JP5696735B2 - ウレタン硬化性組成物 - Google Patents
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Description
[1]触媒(a)、1分子中に2個以上の水酸基を有するポリオール(b)、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート(c)、及びシリカ粒子(d)を含有するウレタン硬化性組成物であって、
前記触媒(a)が、式(1)で表されるカルボン酸金属塩であり、
M(OCOR)n ・・・(1)
(式中、MはLi、Na、K、Rb又はCsであり、Rは炭素数1〜20の飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基のいずれかである。nはMの原子価と同じ数である。)
前記(b)〜(d)成分の合計重量に対し、前記ポリオール(b)を5〜90重量%、前記シリカ粒子(d)を5〜85重量%含有すると共に、
前記ポリイソシアネート(c)は、ポリイソシアネート(c)のイソシアネート基とポリオール(b)の水酸基の当量比(NCO/OH)が0.25〜5.0の割合で配合されており、
前記触媒(a)をシリカ粒子(d)に対して0.1〜2.0重量%とすることを特徴とする、ウレタン硬化性組成物。
また、Mがアルカリ金属であるLi、Na、K、Rb又はCsである場合、環境に対する安全性および硬化性組成物の可使時間(いわゆるポットライフ)に優れたウレタン硬化性組成物を提供することができる。
本発明に用いられる触媒は、水酸基とイソシアネート基とのウレタン化反応を促進させる成分であり、シリカ粒子を含むウレタン硬化性組成物の硬化において、他のウレタン化触媒と比較して、低温かつ短時間で反応させることができる機能を有し、且つイソシアネート同士の反応も促進する。本発明に用いられる触媒は、下記式(1)で表されるカルボン酸金属塩である。
M(OCOR)n ・・・(1)
(式中、MはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、ZnまたはPbであり、Rは炭素数1〜20の飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基のいずれかである。nはMの原子価と同じ数である。)
本発明に用いられるポリオールとしては、公知のものを用いることができ、1分子中に2個以上の水酸基を有する水酸基化合物である。ポリオールとしては、エタンジオール、プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキシルジメタノール、メチルプロパンジオール、ネオペンチルグリコール、ブチルエチルプロパンジオール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ポリカプロラクトントリオール、ジトリメリロールプロパン、ペンタエリスリトール、ポリカプロラクトンテトラオール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトールなどの低分子ポリオール;エチレングリコールやプロピレングリコールなどのアルキレンポリオールと、エチレンオキシドやプロピレンオキシドなどのアルキレンオキシドとを反応させることにより得られるポリエーテルポリオール;マレイン酸やフタル酸などのポリカルボン酸と、エチレングリコールやプロピレングリコールなどのアルキレンポリオールとを反応させることにより得られるポリエステルポリオール;エチレンカーボネートやトリメチレンカーボネートなどのアルキレンカーボネートと、エチレングリコールや1,3−プロパンジオールなどのアルキレンポリオールとを反応させることにより得られるポリカーボネートジオール;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどの水酸基含有アクリル系モノマーの単独重合体、またはアクリル酸やスチレンなどのラジカル重合性不飽和モノマーとの共重合体が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
本発明で用いられるポリイソシアネートとしては、公知のものを用いることができ、2官能以上のイソシアネートである。2官能のイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1−3ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、4,4−ジシクロヘキシルジイソシアネートなどが挙げられる。これらの変性体、たとえば、上記ジイソシアネートを出発原料として合成されたもので、ビュレット体、トリメチロールプロパンアダクト体、イソシアヌレート体、アロファネート体などが挙げられる。また、これらのブロック型イソシアネートを用いることもできる。これらは、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
