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聚碳酸酯二醇、聚氨酯树脂和涂覆剂公开 发明

技术领域

[0001] 本公开涉及聚碳酸酯二醇、聚氨酯树脂和涂覆剂。

相关背景技术

[0002] 聚碳酸酯多元醇作为与多异氰酸酯化合物反应而制造聚氨酯树脂(也被称为polyurethane resin)的原料是有用的,作为粘接剂、涂料等的原料是有用的。
[0003] 作为属于聚碳酸酯多元醇的1种的聚碳酸酯二醇,通常利用的是,单独使用1,6‑己二醇作为二醇成分的聚碳酸酯二醇。然而,这种聚碳酸酯二醇为结晶性,因此,在常温下为固体,存在难以操作的问题。
[0004] 为了解决这些问题,提出了使用2种以上的二醇来制造聚碳酸酯二醇的方案。例如日本特开2002‑275234号公报(专利文献1)中公开了,使用1,6‑己二醇和3‑甲基‑1,5‑戊二醇作为二醇成分、使用钛酸四丁酯作为催化剂而合成的聚碳酸酯二醇。

具体实施方式

[0030] 以下,对本公开的实施方式详细地进行说明。需要说明的是,本说明书中,用“~”表示的数值范围表示包含“~”的前后记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。用“~”表示的数值范围的最小值或最大值可以与用“~”表示的其他数值范围的最大值或最小值任意组合。另外,分别记载的上限值和下限值也可以任意组合。
[0031] <聚碳酸酯二醇>
[0032] 本公开的一方式的聚碳酸酯二醇为含有下述式(A)所示的重复单元(A)、且包含末端羟基的聚碳酸酯二醇,前述重复单元(A)的90~100摩尔%为下述式(B)所示的重复单元(B)和/或下述式(C)所示的重复单元(C),前述聚碳酸酯二醇包含下述式(D)所示的聚碳酸酯二醇(D),由前述聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量为300~2800,在对前述聚碳酸酯二醇测得的LC光谱中,将最接近于由前述聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量的分子量的峰所对应的前述聚碳酸酯二醇(D)的重复单元的数量设为X0时,相对于前述重复单元的数量为X0的峰的面积值,峰的面积值比为0.90~1.10的峰包括前述重复单元的数量为X0的峰在内连续2~7个。
[0033]
[0034] (式(A)中,R表示碳数2~15的2价的脂肪族或脂环族烃基。)
[0035]
[0036]
[0037] (式(D)中,R1表示*‑(CH2)6‑*或*‑CH2CH2CH(CH3)CH2CH2‑*,前述式中的两端的*表示1 1
跟分别键合于R的两端的2个氧原子的键合部位,q表示1以上的整数,多个存在的R任选彼此相同或不同。)
[0038] 需要说明的是,本公开中,“最接近于由聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量的分子量的峰”是指,基于前述聚碳酸酯二醇(D)的各重复单元数算出的各分子量的峰中,与由聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量之差的绝对值最小的分子量的峰。需要说明的是,与由聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量之差的绝对值最小的分子量的峰存在有二个的情况下,采用分子量小的峰。
[0039] 本公开的一方式的聚碳酸酯二醇为含有前述重复单元(A)、且包含末端羟基的聚碳酸酯二醇。前述式(A)中,R为碳数2~15的2价的脂肪族或脂环族烃基。前述2价的脂肪族烃基可以为直链状也可以为支链状。另外,聚碳酸酯二醇中多个存在的R任选彼此相同或不同。
[0040] 作为R中的2价的直链状脂肪族烃基,碳数为2~15、优选3~12、更优选4~10。
[0041] R中的碳数2~15的2价的直链状脂肪族烃基的具体例没有特别限定,例如可以举出:亚乙基、亚丙基(三亚甲基)、亚丁基(四亚甲基)、亚戊基(五亚甲基)、亚己基(六亚甲基)、亚庚基(七亚甲基)、亚辛基(八亚甲基)、亚壬基(九亚甲基)等。其中,从通用性的观点出发,优选亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基或亚壬基。
[0042] 作为R中的2价的支链状脂肪族烃基,碳数为3~15、优选4~12、更优选5~10、特别优选6~9。
[0043] R中的2价的支链状脂肪族烃基的具体例没有特别限定,例如可以举出:亚异丙基、亚异丁基、亚叔丁基、亚异戊基、2,2‑二甲基亚丙基、亚异己基、3‑甲基亚戊基、亚异庚基、亚异辛基、2‑甲基亚辛基等。其中,从通用性的观点出发,优选亚异戊基、亚异己基、3‑甲基亚戊基或2‑甲基亚辛基。
[0044] 作为R中的2价的脂环族烃基,碳数为3~15、优选4~12、更优选6~9。
[0045] R中的2价的脂环族烃基的具体例没有特别限定,例如可以举出:亚环丙基、亚环丁基、亚环戊基、亚环己基、亚环庚基等。其中,从通用性的观点出发,优选亚环戊基或亚环己基。
[0046] 这些碳数2~15的2价的脂肪族或脂环族烃基中,作为R,优选碳数3~9的2价的直链状脂肪族烃基、或碳数3~9的2价的支链状肪族烃基,更优选碳数4~6的2价的直链状脂肪族烃基、或碳数4~6的2价的支链状肪族烃基。
