JP7586368B1 - Method for producing polyether compound - Google Patents
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Abstract
【課題】分子量分布が狭く、低粘度のポリエーテル化合物がより確実に得られるポリエーテル化合物の製造方法の提供。
【解決手段】ポリエーテル化合物の製造方法では、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で、活性水素を有する開始剤と、アルキレンオキシド含有原料とを接触させ、前記開始剤に前記アルキレンオキシド含有原料中のアルキレンオキシドを重合し、前記アルキレンオキシド含有原料のメタノール含有量が、アルキレンオキシド含有原料の総質量に対して0.0001ppm以上20ppm未満である。
【選択図】なし
The present invention provides a method for producing a polyether compound, which can reliably produce a polyether compound having a narrow molecular weight distribution and low viscosity.
[Solution] In a method for producing a polyether compound, an initiator having active hydrogen is contacted with an alkylene oxide-containing raw material in the presence of a composite metal cyanide complex catalyst, and the alkylene oxide in the alkylene oxide-containing raw material is polymerized with the initiator, and the methanol content of the alkylene oxide-containing raw material is 0.0001 ppm or more and less than 20 ppm based on the total mass of the alkylene oxide-containing raw material.
[Selection diagram] None
Description
本発明は、ポリエーテル化合物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyether compound.
ポリエーテル化合物は、接着剤、塗料、シーラント等の原料として用いられている。ポリエーテル化合物は、活性水素を有する開始剤にアルキレンオキシドを重合させることにより、製造されている。分子量分布の狭いポリエーテル化合物を得るための重合触媒として、複合金属シアン化物錯体触媒が知られている。 Polyether compounds are used as raw materials for adhesives, paints, sealants, etc. Polyether compounds are produced by polymerizing alkylene oxide with an initiator having active hydrogen. Double metal cyanide complex catalysts are known as polymerization catalysts for obtaining polyether compounds with narrow molecular weight distribution.
特許文献1には、水分含有量5ppm以上50ppm未満のモノエポキシドを開環重合させて水酸基含有ポリオキシアルキレンを得る工程、及び、前記水酸基含有ポリオキシアルキレンに加水分解性シリル基を導入する工程、を含む、加水分解性シリル基含有ポリオキシアルキレンの製造方法が開示されている。水分含有量の少ないモノエポキシドを用いることで、得られる加水分解性シリル基含有ポリオキシアルキレンが、硬化後に高いモジュラスを発現し得ることが開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for producing a hydrolyzable silyl group-containing polyoxyalkylene, which includes a step of ring-opening polymerizing a monoepoxide having a water content of 5 ppm or more and less than 50 ppm to obtain a hydroxyl group-containing polyoxyalkylene, and a step of introducing a hydrolyzable silyl group into the hydroxyl group-containing polyoxyalkylene. It discloses that by using a monoepoxide with a low water content, the obtained hydrolyzable silyl group-containing polyoxyalkylene can exhibit a high modulus after curing.
しかし、本発明者の検討によれば、複合金属シアン化物錯体触媒を用いた場合でも、ポリエーテル化合物の分子量分布が充分に狭くならないことがある。分子量分布が広いと、ポリエーテル化合物の粘度が高くなるため、作業性が悪化する恐れがある。 However, according to the inventor's research, even when a composite metal cyanide complex catalyst is used, the molecular weight distribution of the polyether compound may not be sufficiently narrow. If the molecular weight distribution is broad, the viscosity of the polyether compound increases, which may result in poor workability.
本発明は、分子量分布が狭く、低粘度のポリエーテル化合物がより確実に得られる製造方法を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a manufacturing method that can reliably produce polyether compounds with narrow molecular weight distribution and low viscosity.
