TWI842947B - 濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物、接著劑及積層體 - Google Patents
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Abstract
本發明所欲解決的課題在於提供一種與坯料(尤其是撥水性坯料)的接著性優異的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯樹脂組成物。本發明提供一種濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物,其特徵在於含有具有異氰酸酯基的胺基甲酸酯預聚物(i),所述具有異氰酸酯基的胺基甲酸酯預聚物(i)為包含聚酯多元醇(a1)的多元醇(A)與聚異氰酸酯(B)的反應產物,所述聚酯多元醇(a1)為包含己二酸的多元酸與化合物(x)的反應產物,所述化合物(x)數量平均分子量未滿500且具有分支結構並且具有兩個~四個羥基。所述化合物(x)較佳為選自由2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇及新戊二醇所組成的群組中的一種以上。
Description
本發明是有關於一種濕氣硬化型聚胺基甲酸酯樹脂組成物、接著劑及積層體。
兼具透濕性以及防水性的透濕防水功能性衣料為藉由接著劑將透濕性膜與坯料貼合而成的結構體,作為所述接著劑,就與透濕性膜以及坯料此兩者的密接性良好的方面而言,通常使用胺基甲酸酯系接著劑。另外,所述胺基甲酸酯系接著劑中,根據近來的世界性溶劑排出限制或殘留溶劑限制,作為無溶劑型的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯樹脂組成物的使用量逐漸不斷增加(例如,參照專利文獻1)。
另一方面,指出所使用的坯料由於高功能化而細纖度化以及撥水度提高,從而與之對應地與接著劑的接著性變差的課題,於現行的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯樹脂組成物中,現狀為未發現顯現出尤其是相對於超撥水坯料而言的高密接性者。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2017-202608號公報
本發明所欲解決的課題在於提供一種與坯料(尤其是撥水性坯料)的接著性優異的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯樹脂組成物。
本發明提供一種濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物,其含有具有異氰酸酯基的胺基甲酸酯預聚物(i),所述具有異氰酸酯基的胺基甲酸酯預聚物(i)為包含聚酯多元醇(a1)的多元醇(A)與聚異氰酸酯(B)的反應產物,所述聚酯多元醇(a1)為包含己二酸的多元酸與化合物(x)的反應產物,所述化合物(x)數量平均分子量未滿500且具有分支結構並且具有兩個~四個羥基。
另外,本發明提供一種接著劑,其含有所述濕氣硬化型聚胺基甲酸酯樹脂組成物。進而,本發明提供一種積層體,其至少具有坯料(i)及所述濕氣硬化型聚胺基甲酸酯樹脂組成物的硬化物。
本發明的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物不包含溶劑,且是環境應對型的材料。另外,本發明的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物相對於各種坯料而言的接著性優異,且相對於撥水性坯料亦具有優異的接著性。
本發明中所使用的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物為包含特定的聚酯多元醇的多元醇(A)與聚異氰酸酯(B)的反應產物,且含有具有異氰酸酯基的胺基甲酸酯預聚物(i)。
於獲得優異的對坯料的接著性的方面,所述多元醇(A)必須包含聚酯多元醇(a1),所述聚酯多元醇(a1)為包含己二酸的多元酸與數量平均分子量未滿500且具有分支結構並且具有兩個~四個羥基的化合物(x)的反應產物。
作為所述多元酸,可單獨使用己二酸,但亦可併用其他多元酸。作為所述其他多元酸,例如可使用:草酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二羧酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、二聚酸、十一烷二羧酸、六氫對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸、對苯二甲酸等。該些多元酸既可單獨使用亦可併用兩種以上。作為所述多元酸中的己二酸的使用率,較佳為50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而佳為80質量%以上。
作為所述數量平均分子量未滿500且具有分支結構並且具有兩個~四個羥基的化合物(x),例如可使用:2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇、2-異丙基-1,4-丁二醇、2,4-
二甲基-1,5-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-乙基-1,6-己二醇、3,5-庚二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、三羥甲基丙烷等。該些化合物既可單獨使用亦可併用兩種以上。該些中,就可獲得更優異的對坯料的接著性的方面而言,較佳為使用選自由2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇及新戊二醇所組成的群組中的一種以上的化合物。再者,所述化合物(x)的數量平均分子量表示根據化學結構式算出的值。