[0047] 前述重复单元(A)其90~100摩尔%为前述重复单元(B)和/或前述重复单元(C)(优选为前述重复单元(B)和前述重复单元(C)),优选其95~100摩尔%为前述重复单元(B)和/或前述重复单元(C)(更优选前述重复单元(B)和前述重复单元(C)),更优选其全部为前述重复单元(B)和/或前述重复单元(C)(进一步优选为前述重复单元(B)和前述重复单元(C))。前述重复单元(B)和/或前述重复单元(C)的比例通过为前述范围内,从而操作性良好,有容易得到兼顾了25℃下的成型加工性与粘度稳定性的聚碳酸酯二醇的倾向。
[0048] 前述重复单元(B)的量相对于前述重复单元(A)的总量,优选20~100摩尔%、更优选30~99摩尔%、进一步优选40~95摩尔%、特别优选50~90摩尔%。前述比例通过为前述范围内,从而得到的聚碳酸酯二醇的25℃下的性状成为液态,有操作性容易优异的倾向。
[0049] 另外,前述重复单元(B)的量相对于前述重复单元(B)与前述重复单元(C)的总量,优选20~100摩尔%、更优选30~99摩尔%、进一步优选40~95摩尔%、特别优选50~90摩尔%。前述比例通过为前述范围内,从而得到的聚碳酸酯二醇的25℃下的性状成为液态,有操作性容易优异的倾向。
[0050] 本公开的一方式的聚碳酸酯二醇包含前述式(D)所示的聚碳酸酯二醇(D)。
[0051] 前述式(D)中,R1表示*‑(CH2)6‑*或*‑CH2CH2CH(CH3)CH2CH2‑*,前述式中的两端的*1
表示跟分别键合于R的两端的2个氧原子的键合部位,q表示1以上的整数,优选1~30、更优
1
选2~20、进一步优选3~15。另外,多个存在的R任选彼此相同或不同。
[0052] 这种聚碳酸酯二醇(D)中,包含1,6‑己烷二基和3‑甲基戊烷‑1,5‑二基作为R1、即、1
包含2种以上的烷烃二基作为R的前述聚碳酸酯二醇(D)在25℃下容易成为液体,有容易兼顾25℃下的成型加工性与粘度稳定性的倾向。
[0053] 另外,包含2种以上的烷烃二基的前述聚碳酸酯二醇(D)中,从在25℃下为液态、容易兼顾25℃下的成型加工性与粘度稳定性的的观点出发,前述聚碳酸酯二醇(D)中,3‑甲基1
戊烷‑1,5‑二基的摩尔数相对于作为R 包含的烷烃二基的总摩尔数(1,6‑己烷二基与3‑甲基戊烷‑1,5‑二基的总摩尔数)之比优选0.20~1.00、更优选0.30~0.99、进一步优选0.40~0.95、特别优选0.50~0.90。
[0054] 对于本公开的一方式的聚碳酸酯二醇,从在25℃下为液态、容易兼顾25℃下的成型加工性与粘度稳定性的观点出发,优选其90~100摩尔%为前述聚碳酸酯二醇(D),更优选其95~100摩尔%为前述聚碳酸酯二醇(D),特别优选其全部为前述聚碳酸酯二醇(D)。
[0055] 另外,本公开的一方式的聚碳酸酯二醇的羟值优选40~375mgKOH/g、更优选45~225mgKOH/g、进一步优选48~140mgKOH/g、特别优选55~120mgKOH/g。聚碳酸酯二醇的羟值可以为60mgKOH/g以上、65mgKOH/g以上、70mgKOH/g以上、75mgKOH/g以上、80mgKOH/g以上、
85mgKOH/g以上、90mgKOH/g以上或95mgKOH/g以上,可以为95mgKOH/g以下、90mgKOH/g以下、
85mgKOH/g以下、80mgKOH/g以下、75mgKOH/g以下、70mgKOH/g以下、65mgKOH/g以下、
60mgKOH/g以下或55mgKOH/g以下。需要说明的是,聚碳酸酯二醇的羟值是指,与聚碳酸酯二醇1g中的羟基等量的氢氧化钾的毫克(mg)数,可以依据JIS K1557‑1而测定。
[0056] 进而,由本公开的一方式的聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量优选300~2800g/mol、更优选500~2500g/mol、进一步优选800~2300g/mol、特别优选1000~2000g/mol。由聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量可以为1100g/mol以上、1150g/mol以上、
1200g/mol以上、1300g/mol以上、1450g/mol以上、1600g/mol以上、1700g/mol以上、1800g/mol以上或1900g/mol以上,可以为1900g/mol以下、1800g/mol以下、1700g/mol以下、1600g/mol以下、1450g/mol以下、1300g/mol以下、1200g/mol以下、1150g/mol以下或1100g/mol以下。
[0057] 在对本公开的一方式的聚碳酸酯二醇测得的LC光谱中,将最接近于由前述聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量(绝对分子量)的分子量的峰所对应的前述聚碳酸酯二醇(D)的重复单元数设为X0时,相对于前述重复单元的数量为X0的峰的面积值S(X0),峰的面积值比〔S(X)/S(X0)、S(X)为前述聚碳酸酯二醇(D)的重复单元的数量为X的峰的面积值〕为0.90~1.10的峰包括前述重复单元的数量为X0的峰在内连续2~7个,优选连续3~6个,连特别优选续4~5个。前述峰的面积值比〔S(X)/S(X0)〕为0.90~1.10的峰连续的个数包括前述重复单元的数量为X0的峰在内为前述下限以上时,有容易得到25℃下的成型加工性优异的聚碳酸酯二醇的倾向。另外,前述峰的面积值比〔S(X)/S(X0)〕为0.90~1.10的峰连续的个数包括前述重复单元的数量为X0的峰在内为前述上限以下时,有容易得到25℃下的粘度稳定性优异的聚碳酸酯二醇的倾向。进而,前述重复单元的数量为X=X0‑α(α为正的整数:
1,2,3,4,····)的峰中,存在有前述峰的面积值比〔S(X)/S(X0)〕为1.10以上的峰时,有容易得到25℃下的成型加工性进一步优异的聚碳酸酯二醇的倾向。
[0058] 聚碳酸酯二醇的LC光谱中的峰的面积值比〔S(X)/S(X0)〕可以根据以下的方法求出。即,聚碳酸酯二醇的LC光谱中,作为最接近于由前述聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量的分子量的峰,确定与由前述聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量之差的绝对值最小的分子量的峰,求出该峰所对应的前述聚碳酸酯二醇(D)的重复单元的数量X0。需要说明的是,与由聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量之差的绝对值最小的分子量的峰存在有二个的情况下,采用分子量小的峰。接着,前述LC光谱中,求出各峰的面积值S(X)〔X表示前述聚碳酸酯二醇(D)的重复单元的数量,为X=···、X0‑2、X0‑1、X0、X0+1、X0+2、···。〕,算出相对于前述重复单元的数量为X0的峰的面积值S(X0)的各峰的面积值比〔S(X)/S(X0)〕。需要说明的是,X和X0由LC测定的检测限成为分子量为300~2800g/mol的峰的前述聚碳酸酯二醇(D)的重复单元的数量、即、3~19的范围内的整数。
[0059] 需要说明的是,根据LC测定得到的各峰与前述聚碳酸酯二醇(D)的重复单元的数量X的对应关系例如可以如下确认:进行各峰的单独的MS测定(装置:Bruker·Daltonics制microTOF、离子源:APCI、测定模式:正向模式),对得到的光谱的主峰进行解析,从而可以确认。
[0060] 如此算出的面积值比〔S(X)/S(X0)〕处于0.90~1.10的范围内的峰求出包括前述重复单元的数量为X0的峰在内连续的数。
[0061] 通常有高分子的分子量越高,越容易体现良好的物性的倾向,但由于成为高粘度,因此,注射成型中,有成型加工性容易降低的倾向。另一方面,已知的是,高分子随着剪切速度的上升而粘度降低。因此,即使在剪切速度慢的状态(接近于静置的状态)下为高粘度的高分子,如果在成型加工时的流动状态下、即、在剪切速度快的状态下为低粘度的高分子,则也有容易体现良好的物性的倾向,且有容易得到成型加工性优异的高分子的倾向。
[0062] 对于聚氨酯树脂的原料中使用的多元醇,合成皮革或人工皮革等要求柔软性的用途中,适合使用分子量高的多元醇以减少聚氨酯树脂中的氨基甲酸酯基量。
[0063] 本公开中,作为这种体现良好的物性、且成型加工性优异的高分子的指标,采用的‑1 ‑1是,剪切速度1000s 、温度25℃下的粘度η1000相对于剪切速度1s 、温度25℃下的粘度η1之比〔η1000/η1〕。对该粘度比〔η1000/η1〕的技术意义进行说明。如图2所示,高分子的剪切速度如果变快,则粘度降低。然而,在高剪切速度下粘度过度变低,即,粘度比〔η1000/η1〕过度变小时,成型加工性变得良好,但在高剪切速度附近粘度急剧地降低,因此,变得不易设想成型时的高分子的排出量,排出稳定性有时降低。另一方面,高剪切速度下的粘度的降低过度小的情况下,即,粘度比〔η1000/η1〕为1附近的情况下,粘度稳定性为良好,但粘度不充分降低,因此,成型加工性有时差。因此,为了体现高分子的良好的物性、且兼顾良好的成型加工性与良好的粘度稳定性(排出稳定性),考虑粘度比〔η1000/η1〕优选处于特定的范围内。
[0064] 本公开的一方式的聚碳酸酯二醇中,剪切速度1000s‑1、温度25℃下的粘度η1000相‑1对于剪切速度1s 、温度25℃下的粘度η1之比〔η1000/η1〕优选0.40~0.80、更优选0.42~
0.75、进一步优选0.45~0.70。粘度比〔η1000/η1〕如果为前述下限以上,则可以抑制剪切速度‑1
为1000s 附近的粘度的急剧降低,因此,有变得容易设想成型时的聚碳酸酯二醇的排出量‑1
的倾向,另一方面,粘度比〔η1000/η1〕如果为前述上限以下,则剪切速度为1000s 附近粘度充分降低,因此,有成型加工性优异的倾向。
[0065] 另外,作为本公开的一方式的聚碳酸酯二醇的剪切速度1s‑1、温度25℃下的粘度‑1 ‑1η1,优选20000~80000mPa·s 、更优选25000~70000mPa·s 、进一步优选30000~‑1 ‑1 ‑1 ‑1
60000mPa·s 。粘度η1可以为35000mPa·s 以上、40000mPa·s 以上、45000mPa·s 以上、‑1 ‑1 ‑1 ‑1
50000mPa·s 以上或55000mPa·s 以上,可以为55000mPa·s 以下、50000mPa·s 以下、‑1 ‑1 ‑1
45000mPa·s 以下、40000mPa·s 以下或37500mPa·s 以下。粘度η1如果为前述下限以上,则有容易得到体现良好的物性的聚碳酸酯二醇的倾向,另一方面,粘度η1如果为前述上限以下,则有容易得到成型加工性优异的聚碳酸酯二醇的倾向。
[0066] 进而,作为本公开的一方式的聚碳酸酯二醇的剪切速度1000s‑1、温度25℃下的粘‑1 ‑1度η1000,优选10000~40000mPa·s 、更优选15000~35000mPa·s 、进一步优选20000~‑1 ‑1 ‑1 ‑1
30000mPa·s 。粘度η1000可以为22500mPa·s 以上、25000mPa·s 以上或26000mPa·s 以‑1 ‑1 ‑1 ‑1
