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技術 非架橋高機能性ポリエーテルオール並びにその調製及び使用

出願人 ビーエーエスエフソシエタス・ヨーロピア
発明者 ブルッヒマン,ベルントクリスタドロ,アンナエリサルデ,オイハナシュタインブレヒャー,アンゲーリカ,マリーアハベレヒト,モニカ
出願日 2011年10月17日 (8年4ヶ月経過) 出願番号 2013-533240
公開日 2013年12月19日 (6年2ヶ月経過) 公開番号 2013-544913
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 手ハンマー 応力サイクル セメントブロック 比較特性 標準気圧 応力付加 印刷ワニス パッケージ印刷
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重要な関連分野

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課題・解決手段

本発明は、トリス(ヒドロキシエチルイソシアヌラート(THEIC)及び1種以上の二官能性アルコール及び/又は修飾試薬を、酸性触媒を用いて変換することにより、500番未満のハーゼン色数を有する高機能性ポリエーテルを調製するための方法に関する。本発明はさらに、かかる方法により取得可能な10番未満の色数を有する高機能性ポリエーテル、並びにこれらの高機能性ポリエーテルの、印刷インキワニス及び塗料における接着促進剤チキソトロピック剤ポリマーレオロジー改質剤としての使用、又は重付加もしくは重縮合ポリマーの製造のためのモノマーとしての使用に関する。

概要

背景

ポリエーテルオールは、典型的には、水、アルコール又はアミンの、アルキレンオキシドとの(例えば、エチレンオキシドプロピレンオキシドもしくはブチレンオキシド、又はそれらの混合物との)開環重合による反応から調製される。工業上重要なのは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド又はエチレンオキシド/プロピレンオキシド混合物と反応することにより直鎖ジオール又は星型構造ポリオールを与える、出発分子としての水、グリコールグリセロールトリメチロールプロパンペンタエリトリトール又は糖類をベースとするポリエーテルオールである。かかるプロセスについては、例えば、(非特許文献1)に説明されている。

例えば、(非特許文献2)には、多官能性ポリエーテルを得るための、三フッ化ホウ素触媒作用を利用した開環重合によるTHEICの種々のエポキシドとの反応について記載されている。しかし、この合成は技術的に複雑であり、また本発明者らが権利を主張している高度分岐ポリエーテルをもたらすことはない。

THEICの単独縮合によるポリエーテルの調製についてもまた記載されている。例えば、(特許文献1)には、オリゴマー型ポリエーテルを得るための、酸性触媒作用下での高機能性ポリエーテルの調製について開示されている。こうして取得される生成物は、室温ではガラス状の固体であり、粉砕により粉末形態に変換することができる。その高いガラス転移温度に加え、前記ポリエーテルは無極性媒体不溶でありかつ極性媒体に限定的に可溶である。これらの制約の結果として、前記生成物は汎用性を有していない。

(特許文献2)及び(特許文献3)(=独国特許第2904979号)の書面には、酸性触媒(例えばH2SO4)の存在下での、場合によってはさらなるアルコールと組み合わせたTHEICの重縮合基材(substrate)、例えばガラス又は布に適用する半透膜の製造について記載されている。こうして取得される反応生成物架橋されていてかつ水不溶性であり、またさらなる反応に対しては不安定である。

(特許文献4)には、少なくとも1種の三官能性アルコール又はより高い機能性を持つアルコール並びに場合によってはさらなる二官能性及び/もしくは単官能性アルコール並びに/又は修飾試薬を、酸性触媒を用いて反応させることによる、高機能性ポリエーテルオールの調製について記載されている。THEICは言及されている三官能性アルコールの1つである。とはいえ、特に印刷インキペイント又は塗料に使用する場合、(特許文献4)による生成物のやや色がかった色調は著しく不利である。

概要

本発明は、トリス(ヒドロキシエチルイソシアヌラート(THEIC)及び1種以上の二官能性アルコール及び/又は修飾試薬を、酸性触媒を用いて変換することにより、500番未満のハーゼン色数を有する高機能性ポリエーテルを調製するための方法に関する。本発明はさらに、かかる方法により取得可能な10番未満の色数を有する高機能性ポリエーテル、並びにこれらの高機能性ポリエーテルの、印刷インキ、ワニス及び塗料における接着促進剤チキソトロピック剤ポリマーレオロジー改質剤としての使用、又は重付加もしくは重縮合ポリマーの製造のためのモノマーとしての使用に関する。なし

目的

本発明の目的は、多様な種々の溶媒に可溶でありかつ技術的に簡単かつ安価な方法を用いて工業的に製造しうる、光学的に透明で、無色で、非架橋で、高機能性のポリエーテルを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
- 件

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請求項1

トリス(ヒドロキシエチルイソシアヌラート(THEIC)及び1種以上の二官能性アルコール及び/又は修飾試薬を、酸性触媒を用いて変換することにより、500番未満のハーゼン色数を有する非架橋高機能性ポリエーテルを調製するための方法。

請求項2

非架橋高機能性ポリエーテルが、4〜100の平均官能価を有する、請求項1に記載の方法。

請求項3

二官能性アルコールの量が、THEIC及び二官能性アルコールの量を基準として1〜99モル%である、請求項1又は2に記載の方法。

請求項4

二官能性アルコールが、モノエチレングリコールジエチレングリコールトリ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、ジプロピレングリコールトリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ヘキサンジオールヘプタンジオールオクタンジオールノナンジオールデカンジオールドデカンジオールシクロペンタンジオールシクロヘキサンジオールシクロヘキサンジメタノールビス(4−ヒドロキシシクロヘキシルメタン、ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンエチレンオキシドプロピレンオキシドブチレンオキシドもしくはそれらの混合物ベースとする二官能性ポリエーテルポリオールポリテトラヒドロフラン2−メチルプロパンジオールネオペンチルグリコール2−メチルブタンジオール、2−もしくは3−メチルペンタンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール又はこれらのジオールのうちの2種以上の混合物からなる群より選択される、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。

請求項5

使用する修飾試薬が、メルカプト基を含有するアルコールアミノ基を含有するアルコール及び/又は疎水性アルコールである、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。

請求項6

使用する修飾試薬が、酸ハロゲン化物基を含有する化合物イソシアナート基を含有する化合物、無水物含有化合物ラクトン及びアルキレンオキシドからなる群より選択される試薬である、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。

請求項7

修飾試薬を使用しない、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。

請求項8

請求項1〜7のいずれかに従って取得可能な、500番未満のハーゼン色数を有する非架橋高機能性ポリエーテル。

請求項9

請求項8に記載の非架橋高機能性ポリエーテルの、印刷インキペイントもしくは塗料における、重付加もしくは重縮合ポリマーの調製のための単位としての、又はペイント、被覆剤接着剤シーリング材注型エラストマーもしくはフォームの成分としての使用。

請求項10

請求項8に記載の非架橋高機能性ポリエーテルを含むコーティング材

技術分野

0001

発明の詳細な説明
本発明は、トリス(ヒドロキシエチルイソシアヌラート(THEIC)及び1種以上の二官能性アルコール及び/又は修飾試薬を、酸性触媒を用いて変換することにより、DIN ISO 6271に照らして測定した500番未満のハーゼン色数を有する高機能性ポリエーテルを調製するための方法に関するものである。本発明はさらに、かかる方法により取得可能な500番未満の色数を有する高機能性ポリエーテル、並びにこれらの高機能性ポリエーテルの、接着促進剤チキソトロピック剤レオロジー改質剤としての使用、印刷インキペイント及び塗料の構成成分としての使用、又は重付加もしくは重縮合ポリマーの調製のための単位としての使用に関するものである。

