JP6478742B2 - ウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂、uv硬化性樹脂組成物、オ−バ−コ−ト用組成物およびウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂の製造方法 - Google Patents
ウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂、uv硬化性樹脂組成物、オ−バ−コ−ト用組成物およびウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂の製造方法 Download PDFInfo
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Description
カルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)の数平均分子量は、1,000〜100,000であることが好ましく、3,000〜50,000であると更に好ましい。ここで、分子量は、ゲルパ−ミエ−ションクロマトグラフィ−(以下GPCと表記)で測定したポリスチレン換算の値である。分子量が1,000未満では、印刷後の塗膜の伸度、可撓性、並びに強度を損なうことがあり、100,000を超えると溶媒へのポリウレタンの溶解性が低くなる上に、溶解しても粘度が高くなりすぎるために、使用面で制約が大きくなることがある。
装置名:日本分光株式会社製HPLCユニット HSS−2000
カラム:ShodexカラムLF−804
移動相:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/min
検出器:日本分光株式会社製 RI−2031Plus
温度:40.0℃
試料量:サンプルル−プ 100μリットル
試料濃度:約0.1質量%に調製
100ml三角フラスコに試料約0.2gを精密天秤にて精秤し、これにエタノ−ル/トルエン=1/2(質量比)の混合溶媒10mlを加えて溶解する。更に、この容器に指示薬としてフェノ−ルフタレインエタノ−ル溶液を1〜3滴添加し、試料が均一になるまで十分に攪拌する。これを、0.1N水酸化カリウム−エタノ−ル溶液で滴定し、指示薬の微紅色が30秒間続いたときを、中和の終点とする。その結果から下記の計算式を用いて得た値を、樹脂の酸価とする。
酸価(mg−KOH/g)=〔B×f×5.611〕/S
B:0.1N水酸化カリウム−エタノ−ル溶液の使用量(ml)
f:0.1N水酸化カリウム−エタノ−ル溶液のファクタ−
S:試料の採取量(g)
(a1)ポリイソシアネ−ト化合物としては、通常、1分子当たりのイソシアナト基が2個であるジイソシアネ−トが用いられる。ポリイソシアネ−ト化合物としては、たとえば、脂肪族ポリイソシアネ−ト、脂環族ポリイソシアネ−ト、芳香族ポリイソシアネ−ト、芳香脂肪族ポリイソシアネ−ト等が挙げられる。カルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)がゲル化をしない範囲で、トリフェニルメタントリイソシアネ−トのような、イソシアナト基を3個以上有するポリイソシアネ−トも少量使用することができる。
(a2)ポリオ−ル化合物(ただし、(a2)ポリオ−ル化合物には、後述するカルボキシル基を有する(a3)ジヒドロキシ化合物は含まれない。)の数平均分子量は通常250〜50,000であり、好ましくは400〜10,000、より好ましくは500〜5,000である。この分子量は前述した条件でGPCにより測定したポリスチレン換算の値である。
(a3)カルボキシル基を含有するジヒドロキシ化合物としては、ヒドロキシ基、炭素数が1または2のヒドロキシアルキル基から選択されるいずれかを2つ有する分子量が200以下のカルボン酸またはアミノカルボン酸であることが架橋点を制御できる点で好ましい。具体的には2,2−ジメチロ−ルプロピオン酸、2,2−ジメチロ−ルブタン酸、N,N−ビスヒドロキシエチルグリシン、N,N−ビスヒドロキシエチルアラニン等が挙げられ、この中でも、溶媒への溶解度から、2,2−ジメチロ−ルプロピオン酸、2,2−ジメチロ−ルブタン酸が特に好ましい。これらの(a3)カルボキシル基を含有するジヒドロキシ化合物は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
(a4)モノヒドロキシ化合物として、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ−ト、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ−ト、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレ−ト、シクロヘキサンジメタノ−ルモノ(メタ)アクリレ−ト、前記各(メタ)アクリレ−トのカプロラクトンまたは酸化アルキレン付加物、グリセリンジ(メタ)アクリレ−ト、トリメチロ−ルジ(メタ)アクリレ−ト、ペンタエリスリト−ルトリ(メタ)アクリレ−ト、ジペンタエリスリト−ルペンタ(メタ)アクリレ−ト、ジトリメチロ−ルプロパントリ(メタ)アクリレ−ト、アリルアルコ−ル、アリロキシエタノ−ル等のラジカル重合性二重結合を有する化合物、グリコ−ル酸、ヒドロキシピバリン酸等カルボン酸を有する化合物が挙げられる。
