JPH0649748B2 - 紫外線自己硬化性ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物をベースとするポリウレタンアクリレート・オリゴマー - Google Patents
紫外線自己硬化性ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物をベースとするポリウレタンアクリレート・オリゴマーInfo
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Description
オリゴマーに関する、詳しくは、紫外線(UV)放射に
より自己硬化可能なベンゾフェノン型光開始剤を組込ん
だアクリロウレタン・オリゴマーに関する。
の開発により、光硬化可能な樹脂は現在広く塗布、印
刷、接着、及び光造影等に応用されているが、一般に、
このような樹脂を速やかに、且つ有効に硬化させるに
は、この系に比較的多量な開始剤成分を入れる必要があ
る。しかし、このような濃度の光開始剤は高濃度の光開
始剤が溶解又は均一に混合しない系には使えない。
可能な増感剤を組込んだ光重合可能な化合物を開示して
いる。光開始剤は光開始剤と重合可能な単量体との間の
化学反応を経て重合系に加えられるので、光開始剤と重
合可能な単量体との単なる物理的混合により起こる両立
性の問題は避けられる。上記米国特許に記載されている
光重合可能な化合物はヒドロキシル含有ポリエチレン系
不飽和エステル単量体、又はイソシアネートで変成した
ヒドロキシル含有ポリエチレン系不飽和エステル単量体
と、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTD
A)等のモノカルボキシ置換ベンゾフェノンの反応生成
物を含む。しかし、その実施例19には遊離ヒドロキシル
基を有するモノエチレン系不飽和エステルは、硬化速度
が遅すぎ、溶液の粘度が高すぎ、表面性質が悪いので、
光重合可能な製品を製造するのに特に適しないとして示
されている。当業者に周知の通り、単量体混和物より製
造した重合体塗料は樹脂より製造したものに比べ、表面
性質が悪い。
るイソシアネートで変成したポリエチレン系不飽和エス
テルを記載している。これは光開始剤と混合して、水感
度と毒性を減少させた光重合可能な組成物が得られる。
このイソシアネートで変成したポリエチレン系不飽和エ
ステルはポリエチン系不飽和酸と多価アルコールの反応
により生成した遊離ヒドロキシル基を有するポリエチレ
ン系不飽和エステルと、有機イソシアネートとの反応生
成物である。
エチレン系不飽和であるイソシアネートで変成した生成
物は硬化速度が遅すぎ、溶液の粘度が高すぎ、表面性質
が悪いので適しないと述べている。又実施例19にて、出
発エステルがフェニルイソシアネートと充分反応して、
全てのヒドロキシル基がカルバメート基に転換したイソ
シアネート変成生成物は、ストリッピングにより、石版
インク媒液に適しないと述べている。基本的には、この
米国特許3,759,809号の組成物は、未だ樹脂と光開始剤
との間の従来からの非両立性の問題と、貯蔵上の不安定
さの欠点がある。
10である紫外線硬化性BTDAをベースとするポリウレ
タンアクリレート・オリゴマーを提供する。BTDAを
ベースとするポリウレタンアクリレート・オリゴマーは
BTDAと数−平均分子量が400から800のヒドロキシ−
ターミネートポリオールの反応生成物と、2,4−トル
エンイソシアネートを反応させて、イソシアネート付加
中間体を生成した後、この中間体を遊離ヒドロキシル基
を含むアクリレートと反応させて製造される。
リゴマーの別途の製造法として、BTDAとポリオール
との反応生成物と2,4−トルエンジシアネートとアク
リレートの反応生成物を反応させる方法がある。
・オリゴマー生成物の一般式は次の通りである。
1〜C4のアルキル基を表す、Rは下記一般式を有する
ポリオールHO−R−OH中のRを表す、 但し、nは約300〜800の数−平均分子量を表す、で示さ
れる放射自己硬化性オリゴマー。
ライフを具備していて、光開始剤を加えなくとも、紫外
線に曝されると速やかに硬化する。異なるポリオールを
使って広汎な機械性質を有する硬化製品がえられる。色
々な実用的な用途上、この自己硬化性オリゴマーは、更
に反応性単量体と混合して、系に室温における異なる作
業粘度を与えることができる。
クシネート(SES)の合成 四口フラスコに磁石撹拌器、凝縮器、温度計および窒素
入口を設け、ジエチレングリコールと無水酸(無水マレ
イン酸又は無水コハク酸)を2.3:1のモル比で加え、1
20℃にて3時間、190-200℃にて15時間加熱する。縮合
反応で生成した水は反応器から連続的に蒸発させる。酸
数が5以下に成った後、未反応材料を除去するための混
和物を減圧蒸発させる。得られたポリジエチレンマレー
ト(不飽和オリゴマーをUESと称する)はやや黄色の
透明な粘液で、未端基滴定分析により測定した分子量は
約472である(酸数3.6、ヒドロキシル数230.5)。ポリ
エチレンアクシネート(飽和オリゴマーをSESと称す
る)は分子量が約427(酸数3.85,ヒドロキシル数255)
の無色透明な粘液である。分子量の計算式は下記の通り
である。
U)の合成 四口フラスコに磁石撹拌器、凝縮器、温度計、および等
圧窒素入口を設け、ジエチレングリコールを加え、90℃
にて加熱した後、ヘキサメチレンジイソシアネートを滴
下して、グリコールとジイソシアネートのモル比が2.
