JP2024059565A - シロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に薄膜化が可能なシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物を提供すること。【解決手段】(A)シロキサン変性ポリウレタン樹脂、(B)溶剤を含み、(A)成分が、(a)式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物(R13SiO1/2)k(R12SiO2/2)p(R1SiO3/2)q(SiO4/2)r(1)(b)ジイソシアネート化合物(c)ポリオール等の有機化合物を含み、(a)1モルに対し、(c)mモル、(b)(1+m)×(0.9~1.2)モルであり、かつmが0.2モル以上1.6モル未満である組成物の硬化物であって、(B)成分の含有量が、50~98質量%であるシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、シロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物に関し、さらに詳述すると、揮発性有機溶剤を乾燥・除去するだけで、ガス透過性、強度、伸びに優れたシロキサン変性ポリウレタン樹脂膜を容易に得ることができるシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物に関する。
ポリウレタン樹脂は、引張強度、耐屈曲性、耐摩耗性、耐油性に優れ、かつ組成により熱可塑性あるいは熱硬化性とすることができるため、様々な形状に加工できる。
一方、シリコーン樹脂は、耐熱性、撥水性、滑り性、電気絶縁性に優れるなど、様々な特徴を有していることに加え、高いガス透過性を有する樹脂であることが知られている。
一方、シリコーン樹脂は、耐熱性、撥水性、滑り性、電気絶縁性に優れるなど、様々な特徴を有していることに加え、高いガス透過性を有する樹脂であることが知られている。
近年は、これらの樹脂を用いて、廃棄ガスあるいは空気中から炭酸ガスを分離、濃縮するための気体分離膜も開発されているが、樹脂単独ではガス透過性や選択性が不十分であるため、樹脂中に複合化材料を配合したハイブリッド材料が開発されている。
複合化材料としては、シリカ、アルミナ、ゼオライト、有機金属構造体(MOF)等、様々な材料が用いられている。
他方、複合化材料と組み合わされるバインダー用の樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテル等の樹脂が提案されている(特許文献1~5)。特に、PIM-1(5,5’,6,6’-テトラヒドロキシ-3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビスインダンとテトラフルオロテレフタロニトリルの縮合物)と呼ばれる樹脂(非特許文献1)は、剛直で高いガス透過性を有している。
しかし、PIM-1は、このポリマーの溶液から膜を製造した場合、溶剤が揮発する際に、膜が収縮しやすい。また、合成原料が高価であること、精製工程が煩雑であることから、工業的に利用するには難がある。
他方、複合化材料と組み合わされるバインダー用の樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテル等の樹脂が提案されている(特許文献1~5)。特に、PIM-1(5,5’,6,6’-テトラヒドロキシ-3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビスインダンとテトラフルオロテレフタロニトリルの縮合物)と呼ばれる樹脂(非特許文献1)は、剛直で高いガス透過性を有している。
しかし、PIM-1は、このポリマーの溶液から膜を製造した場合、溶剤が揮発する際に、膜が収縮しやすい。また、合成原料が高価であること、精製工程が煩雑であることから、工業的に利用するには難がある。
シリコーン樹脂組成物もバインダー用樹脂組成物として有望であり、特に、付加硬化型組成物は、薄膜化、高強度化が容易であるため、有用である。しかし、配合される複合化材料にアミノ基等のヘテロ原子を含む官能基が存在すると白金の触媒毒となるため、付加硬化型組成物は、硬化阻害を生じてしまう。
この点を解決するため、縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を用いた気体分離膜も提案されている(特許文献3)が、強度が低いため、薄膜化が困難である。また、湿気硬化型組成物であるため、硬化が完了するまでに長時間を必要とし、コスト的に有利な気体分離膜の連続製膜法に適していない。
以上のことから、バインダー用樹脂として、容易かつ安価に入手可能であり、強度と柔軟性に優れ、しかも、揮発性溶剤に可溶で、連続製膜化に適している樹脂及び連続製膜化が可能なコーティング剤組成物が望まれている。
P.M.Budd,et al,J.Memb.Sci.,325,(2008),851-860
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、原料樹脂の合成が容易で、かつ引張強さ等の樹脂物性値とガス透過性が高い薄膜を与え、しかも原料樹脂が揮発性の有機溶剤に可溶であるため、溶剤を乾燥・除去するだけで薄膜化が可能となるシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の組成のシロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物を硬化させて得られた樹脂を含むコーティング剤組成物が上記課題を解決できることを見出し、本発明をなすに至った。なお、本発明において、樹脂が、「揮発性有機溶剤に可溶である」状態又は「揮発性有機溶剤に溶解した」状態には、目視観察による溶液の外観が透明な状態、微濁又は白濁している状態のいずれも含まれるものとする。
即ち、本発明は、
1. 下記(A)及び(B)成分:
(A)シロキサン変性ポリウレタン樹脂
(B)1気圧下での沸点が180℃以下の揮発性有機溶剤
を含むシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物であって、
前記(A)成分が、下記(a)~(c)成分:
(a)下記式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物
(R1 3SiO1/2)k(R1 2SiO2/2)p(R1SiO3/2)q(SiO4/2)r (1)
[式(1)中、R1は、互いに独立して、炭素数1~10の1価炭化水素基並びに下記式(2)及び(3)で表される基から選ばれる基であり、ただし、全R1基中の2個が、下記式(2)又は(3)で表される基である。k、p、q及びrは、それぞれ、k>0の整数、p≧0の整数、q≧0の整数、r≧0の整数であり、ただし、k+p+q≧2の整数である。また、括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、任意である。
(式(2)中、R4は、水素原子又はメチル基であり、xは、0~4の整数、yは、0又は1、zは、0~6の整数であって、yが1のとき、xは、0~4の整数、zは、1~6の整数、かつx+zは、1~10の整数であり、yが0のとき、xは、0~4の整数、zは、0~6の整数、かつx+zは、1~10の整数である。
式(3)中、R2は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~5の1価炭化水素基及び炭素数1~5のアルコキシ基から選ばれる基であり、R3は、水素原子又はメチル基である。sは、0~4の整数、tは、2~4の整数、uは、1~3の数である。
破線は、結合手を表す。)]
(b)イソシアネート基を1分子中に2個有するジイソシアネート化合物
(c)イソシアネート基と反応し得る官能基を1分子中に2個有する有機化合物
を含み、前記(a)~(c)成分の配合量が、(a)成分1モルに対し、(c)成分mモル、(b)成分(1+m)×(0.9~1.2)モルであり、かつmが、0.2モル以上1.6モル未満であるシロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物の硬化物であって、
前記(B)成分の含有量が、コーティング剤組成物全体の50~98質量%であるシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物、
2. 前記式(2)で表される基のyが、0である1記載のコーティング剤組成物、
3. 前記式(3)で表される基が、下記式(3.1a)、(3.2a)又は(3.3a)で表される基である1または2記載のコーティング剤組成物、
(式中、t及びuは、前記と同じである。破線は、結合手を表す。)
4. 前記(b)成分が、下記式(7)で表される1~3のいずれかに記載のコーティング剤組成物、
OCN-Q-NCO (7)
(前記式中、Qは、炭素数1~20の2価炭化水素基である。)
5. 前記式(7)において、Qが、直鎖状若しくは分岐状アルキレン基又は脂環式構造を有するアルキレン基である4記載のコーティング剤組成物、
6. 前記(B)成分が、分子中に酸素原子を含み、1気圧下における沸点が120℃以下である1~5のいずれかに記載のコーティング剤組成物、
7. 前記シロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物が、さらに、(d)ウレタン硬化触媒を含む1~6のいずれかに記載のコーティング剤組成物、
8. 1~7のいずれかに記載のコーティング剤組成物から形成されたコーティング膜、
9. 8記載のコーティング膜を有する物品
を提供する。
1. 下記(A)及び(B)成分:
(A)シロキサン変性ポリウレタン樹脂
(B)1気圧下での沸点が180℃以下の揮発性有機溶剤
を含むシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物であって、
前記(A)成分が、下記(a)~(c)成分:
(a)下記式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物
(R1 3SiO1/2)k(R1 2SiO2/2)p(R1SiO3/2)q(SiO4/2)r (1)
[式(1)中、R1は、互いに独立して、炭素数1~10の1価炭化水素基並びに下記式(2)及び(3)で表される基から選ばれる基であり、ただし、全R1基中の2個が、下記式(2)又は(3)で表される基である。k、p、q及びrは、それぞれ、k>0の整数、p≧0の整数、q≧0の整数、r≧0の整数であり、ただし、k+p+q≧2の整数である。また、括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、任意である。
式(3)中、R2は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~5の1価炭化水素基及び炭素数1~5のアルコキシ基から選ばれる基であり、R3は、水素原子又はメチル基である。sは、0~4の整数、tは、2~4の整数、uは、1~3の数である。
破線は、結合手を表す。)]
(b)イソシアネート基を1分子中に2個有するジイソシアネート化合物
(c)イソシアネート基と反応し得る官能基を1分子中に2個有する有機化合物
を含み、前記(a)~(c)成分の配合量が、(a)成分1モルに対し、(c)成分mモル、(b)成分(1+m)×(0.9~1.2)モルであり、かつmが、0.2モル以上1.6モル未満であるシロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物の硬化物であって、
前記(B)成分の含有量が、コーティング剤組成物全体の50~98質量%であるシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物、
2. 前記式(2)で表される基のyが、0である1記載のコーティング剤組成物、
3. 前記式(3)で表される基が、下記式(3.1a)、(3.2a)又は(3.3a)で表される基である1または2記載のコーティング剤組成物、
4. 前記(b)成分が、下記式(7)で表される1~3のいずれかに記載のコーティング剤組成物、
OCN-Q-NCO (7)
(前記式中、Qは、炭素数1~20の2価炭化水素基である。)
5. 前記式(7)において、Qが、直鎖状若しくは分岐状アルキレン基又は脂環式構造を有するアルキレン基である4記載のコーティング剤組成物、
6. 前記(B)成分が、分子中に酸素原子を含み、1気圧下における沸点が120℃以下である1~5のいずれかに記載のコーティング剤組成物、
7. 前記シロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物が、さらに、(d)ウレタン硬化触媒を含む1~6のいずれかに記載のコーティング剤組成物、
8. 1~7のいずれかに記載のコーティング剤組成物から形成されたコーティング膜、
9. 8記載のコーティング膜を有する物品
を提供する。
本発明のシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物は、原料樹脂の合成が容易で、安価に提供可能である。また、原料樹脂が揮発性有機溶剤に可溶であるため、溶剤を乾燥・除去するだけで、ガス透過性、強度、柔軟性に優れた平滑性のある薄膜を容易に得ることができる。
以下に本発明について詳述する。
本発明のシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物は、下記(A)及び(B)成分を含む。
(A)シロキサン変性ポリウレタン樹脂
(B)1気圧下での沸点が180℃以下の揮発性有機溶剤
本発明のシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物は、下記(A)及び(B)成分を含む。
(A)シロキサン変性ポリウレタン樹脂
(B)1気圧下での沸点が180℃以下の揮発性有機溶剤
〔(A)成分〕
(A)成分は、下記(a)~(c)成分を含むシロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物を硬化させて得られたシロキサン変性ポリウレタン樹脂である。
(1-1)(a)成分
(a)成分は、下記式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物である。
(R1 3SiO1/2)k(R1 2SiO2/2)p(R1SiO3/2)q(SiO4/2)r (1)
(A)成分は、下記(a)~(c)成分を含むシロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物を硬化させて得られたシロキサン変性ポリウレタン樹脂である。
(1-1)(a)成分
(a)成分は、下記式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物である。
(R1 3SiO1/2)k(R1 2SiO2/2)p(R1SiO3/2)q(SiO4/2)r (1)
前記式(1)において、R1は、互いに独立して、炭素数1~10の1価炭化水素基及び下記式(2)及び(3)で表される基から選ばれる基である。ただし、全R1基中の2個が、下記式(2)又は(3)で表される基である。
式(1)において、R1の炭素数1~10の1価炭化水素基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数1~10、好ましくは炭素数1~6、さらに好ましくは炭素数1~3のアルキル基;炭素数5~10、好ましくは炭素数5~8のシクロアルキル基;炭素数6~10、好ましくは炭素数6~8のアリール基;炭素数7~10のアラルキル基などが挙げられる。