本発明で用いられるシリカ粒子としては、その1次粒径が1〜500nmを有する。シリカは、ヒュームドシリカ、コロイドシリカまたは非晶質シリカである。市販のシリカ粒子としては、Degussa社製のAerosil R−972、Aerosil R−200などが挙げられる。有機溶媒に分散されているシリカ粒子(シリカゾル)の市販品としては、日産化学社製のメタノール分散シリカゾル(商品名:MA−ST)、イソプロピルアルコール分散シリカゾル(商品名:IPA−ST)、n−ブタノール分散シリカゾル(商品名:NBA−ST)、エチレングリコール分散シリカゾル(商品名:EG−ST)、キシレン/ブタノール分散シリカゾル(商品名:XBA−ST)、エチルセロソルブ分散シリカゾル(商品名:ETC−ST)、ブチルセロソルブ分散シリカゾル(商品名:BTC−ST)、ジメチルホルムアミド分散シリカゾル(商品名:DBF−ST)、ジメチルアセトアミド分散シリカゾル(商品名:DMAC−ST)、メチルエチルケトン分散シリカゾル(商品名:MEK−ST)、メチルイソブチルケトン分散シリカゾル(商品名:MIBK−ST)、酢酸エチル分散シリカゾル(商品名:EAC−ST)などが挙げられる。これらは、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
3つ口ナス型フラスコに冷却管および攪拌機を装着し、ジアセトンアルコール(DAA)44.4gを仕込み、窒素雰囲気下で攪拌しながら、85℃に昇温した。これに、DAA13.3g、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル8.0g(61.5mmol)、メチルメタクリレート16.6g(165.8mmol)および重合開始剤(日油社製パーヘキシルPV、固形分70%)0.18gの混合物を2時間かけて滴下後、さらに2時間反応を継続した。その後、室温まで冷却し、アクリル共重合体(固形分30%、数平均分子量60,700、重量平均分子量122,300、理論水酸基価140mg・KOH/g)を得た。
<(a)触媒>
表2に記載した各種触媒
<(b)ポリオール>
b−1:合成例1のアクリル共重合体(固形分30%、理論水酸基価140mg・KOH/g)
b−2:ポリカーボネートジオール(固形分100%、水酸基価56mg・KOH/g、数平均分子量2,000、旭化成社製デュラノールG3452)
<(c)ポリイソシアネート>
c−1:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(固形分100%、NCO基含有率23.0%、旭化成社製デュラネートTPA100)
c−2:ヘキサメチレンジイソシアネートのビゥレット体(固形分100%、NCO基含有率23.5%、旭化成社製デュラネート24A100)
<(d)シリカ粒子>
d−1:メチルイソブチルケトン分散シリカゾル(固形分30%、平均粒子径10〜20nm、日産化学社製MIBK−ST)
d−2:酢酸エチル分散シリカゾル(固形分30%、平均粒子径10〜20nm、日産化学社製EAC−ST)
<希釈溶媒>
メチルイソブチルケトン/ジアセトンアルコール=1/1(重量比)
上記(a)、(b)、(d)成分および希釈溶媒を表1に示す割合で配合し、十分攪拌し、下記の方法にしたがって触媒の溶解性について目視にて評価した。その後、上記(c)成分を表1に示す割合で加え、十分に攪拌した後、イソシアネート基の消費率及び触媒能を下記方法に従って評価した。各試験の結果は表2に記載する。
(c)成分を添加する前の組成物を用いて、各硬化性組成物中における触媒の溶解性について目視にて以下のように評価した。
◎:全て溶解、○:一部不溶、×:ゲル化
各硬化性組成物をシリコンウェハー(2cm×2cm、シリコンテクノロジー株式会社製)上に数滴塗布し、所定条件(A:115℃×20分、B:150℃×20分)での加熱処理の前後における赤外吸収スペクトルを透過法にて測定した。尚、加熱前においては溶剤のC−H伸縮ピーク強度の影響をできるだけ受けないように、窒素を吹きつけ溶剤を揮発させ、乾燥塗膜を得た後に赤外吸収スペクトルにて測定した。2270cm−1に存在するN=C=O逆対称伸縮ピーク強度および2952cm−1に存在するC−H伸縮ピーク強度により、以下の式(2)に基づいてイソシアネート(NCO)基消費率を求めた。また、得られたNCO基消費率に基づき、以下のように各触媒能を評価した。
触媒能の評価 ◎:A条件でNCO消費率が80%以上、○:A条件で55%以上80%未満、×:それら以外
各硬化組成物を30℃下で放置し、所定時間後におけるその状態を目視にて観察し、以下のように硬化組成物のポットライフを評価した。
ポットライフの評価 ◎:8時間以上ゲル化しない、○:3時間以上8時間未満でゲル化した、△:3時間未満でゲル化した
Claims (1)
- 触媒(a)、1分子中に2個以上の水酸基を有するポリオール(b)、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート(c)、及びシリカ粒子(d)を含有し、触媒(a)としてアミン系触媒を含有しないウレタン硬化性組成物であって、
前記触媒(a)が、式(1)で表されるカルボン酸金属塩であり、
M(OCOR)n ・・・(1)
(式中、MはLi、Na、K、Rb又はCsであり、Rは炭素数1〜20の飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基のいずれかである。nはMの原子価と同じ数である。)
前記(b)〜(d)成分の合計重量に対し、前記ポリオール(b)を5〜90重量%、前記シリカ粒子(d)を5〜85重量%含有すると共に、
前記ポリイソシアネート(c)は、ポリイソシアネート(c)のイソシアネート基とポリオール(b)の水酸基の当量比(NCO/OH)が0.25〜5.0の割合で配合されており、
前記触媒(a)を前記シリカ粒子(d)に対して0.1〜2.0重量%とすることを特徴とする、ウレタン硬化性組成物。
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