本発明は、下記の態様を有する。
[1]ポリエーテル化合物の製造方法であって、
複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で、活性水素を有する開始剤と、アルキレンオキシド含有原料とを接触させ、前記開始剤に前記アルキレンオキシド含有原料中のアルキレンオキシドを重合し、
前記アルキレンオキシド含有原料のメタノール含有量が、アルキレンオキシド含有原料の総質量に対して0.0001ppm以上20ppm未満である、製造方法。
[2]前記アルキレンオキシド含有原料のアルキレンオキシド含有量が、99.70質量%以上である、[1]に記載の製造方法。
The present invention has the following aspects.
[1] A method for producing a polyether compound, comprising the steps of:
contacting an initiator having active hydrogen with an alkylene oxide-containing raw material in the presence of a composite metal cyanide complex catalyst, and polymerizing the alkylene oxide in the alkylene oxide-containing raw material with the initiator;
The alkylene oxide-containing feedstock has a methanol content of 0.0001 ppm or more and less than 20 ppm, based on the total mass of the alkylene oxide-containing feedstock.
[2] The method according to [1], wherein the alkylene oxide content of the alkylene oxide-containing raw material is 99.70 mass% or more.
本発明によれば、分子量分布が狭く、低粘度のポリエーテル化合物がより確実に得られるポリエーテル化合物の製造方法を提供できる。 The present invention provides a method for producing polyether compounds that can more reliably produce polyether compounds with narrow molecular weight distribution and low viscosity.
本明細書における用語の意味及び定義は以下のとおりである。
「~」で表される数値範囲は、~の前後の数値を下限値及び上限値とする数値範囲を意味する。
The meanings and definitions of terms used in this specification are as follows:
The numerical range expressed by "-" means that the numerical values before and after "-" are the lower and upper limits of the numerical range.
ポリエーテル化合物等を構成する「単位」とは単量体の重合により直接形成された原子団を意味する。
「主鎖」とは、2個以上の単量体の重合により形成された重合鎖を意味する。後述のポリエーテル化合物、反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物、及び重合性不飽和基を有するポリエーテル化合物における「主鎖」は、開始剤から活性水素を除いた残基と、アルキレンオキシドに基づく繰り返し単位を含む部分(ポリオキシアルキレン鎖)を意味する。
ポリエーテル化合物、反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物、及び重合性不飽和基を有するポリエーテル化合物は、主鎖と、末端基からなる重合体である。
ポリエーテル化合物、反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物、及び重合性不飽和基を有するポリエーテル化合物の「末端基」とは、上記ポリオキシアルキレン鎖中の酸素原子のうち、分子末端に最も近い酸素原子を含む原子団を意味する。但し、原子団が開始剤の残基を含む場合は、末端基とはみなさず、主鎖の一部とみなす。ポリエーテル化合物、反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物、及び重合性不飽和基を有するポリエーテル化合物における「末端基の数」は、後述の、開始剤の活性水素の数と同じ数である。
「活性水素含有基」とは、炭素原子に結合する水酸基、カルボキシ基、アミノ基、第一級アミンから1個の水素原子を除去した1価の官能基、ヒドラジド基、及びスルファニル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基である。
「活性水素」とは、上記活性水素含有基に基づく水素原子、及び水の水酸基に基づく水素原子である。
The "unit" constituting a polyether compound or the like means an atomic group formed directly by polymerization of a monomer.
The term "main chain" refers to a polymer chain formed by polymerization of two or more monomers. In the polyether compounds, polyether compounds having a reactive silicon group, and polyether compounds having a polymerizable unsaturated group described below, the "main chain" refers to a residue obtained by removing active hydrogen from an initiator and a portion including a repeating unit based on an alkylene oxide (polyoxyalkylene chain).
The polyether compound, the polyether compound having a reactive silicon group, and the polyether compound having a polymerizable unsaturated group are polymers consisting of a main chain and terminal groups.