R1の1価炭化水素基の具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、n-ノニル、n-デシル基等のアルキル基;シクロペンチル、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル、トリル基等のアリール基;ベンジル、フェネチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
これらの中でも、R1は、好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
R1の1価炭化水素基の具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、n-ノニル、n-デシル基等のアルキル基;シクロペンチル、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル、トリル基等のアリール基;ベンジル、フェネチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
これらの中でも、R1は、好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
式(2)において、R4は、水素原子又はメチル基であり、xは、0~4の整数、yは、0又は1、zは、0~6の整数であって、yが1のとき、xは、0~4の整数、zは、1~6の整数、かつx+zは、1~10の整数であり、yが0のとき、xは、0~4の整数、zは、0~6の整数、かつx+zは、1~10の整数である。好ましくは、yは0である。
式(2)で表される基の具体例としては、例えば、下記式で表されるものが挙げられるが、これらに限定されない。これらの中でも、式(2.2b)、(2.4f)、(2.4h)、(2.4k)で表される基が好ましい。
式(3)において、R2は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~5の1価炭化水素基及び炭素数1~5のアルコキシ基から選ばれる基である。
R2の炭素数1~5の1価炭化水素基としては、直鎖状、分岐状のいずれでもよく、その具体的としては、R1で例示した基のうち、炭素数1~5の直鎖状又は分岐状のものと同様のものが挙げられるが、中でも、好ましくはメチル基、イソプロピル基、t-ブチル基である。
R2の炭素数1~5のアルコキシ基としては、炭素数1~3のものが好ましく、その具体例としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、n-ペントキシ基等を挙げることができる。中でも、好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
R3は、水素原子又はメチル基である。
R2の炭素数1~5の1価炭化水素基としては、直鎖状、分岐状のいずれでもよく、その具体的としては、R1で例示した基のうち、炭素数1~5の直鎖状又は分岐状のものと同様のものが挙げられるが、中でも、好ましくはメチル基、イソプロピル基、t-ブチル基である。
R2の炭素数1~5のアルコキシ基としては、炭素数1~3のものが好ましく、その具体例としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、n-ペントキシ基等を挙げることができる。中でも、好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
R3は、水素原子又はメチル基である。
sは、0~4の整数であり、好ましくは0~2の整数である。
tは、2~4の整数であり、好ましくは2又は3である。
uは、1~3の数であるが、uが付された括弧内の繰り返し単位は、化学的に単一の繰り返し単位であっても、異なる繰り返し単位の組み合せであって、その平均値が、1~3の数であるものであってもよい。uが0のときは、水酸基がフェノール性であり、例えば、イソシアネート基に対する反応性が低くなってしまうため、uは、1以上である。異なる繰り返し単位の組み合せである場合も、uが0の場合は、含まれない。また、uが3を超えると耐熱性が低下するため、uが3を超える場合も含まれず、uは、1~3の数である。uが付された括弧内の繰り返し単位は、化学的に単一の繰り返し単位であることが特に好ましい。
tは、2~4の整数であり、好ましくは2又は3である。
uは、1~3の数であるが、uが付された括弧内の繰り返し単位は、化学的に単一の繰り返し単位であっても、異なる繰り返し単位の組み合せであって、その平均値が、1~3の数であるものであってもよい。uが0のときは、水酸基がフェノール性であり、例えば、イソシアネート基に対する反応性が低くなってしまうため、uは、1以上である。異なる繰り返し単位の組み合せである場合も、uが0の場合は、含まれない。また、uが3を超えると耐熱性が低下するため、uが3を超える場合も含まれず、uは、1~3の数である。uが付された括弧内の繰り返し単位は、化学的に単一の繰り返し単位であることが特に好ましい。
式(3)で表される基の具体例としては、例えば、下記式で表されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
これらの中でも、下記式(3.1a)、(3.2a)及び(3.3a)で表されるものが好ましい。
前記式(3.1a)、(3.2a)及び(3.3a)で表される基の具体例としては、下記式で表される基が挙げられるが、これらに限定されない。これらの中でも、式(3.1a)-1、(3.2a)-1~(3.2a)-5、(3.3a)-1で表される基が好ましい。
式(1)において、k、p、q及びrは、k>0の整数、p≧0の整数、q≧0の整数、r≧0の整数である。ただし、k+p+q≧2の整数である。
kは、好ましくは2~5の整数であり、より好ましくは2~4の整数である。
pは、好ましくは2~100の整数であり、より好ましくは5~80の整数である。
qは、好ましくは0~3の整数であり、より好ましくは0~2の整数であり、さらに好ましくは1又は2である。
rは、好ましくは0~3の整数であり、より好ましくは0又は1であり、さらに好ましくは0である。
k+p+qは、好ましくはk+p+q≧5の整数であり、より好ましくはk+p+q≧8の整数である。
なお、上記括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、特に制限されず、ランダムに結合していても、ブロック構造を形成していてもよい。
kは、好ましくは2~5の整数であり、より好ましくは2~4の整数である。
pは、好ましくは2~100の整数であり、より好ましくは5~80の整数である。
qは、好ましくは0~3の整数であり、より好ましくは0~2の整数であり、さらに好ましくは1又は2である。
rは、好ましくは0~3の整数であり、より好ましくは0又は1であり、さらに好ましくは0である。
k+p+qは、好ましくはk+p+q≧5の整数であり、より好ましくはk+p+q≧8の整数である。
なお、上記括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、特に制限されず、ランダムに結合していても、ブロック構造を形成していてもよい。
本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物としては、前記式(1)において、kが、2~5の整数であり、pが、2~100の整数であり、qが、0~3の整数であり、rが、0であり、かつ全R1基中の2個が、前記式(2)又は(3)で表される基であるものが好ましい。なお、シロキサン変性ポリウレタン樹脂の揮発性有機溶剤への溶解性を損なわない範囲で、全R1基中における前記式(2)又は(3)で表される基が3個以上の成分を含んでいても構わない。
水酸基含有有機ケイ素化合物として特に好ましいものは、全R1基中で2個の前記式(2)又は(3)で表される基が、分子鎖の末端のみに含まれるものである。
水酸基含有有機ケイ素化合物として特に好ましいものは、全R1基中で2個の前記式(2)又は(3)で表される基が、分子鎖の末端のみに含まれるものである。
(1-2)(a)成分の特性
本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物の重量平均分子量は、好ましくは400~15,000であり、より好ましくは600~10,000であり、さらに好ましくは600~8,000であり、特に好ましくは600~6,000である。なお、この重量平均分子量とは、下記条件に基づいて測定したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算値である。
〔測定条件〕
展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:0.6mL/min
検出器:示差屈折率検出器(RI)
カラム:TSK Guardcolumn SuperH-H
TSKgel SuperHM-N(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH2500(6.0mmI.D.×15cm×1)
(いずれも東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
試料注入量:50μL(濃度0.3質量%のTHF溶液)
本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物の重量平均分子量は、好ましくは400~15,000であり、より好ましくは600~10,000であり、さらに好ましくは600~8,000であり、特に好ましくは600~6,000である。なお、この重量平均分子量とは、下記条件に基づいて測定したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算値である。
〔測定条件〕
展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:0.6mL/min
検出器:示差屈折率検出器(RI)
カラム:TSK Guardcolumn SuperH-H
TSKgel SuperHM-N(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH2500(6.0mmI.D.×15cm×1)
(いずれも東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
試料注入量:50μL(濃度0.3質量%のTHF溶液)
本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物の動粘度は、好ましくは10~10,000mm2/sであり、より好ましくは20~5,000mm2/sである。なお、動粘度の測定方法は、JIS Z 8803:2011記載のキャノン-フェンスケ粘度計を用いて測定した25℃における値である。
また、JIS K 0070:1992による水酸基価から求めた平均分子量は、好ましくは400~15,000であり、より好ましくは600~10,000であり、さらに好ましくは600~8,000であり、特に好ましくは600~6,000である。
また、JIS K 0070:1992による水酸基価から求めた平均分子量は、好ましくは400~15,000であり、より好ましくは600~10,000であり、さらに好ましくは600~8,000であり、特に好ましくは600~6,000である。
(1-3)(a)成分の製造方法
本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物は、例えば、下記式(4)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、下記一般式(5)又は(6)で表される、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物とを、ハイドロシリレーションすることによって得ることができる。
(R5 3SiO1/2)k(R5 2SiO2/2)p(R5SiO3/2)q(SiO4/2)r (4)
本発明で用いられる水酸基含有有機ケイ素化合物は、例えば、下記式(4)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、下記一般式(5)又は(6)で表される、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物とを、ハイドロシリレーションすることによって得ることができる。
(R5 3SiO1/2)k(R5 2SiO2/2)p(R5SiO3/2)q(SiO4/2)r (4)
オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記式(4)で表されるものが用いられる。
(R5 3SiO1/2)k(R5 2SiO2/2)p(R5SiO3/2)q(SiO4/2)r (4)
(R5 3SiO1/2)k(R5 2SiO2/2)p(R5SiO3/2)q(SiO4/2)r (4)
式(4)において、R5は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~10の1価炭化水素基である。ただし、全R5基中の2個が水素原子である。
R5の1価炭化水素基としては、R1で例示した基と同様のものが挙げられるが、中でも、好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
k、p、q及びrは、前記と同じである。
なお、上記括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、特に制限されず、ランダムに結合していても、ブロック構造を形成していてもよい。
R5の1価炭化水素基としては、R1で例示した基と同様のものが挙げられるが、中でも、好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
k、p、q及びrは、前記と同じである。
なお、上記括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、特に制限されず、ランダムに結合していても、ブロック構造を形成していてもよい。
オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、前記式(4)において、kが、2~5の整数であり、pが、2~100の整数であり、qが、0~3の整数であり、rが、0であり、かつ全R5基中の2個が、水素原子であるものが好ましい。また、2個の水素原子が、オルガノハイドロジェンポリシロキサン分子中の末端のみにあるものが特に好ましい。
なお、得られるシロキサン変性ポリウレタン樹脂の揮発性有機溶剤への溶解性を損なわない範囲で、全R5基中の水素原子が3個以上の成分を含んでいても構わない。
なお、得られるシロキサン変性ポリウレタン樹脂の揮発性有機溶剤への溶解性を損なわない範囲で、全R5基中の水素原子が3個以上の成分を含んでいても構わない。
前記式(4)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンの具体例としては、例えば、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖片末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、分子鎖片末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、分子鎖片末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖片末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、(CH3)3SiO1/2単位と(CH3)2HSiO1/2単位と(CH3)2SiO単位とCH3SiO3/2単位からなる共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位と(CH3)2SiO単位とCH3SiO3/2単位からなる共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位と(C6H5)2SiO単位と(CH3)2SiO単位とCH3SiO3/2単位からなる共重合体、(CH3)(C6H5)HSiO1/2単位と(CH3)2SiO単位とCH3SiO3/2単位からなる共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位と(CH3)2SiO単位とC6H5SiO3/2単位からなる共重合体等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
