JPH1045897A - ヒドロキシ官能性ポリウレタンカーボネート、その製造方法および結合剤としてのその使用 - Google Patents
ヒドロキシ官能性ポリウレタンカーボネート、その製造方法および結合剤としてのその使用Info
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Abstract
重合体を開発すること。 【解決手段】ヒドロキシ官能性ポリウレタンカーボネー
トの製造方法であって、 a)数平均分子量が500〜100,000であり、脂
肪族カーボネート基および必要に応じてエステル基を含
有するジヒドロキシ−または高級ヒドロキシ官能性重合
体と、 b)少なくとも1個の第一または第二アミノ基、および
少なくとも1個のヒドロキシ基を含有する化合物とを、
成分a)のカーボネートおよびエステル基と成分b)の
第一または第二アミノ基とのモル比が1:1〜20:1
となる量存在させて反応させることにより、ウレタン基
を形成することからなる該製造方法に関する。この発明
は、前記製造方法で得られるヒドロキシ官能性ポリウレ
タンカーボネート、およびポリウレタン組成物(特に塗
料組成物)の結合剤成分としてのその使用に関する。
Description
ポリウレタンカーボネートの製造方法、得られるヒドロ
キシ官能性ポリウレタンカーボネート、およびポリウレ
タン組成物(特に塗料組成物)の結合剤成分としての使
用に関する。
官能性脂肪族ポリカーボネートが公知である。これらは
加水分解に対する抵抗が高いため、高品質のウレタンプ
ラスチックおよびウレタン塗料の分野で使用されてい
る。それらは、一般に、ジアリールカーボネート(DE-A
1,915,908) またはジアルキルカーボネート(DE-A2,555,
805) との反応により、隣接位ジオールではないジオー
ル類から製造される。文献に記載されるジオール類の中
では、専らもしくは主に1,6−ヘキサンジオールをベ
ースとするものが、かねて商業的な重要性を成し遂げ
た。C4 〜C12ジオールをベースとする単独重合ポリカ
ーボネートは、分子量に依存して30℃と60℃の間の
融点を有する結晶性固体である(「ポリカーボネートの
物理化学」、H.Schnell 、J.Wiley and Sons,1964,15
頁)。例えば、US-A4,553,729 に記載されるような共重
合ポリカーボネートは、実際、室温で液体であるが、ウ
レタンプラスチックおよびウレタン塗料を製造するのが
困難なほどその粘度が高い。
分子量のアジピン酸ポリエステル(EP-A364,052) をベ−
スとするポリエステルポリカーボネートは、結晶性への
傾向が低下し、かつ低粘度を示す。しかし、これらのジ
オールをベースとするウレタンプラスチックスおよびウ
レタン塗料は、加水分解に対する抵抗が低下する。
されるようなポリエステルポリオールはより親水性であ
り、エステル基のために耐候性に劣る。EP-A624,614
は、ポリカーボネートとジアミンとの反応によるポリウ
レタンカーボネートを製造を教示する。純ポリカーボネ
ートを使用すると、得られる生成物は、遊離(fre
e)の末端アミノ基を含有し、室温でワックス状であ
る。この不利にもかかわらず、ポリウレタン製造の重要
な出発材料である。しかし、これらの生成物は、結合剤
または塗料組成物の結合剤としては適当でない。
した従来技術の不利を有さない、ヒドキロキシ官能性カ
ーボネート基を含有する重合体を開発することにある。
驚くべきことに、脂肪族カーボネート基を含有する重合
体と一定のアミノアルコールとの反応により、結晶化に
対して安定で、低粘度のヒドロキシ官能性ポリウレタン
ポリカーボネートが製造されることをここに発見した。
官能性ポリウレタンカーボネートの製造方法であって、 a)数平均分子量が500〜100,000であり、脂
肪族カーボネート基および必要に応じてエステル基を含
有するジヒドロキシ−または高級ヒロキシ官能性重合体
と、 b)少なくとも1個の第一または第二アミノ基、および
少なくとも1個のヒドロキシ基を含有する化合物とを、
成分a)のカーボネートおよびエステル基と成分b)の
第一または第二アミノ基とのモル比が1:1〜20:1
となる量存在させて反応させることにより、ウレタン基
を形成することからなる該製造方法に関する。この発明
は、該製造方法で得られるヒドロキシ官能性ポリウレタ
ンカーボネート、およびポリウレタン組成物(特に塗料
組成物)の結合剤成分としての使用に関する。
ーボネート基含有ヒドロキシ官能性脂肪族重合体は、当
該技術で公知である。ジヒドロキシまたは高級ヒドロキ
シの脂肪族単重合体または共重合体の全てが使用でき
る。カーボネート基に加えて他の基を含有するポリカー
ボネート、例えばポリエステルポリカーボネートまたは
