。また、親水性化合物(e)の割合は、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基100モルに対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、20モル以下、好ましくは、10モル以下である。
【0147】
また、原料成分において、親水性化合物(e)の割合は、ポリイソシアネート(a)100質量部に対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、1.0質量部以上、より好ましくは、1.5質量部以上である。
また、親水性化合物(e)の割合は、ポリイソシアネート(a)100質量部に対して、抗菌性、水分散性および貯蔵安定性の観点から、例えば、65.0質量部以下、好ましくは、32.0質量部以下、より好ましくは、30.0質量部以下である。
【0148】
(7)原料成分の反応
原料成分の反応では、上記の各成分を同時反応させてもよく、また、上記の各成分を順次反応させてもよい。
【0149】
好ましくは、まず、ポリイソシアネート(a)と、抗菌性-非ブロック封止剤(b)とを、上記の比率で配合し、これらを反応させる(一次反応工程)。
【0150】
一次反応工程の反応環境は、例えば、不活性ガス雰囲気である。不活性ガスとして、例えば、窒素ガス、および、アルゴンガスが挙げられる。一次反応工程の反応圧力は、例えば、加圧条件および大気圧条件であり、好ましくは、大気圧条件である。
【0151】
一次反応工程の反応温度は、例えば、40℃以上、好ましくは、50℃以上である。また、一次反応工程の反応温度は、例えば、100℃以下、好ましくは、80℃以下である。一次反応工程の反応時間は、例えば、0.5時間以上、好ましくは、1.0時間以上である。また、一次反応工程の反応時間は、例えば、24時間以下、好ましくは、12時間以下である。
【0152】
反応の進行は、例えば、赤外分光分析法などを採用し、イソシアネート基の消失または減少を確認することによって判断できる。また、例えば、公知の滴定法によりイソシアネート基含有率を測定し、イソシアネート基含有率の減少を確認することによって、反応の進行を判断することもできる。
【0153】
これにより、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の一部が、抗菌性-非ブロック封止剤(b)によって、再生不能に封止される。その結果、抗菌性-非ブロック封止基(B)が形成される。また、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の一部(上記一部に対する残部)は、抗菌性-非ブロック封止剤(b)に封止されず、遊離状態で、残存する。
【0154】
すなわち、一次反応工程では、抗菌性-非ブロック封止基(B)と遊離のイソシアネート基とを備える反応生成物(一次反応生成物)が得られる。
【0155】
次いで、この方法では、一次反応生成物と、非抗菌性-ブロック封止剤(c)とを、上記の比率で配合し、これらを反応させる(二次反応工程)。
【0156】
二次反応工程の反応環境は、例えば、不活性ガス雰囲気である。不活性ガスとして、例えば、窒素ガス、および、アルゴンガスが挙げられる。二次反応工程の反応圧力は、例えば、加圧条件および大気圧条件であり、好ましくは、大気圧条件である。
【0157】
二次反応工程の反応温度は、例えば、0℃以上、好ましくは、20℃以上である。また、二次反応工程の反応温度は、例えば、80℃以下、好ましくは、60℃以下である。二次反応工程の反応時間は、例えば、0.5時間以上、好ましくは、1.0時間以上である。また、二次反応工程の反応時間は、例えば、24時間以下、好ましくは、12時間以下である。
【0158】
反応の終了は、例えば、赤外分光分析法などを採用し、イソシアネート基の消失または減少を確認することによって判断できる。
【0159】
これにより、一次反応生成物の遊離のイソシアネート基が、非抗菌性-ブロック封止剤(c)によって、再生可能に封止される。その結果、非抗菌性-ブロック封止基(C)が形成される。
【0160】
そして、上記の一次反応工程および二次反応工程において、ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基が、抗菌性-非ブロック封止基(B)と非抗菌性-ブロック封止基(C)とによって、封止される。その結果、ポリイソシアネートの封止残基(A)が形成される。
【0161】
すなわち、二次反応工程では、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備えるブロックイソシアネート(二次反応生成物)が得られる。
【0162】
このようなブロックイソシアネートは、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備える。そして、抗菌性-非ブロック封止基(B)が、4級アンモニウム基を含む。そのため、上記のブロックイソシアネートは、優れた抗菌性を有し、かつ、比較的高い自由度で樹脂中に固定可能である。
【0163】
(8)4級化処理
上記の方法では、ポリイソシアネート(a)と、抗菌性-非ブロック封止剤(b)とを反応させることにより、抗菌性-非ブロック封止基(B)を形成しているが、例えば、抗菌性-非ブロック封止剤(b)を用いることなく、抗菌性-非ブロック封止基(B)を形成してもよい。
【0164】
より具体的には、4級アンモニウム基含有化合物を用いることなく、例えば、3級アミノ基含有化合物を用い、その3級アミノ基を4級化処理することによって、抗菌性-非ブロック封止基(B)を形成してもよい。
【0165】
このような場合、例えば、上記の一次反応工程において、抗菌性-非ブロック封止剤(b)(例えば、4級アンモニウム基含有化合物)に代えて、3級アミン含有化合物(b1)を配合し、これらを反応させる(一次反応工程)。
【0166】
3級アミン含有化合物(b1)としては、例えば、抗菌性-ブロック封止基形成原料として上記した3級アミン含有化合物が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0167】
なお、3級アミン含有化合物(d1)の配合割合は、上記した抗菌性-非ブロック封止剤(b)の配合割合に準拠する。また、一次反応工程における反応条件は、上記と同じである。これにより、3級アミノ基と、遊離のイソシアネート基とを備える反応生成物(一次反応生成物)が得られる。
【0168】
次いで、この方法では、上記と同様に、一次反応生成物と、抗菌性-ブロック封止剤(c)とを、上記の比率で配合し、これらを反応させる(二次反応工程)。これにより、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)と、3級アミノ基とを備える反応生成物(二次反応生成物)が得られる。
【0169】
その後、この方法では、二次反応生成物の3級アミノ基を、公知の方法で4級化処理する(4級化処理工程)。
【0170】
4級化処理工程では、例えば、3級アミノ基と4級化剤(b2)とを反応させる。4級化剤(b2)としては、例えば、塩化メチル、塩化アリル、塩化ベンジル、硫酸ジメチル、炭酸ジメチル、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、エピブロモヒドリン、エチレンクロルヒドリン、3-クロロ-1,2-プロパンジオール、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、グリシジルトリメチルアンモニウムクロライド、グリシドール、ブチルグリシジルエーテル、および、アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレートが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。4級化剤(b2)として、好ましくは、塩化メチルが挙げられる。
【0171】
4級化剤(b2)の割合は、3級アミノ基含有化合物(b1)の3級アミノ基に対して、例えば、0.5当量以上、好ましくは、0.8当量以上である。また、4級化剤(b2)の割合は、3級アミノ基含有化合物(b1)の3級アミノ基100モルに対して、例えば、5.0当量以下、好ましくは、3.0当量以下である。