上,可以为27000mPa·s 以下、26000mPa·s 以下、25000mPa·s 以下或22500mPa·s 以下。粘度η1000如果为前述下限以上,则有容易得到粘度稳定性优异的聚碳酸酯二醇的倾向,另一方面,粘度η1000如果为前述上限以下,则有容易得到成型加工性优异的聚碳酸酯二醇的倾向。
[0067] <聚碳酸酯二醇的制造方法>
[0068] 本公开的一方式的聚碳酸酯二醇例如可以通过使碳酸酯化合物与二醇化合物在酯交换催化剂的存在下进行反应而得到。具体而言,将含有碳酸酯化合物、二醇化合物和酯交换催化剂的混合液加热,将源自碳酸酯化合物的醇从反应体系中去除,且进行回流反应(酯交换反应),从而可以得到聚碳酸酯二醇。因此,本公开的一方式的聚碳酸酯二醇中也可以包含酯交换催化剂。
[0069] (碳酸酯化合物)
[0070] 作为本公开的一方式的聚碳酸酯二醇的制造中使用的碳酸酯化合物,没有特别限定,例如可以举出碳酸亚烷基酯、碳酸二烷基酯、碳酸二芳基酯等。
[0071] 作为碳酸亚烷基酯,没有特别限定,例如可以举出碳酸亚乙酯、碳酸三亚甲酯、碳酸1,2‑亚丙酯、碳酸1,2‑亚丁酯、碳酸1,3‑亚丁酯、碳酸1,2‑亚戊酯等。
[0072] 作为碳酸二烷基酯,没有特别限定,例如可以举出碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯等。
[0073] 作为碳酸二芳基酯,没有特别限定,例如可以举出碳酸二苯酯等。
[0074] 这些碳酸酯化合物中,作为聚碳酸酯二醇的制造中使用的碳酸酯化合物,优选碳酸亚烷基酯、碳酸二烷基酯,更优选碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯。
[0075] (二醇化合物)
[0076] 本公开的一方式的聚碳酸酯二醇的制造中使用的二醇化合物至少包含1,6‑己二醇和/或3‑甲基‑1,5‑戊二醇。
[0077] 另外,本公开的一方式的聚碳酸酯二醇的制造中使用的二醇化合物中,也可以包含1,6‑己二醇和3‑甲基‑1,5‑戊二醇以外的其他二醇化合物。作为其他二醇化合物,没有特别限定,例如可以举出1,6‑己二醇以外的直链状二醇、3‑甲基‑1,5‑戊二醇以外的支链状二醇、环状二醇、具有芳香环的二醇。
[0078] 作为1,6‑己二醇以外的直链状二醇,没有特别限定,例如可以举出乙二醇、1,3‑丙二醇、1,4‑丁二醇、1,5‑戊二醇、1,7‑庚二醇、1,8‑辛二醇、1,9‑壬二醇、1,10‑癸二醇、1,11‑十一烷二醇、1,12‑十二烷二醇等。
[0079] 作为3‑甲基‑1,5‑戊二醇以外的支链状二醇,没有特别限定,例如可以举出2‑甲基‑1,8‑辛二醇、新戊二醇、2‑乙基‑1,6‑己二醇、2‑甲基‑1,3‑丙二醇、2,4‑二甲基‑1,5‑戊二醇、2,4‑二乙基‑1,5‑戊二醇等。
[0080] 作为环状二醇,没有特别限定,例如可以举出1,3‑环己二醇、1,4‑环己二醇、1,4‑环己烷二甲醇、2‑双(4‑羟基环己基)‑丙烷等。
[0081] 本公开的一方式的聚碳酸酯二醇的制造中使用的二醇化合物中,1,6‑己二醇和/或3‑甲基‑1,5‑戊二醇(优选1,6‑己二醇和3‑甲基‑1,5‑戊二醇)相对于二醇化合物的总摩尔数的摩尔数之比为0.90~1.00、优选0.95~1.00,更优选二醇化合物全部为1,6‑己二醇和/或3‑甲基‑1,5‑戊二醇(进一步优选1,6‑己二醇和3‑甲基‑1,5‑戊二醇)。1,6‑己二醇和/或3‑甲基‑1,5‑戊二醇的比例通过为前述范围内,从而25℃下的性状为液态,有容易得到25℃下的成型加工性与粘度稳定性优异的聚碳酸酯二醇的倾向。
[0082] 另外,3‑甲基‑1,5‑戊二醇的摩尔数相对于二醇化合物的总摩尔数之比优选0.20~1.00、更优选0.30~0.99、进一步优选0.40~0.95、特别优选0.50~0.90。前述比例通过为前述范围内,从而得到的聚碳酸酯二醇的25℃下的性状成为液态,操作性优异。
[0083] 进而,3‑甲基‑1,5‑戊二醇的摩尔数相对于3‑甲基‑1,5‑戊二醇与1,6‑己二醇的总摩尔数之比优选0.20~1.00、更优选0.30~0.99、进一步优选0.40~0.95、特别优选0.50~0.90。前述比例通过为前述范围内,从而得到的聚碳酸酯二醇的25℃下的性状成为液态,操作性优异。
[0084] 本公开的一方式的聚碳酸酯二醇中,在不有损其性能的范围内,也可以将在1分子中具有3个以上羟基的多元醇化合物、例如三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇等作为聚碳酸酯二醇的原料使用。如果将该在1分子中具有3个以上羟基的多元醇化合物过多地作为聚碳酸酯二醇的原料使用,则聚碳酸酯的聚合反应中会发生交联而引起凝胶化。因此,即使将在1分子中具有3个以上羟基的多元醇化合物作为聚碳酸酯二醇的原料使用的情况下,该多元醇化合物相对于作为聚碳酸酯二醇的原料使用的二醇化合物的总摩尔数,也优选设为0.1~20摩尔%,更优选设为0.5~15摩尔%,进一步优选设为1~10摩尔%,特别优选设为2~5摩尔%。
[0085] 碳酸酯化合物与二醇化合物的混合比率(混合液中的碳酸酯化合物的含量/混合液中的二醇化合物的含量)以摩尔比计、优选1/3~3/1、更优选1/2~2/1、进一步优选1/1.3~1.3/1、特别优选1/1.2~1.2/1。通过使碳酸酯化合物与二醇化合物的混合比率为上述范围,从而可以效率良好地得到聚碳酸酯二醇。
[0086] 作为本公开的一方式的聚碳酸酯二醇的制造中使用的酯交换催化剂,优选乙酰丙酮锂。通过使用乙酰丙酮锂作为酯交换催化剂,从而可以得到具有所期望的分子量分布的前述聚碳酸酯二醇。