(a5)モノイソシアネ−ト化合物としては、(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネ−ト、ジイソシアネ−ト化合物への2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ−ト、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ−ト、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレ−ト、シクロヘキサンジメタノ−ルモノ(メタ)アクリレ−ト、前記各(メタ)アクリレ−トのカプロラクトンまたは酸化アルキレン付加物、グリセリンジ(メタ)アクリレ−ト、トリメチロ−ルジ(メタ)アクリレ−ト、ペンタエリスリト−ルトリ(メタ)アクリレ−ト、ジペンタエリスリト−ルペンタ(メタ)アクリレ−ト、ジトリメチロ−ルプロパントリ(メタ)アクリルレ−ト、アリルアルコ−ル、アリロキシエタノ−ルのモノ付加体等のラジカル性炭素−炭素二重結合を有する化合物が挙げられる。
脂肪族オキサイド開環付加部(B1)、(B2)は、前述のカルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)を有するポリウレタン樹脂に含まれるカルボキシル基(−COOH)に下記式(x1)で表されるアルケンオキサイドまたは式(x2)で表されるシクロアルケンオキサイドを含む脂肪族オキサイドを各々反応させることにより構成される。所定の割合の両者の混合物を反応させることもできる。この場合には、上記式(p1)で表されるユニットと上記式(p2)で表されるユニットとが混在するヒドロキシ含有樹脂(P)が得られる。なお、下記式(x1)で表されるアルケンオキサイドおよび式(x2)で表されるシクロアルケンオキサイドの両方がポリウレタン骨格(A)の同じカルボキシル基に付加重合する場合もある。
次に、このようにして得られた、前記式(p1)で表される、カルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)とカルボキシル基の少なくとも一部に結合したアルケンオキサイド開環付加部を含む脂肪族オキサイド開環付加部(B1)を有するヒドロキシ含有樹脂(P)、および式(p2)で表される、カルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)とカルボキシル基の少なくとも一部に結合したシクロアルケンオキサイド開環付加部を含む脂肪族オキサイド開環付加部(B2)を有するヒドロキシ基含有樹脂(P)の少なくとも一方に(メタ)アクリロイル基およびイソシアナト基を有する化合物(Q)を反応させる。化合物(Q)は1分子中に(メタ)アクリロイル基を1個以上含み、イソシアネ−ト基を1個有するもの、またはそのイソシアネ−ト基が保護されているものが好適である。
上述したウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂に、光開始剤と、必要に応じて他のラジカル重合性の基を有するモノマ−類、より好ましくは単官能および多官能アクリレ−トを添加することにより、UV硬化性樹脂組成物が得られる。当該モノマ−類の添加量は、ウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂100質量部に対して50〜300質量部、好ましくは80〜200質量部である。なお、無溶媒のUV硬化性樹脂組成物とする場合には、他の常温で液体の(ポリ)アクリレ−ト化合物を添加し、これまで用いてきた溶媒を留去してから、化合物(Q)を反応させてもよい。
スチレン系モノマ−としては、スチレン、α−メチルスチレン等が挙げられる。
前記式(p1)で表される、カルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)とカルボキシル基の少なくとも一部に結合したアルケンオキサイド開環付加部を含む脂肪族オキサイド開環付加部(B1)を有するヒドロキシ含有樹脂(P)、および式(p2)で表される、カルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)とカルボキシル基の少なくとも一部に結合したシクロアルケンオキサイド開環付加部を含む脂肪族オキサイド開環付加部(B2)を有するヒドロキシ基含有樹脂(P)の少なくとも一方と、化合物)(Q)との反応物(ウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂)または上述したUV硬化性樹脂を、適切な溶媒に溶解させ、必要に応じて他の(ポリ)(メタ)アクリレ−ト化合物と光または熱硬化剤と印刷や塗工のために添加材を配合して、保護膜インク(オ−バ−コ−ト用組成物)とする。