一方、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物としては、下記式(5)又は(6)で表されるものが用いられる。
式(5)で表される基の具体例としては、例えば、下記式で表されるものが挙げられるが、これらに限定されない。これらの中でも、式(5.2b)、(5.4f)、(5.4h)、(5.4k)で表される基が好ましい。
式(6)で表される基の具体例としては、例えば、下記式で表されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
前記式(6.1a)、(6.2a)及び(6.3a)で表される基の具体例としては、下記式で表される基が挙げられるが、これらに限定されない。これらの中でも、式(6.1a)-1、(6.2a)-1~(6.2a)-5、(6.3a)-1で表されるものが好ましい。
式(6)で表される、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物は、例えば、以下の方法によって得ることができる。
オルトアリルフェノール、オイゲノール(2-メトキシ-4-アリルフェノール)等の市販品として入手が容易な、分子内にアリル基を有するフェノール化合物を出発原料とする場合、公知の方法によって、フェノール性水酸基に、所定量のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン等のいずれか、あるいはこれらの混合物を付加反応させることによって得ることができる。
オルトアリルフェノール、オイゲノール(2-メトキシ-4-アリルフェノール)等の市販品として入手が容易な、分子内にアリル基を有するフェノール化合物を出発原料とする場合、公知の方法によって、フェノール性水酸基に、所定量のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン等のいずれか、あるいはこれらの混合物を付加反応させることによって得ることができる。
また、例えば、フェノール、2,6-ジメチルフェノール、2,4-ジ-t-ブチルフェノール、2,6-ジ-t-ブチルフェノール等のフェノール化合物を出発原料とする場合、先ずは、公知の方法により、塩基性条件下で、これらのフェノール化合物に、臭化アリル、塩化アリル、塩化メタリル等のハロゲン化アリル化合物を反応させ、アリル(又はメタリル)フェニルエーテルを得る。
次いで、アリル基の熱転位反応を行い、アリル化(又はメタリル化)フェノールを得て、これに、前記と同様に、所定量のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン等のいずれか、あるいはこれらの混合物を付加反応させることによって得ることができる。
次いで、アリル基の熱転位反応を行い、アリル化(又はメタリル化)フェノールを得て、これに、前記と同様に、所定量のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン等のいずれか、あるいはこれらの混合物を付加反応させることによって得ることができる。
アリル基の熱転位反応は、オルト位又はパラ位に生じるため、高純度品を得るためには、2,6-ジメチルフェノール、2,4-ジ-t-ブチルフェノール、2,6-ジ-t-ブチルフェノールのように、オルト位及びパラ位のうちの1か所のみが空位である化合物を用いることがより好ましい。
上記式(4)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、上記式(5)又は(6)で表される水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物との反応において、反応に供する水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物の量は特に限定されないが、オルガノハイドロジェンポリシロキサンが有するヒドロシリル基のモル数に対し、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物が有する脂肪族不飽和基(アリル又はメタリル)のモル数が過剰となる量比が好ましい。
例えば、ヒドロシリル基1モルに対し、脂肪族不飽和基のモル数が好ましくは1~5モル、より好ましくは1~2モル、さらに好ましくは1~1.5モルとなる量比がよい。1モル未満であると、脂肪族不飽和基の量が足りずに、脱水素を生じやすくなってしまう場合がある。一方、5モルを超えると、水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物の未反応物が大量に反応系に残るため、不経済となる場合がある。
前記式(4)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、前記式(5)又は(6)の水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物とのハイドロシリレーション反応は、触媒の存在下で行われるのが好ましいが、触媒としては、特に制限されず、従来公知の付加反応触媒を使用することができる。
触媒の具体例としては、例えば、白金(白金黒を含む。)、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等の白金族金属の単体、これら白金族金属や金、ニッケル、コバルト等を有する金属触媒等が挙げられる。これらの中でも特に、白金、パラジウム又はロジウムを有する金属触媒が好ましい。
白金、パラジウム又はロジウムを有する触媒の具体例としては、例えば、PtCl4、H2PtCl6・6H2O、Pt-エーテル錯体、Pt-オレフィン錯体、PdCl2(PPh3)2、PdCl2(PhCN)2、RhCl2(PPh3)3(前記式中、Phは、フェニル基である。)、塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサンとの錯体等が挙げられる。これらの触媒は、1種単独で用いても、2種以上の混合物として用いてもよい。
これらの中でも、さらに好ましくは白金を有する金属触媒であり、特に好ましくはKarstedt触媒(1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジビニルジシロキサンと塩化白金酸の重曹中和物との錯体)である。
なお、これらの触媒は、必要に応じて、アルコール類、芳香族類、炭化水素類、ケトン類等の溶媒で希釈して用いることができる。
白金、パラジウム又はロジウムを有する触媒の具体例としては、例えば、PtCl4、H2PtCl6・6H2O、Pt-エーテル錯体、Pt-オレフィン錯体、PdCl2(PPh3)2、PdCl2(PhCN)2、RhCl2(PPh3)3(前記式中、Phは、フェニル基である。)、塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサンとの錯体等が挙げられる。これらの触媒は、1種単独で用いても、2種以上の混合物として用いてもよい。
これらの中でも、さらに好ましくは白金を有する金属触媒であり、特に好ましくはKarstedt触媒(1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジビニルジシロキサンと塩化白金酸の重曹中和物との錯体)である。
なお、これらの触媒は、必要に応じて、アルコール類、芳香族類、炭化水素類、ケトン類等の溶媒で希釈して用いることができる。
触媒の量は、特に制限されず、触媒量であればよい。触媒量とは、前記付加反応を進行させるのに十分な量であり、例えば、オルガノハイドロジェンポリシロキサン100質量部に対して、前記金属触媒の主金属原子換算量で、好ましくは0.02質量部以下、より好ましくは0.00001~0.02質量部、さらに好ましくは0.0001~0.01質量部、特に好ましくは0.0003~0.005質量部である。
触媒は、反応の初めから全量を添加しても、反応途中に数回に分けて添加してもよい。
低触媒量であっても十分に反応を進行させることができる。しかし、触媒の量が少なすぎると反応速度が遅くなりすぎる場合があるため、前記下限値以上が好ましい。また、触媒の量が多すぎても反応速度は格別に向上せず、不経済となる場合がある。
低触媒量であっても十分に反応を進行させることができる。しかし、触媒の量が少なすぎると反応速度が遅くなりすぎる場合があるため、前記下限値以上が好ましい。また、触媒の量が多すぎても反応速度は格別に向上せず、不経済となる場合がある。
得られる(a)水酸基含有有機ケイ素化合物(ヒドロキシ基含有シロキサン)に残存金属触媒が多く含まれていると、着色の原因となる。そのため、残存金属触媒量は少ない方がよい。本発明における製造方法では、得られるヒドロキシ基含有シロキサンが含有する金属触媒の量を、該シロキサン100質量部に対して、主金属原子の換算量として、好ましくは0.02質量部以下、より好ましくは0.01質量部以下、さらに好ましくは0.005質量部以下とすることができる。
なお、付加反応終了後に、活性炭等によって、残存金属触媒を吸着除去してもよい。
なお、付加反応終了後に、活性炭等によって、残存金属触媒を吸着除去してもよい。
本発明におけるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと水酸基及び脂肪族不飽和基を有する化合物とのハイドロシリレーション反応では、必要に応じて、溶剤を用いても構わない。
溶剤の具体例としては、エタノール、2-プロパノールなどのアルコール類;トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類;ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類;テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリルなどを挙げることができる。
溶剤の具体例としては、エタノール、2-プロパノールなどのアルコール類;トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類;ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類;テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリルなどを挙げることができる。
ハイドロシリレーションの反応温度は、好ましくは20~200℃、より好ましくは40~180℃、さらに好ましくは60~150℃である。反応時間は、好ましくは20時間以内、より好ましくは12時間以内、さらに好ましくは8時間以内である。
(2)(b)成分
(b)成分は、イソシアネート基を1分子中に2個有するジイソシアネート化合物である。(b)成分としては、1分子中にイソシアネート基を2個有していれば特に限定されるものではなく、例えば、下記式(7)で表されるものが挙げられる。
OCN-Q-NCO (7)
(前記式中、Qは、炭素数1~20の2価炭化水素基である。)
(b)成分は、イソシアネート基を1分子中に2個有するジイソシアネート化合物である。(b)成分としては、1分子中にイソシアネート基を2個有していれば特に限定されるものではなく、例えば、下記式(7)で表されるものが挙げられる。
OCN-Q-NCO (7)
(前記式中、Qは、炭素数1~20の2価炭化水素基である。)
Qの2価炭化水素基としては、例えば、好ましくは炭素数1~15、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~8の直鎖状又は分岐状アルキレン基;好ましくは炭素数3~10、より好ましくは炭素数3~6のシクロアルキレン基;好ましくは炭素数4~15、より好ましくは炭素数4~13の脂環式構造を有するアルキレン基;好ましくは炭素数6~15、より好ましくは炭素数6~10のアリーレン基;好ましくは炭素数7~15、より好ましくは炭素数7~13のアラルキレン基等が挙げられ、さらに、これらを組み合わせた基などが挙げられる。
これらの中でも、Qは、直鎖状又は分岐状アルキレン基、脂環式構造を有するアルキレン基、アラルキレン基が好ましく、直鎖状又は分岐状アルキレン基、脂環式構造を有するアルキレン基がより好ましい。
これらの中でも、Qは、直鎖状又は分岐状アルキレン基、脂環式構造を有するアルキレン基、アラルキレン基が好ましく、直鎖状又は分岐状アルキレン基、脂環式構造を有するアルキレン基がより好ましい。
アルキレン基の具体例としては、メチレン、エチレン、トリメチレン、プロピレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ドデカメチレン、テトラデカメチレン等が挙げられる。
シクロアルキレン基の具体例としては、シクロペンチレン、シクロヘキシレン基等が挙げられる。
脂環式構造を有するアルキレン基としては、飽和脂環式構造を有するアルキレン基が好ましく、その具体例としては、メチレンシクロヘキシレン、メチレンビスシクロヘキシレン基、(1,3-シクロヘキサンジイル)ビスメチレン基、(1,4-シクロヘキサンジイル)ビスメチレン基等が挙げられる。
アリーレン基の具体例としては、フェニレン、ナフチレン基等が挙げられる。
アラルキレン基の具体例としては、メチレンフェニレン、メチレンビスフェニレン基等が挙げられる。
また、これらの基は、その水素原子の一部又は全部が、その他の置換基で置換されていてもよく、その他の置換基としては、メチル基、エチル基等の炭素数1~3のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1~3のアルコキシ基;塩素、臭素等のハロゲン原子;カルボキシ基などが挙げられる。
シクロアルキレン基の具体例としては、シクロペンチレン、シクロヘキシレン基等が挙げられる。
脂環式構造を有するアルキレン基としては、飽和脂環式構造を有するアルキレン基が好ましく、その具体例としては、メチレンシクロヘキシレン、メチレンビスシクロヘキシレン基、(1,3-シクロヘキサンジイル)ビスメチレン基、(1,4-シクロヘキサンジイル)ビスメチレン基等が挙げられる。
アリーレン基の具体例としては、フェニレン、ナフチレン基等が挙げられる。
アラルキレン基の具体例としては、メチレンフェニレン、メチレンビスフェニレン基等が挙げられる。
また、これらの基は、その水素原子の一部又は全部が、その他の置換基で置換されていてもよく、その他の置換基としては、メチル基、エチル基等の炭素数1~3のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1~3のアルコキシ基;塩素、臭素等のハロゲン原子;カルボキシ基などが挙げられる。