背景技術

0002

ポリエーテルオールは、典型的には、水、アルコール又はアミンの、アルキレンオキシドとの(例えば、エチレンオキシドプロピレンオキシドもしくはブチレンオキシド、又はそれらの混合物との)開環重合による反応から調製される。工業上重要なのは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド又はエチレンオキシド/プロピレンオキシド混合物と反応することにより直鎖ジオール又は星型構造ポリオールを与える、出発分子としての水、グリコールグリセロールトリメチロールプロパンペンタエリトリトール又は糖類をベースとするポリエーテルオールである。かかるプロセスについては、例えば、(非特許文献1)に説明されている。

0003

例えば、(非特許文献2)には、多官能性ポリエーテルを得るための、三フッ化ホウ素触媒作用を利用した開環重合によるTHEICの種々のエポキシドとの反応について記載されている。しかし、この合成は技術的に複雑であり、また本発明者らが権利を主張している高度分岐ポリエーテルをもたらすことはない。

0004

THEICの単独縮合によるポリエーテルの調製についてもまた記載されている。例えば、(特許文献1)には、オリゴマー型ポリエーテルを得るための、酸性触媒作用下での高機能性ポリエーテルの調製について開示されている。こうして取得される生成物は、室温ではガラス状の固体であり、粉砕により粉末形態に変換することができる。その高いガラス転移温度に加え、前記ポリエーテルは無極性媒体不溶でありかつ極性媒体に限定的に可溶である。これらの制約の結果として、前記生成物は汎用性を有していない。

0005

(特許文献2)及び(特許文献3)(=独国特許第2904979号)の書面には、酸性触媒(例えばH2SO4)の存在下での、場合によってはさらなるアルコールと組み合わせたTHEICの重縮合基材(substrate)、例えばガラス又は布に適用する半透膜の製造について記載されている。こうして取得される反応生成物架橋されていてかつ水不溶性であり、またさらなる反応に対しては不安定である。

0006

(特許文献4)には、少なくとも1種の三官能性アルコール又はより高い機能性を持つアルコール並びに場合によってはさらなる二官能性及び/もしくは単官能性アルコール並びに/又は修飾試薬を、酸性触媒を用いて反応させることによる、高機能性ポリエーテルオールの調製について記載されている。THEICは言及されている三官能性アルコールの1つである。とはいえ、特に印刷インキ、ペイント又は塗料に使用する場合、(特許文献4)による生成物のやや色がかった色調は著しく不利である。

0007

Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch [Polymer Handbook] vol. 7, Polyurethane[Polyurethanes], Carl-Hanser-Verlag, Munich, 1993, pages 58-67
Huozhayao Xuebao 2007, 30 (6), pages 13-16

先行技術

0008

米国特許第3,293,224号明細書
欧州特許第44872号明細書
米国特許第4,557,949号明細書
国際公開第2009/101141号

発明が解決しようとする課題

0009

したがって、本発明の目的は、多様な種々の溶媒に可溶でありかつ技術的に簡単かつ安価な方法を用いて工業的に製造しうる、光学的に透明で、無色で、非架橋で、高機能性のポリエーテルを提供することである。

0010

さらなる目的は、その所定の構造のために、有利な特性、例えば、高い機能性、高い反応性、低い粘性及び良好な溶解性を兼ね備えた、高機能性ポリエーテルを提供することである。

0011

本発明のさらなる目的は、これらの高機能性ポリエーテルを調製するための方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0012

驚いたことに、前記目的は、THEIC及び1種以上の二官能性アルコール及び/又は修飾試薬を、酸性触媒を用いて変換する方法により達成される。

0013

本発明との関連において、高機能性ポリエーテルとは、ポリマー骨格を形成するエーテル基に加えて、平均で少なくとも4個、好ましくは少なくとも5個、より好ましくは少なくとも6個及び特に少なくとも8個の官能基末端又は側鎖(lateral)の位置に有する生成物を意味するものと理解されたい。官能基とは、OH基を意味し、また修飾試薬と反応したOH基も意味するものと理解されたい。ポリマー骨格は直鎖状であっても分岐していてもよい。原則として末端又は側鎖の官能基の数に上限はないが、極めて多数の官能基を備えた生成物は望ましくない特性、例えば高い粘性又は難溶性を有している場合がある。本発明の高機能性ポリエーテルオールは通常、100個以下の末端又は側鎖の官能基、好ましくは50個以下の末端又は側鎖の官能基を有する。特定の実施形態においては、該官能基はOH基である。しかしながら、該官能基はまた、OH基と修飾試薬との全反応生成物、例えば、モノアルコールアミノアルコール、イソシアナート又はラクトンとの反応生成物でもありうる。

0014

一実施形態においては、前記高機能性ポリエーテルは、高機能性の超分岐ポリエーテルである。超分岐ポリエーテルとは、本発明との関連においては、構造的にも分子的にも不均質である非架橋ポリマー分子を意味するものと理解されたい。一方では、それらをデンドリマーと同様に中心分子から進めて形成させてもよいが、不均質な鎖長の分岐を伴う。他方、それらはまた、官能側基を持つ直鎖状領域を有していてもよい。デンドリマー及び超分岐ポリマーの定義に関しては、P.J. Flory, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2718及びH. Frey et al., Chem. Eur. J. 2000, 6, No 14, 2499も参照されたい。

0015

本発明との関連における「超分岐」とは、分岐度(DB)、すなわち、1分子当たりの樹枝状結合の平均数末端基の平均数を足し、樹枝状結合、直鎖状結合及び末端結合の平均数の合計で割って100を乗じた値が10〜99.9%、好ましくは20〜99%、より好ましくは20〜95%であることを意味するものと理解されたい。本発明との関連における「デンドリマー型(Dendrimeric)」とは、分岐度が99.9〜100%であることを意味するものと理解されたい。分岐度の定義に関しては、H. Frey et al., Acta Polym. 1997, 48, 30を参照されたい。

0016

色数とは、DIN ISO 6271、ASTMD 1209に照らし本発明に従って判定したハーゼン色数を意味するものと理解されたい。色の印象を判定するために使用する校正標準コバルト白金酸塩溶液である。DIN ISO 6271及びASTM D 1209とは異なり、本発明との関連においては、判定すべき前記ポリエーテルの50重量%溶液ジメチルアセトアミド中23℃で分析する。

0017

二官能性アルコールとしては、エチレングリコールジエチレングリコールトリエチレングリコール、1,2−及び1,3−プロパンジオールジプロピレングリコールトリプロピレングリコール、1,2−、1,3−及び1,4−ブタンジオール、1,2−、1,3−及び1,5−ペンタンジオールヘキサンジオールヘプタンジオールオクタンジオールノナンジオールデカンジオールドデカンジオールシクロペンタンジオールシクロヘキサンジオールシクロヘキサンジメタノールビス(4−ヒドロキシシクロヘキシルメタン、ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン;エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドもしくはそれらの混合物をベースとする二官能性ポリエーテルポリオール;又はポリテトラヒドロフランが挙げられる。さらに、分岐ジオール、例えば、プロピレングリコール2−メチルプロパンジオールネオペンチルグリコール2−メチルブタンジオール、2−もしくは3−メチルペンタンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール又は2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールを使用することも可能である。二官能性アルコールを混合物として使用することも可能であることは理解されよう。本発明によれば、二官能性アルコールを予備縮合させることによりOH末端オリゴマーを得ること、そしてその後THEIC及び場合によっては単官能性アルコールを添加することもまた可能である。この方法で、直鎖状ブロック構造を有する高度分岐ポリマーを取得することも同様に可能である。

0018

二官能性アルコールのTHEICに対する比率は、前記ポリエーテルの所望の特性に応じて当業者により決定される。一般に、該二官能性アルコール(複数種可)の量は、全アルコールの総モル量を基準として0〜99モル%、好ましくは1〜99モル%、より好ましくは1〜80モル%、及びさらにより好ましくは1〜75モル%、及び特に1〜70モル%である。反応の最中のジオールの交互付加により、ブロクコポリエーテル、例えばジオール末端ポリエーテルを取得することもまた可能である。