【0172】
4級化処理工程の反応環境は、例えば、不活性ガス雰囲気である。不活性ガスとして、例えば、窒素ガス、および、アルゴンガスが挙げられる。4級化処理工程の反応圧力は、例えば、加圧条件および大気圧条件であり、好ましくは、大気圧条件である。
【0173】
4級化処理工程の反応温度は、例えば、0℃以上、好ましくは、20℃以上である。また、4級化処理工程の反応温度は、例えば、80℃以下、好ましくは、60℃以下である。4級化処理工程の反応時間は、例えば、0.5時間以上、好ましくは、1.0時間以上である。また4級化処理工程の反応時間は、例えば、24時間以下、好ましくは、12時間以下である。
【0174】
これにより、3級アミノ基が4級化され、4級アンモニウム基(抗菌性-非ブロック封止基(B))が形成される。その結果、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備えるブロックイソシアネート(4級化処理物)が得られる。
【0175】
このような4級化処理物、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備える。そして、抗菌性-非ブロック封止基(B)が、4級アンモニウム基を含む。そのため、上記のブロックイソシアネートは、優れた抗菌性を有し、かつ、比較的高い自由度で樹脂中に固定可能である。
【0176】
一方、とりわけ優れた抗菌性を得る観点から、好ましくは、4級化処理されていないブロックイソシアネートが挙げられ、より具体的には、ポリイソシアネート(a)と、抗菌性-非ブロック封止剤(b)と、非抗菌性-ブロック封止剤(c)とを含む原料成分の反応生成物が挙げられる。
【0177】
(9)抗菌性-ブロック封止基形成原料(d)の反応
原料成分は、抗菌性-ブロック封止基形成原料(d)を含むことができる。このような場合、必要に応じて、一次反応工程および/または二次反応工程において、3級アミノ基含有化合物(d1)を、上記の割合で配合する。好ましくは、二次反応工程において、非抗菌性-ブロック封止剤(c)とともに、3級アミノ基含有化合物(d1)を、上記の割合で配合する。
【0178】
二次反応工程において、3級アミノ基含有化合物(d1)を配合すると、一次反応生成物の遊離のイソシアネート基の少なくとも一部が、非抗菌性-ブロック封止剤(c)によって、再生可能に封止される。また、一次反応生成物の遊離のイソシアネート基の少なくとも一部が、3級アミノ基含有化合物(d1)によって、封止される。
【0179】
その結果、非抗菌性-ブロック封止剤(c)に由来する非抗菌性-ブロック封止基(C)と、3級アミノ基含有化合物(d1)に由来する3級アミノ基とを含有する二次反応生成物が、得られる。
【0180】
そして、このような場合には、上記した二次反応工程の後に、二次反応生成物に対して、酸(d2)を、上記の割合で配合し、これらを反応させる。これにより、3級アミノ基の少なくとも一部を、酸で中和し、3級アンモニウム塩を形成する(中和工程)。
【0181】
中和工程の反応環境は、例えば、不活性ガス雰囲気である。不活性ガスとして、例えば、窒素ガス、および、アルゴンガスが挙げられる。中和工程の反応圧力は、例えば、加圧条件および大気圧条件であり、好ましくは、大気圧条件である。
【0182】
中和工程の反応温度は、例えば、0℃以上、好ましくは、20℃以上である。また、中和工程の反応温度は、例えば、80℃以下、好ましくは、60℃以下である。中和工程の反応時間は、例えば、0.5時間以上、好ましくは、1.0時間以上である。また中和工程の反応時間は、例えば、24時間以下、好ましくは、12時間以下である。
【0183】
これによって、3級アミノ基が酸によって中和され、3級アンモニウム塩を含む抗菌性-ブロック封止基(D)が形成される。
【0184】
すなわち、上記の方法では、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)と、抗菌性-ブロック封止基(D)とを備えるブロックイソシアネート(中和反応生成物)が得られる。
【0185】
このようなブロックイソシアネートは、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備え、さらに、抗菌性-ブロック封止基(D)を備える。そのため、このようなブロックイソシアネートは、とりわけ優れた抗菌性および硬化性を有する。
【0186】
(10)親水性化合物(e)の反応
原料成分が、親水性化合物(e)を含むことができる。このような場合、必要に応じて、一次反応工程および/または二次反応工程において、親水性化合物(e)を、上記の割合で配合する。好ましくは、一次反応工程において、抗菌性-非ブロック封止剤(b)とともに、親水性化合物(e)を、上記の割合で配合する。
【0187】
一次反応工程において、親水性化合物(e)を配合すると、ポリイソシアネート化合物(a)の遊離のイソシアネート基の少なくとも一部が、抗菌性-非ブロック封止剤(b)によって、再生不能に封止される。また、ポリイソシアネート化合物(a)の遊離のイソシアネート基の少なくとも一部が、親水性化合物(e)によって、再生不能に封止される。
【0188】
その結果、抗菌性-非ブロック封止剤(b)に由来する抗菌性-非ブロック封止基(B)と、親水性化合物(e)に由来する親水性基(E)とを含有する一次反応生成物が、得られる。
【0189】
その後、上記の通り、一次反応生成物と、非抗菌性-ブロック封止剤(c)とを反応させ、二次反応生成物を得る(二次反応工程)。
【0190】
これにより、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)と、親水性基(E)とを備えるブロックイソシアネート(二次反応生成物)が得られる。
【0191】
このようなブロックイソシアネートは、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備え、さらに、親水性基(E)を備える。そのため、このようなブロックイソシアネートは、とりわけ優れた水分散性を有する。
【0192】
(11)抗菌性-ブロック封止基形成原料(d)および親水性化合物(e)の反応
原料成分が、抗菌性-ブロック封止基形成原料(d)および親水性化合物(e)を含むことができる。このような場合、好ましくは、一次反応工程において、抗菌性-非ブロック封止剤(b)とともに、親水性化合物(e)を、上記の割合で配合する。また、好ましくは、二次反応工程において、非抗菌性-ブロック封止剤(c)とともに、3級アミノ基含有化合物(d1)を、上記の割合で配合する。また、上記と同様に、二次反応生成物を、酸(d2)で中和する。
【0193】
これにより、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)と、抗菌性-ブロック封止基(D)と、親水性基(E)とを備えるブロックイソシアネート(中和反応生成物)が得られる。
【0194】
このようなブロックイソシアネートは、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備え、さらに、抗菌性-ブロック封止基(D)と、親水性基(E)を備える。そのため、このようなブロックイソシアネートは、とりわけ優れた抗菌性、硬化性および水分散性を有する。
【0195】
ブロックイソシアネートにおいて、ポリイソシアネート(a)に由来する遊離のイソシアネート基(フリーイソシアネート基)の含有量は、実質0である。
【0196】
つまり、ポリイソシアネート(a)に由来する遊離のイソシアネート基は、いずれも、抗菌性-非ブロック封止剤(b)および非抗菌性-ブロック封止剤(c)(さらに、必要により、抗菌性-ブロック封止基形成原料(d)および親水性化合物(e))のいずれかと、反応している。
【0197】
より具体的には、ポリイソシアネート(a)に由来する遊離のイソシアネート基の全ては、好ましくは、それぞれ、抗菌性-非ブロック封止剤(b)および非抗菌性-ブロック封止剤(c)のいずれかと、反応している。これにより、ポリイソシアネート(a)に由来する遊離のイソシアネート基(フリーイソシアネート基)の全てが、封止される。得られるブロックイソシアネートは、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備える。
【0198】