[0087] 对于混合液中的酯交换催化剂的含量,从容易适当地控制反应温度、可以抑制反应产物的色指数上升的观点出发,相对于混合液中的碳酸酯化合物与二醇化合物的总量100质量份,可以为0.0001~0.10质量份,优选0.001~0.07质量份、更优选0.002~0.04质量份、进一步优选0.003~0.03质量份。酯交换催化剂的含量如果为前述下限以上,则变得容易适当地控制反应温度,但将得到的聚碳酸酯二醇作为聚氨酯的制造原料使用的情况下,在使氨基甲酸酯化反应的反应性的控制容易的观点上,酯交换催化剂的含量越少越优选。另外,酯交换催化剂的含量如果为前述上限以下,则可以抑制反应产物的色指数上升、氨基甲酸酯化反应的反应性。
[0088] 混合液的加热温度(反应温度)例如为0~250℃,可以为100~220℃。反应温度如果为前述下限以上,则酯交换反应容易进行,容易得到所期望的聚碳酸酯二醇。反应温度如果为前述上限以下,则得到的聚碳酸酯二醇的色指数被抑制。另外,酯交换反应可以将温度保持为恒定而进行,也可以根据反应进行程度边阶段性地或连续地升温边进行。在容易得到所期望的聚碳酸酯二醇的观点上,优选进行满足下述式(α)的关系的温度T1下的加热后,接着进行满足下述式(β)的关系的温度T2下的加热。需要说明的是,温度T1和温度T2优选满足下述式(γ)的关系。另外,第1加热的温度的平均温度T1m和第2加热的温度的平均温度T2m优选满足下述式(δ)的关系。此处,反应进行程度也可以由馏出物的馏出量估计。
[0089] 110℃≤T1<140℃···(α)
[0090] 120℃≤T2<140℃···(β)
[0091] T1
[0092] T1m
[0093] 混合液的加热也可以在常压下进行,但也可以在反应后半,在减压下(例如101~0.01kPa的压力下)进行。由此,可以加快所生成的馏出物的馏出速度,可以加快反应的进行。需要说明的是,本说明书中,常压是指,101.325kPa±20.000kPa的压力。在容易得到所期望的聚碳酸酯二醇的观点上,混合液的加热优选包括如下加热:在101.325kPa±
20.000kPa的压力下进行加热(第1加热);以及,接着在0.05kPa以下的减压下进行加热(第2加热),更优选第1加热的温度为满足上述式(α)的关系的温度T1,第2加热的温度为满足上述式(β)的关系的温度T2,进一步优选第1加热的温度(温度T1)与第2加热的温度(温度T2)满足上述式(γ)的关系。进一步在容易得到所期望的聚碳酸酯二醇的观点上,优选使源自碳酸酯化合物的醇在醇的沸点附近的温度以下(例如使源自碳酸二乙酯的乙醇为79℃以下)馏出并从反应体系中去除。
[0094] (聚氨酯树脂)
[0095] 本公开的一方式的聚氨酯树脂包含上述聚碳酸酯二醇与异氰酸酯的反应产物。即,聚氨酯树脂为上述聚碳酸酯二醇与异氰酸酯的缩聚物或其交联体。此处,交联体是指,利用扩链剂等使缩聚物彼此交联者。
[0096] (多异氰酸酯)
[0097] 作为多异氰酸酯,例如可以举出芳香族多异氰酸酯、芳香脂肪族多异氰酸酯、脂肪族多异氰酸酯和脂环族多异氰酸酯。另外,也可以使用属于它们的改性体的改性多异氰酸酯。作为改性多异氰酸酯,例如可以举出异氰脲酸酯改性多异氰酸酯(异氰酸酯的三聚体)、脲基甲酸酯改性多异氰酸酯、脲二酮改性多异氰酸酯、氨基甲酸酯改性多异氰酸酯、缩二脲改性多异氰酸酯、脲酮亚胺改性多异氰酸酯、酰基脲改性多异氰酸酯等。它们可以单独使用,也可以并用2种以上。
[0098] 作为芳香族异氰酸酯,例如可以举出2,4‑甲苯二异氰酸酯、2,6‑甲苯二异氰酸酯、2,4‑甲苯二异氰酸酯/2,6‑甲苯二异氰酸酯混合物、4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯/4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯混合物、间二甲苯二异氰酸酯、对二甲苯二异氰酸酯、4,4’‑二苯醚二异氰酸酯、2‑硝基二苯基‑4,
4’‑二异氰酸酯、2,2’‑二苯基丙烷‑4,4’‑二异氰酸酯、3,3’‑二甲基二苯基甲烷‑4,4’‑二异氰酸酯、4,4’‑二苯基丙烷二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘‑1,4‑二异氰酸酯、萘‑1,5‑二异氰酸酯、3,3’‑二甲氧基二苯基‑4,4’‑二异氰酸酯等。其中,从通用性的观点出发,优选4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯/4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯混合物。
[0099] 作为芳香脂肪族异氰酸酯,例如可以举出1,3‑二甲苯二异氰酸酯、1,4‑二甲苯二异氰酸酯和它们的混合物;1,3‑双(1‑异氰氧基‑1‑甲基乙基)苯、1,4‑双(1‑异氰氧基‑1‑甲基乙基)苯和它们的混合物;ω,ω’‑二异氰氧基‑1,4‑二乙基苯等。
[0100] 作为脂肪族异氰酸酯,例如可以举出六亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、2‑甲基戊烷‑1,5‑二异氰酸酯、3‑甲基戊烷‑1,5‑二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、三氧亚乙基二异氰酸酯、亚乙基二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、九亚甲基二异氰酸酯、2,2’‑二甲基戊烷二异氰酸酯、2,2,4‑三甲基己烷二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、丁烯二异氰酸酯、1,3‑丁二烯‑1,4‑二异氰酸酯、2,4,4‑三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,6,11‑十一烷三异氰酸酯、1,3,6‑六亚甲基三异氰酸酯、1,8‑二异氰氧基‑4‑(异氰氧基甲基)辛烷、2,5,7‑三甲基‑1,8‑二异氰氧基‑5‑(异氰氧基甲基)辛烷、双(异氰氧基乙基)碳酸酯、双(异氰氧基乙基)醚、1,4‑丁二醇二丙醚‑α,α’‑二异氰酸酯、赖氨酸二异氰氧基甲酯、2‑异氰氧基乙基‑2,6‑二异氰氧基己酸酯、2‑异氰氧基丙基‑2,6‑二异氰氧基己酸酯等。其中,从通用性的观点出发,优选六亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯。