0019

使用する修飾試薬は、OH基と反応性の基を有する化合物であってもよい。これらは随時反応に添加することができる。例えば、最初にTHEIC、修飾試薬及び場合によっては二官能性アルコールを一緒反応器に入れること、及びそれらを一工程で縮合させることが可能であるが、THEICを単独で、又は二官能性アルコールと共に予備縮合させること、及び予備縮合の最中に又は終了後にのみ修飾試薬を添加することもまた可能である。

0020

使用する修飾試薬は、少なくとも1つの酸性基、少なくとも1つの無水物基、少なくとも1つのイソシアナート基、少なくとも1つのアミノ基又は少なくとも1つのホスホン酸基を有する、ただ1つのアルコール基を有する分子(モノオール)であってもよい。該修飾試薬は架橋生成物が生じないような量でのみ使用する。

0021

OH基と反応性の基だけでなく、前記修飾試薬はさらなる官能基、例えば、メルカプト基、第1級、第2級もしくは第3級アミノ基、エステル基カルボン酸基もしくはその誘導体スルホン酸基もしくはその誘導体、ホスホン酸基もしくはその誘導体、シラン基シロキサン基、又は短鎖もしくは長鎖アルキルラジカルを有していてもよい。

0022

メルカプト基による修飾の際は、例えば、メルカプトエタノールを使用することが可能である。第3級アミノ基は、例えば、アミノ基を含有するアルコール、例えば、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−メチルジプロパノールアミン又はN,N−ジメチルエタノールアミン組み入れることにより取得できる。ジカルボン酸トリカルボン酸ジカルボン酸エステル、例えばアジピン酸ジメチルテレフタラート又はトリカルボン酸エステルを添加することにより、エステル基を取得することが可能である。さらに、OH基をラクトン、特にカプロラクトンと反応させることによりエステル基を取得することも可能である。長鎖アルカノール又はアルカンジオールとの反応により、長鎖アルキルラジカルを導入することが可能である。アルキルもしくはアリールイソシアナートジイソシアナート又はオリゴイソシアナートとの反応により、ウレタン基を有する対応ポリエーテルが生成する。

0023

前記修飾試薬をTHEIC及び場合によっては二官能性アルコールの予備縮合後の第2工程においてのみ添加する場合、使用する修飾試薬は、好ましくは酸、酸ハロゲン化物、無水物もしくはイソシアナート基を含む化合物、又はラクトン、例えばカプロラクトンである。ラクトンを使用する場合、使用するラクトンの量によりエステル鎖の長さを制御することが可能である。さらなる実施形態においては、複数の修飾試薬を使用することもまた可能であり;例えば、修飾試薬を第1工程においてTHEIC及び場合によっては二官能性アルコールと共に反応させること、そしてその後第2工程において、第1工程由来の反応生成物にさらなる修飾試薬を添加することが可能である。

0024

さらに、前記の予備縮合物を、アルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド又はそれらの混合物との反応により、調整可能な極性を持つ直鎖状ポリエーテル鎖を含む高機能性ポリエーテルポリオールに変換することもできる。

0025

前記修飾試薬を疎水化のために使用する場合、好ましいのは、3個より多くの炭素原子、及びより好ましくは6個より多くの炭素原子を有するモノアルカノールを使用することである。

0026

THEICの総量を基準として、好ましくは200モル%以下、より好ましくは100モル%以下及び特に好ましくは50モル%以下の修飾試薬を添加する。

0027

反応を促進するために、酸性触媒又は触媒混合物を添加する。適切な触媒は、例えば、2.2未満のpKaを有する酸であり;特に好ましいのは強酸である。

0028

2.2未満のpKaを有する酸の具体例は、例えば、リン酸(H3PO4)、亜リン酸(H3PO3)、ピロリン酸(H4P2O7)、ポリリン酸硫酸水素塩(HSO4−)、硫酸(H2SO4)、過塩素酸塩酸臭化水素酸クロロスルホン酸メタンスルホン酸トリクロロメタンスルホン酸トリフルオロメタンスルホン酸ベンゼンスルホン酸又はp−トルエンスルホン酸である。

0029

本発明に関する酸性触媒のさらなる具体例は、酸性イオン交換体又はイオン交換樹脂である。「イオン交換体」は、電解質溶液から正又は負に帯電したイオン吸着すると同時に当量の他のイオンを放出することができる固形物質又は液体に対する総称である。好ましいのは、そのマトリクスが縮合(フェノールホルムアルデヒド)により又は重合スチレンジビニルベンゼンとのコポリマー、及びメタクリラートとジビニルベンゼンとのコポリマー)により取得される固体の粒子及び微粒子を使用することである。

0030

本発明に従って使用される酸性イオン交換体は、例えば、スルホン酸基、カルボン酸基又はホスホン酸基を有している。親水性セルロース構造を保有するか又は架橋されたデキストランもしくはアガロースからなり、かつ酸性官能基、例えばカルボキシメチル又はスルホエチル基を有しているイオン交換体を使用することもまた可能である。無機イオン交換体、例えば、ゼオライトモンモリロナイトパリゴルスカイトベントナイト及び他のケイ酸アルミニウムリン酸ジルコニウムタングステン酸チタン並びにヘキサシアノ鉄(II)酸ニッケルを使用することもまた可能である。イオン交換体については、ROMPP, Chemisches Lexikon [Chemical Lexicon], Online Version 3.0、又はUllmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Electronic Release 2007に掲載されているF. De Dardel及びT. V. Ardenによる「Ion Exchangers」も参照されたい。酸性イオン交換体は、例えば、Rohm and HaasからAmberlite(登録商標)、Ambersept(登録商標)又はAmberjet(登録商標)という製品名で、固体形態又は溶解形態にて入手可能である。

0031

本発明に関する特に好適な触媒は、硫酸、リン酸、ポリリン酸、クロロスルホン酸、メタンスルホン酸、トリクロロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸又は酸性イオン交換体である。

0032

特に非常に好ましいのは、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸又は酸性イオン交換体である。

0033

前記酸は、触媒としては一般に、使用するアルコール又はアルコール混合物の量を基準として、50ppm〜10重量%、好ましくは100ppm〜5重量%及びより好ましくは1000ppm〜3重量%の量で添加する。

0034

酸性イオン交換体を触媒として使用する場合、使用するアルコール又はアルコール混合物の量を基準として、1000ppm〜30重量%、好ましくは1〜25重量%、より好ましくは1〜20重量%の量を典型的には添加する。該触媒を混合物の形でも使用しうることは理解されよう。

0035

さらに、適切な触媒の添加によっても、また適切な温度の選択によっても、重縮合反応を制御することが可能である。さらに、出発成分組成によって、また滞留時間によって、ポリマーの平均分子量及びその構造を確認することも可能である。

0036

前記の反応は、典型的には0〜250℃、好ましくは60〜220℃、より好ましくは100〜200℃及び最も好ましくは130〜180℃の温度で、バルクで又は溶液中で達成される。一般に、特定の反応物質に対して不活性な全ての溶媒を使用することが可能である。溶媒を使用する場合、好ましいのは、有機溶媒、例えば、デカンドデカンベンゼントルエンクロロベンゼンキシレンジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド又はソルベントナフサを使用することである。

0037

特に好適な実施形態においては、前記の縮合反応を、最初に溶媒又は可溶化剤としての水の存在下で実施する。可溶化のために添加した水は、追加的に放出された反応水(water of reaction)と一緒に、例えば蒸留により、場合によっては減圧下で、反応を促進するために反応平衡からその反応の過程で除去することができる。

0038

本発明の高機能性ポリエーテルポリオールは、通常、0.1mbar〜20bar、好ましくは1mbar〜5barの圧力範囲内で、バッチ式操作で操作される反応器中、半連続的又は連続的に調製する。