The "end group" of the polyether compound, the polyether compound having a reactive silicon group, and the polyether compound having a polymerizable unsaturated group means an atomic group containing the oxygen atom closest to the molecular end among the oxygen atoms in the polyoxyalkylene chain. However, when the atomic group contains a residue of an initiator, it is not considered as an end group, but as a part of the main chain. The "number of end groups" in the polyether compound, the polyether compound having a reactive silicon group, and the polyether compound having a polymerizable unsaturated group is the same number as the number of active hydrogens of the initiator described below.
The "active hydrogen-containing group" refers to at least one group selected from the group consisting of a hydroxyl group bonded to a carbon atom, a carboxyl group, an amino group, a monovalent functional group obtained by removing one hydrogen atom from a primary amine, a hydrazide group, and a sulfanyl group.
The term "active hydrogen" refers to a hydrogen atom derived from the above active hydrogen-containing group and a hydrogen atom derived from a hydroxyl group of water.
反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物における「シリル化率」は、反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物の末端基における、反応性ケイ素基、水酸基、不飽和基、イソシアネート基の数の合計に対する前記反応性ケイ素基の数の割合である。具体的には、シリル化率は下式により算出される。
シリル化率(%)=100×反応性ケイ素基の数/[反応性ケイ素基の数+水酸基の数+イソシアネート基の数+(炭素-炭素2重結合の数)+(炭素-炭素3重結合の数)×2]
シリル化率の値は、NMR分析によって測定できる。また、後述のシリル化剤により、ポリエーテル化合物の末端基に前記反応性ケイ素基を導入する際の、末端基の数に対する添加した前記シリル化剤のシリル基の数の割合(モル%)でもよい。但し、この場合、後述の方法(c1)においてポリイソシアネート化合物として、ジイソシアネート化合物を使用する。
「シリル化剤」とは、活性水素含有基、不飽和基、又はイソシアネート基と反応する官能基と反応性ケイ素基とを有する化合物を意味する。
後述のプレポリマーの総質量に対するイソシアネート基の含有量は、JIS K 7301:1995に準拠して測定される値である。
The "silylation rate" of a polyether compound having a reactive silicon group is the ratio of the number of reactive silicon groups to the total number of reactive silicon groups, hydroxyl groups, unsaturated groups, and isocyanate groups in the terminal groups of the polyether compound having a reactive silicon group. Specifically, the silylation rate is calculated by the following formula:
Silylation rate (%)=100×number of reactive silicon groups/[number of reactive silicon groups+number of hydroxyl groups+number of isocyanate groups+(number of carbon-carbon double bonds)+(number of carbon-carbon triple bonds)×2]
The value of the silylation rate can be measured by NMR analysis. It may also be the ratio (mol%) of the number of silyl groups of the silylating agent added to the number of terminal groups when the reactive silicon group is introduced into the terminal group of the polyether compound by the silylating agent described later. However, in this case, a diisocyanate compound is used as the polyisocyanate compound in the method (c1) described later.
The term "silylating agent" refers to a compound having a reactive silicon group and a functional group that reacts with an active hydrogen-containing group, an unsaturated group, or an isocyanate group.
The content of isocyanate groups relative to the total mass of the prepolymer described below is a value measured in accordance with JIS K 7301:1995.
本明細書における数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)とは、テトラヒドロフランを溶離液とするGPC(Gel Permeation Chromatography)を使用し、分子量既知のポリスチレン重合体を用いて検量線を作成して測定した、ポリスチレン換算分子量である。分子量分布(Mw/Mn)は、Mnに対するMwの比率である。 The number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) in this specification are polystyrene-equivalent molecular weights measured using GPC (Gel Permeation Chromatography) with tetrahydrofuran as the eluent, and a calibration curve created using polystyrene polymers of known molecular weights. The molecular weight distribution (Mw/Mn) is the ratio of Mw to Mn.
ポリエーテル化合物の「水酸基価」は、JIS K 1557-1:2007記載のB法(フタル化法)に準拠して測定される値である。
水酸基価換算分子量は、56,100/ポリエーテル化合物の水酸基価×ポリエーテル化合物の水酸基数(開始剤の活性水素数)で算出される値である。なお、水酸基数が異なる2種以上のポリエーテル化合物を含む場合、ポリエーテル化合物の水酸基数は、平均水酸基数である。
The "hydroxyl value" of the polyether compound is a value measured in accordance with Method B (phthalation method) described in JIS K 1557-1:2007.