また、ポリイソシアネート(a)に由来する遊離のイソシアネート基の全ては、好ましくは、それぞれ、抗菌性-非ブロック封止剤(b)、非抗菌性-ブロック封止剤(c)、および、抗菌性-ブロック封止基形成原料(d)のいずれかと、反応している。これにより、ポリイソシアネート(a)に由来する遊離のイソシアネート基(フリーイソシアネート基)の全てが、封止される。得られるブロックイソシアネートは、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備え、さらに、抗菌性-ブロック封止基(D)を備える。
【0199】
また、ポリイソシアネート(a)に由来する遊離のイソシアネート基の全ては、好ましくは、それぞれ、抗菌性-非ブロック封止剤(b)、非抗菌性-ブロック封止剤(c)、抗菌性-ブロック封止基形成原料(d)および親水性化合物(e)のいずれかと、反応している。これにより、ポリイソシアネート(a)に由来する遊離のイソシアネート基(フリーイソシアネート基)の全てが、封止される。得られるブロックイソシアネートは、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備え、さらに、抗菌性-ブロック封止基(D)と、親水性基(E)を備える。
【0200】
(12)その他の形態
原料成分の反応順序は、上記に制限されない。すなわち、ポリイソシアネート(a)と、抗菌性-非ブロック封止剤(b)および非抗菌性-ブロック封止剤(c)とを、任意の順序で反応させることができる。また、抗菌性-ブロック封止基形成原料(d)および/または親水性化合物(e)を、任意のタイミングで配合し、反応させることができる。
【0201】
また、上記の各反応は、いずれも、無溶媒下であってもよく、例えば、有機溶媒の存在下であってもよい。有機溶媒として、例えば、ケトン類、ニトリル類脂肪族炭化水素類、脂環族炭化水素類、芳香族炭化水素類、グリコールエーテルエステル類、エーテル類、ハロゲン化脂肪族炭化水素類、および、極性非プロトン類が挙げられる。有機溶媒は、単独使用または2種類以上併用できる。
【0202】
例えば、ブロックイソシアネートが4級化処理されない場合、つまり、ポリイソシアネート(a)と、4級アンモニウム基含有化合物を含む抗菌性-非ブロック封止剤(b)と、非抗菌性-ブロック封止剤(c)とが反応する場合、これらは、好ましくは、有機溶媒の存在下で反応する。有機溶媒としては、4級アンモニウム基含有化合物を溶解可能な親水性溶媒が使用される。親水性溶媒としては、例えば、ニトリル類(例えば、アセトニトリルおよびプロピオニトリル)、および、極性非プロトン類(例えば、アセトン、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N’-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、および、ヘキサメチルホスホニルアミド)が挙げられる。
【0203】
上記の各反応のいずれかにおいて、有機溶媒が配合される場合、例えば、ブロックイソシアネートの溶液が得られる。このような場合、例えば、ブロックイソシアネート溶液および/またはブロックイソシアネート分散液に水を添加して、ブロックイソシアネートを乳化させ、さらに、乳化液を減圧下で加熱することにより、有機溶媒を除去できる。これにより、ブロックイソシアネートの水分散液が得られる。
【0204】
ブロックイソシアネートの溶液および/または水分散液の固形分濃度は、例えば、1質量%以上、好ましくは、10質量%以上である。また、ブロックイソシアネートの溶液および/または水分散液の固形分濃度は、例えば、80質量%以下、好ましくは、50質量%以下である。
【0205】
3.抗菌剤
抗菌剤は、上記のブロックイソシアネートを含有していればよい。例えば、抗菌剤は、ブロックイソシアネートからなる固形分であってもよい。また、抗菌剤は、ブロックイソシアネートの溶液および/または水分散液であってもよい。
【0206】
さらに、抗菌剤は、添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、溶剤、触媒、エポキシ樹脂、塗工性改良剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、増粘剤、沈降防止剤、可塑剤、界面活性剤、顔料、充填剤、有機微粒子、無機微粒子、および、防カビ剤が挙げられる。添加剤の配合量は、その目的および用途により適宜決定される。
【0207】
さらに、抗菌剤は、上記のブロックイソシアネート(ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備えるブロックイソシアネート)に加えて、その他のイソシアネート成分を含んでいてもよい。その他のイソシアネート成分としては、例えば、抗菌性-非ブロック封止基(B)および/または非抗菌性-ブロック封止基(C)を備えていないイソシアネートが挙げられる。その他のイソシアネート成分の含有割合は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【0208】
また、上記の抗菌剤は、公知の抗菌剤と併用されていてもよい。すなわち、上記の抗菌剤と、その他の抗菌剤とを混合することができる。なお、混合割合は、その目的および用途により適宜決定される。
【0209】
4.作用効果
上記の抗菌剤は、ブロックイソシアネートを含む。ブロックイソシアネートが、ポリイソシアネートの封止残基(A)と、抗菌性-非ブロック封止基(B)と、非抗菌性-ブロック封止基(C)とを備える。そして、抗菌性-非ブロック封止基(B)が、4級アンモニウム基を含む。そのため、上記の抗菌剤は、優れた抗菌性を有し、かつ、比較的高い自由度で樹脂中に固定可能である。
【0210】
5.樹脂
(1)硬化剤
以下において、抗菌剤を、樹脂(被固定化物)に固定する方法について、詳述する。抗菌剤を樹脂に固定する場合、抗菌剤は、好ましくは、硬化剤として兼用される。
【0211】
硬化剤のイソシアネート基(遊離のイソシアネート基および潜在イソシアネート基を含む)の平均官能基数は、例えば、2以上、好ましくは、2.5以上である。また、硬化剤のイソシアネート基(遊離のイソシアネート基および潜在イソシアネート基を含む)の平均官能基数は、例えば、4以下、好ましくは、3.5以下である。
【0212】
より具体的には、この方法では、遊離のイソシアネート基と反応可能な主剤と、硬化剤としての抗菌剤とを混合し、樹脂組成物を得る。次いで、樹脂組成物を加熱し、3級アンモニウム塩の少なくとも一部を解離させずに、抗菌剤の潜在イソシアネート基を脱ブロックさせることにより、遊離のイソシアネート基を得る。そして、遊離のイソシアネート基と、主剤とを反応させる。これにより、抗菌剤が分子中に固定された樹脂を、得ることができる。樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂およびアクリル樹脂が挙げられ、好ましくは、ポリウレタン樹脂が挙げられる。
【0213】
(2)主剤
主剤は、潜在イソシアネート基の脱ブロックにより得られる遊離のイソシアネート基と反応し、樹脂を形成可能な成分である。例えば、樹脂がポリウレタン樹脂である場合、主剤としては、例えば、活性水素基含有化合物が挙げられる。活性水素基含有化合物は、分子中に1つ以上の活性水素基を含有する化合物である。活性水素基含有化合物としては、例えば、ポリオール化合物およびポリアミン化合物が挙げられる。活性水素基含有化合物として、好ましくは、ポリオール化合物が挙げられる。
【0214】
ポリオール化合物として、例えば、低分子量ポリオール、および、高分子量ポリオールが挙げられる。
【0215】
低分子量ポリオールの数平均分子量は、例えば、300未満、好ましくは、400未満である。低分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する。
【0216】
