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JP2893197B2 - エポキシウレタン樹脂の製造方法 - Google Patents

エポキシウレタン樹脂の製造方法

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Publication number
JP2893197B2
JP2893197B2 JP2008045A JP804590A JP2893197B2 JP 2893197 B2 JP2893197 B2 JP 2893197B2 JP 2008045 A JP2008045 A JP 2008045A JP 804590 A JP804590 A JP 804590A JP 2893197 B2 JP2893197 B2 JP 2893197B2
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JP
Japan
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epoxy
reaction
urethane resin
resin
diisocyanate
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JP2008045A
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English (en)
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JPH03212420A (ja
Inventor
高明 藤輪
知久 磯部
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DAISERU KAGAKU KOGYO KK
Original Assignee
DAISERU KAGAKU KOGYO KK
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  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明はエポキシウレタン樹脂の製造方法に関する。
さらに詳しくは、本発明は硬化性、特にカチオン硬化
性に優れたエポキシウレタン樹脂の製造方法に関する。
《従来技術》 エポキシウレタン樹脂は、分子内にウレタン結合を有
し、末端にエポキシ基をもっ樹脂であり、エポキシ樹脂
に可撓性を付与することを目的として開発された樹脂で
ある。
エポキシウレタン樹脂は出発原料として使用するエポ
キシ化合物の構造、ジイソシアネート化合物の構造とそ
れぞれの含有量、変性方法などの組み合わせを適宜選択
することにより、広い範囲で使用することが可能な製品
品質をコントロールすることが可能である。
その結果、得られる樹脂は硬い強靭なものから、弾性
に富んだゴム状硬化物まで幅広い特性を有するものとな
る。
これらの特長を生かして塗料、接着剤、シーリング
材、注型用樹脂等の材料として広く使用されている。
エポキシウレタン樹脂は通常、ポリオールとジイソシ
アネートより合成されたウレタンプレポリマーに1,2−
エポキシアルコールを反応させて合成される。
《発明が解決しようとする課題》 しかし、ウレタンプレポリマーに1,2−エポキシアル
コールを反応させて得られるエポキシウレタン樹脂の場
合、耐衝撃性、耐摩耗性、カチオン硬化性が要求される
分野において、実用的に満足のいく特性を有するものは
得られていなかった。
そこで、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、本発明を
完成させた。
《発明の構成》 すなわち、本発明は、 「ポリオール化合物とジイソシアネート化合物とを反応
させて得られるウレタンプレポリマーと以下の構造式 [nは1以上の整数] で表わされる水酸基とエポキシ基を有する化合物とを反
応させることを特徴とする両末端にエポキシ基を有する
エポキシウレタン樹脂の製造方法」である。
本発明の製造方法の原料の一つとして用いられるポリ
オール化合物の好ましい平均分子量は500〜3000であ
る。
用いられるポリオール化合物の平均分子量が500未満
の場合には得られる本発明のエポキシウレタン樹脂中の
ソフトセグメントの部分が少なくなり、逆にエポキシ基
の部分、すなわち、ハードセグメントの部分の含有量が
大となり、所望の性状のものが得られない。
逆に、平均分子量が3000を越える場合には得られるエ
ポキシウレタン樹脂中のソフトセグメントの部分が多く