視需要,亦可於所述化合物(x)中併用其他具有兩個以上羥基的化合物。作為所述其他具有兩個以上羥基的化合物,例如可使用:乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、己二醇、新戊二醇、六亞甲基二醇、甘油、三羥甲基丙烷、雙酚A或雙酚F及其環氧烷加成物等。該些化合物既可單獨使用亦可併用兩種以上。作為所述化合物(x)的使用率,於所述化合物(x)及所述其他具有兩個以上羥基的化合物的合計質量中,較佳為50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而佳為80質量%以上。
作為所述聚酯多元醇(a1)的數量平均分子量,就可獲得更優異的對坯料的接著性及機械強度的方面而言,較佳為500~100,000的範圍,更佳為700~10,000的範圍。再者,所述聚酯多元醇(a1)的數量平均分子量表示藉由凝膠滲透層析(gel permeation chromatography,GPC)法測定的值。
所述多元醇(A)必須含有所述聚酯多元醇(a1),但視
需要亦可含有其他多元醇。作為所述其他多元醇,例如可使用所述聚酯多元醇(a1)以外的其他聚酯多元醇(a2)、聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、聚丁二烯多元醇、聚丙烯酸多元醇等。該些多元醇既可單獨使用亦可併用兩種以上。該些中,就可獲得更優異的對坯料的接著性的方面而言,較佳為使用所述其他聚酯多元醇(a2)。作為所述多元醇(A)中的所述聚酯多元醇(a1)的使用率,就可獲得更優異的對坯料的接著性的方面而言,於多元醇(A)中,較佳為30質量%以上,更佳為40質量%以上,進而佳為40質量%~60質量%的範圍。
作為所述其他聚酯多元醇(a2),例如可使用所述化合物(x)以外的具有兩個以上羥基的化合物與多元酸的反應產物。
作為所述化合物(x)以外的具有兩個以上羥基的化合物,例如可使用:乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、己二醇、新戊二醇、六亞甲基二醇、甘油、三羥甲基丙烷、雙酚A或雙酚F及其環氧烷加成物等。該些化合物既可單獨使用亦可併用兩種以上。
作為所述多元酸,例如可使用:草酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二羧酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、二聚酸、十一烷二羧酸、六氫對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸、對苯二甲酸等。該些多元酸既可單獨使用亦可併用兩種以上。該些中,就可獲得更優異的對坯料的
接著性的方面而言,較佳為使用鄰苯二甲酸(選自由鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸及對苯二甲酸所組成的群組中的一種以上的化合物)。
作為所述聚酯多元醇(a2)的數量平均分子量,就可獲得更優異的對坯料的接著性及機械強度的方面而言,較佳為500~100,000的範圍,更佳為700~10,000的範圍。再者,所述聚酯多元醇(a2)的數量平均分子量表示藉由凝膠滲透層析(GPC)法測定的值。
作為使用所述聚酯多元醇(a2)時的使用率,就可獲得更優異的對坯料的接著性的方面而言,於所述多元醇(A)中,較佳為30質量%以上,更佳為40質量%以上,進而佳為40質量%~60質量%的範圍。
作為所述聚異氰酸酯(B),可使用:聚亞甲基聚苯基聚異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、碳二醯亞胺改質二苯基甲烷二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、苯二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、萘二異氰酸酯等芳香族聚異氰酸酯;六亞甲基二異氰酸酯、環己烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯、四甲基二甲苯二異氰酸酯等脂肪族或脂環族聚異氰酸酯等。該些聚異氰酸酯既可單獨使用亦可併用兩種以上。該些中,就可獲得更優異的反應性及對坯料的接著性的方面而言,較佳為使用芳香族聚異氰酸酯,更佳為二苯基甲烷二異氰酸酯。
作為所述聚異氰酸酯(B)的使用量,於構成胺基甲酸
酯預聚物(i)的原料的合計質量中,較佳為5質量%~40質量%的範圍,更佳為10質量%~30質量%的範圍。
所述胺基甲酸酯預聚物(i)是使所述多元醇(A)與所述聚異氰酸酯(B)反應而獲得者,且具有可與空氣中或塗佈有濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物的基材中所存在的水分反應而形成交聯結構的異氰酸酯基。
作為所述胺基甲酸酯預聚物(i)的製造方法,例如可藉由如下方式來製造,於放入了所述多元醇(A)的反應容器中放入所述聚異氰酸酯(B),於所述聚異氰酸酯(B)所具有的異氰酸酯基相對於所述多元醇(A)所具有的羥基而過剩的條件下進行反應。
作為製造所述胺基甲酸酯預聚物(i)時所述聚異氰酸酯(B)所具有的異氰酸酯基與所述多元醇(A)所具有的羥基的當量比(異氰酸酯基/羥基),就可獲得更優異的對坯料的接著性的方面而言,較佳為1.1~5的範圍,更佳為1.5~3的範圍。
作為藉由以上方法而獲得的胺基甲酸酯預聚物(i)的異氰酸酯基含有率(以下,簡稱為「NCO%」),就可獲得更優異的接著性的方面而言,較佳為1.7~5的範圍,更佳為1.8~3的範圍。再者,所述胺基甲酸酯預聚物(i)的NCO%表示依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)K1603-1:2007並藉由電位差滴定法測定的值。
本發明中所使用的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物含有所述胺基甲酸酯預聚物(i)作為必需成分,但視需要
亦可使用其他添加劑。