[0101] 作为脂环族异氰酸酯,例如可以举出异佛尔酮二异氰酸酯、环己基二异氰酸酯、双(异氰氧基甲基)环己烷、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基二甲基甲烷二异氰酸酯、2,2’‑二甲基二环己基甲烷二异氰酸酯、双(4‑异氰氧基‑正丁叉基)季戊四醇、氢化二聚酸二异氰酸酯、2‑异氰氧基甲基‑3‑(3‑异氰氧基丙基)‑5‑(异氰氧基甲基)双环[2.2.1]庚烷、2‑(异氰氧基甲基)‑3‑(3‑异氰氧基丙基)‑6‑(异氰氧基甲基)‑双环[2.2.1]庚烷、2‑(异氰氧基甲基)‑2‑(3‑异氰氧基丙基)‑5‑(异氰氧基甲基)双环[2.2.1]庚烷、2‑(异氰氧基甲基)‑2‑(3‑异氰氧基丙基)‑6‑(异氰氧基甲基)双环[2.2.1]庚烷、2‑(异氰氧基甲基)‑3‑(3‑异氰氧基丙基)‑5‑(2‑异氰氧基乙基)双环[2.2.1]庚烷、2‑(异氰氧基甲基)‑3‑(3‑异氰氧基丙基)‑6‑(2‑异氰氧基乙基)双环[2.2.1]庚烷、2‑(异氰氧基甲基)‑2‑(3‑异氰氧基丙基)‑5‑(2‑异氰氧基乙基)双环[2.2.1]庚烷、2‑(异氰氧基甲基)‑2‑(3‑异氰氧基丙基)‑6‑(2‑异氰氧基乙基)双环[2.2.1]庚烷、2,5‑双(异氰氧基甲基)双环[2.2.1]庚烷、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、氢化四甲基二甲苯二异氰酸酯等。其中,从通用性的观点出发,优选异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯。
[0102] (扩链剂)
[0103] 扩链剂可以根据目的、用途等适宜选择。作为扩链剂,例如可以举出水;乙二醇、1,3‑丙二醇、1,4‑丁二醇、1,5‑戊二醇、1,6‑己二醇、新戊二醇、1,10‑癸二醇、1,1‑环己烷二甲醇、1,4‑环己烷二甲醇、三环癸烷二甲醇、苯二甲醇、双(对羟基)二苯酯、双(对羟基苯基)丙烷、2,2‑双[4‑(2‑羟基乙氧基)苯基]丙烷、双[4‑(2‑羟基乙氧基)苯基]砜、1,1‑双[4‑(2‑羟基乙氧基)苯基]环己烷等低分子多元醇;聚酯多元醇、聚酯酰胺多元醇、聚醚多元醇、聚醚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚烯烃多元醇等高分子多元醇;乙二胺、异佛尔酮二胺、2‑甲基‑1,5‑戊二胺、氨基乙基乙醇胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺等多胺等。扩链剂的配混量(聚氨酯树脂中所含的扩链剂来源的结构的比例)相对于聚碳酸酯二醇和异氰酸酯的总量100质量份可以为0.1~50质量份。需要说明的是,扩链剂为多元醇的情况下,该多元醇作为包含于扩链剂和多元醇成分这两者中者算出含量。
[0104] (涂覆剂)
[0105] 本公开的一方式的涂覆剂包含上述聚氨酯树脂。聚氨酯树脂的具体方式可以如上述。
[0106] 实施例
[0107] 以下,对本发明的实施例进行说明,但本发明不限定于这些实施例。需要说明的是,得到的聚碳酸酯二醇的分析评价根据以下的方法而进行。
[0108] [性状的评价]
[0109] 将得到的聚碳酸酯二醇在80℃下加热1小时后,在25℃下放置3天。根据目视确认放置后的样品的状态,在常温(25℃)下,如果稍有流动性则记作“液态”,无流动性的情况下,记作“固体”。
[0110] [基于GPC的数均分子量的测定]
[0111] 在以下的条件下,进行得到的聚碳酸酯二醇的GPC分析,测定前述聚碳酸酯二醇的数均分子量。
[0112] ‑条件‑
[0113] (1)测定仪器:HLC‑8420(东曹株式会社制)
[0114] (2)柱:TSKgel(东曹株式会社制)
[0115] ·G3000H‑XL
[0116] ·G3000H‑XL
[0117] ·G2000H‑XL
[0118] ·G2000H‑XL
[0119] (3)流动相:THF(四氢呋喃)
[0120] (4)检测器:RI(折射率)检测器(HLC‑8420附属品)
[0121] (5)温度:40℃
[0122] (6)流速:1.000ml/分钟
[0123] (7)标准曲线:使用以下的商品(均为三洋化成工业株式会社制的2官能的聚氧亚丙基多元醇)得到了标准曲线。
[0124] ·“SANNIX PP‑200”(数均分子量=200、平均官能团数:2)
[0125] ·“SANNIX PP‑400”(数均分子量=400、平均官能团数:2)
[0126] ·“SANNIX PP‑1000”(数均分子量=1000、平均官能团数:2)
[0127] ·“SANNIX PP‑2000”(数均分子量=2000、平均官能团数:2)
[0128] ·“SANNIX PP‑3000”(数均分子量=3200、平均官能团数:2)