低分子量ポリオールとして、例えば、2価アルコール、3価アルコール、4価アルコール、5価アルコール、6価アルコール、7価アルコールおよび8価アルコールが挙げられる。2価アルコールとして、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,2-ブチレングリコール、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、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2,2-トリメチルペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、アルカン(C7~20)ジオール、1,3-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、1,3-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、1,4-ジヒドロキシ-2-ブテン、2,6-ジメチル-1-オクテン-3,8-ジオール、ビスフェノールA、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、および、ジプロピレングリコールが挙げられる。3価アルコールとして、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、および、トリイソプロパノールアミンが挙げられる。4価アルコールとして、例えば、テトラメチロールメタン(ペンタエリスリトール)、および、ジグリセリンが挙げられる。5価アルコールとして、例えば、キシリトールが挙げられる。6価アルコールとして、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、および、ジペンタエリスリトールが挙げられる。7価アルコールとして、例えば、ペルセイトールが挙げられる。8価アルコールとして、例えば、ショ糖が挙げられる。低分子量ポリオールは、単独使用または2種以上併用することができる。
【0217】
高分子量ポリオールの数平均分子量は、例えば、300以上、好ましくは、400以上、より好ましくは、500以上である。高分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する。
【0218】
高分子量ポリオールとして、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール、エポキシポリオール、植物油ポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、ビニルモノマー変性ポリオール、および、フッ素含有ポリオールが挙げられる。
【0219】
ポリエーテルポリオールとして、例えば、ポリオキシアルキレン(C2~3)ポリオール、および、ポリテトラメチレンエーテルポリオールが挙げられる。
【0220】
ポリエステルポリオールとして、例えば、アジピン酸系ポリエステルポリオール、フタル酸系ポリエステルポリオール、および、ラクトン系ポリエステルポリオールが挙げられる。
【0221】
ポリカーボネートポリオールとして、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤とするエチレンカーボネートの開環重合物、および、上記した2価アルコールと開環重合物とを共重合した非晶性ポリカーボネートポリオールが挙げられる。
【0222】
ポリウレタンポリオールとして、例えば、ポリエステルポリウレタンポリオール、ポリエーテルポリウレタンポリオール、ポリカーボネートポリウレタンポリオール、および、ポリエステルポリエーテルポリウレタンポリオールが挙げられる。
【0223】
エポキシポリオールとして、例えば、上記した低分子量ポリオールと、多官能ハロヒドリンとの反応により得られるエポキシポリオールが挙げられる。
【0224】
植物油ポリオールとして、例えば、ひまし油、やし油、および、エステル変性ひまし油ポリオールが挙げられる。
【0225】
ポリオレフィンポリオールとして、例えば、ポリブタジエンポリオール、および、部分ケンエチレン-酢酸ビニル共重合体が挙げられる。
【0226】
アクリルポリオールとして、例えば、ヒドロキシル基含有アクリレートと、ヒドロキシル基含有アクリレートと共重合可能な共重合性ビニルモノマーとの共重合体が挙げられる。
【0227】
ビニルモノマー変性ポリオールは、上記した高分子量ポリオールと、ビニルモノマーとの反応により得られる。
【0228】
フッ素含有ポリオールとして、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合性ビニルモノマーとして、フッ素化合物が配合されたアクリルポリオールが挙げられる。
【0229】
高分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0230】
ポリオール化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0231】
ポリオール化合物のなかでは、好ましくは、高分子量ポリオールが挙げられ、より好ましくは、ポリウレタンポリオールおよびアクリルポリオールが挙げられる。
【0232】
主剤は、添加剤を含有できる。添加剤として、例えば、反応溶媒、触媒、エポキシ樹脂、塗工性改良剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、増粘剤、沈降防止剤、可塑剤、界面活性剤、顔料、充填剤、有機微粒子、無機微粒子、および、防カビ剤が挙げられる。添加剤の配合量は、その目的および用途により適宜決定される。
【0233】
(3)樹脂組成物
樹脂組成物の製造では、上記の主剤と、硬化剤としての抗菌剤とを配合する。配合割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。例えば、主剤(活性水素基含有化合物)の活性水素基に対する、抗菌剤の潜在イソシアネート基の当量比(潜在イソシアネート基/活性水素基)は、例えば、0.1以上、好ましくは、0.5以上、より好ましくは、0.8以上である。また、主剤(活性水素基含有化合物)の活性水素基に対する、抗菌剤の潜在イソシアネート基の当量比(潜在イソシアネート基/活性水素基)は、例えば、5以下、好ましくは、3以下、より好ましくは、1.2以下である。
【0234】
そして、樹脂組成物は、公知の塗工方法により、対象物に塗工され、乾燥されることにより塗膜を形成する。その後、塗膜は、加熱され、必要に応じて熟成される。
【0235】
加熱温度および加熱時間は、ブロック剤を潜在イソシアネート基から解離させることができるように、設定される。
【0236】
加熱温度は、例えば、50℃以上、好ましくは、80℃以上である。また、加熱温度は、例えば、180℃以下、好ましくは、150℃以下である。加熱時間は、例えば、10秒以上、好ましくは、30秒以上である。また、加熱時間は、例えば、10分以下、好ましくは、5分以下である。
【0237】
これにより、抗菌剤の潜在イソシアネート基(非抗菌性-ブロック封止基(C))が、脱ブロックされ、遊離のイソシアネート基が再生される。そして、抗菌剤の遊離のイソシアネート基と、主剤とが反応し、樹脂の硬化物が得られる。
【0238】
一方、4級アンモニウム基(抗菌性-非ブロック封止基(B))が、抗菌剤中に残存する。また、抗菌剤が、3級アンモニウム塩(抗菌性-ブロック封止基(D))を含む場合、3級アンモニウム塩の少なくとも一部が、抗菌剤中に残存する。
【0239】
そのため、上記の反応によって、樹脂に、抗菌剤中の4級アンモニウム基(および、3級アンモニウム塩)が、固定される。その結果、優れた抗菌性を有する樹脂(硬化物)が得られる。
【0240】
さらに、抗菌剤が余剰となるように配合されている場合、余剰の抗菌剤は、主剤と反応せずに樹脂(硬化物)に含有される。その結果、余剰の抗菌剤によって、とりわけ優れた抗菌性が得られる。
【0241】
このような樹脂組成物(未硬化物)および樹脂(硬化物)の用途として、例えば、繊維処理剤、撥水剤、塗料組成物、接着剤、帯電防止剤、製紙用処理剤、湿潤紙力増強剤、記録媒体の受理層、電着塗装組成物、抗菌-抗ウイルス組成物、カプセル化された組成物、光学部材およびラテックス組成物が挙げられる。樹脂組成物(未硬化物)および樹脂(硬化物)の用途のなかでは、好ましくは、繊維処理剤、撥水剤、塗料組成物および接着剤が挙げられ、より好ましくは、繊維処理剤および撥水剤が挙げられる。
【0242】