ポリエーテルカーボネートを使用してもよい。ジヒドロ
キシ脂肪族単重合または共重合のポリカーボネートを用
いるのが好ましい。カーボネート基を含有し、成分a)
として使用できる重合体の数平均分子量(Mn、ヒドロ
キシル基含有量およびヒドロキシル官能価から計算)
は、500〜100,000、好ましくは500〜1
0,000、より好ましくは1000〜5000であ
る。
の第一または第二アミノ基、および少なくとも1個のヒ
ドロキシル基を含有する化合物である。例として、エタ
ノールアミン、1−アミノ−2−プロパノール、2−ア
ミノ−1−プロパノール、3−アミノ−1−プロパノー
ル、2−アミノ−1−ブタノール、4−アミノ−1−ブ
タノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノー
ル、2−t−ブチルアミノエタノール、2−アミノ−3
−メチル−ブタノール、メチルアミノエタノール、2−
(エチルアミノ)−エタノール、2−(2−アミノエト
キシ)−エタノール、2−(2−アミノエチルアミノ)
−エタノール、2−((3−アミノ−プロピル)−メチ
ルアミノ)−エタノール、ジエタノールアミン、2−ア
ミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−
(アミノメチル)−1,2−プロパンジオール、3−ア
ミノ−1,2−プロパンジオール、1,1’−イミノジ
−2−プロパノール、2−アミノ−2−ヒドロキシメチ
ル−1,3−プロパンジオール、3−ピペリジノール、
4−ピペリジノール、2,2,6,6,−テトラメチル
−4−ピペリジノール、2−アミノベンジルアルコ−
ル、3−アミノベンジルアルコール、2−(ベンジルア
ミノ)−エタノール、2−アニリノエタノール、2−ア
ミノ−3−フェニル−プロパノール、2−アミノ−1−
フェニル−1,3−プロパンジオールおよびこれらの混
合物が挙げられる。使用が好ましい化合物は、1個の第
一または第二アミノ基、および少なくとも1個のヒドロ
キシ基を含有する脂肪族化合物、ならびにこれらの混合
物である。特に好ましいものは、メチルアミノエタノ−
ル、ジエタノールアミン、1,1’−イミノジ−2−プ
ロパノール、およびこれらの混合物のような、1個の第
二アミノ基および少なくとも1個のヒドロキシル基を含
有する脂肪族化合物である。
ネートおよび必要に応じてエステル基と、成分b)の第
一または第二アミノ基とのモル比が、1:1〜20:
1、好ましくは1.1:1〜10:1、より好ましくは
1.1:1〜3:1に相当する量で使用される。
下、成分a)および成分b)を互いに混合することによ
り行われる。該反応は、20〜180℃、好ましくは4
0〜140℃の温度で行われる。成分a)とb)との反
応を促進するため、および/または反応温度を下げるた
めに、必要に応じて触媒を用いてよい。例として、トリ
エチルアミン;トリブチルアミン;1,4−ジアザビシ
クロ−(2,2,2)−オクタン;N,N−ジメチルベ
ンジルアミン;2−メチルイミダゾール;マンニッヒ塩
基;テトラアルキル−アンモニウムハイドロオキサイ
ド;水酸化リチウム;水酸化ナトリウムなどのアルカリ
ハイドロオキサイド;アルカリフェノレート;リチウ
ム、ナトリウム、またはカリウムのメチレートまたはエ
チレートのようなアルカリアルコレート;EP-A624,614
に記載され、アルカリアルコレートおよびアルキルホル
メート(例えばメチルホルメートまたはエチルホルメー
ト)の混合物を含有する触媒;錫(II)オクトエートま
たはジブチル錫オキサイドのような錫化合物;ならびに
これらの混合物が挙げられる。該反応は、好ましくは触
媒を使わないか、あるいはアルカリアルコレートのよう
な強塩基性触媒を用いて行われる。塩基性触媒を使用す
る場合、必要に応じて反応の完了後に無機または有機の
酸、例えば硫酸、酢酸、メタンスルホン酸、およびp−
トルエンスルホン酸を用いて中和することができる。
よそ1590cm-1のアミンバンドの減少)またはアミ
ン価(amine number)の減少により測定することができ
る。該反応は、一般に、アミン価が5以下になるまで行
われる。本発明により得られるヒドロキシ官能性ポリウ
レタンカーボネートは、ポリウレタン組成物、特に塗料
組成物の重要な結合剤成分であり、ここで、必要に応じ
てポリイソシアネート樹脂のような公知の架橋剤と組み
合わせて使用してもよい。以下の実施例の部および%
は、ほかに示さない限り重量を示す。
ースとし、OH含有量が1.7%、数平均分子量が20
00g/モルの単重合ポリカーボネート(デモフェン
(Demophen)2020、バイエル・エージー)ポリカーボネート2 : 1,6−ヘキサンジオールおよ
びε−カプロラクトンをベースとし、OH含有量が1.