0039

好ましいのは、前記の反応を、THEIC及び二官能性アルコール及び/又は修飾試薬及び場合によっては溶媒を最初に全て逆混合反応器に入れてから反応を該反応器内で行う「ワンポット法」で実施することである。とはいえ、反応は多段反応器系、例えば攪拌タンクバッテリー又は管型反応器においても実施しうる。本発明の好適な代替実施形態においては、混練機押出機インテンシブミキサー又はパドルドライヤー内で前記反応を行うことができる。

0040

前記反応は、場合によっては、超音波又はマイクロ波放射を利用して行うこともできる。

0041

分子間重縮合反応を停止させる様々な方法がある。例えば、温度を、該反応が停止しかつ縮合生成物貯蔵安定性を示す範囲まで低下させることができる。

0042

さらに、前記触媒を、例えばルイス塩基又は有機もしくは無機塩基等の塩基性成分を添加することにより不活性化することもできる。

0043

前述の反応条件の調整及び場合によっては適切な溶媒の選択により、本発明の生成物を、その調製後にさらなる精製を行うことなく加工することが可能となる。

0044

さらに好適な実施形態においては、前記の反応生成物を、ストリッピングにより、すなわち低分子量の揮発性化合物を除去することにより精製する。この目的のために、所望の変換が達成された後に触媒を不活性化することができる。続いて、この低分子量の揮発性構成成分、例えば、溶媒、出発モノマー揮発性開裂生成物、揮発性のオリゴマーもしくは環式化合物又は水を蒸留により、場合によってはガス(好ましくは窒素二酸化炭素又は空気)を導入しながら、場合によっては減圧下で、除去する。好適な実施形態においては、前記生成物から薄膜エバポレータで揮発性構成成分を取り除く。

0045

特に好適な実施形態においては、修飾試薬を用いてその後修飾する場合、該修飾試薬を使用する前に、THEIC及び場合によっては二官能性アルコールから取得した予備縮合物を上記の通りに精製する。

0046

前記出発モノマーの特性のため、分岐及び環状単位を有するが架橋を含まない、異なる構造を持つ縮合生成物を前記反応により生じさせることが可能である。反応性基の数は使用するモノマーの特性及び重縮合の程度に依存し、これらは本発明によれば、ゲル化点に達しないように選択されるべきである。

0047

本発明のポリエーテルポリオールは、70℃未満、好ましくは50℃未満、より好ましくは30℃未満及び特に0℃未満のガラス転移温度を有する。

0048

本発明によるプロセスにより形成される高機能性高度分岐ポリエーテルは、種々の溶媒、例えば水、アルコール、例えば、メタノールエタノールブタノール、アルコール/水混合物アセトン2−ブタノン酢酸エチル酢酸ブチル酢酸メトキシプロピル酢酸メトキシエチルテトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン炭酸エチレン又は炭酸プロピレンに容易に溶解する。

0049

本発明によるプロセスの大きな利点は、その経済的な実行可能性にある。重縮合生成物を与える反応と、他の官能基又は要素を有するポリエーテルを与える縮合生成物の反応はいずれも1つの反応装置内で行うことが可能であり、このことは技術的かつ経済的に有利である。

0050

本発明の高機能性高度分岐又は高機能性超分岐ポリエーテルオールは、工業的に有利な形で、特に、印刷インキにおける接着促進剤、チキソトロピック剤、ポリマーのレオロジー改質剤として、又は例えばペイント、被覆剤接着剤シーリング材注型エラストマーもしくはフォームにおける重付加もしくは重縮合ポリマーを調製するための単位として使用することができる。

0051

それらは印刷インキ、例えば、フレキソ印刷用印刷インキ、グラビア印刷インキオフセット印刷インキ又はスクリーン印刷インキの製造、及び印刷ワニスの製造に特に適している。より詳しくは、本発明のポリエーテルは、流動性印刷インキ、例えば、パッケージ印刷のためのフレキソ印刷用印刷インキ又はグラビア印刷インキを製造するのに適している。それらは、異なる目的のために印刷インキに、ただし特にバインダーとして、また場合によっては他のバインダーとの混合物の形で、使用することができる。より詳しくは、本発明の高機能性ポリエーテルはラッカー、被覆剤及びペイントにおいて見られるような、その変色が破壊によるもの(disruptive)である塗布に適している。

0052

本発明のポリエーテルは、この目的のために、例えば、適切な溶媒、着色剤、さらなるバインダー及び印刷インキに特有添加剤と共に配合される。この配合、及び超分岐ポリマーを用いた印刷インキの製造に関するさらなる詳細については、国際公開第02/36695号及び国際公開第02/26697号で、特に国際公開第02/36695号の第10頁第19行〜第15頁第14行、及び国際公開第02/36697号の第7頁第14行〜第10頁第18行の所見、並びにこれらの文献に提示されている実施例において明確に言及されている。

0053

本発明のポリエーテルを含む印刷インキは、基材に関して、とりわけ金属箔及び/又はポリマーフィルムに関してこれまで知られていなかった特に良好な付着性を有し、また特に高い色の明度を呈する。

0054

前記印刷インキは、それゆえに、1つのフィルムに1つ以上の印刷インキの層が印刷されており、かつ2つめのフィルムがこの印刷層上に積層されている、2種以上のポリマーフィルム及び/又は金属箔から構成されるラミネートの製造にも特に非常に適している。かかる複合材は、例えば、包装材料を製造するために使用される。

0055

さらに好適な実施形態においては、本発明の高機能性ポリエーテルオールは、例えば慣用コーティング材(coating material)(例えばペイント)においてバインダー成分として、場合によってはヒドロキシル基もしくはアミノ基を有する他のバインダーと共に、例えば、ヒドロキシメタアクリラート、ヒドロキシスチリル(メタ)アクリラート、直鎖もしくは分岐ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボナートメラミン樹脂又は尿素ホルムアルデヒド樹脂と共に、ヒドロキシル官能基に対して(及び場合によってはカルボキシル官能基に対して)反応性の化合物と共に、例えば、イソシアナート、キャップ化イソシアナート、エポキシド及び/又はアミノ樹脂、好ましくはイソシアナート、エポキシド又はアミノ樹脂と共に、より好ましくはイソシアナート又はエポキシドと共に、及び最も好ましくはイソシアナートと共に使用する。かかるコーティング材については、例えば、「Polyurethane fur Lacke und Beschichtungen」[Polyurethanes for Paints and Coatings]Manfred Bock著, Vincentz Verlag, Hannover 1999に記載されている。

0056

イソシアナートは、例えば、少なくとも1.8、好ましくは1.8〜5及びより好ましくは2〜4の平均NC官能価(average NCO functionality)を有する脂肪族芳香族及び脂環式のジイソシアナート及びポリイソシアナートであり、またそれらのイソシアヌラート、オキサジアジントリオンイミノオキサジアジンジオン、尿素、ビウレットアミドウレタンアロファナート、カルボジイミドウレトンイミン及びウレトジオンでもある。

0057

前記ジイソシアナートは、好ましくは4〜20個の炭素原子を有するイソシアナートである。慣用のジイソシアナートの具体例は、脂肪族ジイソシアナート、例えば、テトラメチレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート(1,6−ジイソシアナトヘキサン)、オクタメチレンジイソシアナート、デカメチレンジイソシアナート、ドデカメチレンジイソシアナート、テトラデカメチレンジイソシアナート、リシンジイソシアナートの誘導体、トリメチルヘキサンジイソシアナート又はテトラメチルヘキサンジイソシアナート、脂環式ジイソシアナート、例えば、1,4−、1,3−もしくは1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、4,4’−もしくは2,4’−ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタン、1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−(イソシアナトメチル)−シクロヘキサン(イソホロンジイソシアナート)、1,3−もしくは1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン又は2,4−もしくは2,6−ジイソシアナト−1−メチルシクロヘキサンであり、また芳香族ジイソシアナート、例えば、2,4−もしくは2,6−トリレンジイソシアナート及びそれらの異性体混合物、m−もしくはp−キシレンジイソシアナート、2,4’−もしくは4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン及びそれらの異性体混合物、1,3−もしくは1,4−フェニレンジイソシアナート、1−クロロ−2,4−フェニレンジイソシアナート、1,5−ナフチレンジイソシアナート、ジフニレン4,4’−ジイソシアナート、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメチルビフェニル、3−メチルジフェニルメタン4,4’−ジイソシアナート、テトラメチルキシレンジイソシアナート、1,4−ジイソシアナトベンゼン又はジフェニルエーテル4,4’−ジイソシアナートでもある。