作為所述其他添加劑,例如可使用:耐光穩定劑、硬化觸媒、黏著賦予劑、塑化劑、穩定劑、填充材料、染料、顏料、螢光增白劑、矽烷偶合劑、蠟(wax)、熱塑性樹脂等。該些添加劑既可單獨使用亦可併用兩種以上。
以上,本發明的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物不包含溶劑,且是環境應對型的材料。另外,本發明的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物相對於各種坯料而言的接著性優異,且相對於撥水性坯料亦具有優異的接著性。
接下來,對本發明的積層體進行說明。
本發明的積層體至少具有坯料(i)及所述濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物的硬化物。
作為所述坯料(i),例如可使用:聚酯纖維、聚乙烯纖維、尼龍纖維、丙烯酸纖維、聚胺基甲酸酯纖維、乙酸酯纖維、嫘縈纖維、聚乳酸纖維、棉、麻、絹、羊毛、玻璃纖維(glass fibre)、碳纖維、由該些的混紡纖維等所形成的不織布、織布、編織物等纖維基材;使聚胺基甲酸酯樹脂等樹脂含浸於所述不織布中而成者;於所述不織布進而設置多孔質層者;樹脂基材等。
另外,於本發明中,作為所述坯料(i),即使為對以上所述坯料實施了撥水處理而成者(以下,簡稱為「撥水性坯料」)亦顯示出優異的接著性。再者,於本發明中,所述撥水性坯料的「撥水性」表示藉由下述計算而獲得的表面自由能為50mJ/m2以
下。
使用接觸角計(協和界面科學公司製造的「DM500」)測定所述坯料(i)上的測定用液(水及二碘甲烷)的接觸角。基於所述結果,使用下述式(1)算出坯料(i)的表面自由能。
(1+cosA).γL/2=(γsd.γLd)1/2+(γsp.γLp)1/2
A:坯料(i)上的測定用液的接觸角
γL:測定用液的表面張力
γLd:測定用液的表面自由能的分散力成分
γLp:測定用液的表面自由能的極性力成分
γsd:坯料(i)的表面自由能的分散力成分
γsp:坯料(i)的表面自由能的極性力成分
作為塗敷所述濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物的方法,例如可列舉使用輥式塗佈機、刮刀式塗佈機、噴塗機、凹版輥式塗佈機、缺角輪塗佈機、T字模塗佈機、敷料器、分配器等的方法。
塗敷所述濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物後,藉由公知的方法進行乾燥、固化。
作為所述濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物的硬化物的厚度,例如為5μm~300μm的範圍。
再者,於將本發明的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂
組成物用作透濕防水功能性衣料的接著劑的情況下,所述濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物較佳為藉由凹版輥式塗佈機、分配器進行間歇塗佈,使坯料(i)與公知的透濕膜貼合。作為所述情況下的所述濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物的硬化物的厚度,例如為5μm~50μm的範圍。
[實施例]
以下,使用實施例對本發明進行更詳細的說明。
[實施例1]
於包括溫度計、攪拌機、惰性氣體導入口及回流冷卻器的四口燒瓶中,裝入聚酯多元醇(使己二酸與2-甲基-1,3-丙二醇反應而得者,數量平均分子量:2,000,以下簡稱為「AA/2MPD」)40質量份、聚酯多元醇(使鄰苯二甲酸酐、二乙二醇與新戊二醇反應而得者,數量平均分子量:1,000,以下簡稱為「PA系PEs(1)」)40質量份,於110℃下減壓乾燥,脫水至水分量成為0.05質量%以下。接著,冷卻至60℃後,加入二苯基甲烷二異氰酸酯(以下,簡稱為「MDI(diphenyl methane diisocyanate)」)27質量份,升溫至110℃,反應2小時直至異氰酸酯基含量達到一定,藉此獲得濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物。
[實施例2]
代替所述AA/2MPD,使用聚酯多元醇(使己二酸與3-甲基-1,5-戊二醇反應而得者,數量平均分子量:2,000,以下簡稱為「AA/3MPD」),除此以外,與實施例1同樣地獲得濕氣硬化型聚
胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物。
[實施例3]
代替所述AA/2MPD,使用聚酯多元醇(使己二酸與新戊二醇反應而得者,數量平均分子量:2,000,以下簡稱為「AA/NPG」),除此以外,與實施例1同樣地獲得濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物。
[實施例4]
代替所述PA系PEs(1),使用聚酯多元醇(使鄰苯二甲酸與乙二醇反應而得者,數量平均分子量:1,000,以下簡稱為「PA系PEs(2)」),除此以外,與實施例1同樣地獲得濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物。
[比較例1]
於包括溫度計、攪拌機、惰性氣體導入口及回流冷卻器的四口燒瓶中,裝入聚酯多元醇(己二酸、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸與乙二醇的反應產物,數量平均分子量:2,000,以下簡稱為「AA/PA/EG」)40質量份、聚酯多元醇(鄰苯二甲酸與1,6-己二醇的反應產物,數量平均分子量:2,000,以下為「PA/HG」)40質量份,於110℃下減壓乾燥,脫水至水分量成為0.05質量%以下。接著,冷卻至60℃後,加入MDI 21質量份,升溫至110℃,反應2小時直至異氰酸酯基含量達到一定,藉此獲得濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物。
[數量平均分子量的測定方法]
實施例及比較例中所使用的多元醇的數量平均分子量表示藉由凝膠滲透層析(GPC)法並於下述條件下測定的值。