なり過ぎ、逆にエポキシ基の部分、すなわち、ハードセ
グメントの部分の含有量が少なくなるため、所望の性状
のものが得られない。
本発明によりエポキシウレタン樹脂を製造する際に使
用されるの原料の一つであるポリオールには次のような
ものがあげられる。
多塩基酸と多価アルコールとの脱水縮合反応によって
合成されるポリエステルポリオール、ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリ
コール、ポリテトラメチレングリコール、ポリカプロラ
クトンポリオール、水酸基を有するポリブタジエン、ビ
スフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェ
ノールAのプロピレンオキサイド付加物、ポリカーボネ
ートジオール、ポリブチレングリコールなどがあげられ
る。
使用されるポリオール化合物の好ましい平均分子量50
0〜3000は次式で求めた値である。
[nは1分子当たりの水酸基の数] 水酸基価はJISK−1557の6.4に準じて測定したもので
ある。
なお、本発明によりエポキシウレタン樹脂を製造する
場合に生じる反応の例を化学反応式で示すと、以下のよ
うになる。
(1)第1段目の反応 [ポリオールとジイソシアネート化合物からの末端−NC
Oタイプのウレタンプレポリマーの合成] [末端−NCOタイプのウレタンプレポリマー] (但し、Rは脂肪族または芳香族アルキル基の残基で、
末端に−NCO基が1個以上残存している、n=8〜30) このように、第1段目の反応において生成するウレタ
ンプレポリマーは末端に−NCO基が1個以上残存してい
る構造にする必要がある。
その理由は以下の2段目の反応においてエポキシ基と
−OH基を有している の−OH基と反応させるためである。
仮に第1段目の反応において生成するウレタンプレポ
リマーの末端が−NCO基ではなく−OH基となっている場
合には2段目の反応において のエポキシ基と反応してしまって所望の構造のものが得
られない。
上記のような理由により末梢−NCOタイプのウレタン
プレポリマーにするには以下のように行う。すなわち、
ポリオールとジイソシアネート化合物との反応モル比が
ポリオール/ジイソシアネート化合物=m/(m+1)に
なるように仕込んで反応させる。
(2)第2段目の反応 [末端−NCOタイプのウレタンプレポリマーと (3,4−エポキシシクロヘキシルメタノール−ポリε−
カプロラクトンエステル) からの 本発明の製造方法によるウレタンエポキシ樹脂の合
成] [本発明の製造方法によって製造されるエポキシウレタ
ン樹脂] (但し、R′はジシクロペンテニルアルコールエポキシ
の残基でエポキシ基を1個有している、n=8〜30) また、本発明によりエポキシウレタン樹脂を製造する
ために用いられるもう一つの原料であるジイソシアネー
ト化合物としては以下のものがあげられる。
2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイ
ソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、キシリレン
ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、
ジフェニルエーテルジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート等通常のポリウレタン製造に用いられる種
々のジイソシアネート化合物を使用し得る。
本発明の製造方法におけるウレタンプレポリマーを製
造する際に使用するジシクロペンテニルアルコールエポ
キシはジシクロペンテニルアルコールを過酢酸でエポキ
シ化して製造する。
本発明の製造方法におけるウレタンプレポリマーを製
造する際には、20℃〜140℃好ましくは50℃〜90℃の温
度範囲にて反応が行なわれる。
50℃以下だと、ポリオールが結晶化したり、高粘にな
ったりして撹拌に支障をきたす場合がある。また、90℃
以上になるとジイソシアネートの副反応が起こり著しく
高粘な樹脂が生成し不均一な樹脂となるおそれがある。
この反応は窒素ガス等不活佐ガスを通じることが樹脂
の色相等に良いし、空気中の水分がジイソシアネートと
反応し高粘な樹脂になることを防ぐ役目をする。
反応は無溶剤で行うこともできるし、溶媒中で行なう
こともできる。溶剤としては、イソシアネートに対して
不活性のものを用いる。
たとえば、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブ
チル、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、テ