0058

前記ジイソシアナートの混合物もまた存在しうる。

0059

有用なポリイソシアナートとしては、イソシアヌラート基を有するポリイソシアナート、ウレトジオン基を有するポリイソシアナート、ビウレット基を有するポリイソシアナート、アミド基を有するポリイソシアナート、ウレタンもしくはアロファナート基を有するポリイソシアナート、オキサジアジントリオン基もしくはイミノオキサジアジンジオン基を含むポリイソシアナート、直鎖又は分岐C4−C20アルキレンジイソシアナートのカルボジイミド−もしくはウレトンイミン−変性ポリイソシアナート、計6〜20個の炭素原子を有する脂環式ジイソシアナート又は計8〜20個の炭素原子を有する芳香族ジイソシアナート、あるいはそれらの混合物が挙げられる。

0060

使用しうるジ−及びポリイソシアナートは、好ましくは、ジイソシアナート及びポリイソシアナート(混合物)を基準として、1〜60重量%、好ましくは2〜60重量%、及びより好ましくは10〜55重量%のイソシアナート基含有率(分子量=42のNCOとして算出)を有する。

0061

好ましいのは脂肪族及び/又は脂環式のジ−及びポリイソシアナートであり、その具体例は上述の脂肪族及び/もしくは脂環式のジイソシアナート、又はそれらの混合物である。

0062

特に好ましいのは、ヘキサメチレンジイソシアナート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアナート及びジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタンであり、特に非常に好ましいのはイソホロンジイソシアナート及びヘキサメチレンジイソシアナートであり、またとりわけ好ましいのはヘキサメチレンジイソシアナートである。

0063

好ましいものとして、
1)芳香族、脂肪族及び/又は脂環式ジイソシアナートのイソシアヌラート基−含有ポリイソシアナートが挙げられる。本明細書において特に好ましいのは、対応する脂肪族及び/又は脂環式イソシアナトイソシアヌラート並びに、特に、ヘキサメチレンジイソシアナート及びイソホロンジイソシアナートをベースとするものである。本イソシアヌラートは、特に、ジイソシアナートの環状トリマーであるか、又は2つ以上のイソシアヌラート環を含有するそれらのより高級な同族体との混合物である、トリス(イソシアナトアルキル)及び/又はトリス(イソシアナトシクロアルキル)イソシアヌラートである。イソシアナトイソシアヌラートは一般に、10重量%〜30重量%、特に15重量%〜25重量%のNCO含有率、及び2.6〜4.5の平均NCO官能価を有する。

0064

2)芳香族的脂肪族的及び/又は脂環式的に結合したイソシアナート基、好ましくは脂肪族的及び/又は脂環式的に結合したイソシアナート基、並びに特にヘキサメチレンジイソシアナート又はイソホロンジイソシアナートから得られるイソシアナート基を含有するウレトジオンジイソシアナートが挙げられる。ウレトジオンジイソシアナートはジイソシアナートの環状二量化生成物である。

0065

前記ウレトジオンジイソシアナートは、本発明の配合物単独成分として、又は他のポリイソシアナートとの、とりわけ1)で述べたものとの混合物の形で使用することができる。

0066

3)ビウレット基及び芳香族的、脂環式的又は脂肪族的に結合したイソシアナート基、好ましくは脂環式的又は脂肪族的に結合したイソシアナート基を含有するポリイソシアナート、とりわけトリス(6−イソシアナトヘキシル)ビウレット又はそのより高級な同族体とのその混合物が挙げられる。ビウレット基を含有するこれらのポリイソシアナートは一般に、18重量%〜23重量%のNCO含有率、及び2.8〜4.5の平均NCO官能価を有する。

0067

4) 例えば過剰量のヘキサメチレンジイソシアナート又はイソホロンジイソシアナートを一価又は多価アルコール、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールn−プロパノールn−ブタノールイソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノールn−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノールn−デカノールn−ドデカノールラウリルアルコール)、2−エチルヘキサノールステアリルアルコールセチルアルコール、ラウリルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテルエチレングリコールモノエチルエーテル、1,3−プロパンジオールモノメチルエーテルシクロペンタノールシクロヘキサノールシクロオクタノール、シクロドデカノール、又はそれらの混合物と反応させることにより取得できるような、ウレタン及び/又はアロファナート基及び芳香族的、脂肪族的もしくは脂環式的に結合したイソシアナート基、好ましくは脂肪族的もしくは脂環式的に結合したイソシアナート基を含有するポリイソシアナートが挙げられる。ウレタン及び/又はアロファナート基を含有するこれらのポリイソシアナートは一般に、12〜20重量%のNCO含有率、及び2.5〜4.5の平均NCO官能価を有する。

0068

5) 好ましくはヘキサメチレンジイソシアナート又はイソホロンジイソシアナートから得られる、オキサジアジントリオン基を含むポリイソシアナートが挙げられる。オキサジアジントリオン基を含むこの種のポリイソシアナートは、ジイソシアナート及び二酸化炭素から調製することができる。

0069

6) 好ましくはヘキサメチレンジイソシアナート又はイソホロンジイソシアナートから得られる、イミノオキサジアジンジオン基を含むポリイソシアナートが挙げられる。イミノオキサジアジンジオン基を含むこの種のポリイソシアナートは、特定の触媒を用いてジイソシアナートから調製可能である。

0070

7)カルボジイミド−変性及び/又はウレトンイミン−変性ポリイソシアナートが挙げられる。

0071

前記ポリイソシアナート1)〜7)は混合物の形で、また場合によってはジイソシアナートとの混合物の形で使用することができる。

0072

前記のジ−又はポリイソシアナートのイソシアナート基はブロックされた形態であってもよい。NCO基用の適切なブロッキング剤の具体例としては、オキシム、フェノール、イミダゾールピラゾールピラゾリノン、トリアゾールジケトピペラジンカプロラクタムマロン酸エステル、又はZ. W. Wicksによる刊行物であるProg. Org. Coat. 3 (1975) 73 - 99及びProg. Org. Coat 9 (1981), 3 - 28、D. A. Wicks及びZ. W. Wicksによる刊行物であるProg. Org. Coat. 36 (1999), 148 - 172及びProg. Org. Coat. 41 (2001), 1 - 83、並びにHouben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methodsof Organic Chemistry], vol. XIV/2, 61 ff. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1963に明記されている化合物が挙げられる。

0073

キャッピング剤又はブロッキング剤は、イソシアナート基をブロック化(キャップ化又は保護)イソシアナート基へと変換し、該イソシアナート基がその後脱ブロッキング温度として知られる温度未満では遊離イソシアナート基の通常の反応を示さない化合物を意味するものと理解されたい。ブロック化イソシアナート基を有するこの種の化合物は通例、イソシアナート硬化を経て硬化を完了する二重硬化コーティング材又は粉体コーティング材に用いられる。