7%、数平均分子量が2000g/モルの脂肪族ポリエ
ステルポリカーボネート(デモフェン(Demophen)C2
00、バイエル・エージー) 実施例で示した粘度は、すべてDIN53019に従
い、回転粘度計を用いて、せん断速度28.9s-1にて
測定した。
チルアミノエタノールと混合し、攪拌しながら120℃
に加熱した。35時間後、アミン価は4に減少した。こ
の生成物は、OH含有量が8.8%、粘度が176mPa
・s であった。
ジエタノールアミンと混合し、攪拌しながら120℃に
加熱した。20時間後、アミン価は3に減少した。この
生成物は、OH含有量が11.9%、粘度が500mPa
・s であった。
タノ−ルアミンと混合し、攪拌しながら120℃に加熱
した。25時間後、アミン価は4に減少した。この生成
物は、OH含有量が10.0%、粘度が1474mPa・
s であった。
た。メチルアミノエタノール85.2gとナトリウムメ
チレート30%のメタノ−ル溶液4.2gとの混合物を
30分かけて添加した。さらに60℃で60分後、アミ
ン価は1に減少した。この生成物は、ワックス状に凝固
し、OH含有量が4.4%であった。
た。メチルアミノエタノール368.5gとナトリウム
メチレート30%のメタノ−ル溶液7.2gとの混合物
を30分かけて添加した。さらに60℃で2時間後、ア
ミン価は3に減少した。この生成物をメタンスルホン酸
で中和した。OH含有量は7.6%、粘度は797mPa
・s であった。
た。メチルアミノエタノール433.4gとナトリウム
メチレート30%のメタノ−ル溶液4.2gとの混合物
を35分かけて添加した。さらに60℃で60分後、ア
ミン価は3に減少した。この生成物は、OH含有量が1
2.0%、粘度が157mPa・s であった。
た。メチルアミノエタノール220g、ジエタノールア
ミン307gおよびナトリウムメチレート30%のメタ
ノ−ル溶液14gの混合物を75分かけて添加した。さ
らに60℃で60分後、アミン価は2に減少した。この
生成物を硫酸でpH7に調整し、濾過した。OH含有量
は12.1%、粘度は140mPa・s であった。
た。メチルアミノエタノール44.6gとナトリウムメ
チレート30%のメタノ−ル溶液との混合物を35分か
けて添加した。さらに60℃で2時間後、アミン価は1
に減少した。OH含有量は4.3%、粘度は1091m
Pa・s であった。
ンジイソシアネートをベースとする無溶媒脂肪族ポリイ
ソシアネート(デズモジュール(Desmodur) N320
0、NCO含有量23.0%,バイエル・エージーから
入手)95gおよびジブチル錫オキサイド0.2gと混
合した。この混合物を、試験パネルに層厚み5mmにて
塗布した。室温で14日後に、透明なコーティングが得
られ、このコーティングは、耐候性およびケン化に対す
る抵抗が高く、そしてショア−A硬度が80であった。
タンジイソシアネートをベースとする無溶媒芳香族ポリ
イソシアネート(デズモジュール(Desmodur)VL、NC
O含有量31.5%,バイエル・エージーから入手)6
0gと均一に混合した。この混合物を、試験パネルに層
厚み5mmにて塗布した。室温で3日後に、透明なコー
ティングが得られ、このコーティングは、耐候性および
ケン化に対する抵抗が高く、そしてショア−D硬度が6
0であった。
したが、この説明は単にその説明のためと理解され、特
許請求の範囲に限定されるものを除いて、種々の変更態
様が本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発
明において当業者によりなされ得ると解釈されるべきで
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】ヒドロキシ官能性ポリウレタンカーボネー
トの製造方法であって、 a)数平均分子量が500〜100,000であり、脂
肪族カーボネート基および必要に応じてエステル基を含
有するジヒドロキシ−または高級ヒドロキシ官能性重合
体と、 b)少なくとも1個の第一または第二アミノ基、および
少なくとも1個のヒドロキシ基を含有する化合物とを、
成分a)のカーボネートおよびエステル基と成分b)の
第一または第二アミノ基とのモル比が1:1〜20:1
になる量存在させて反応させることにより、ウレタン基
を形成することからなる該製造方法。 - 【請求項2】a)数平均分子量が500〜100,00
0であり、脂肪族カーボネート基および必要に応じてエ
ステル基を含有するジヒドロキシ−または高級ヒドロキ
シ官能性重合体と、 b)少なくとも1個の第一または第二アミノ基、および
少なくとも1個のヒドロキシ基を含有する化合物とを、
成分a)のカーボネートおよびエステル基と成分b)の
第一または第二アミノ基とのモル比が1:1〜20:1
になる量存在させて反応させることからなる工程により
製造されるヒドロキシ官能性ポリウレタンカーボネー
ト。 - 【請求項3】請求項2のヒドロキシ官能性ポリウレタン
カーボネートを結合剤成分として含有する組成物。 - 【請求項4】請求項2のヒドロキシ官能性ポリウレタン
カーボネートを結合剤成分として含有する塗料組成物。
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