なお、上記の説明では、主剤と、硬化剤としての抗菌剤とが反応することにより、優れた抗菌性を有する樹脂(硬化物)が形成されている。しかし、主剤および抗菌剤は、反応しなくともよい。この場合、主剤の乾燥物および/または主剤の硬化物に、抗菌剤が内包される。そのため、優れた抗菌性を有する樹脂(硬化物)が形成される。
【0243】
また、抗菌剤は、単独で硬化することもできる。例えば、基材に抗菌剤を塗布または含浸させ、ブロック剤を潜在イソシアネート基から解離させることにより、抗菌剤を自己架橋させ、硬化させることができる。また、例えば、基材が、活性水素基を有する場合、基材と、抗菌剤とを反応させ、抗菌剤を基材に固定することもできる。
【実施例
【0244】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、それらに限定されない。以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。なお、「部」および「%」は、特に言及がない限り、質量基準である。
【0245】
実施例1
室温(25℃)において、攪拌機、温度計、冷却器および窒素ガス導入管を備えた容量500mLの反応器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)のイソシアヌレート誘導体(ポリイソシアネート化合物、商品名:タケネートD-131N、固形分75質量%、イソシアネート基含有量13.7%、三井化学社製)50質量部と、アセトニトリル(溶媒)とを仕込んだ。
【0246】
次いで、反応器に、塩化コリンを添加した。塩化コリンの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0247】
そして、反応器の内容物を、マントルヒーターで75℃まで昇温し、XDIのイソシアヌレート誘導体と塩化コリンとを反応させた。イソシアネート基濃度を測定して、イソシアネート基の一部が塩化コリンにより封止されていることを確認した。
【0248】
次いで、反応器に、3,5-ジメチルピラゾール(DMP)を添加した。DMPの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0249】
その後、反応液のFT-IRスペクトルを測定することで、イソシアネート基の残部がDMPによりブロックされ、ブロックイソシアネート基が形成されていることを確認した。これによって、ブロックイソシアネートを含む反応液を得た。なお、ブロックイソシアネートは、塩化コリンに由来する4級アンモニウム基を備え、優れた水分散性を有していた。
【0250】
その後、ブロックイソシアネートを含む反応液50質量部に、水150質量部を添加した。その後、反応液と水とをホモミキサーで攪拌して乳化させた。次いで、減圧条件下において、乳化液から、溶媒を留去するともに、水の一部を留去した。
【0251】
これにより、抗菌剤として、ブロックイソシアネートの水分散液を得た。ブロックイソシアネートの水分散液の固形分濃度は、20質量%であった。
【0252】
実施例2~17
表1~表4に記載の処方に変更した。これ以外は、実施例1と同じ方法で、抗菌剤として、ブロックイソシアネートの水分散液を得た。
【0253】
実施例18
室温(25℃)において、攪拌機、温度計、冷却器および窒素ガス導入管を備えた容量500mLの反応器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)のイソシアヌレート誘導体(ポリイソシアネート化合物、商品名:タケネートD-131N、固形分75質量%、イソシアネート基含有量13.7%、三井化学社製)50質量部と、アセトニトリル(溶媒)とを仕込んだ。
【0254】
次いで、反応器に、塩化コリンと、メトキシポリオキシエチレングリコール(MeOPEG、メトキシPEG1000、親水性化合物)とを添加した。塩化コリンの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。また、メトキシポリオキシエチレングリコールの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0255】
そして、反応器の内容物を、マントルヒーターで75℃まで昇温し、XDIのイソシアヌレート誘導体と塩化コリンとメトキシポリオキシエチレングリコールとを反応させた。
イソシアネート基濃度を測定して、XDIのイソシアヌレート誘導体が、メトキシポリオキシエチレングリコール(親水性化合物)により変性されていることを確認した。また、イソシアネート基濃度を測定して、イソシアネート基の一部が塩化コリンより封止されていることを確認した。
【0256】
次いで、反応器に、3,5-ジメチルピラゾール(DMP)を添加した。DMPの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0257】
その後、反応液のFT-IRスペクトルを測定することで、イソシアネート基の残部がDMPによりブロックされ、ブロックイソシアネート基が形成されていることを確認した。これによって、ブロックイソシアネートを含む反応液を得た。なお、ブロックイソシアネートは、塩化コリンに由来する4級アンモニウム基と、メトキシポリオキシエチレングリコール(親水性化合物)に由来するオキシエチレン基とを備え、優れた水分散性を有していた。
【0258】
その後、ブロックイソシアネートを含む反応液50質量部に、水150質量部を添加した。その後、反応液と水とをホモミキサーで攪拌して乳化させた。次いで、減圧条件下において、乳化液から、溶媒を留去するともに、水の一部を留去した。
【0259】
これにより、抗菌剤として、ブロックイソシアネートの水分散液を得た。ブロックイソシアネートの水分散液の固形分濃度は、20質量%であった。
【0260】
実施例19
室温(25℃)において、攪拌機、温度計、冷却器および窒素ガス導入管を備えた容量500mLの反応器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)のイソシアヌレート誘導体(ポリイソシアネート化合物、商品名:タケネートD-131N、固形分75質量%、イソシアネート基含有量13.7%、三井化学社製)50質量部と、アセトニトリル(溶媒)とを仕込んだ。
【0261】
次いで、反応器に、塩化コリンを添加した。塩化コリンの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0262】
そして、反応器の内容物を、マントルヒーターで75℃まで昇温し、XDIのイソシアヌレート誘導体と塩化コリンとを反応させた。イソシアネート基濃度を測定して、イソシアネート基の一部が塩化コリンにより封止されていることを確認した。
【0263】
次いで、反応器に、3,5-ジメチルピラゾール(DMP)を添加した。DMPの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0264】
さらに、反応器に、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG)を添加した。TMGの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0265】
その後、反応液のFT-IRスペクトルを測定することで、イソシアネート基の残部が、部分的に、DMPによりブロックされていることを確認した。また、イソシアネート基の残部が、部分的に、TMGにより封止されていることを確認した。
【0266】
次いで、反応液に酢酸を加えて攪拌した。酢酸の添加割合は、使用したTMG1モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。これによって、TMGに由来する3級アミノ基が、酢酸によって中和されて、3級アンモニウム塩(酢酸アンモニウム塩)が形成した。
【0267】
これによって、ブロックイソシアネートを含む反応液を得た。なお、ブロックイソシアネートは、塩化コリンに由来する4級アンモニウム基と、TMGおよび酢酸に由来する3級アンモニウム塩(酢酸アンモニウム塩)とを備え、優れた水分散性を有していた。
【0268】
その後、ブロックイソシアネートを含む反応液50質量部に、水150質量部を添加した。その後、反応液と水とをホモミキサーで攪拌して乳化させた。次いで、減圧条件下において、乳化液から、溶媒を留去するともに、水の一部を留去した。
【0269】