[0129] ·“SANNIX PP‑4000”(数均分子量=4160、平均官能团数:2)
[0130] (8)标准曲线的近似式:3次式
[0131] (9)样品溶液浓度:0.5质量%THF溶液
[0132] [羟值的测定]
[0133] 依据JIS K1557‑1,利用使用了乙酰化试剂的方法,测定得到的聚碳酸酯二醇的羟值。
[0134] [由羟值算出数均分子量]
[0135] 根据下述式,由前述羟值算出得到的聚碳酸酯二醇的数均分子量。需要说明的是,由羟值算出的数均分子量相当于高分子的绝对分子量(真实的分子量)。
[0136] 由羟值算出的数均分子量[g/mol]
[0137] =2×56.11[KOHg/mol]×1000/羟值[KOHmg/g]
[0138] [LC测定]
[0139] 在以下的条件下,进行得到的聚碳酸酯二醇的液相色谱(LC)测定,得到了前述聚碳酸酯二醇的LC光谱。
[0140] ‑条件‑
[0141] (1)测定仪器:Agilent 1290Infinity II系列(Agilent Technologies公司制)[0142] (2)柱:TSKgel(东曹株式会社制)
[0143] ·TSKgel ODS‑100V(4.6mmI.D.×15cm)
[0144] (3)流动相:
[0145] A液:水/甲醇=5/5(vol/vol%)
[0146] B液:四氢呋喃(THF)
[0147] 水:纯化水
[0148] THF:FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation制HPLC用
[0149] 甲醇:FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation制HPLC用
[0150] (4)前处理
[0151] 称量得到的聚碳酸酯二醇,加入规定的流动相(B液),在室温下静置一晩使其溶解。将得到的试样溶液缓慢地振荡,用0.45μm的PTFE筒状过滤器进行过滤。
[0152] (5)溶剂梯度条件
[0153] 溶剂梯度条件设为表1所示的条件。
[0154] [表1]
[0155] 时间[分钟] A液[v/v%] B液[v/v%]0 90 10
5 90 10
10 60 40
55 0 100
62 0 100
62.1 90 10
[0156] (6)检测器:蒸发光散射检测器(ELSD)G4260B(Agilemt Technologies公司制)[0157] (7)温度:40℃
[0158] (8)流速:0.40ml/分钟
[0159] (9)注入量:15μL
[0160] (10)样品溶液浓度(THF):2.0mg/L
[0161] 需要说明的是,对于得到的LC光谱的各峰的分子结构,用各峰单独的MS测定(装置:Bruker·Daltonics microTOF、离子源:APCI、测定模式:正向模式)进行鉴定。
[0162] [峰面积值比的算出]
[0163] 得到的LC光谱中,确定最接近于由前述羟值算出的数均分子量(绝对分子量)的分子量的峰,求出该峰所对应的前述聚碳酸酯二醇(D)的重复单元的数量X0。需要说明的是,“最接近于由前述羟值算出的数均分子量的分子量的峰”定义为与由前述羟值算出的数均分子量之差的绝对值最小的分子量的峰。需要说明的是,与由聚碳酸酯二醇的羟值算出的数均分子量之差的绝对值最小的分子量的峰存在有二个的情况下,采用分子量小的峰。接着,前述LC光谱中,求出各峰的面积值S(X)〔X表示前述聚碳酸酯二醇(D)的重复单元的数量,为X=···、X0‑2、X0‑1、X0、X0+1、X0+2、···。〕,算出相对于前述重复单元为X0的峰的面积值S(X0)的各峰的面积值比〔S(X)/S(X0)〕。进而,求出前述面积值比〔S(X)/S(X0)〕处于0.90~1.10的范围内的峰包括前述重复单元为X0的峰在内连续的数量。
[0164] [粘度测定]
[0165] 依据JIS Z 8803:2011的10“基于圆锥‑平板形旋转粘度计的粘度测定方法”,在以下条件下,测定得到的聚碳酸酯二醇的粘度。具体而言,用锥板型粘度计(HAAKE MARS Modular Advanced Rheometer System:Thermo Scientific公司制),在平圆板与圆锥之间3
放入聚碳酸酯二醇0.20cm,使圆锥以恒定的剪切速度旋转,经过5分钟后,测定达到稳定状态时的平圆板或圆锥受到的转矩,算出聚碳酸酯二醇的粘度。
[0166] ‑条件‑
[0167] (1)转子:Thermo scientific公司制转子(类型(产品编号):C25 1°/Ti、直径:25.00mm、平圆板与圆锥所呈的角度(圆锥角:α):1°)
[0168] (2)剪切速度:1s‑1或1000s‑1
[0169] (3)测定温度:25℃
[0170] (实施例1)
[0171] 在装有搅拌机、温度计、加热装置和冷却器的1L的二口玻璃制反应器(反应器A)中,混合1,6‑己二醇49.5g、3‑甲基‑1,5‑戊二醇445.4g、碳酸二乙酯505.1g和乙酰丙酮锂0.050g。将得到的混合液在常压下、在110~138℃(初始110℃、最终138℃)下进行加热,边将低沸点成分(碳酸酯来源的醇等)去除边反应8小时。馏出液温度设为77℃以上且低于79℃。进而,在反应温度138℃下,将烧瓶内的压力缓慢地减压直至0.04kPa,进一步进行8小时反应,从而得到在常温下为液态的聚碳酸酯二醇(PCD‑1)。
[0172] (实施例2)
[0173] 在反应器A中,混合1,6‑己二醇99.0g、3‑甲基‑1,5‑戊二醇99.0g、碳酸二乙酯202.0g和乙酰丙酮锂0.020g得到混合液,使用得到的混合液,除此之外,与实施例1同样地得到在常温下为液态的聚碳酸酯二醇(PCD‑2)。