The hydroxyl value-based molecular weight is a value calculated by: 56,100/hydroxyl value of polyether compound x number of hydroxyl groups of polyether compound (number of active hydrogens of initiator). When two or more polyether compounds having different numbers of hydroxyl groups are contained, the number of hydroxyl groups of the polyether compound is the average number of hydroxyl groups.
ポリエーテル化合物の不飽和度は、JIS K 1557-3:2007に準拠して測定できる。
ポリエーテル化合物の粘度は、E型粘度計を用いて測定される。
ポリエーテル化合物の超高分子量成分とは、ポリエーテル化合物のMnをWとしたときに、その12倍の分子量(12W)から46倍の分子量(46W)までの成分を意味する。
超高分子量成分の含有量は、特開2019-137810号公報に記載の方法により測定される。
The degree of unsaturation of the polyether compound can be measured in accordance with JIS K 1557-3:2007.
The viscosity of the polyether compound is measured using an E-type viscometer.
The ultra-high molecular weight component of a polyether compound means a component having a molecular weight ranging from 12 times (12W) to 46 times (46W) the Mn of a polyether compound, where W is the molecular weight.
The content of ultrahigh molecular weight components is measured by the method described in JP 2019-137810 A.
アルキレンオキシド含有原料のメタノール含有量、アルキレンオキシド含有量は、ガスクロマトグラフィーにより測定される。詳しくは実施例に記載のとおりである。
「ppm」は、特に記載のない限り、質量換算である。
The methanol content and the alkylene oxide content of the alkylene oxide-containing raw material are measured by gas chromatography, as described in detail in the Examples.
"ppm" is by mass unless otherwise specified.
≪ポリエーテル化合物の製造方法≫
本実施形態のポリエーテル化合物の製造方法では、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で、活性水素を有する開始剤と、アルキレンオキシド含有原料とを接触させ、開始剤にアルキレンオキシド含有原料中のアルキレンオキシドを重合する。
<Production method of polyether compound>
In the method for producing a polyether compound of the present embodiment, an initiator having active hydrogen is contacted with an alkylene oxide-containing raw material in the presence of a composite metal cyanide complex catalyst, and the alkylene oxide in the alkylene oxide-containing raw material is polymerized with the initiator.
<アルキレンオキシド含有原料>
アルキレンオキシド(以下、「AO」ともいう。)は、製造するポリエーテル化合物のポリオキシアルキレン鎖の構成単位に応じて選択する。
AOとしては、エチレンオキシド(以下、「EO」ともいう。)、プロピレンオキシド(以下、「PO」ともいう。)、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシドが例示できる。
AOとしては、超高分子量成分の生成抑制の点から、炭素数3以上のAOが好ましい。炭素数3以上のAOとしては、炭素数3~5のAOが好ましく、POがより好ましい。
AO含有原料に含まれるAOは1種でもよく2種以上でもよい。
<Alkylene oxide-containing raw material>
The alkylene oxide (hereinafter, also referred to as "AO") is selected depending on the constituent units of the polyoxyalkylene chain of the polyether compound to be produced.
Examples of AO include ethylene oxide (hereinafter also referred to as "EO"), propylene oxide (hereinafter also referred to as "PO"), 1,2-butylene oxide, and 2,3-butylene oxide.
From the viewpoint of suppressing the generation of ultra-high molecular weight components, the AO is preferably an AO having 3 or more carbon atoms. As the AO having 3 or more carbon atoms, an AO having 3 to 5 carbon atoms is preferable, and PO is more preferable.
The AO contained in the AO-containing raw material may be one type or two or more types.