前記式(7)で表されるジイソシアネート化合物の具体例としては、例えば、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、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニ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、2,4’-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、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジクロロ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、1,5-テトラヒドロナフタ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、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカ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、1,3-シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキシレンジイソシアネート、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、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,3-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナート、シクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナート等のジイソシアネート化合物が挙げられる。
(b)成分は、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。なお、得られる樹脂の揮発性有機溶剤への溶解性を損なわない範囲で、1分子中に3個以上のイソシアネート基を有する化合物を含んでいても構わない。
これらの中でも、好ましくは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、2,4’-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、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナートであり、特に好ましくは、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナートである。
これらの中でも、好ましくは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、2,4’-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、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナートであり、特に好ましくは、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナートである。
(b)成分の配合量は特に限定されないが、(a)成分100質量部に対して、1~50質量部が好ましい。
(3)(c)成分
(c)成分は、イソシアネート基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する有機化合物である。イソシアネート基と反応し得る官能基としては、例えば、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、メルカプト基等が挙げられる。(c)成分としては、当該官能基を1分子中に2個以上有するものであれば特に限定されるものではないが、水酸基又はアミノ基を有するものが好ましい。
(c)成分は、イソシアネート基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する有機化合物である。イソシアネート基と反応し得る官能基としては、例えば、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、メルカプト基等が挙げられる。(c)成分としては、当該官能基を1分子中に2個以上有するものであれば特に限定されるものではないが、水酸基又はアミノ基を有するものが好ましい。
(c)成分の具体例としては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,2-ペンタンジオール、2,5-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、2,3-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、1,4-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2,6-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2,4-ヘキサンジオール、2,3-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール(1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサン)、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、ネオペンチルグリコール、メチルペンタンジオール等のポリオール(ジオール)類などが例示される。
なお、ここで挙げるポリオールとは、前記(a)成分とは異なり、低分子量であって、かつケイ素原子を含まないものであり、特には重量平均分子量が400未満のポリオールが好ましい。
なお、ここで挙げるポリオールとは、前記(a)成分とは異なり、低分子量であって、かつケイ素原子を含まないものであり、特には重量平均分子量が400未満のポリオールが好ましい。
さらに、グリセリン、トリメチロールプロパン等の3官能性のアルコール類;ペンタエリスリトール、α-メチルグリコシド等の4官能性のアルコール類;ソルビトール、シュークロース等の6官能性のアルコール類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン;エチレンジアミン、ジアミノトルエン、ジフェニルメタンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-メチレンビス(2,6-ジエチルアニリン)、4,4’-メチレンビス(2-エチル-6-メチルアニリン)、ジエチルメチルベンゼンジアミン、4,6-ジエチル-2-メチル-1,3-フェニレンジアミン、2-メチル-4,6-ビス(メチルチオ)-1,3-ベンゼンジアミン、4-メチル-2,6-ビス(メチルチオ)-1,3-ベンゼンジアミン、ビス(4-アミノ-2,3-ジクロロフェニル)メタン(TCDAM)、トリメチレンビス(4-アミノベンゾアート)、イソホロンジアミン等のジアミン類などが例示される。
また、分子鎖両末端にアミノ基を有するジメチルポリシロキサン等の分子鎖両末端アミノ基含有オルガノポリシロキサンなども例示される。
これらは、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
これらの中でも好ましくは、1,4-ブタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、イソホロンジアミンである。
なお、得られる樹脂の揮発性有機溶剤への溶解性を損なわない範囲で、1分子中に3個以上のイソシアネート基と反応し得る官能基を有する化合物を含んでいても構わない。
また、分子鎖両末端にアミノ基を有するジメチルポリシロキサン等の分子鎖両末端アミノ基含有オルガノポリシロキサンなども例示される。
これらは、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
これらの中でも好ましくは、1,4-ブタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、イソホロンジアミンである。
なお、得られる樹脂の揮発性有機溶剤への溶解性を損なわない範囲で、1分子中に3個以上のイソシアネート基と反応し得る官能基を有する化合物を含んでいても構わない。
(c)成分の配合量は特に限定されないが、(a)成分100質量部に対して、0.1
~10質量部が好ましい。
~10質量部が好ましい。
シロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物に含まれる(a)~(c)成分の配合量は、(a)成分の水酸基含有有機ケイ素化合物1モルに対して、(c)成分の有機化合物がmモル、(b)成分のジイソシアネート化合物が(1+m)×(0.9~1.2)モルである。
(b)成分のモル比が(1+m)×0.9モルより小さいと、シロキサン変性ポリウレタン樹脂の分子量が低くなってしまい、樹脂の強度、伸びが不十分となる。また、モル比が(1+m)×1.2モルより大きいと、未反応のイソシアネート基の残留量が増えてしまう。好ましくは(1+m)×(0.95~1.1)モルであり、より好ましくは(1+m)×(0.98~1.05)モルであり、さらに好ましくは(1+m)×(1~1.05)モルである。
(b)成分のモル比が(1+m)×0.9モルより小さいと、シロキサン変性ポリウレタン樹脂の分子量が低くなってしまい、樹脂の強度、伸びが不十分となる。また、モル比が(1+m)×1.2モルより大きいと、未反応のイソシアネート基の残留量が増えてしまう。好ましくは(1+m)×(0.95~1.1)モルであり、より好ましくは(1+m)×(0.98~1.05)モルであり、さらに好ましくは(1+m)×(1~1.05)モルである。
通常、得られる樹脂の有機溶剤への溶解性を高めるためには、シロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物に含まれる(a)~(c)成分の合計量に対し、(a)成分の水酸基含有有機ケイ素化合物の比率を高くするほどよいと考えらえる。しかしながら、本発明では、(a)成分の比率ではなく、(c)成分の有機化合物のモル比(m)が、0.2モル以上1.6モル未満であると、有機溶剤に可溶となることを見出した。好ましくは1.5以下であり、より好ましくは1.4以下である。
また、mが小さくなるほどシロキサン変性ポリウレタン樹脂の強度、伸びが低下するため、mの下限は、好ましくは0.4モル以上であり、より好ましくは0.5モル以上である。
また、mが小さくなるほどシロキサン変性ポリウレタン樹脂の強度、伸びが低下するため、mの下限は、好ましくは0.4モル以上であり、より好ましくは0.5モル以上である。
(4)(d)ウレタン硬化触媒
本発明で用いられるシロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物には、前記(a)~(c)成分に加え、さらに(d)ウレタン硬化触媒を含むことが好ましい。
この(d)成分は、(b)成分のイソシアネート基と(a)成分の水酸基、及び(c)成分のイソシアネート反応性基との反応を促進するものである。
ウレタン硬化触媒としては、例えば、トリエチルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジプロピレントリアミン、トリエチレンジアミン、N-メチル-N’-(2-ジメチルアミノエチル)ピペラジン、N-エチルモルフォリン、1,2-ジメチルイミダゾール、ジメチルエタノールアミン、ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N’-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N-メチル-N’-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル等のアミン化合物;テトライソプロポキシチタン、テトラn-ブトキシチタン、テトラt-ブトキシチタン、チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトン錯体;チタンテトラ-2-エチルヘキソキシド、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)等の有機チタン化合物;ジルコニウムテトラブトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス(2,4-ペンタンジオナト)ジルコニウム、ジルコニウムジブトキシビス(エチルアセトアセテート)等の有機ジルコニウム化合物;ジブチルスズジアセタート、ジブチルスズジラウレート等の有機スズ化合物などが例示される。
中でも、有機ジルコニウム化合物が好ましく、テトラキス(2,4-ペンタンジオナト)ジルコニウムがより好ましい。
本発明で用いられるシロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物には、前記(a)~(c)成分に加え、さらに(d)ウレタン硬化触媒を含むことが好ましい。
この(d)成分は、(b)成分のイソシアネート基と(a)成分の水酸基、及び(c)成分のイソシアネート反応性基との反応を促進するものである。
ウレタン硬化触媒としては、例えば、トリエチルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジプロピレントリアミン、トリエチレンジアミン、N-メチル-N’-(2-ジメチルアミノエチル)ピペラジン、N-エチルモルフォリン、1,2-ジメチルイミダゾール、ジメチルエタノールアミン、ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N’-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N-メチル-N’-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル等のアミン化合物;テトライソプロポキシチタン、テトラn-ブトキシチタン、テトラt-ブトキシチタン、チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトン錯体;チタンテトラ-2-エチルヘキソキシド、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)等の有機チタン化合物;ジルコニウムテトラブトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス(2,4-ペンタンジオナト)ジルコニウム、ジルコニウムジブトキシビス(エチルアセトアセテート)等の有機ジルコニウム化合物;ジブチルスズジアセタート、ジブチルスズジラウレート等の有機スズ化合物などが例示される。
中でも、有機ジルコニウム化合物が好ましく、テトラキス(2,4-ペンタンジオナト)ジルコニウムがより好ましい。
(d)成分を配合する場合、その配合量は特に限定されず、通常ポリウレタン樹脂の製造に適用される範囲とすることができるが、(a)~(c)成分の合計質量に対して、1~1000ppmが好ましく、10~500ppmがより好ましい。
(5)その他の成分
シロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物には、本発明の効果を妨げない範囲で、(a)~(c)、必要により(d)成分以外にもその他の成分を配合することができる。その他の成分としては、(c)成分以外のポリオール、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤等が挙げられる。
シロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物には、本発明の効果を妨げない範囲で、(a)~(c)、必要により(d)成分以外にもその他の成分を配合することができる。その他の成分としては、(c)成分以外のポリオール、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤等が挙げられる。