これにより、抗菌剤として、ブロックイソシアネートの水分散液を得た。ブロックイソシアネートの水分散液の固形分濃度は、20質量%であった。
【0270】
実施例20
室温(25℃)において、攪拌機、温度計、冷却器および窒素ガス導入管を備えた容量500mLの反応器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)のイソシアヌレート誘導体(ポリイソシアネート化合物、商品名:タケネートD-131N、固形分75質量%、イソシアネート基含有量13.7%、三井化学社製)50質量部と、アセトニトリル(溶媒)とを仕込んだ。
【0271】
次いで、反応器に、塩化コリンと、メトキシポリオキシエチレングリコール(メトキシポリエチレングリコール、メトキシPEG1000、親水性化合物)とを添加した。塩化コリンの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。また、メトキシポリオキシエチレングリコールの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0272】
そして、反応器の内容物を、マントルヒーターで75℃まで昇温し、XDIのイソシアヌレート誘導体と塩化コリンとメトキシポリオキシエチレングリコールとを反応させた。
イソシアネート基濃度を測定して、XDIのイソシアヌレート誘導体が、メトキシポリオキシエチレングリコール(親水性化合物)により変性されていることを確認した。また、イソシアネート基濃度を測定して、イソシアネート基の一部が塩化コリンより封止されていることを確認した。
【0273】
次いで、反応器に、3,5-ジメチルピラゾール(DMP)を添加した。DMPの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0274】
さらに、反応器に、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG)を添加した。TMGの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0275】
その後、反応液のFT-IRスペクトルを測定することで、イソシアネート基の残部が、部分的に、DMPによりブロックされていることを確認した。また、イソシアネート基の残部が、部分的に、TMGにより封止されていることを確認した。
【0276】
次いで、反応液に酢酸を加えて攪拌した。酢酸の添加割合は、使用したTMG1モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。これによって、TMGに由来する3級アミノ基が、酢酸によって中和されて、3級アンモニウム塩(酢酸アンモニウム塩)が形成した。
【0277】
これによって、ブロックイソシアネートを含む反応液を得た。なお、ブロックイソシアネートは、塩化コリンに由来する4級アンモニウム基と、メトキシポリオキシエチレングリコール(親水性化合物)に由来するオキシエチレン基と、TMGおよび酢酸に由来する3級アンモニウム塩(酢酸アンモニウム塩)とを備え、優れた水分散性を有していた。
【0278】
その後、ブロックイソシアネートを含む反応液50質量部に、水150質量部を添加した。その後、反応液と水とをホモミキサーで攪拌して乳化させた。次いで、減圧条件下において、乳化液から、溶媒を留去するともに、水の一部を留去した。
【0279】
これにより、抗菌剤として、ブロックイソシアネートの水分散液を得た。ブロックイソシアネートの水分散液の固形分濃度は、20質量%であった。
【0280】
実施例21
室温(25℃)において、攪拌機、温度計、冷却器および窒素ガス導入管を備えた容量500mLの反応器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)のイソシアヌレート誘導体(ポリイソシアネート化合物、商品名:タケネートD-131N、固形分75質量%、イソシアネート基含有量13.7%、三井化学社製)50質量部と、アセトニトリル(溶媒)とを仕込んだ。
【0281】
次いで、反応器に、ジメチルアミノエタノール(DMAE)を添加した。DMAEの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0282】
そして、反応器の内容物を、マントルヒーターで75℃まで昇温し、XDIのイソシアヌレート誘導体とDMAEとを反応させた。イソシアネート基濃度を測定して、イソシアネート基の一部がDMAEにより封止されていることを確認した。
【0283】
次いで、反応器に、3,5-ジメチルピラゾール(DMP)を添加した。DMPの添加割合は、XDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1~表4に示すモル数であった。
【0284】
次いで、反応液のFT-IRスペクトルを測定することで、イソシアネート基の残部がDMPによりブロックされ、ブロックイソシアネート基が形成されていることを確認した。
【0285】
その後、反応液に、塩化メチル(約5.7%テトラヒドロフラン溶液、東京化成工業株式会社製)を添加した。これにより、DMAEに由来する3級アミノ基を、4級化させた。
【0286】
これによって、ブロックイソシアネートを含む反応液を得た。なお、ブロックイソシアネートは、DMAEおよび塩化メチルに由来する4級アンモニウム基を備え、優れた水分散性を有していた。
【0287】
その後、ブロックイソシアネートを含む反応液50質量部に、水150質量部を添加した。その後、反応液と水とをホモミキサーで攪拌して乳化させた。次いで、減圧条件下において、乳化液から、溶媒を留去するともに、水の一部を留去した。
【0288】
比較例1
キシリレンジイソシアネート(XDI)のイソシアヌレート誘導体に代えて、ヘキサメチンジイソシアネート(HDI)のイソシアヌレート誘導体(ポリイソシアネート化合物、商品名:タケネートD-170N、固形分100質量%、イソシアネート基含有量20.7%、三井化学社製)を使用した。また、塩化コリンを使用しなかった。これら以外は、実施例19と同じ方法で、抗菌剤として、ブロックイソシアネートの水分散液を得た。
ブロックイソシアネートの水分散液の固形分濃度は、20質量%であった。
【0289】
比較例2
キシリレンジイソシアネート(XDI)のイソシアヌレート誘導体に代えて、ヘキサメチンジイソシアネート(HDI)のイソシアヌレート誘導体(ポリイソシアネート化合物、商品名:タケネートD-170N、固形分100質量%、イソシアネート基含有量20.7%、三井化学社製)を使用した。また、塩化コリンを使用しなかった。これら以外は、実施例18と同じ方法で、抗菌剤として、ブロックイソシアネートの水分散液を得た。
ブロックイソシアネートの水分散液の固形分濃度は、20質量%であった。
【0290】
合成例1(評価用主剤の調製)
室温(25℃)において、攪拌機、温度計、冷却器および窒素ガス導入管を備えた容量3Lの反応器に、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(商品名:PTG-2000SN、保土谷化学社製)703.3質量部と、トリエチレングリコール(東京化成工業社製)52.8質量部と、N-メチルジエタノールアミン(東京化成工業社製)144.6質量部と、アセトニトリル293.3質量部とを仕込んで、それらを液温40℃以下で30分間攪拌した。
【0291】
次いで、反応器に、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(商品名:タケネート600、三井化学社製)346.1質量部を加えた。そして、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、トリエチレングリコールと、N-メチルジエタノールアミンとを30分間反応させた。
【0292】
その後、反応器にオクチル酸第一錫(商品名:スタノクト、三菱ケミカル社製)0.4質量部を加えて、液温が75℃になるまで反応器を加温した。そして、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、トリエチレングリコールと、N-メチルジエタノールアミンとを液温75℃にて3時間反応させた。その後、FT-IRスペクトルを測定することで、イソシアネート基が反応したことを確認した。これによって、ポリウレタン樹脂を生成した。