[0174] (实施例3)
[0175] 在反应器A中,混合1,6‑己二醇59.4g、3‑甲基‑1,5‑戊二醇138.6g、碳酸二乙酯202.0g和乙酰丙酮锂0.020g得到混合液,使用得到的混合液,除此之外,与实施例1同样地得到在常温下为液态的聚碳酸酯二醇(PCD‑3)。
[0176] (比较例1)
[0177] 在反应器A中,混合1,6‑己二醇96.8g、3‑甲基‑1,5‑戊二醇871.3g、碳酸二乙酯1031.9g和乙酰丙酮锂0.100g得到混合液,使用得到的混合液,除此之外,与实施例1同样地得到在常温下为液态的聚碳酸酯二醇(PCD‑7)。
[0178] (比较例2)
[0179] 在反应器A中,混合1,6‑己二醇46.7g、3‑甲基‑1,5‑戊二醇420.2g、碳酸二乙酯433.1g和钛酸四丁酯0.027g。将得到的混合液在常压下、在120~190℃(初始120℃、最终
190℃)下加热,边将低沸点成分(碳酸酯来源的醇等)去除边反应8小时。馏出液温度设为77℃以上且低于79℃。进而,在反应温度190℃下将烧瓶内的压力缓慢地减压直至0.5kPa,进一步进行8小时反应,从而得到在常温下为液态的聚碳酸酯二醇(PCD‑8)。
[0180] (比较例3)
[0181] 在反应器A中,混合1,6‑己二醇52.6g、3‑甲基‑1,5‑戊二醇473.4g、碳酸二乙酯374.0g和钛酸四丁酯0.027g得到混合液,使用得到的混合液,除此之外,与比较例2同样地得到在常温下为液态的聚碳酸酯二醇(PCD‑9)。
[0182] (比较例4)
[0183] 在反应器A中,混合1,6‑己二醇52.6g、3‑甲基‑1,5‑戊二醇473.4g、碳酸二乙酯374.0g和乙酰丙酮锂0.045g得到混合液,使用得到的混合液,除此之外,与实施例1同样地得到在常温下为液态的聚碳酸酯二醇(PCD‑10)。
[0184] (比较例5)
[0185] 在反应器A中,混合1,6‑己二醇59.9g、3‑甲基‑1,5‑戊二醇539.5g、碳酸二乙酯300.5g和乙酰丙酮锂0.045g得到混合液,使用得到的混合液,除此之外,与实施例1同样地得到在常温下为液态的聚碳酸酯二醇(PCD‑11)。
[0186] (实施例4)
[0187] 将比较例1中得到的PCD‑7 67g与比较例2中得到的PCD‑8 33g在40℃下混合,得到聚碳酸酯二醇(PCD‑4)。
[0188] (实施例5)
[0189] 将实施例1中得到的PCD‑1 89g与比较例5中得到的PCD‑11 11g在40℃下混合,得到聚碳酸酯二醇(PCD‑5)。
[0190] (实施例6)
[0191] 将实施例1中得到的PCD‑1 80g与比较例4中得到的PCD‑10 20g在40℃下混合,得到聚碳酸酯二醇(PCD‑6)。
[0192] (比较例6)
[0193] 将比较例1中得到的PCD‑7 67g与比较例5中得到的PCD‑11 33g在40℃下混合,得到聚碳酸酯二醇(PCD‑12)。
[0194] (比较例7)
[0195] 将比较例4中得到的PCD‑10 25g与比较例5中得到的PCD‑11 25g在40℃下混合,得到聚碳酸酯二醇(PCD‑13)。
[0196] (比较例8)
[0197] 将比较例1中得到的PCD‑7 86g与比较例4中得到的PCD‑10 14g在40℃下混合,得到聚碳酸酯二醇(PCD‑14)。
[0198] (比较例9)
[0199] 将实施例1中得到的PCD‑1 67g与比较例4中得到的PCD‑10 33g在40℃下混合,得到聚碳酸酯二醇(PCD‑15)。
[0200] (比较例10)
[0201] 将比较例1中得到的PCD‑7 80g与比较例2中得到的PCD‑8 20g在40℃下混合,得到聚碳酸酯二醇(PCD‑16)。
[0202] 依据上述方法,将对于实施例1~6和比较例1~10中得到的聚碳酸酯二醇测定的、常温(25℃)下的性状、以GPC测定的数均分子量、羟值、由前述羟值算出的数均分子量、最接近于由前述羟值算出的数均分子量的分子量的峰所对应的前述聚碳酸酯二醇(D)的重复单元的数量X0、相对于前述重复单元的数量为X0的峰的面积值S(X0)的各峰的面积值比〔S(X)/S(X0)〕、前述面积值比〔S(X)/S(X0)〕处于规定的范围内的峰包括前述重复单元的数量为X0的峰在内连续的数量示于表2~3。另外,作为参考,将比较例2中得到的聚碳酸酯二醇(PCD‑8)的LC光谱示于图1。
[0203] [表2]
[0204]
[0205] [表3]
[0206]
[0207] 依据上述方法,将对于实施例1~6和比较例1~10中得到的聚碳酸酯二醇测定的、‑1 ‑1 ‑1剪切速度1s 或1000s 下的粘度(25℃)〔η1和η1000〕、以及剪切速度1000s 下的粘度(25℃)‑1
η1000相对于剪切速度1s 下的粘度(25℃)η1之比〔η1000/η1〕示于表4~5。
[0208] [表4]
[0209]
[0210] [表5]
[0211]
[0212] 如以上说明,根据本公开,可以得到兼顾25℃下的成型加工性与粘度稳定性的聚碳酸酯二醇。另外,本公开的一方式的聚碳酸酯二醇可以形成耐磨耗性优异、且具有良好的耐湿热性、耐汗性的表面处理层、涂覆膜。
[0213] 因此,本公开的一方式的聚碳酸酯二醇作为能在合成皮革、人工皮革上稳定地形成具有上述特性的表面处理层的表面处理剂、能在薄膜稳定地形成具有上述特性的涂覆膜的涂覆剂的构成材料是有用的。

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