ポリオールとしては、例えば、水酸基含有ポリマー成分であり、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等が例示される。具体的には、アルキレンオキシドや環状エーテルを重合又は共重合して得られる、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール-ポリテトラメチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール等が挙げられる。なお、ここでいうポリオールは、前記(a)成分とは異なりケイ素原子を含まず、かつ、前記(c)成分の一例であるポリオールとは異なり、重量平均分子量が400~15,000の範囲が好ましい。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等が例示される。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤等が例示される。
光安定化剤としては、例えば、ヒンダードアミン系光安定化剤等が例示される。
光安定化剤としては、例えば、ヒンダードアミン系光安定化剤等が例示される。
上記(a)~(c)成分、必要により(d)成分及びその他の成分を含むシロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物は、常法に従い、上述した成分を混合して得ることができる。なお、その他の成分は、任意のタイミングで添加することができる。
(6)(A)成分の製造方法
本発明のコーティング剤組成物に含まれる(A)シロキサン変性ポリウレタン樹脂を製造する方法(合成方法)としては、特に制限されず、従来ポリウレタン樹脂の製造に用いられている方法を用いることができ、例えば、プレポリマー法、ワンショット法等が挙げられる。
本発明のコーティング剤組成物に含まれる(A)シロキサン変性ポリウレタン樹脂を製造する方法(合成方法)としては、特に制限されず、従来ポリウレタン樹脂の製造に用いられている方法を用いることができ、例えば、プレポリマー法、ワンショット法等が挙げられる。
プレポリマー法は、まず、(a)成分と(b)成分とを反応させる。反応温度は、好ましくは10~250℃、より好ましくは20~150℃、さらに好ましくは50~120℃である。反応時間は、好ましくは10分~10時間、より好ましくは30分~5時間である。その後、さらに、(c)成分を反応させる。反応温度及び反応時間は、前記と同じである。
ワンショット法は、(a)成分、(b)成分、(c)成分を同時に反応させる方法である。反応温度は、好ましくは10~250℃、より好ましくは20~150℃、さらに好ましくは50~120℃である。反応時間は、好ましくは10分~10時間、より好ましくは30分~5時間である。
なお、任意成分としての(d)ウレタン硬化触媒を添加する場合は、前記プレポリマー法であれば、(a)成分と(b)成分を反応させる最初の段階で添加し、前記ワンショット法であれば、(a)成分、(b)成分、(c)成分を同時に反応させる際に添加するのが好ましい。
上記シロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物は、硬化によって熱可塑性を有する樹脂又はエラストマーを形成するものが好ましい。
ワンショット法は、(a)成分、(b)成分、(c)成分を同時に反応させる方法である。反応温度は、好ましくは10~250℃、より好ましくは20~150℃、さらに好ましくは50~120℃である。反応時間は、好ましくは10分~10時間、より好ましくは30分~5時間である。
なお、任意成分としての(d)ウレタン硬化触媒を添加する場合は、前記プレポリマー法であれば、(a)成分と(b)成分を反応させる最初の段階で添加し、前記ワンショット法であれば、(a)成分、(b)成分、(c)成分を同時に反応させる際に添加するのが好ましい。
上記シロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物は、硬化によって熱可塑性を有する樹脂又はエラストマーを形成するものが好ましい。
このようにして得られる(A)成分の重量平均分子量は特に限定されないが、50,000~700,000が好ましく、60,000~600,000がより好ましい。なお、(A)成分の重量平均分子量は、GPCによるポリスチレン換算値であり、測定方法は、(a)成分で述べた方法と同様である。
(A)成分中のシロキサン量は特に限定されないが、65~98質量%が好ましく、70~97質量%がより好ましい。なお、本発明においては、硬化前の樹脂組成物に含まれる(a)~(c)成分の合計質量に対する(a)成分の含有割合を(A)成分の樹脂に含まれるシロキサン量とする。
(A)成分の引張強度は特に限定されないが、0.1~30MPaが好ましい。また、切断時伸びも特に限定されないが、50~1000%が好ましい。
さらに、(A)成分の気体透過係数も特に限定されないが、二酸化炭素の透過係数である場合、500~4000Barrerが好ましい。
なお、上記引張強度及び切断時伸び、気体透過係数の測定方法は、後述する実施例に記載したとおりである。
さらに、(A)成分の気体透過係数も特に限定されないが、二酸化炭素の透過係数である場合、500~4000Barrerが好ましい。
なお、上記引張強度及び切断時伸び、気体透過係数の測定方法は、後述する実施例に記載したとおりである。
〔(B)成分〕
(B)成分は、1気圧下での沸点が180℃以下の揮発性有機溶剤である。(B)成分の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;エタノール、2-プロパノール等のアルコール類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトニトリル等のニトリル類などを挙げることができる。
(B)成分は、好ましくは、分子中に酸素原子、窒素原子、ハロゲン原子から選ばれる1種以上のヘテロ原子を含むものである。より好ましくは分子中に酸素原子を含み、1気圧下における沸点が120℃以下のものであり、さらに好ましくはテトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類であり、一層好ましくはテトラヒドロフランである。
(B)成分は、1気圧下での沸点が180℃以下の揮発性有機溶剤である。(B)成分の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;エタノール、2-プロパノール等のアルコール類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトニトリル等のニトリル類などを挙げることができる。
(B)成分は、好ましくは、分子中に酸素原子、窒素原子、ハロゲン原子から選ばれる1種以上のヘテロ原子を含むものである。より好ましくは分子中に酸素原子を含み、1気圧下における沸点が120℃以下のものであり、さらに好ましくはテトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類であり、一層好ましくはテトラヒドロフランである。
(B)成分の揮発性有機溶剤の含有量は、コーティング剤組成物全体の50~98質量%である。含有量が50質量%に満たないと、組成物が高粘度となりすぎる。また、98質量%を超えると経済的ではない。好ましくは60~95質量%であり、より好ましくは70~95質量%であり、さらに好ましくは80~95質量%であり、一層好ましくは85~95質量%である。
なお、本発明のコーティング剤組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、通常コーティング剤組成物に用いられている、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤等の公知の添加剤等を配合することができる。
〔コーティング剤組成物の製造方法〕
(A)成分のシロキサン変性ポリウレタン樹脂と(B)成分の揮発性有機溶剤を含む本発明のコーティング剤組成物を得る方法は特に制限されないが、例えば、(A)成分と(B)成分を混合後、(B)成分の沸点以下に加熱して溶解させる方法を挙げることができる。加熱条件は、例えば、好ましくは40~100℃、より好ましくは50~80℃で、好ましくは0.5~10時間、より好ましくは1~5時間である。
(A)成分のシロキサン変性ポリウレタン樹脂と(B)成分の揮発性有機溶剤を含む本発明のコーティング剤組成物を得る方法は特に制限されないが、例えば、(A)成分と(B)成分を混合後、(B)成分の沸点以下に加熱して溶解させる方法を挙げることができる。加熱条件は、例えば、好ましくは40~100℃、より好ましくは50~80℃で、好ましくは0.5~10時間、より好ましくは1~5時間である。
また、(A)成分を合成するときに(B)成分を配合し、溶液として得ることもできるが、樹脂が本来の強度、伸びを示すよう高分子量化するためには、(a)~(c)成分を加熱硬化させて樹脂を得た後、(B)揮発性有機溶剤を加え、所定の濃度で溶解することが好ましい。
〔コーティング膜(樹脂膜)〕
本発明のシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物は、揮発性有機溶剤を乾燥・除去するだけで薄膜化が可能であり、ガス透過性、強度、伸びに優れたシロキサン変性ポリウレタン樹脂膜を形成することができる。
本発明のコーティング剤組成物を適用する基材としては、特に限定されるものではないが、プラスチック成形体、木材系製品、セラミックス、ガラス、ステンレス鋼等の金属や、これらの複合物等が挙げられ、これらの基材の表面がテフロン(登録商標)等により表面加工されたものも挙げられる。
本発明のシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物は、揮発性有機溶剤を乾燥・除去するだけで薄膜化が可能であり、ガス透過性、強度、伸びに優れたシロキサン変性ポリウレタン樹脂膜を形成することができる。
本発明のコーティング剤組成物を適用する基材としては、特に限定されるものではないが、プラスチック成形体、木材系製品、セラミックス、ガラス、ステンレス鋼等の金属や、これらの複合物等が挙げられ、これらの基材の表面がテフロン(登録商標)等により表面加工されたものも挙げられる。
本発明のコーティング剤組成物の塗布方法としては、従来公知の手法から適宜選択すればよく、例えば、バーコーター、刷毛塗り、スプレー、浸漬、フローコート、ロールコート、カーテンコート、スピンコート、ナイフコート等の各種塗布方法を用いることができる。
塗布後、好ましくは室温(25℃)~100℃で10分~20時間程度乾燥させて揮発性有機溶剤を除去することで、シロキサン変性ポリウレタン樹脂膜を得ることができる。室温より低いと乾燥時間が長くなり過ぎる場合があり、100℃より高いと気泡が発生しやすくなる場合がある。
得られる膜の膜厚は特に限定されず、使用用途により適宜選択すればよいが、1~500μmが好ましく、10~200μmがより好ましい。
得られる膜の膜厚は特に限定されず、使用用途により適宜選択すればよいが、1~500μmが好ましく、10~200μmがより好ましい。
このようにして得られるシロキサン変性ポリウレタン樹脂膜の引張強度、切断時伸び及び気体透過係数は特に限定されず、(A)成分のシロキサン変性ポリウレタン樹脂についての値と同じ範囲とすることができる。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例に制限されるものではない。
下記例において、特性評価は、以下の方法で行った。
水酸基価は、JIS K 0070:1992により測定した。
引張強さ及び切断時伸びは、JIS K 7312:1996記載の方法で、1mm厚の硬化物シートからダンベル6号形を打ち抜いたものを試験片とし、100mm/分の速度で測定した。
気体透過係数は、東洋理化(株)製の気体透過率測定装置(K-315N-01G)を用い、測定温度は25℃とした。
(A)成分の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により下記条件にて測定した標準ポリスチレン換算値である。
〔測定条件〕
測定装置:東ソー(株)製HLC-8320GPC
展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:0.6mL/min
検出器:示差屈折率検出器(RI)
カラム:TSK Guardcolumn SuperH-H
TSKgel SuperHM-N(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH2500(6.0mmI.D.×15cm×1)
(いずれも東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
試料注入量:50μL(濃度0.3質量%のTHF溶液)
また、(a)成分は、特願2022-031383号の実施例1~12及び比較例1に記載された方法と同様に合成した。
水酸基価は、JIS K 0070:1992により測定した。
引張強さ及び切断時伸びは、JIS K 7312:1996記載の方法で、1mm厚の硬化物シートからダンベル6号形を打ち抜いたものを試験片とし、100mm/分の速度で測定した。
気体透過係数は、東洋理化(株)製の気体透過率測定装置(K-315N-01G)を用い、測定温度は25℃とした。
(A)成分の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により下記条件にて測定した標準ポリスチレン換算値である。
〔測定条件〕
測定装置:東ソー(株)製HLC-8320GPC
展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:0.6mL/min
検出器:示差屈折率検出器(RI)
カラム:TSK Guardcolumn SuperH-H
TSKgel SuperHM-N(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH2500(6.0mmI.D.×15cm×1)
(いずれも東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
試料注入量:50μL(濃度0.3質量%のTHF溶液)
また、(a)成分は、特願2022-031383号の実施例1~12及び比較例1に記載された方法と同様に合成した。
〔1〕コーティング剤組成物の製造
〔実施例1-1~1-3及び比較例1-1,1-2〕
フラスコ内を窒素置換した後、表1に示した(a)成分の水酸基含有ジメチルポリシロキサン、(d)成分のジルコニウムテトラアセチルアセトナートを仕込み、これに(b)成分のヘキサメチレンジイソシアネートを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、(c)成分の1,4-ブタンジオールを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バット(以下、単にバットという。)に移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量を測定した。
得られた樹脂の塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。
さらに、(A)上記樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。また、このときの溶解性を目視で調べた。
なお、(b)成分の配合量は、(a)成分と(c)成分の合計モル数に対して、1.02倍とした。
以上の結果を表1に示した。
表1に示されるように、(a)成分に対し、(c)成分の配合量が1.6モル以上になると、濃度10質量%でTHFに溶けきれなくなってしまう(比較例1-1及び1-2)。
〔実施例1-1~1-3及び比較例1-1,1-2〕
フラスコ内を窒素置換した後、表1に示した(a)成分の水酸基含有ジメチルポリシロキサン、(d)成分のジルコニウムテトラアセチルアセトナートを仕込み、これに(b)成分のヘキサメチレンジイソシアネートを加え、80℃で2時間撹拌した。35℃以下まで冷却し、(c)成分の1,4-ブタンジオールを加え、5分間撹拌した。その後、内容物をテフロン(登録商標)バット(以下、単にバットという。)に移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量を測定した。