【0293】
その後、ポリウレタン樹脂を含む反応液を室温(25℃)まで冷却させ、反応液に、酢酸72.9質量部と、アセトニトリル586.7質量部とを添加して、1時間攪拌した。
以上によって、ポリウレタン樹脂のアセトニトリル溶液を得た。
【0294】
次いで、20LのSUS製容器に、15℃~25℃に冷却した水4431.8質量部を仕込み、ホモミキサーで攪拌しながら、水に、ポリウレタン樹脂のアセトニトリル溶液2083.3質量部加えて乳化させた。
【0295】
次いで、減圧条件下において、乳化液から、アセトニトリル(溶媒)を留去するともに、水の一部を留去した。
【0296】
以上によって、ポリウレタン樹脂の水分散液を調製した。ポリウレタン樹脂の水分散液の固形分濃度は、26.2質量%であった。
【0297】
<評価>
<1;水分散性>
各実施例および各比較例に記載の通り、ブロックイソシアネートを含む反応液に水を添加して、反応液と水とをホモミキサーで攪拌して乳化させた。このときの水に対する反応液の分散性を、ブロックイソシアネートの水分散性として評価した。評価基準を下記する。
【0298】
○:ブロックイソシアネートを含む反応液が水に速やかに分散する。
△:長時間(0.5時間以上)の撹拌でブロックイソシアネートを含む反応液が水に分散する。
×:ブロックイソシアネートを含む反応液が水に分散しない。沈殿発生。
【0299】
<2;貯蔵安定性>
ブロックイソシアネートの水分散液を、容器に収容した。そして、ブロックイソシアネートの水分散液を、25℃で7日間静置した。その後、目視により、水分散液の貯蔵安定性を、下記の基準で5段階評価した。なお、以下の各評価において、5が最も優れている。また、1が最も劣っている。
【0300】
5:水分散液に沈殿が確認されず、かつ、容器壁面に付着物が確認されなかった。
4:水分散液に沈殿が確認されず、かつ、容器壁面にわずかな付着物が確認された。
3:水分散液に沈殿が確認されず、かつ、容器壁面に付着物が確認された。
2:水分散液にわずかな沈殿が確認され、かつ、容器壁面に付着物が確認された。
1:水分散液に沈殿が確認され、かつ、容器壁面に付着物が確認された。
【0301】
<3;抗菌性(フィルム試験)>
(供試菌種)
Escherichia Coli(E.coli、NBRC-3972、分譲機関 独立行政法人 製品評価技術基盤機構、大腸菌)
【0302】
JIS Z 2801:2010の「抗菌加工製品-抗菌性試験方法・抗菌効果」を参考にして、以下の通り、大腸菌に対する抗菌性を評価した。
【0303】
(1)
各実施例および各比較例のブロックイソシアネート1.8質量部(固形分基準)と、タケラック W-6355(商品名、水系ポリウレタン樹脂、三井化学社製)88.2質量部(固形分基準)と、イソプロピルアルコール10.0質量部とを混合し、混合液を得た。さらに、混合液に水を添加し、混合液の固形分濃度を10質量%に調整した。
【0304】
次いで、上記の混合液を、バーコーターを用いてポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名ルミラーS10、東レ社製)上に塗工し、150℃で2分間加熱して、硬化させた。これにより、膜厚0.1~2.0μmのフィルムを得た。
【0305】
(2)
フィルムを50±2mm角の正方形に切り出し、試験片とした。試験片を滅菌済のプラスチックシャーレに置き、試験菌液(菌数2.5×10個/mL~10×10個/mL)を0.4mL接種した。なお、試験菌液は、以下の方法で調製した。
【0306】
すなわち、培養器中で温度35±1℃で20±4時間LB培地(BD Difco(商品名) LB ブロスミラー、ベクトンディッキンソン社)にて、培養菌を前培養した(第1液)。
【0307】
次いで、第1液を、さらに斜面培地(普通寒天培地、Nutrient agar、メルク社)に接種して、培養器中で温度35±1℃で20±4時間前培養した(第2液)。
【0308】
その後、第2液を、別途調製した1/500普通ブイヨン培地(Nutrient broth、メルク社)によって、適宜濃度調整した(第3液)。
【0309】
(3)
一方、対照試料として、50±2mm角のポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名ルミラーS10、東レ社製)を用意し、試験片と同様に、試験菌液を接種した。
【0310】
(4)
次いで、接種した試験菌液の上から、40±2mm角の二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルムを被せ、これにより、フィルム全体に、試験菌液を均等に接種させた。その後、温度35±1℃、相対湿度85±5%で20±4時間、培養した。
【0311】
(5)
試験菌液の接種直後、または、上記(4)の培養後に、SCDLP培地(SCDLP培地ダイゴ(商品名)、日本製薬社製)10mLを加え、試験片上の試験菌液を、4回以上洗浄し、菌液を完全に回収した。また、回収された液(洗い出し液)を、速やかに次の工程に供し、生菌数を測定した。
【0312】
(6)
上記(5)で回収された液(洗い出し液)と、リン酸緩衝生理食塩水とを使用して、10倍希釈系列を調製した。
【0313】
その後、各希釈系列と、標準寒天培地(標準寒天培地ダイゴ(商品名)、日本製薬社製品)とを混合して、培地を作製した。そして、培地を温度35±1℃で20±4時間培養した後、集落数を測定した。なお、30~300個の集落が現れた希釈系列のシャーレを、カウント対象とした。
【0314】
(7)
測定結果に基づいて、以下の計算式を用いて生菌数を求めた。
N=C×D×V/A
N:生菌数(試験片1cmあたり)
C:集落数
D:希釈倍率(採用したシャーレにおける各希釈液の希釈倍数)
V:洗い出しに用いたSCDLP培地の液量(mL)
A:被覆フィルムの表面積(cm
【0315】
(8)
以下の計算式を用いて抗菌活性値を算出した。
R=(Ut-U0)-(At-U0)=Ut-At
R :抗菌活性値
U0:無加工試験片の接種直後の生菌数の対数値の平均値
Ut:無加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値
At:抗菌加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値
【0316】
そして、下記の基準で3段階評価した。なお、以下の各評価において、3が最も優れている。また、1が最も劣っている。
【0317】
3:抗菌活性値Rが3.0以上(強力な抗菌活性あり)
2:抗菌活性値Rが2.0以上3.0未満(抗菌活性あり)
1:抗菌活性値Rが2.0未満(抗菌活性なし)
【0318】
<4;抗菌性(繊維試験)>
(供試菌種)
Staphylococcus aureus(S.aureus、NBRC-12732、分譲機関 独立行政法人 製品評価技術基盤機構、黄色ブドウ球菌)
【0319】
JIS L 1902:2015の「繊維製品の抗菌性試験方法および抗菌効果」に記載される「菌液吸収法」を参考にして、以下の通り、黄色ブドウ球菌に対する抗菌性を評価した。
【0320】
(1)
各実施例および各比較例のブロックイソシアネート1.8質量部(固形分基準)と、合成例1のポリウレタン樹脂88.2質量部(固形分基準)と、イソプロピルアルコール10.0質量部とを混合し、混合液を得た。さらに、混合液に水を添加し、混合液の固形分濃度を10質量%に調整した。
【0321】
次いで、上記の混合液に、綿布(縦25cm×横25cm、JIS L0803準拠、カナキン3号)を浸漬した。次いで、綿布を混合液から引き上げて、十分に絞った。その後、綿布を、暗所において、常温(25℃)で24時間乾燥した。さらに、乾燥後の綿布を、150℃の加熱炉で2分間乾燥させた。これにより、抗菌加工試験片を得た。
【0322】
(2)
抗菌加工試験片0.4gをガラス瓶に入れ、抗菌加工試験片に、試験菌液0.2mLを滴下した。その後、ガラス瓶に蓋をして、37℃で24時間培養した。次いで、ガラス瓶に洗い出し液20mLを添加し、抗菌加工試験片から菌液を洗い出した。その後、洗い出し液中の生菌数を、混釈平板培養法または発光測定法により測定した。
【0323】
(3)
測定結果に基づいて、以下の計算式を用いて抗菌活性値を算出した。