0074

エポキシド化合物は、その分子内に少なくとも1個、好ましくは少なくとも2個、より好ましくは2〜10個のエポキシド基を有する化合物である。

0075

適切な具体例としては、エポキシ化オレフィン飽和もしくは不飽和カルボン酸グリシジルエステル(例えばグリシジル(メタ)アクリラート)又は脂肪族もしくは芳香族ポリオールグリシジルエーテルが挙げられる。この種の生成物は数多く市販されている。特に好ましいのは、ビスフェノールA、F又はB型ポリグリシジル化合物並びに多官能性アルコールのグリシジルエーテル、例えば、ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセロール及びペンタエリトリトールのグリシジルエーテルである。この種のポリエポキシド化合物の具体例は、ResolutionからのEpikote(登録商標)812(エポキシド価(epoxide value):約0.67モル/100g)及びEpikote(登録商標)828(エポキシド価:約0.53モル/100g)、Epikote(登録商標)1001、Epikote(登録商標)1007及びEpikote(登録商標)162(エポキシド価:約0.61モル/100g)、Bakelite AGからのRutapox(登録商標)0162(エポキシド価:約0.58モル/100g)、Rutapox(登録商標)0164(エポキシド価:約0.53モル/100g)及びRutapox(登録商標)0165(エポキシド価:約0.48モル/100g)、並びにVantico AGからのAraldit(登録商標)DY0397(エポキシド価:約0.83モル/100g)である。

0076

同じく有用なのは、活性メチロール又はアルキルアルコキシ基、とりわけメチルアルコキシ基を含有する化合物、例えば、ホルムアルデヒドとアミン(例えば、メラミン、尿素等)とのエーテル化反応生成物、フェノール/ホルムアルデヒド付加物シロキサン又はシラン基及び酸無水物(例えば米国特許第5,770,65号明細書に記載されているもの)である。

0077

工業的に知られておりかつ広く利用されている好適なアミノ樹脂の中でも、尿素樹脂及びメラミン樹脂、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂又はメラミン−尿素−ホルムアルデヒド樹脂を使用することが特に好ましい。

0078

適切な尿素樹脂は、尿素をアルデヒドと反応させることにより取得可能であり、かつ場合によっては変性されていてもよい尿素樹脂である。

0079

適切な尿素は、尿素、N−置換又はN,N’−二置換尿素、例えば、N−メチル尿素、N−フェニル尿素、N,N’−ジメチル尿素ヘキサメチレン二尿素、N,N’−ジフェニル尿素、1,2−エチレン二尿素、1,3−プロピレン二尿素、ジエチレン三尿素、ジプロピレン三尿素、2−ヒドロキシプロピレン二尿素、2−イミダゾリジノンエチレン尿素)、2−オキソヘキサヒドロピリミジン(プロピレン尿素)又は2−オキソ−5−ヒドロキシヘキサヒドロピリミジン(5−ヒドロキシプロピレン尿素)である。

0080

尿素樹脂は、場合によっては、例えば、単官能性もしくは多官能性アルコール、アンモニア及び/又はアミン(カチオン変性尿素樹脂)との反応あるいは亜硫酸水素)塩(アニオン変性尿素樹脂)との反応により部分的に又は完全に変性されていてもよく、特に適切なのはアルコール−変性尿素樹脂である。

0081

変性のための有用なアルコールは、C1〜C6アルコール、好ましくはC1〜C4アルコール、及びとりわけメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール及びsec−ブタノールである。

0082

適切なメラミン樹脂は、メラミンをアルデヒドと反応させることにより取得可能であり、かつ場合によっては完全に又は部分的に変性されていてもよいメラミン樹脂である。

0083

特に適切なアルデヒドは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドイソブチルアルデヒド及びグリオキサールである。

0084

メラミン−ホルムアルデヒド樹脂はメラミンとアルデヒドとの反応からの反応生成物であり、その具体例は上述のアルデヒド、とりわけホルムアルデヒドである。その結果生じるメチロール基は、場合によっては上述の一価又は多価アルコールを用いたエーテル化により変性される。さらに、前記メラミン−ホルムアルデヒド樹脂は、アミン、アミノカルボン酸又は亜硫酸塩との反応により上記の通りに変性されていてもよい。

0085

メラミンと尿素との混合物又はメラミンとフェノールとの混合物に対するホルムアルデヒドの作用により、それぞれ、本発明に従って同様に使用しうるメラミン−尿素−ホルムアルデヒド樹脂及びメラミン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が生成する。

0086

前述のアミノ樹脂は、従来法により調製される。

0087

具体的に挙げられる例は、モノマー又はポリマーのメラミン樹脂及び部分的に又は完全にアルキル化されたメラミン樹脂を含むメラミン−ホルムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、例えば、ホルムアルデヒド−尿素樹脂等のメチロール尿素ブチル化ホルムアルデヒド−尿素樹脂等のアルコキシ尿素、さらにはN−メチロールアクリルアミドエマルションイソブトキシメチルアクリルアミドエマルション、ポリコハク酸無水物等のポリ酸無水物、並びにシロキサン又は例えばジメチルジメトキシシラン等のシランである。

0088

特に好ましいのは、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂又はホルムアルデヒド−尿素樹脂等のアミノ樹脂である。

0089

加えて、本発明の高機能性ポリエーテルは、例えば放射線硬化性コーティング材においてモノマー又は架橋剤として使用しうる、α,β−エチレン系不飽和カルボン酸とのヒドロキシル含有ポリエステル炭酸塩を形成するために、該α,β−エチレン系不飽和カルボン酸もしくはその誘導体、例えば(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステルを用いて少なくとも部分的にエステル化又はエステル交換することもできる。

0090

本発明の高機能性ポリエーテル、好ましくは高機能性ポリエーテルオールがそのバインダーとして使用可能であるコーティング材は、従来のベースコート水性ベースコート、本質的に溶媒を含まずかつ無水の液体ベースコート(100%系)、本質的に溶媒及び水を含まない固体ベースコート(粉体コーティング材及び着色された粉体コーティング材)又は実質的に溶媒を含まず、場合によっては着色された粉体塗料分散液(粉体スラリーベースコート)でありうる。それらは熱硬化性放射線硬化性又は二重硬化性であってもよく、また自己架橋性又は外部架橋性であってもよい。

0091

本発明に関するコーティング材は、基材、例えば、木材、紙、テキスタイル皮革フリースポリマー表面、ガラス、セラミック鉱物性建材(例えば、セメントブロック及び繊維セメント板)、並びにとりわけ金属又は被覆金属塗装に特に適している。

0092

塗装は、典型的には、本発明に関するコーティング材を用いてそれ自体公知の方法で塗装し、その後存在するあらゆる溶媒を除去するために乾燥させてかつ硬化させることにより達成される。

0093

前記基材は、塗装すべき基材に少なくとも1種の本発明に関するコーティング材を所望の厚さで塗布し、かつ揮発性構成成分を除去することにより、当業者に公知の慣用のプロセスにより塗装する。この操作は、必要に応じて、1回又は2回以上繰り返すことができる。基材への塗布は、既知の方法で、例えば、吹付け塗りこて塗り(troweling)、へら塗り(knife coating)、刷毛塗りローラ塗りロールコーター塗り又は流し塗り(pouring)により行うことができる。コーティングの厚さは一般に、約3〜1000g/m2及び好ましくは10〜200g/m2の範囲内である。

0094

本発明によるプロセスにより形成される高機能性ポリエーテルは、反応後は、すなわち、さらなる変性を行わなければ、ヒドロキシル基を持つ末端を有する。それらは種々の溶媒、例えば、アルコール、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、アルコール/水混合物、アセトン、2−ブタノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸メトキシプロピル、酢酸メトキシエチル、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、炭酸エチレン又は炭酸プロピレンへの良好な溶解性を有する。

0095

本発明を、以下の実施例により詳細に説明する。

0096

分析方法及び試験方法
分子量及び分子量分布は、検出器として屈折計を用いてゲル浸透クロマトグラフィーにより分析した。使用した移動相は、特に明記しない限りはジメチルアセトアミドとし;分子量を決定するために使用した標準物質ポリメチルメタクリラートPMMA)とした。