トラハイドロフラン等が使われる。
ポリエステルホリオールとジイソシアネート化合物の
反応は触媒が無くても充分反応が進行するが、ラウリン
酸ジブチルスズ、ジエチルアミノエタノール等、ウレタ
ン化反応に通常用いられる触媒を存在させることにより
さらに速やかに反応が進行する。
このようにして得られた末端−NCOタイプのウレタン
プレポリマーとジシクロペンテニルアルコールエポキシ
を反応させることにより本発明の、製造方法によって製
造されるエポキシウレタン樹脂を得る。
この第2段目の反応を行う際には末端−NCOタイプの
ウレタンプレポリマーとジシクロペンテニルアルコール
エポキシとの反応モル比は反応式の上ではm′/(m′
+1)であるが、実際に行う場合の反応割合は、ウレタ
ンプレポリマーのイソシアネート基1個につき、ジシク
ロペンテニルアルコールエポキシの水酸基は当量以上の
割合で用いられ好ましくは1.0〜1.2である。
ウレタンプレポリマーとジシクロペンテニルアルコー
ルエポキシの反応は、ウレタンプレポリマーの合成反応
とほば同様の条件で行うことができる。即ち、反応温度
については20℃〜140℃、好ましくは50℃〜90℃であ
り、無溶剤でも溶媒を存在させても反応させることがで
きる。
溶媒も同様のものを用いることが可能である。
通常無触媒で反応させることができるが、触媒を用い
てもかまわない。
《発明の効果》 ポリオールとジイソシアネート化合物から合成される
ウレタンプレポリマーにジシクロペンテニルアルコール
エポキシを反応させることによる本発明の製造方法によ
って製造されるエポキシウレタン樹脂は、耐衝撃性、耐
摩耗性、カチオン硬化性に優れたものとなる。本発明に
より製造されるエポキシウレタン樹脂は、通常用いられ
るエポキシ硬化剤、染料、顔料、充てん剤等と適宜配合
することにより、接着剤、塗料、シーリング剤、注型用
樹脂等として用いることができる。以下に実施例をもっ
て本発明をさらに詳細に説明する。
実施例−1 [ポリオールとジイソシアネート化合物からの末端−NC
Oタイプのウレタンプレポリマーの合成−第1段目の反
応] 窒素導入管、温度計、撹拌装置のついたフラスコにポ
リテトラメチレングリコール(保土谷化学工業(株)PT
MG850)527.4g、イソホロンジイソシアネート270.4g、
ラウリン酸ジブチルスズ0.10gを仕込み、70℃で3時間
反応させた。
[末端−NCOタイプのウレタンプレポリマーとジシクロ
ペンテニルアルコールエポキシからのエポキシウレタン
樹脂をの合成−第2段目の反応] 次いで、ジシクロペンテニルアルコールエポキシ219g
を加え75℃でさらに4時間反応させたところでラウリン
酸ジブチルスズ0.10gを追加して引き続き4時間反応さ
せたところ無色透明な粘稠な液体でエポキシ当量825、
粘度59,700cp/60℃、ゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィーによる分子量はMn=1169、Mw=4433、分子量分
布はMw/Mn=3.79のエポキシウレタン樹脂を得た。
実施例−2 [ポリオールとジイソシアネート化合物からの末端−NC
Oタイプのウレタンプレポリマーの合成−第1段目の反
応] 窒素導入管、温度計、撹拝装置のついたフラスコにポ
リテトラメチレングリコール(保土谷化学工業(株)PT
MG850)560.1g、2,4−トリレンジイソシアネート225.1
g、ラウリン酸ジブチルスズ0.05gを仕込み70℃で3時間
反応させた。
[末端−NCOタイプのウレタンプレポリマーとジシクロ
ペンテニルアルコールエポキシからのウレタンエポキシ
樹脂の合成−第2段目の反応] 次いで、ジシクロペンテニルアルコールエポキシ217.
2gを加え75℃でさらに4時間反応させた後、ラウリン酸
ジブチルスズ0.05gを追加して引き続き4時間反応させ
たところ無色透明な粘稠な液体でエポキシ当量784、粘
度67,100cp/60℃、ゲルパーミエーションクロマトグラ
フィーによる分子量はMn=1573、Mw=4039、分子量分布
はMw/Mn=2.57のエポキシウレタン樹脂を得た。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリオール化合物とジイソシアネート化合
    物とを反応させて得られるウレタンプレポリマーと以下
    の構造式 [nは1以上の整数] で表わされる水酸基とエポキシ基を有する化合物とを反
    応させることを特徴とする両末端にエポキシ基を有する
    エポキシウレタン樹脂の製造方法。
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