得られた樹脂の塊状物を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。
さらに、(A)上記樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。また、このときの溶解性を目視で調べた。
なお、(b)成分の配合量は、(a)成分と(c)成分の合計モル数に対して、1.02倍とした。
以上の結果を表1に示した。
表1に示されるように、(a)成分に対し、(c)成分の配合量が1.6モル以上になると、濃度10質量%でTHFに溶けきれなくなってしまう(比較例1-1及び1-2)。
(a)ポリオール成分a-3 下記一般式(8)で示される水酸基含有ジメチルポリ
シロキサンであり、水酸基価から求めた平均分子量が5
343である。
(b)ジイソシアネート成分HDI ヘキサメチレンジイソシアネート
(c)ジオール成分BD 1,4-ブタンジオール
(d)触媒の量 (a)、(b)、(c)成分の合計量に対する添加量(pp
m)
シロキサン量 樹脂を構成する(a)+(b)+(c)成分中に占める(a
)成分の割合(質量%)
1Barrer=1×10-6cm3(STP)・cm/(cm2・sec・cmHg)
THF溶解性 樹脂/テトラヒドロフラン=10/90質量比の割合で混合し、65℃
で3時間撹拌後、室温まで空冷したときの外観を下記基準に従って目視
観察により評価した。
◎:透明溶液
〇:微濁溶液
×:一部不溶樹脂の残存あり
××:樹脂が膨潤するのみで殆ど不溶
* 比較例1-1,1-2は濃度0.3%でも目視で溶解残があったため測定せず。
** さらに(A)樹脂の濃度を1質量%((B)テトラヒドロフラン99質量%)まで下げてみたが、コーティング剤組成物の溶解性を目視で調べたところ、比較例1-1は×、比較例1-2は××と濃度10質量%の場合と同じ評価で溶解性に変化なかった。
〔実施例1-4~1-8〕
表2に示した各成分を配合し、実施例1-1と同様にしてシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。その後、得られた樹脂(A)を(B)THFに溶解させて、コーティング剤組成物を得た。
(b)成分の配合基準、触媒量添加基準、シロキサン量の計算方法も実施例1-1と同じである。
また、引張強さ、切断時伸び、二酸化炭素ガスの透過係数、THF溶解性も実施例1-1と同様に測定及び評価を行った。結果を表2に示した。
樹脂組成とTHF溶解性を比較した場合、シロキサン量とTHF溶解性に相関性があり、シロキサン量が高いほど溶解性が良くなるものと理解される。
しかし、比較例1-1,1-2と実施例1-6,1-7を比較すると、シロキサン量とTHF溶解性には相関性がなく、THF溶解性は、(c)成分のモル比に左右されることが見出された。
表2に示した各成分を配合し、実施例1-1と同様にしてシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。その後、得られた樹脂(A)を(B)THFに溶解させて、コーティング剤組成物を得た。
(b)成分の配合基準、触媒量添加基準、シロキサン量の計算方法も実施例1-1と同じである。
また、引張強さ、切断時伸び、二酸化炭素ガスの透過係数、THF溶解性も実施例1-1と同様に測定及び評価を行った。結果を表2に示した。
樹脂組成とTHF溶解性を比較した場合、シロキサン量とTHF溶解性に相関性があり、シロキサン量が高いほど溶解性が良くなるものと理解される。
しかし、比較例1-1,1-2と実施例1-6,1-7を比較すると、シロキサン量とTHF溶解性には相関性がなく、THF溶解性は、(c)成分のモル比に左右されることが見出された。
ポリオール成分a-3 前記と同じ。上記一般式(8)で示される水酸基含有ジメチ
ルポリシロキサンであり、水酸基価から求めた平均分子量が53
43である。
ポリオール成分a-2 前記一般式(8)で示される水酸基含有ジメチルポリシロキサ
ンであり、水酸基価から求めた平均分子量が3300である。
ポリオール成分a-1 前記一般式(8)で示される水酸基含有ジメチルポリシロキサ
ンであり、水酸基価から求めた平均分子量が1968である。
ポリオール成分a-0 前記一般式(8)で示される水酸基含有ジメチルポリシロキサ
ンであり、水酸基価から求めた平均分子量が984である。
〔実施例1-9〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-3を90.83g、(a)前記ポリオール成分a-0を16.73g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを10.49g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを2.45g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は137,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-3:ポリオール成分a-0:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=0.5:0.5:1.836:0.8である。また、シロキサン量は89.3質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-3を90.83g、(a)前記ポリオール成分a-0を16.73g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを10.49g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを2.45g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は137,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-3:ポリオール成分a-0:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=0.5:0.5:1.836:0.8である。また、シロキサン量は89.3質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが2.4MPa、切断時伸びが190%であった。
また、同様に、プレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2660Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様に、プレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2660Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-10〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-2を105.60g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを9.87g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサンを3.69g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は476,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-2:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサン=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は88.6質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-2を105.60g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを9.87g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサンを3.69g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は476,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-2:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサン=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は88.6質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが8.9MPa、切断時伸びが970%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2440Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2440Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-11〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-2を105.60g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを9.87g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,9-ノナンジオールを4.10g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は515,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-2:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,9-ノナンジオール=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は88.3質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-2を105.60g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを9.87g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,9-ノナンジオールを4.10g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は515,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-2:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,9-ノナンジオール=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は88.3質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが7.4MPa、切断時伸びが680%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2330Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2330Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-12〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-2を102.30g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを14.23g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを2.23g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は188,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-2:4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は86.1質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-2を102.30g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを14.23g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを2.23g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は188,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-2:4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は86.1質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが3.3MPa、切断時伸びが270%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2400Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が白濁で、溶解した。また、上記(A)樹脂を5質量%とし、(B)テトラヒドロフランを95質量%として得られたコーティング剤組成物の溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2400Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が白濁で、溶解した。また、上記(A)樹脂を5質量%とし、(B)テトラヒドロフランを95質量%として得られたコーティング剤組成物の溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-13〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-3を112.20g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.012g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを6.48g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを0.756g及び(c)4,4’-ジアミノジフェニルメタンを1.66g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は154,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-3:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール:4,4’-ジアミノジフェニルメタン=1.0:1.836:0.4:0.4である。