AO含有原料は、AOに加えて、AO以外の成分(以下、「不純物」ともいう。)を含むことができる。
AOの合成反応で得られる粗生成物は不純物を含んでいる。通常、粗生成物は精製処理されるが、精製処理後も不純物の一部が残留する。また、同じ製品であっても、ロットによって不純物の含有量が異なることがある。
不純物としては、AOの合成方法によっても異なるが、水、アルデヒド、酸、メタノール、ギ酸メチル、塩素が例示できる。アルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒドが例示できる。AO含有原料に含まれる不純物は1種でもよく2種以上でもよい。
The AO-containing raw material may contain, in addition to AO, components other than AO (hereinafter also referred to as "impurities").
The crude product obtained in the synthesis reaction of AO contains impurities. Usually, the crude product is purified, but some impurities remain even after the purification process. Furthermore, the impurity content may vary depending on the lot, even for the same product.
The impurities may vary depending on the synthesis method of AO, but examples of the impurities include water, aldehydes, acids, methanol, methyl formate, and chlorine. Examples of the aldehydes include formaldehyde, acetaldehyde, and propionaldehyde. The impurities contained in the AO-containing raw material may be one type or two or more types.
AO含有原料のメタノール含有量は、AO含有原料の総質量に対して0.0001ppm以上20ppm未満であり、0.001ppm以上19ppm未満がより好ましく、0.01ppm以上18ppm未満がさらに好ましい。メタノール含有量が上記上限値以下であると、AO含有原料の触媒毒性が低くなるため、ポリエーテル化合物の分子量分布が狭くなる。メタノール含有量が上記下限値以上であると、ポリエーテル化合物の分子量分布が狭くなる。メタノールが重合反応で連鎖移動剤として機能する結果、分子量のそろったポリエーテル化合物が得られやすくなるためであると推測される。 The methanol content of the AO-containing raw material is 0.0001 ppm or more and less than 20 ppm, more preferably 0.001 ppm or more and less than 19 ppm, and even more preferably 0.01 ppm or more and less than 18 ppm, based on the total mass of the AO-containing raw material. If the methanol content is equal to or less than the upper limit, the catalyst toxicity of the AO-containing raw material is reduced, and the molecular weight distribution of the polyether compound is narrowed. If the methanol content is equal to or more than the lower limit, the molecular weight distribution of the polyether compound is narrowed. This is presumably because methanol functions as a chain transfer agent in the polymerization reaction, making it easier to obtain polyether compounds with uniform molecular weights.
AO含有原料のAO含有量(純度)は、AO含有原料の総質量に対して99.70質量%以上が好ましく、99.75質量%以上がより好ましく、99.80質量%以上がさらに好ましい。AO含有原料が上記下限値以上であると、分子量分布が狭く、低粘度のポリエーテル化合物がより確実に得られやすい。
なお、AOと不純物との合計含有量は、AO含有原料の総質量に対して100質量%を超えない。
The AO content (purity) of the AO-containing raw material is preferably 99.70% by mass or more, more preferably 99.75% by mass or more, and even more preferably 99.80% by mass or more, based on the total mass of the AO-containing raw material. When the AO-containing raw material is equal to or more than the above lower limit, a polyether compound having a narrow molecular weight distribution and low viscosity can be more reliably obtained.
The total content of AO and impurities does not exceed 100 mass % based on the total mass of the AO-containing raw material.
AO含有原料は、市販のAO含有原料のなかから、不純物含有量が所望の範囲内であるものを選択して用いてもよく、公知の製造方法により製造したものを用いてもよい。
例えば、公知の方法によりAOを合成し、得られたAOを含む粗生成物の不純物含有量を調整することで目的のAO含有原料を得てもよい。市販のAO含有原料の不純物含有量を調整することで目的のAO含有原料を得てもよい。
AOの合成方法としては、クロロヒドリン法、有機過酸化物法、過酸化水素法(HPPO法)が例示できる。
不純物含有量の調整方法としては、精製処理により不純物含有量を低減する方法、不純物を添加する方法が例示できる。精製処理としては、水洗、乾燥が例示できる。
The AO-containing raw material may be selected from commercially available AO-containing raw materials having an impurity content within a desired range, or may be produced by a known production method.