200mlナス型フラスコに試料約2.0g程度を精密天秤にて精秤し、これにアセチル化試薬5mlをピペットを用いて加える。ジムロ−ト冷却管を付け95℃から100℃に調節したオイルバスで1時間加熱する。放冷後純水1mlを用いてフラスコ壁面についた液体を洗い入れ、フラスコを良く振り動かし、更にジムロ−トを付け5℃から100℃に調節したオイルバスで10分間加熱する。放冷後、エタノ−ル5mlでフラスコの壁を洗う。フェノ−ルフタレイン溶液数滴を指示薬として加え、0.5mol/L水酸化カリウムエタノ−ル溶液で滴定し、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときを終点とする。また、試料を入れずに上記試験を行い空試験とする。その結果から下記の計算式を用いて得た値を、樹脂の水酸基価とする。
水酸基価(mg−KOH/g)=[(B−C)×f×28.05]/S+D
B:空試験に用いた0.5mol/L水酸化カリウム−エタノ−ル溶液の量(ml)
C:滴定に用いた0.5mol/L水酸化カリウム−エタノ−ル溶液の量(ml)
f:0.5mol/L水酸化カリウム−エタノ−ル溶液のファクタ−
S:試料の採取量(g)
D:酸価
なお、アセチル化試薬は無水酢酸25gを100mlの褐色メスフラスコに入れ、ピリジンを加えて100mlにしたものを用いる。
[合成例1]
攪拌装置、温度計、コンデンサ−を備えた2L三口フラスコに、ポリオ−ル化合物としてC−1015N(株式会社クラレ製、ポリカ−ボネ−トジオ−ル、原料ジオ−ルモル比:1,9−ノナンジオ−ル/2−メチル−1,8−オクタンジオ−ル=15/85、分子量964)211g、カルボキシル基を有するジヒドロキシル化合物として2,2−ジメチロ−ルブタン酸(日本化成株式会社製)40.0g、および溶媒としてγ−ブチロラクトン(三菱化学株式会社製)379gを仕込み、90℃で前記2,2−ジメチロ−ルブタン酸を溶解させた。
メタノ−ル10gに上記合成後の反応液1gを滴下し、静置後、デカンテ−ションにて上澄みを除いた。再度メタノ−ル10gを添加し静置・上澄み除去を3回繰り返し、最後に残分を減圧濃縮し、固形状の樹脂を得た。得られた樹脂の同定を1H−NMR測定(JEOL製JNM−EX270、重クロロホルムに溶解し測定)、IR測定(Nicolet6700、AgCl板に塗布し測定)を用い実施し、得られた樹脂は、カルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)であることが確認された。
合成例1と同様な装置を用いて、ポリオ−ル化合物としてGI−1000(日本曹達株式会社製、水添両末端水酸基化ポリブタジエン(1,2−骨格90%)、分子量1729)212g、カルボキシル基を有するジヒドロキシル化合物として2,2−ジメチロ−ルブタン酸(日本化成株式会社製)63.3g、溶媒としてジエチレングリコ−ルモノエチルエ−テルアセテ−ト(株式会社ダイセル製)398g、およびポリイソシアネ−トとしてデスモジュ−ル(登録商標)−I(イソフォロンジイソシアネ−ト)、住化バイエルウレタン株式会社製)122gを用いて合成例1と同様に反応を行った。得られたカルボキシル基含有ポリウレタンの数平均分子量は10600、その固形分の酸価は59.8mg−KOH/gであった。
合成例1と同様な装置を用いて、ポリオ−ル化合物として分子量1000のPTXG−1000(1,4−ブタンジオ−ル−ネオペンチルグリコ−ルのポリエ−テル共重合体(旭化成せんい株式会社製)117g、カルボキシル基を有するジヒドロキシル化合物として2,2−ジメチロ−ルブタン酸(日本化成株式会社製)64.1g、溶媒としてジエチレングリコ−ルモノエチルエ−テルモノアセテ−ト(株式会社ダイセル製)304g、およびポリイソシアネ−トとしてデスモジュ−ル(登録商標)−I(イソホロンジイソシアネ−ト、住化バイエルウレタン株式会社製)122gを用いて、合成例1と同様に反応を行った。得られたカルボキシル基含有ポリウレタンの数平均分子量は6120、その固形分の酸価は79.8mg−KOH/gであった。
合成例1と同様な装置を用いて、ポリオ−ル化合物としてクラレポリオ−ルC−1090(株式会社クラレ製、ポリカ−ボネ−トジオ−ル、原料ジオ−ルモル比:3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ル+1,6−ヘキサンジオ−ル原料90:10、分子量992)206g、カルボキシル基を有するジヒドロキシル化合物として2,2−ジメチロ−ルブタン酸(日本化成株式会社製)63.4g、溶媒としてジエチレングリコ−ルモノエチルエ−テルアセテ−ト(株式会社ダイセル製)400g、およびポリイソシアネ−トとしてNBDI(ノルボルナンジイソシアネ−ト、三井化学ファイン株式会社製)131gを用いて合成例1と同様に反応を行った。得られたカルボキシル基含有ポリウレタンの数平均分子量は6570、その固形分の酸価は60.6mg−KOH/gであった。