また、シロキサン量は92.7質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-3を112.20g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.012g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを6.48g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを0.756g及び(c)4,4’-ジアミノジフェニルメタンを1.66g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は154,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-3:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール:4,4’-ジアミノジフェニルメタン=1.0:1.836:0.4:0.4である。また、シロキサン量は92.7質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが2.9MPa、切断時伸びが740%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2890Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2890Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-14〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)下記一般式(9)で示され、水酸基価から求めた平均分子量が1058であるポリオール成分を63.48g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.002g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを18.51g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを4.32g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は69,100であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は、73.6質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)下記一般式(9)で示され、水酸基価から求めた平均分子量が1058であるポリオール成分を63.48g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.002g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを18.51g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを4.32g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は69,100であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は、73.6質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが16MPa、切断時伸びが510%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は669Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が微濁で、溶解した。また、上記(A)樹脂を5質量%とし、(B)テトラヒドロフランを95質量%として得られたコーティング剤組成物の溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は669Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が微濁で、溶解した。また、上記(A)樹脂を5質量%とし、(B)テトラヒドロフランを95質量%として得られたコーティング剤組成物の溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-15〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)下記一般式(10)で示され、水酸基価から求めた平均分子量が963であるポリオール成分を85.71g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.003g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを27.45g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを6.41g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は195,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は71.7質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)下記一般式(10)で示され、水酸基価から求めた平均分子量が963であるポリオール成分を85.71g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.003g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを27.45g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを6.41g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は195,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は71.7質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが27MPa、切断時伸びが780%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は711Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が微濁で、溶解した。また、上記(A)樹脂を5質量%とし、(B)テトラヒドロフランを95質量%として得られたコーティング剤組成物の溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は711Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が微濁で、溶解した。また、上記(A)樹脂を5質量%とし、(B)テトラヒドロフランを95質量%として得られたコーティング剤組成物の溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-16〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-1を95.86g、ポリエチレングリコール(分子量200)を2.52g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを17.27g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを3.40g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は563,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-1:ポリエチレングリコール:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=0.8:0.2:1.632:0.6である。また、シロキサン量は80.5質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-1を95.86g、ポリエチレングリコール(分子量200)を2.52g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを17.27g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを3.40g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は563,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-1:ポリエチレングリコール:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=0.8:0.2:1.632:0.6である。また、シロキサン量は80.5質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが15MPa、切断時伸びが930%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は1710Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は1710Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-17〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-2を101.64g、ポリプロピレングリコール(分子量202)を2.67g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを13.57g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを3.17g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は117,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-2:ポリプロピレングリコール:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=0.7:0.3:1.836:0.8である。また、シロキサン量は84.0質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-2を101.64g、ポリプロピレングリコール(分子量202)を2.67g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを13.57g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを3.17g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は117,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-2:ポリプロピレングリコール:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=0.7:0.3:1.836:0.8である。また、シロキサン量は84.0質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが6.5MPa、切断時伸びが640%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2140Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2140Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-18〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)下記一般式(11)で示され、水酸基価から求めた平均分子量が3310であるポリオール成分を105.92g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを9.87g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを2.30g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は297,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は89.7質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)下記一般式(11)で示され、水酸基価から求めた平均分子量が3310であるポリオール成分を105.92g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)ヘキサメチレンジイソシアネートを9.87g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを2.30g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は297,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分:ヘキサメチレンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は89.7質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが6.8MPa、切断時伸びが620%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2270Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2270Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-19〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記一般式(11)で示され、水酸基価から求めた平均分子量が3310であるポリオール成分を98.83g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)イソホロンジイソシアネートを16.85g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサンを6.25g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は491,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分:イソホロンジイソシアネート:1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサン=1.0:2.448:1.4である。また、シロキサン量は81.1質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記一般式(11)で示され、水酸基価から求めた平均分子量が3310であるポリオール成分を98.83g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.006g仕込み、これに(b)イソホロンジイソシアネートを16.85g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサンを6.25g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は491,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分:イソホロンジイソシアネート:1,4-ジヒドロキシメチルシクロヘキサン=1.0:2.448:1.4である。