0097

DSC分析はPerkin−Elmerから入手したDSC−7熱流熱量計を用いて行った。この目的のために、5〜7mgの試料アルミ坩堝量り入れてから、−100〜+100℃の温度範囲内で10Kmin−1の加熱及び冷却速度にて分析した。ガラス転移温度(Tg)及び溶融点(m.p.)は第2加熱曲線から判定した。

0098

OH価(mgKOH/g)はDIN 53240,Part 2に照らして決定した。

0099

例1(比較例):THEICをベースとする米国特許第3,293,224号明細書によるポリエーテルポリオールの調製
攪拌機内部温度計及び蒸留ユニットを備えた2Lガラス製フラスコ内で重縮合を実施した。522gのTHEIC、150gの水及び6.4gの硫酸(95重量%)の混合物を80℃まで加熱してから標準気圧で1時間攪拌した。次いで内部温度を130℃まで上昇させて、その間に生成した第一反応水及び揮発性副生成物を留去した。温度を次に165℃まで徐々に上昇させてから、蒸留ユニットを通過する留出物捕集した。165℃での反応の2時間後、この加熱反応混合物をアルミニウム皿に注いでから冷却した。

0100

前記の生成物は、以下の特徴:
Tg:53℃
GPC:Mn=2500、Mw=20000[g/モル]
を有していた。

0101

例2:THEIC及び1,4−ブタンジオールをベースとする本発明のポリエーテルポリオールの調製
攪拌機、内部温度計及び蒸留ユニットを備えた2Lガラス製フラスコ内で重縮合を実施した。261.2gのTHEIC、90.1gの1,4−ブタンジオール、100gの水及び1gの硫酸(95重量%)の混合物を90℃まで加熱してから、標準気圧で3時間攪拌した。次いで内部温度を165℃まで徐々に上昇させて、該混合物を3時間攪拌した後、蒸留ユニットを通過する留出物を捕集した。その後、この加熱反応混合物をアルミニウム皿に注いでから冷却した。

0102

前記の生成物は、以下の特徴:
Tg:30.6℃
GPC:Mn=2000、Mw=7600[g/モル]
OH価:325mgKOH/g
を有していた。

0103

例3:THEIC及び1,5−ペンタンジオールをベースとする本発明のポリエーテルポリオールの調製
攪拌機、供給器、内部温度計及び蒸留ユニットを備えた2Lガラス製フラスコ内で重縮合を実施した。522.6gのTHEIC、200gの水及び1gの硫酸(95重量%)の混合物を90℃まで加熱してから、標準気圧で1時間攪拌した。次いで内部温度を150℃まで徐々に上昇させてから、使用した水(200g)を留出物として捕集した。その後、温度を100℃まで低下させてから、208.3gの1,5−ペンタンジオールを添加した。温度を次に160℃まで上昇させると、その間にさらなる留出物が蒸留ユニットを通過した。3時間の反応時間後、この加熱反応混合物をアルミニウム皿に注いでから冷却した。

0104

前記の生成物は、以下の特徴:
Tg:15.6℃
GPC:Mn=1400、Mw=2700[g/モル]
OH価:377mgKOH/g
を有していた。

0105

例4:THEIC及び1,10−デカンジオールをベースとする本発明のポリエーテルポリオールの調製
攪拌機、内部温度計及び蒸留ユニットを備えた4Lガラス製フラスコ内で重縮合を実施した。783.9gのTHEIC、441gの1,10−デカンジオール、200gの水及び3gの硫酸(95重量%)の混合物を90℃まで加熱してから、標準気圧で1時間攪拌した。次いで内部温度を170℃まで徐々に上昇させてから、生成した留出物を除去した。11時間の反応時間後、温度を120℃まで低下させた後、混合物を50%NaOH水溶液中和し、アルミニウム皿に注いでから冷却した。

0106

前記の生成物は、以下の特徴:
Tg:−20.1℃
GPC:Mn=1500、Mw=16400[g/モル]
OH価:243mgKOH/g
を有していた。

0107

例5:THEIC及びジエチレングリコールをベースとする本発明のポリエーテルポリオールの調製
攪拌機、内部温度計及び蒸留ユニットを備えた4Lガラス製フラスコ内で重縮合を実施した。1045.2gのTHEIC、424.2gのジエチレングリコール、300gの水及び3gの硫酸(95重量%)の混合物を90℃まで加熱してから、標準気圧で1時間攪拌した。次いで内部温度を170℃まで徐々に上昇させて、混合物を10時間攪拌してから、蒸留ユニットを通過する留出物を捕集した。その後、この反応混合物を120℃まで冷却し、50%NaOH水溶液で中和し、アルミニウム皿に注いでから冷却した。

0108

前記の生成物は、以下の特徴:
Tg:−4℃
GPC:Mn=2200、Mw=63500[g/モル]
OH価:243mgKOH/g
を有していた。

0109

例6:THEIC及びポリエチレングリコール(分子量200g/モル)をベースとする本発明のポリエーテルポリオールの調製
攪拌機、内部温度計及び蒸留ユニットを備えた2Lガラス製フラスコ内で重縮合を実施した。522.6gのTHEIC、400gのポリエチレングリコール(Pluriol E 200,BASFSE)、200gの水及び1gの硫酸(95重量%)の混合物を90℃まで加熱してから、標準気圧で1時間攪拌した。次いで内部温度を170℃まで徐々に上昇させて、混合物を3時間攪拌してから、蒸留ユニットを通過する留出物を捕集した。その後、反応温度を120℃まで低下させて、生成物をアルミニウム皿に注いでから冷却した。

0110

前記生成物は、以下の特徴:
Tg:−25℃
GPC:Mn=2900、Mw=92000[g/モル]
OH価:228mgKOH/g
を有していた。

0111

例7:THEIC及びネオペンチルグリコール(NPG)をベースとする本発明のポリエーテルポリオールの調製
攪拌機、内部温度計及び蒸留ユニットを備えた4Lガラス製フラスコ内で重縮合を実施した。522.6gのTHEIC、624.9gのNPG、300gの水及び3gの硫酸(95重量%)の混合物を90℃まで加熱してから、標準気圧で2時間攪拌した。次いで内部温度を8時間という時間をかけて170℃まで徐々に上昇させて、その間に蒸留ユニットを通過する留出物を捕集した。その後、この反応混合物を120℃まで冷却し、50%NaOH水溶液で中和し、アルミニウム皿に注いでから冷却した。

0112

前記の生成物は、以下の特徴:
Tg:−19.4℃
GPC:Mn=900、Mw=1800[g/モル]
OH価:390mgKOH/g
を有していた。

0113

例8:THEIC及び2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール(BEPD)をベースとする本発明のポリエーテルポリオールの調製
攪拌機、内部温度計及び蒸留ユニットを備えた2Lガラス製フラスコ内で重縮合を実施した。392.0gのTHEIC、240.4gのBEPD、200gの水及び1gの硫酸(95重量%)の混合物を90℃まで加熱してから、標準気圧で2時間攪拌した。次いで内部温度を8時間という時間をかけて170℃まで徐々に上昇させて、その間に蒸留ユニットを通過する留出物を捕集した。その後、この反応混合物を120℃まで冷却し、50%NaOH水溶液で中和し、アルミニウム皿に注いでから冷却した。

0114

前記の生成物は、以下の特徴:
Tg:−14.7℃
GPC:Mn=800、Mw=1600[g/モル]
OH価:335mgKOH/g
を有していた。

0115

例9:THEIC及びステアリルアルコールをベースとする本発明のポリエーテルポリオールの調製
攪拌機、内部温度計及び蒸留ユニットを備えた4Lガラス製フラスコ内で重縮合を実施した。1045.2gのTHEIC、108.2gのステアリルアルコール、300gの水及び3gの硫酸(95重量%)の混合物を90℃まで加熱してから、標準気圧で3時間攪拌した。次いで内部温度を150℃まで徐々に上昇させてから、蒸留ユニットを通過する留出物を捕集した。2時間後、この反応混合物を80℃まで冷却してから、生成物をアルミニウム皿に注いだ。