合成例1で得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液(固形分濃度50質量%、酸価40.2mg−KOH/g)100gを300mlのオ−トクレ−ブに移し、窒素ガス置換した後、窒素ガス圧0.5MPa下で80℃まで昇温して、エチレンオキサイド(三菱化学株式会社製)4.73gを、マスフロ−コントロ−ラ−を介してオ−トクレ−ブに導入し、120℃まで昇温し6時間反応させた。この反応におけるウレタン樹脂中のカルボキシル基に対するエチレンオキサイド(エポキシ基)の仕込みモル比((Epoxy)/(Acid))は、3である。得られた樹脂組成物(以下、樹脂組成物1という)の固形分の数平均分子量は22700、酸価は0.2mg−KOH/g、水酸基価は37.1mg−KOH/g、固形分濃度は52質量%であった。
メタノ−ル10gに上記合成後の反応液を滴下し、静置後、上澄みを除いた。再度メタノ−ルを添加し静置・上澄み除去を3回繰り返し、最後に残分を減圧濃縮し、液状の樹脂を得た。得られた樹脂の同定を1H−NMR測定、IR測定より実施し、NMR測定における2.4ppm付近にエポキシ環が開環したプロトンピ−クを確認し、IR測定より、1040cm−1付近のCH−OH伸縮に基づくピ−ク強度および3300cm−1付近のOH伸縮振動に基づくピ−ク強度の増加から、得られた樹脂は、エチレンオキサイドがグラフトされたポリウレタン樹脂であることが確認された。また、NMR測定における0.8ppm〜2.5ppmのプロトン比と2.5ppm〜5.0ppmにおけるプロトン比から算出したウレタン樹脂中のカルボキシル基と反応したエチレンオキサイド(式(p1)中のn1)の平均値は、2.5であった。図1、2に、それぞれ、合成例5で得られた樹脂組成物1の1H−NMRスペクトル、IRスペクトルを示す。
合成例1で得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液(固形分濃度50質量%、酸価40.2mg−KOH/g)100gを300mlのオ−トクレ−ブに移し、窒素ガス置換した後、プロピレンオキサイド(東京化成株式会社より購入)8.32gをポンプにてオ−トクレ−ブに導入し、窒素ガス圧を0.5MPaかけて120℃まで昇温し6時間反応させた。この反応におけるウレタン樹脂中のカルボキシル基に対するプロピレンオキサイド(エポキシ基)の仕込みモル比((Epoxy)/(Acid))は、4である。得られた樹脂組成物(以下、樹脂組成物2という)の固形分の数平均分子量は28000、酸価はほぼゼロ、水酸基価は38.4mg−KOH/g、固形分濃度は54質量%であった。
合成例5同様の精製により得られた固形状の樹脂の同定を1H−NMR測定、IR測定より実施し、NMR測定における2.4ppm付近にエポキシ環が開環したプロトンピ−クを確認し、IR測定より、1040cm−1付近のCH−OH伸縮に基づくピ−ク強度および3300cm−1付近のOH伸縮振動に基づくピ−ク強度の増加から、プロピレンオキサイドがグラフトされたポリウレタン樹脂であることが確認された。NMR測定における0.8ppm〜2.5ppmのプロトン比と2.5ppm〜5.0ppmにおけるプロトン比から算出したウレタン樹脂中のカルボキシル基と反応したプロピレンオキサイド(式(p1)中のn1)の平均値は、1.6であることが確認された。
合成例2で得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液(固形分濃度50質量%、酸価59.8mg−KOH/g)100gを300mlのオ−トクレ−ブに移し、窒素ガス置換した後、窒素ガス圧0.5MPaで80℃まで昇温して、エチレンオキサイド9.52gを、マスフロ−コントロ−ラ−を介してオ−トクレ−ブに導入し、120℃まで昇温し6時間反応させた。この反応におけるウレタン樹脂中のカルボキシル基に対するエチレンオキサイド(エポキシ基)の仕込みモル比((Epoxy)/(Acid))は、4である。得られた樹脂組成物(以下、樹脂組成物3という)の固形分の数平均分子量は11400、酸価は0.2mg−KOH/g、水酸基価は57.2mg−KOH/g、固形分濃度は53質量%であった。
合成例5同様の精製により得られた液状の樹脂の同定を1H−NMR測定、IR測定より実施し、NMR測定における2.4ppm付近にエポキシ環が開環したプロトンピ−クを確認し、IR測定より、1040cm−1付近のCH−OH伸縮に基づくピ−ク強度および3300cm−1付近のOH伸縮振動に基づくピ−ク強度の増加から、エチレンオキサイドがグラフトされたポリウレタン樹脂であることが確認された。また、NMR測定における0.8ppm〜2.5ppmのプロトン比と2.5ppm〜5.0ppmにおけるプロトン比から算出したウレタン樹脂中のカルボキシル基と反応したエチレンオキサイド(式(p1)中のn1)の平均値は、3.4であることが確認された。