また、シロキサン量は81.1質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが12MPa、切断時伸びが740%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は1750Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は1750Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-20〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)下記一般式(12)で示され、水酸基価から求めた平均分子量が4580であるポリオール成分を105.34g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.012g仕込み、これに(b)イソホロンジイソシアネートを9.37g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、テトラヒドロフラン30mLと(c)イソホロンジアミンを3.13g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は59,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分:イソホロンジイソシアネート:イソホロンジアミン=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は89.4質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)下記一般式(12)で示され、水酸基価から求めた平均分子量が4580であるポリオール成分を105.34g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.012g仕込み、これに(b)イソホロンジイソシアネートを9.37g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、テトラヒドロフラン30mLと(c)イソホロンジアミンを3.13g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は59,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分:イソホロンジイソシアネート:イソホロンジアミン=1.0:1.836:0.8である。また、シロキサン量は89.4質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが1.5MPa、切断時伸びが100%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2370Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2370Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-21〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-2を99.00g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.012g仕込み、これに(b)4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを19.24g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを3.78g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は124,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-2:4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=1.0:2.448:1.4である。また、シロキサン量は81.1質量%である。
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-2を99.00g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.012g仕込み、これに(b)4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを19.24g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを3.78g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は124,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-2:4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート:1,4-ブタンジオール=1.0:2.448:1.4である。また、シロキサン量は81.1質量%である。
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが3.0MPa、切断時伸びが140%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2200Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2200Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔実施例1-22〕
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-3を106.86g、ポリプロピレングリコール(分子量1011)を5.06g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.012g仕込み、これに(b)成分として下記式(13)で示されるシクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナート(三井化学(株)製フォルティモ)を6.93g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを0.90g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は475,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-3:ポリプロピレングリコール:シクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナート:1,4-ブタンジオール=0.8:0.2:1.428:0.4である。また、シロキサン量は89.2質量%である。
[シクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナート]
フラスコ内を窒素置換した後、(a)前記ポリオール成分a-3を106.86g、ポリプロピレングリコール(分子量1011)を5.06g、(d)ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.012g仕込み、これに(b)成分として下記式(13)で示されるシクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナート(三井化学(株)製フォルティモ)を6.93g加え、80℃で2時間撹拌した。内容物を35℃以下まで冷却し、(c)1,4-ブタンジオールを0.90g加え、5分間撹拌した。その後、内容物をバットに移し、窒素雰囲気下、120℃で24時間加熱してシロキサン変性ポリウレタン樹脂(A)を得た。得られた樹脂(A)の重量平均分子量は475,000であった。
同樹脂の組成は、モル比で、ポリオール成分a-3:ポリプロピレングリコール:シクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナート:1,4-ブタンジオール=0.8:0.2:1.428:0.4である。また、シロキサン量は89.2質量%である。
[シクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアナート]
得られた樹脂を210℃で8分間、成型圧力10MPaでプレス成型し、1mm厚の硬化シートを得て、引張強さと切断時伸びを測定した。その結果、引張強さが3.7MPa、切断時伸びが900%であった。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2460Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
また、同様にプレス成型で膜厚500μmのシートを作製し、25℃における二酸化炭素ガスの透過係数を測定した。その結果、透過係数は2460Barrerであった。
さらに、(A)樹脂10質量%と(B)テトラヒドロフラン90質量%の比率で混合し、コーティング剤組成物を得た。このときの溶解性を目視で調べたところ、外観が透明で、溶解した。
〔2〕コーティング膜の製造
〔実施例2-1~2-22〕
ステンレス鋼(SUS)の表面をテフロン(登録商標)コートした型枠(17cm×13cm×0.2cm)に実施例1-1~1-22で得られたコーティング剤組成物をそれぞれ40.0g入れ、室温(25℃)で12時間乾燥させることで、厚さ150μmのコーティング膜を得た。
得られたコーティング膜の引張強さ、切断時伸び及び二酸化炭素ガスの透過係数としては、実施例1-1~1-22で用いたシロキサン変性ポリウレタン樹脂についての測定値をそれぞれ用いることができる。
〔実施例2-1~2-22〕
ステンレス鋼(SUS)の表面をテフロン(登録商標)コートした型枠(17cm×13cm×0.2cm)に実施例1-1~1-22で得られたコーティング剤組成物をそれぞれ40.0g入れ、室温(25℃)で12時間乾燥させることで、厚さ150μmのコーティング膜を得た。
得られたコーティング膜の引張強さ、切断時伸び及び二酸化炭素ガスの透過係数としては、実施例1-1~1-22で用いたシロキサン変性ポリウレタン樹脂についての測定値をそれぞれ用いることができる。
Claims (9)
- 下記(A)及び(B)成分:
(A)シロキサン変性ポリウレタン樹脂
(B)1気圧下での沸点が180℃以下の揮発性有機溶剤
を含むシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物であって、
前記(A)成分が、下記(a)~(c)成分:
(a)下記式(1)で表される水酸基含有有機ケイ素化合物
(R1 3SiO1/2)k(R1 2SiO2/2)p(R1SiO3/2)q(SiO4/2)r (1)
[式(1)中、R1は、互いに独立して、炭素数1~10の1価炭化水素基並びに下記式(2)及び(3)で表される基から選ばれる基であり、ただし、全R1基中の2個が、下記式(2)又は(3)で表される基である。k、p、q及びrは、それぞれ、k>0の整数、p≧0の整数、q≧0の整数、r≧0の整数であり、ただし、k+p+q≧2の整数である。また、括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、任意である。
式(3)中、R2は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1~5の1価炭化水素基及び炭素数1~5のアルコキシ基から選ばれる基であり、R3は、水素原子又はメチル基である。sは、0~4の整数、tは、2~4の整数、uは、1~3の数である。
破線は、結合手を表す。)]
(b)イソシアネート基を1分子中に2個有するジイソシアネート化合物
(c)イソシアネート基と反応し得る官能基を1分子中に2個有する有機化合物
を含み、前記(a)~(c)成分の配合量が、(a)成分1モルに対し、(c)成分mモル、(b)成分(1+m)×(0.9~1.2)モルであり、かつmが、0.2モル以上1.6モル未満であるシロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物の硬化物であって、
前記(B)成分の含有量が、コーティング剤組成物全体の50~98質量%であるシロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物。 - 前記式(2)で表される基のyが、0である請求項1記載のコーティング剤組成物。
- 前記(b)成分が、下記式(7)で表される請求項1記載のコーティング剤組成物。
OCN-Q-NCO (7)
(前記式中、Qは、炭素数1~20の2価炭化水素基である。) - 前記式(7)において、Qが、直鎖状若しくは分岐状アルキレン基又は脂環式構造を有するアルキレン基である請求項4記載のコーティング剤組成物。
- 前記(B)成分が、分子中に酸素原子を含み、1気圧下における沸点が120℃以下である請求項1記載のコーティング剤組成物。
- 前記シロキサン変性ポリウレタン樹脂組成物が、さらに、(d)ウレタン硬化触媒を含む請求項1記載のコーティング剤組成物。
- 請求項1~7のいずれか1項記載のコーティング剤組成物から形成されたコーティング膜。
- 請求項8記載のコーティング膜を有する物品。
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
EP23200992.8A EP4357383A1 (en) | 2022-10-18 | 2023-09-29 | Siloxane-modified polyurethane resin coating agent composition |
US18/480,909 US20240141202A1 (en) | 2022-10-18 | 2023-10-04 | Siloxane-modified polyurethane resin coating agent composition |
CN202311337854.4A CN117903671A (zh) | 2022-10-18 | 2023-10-17 | 硅氧烷改性的聚氨酯树脂涂布剂组合物 |
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---|---|---|---|
JP2022166745 | 2022-10-18 | ||
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---|---|---|---|
JP2023144969A Pending JP2024059565A (ja) | 2022-10-18 | 2023-09-07 | シロキサン変性ポリウレタン樹脂コーティング剤組成物 |
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Country | Link |
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-
2023
- 2023-09-07 JP JP2023144969A patent/JP2024059565A/ja active Pending
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