測定裝置:高速GPC裝置(東曹(Tosoh)股份有限公司製造的「HLC-8220GPC」)
管柱:將東曹股份有限公司製造的下述管柱串聯連接來使用。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1根
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1根
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1根
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1根
檢測器:RI(示差折射計)
管柱溫度:40℃
溶離液:四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)
流速:1.0mL/分鐘
注入量:100μL(試樣濃度為0.4質量%的四氫呋喃溶液)
標準試樣:使用下述標準聚苯乙烯來製作標準曲線。
(標準聚苯乙烯)
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯A-500」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯A-1000」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯A-2500」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯A-5000」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯F-1」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯F-2」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯F-4」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯F-10」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯F-20」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯F-40」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯F-80」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯F-128」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯F-288」
東曹股份有限公司製造的「TSKgel標準聚苯乙烯F-550」
[與坯料的接著性的評價方法]
將實施例及比較例中所獲得的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物於100℃下熔融後,使用凹版輥式塗佈機(40L/英吋(L/inch)、深度(depth)為130、附著量:10g/m2)塗敷於透濕膜(加平股份有限公司製造的「維特科思(VENTEX)」)上,分別與以下3種坯料貼合,於溫度23℃、濕度50%的環境下放置2天而獲得加工布。
坯料(1):非撥水坯料(表面自由能:超過50mJ/m2)
坯料(2):撥水坯料(表面自由能:10mJ/m2~50mJ/m2的範圍)
坯料(3):超撥水坯料(表面自由能:低於10mJ/m2)
將所獲得的加工布切成1英吋(inch)的寬度,使用島津製作所股份有限公司製造的「奧特古拉夫(Autograph)AG-1」,測定透濕膜與坯料的剝離強度(N/inch)。
可知本發明的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物具有與坯料的接著性。尤其可知相對於撥水坯料或超撥水坯料亦具有優異的接著性。
另一方面,比較例1為代替聚酯多元醇(a1)而使用了作為己二酸與直鏈狀的二醇的反應產物的聚酯多元醇的形態,尤其是相對於超撥水坯料而言的接著性不良。
Claims (6)
- 一種濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物,其特徵在於含有具有異氰酸酯基的胺基甲酸酯預聚物(i),所述具有異氰酸酯基的胺基甲酸酯預聚物(i)為包含聚酯多元醇(a1)及其他聚酯多元醇(a2)的多元醇(A)與聚異氰酸酯(B)的反應產物,所述聚酯多元醇(a1)為包含己二酸的多元酸與化合物(x)的反應產物,所述化合物(x)數量平均分子量未滿500且具有分支結構並且具有兩個~四個羥基,所述多元醇(A)中的所述聚酯多元醇(a1)的使用率為40質量%~60質量%,所述多元醇(A)中的所述其他聚酯多元醇(a2)的使用率為40質量%~60質量%。
- 如請求項1所述的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物,其中所述化合物(x)為選自由2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇及新戊二醇所組成的群組中的一種以上。
- 如請求項1或2所述的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物,其中所述其他聚酯多元醇(a2)將鄰苯二甲酸作為原料。
- 一種接著劑,其特徵在於含有如請求項1至請求項3中任一項所述的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組成物。
- 一種積層體,其特徵在於至少具有坯料及如請求項1至請求項3中任一項所述的濕氣硬化型聚胺基甲酸酯熱熔樹脂組 成物的硬化物。
- 如請求項5所述的積層體,其中所述坯料為撥水性坯料。
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