合成例3で得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液(固形分濃度50質量%、酸価79.8mg−KOH/g)100gを300mlのオ−トクレ−ブに移し、窒素ガス置換した後、窒素ガス圧0.5MPaで80℃まで昇温して、エチレンオキサイド12.8gを、マスフロ−コントロ−ラ−を介してオ−トクレ−ブに導入し、120℃まで昇温し6時間反応させた。この反応におけるウレタン樹脂中のカルボキシル基に対するエチレンオキサイド(エポキシ基)の仕込みモル比((Epoxy)/(Acid))は、4である。得られた樹脂組成物(以下、樹脂組成物4という)の固形分の数平均分子量は7400、酸価は0.5mg−KOH/g、水酸基価は73.6mg−KOH/g、固形分濃度は56質量%であった。
合成例5同様の精製により得られた液状の樹脂の同定を1H−NMR測定、IR測定より実施し、NMR測定における2.4ppm付近にエポキシ環が開環したプロトンピ−クを確認し、IR測定より、1040cm−1付近のCH−OH伸縮に基づくピ−ク強度および3300cm−1付近のOH伸縮振動に基づくピ−ク強度の増加から、エチレンオキサイドがグラフトされたポリウレタン樹脂であることが確認された。また、NMR測定における0.8ppm〜2.5ppmのプロトン比と2.5ppm〜5.0ppmにおけるプロトン比から算出したウレタン樹脂中のカルボキシル基と反応したエチレンオキサイド(式(p1)中のn1)の平均値は、3.7であることが確認された。
合成例4で得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液(固形分濃度50質量%、酸価60.6mg−KOH/g)100gを300mlのオ−トクレ−ブに移し、窒素ガス置換した後、窒素ガス圧0.5MPaで80℃まで昇温して、エチレンオキサイド9.73gを、マスフロ−コントロ−ラ−を介してオ−トクレ−ブに導入し、120℃まで昇温し6時間反応させた。この反応におけるウレタン樹脂中のカルボキシル基に対するエチレンオキサイド(エポキシ基)の仕込みモル比((Epoxy)/(Acid))は、4である。得られた樹脂組成物(以下、樹脂組成物5という)の固形分の数平均分子量は8900、酸価は0.1mg−KOH/g、水酸基価は60.1mg−KOH/g、固形分濃度は54質量%であった。
合成例5同様の精製により得られた液状の樹脂の同定を1H−NMR測定、IR測定より実施し、NMR測定における2.4ppm付近にエポキシ環が開環したプロトンピ−クを確認し、IR測定より、1040cm−1付近のCH−OH伸縮に基づくピ−ク強度および3300cm−1付近のOH伸縮振動に基づくピ−ク強度の増加から、エチレンオキサイドがグラフトされたポリウレタン樹脂であることが確認された。また、NMR測定における0.8ppm〜2.5ppmのプロトン比と2.5ppm〜5.0ppmにおけるプロトン比から算出したウレタン樹脂中のカルボキシル基と反応したエチレンオキサイド(式(p1)中のn1)の平均値は、3.6であることが確認された。
合成例1で得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液(固形分濃度50質量%、酸価40.2mg−KOH/g)100gにシクロヘキセンオキサイド(和光純薬株式会社より購入)3.52g、触媒としてトリフェニルホスフィン(北興化学工業株式会社製)0.05gを加え、300mlのオ−トクレ−ブに移し、窒素ガス置換した後、窒素ガス圧を0.5MPaかけて120℃まで昇温し6時間反応させた。この反応におけるウレタン樹脂中のカルボキシル基に対するシクロヘキセンオキサイド(エポキシ基)の仕込みモル比((Epoxy)/(Acid))は、1である。得られた樹脂組成物(以下、樹脂組成物6という)の固形分の数平均分子量は30100、酸価は4.5mg−KOH/g、水酸基価は32.3mg−KOH/g、固形分濃度は52質量%であった。
合成例5同様の精製により得られた液状の樹脂の同定を1H−NMR測定、IR測定より実施し、NMR測定における3.1ppm付近にエポキシ環が開環したプロトンピ−クを確認し、IR測定より、1040cm−1付近のCH−OH伸縮に基づくピ−ク強度および3300cm−1付近のOH伸縮振動に基づくピ−ク強度の増加から、エチレンオキサイドがグラフトされたポリウレタン樹脂であることが確認された。また、NMR測定における0.8ppm〜2.5ppmのプロトン比と2.5ppm〜5.0ppmにおけるプロトン比から算出したウレタン樹脂中のカルボキシル基と反応したシクロヘキセンオキサイド(式(p1)中のn1)の平均値は、0.6であることが確認された。
合成例1で得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液(固形分濃度50質量%、酸価40.2mg−KOH/g)100gにスチレンオキサイド(東京化成株式会社より購入)4.30g、触媒としてトリフェニルホスフィン(北興化学工業株式会社製)0.05gを加え、300mlのオ−トクレ−ブに移し、窒素ガス置換した後、窒素ガス圧を0.5MPaかけて120℃まで昇温し6時間反応させた。この反応におけるウレタン樹脂中のカルボキシル基に対するスチレンオキサイド(エポキシ基)のモル比((Epoxy)/(Acid))は、1である。得られた樹脂組成物(以下、樹脂組成物7という)の固形分の数平均分子量は28100、酸価は1.6mg−KOH/g、水酸基価は35.3mg−KOH/g、固形分濃度は53質量%であった。