4:1になるまで添加した後、120℃にて2時間加熱す
る。生成物の精製は無水メタノールで三回洗浄して、真
空乾燥すると、ポリジエチレンヘキサメチレンジカルバ
メート(飽和ポリウレタンをSPUと称する)が室温で
白色個体として得られた。収率(歩留り)は約84%であ
った。
リウレタンメタアクリレート・オリゴマーの合成 BTDAをベースとする2−ヒドロキシルメタアクリレ
ート(HEMA)を付加したポリウレタンメタアクリレ
ート・オリゴマーを次の反応式1の通りに合成した。
ポリエチレングリコール(PEG)(数−平均分子量約
400)、128.1gのSES、141.6gのUES、又は114.1
gのSPU〕を0.15モルのベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物(II:48.3g)と窒素雰囲気下において、1
00℃で1時間、120℃で更に1時間反応させた後、透明
な粘液体反応混合物を室温まで冷却する。第2工程にお
いて、ポリオール及びBTDA(III)の半エステルア
ダクトを0.33モルの2,4−トルエンジシアネート(IV:5
7.5g)と、テトラヒドロフランTHF100mlにて、オク
タン酸第一スズを触媒とする窒素下で反応させ、続いて
40℃で3時間撹拌した後、60℃に加熱し、反応を完成さ
せる。第3工程において、イソシアネートを付加した中
間体(V)を0.38モルのHEMA(VI:49.5g)とヒド
ロキノンの存在下、65℃の空気中で5時間反応させる。
各反応を単離せずに、第1工程と同じフラスコで行わせ
る。反応の完了をIRで2280cm-1付近のN=C=O伸縮
吸収によるピークの消失によって確認する。得られた自
己硬化可能なオリゴマー(VII)を使用したポリオール
の種類により、それぞれUM−PEG,UM−SES,
UM−UES,又はUM−SPUと称する。
造し、30cm離れた所から高圧水銀灯(USH−500 D
型、日本,ウシオ電気株式会社によって製造)で各時間
長で照射する。
た後、THFで抽出し、そのゲル含量を測定する。
時間抽出した後、残留したポリマーを乾燥させて重量を
測定する。
(SPD−2A型,波長254nm、レンジ128)とR1検
出器(東洋曹達、R1−8000型、レンジ256)を装着し
た島津液相クロマトグラフィLC−5A型に10μl注入
する。使用したカラムはTSK−G1000HXL,TSK
−G2000HXL,およびTSK−G3000HXLであり、
室温にて流速1ml/分と、圧力50kg/cm2以下で行う。
モノ分散ポリスチレンとヒドロキノンで校正曲線をプロ
ットする。
室温で24時間馴らした(コンディショニング)後、イン
ストロン試験器1130型で検体を2cmのアゴ(jaw)隔
離で挟み、5cm/分の速度で破壊するまで伸長する。負
荷伸長図から引っ張り強さ、ヤング率、破壊の伸長率を
測定する。
GPCから得た数−平均分子量、粘度、PHおよび製造
したオリゴマーの溶解性を表Iに記入した。
γ線等の照射により必ず活性化されると共に、室温で不
活性化されて貯蔵と取り扱いの安定性が得られる。この
特性を評価する為、自己硬化性オリゴマーを老化オーブ
ンにて120−180℃の4つの異なる温度で一週間焼く。ま
た、自己硬化性オリゴマーは光開始剤を全く加えなくて
も、紫外線で直接硬化される。硬化工程は透明なマイラ
ーフィルムを通して行い、酸素との反応を一切防ぐ。も
し被フィルムを照射3秒後直ちに除去すると、樹脂は未
だ粘り、ゲル含量は80%以下である。但し、フィルムを
2時間照射(この工程を後硬化と称する)してから除去
すると、硬化オリゴマーの表面は固く、スムース(平
滑)であり、そのゲル含量は90%以上に達する。全ての
硬化フィルムの熱安定性は良く、主沈積温度は全て290
℃以上である。
射直後に後硬化工程を行わずに、硬化フィルムのゲル含
量を測定した。その結果は表IIにまとめた。全てのオリ
ゴマーは1秒内に速やかに硬化した後、6秒後にレベル
オフになる。また、表IIよりオリゴマーは140度以下で
ポットライフが優れていて、ゲル化していないことが判
る。
テルを開始剤として製造した光硬化樹脂に比べ、ゲル含
量と硬化率が優れている。この光硬化樹脂は本発明者ら
の先行文献“Preparation and Properties of Phot
ocurable Unsaturated Oligomer Acrylourethane
s”, J.Appl. Polym.Sci., 34,127(1987)に記
載している。
張り強さ、鉛筆硬度、ガラス遷移温度(Tg)に対する
作用を測定し、表IIIにまとめた。Tgは1セットの熱
機械分析曲線から測定した。ポリジエチレンヘキサメチ
レンジカルバメート(SPU)ベース自己硬化性オリゴ
マーのTgが最高で、次がポリジエチレンマレート(U
ES)、ポリジエチレンサクシネート(SES)ベース
オリゴマーであり、ポリエチレングリコール(PEG)
ベースのサンプルが一番低いTgを有し、この傾向は各
種のポリオールの鎖可撓性と一致している。
ング率、破壊の伸長率を有する強靭なSPU−ベースサ
ンプル等のポリオールの構造にも影響される。硬化フィ
ルムのTg低下は分子鎖をより可撓性にし、ヤング率と
破壊強さを減少させるので、ヤング率と破壊強さの傾向
は硬化したフィルムのガラス遷移温度と一致する。
UM−SPUオリゴマーとオリゴマー/モノマーを80/
20の重量比で混合して、8種のオリゴマー・モノマー系
を製造した。
で測定した。その結果は表4IVとVに比較した。
Claims (1)
- 【請求項1】一般式 式中、R1は水素原子、又はメチル基を表す、R2はC
1〜C4のアルキル基を表す、Rは下記一般式を有する
ポリオールHO−R−OH中のRを表す、 但し、nは300〜800の数−平均分子量を表す、 で示される放射自己硬化性オリゴマー。
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (2)
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Also Published As
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