For example, the target AO-containing raw material may be obtained by synthesizing AO by a known method and adjusting the impurity content of the obtained crude product containing AO. The target AO-containing raw material may be obtained by adjusting the impurity content of a commercially available AO-containing raw material.
Examples of methods for synthesizing AO include the chlorohydrin method, the organic peroxide method, and the hydrogen peroxide method (HPPO method).
Examples of the method for adjusting the impurity content include a method for reducing the impurity content by a purification treatment and a method for adding impurities. Examples of the purification treatment include washing with water and drying.
AOの合成方法や精製処理の条件によって、粗生成物やAO含有原料中の不純物の種類及び含有量を調整できる。
例えば、上述のAOの合成方法のうち、クロロヒドリン法で得られる粗生成物は一般に、不純物としてアルデヒド、酸、メタノール、塩素を含み、ギ酸メチルを含まない。過酸化水素法で得られる粗生成物は一般に、不純物としてアルデヒド、酸、メタノール、ギ酸メチルを含み、塩素を含まない。
The type and content of impurities in the crude product or AO-containing raw material can be adjusted by the AO synthesis method and purification treatment conditions.
For example, among the above-mentioned methods for synthesizing AO, the crude product obtained by the chlorohydrin method generally contains impurities such as aldehydes, acids, methanol, and chlorine, but does not contain methyl formate, whereas the crude product obtained by the hydrogen peroxide method generally contains impurities such as aldehydes, acids, methanol, and methyl formate, but does not contain chlorine.
<開始剤>
開始剤の活性水素の数は、1個以上が好ましく、2~10個がより好ましく、2~8個がさらに好ましく、2~6個が特に好ましい。開始剤の活性水素の数は、得ようとするポリエーテル化合物の1分子あたりの水酸基の数に応じて選択することが好ましい。開始剤の活性水素の数とポリエーテル化合物の末端基の数は同じとなる。
開始剤は1種類を単独で使用してもよく2種類以上を併用してもよい。
<Initiator>
The number of active hydrogens in the initiator is preferably 1 or more, more preferably 2 to 10, further preferably 2 to 8, and particularly preferably 2 to 6. The number of active hydrogens in the initiator is preferably selected according to the number of hydroxyl groups per molecule of the polyether compound to be obtained. The number of active hydrogens in the initiator and the number of terminal groups in the polyether compound are the same.
The initiators may be used alone or in combination of two or more.
開始剤は、活性水素含有基として水酸基を有することが好ましい。
水酸基を1個有する開始剤としては、直鎖又は分岐の炭化水素基を有する1価のアルコールが好ましい。具体的には、メチルアルコール、エチルアルコール、1-プロピルアルコール、2-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、2-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、2-エチルヘキサノール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデカノール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコールが例示できる。
水酸基を2個有する開始剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオールが例示される。
水も水酸基を2個有する開始剤として例示される。
水酸基を3個有する開始剤としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンが例示される。
水酸基を4個以上有する開始剤としては、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、meso-エリスリトール、メチルグルコシド、スクロース、グルコース、ソルビトール、ジペンタエリスリトール、トレハロース、ジグリセリンが例示される。
また、アルカリ金属水酸化物の存在下でこれらの開始剤にアルキレンオキシドを重合させて得られる低分子量の重合体を開始剤としてもよい。
開始剤の水酸基価は、例えば3~842mgKOH/gが好ましく、7~561mgKOH/gがより好ましい。
The initiator preferably has a hydroxyl group as the active hydrogen-containing group.
As the initiator having one hydroxyl group, a monohydric alcohol having a linear or branched hydrocarbon group is preferable, specifically, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, 2-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, 2-ethylhexanol, decyl alcohol, lauryl alcohol, tridecanol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, and oleyl alcohol can be mentioned.