合成例5同様の精製により得られた液状の樹脂の同定を1H−NMR測定、IR測定より実施し、NMR測定における7.3ppm付近にベンゼン環由来のプロトンピ−クを確認し、IR測定より、1040cm−1付近のCH−OH伸縮に基づくピ−ク強度および3300cm−1付近のOH伸縮振動に基づくピ−ク強度の増加から、スチレンオキサイドがグラフトされたポリウレタン樹脂であることが確認された。また、NMR測定における7.0ppm〜7.5ppmのプロトン比(重クロロホルム由来のピ−クを除く)と0.8ppm〜5.0ppmにおけるプロトン比から算出したウレタン樹脂中のカルボキシル基と反応したスチレンオキサイド(式(p1)中のn1)の平均値は、0.8であることが確認された。
合成例5で得られたヒドロキシ含有樹脂溶液50g(固形分濃度52質量%、水酸基価37.1mg−KOH/g)に、カレンズ(登録商標)MOI(昭和電工株式会社製2−メタアクリロイルオキシエチルイソシアネ−ト)2.67g、トリフェニルホスフィン0.20gをジムロ−ト冷却管の付いた200mlフラスコに仕込み、特に窒素ガス置換等は行わずに90℃で6時間反応させて、ほぼイソシアネ−トが消失したことをIRによって確認した。得られた樹脂の同定を1H−NMR測定、IR測定より実施し、NMR測定より樹脂組成物1の1H−NMRスペクトル(図1)には認められなかった6.1ppmと5.8ppmにメタクリロイル由来のピ−クを確認し、IR測定より樹脂組成物1のIRスペクトル(図2)よりウレタン結合のNH伸縮に由来する3400cm−1のピ−クが増大した事から、メタクリロイル基の導入を確認した。固形分濃度54質量%の新規なウレタンアクリレ−ト樹脂を得た。図3、4に、それぞれ、実施例1に係るウレタンアクリレ−ト樹脂の1H−NMRスペクトル、IRスペクトルを示す。
実施例1と同様に、合成例6で得られたヒドロキシ含有樹脂溶液50g(固形分濃度54質量%、水酸基価38.4mg−KOH/g)に、カレンズ(登録商標)MOI(昭和電工株式会社製2−メタアクリロイルオキシエチルイソシアネ−ト)2.87gを反応させて、固形分濃度56質量%の新規なウレタンアクリレ−ト樹脂を得た。NMR測定より6.1ppmと5.8ppmにメタクリロイル由来のピ−クを確認し、IR測定よりウレタン結合のNH伸縮に由来する3400cm−1のピ−クが増大した事から、メタクリロイル基の導入を確認した。
実施例1と同様に、合成例7で得られたヒドロキシ含有樹脂溶液50g(固形分濃度53質量%、水酸基価57.2mg−KOH/g)に、カレンズ(登録商標)MOI(昭和電工株式会社製2−メタアクリロイルオキシエチルイソシアネ−ト)4.19gを反応させて、固形分濃度56質量%の新規なウレタンアクリレ−ト樹脂を得た。NMR測定より6.1ppmと5.8ppmにメタクリロイル由来のピ−クを確認し、IR測定よりウレタン結合のNH伸縮に由来する3400cm−1のピ−クが増大した事から、メタクリロイル基の導入を確認した。
実施例1と同様に、合成例8で得られたヒドロキシ含有樹脂溶液50g(固形分濃度56質量%、水酸基価73.6mg−KOH/g)に、カレンズ(登録商標)MOI(昭和電工株式会社製2−メタアクリロイルオキシエチルイソシアネ−ト)5.70gを反応させて、固形分濃度60質量%の新規なウレタンアクリレ−ト樹脂を得た。NMR測定より6.1ppmと5.8ppmにメタクリロイル由来のピ−クを確認し、IR測定よりウレタン結合のNH伸縮に由来する3400cm−1のピ−クが増大した事から、メタクリロイル基の導入を確認した。
実施例1と同様に、合成例9で得られたヒドロキシ含有樹脂溶液50g(固形分濃度54質量%、水酸基価60.1mg−KOH/g)に、カレンズ(登録商標)MOI(昭和電工株式会社製2−メタアクリロイルオキシエチルイソシアネ−ト)4.49gを反応させて、固形分濃度58質量%の新規なウレタンアクリレ−ト樹脂を得た。NMR測定より6.1ppmと5.8ppmにメタクリロイル由来のピ−クを確認し、IR測定よりウレタン結合のNH伸縮に由来する3400cm−1のピ−クが増大した事から、メタクリロイル基の導入を確認した。
実施例1と同様に、合成例10で得られたヒドロキシ含有樹脂溶液50g(固形分濃度52質量%、水酸基価32.3mg−KOH/g)に、カレンズ(登録商標)MOI(昭和電工株式会社製2−メタアクリロイルオキシエチルイソシアネ−ト)2.32gを反応させて、固形分濃度54質量%の新規なウレタンアクリレ−ト樹脂を得た。NMR測定より6.1ppmと5.8ppmにメタクリロイル由来のピ−クを確認し、IR測定よりウレタン結合のNH伸縮に由来する3400cm−1のピ−クが増大した事から、メタクリロイル基の導入を確認した。