0116

前記生成物は、以下の特徴:
Tg:46.6℃、m.p.61.3℃
GPC:Mn=1000、Mw=2100[g/モル]
OH価:350mgKOH/g
を有していた。

0117

例10(比較例):ペンタエリトリトール及びトリエチレングリコールをベースとする国際公開第2009/101141号によるポリエーテルポリオールの調製
攪拌機、還流冷却器、及び真空接続部を有する蒸留システムを備えた1Lガラス製フラスコ内で重合を実施した。225.9gのペンタエリトリトール(1.66モル)、249.1gのトリエチレングリコール(1.66モル)及び4.8gのp−トルエンスルホン酸一水和物(1重量%)の混合物を脱気(evacuated)してから12mbarの圧力で油浴を用いて200℃まで徐々に加熱した。反応温度に達したところで、反応混合物を15時間攪拌した。その後、該反応混合物を減圧下で冷ました。この粗生成物を1Lのメタノールに取ってから、未変換ペンタエリトリトールを濾過により除去した。中和のために、10gの塩基性アルミナ(MPALUMINA B ACTIVITY SUPERI;04571,MP Ecochrom)を反応液に添加した後、この混合物を2時間攪拌してから−20℃で一晩保温した。解凍後不溶性構成成分をセライトに通す濾過により除去してから、この反応混合物を次に40℃でかつ22mbarまでの減圧下、ロータリーエバポレータにて濃縮乾固した。

0118

未反応エチレングリコールを除去するために、前記の粗生成物を薄膜式エバポレータを用いて195℃の油温及び1〜5×10−2mbarの圧力で2回精製した。これにより、248g(52重量%)のポリエーテルポリオールを得た。

0119

前記の生成物は、以下の特徴:
Tg:−32℃
GPC:Mn=1100、Mw=13000[g/モル]、移動相としてのヘキサフルオロイソプロパノール中で測定
OH価:450mgKOH/g
を有していた。

0120

表1は、室温での100mLの溶媒への、1gの本発明のポリエーテルポリオールの各場合における溶解挙動を示したものである。

0121

本発明のポリエーテルポリオールは、エタノール、2−ブタノン又は酢酸エチル又は酢酸ブチル等の多くの汎用溶媒に不溶である比較ポリマー1(THEICホモポリマー)よりもはるかに良好な溶解性を有する。さらに、本発明のポリエーテルオールはかなり低いガラス転移温度(Tg)も有しており、このことが、表面塗装に使用した場合にかなり良好な塗膜形成をもたらす。

0122

表2は、ジメチルアセトアミド中50重量%の溶液として測定した、本発明の生成物のハーゼン色数を示したものである。ハーゼン色数は、DIN ISO 6271、ASTMD 1209に照らして判定した。使用した校正標準はコバルト白金酸塩溶液である。測定の際は、前記の生成物をジメチルアセトアミド中50重量%の溶液として溶解してから、該溶液を色数測定の前に、使い捨てシリンジを用いて、使い捨てシリンジ用アタッチメントとして設計されたメンブランフィルターブランド:Sartorius Minisart RC 25(孔径0.45マイクロメータ))に通した。

0123

例11(比較例)及び12:ペイント配合物における本発明のポリエーテルの使用

0124

ペイントの製造:
ペイントの製造に際しては、例7で得た本発明のポリエーテルポリオールを、酢酸ブチル中80重量%の溶液を製造するために使用した。該溶液のOH価は312mgKOH/gであった。

0125

全ペイント混合物は、室温で指数100(すなわち、ヒドロキシル基に対するイソシアナート基の化学量論比)を用いて作成した。使用したイソシアナートは、BASFSEから入手したBasonat(登録商標)LR 9046(NCO含有率が約23.0重量%である、ヘキサメチレンジイソシアナートをベースとするポリイソシアヌラート)である。粘性は、酢酸ブチルを添加することにより約20秒の流下時間に調整した。該流下時間は、室温にてDIN 4カップでISO 2431及びEN 535に基づいて測定した。報告した値は、流下の開始から液糸の途切れ(breakage)までの時間(秒)である。

0126

前記ペイントを、湿った状態で、基材としての鋼板上にボックス型コーティングバー(box-type coating bar)を用いて180μmで室温にてへら塗りした。乾燥後の該ペイントの層の厚さは平均約40μmであった。

0127

比較の例11として、例7で得たポリオールの代わりに、BASFSEから入手したJoncryl 922(登録商標)(約140mgKOH/gのOH価を有する酢酸ブチル中80重量%のポリアクリラートポリオール溶液)のみを含むペイントについて検討した。Joncryl 922(登録商標)は市販のペイント原料である。これに対し、例12においては、使用した50重量%のJoncryl 922(登録商標)を例7で得たポリオールに置き換えた。

0128

表3は本実施例の組成及び比較ペイントの組成の概要を示すものであり、また表4よび5は比較特性の概要を示すものである。

0129

不揮発性成分の割合は、1gのペイント混合物又は1gの供給原料強制通風オーブン内で125℃にて1時間乾燥させることにより決定した。残留物の重量は、出発値(=100%)を基準とすると、不揮発性成分の割合を表している。

0130

表4は、振り子減衰値(pendulum damping)の増加によるペイント硬度の判定について示したものである。この目的のために、前記ペイントを、塗布後に、恒温恒湿室(climate-controlled room)で室温(23℃)及び50%の相対空気湿度にて4日間、そしてその後は60℃で15時間乾燥させた。振り子減衰値は、Konigに従い、DIN EN ISO 1522を基に振動回数として算出した。

0131

表5は、通気(venting)、焼き付け及び貯蔵後のペイント特性の判定を示したものである。この目的のために、該ペイントを、塗布後に23℃及び50%相対空気湿度にて15分間放置することにより通気させた後、60℃で30分焼き付けた。こうして製造したペイントを23℃及び50%相対空気湿度にて5日間貯蔵した後に分析した。結果を表5に報告した。アセトン往復摩擦試験(acetone double-rub test)はアセトンに浸漬した綿片を用いて行った。この綿片を、ペイントが擦り落とされてシートに達するまで、該ペイント上に往復摩擦により手で擦り付けた。この目的のために要した往復摩擦の回数を報告した。100回目の摩擦で試験を終了した(すなわち、100という値は、ペイントがこの試験では擦り落とされなかったことを表している)。

0132

クロスカット試験における付着性はDIN 53151に従って評価した;評価0は最高評価(すなわち、ペイントの剥離は見られないということ)を意味している。

0133

引っかき抵抗性はScotch−Brite試験(引っかき試験)により判定した。この目的のために、線維ウェブ(Scotchbrite、7448タイプS極細上用)を、両面接着テープを用いて500gの手ハンマーの頭部に取り付けた。次に該ハンマーを、2本の指によりその柄の端で持ってから、傾けずにかつさらなる圧力を加えずに、一定の往復ストロークで、前記のペイント塗膜上を前後一直線に動かした。表面の光沢は10及び50回目の往復ストローク後に測定した。光沢を測定した後、さらなる応力付加前に、ペイントを強制通風式オーブン内で60分間60℃にて加熱し(リフロー)、そしてその後室温まで冷却した。光沢は摩擦の方向に対して直角に判定した。前記線維ウェブは各応力サイクル後に新しいものと取り替えた。光沢はMikro TRI−Gloss計測器を用いて入射角20°及び60°で測定した。

実施例

0134

試験の結果:
本発明のポリマーの使用は、ゲル化時間延長、またそれ故に加工性の拡大をもたらし、かつクロスカット試験における同等の弾性及び付着性と共に硬度の改善をもたらす。同様に、本発明のポリマーの使用は、引っかき抵抗性の明らかな改善ももたらす(表4及び5を参照されたい)。

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