R=(Ct-C0)-(Tt-T0)
R :抗菌活性値
C0:無加工試験片の接種直後の生菌数の対数値の平均値
Ct:無加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値
T0:抗菌加工試験片の接種直後の生菌数の対数値の平均値
Tt:抗菌加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値
【0324】
そして、下記の基準で3段階評価した。なお、以下の各評価において、3が最も優れている。また、1が最も劣っている。
【0325】
3:抗菌活性値Rが3.0以上(強力な抗菌活性あり)
2:抗菌活性値Rが2.0以上3.0未満(抗菌活性あり)
1:抗菌活性値Rが2.0未満(抗菌活性なし)
【0326】
<5;硬化性(反応性)>
各実施例および各比較例のブロックイソシアネートの水分散液(ポリイソシアネート成分)と、合成例1で合成した合成例1のポリウレタン樹脂の水分散液(ポリオール成分)とを混合した。合成例1のポリウレタン樹脂の水分散液の固形分質量に対するブロックイソシアネートの水分散液の固形分質量の割合は、1/6であった。
【0327】
その後、ブロックイソシアネートの水分散液と、合成例1のポリウレタン樹脂の水分散液との混合分散液に水を加えて、最終的な固形分濃度を20質量%に調整した。
【0328】
さらに、レベリング剤(商品名:BYK-348、ビックケミー・ジャパン社製)を混合分散液に加えて、30分間攪拌した。レベリング剤の添加割合は、混合分散液100質量部に対して、0.5質量部であった。
【0329】
これによって、硬化性評価液を調製した。
【0330】
次いで、硬化性評価液をポリプロピレン基材に塗布した。その後、硬化性評価液の塗膜を、120で30分間硬化させた。硬化後の塗膜の質量を測定した後、質量比1:1のアセトン:メタノール混合溶媒に24時間浸漬させた。
【0331】
その後、ゲル分をろ過によって取り出した後、110℃で3時間乾燥して、浸漬後の塗膜の質量を測定した。そして、以下の計算式からゲル分率を算出した。なお、硬化後の塗膜であって混合溶媒浸漬前の塗膜の質量を質量Aとし、混合溶媒浸漬後の塗膜の質量を質量Bとした。
【0332】
ゲル分率(%)=100×質量B/質量A
【0333】
そして、塗膜の硬化温度が120℃である場合のブロックイソシアネートの硬化性を、下記の基準で五段階評価した。
【0334】
4:ゲル分率60%以上。
3:ゲル分率50%以上60%未満。
2:ゲル分率40%以上50%未満。
1:ゲル分率0%以上40%未満。
【0335】
<6;耐光性>
各実施例および各比較例のブロックイソシアネートの水分散液(ポリイソシアネート成分)と、合成例1のポリウレタン樹脂の水分散液(ポリオール成分)とを混合した。ポリウレタン樹脂の水分散液の固形分質量に対するブロックイソシアネートの水分散液の固形分質量の割合は、1/6であった。
【0336】
その後、ブロックイソシアネートの水分散液と、合成例1のポリウレタン樹脂の水分散液との混合分散液に水を加えて、最終的な固形分濃度を20質量%に調整した。
【0337】
さらに、レベリング剤(商品名:BYK-348、ビックケミー・ジャパン社製)を混合分散液に加えて、30分間攪拌した。レベリング剤の添加割合は、混合分散液100質量部に対して、0.5質量部であった。これによって、硬化性評価液を調製した。
【0338】
次いで、硬化性評価液をポリプロピレン基材に塗布した。その後、硬化性評価液の塗膜を、150で30分間硬化させた。
【0339】
その後、スガ試験機社製 ウエザーメーター FDPを使用し、昼条件(28W/m、 60℃、相対湿度10%、4時間)と、夜条件(0W/m、50℃、相対湿度100%、4時間)とを交互に繰り返して、塗膜の耐光性試験を実施した。
【0340】
そして、MINOLTA製 色彩色差計 CR―200を使用し、168時間後の黄変度(b)を測定した。耐光性試験前の黄変度をb(0)とした場合の黄変度の変化量(Δb)を、以下の式にて算出した。
Δb=b-b(0)
【0341】
黄変度の変化量を、以下の基準で評価した。なお、1から3の順に、耐光性が高いと判断した。
【0342】
3点(○);黄変度の変化量(Δb)が1未満
2点(△);黄変度の変化量(Δb)が1以上3未満
1点(×);黄変度の変化量(Δb)が3以上
【0343】
【表1】
【0344】
【表2】
【0345】
【表3】
【0346】
【表4】
【0347】
表中の略号の詳細を下記する。
D-131N;キシリレンジイソシアネート(XDI)のイソシアヌレート誘導体、商品名:タケネートD-131N、固形分75質量%、イソシアネート基含有量13.7%、三井化学社製
D-170N;ヘキサメチンジイソシアネート(HDI)のイソシアヌレート誘導体、商品名:タケネートD-170N、固形分100質量%、イソシアネート基含有量20.7%、三井化学社製
D-127N;1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(1,3-HXDI)のイソシアヌレート、商品名:タケネートD-127N、固形分75質量%、イソシアネート基含有量13.5%、三井化学社製
D-370N;ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)のイソシアヌレート、商品名:スタビオD-370N、固形分100質量%、イソシアネート基含有量25%、三井化学社製
D-204;トリレンジイソシアネート(TDI)のイソシアヌレート、商品名:タケネートD-204、固形分50質量%、イソシアネート基含有量7.5%、三井化学社製D-110N;キシリレンジイソシアネート(XDI)のトリメチロールプロパン(TMP)付加体、商品名:タケネートD-110N、固形分75質量%、イソシアネート基含有量11.5%、三井化学社製
TMG;1,1,3,3-テトラメチルグアニジン
DMAE;ジメチルアミノエタノール
DMP;3,5-ジメチルピラゾール
MEKO;メチルエチルケトンオキシム
IMZ;イミダゾール
DiPA;ジイソプロピルアミン
MeOPEG;メトキシポリオキシエチレングリコール、メトキシPEG1000、親水性化合物
【0348】
実施例22
実施例1の抗菌剤を水で希釈し、抗菌剤希釈液を得た。抗菌剤希釈液の固形分濃度は、0.84質量%であった。次いで、上記の抗菌剤希釈液に、抗菌試験用標準布(綿)(一般社団法人 繊維評価技術協議会製)を浸漬した。次いで、抗菌試験用標準布を、抗菌剤希釈液から引き上げた。また、抗菌試験用標準布を、ウエットピックアップ100%となるように絞った。また、抗菌試験用標準布を、暗所に静置して、常温(25℃)で24時間乾燥させた。その後、乾燥後の抗菌試験用標準布を、170℃の加熱炉で3分間乾燥させた。これにより、抗菌加工試験布を得た。
【0349】
次いで、JIS L 1930:2014の「繊維製品の家庭洗濯試験方法」に従い、JAFET標準配合洗剤を使用して、抗菌加工試験布を10回洗濯した。
【0350】
その後、10回洗濯された抗菌加工用試験布の抗菌性と、洗濯されていない抗菌加工用試験布の抗菌性とを、それぞれ評価した。より具体的には、「4;抗菌性(繊維試験)」として上記した方法で、JIS L 1902:2015の「繊維製品の抗菌性試験方法および抗菌効果」に記載される「菌液吸収法」を参考にして、黄色ブドウ球菌に対する抗菌性を評価した。
【0351】
その結果、未洗濯の抗菌加工用試験布の抗菌活性値Rは、2.0以上であった。この結果から、上記の抗菌剤は、単独で抗菌性を示すことが確認された。
【0352】
また、10回洗濯した抗菌加工用試験布の抗菌活性値Rも、2.0以上であった。この結果から、洗濯後も抗菌性が維持されることが確認された。
【0353】
なお、上記発明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。当該技術分野の当業者によって明らかな本発明の変形例は、後記特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【0354】
本発明の抗菌剤は、繊維処理剤、撥水剤、塗料組成物、接着剤、帯電防止剤、製紙用処理剤、湿潤紙力増強剤、記録媒体の受理層、電着塗装組成物、抗菌-抗ウイルス組成物、カプセル化された組成物、光学部材およびラテックス組成物の分野において、好適に用いられる。