実施例1と同様に、合成例11で得られたヒドロキシ含有樹脂溶液50g(固形分濃度53質量%、水酸基価35.3mg−KOH/g)に、カレンズ(登録商標)MOI(昭和電工株式会社製2−メタアクリロイルオキシエチルイソシアネ−ト)2.59gを反応させて、固形分濃度55質量%の新規なウレタンアクリレ−ト樹脂を得た。NMR測定より6.1ppmと5.8ppmにメタクリロイル由来のピ−クを確認し、IR測定よりウレタン結合のNH伸縮に由来する3400cm−1のピ−クが増大した事から、メタクリロイル基の導入を確認した。
実施例1と同様に、合成例8で得られたヒドロキシ含有樹脂溶液30g(固形分濃度56質量%、水酸基価73.6mg−KOH/g)に、カレンズ(登録商標)AOI(昭和電工株式会社製2−アクリロイルオキシエチルイソシアネ−ト)3.10g、を反応させて、固形分濃度60質量%の新規なウレタンアクリレ−ト樹脂を得た。NNMR測定より6.1ppmと5.8ppmにアクリロイル由来のピ−クを確認し、IR測定よりウレタン結合のNH伸縮に由来する3400cm−1のピ−クが増大した事から、アクリロイル基の導入を確認した。
銀ナノワイヤ0.125g(ワイヤ平均径約40nm、平均長さ約10μm、いずれもSEMにより任意に観察した100個の銀ナノワイヤの数平均値)をエタノ−ル50gに分散し(0.25質量%)、この溶液をルミラ−125U98(株)(東レ株式会社製)にドロップコ−トにより0.05g塗布し、6時間風乾することにより、上記銀ナノワイヤを堆積した。
表1の実施例9〜18に示したウレタンアクリレ−ト樹脂、ポリアクリ−ト、光開始剤を用いた配合で、自転・公転真空ミキサ− あわとり練太郎 ARV−310(株式会社シンキ−製)を用いて良く混合し(自転500回転、公転1500回転で5分間)、塗布用のインク(オ−バ−コ−ト用組成物)を作製した。
新しい刃を付けたカッタ−ナイフを用いて1mm間隔で切込みを上記薄膜絶縁パタ−ンに11本入れた後、90°向きを変えてさらに11本引いて100個の1mm角のマス目を形成した。カットした印刷面に付着するようにセロハン粘着テ−プをはりつけ、セロハン粘着テ−プ上を消しゴムでこすって塗膜にテ−プを付着させた。テ−プを付着させてから1〜2分後にテ−プの端を持って印刷面に直角に保ち、瞬間的にひきはがして、旧JIS K5400に従って判定した。結果を表2に示す。
100℃の高温槽、85℃−相対湿度85%の調節した恒温恒湿槽に表2の塗布膜を入れ、500時間経過前後の表面抵抗を測定した結果を表1に示す。なお、表面抵抗は非接触式抵抗測定器(ナプソン株式会社製EC−80P)を用いて測定した。
Claims (14)
- 下記式(p1)で表される、カルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)と前記カルボキシル基の少なくとも一部に結合したアルケンオキサイド開環付加部を含む脂肪族オキサイド開環付加部(B1)を有するヒドロキシ含有樹脂(P)、および下記式(p2)で表される、カルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)と前記カルボキシル基の少なくとも一部に結合したシクロアルケンオキサイド開環付加部を含む脂肪族オキサイド開環付加部(B2)を有するヒドロキシ含有樹脂(P)の少なくとも一方に、(メタ)アクリロイル基およびイソシアナト基を有する化合物(Q)を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂であって、
前記ポリウレタン骨格(A)が(a1)ポリイソシアネ−ト化合物と、(a2)ポリオ−ル化合物、および(a3)カルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物をモノマ−として用いて合成されるポリウレタン骨格であり、
前記(a2)ポリオ−ル化合物が、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリラクトンポリオール、ポリブタジエンポリオール、および両末端水酸基化ポリシリコーンのいずれかであるウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂。
上式(p1)中、n1は1〜50の整数、R1、R2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数が1〜16のアルキル基、またはフェニル基である。
上式(p2)中、n2は1〜10の整数、Zは当該Zが結合する2つの炭素原子を含めた炭素数が4〜14の脂環式炭化水素基を形成する原子団である。 - 前記(a1)ポリイソシアネ−ト化合物はイソシアナト基(−NCO基)中の炭素原子以外の炭素原子の数が6〜30である脂環式化合物である請求項1に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂。
- 前記(a2)ポリオ−ル化合物がポリカ−ボネ−トジオ−ルまたはポリブタジエンポリオールである請求項1または2に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂。
- 前記(a3)カルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物が、ヒドロキシ基、炭素数が1または2のヒドロキシアルキル基から選択されるいずれかを2つ有する分子量が200以下のカルボン酸またはアミノカルボン酸である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂。
- 前記(a3)カルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物が2,2−ジメチロ−ルプロピオン酸、2,2−ジメチロ−ルブタン酸、N,N−ビスヒドロキシエチルグリシン、N,N−ビスヒドロキシエチルアラニンからなる群の1種または2種以上である請求項4に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂。
- 前記式(p1)中のn1が1〜10であり、R1、R2が、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基、あるいはR1、R2の少なくとも一方が水素原子であり、かつ他方が炭素数が1〜10のアルキル基、またはフェニル基である請求項1乃至5のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂。
- 前記式(p2)中のn2が1〜3の整数であり、Zは当該Zが結合する2つの炭素原子を含めた炭素数が6〜12の脂環式炭化水素基を形成する原子団である請求項1乃至6のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂。
- 化合物(Q)が1分子中に(メタ)アクリロイル基を1個以上含み、イソシアナト基を1個有するもの、またはそのイソシアナト基が保護されているものである請求項1乃至7のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂。
- 化合物(Q)が、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレ−ト、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネ−ト、そのブロック体であるメタクリル酸2−(0−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルメタクリレ−トからなる群から選ばれる請求項1乃至7のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂。
- 請求項1乃至9のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂と、
光開始剤と、
を含むUV硬化性樹脂組成物。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂または請求項10に記載のUV硬化性樹脂組成物を含むオ−バ−コ−ト用組成物。
- カルボキシル基を含有するポリウレタン骨格(A)を有するポリウレタン樹脂に含まれるカルボキシル基と式(x1)で表されるアルケンオキサイドおよび式(x2)で表されるシクロアルケンオキサイドの少なくとも一方とを反応させる工程と、
上記工程で得られたヒドロキシ基含有樹脂(P)に(メタ)アクリロイル基およびイソシアナト基を有する化合物(Q)を反応させる工程と、
を備え、
前記ポリウレタン骨格(A)が(a1)ポリイソシアネ−ト化合物と、(a2)ポリオ−ル化合物、および(a3)カルボキシル基を有するジヒドロキシ化合物をモノマ−として用いて合成されるポリウレタン骨格であり、
前記(a2)ポリオ−ル化合物が、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリラクトンポリオール、ポリブタジエンポリオール、および両末端水酸基化ポリシリコーンのいずれかであることを特徴とするウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂の製造方法。
式(x1)中、R1、R2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数が1〜16のアルキル基、またはフェニル基を表す。
(式(x2)中、Zは当該Zが結合する2つの炭素原子を含めた炭素数が4〜14の脂環式炭化水素基を形成する原子団を表す。) - 前記式(x1)で表されるアルケンオキサイドがエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドまたはスチレンオキサイドである請求項12に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂の製造方法。
- 前記式(x2)で表されるシクロアルケンオキサイドがシクロヘキセンオキサイドである請求項12または13に記載のウレタン(メタ)アクリレ−ト樹脂の製造方法。
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