Examples of initiators having two hydroxyl groups include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, neopentyl glycol, 1,4-butanediol, and 1,6-hexanediol.
Water is also an example of an initiator having two hydroxyl groups.
Examples of initiators having three hydroxyl groups include glycerin, trimethylolpropane, and trimethylolethane.
Examples of initiators having four or more hydroxyl groups include pentaerythritol, diglycerin, meso-erythritol, methyl glucoside, sucrose, glucose, sorbitol, dipentaerythritol, trehalose, and diglycerin.
Alternatively, a low molecular weight polymer obtained by polymerizing an alkylene oxide with these initiators in the presence of an alkali metal hydroxide may be used as the initiator.
The hydroxyl value of the initiator is, for example, preferably from 3 to 842 mgKOH/g, and more preferably from 7 to 561 mgKOH/g.
<複合金属シアン化物錯体触媒>
複合金属シアン化物錯体触媒(以下、「DMC触媒」ともいう。)は、アルキレンオキシドの重合触媒として機能する。DMC触媒は、結晶性の固体であり、ハロゲン化金属塩とシアン化遷移金属化合物との反応物、有機配位子、及び結晶に内包された結晶水(配位水等)を含む。それ以外には、上記金属塩及び金属化合物等の中に微量に含まれる製造上不可避の不純物と結晶水以外の水分を含み得る。
ハロゲン化金属塩、シアン化遷移金属化合物、有機配位子は、DMC触媒の製造において公知のものを使用できる。
<Double metal cyanide complex catalyst>
A composite metal cyanide complex catalyst (hereinafter also referred to as "DMC catalyst") functions as a polymerization catalyst for alkylene oxide. The DMC catalyst is a crystalline solid, and contains a reaction product of a metal halide salt and a transition metal cyanide compound, an organic ligand, and crystal water (coordination water, etc.) contained in the crystal. In addition, it may contain impurities that are unavoidable in the production and moisture other than crystal water that are contained in trace amounts in the metal salt and metal compound.
The metal halide salt, transition metal cyanide compound, and organic ligand that can be used are those known in the production of DMC catalysts.
DMC触媒は、下式1で表されると考えられる。
M1
a[M2(CN)b]c・d(M1
eXf)・g(Ligand)・h(H2O) 式1
式1において、M1
eXfはハロゲン化金属塩であり、M1はカチオンとなる金属原子、Xは対アニオンとなるハロゲン原子であり、M2はシアン化遷移金属化合物に含まれる遷移金属であって活性点となる金属原子であり、Ligandは有機配位子である。a、b、c、d、e、f、g、hは整数であり、a、b、c及びe、fは電気的に中性となる数である。
The DMC catalyst is believed to be represented by Formula 1 below.
M 1 a [M 2 (CN) b ] c・d(M 1 e X f )・g(Ligand)・h(H 2 O) Formula 1
In formula 1, M 1 e X f is a metal halide salt, M 1 is a metal atom that serves as a cation, X is a halogen atom that serves as a counter anion, M 2 is a transition metal atom contained in a transition metal cyanide compound that serves as an active site, and Ligand is an organic ligand. a, b, c, d, e, f, g, and h are integers, and a, b, c, e, and f are electrically neutral numbers.
前記M1としては、Zn(II)、Fe(II)、Fe(III)、Co(II)、Ni(II)、Al(III)、Sr(II)、Mn(II)、Cr(III)、Cu(II)、Sn(II)、Pb(II)、Mo(IV)、Mo(VI)、W(IV)およびW(VI)等が例示できる。
前記M2としては、Co(III)、Fe(II)、Fe(III)、Co(II)、Co(III)、Cr(II)、Cr(III)、Mn(II)、Mn(III)、V(IV)、およびV(V)が例示できる。
前記Xとしては、Cl、Br、Iが例示できる。
M1
eXfであるハロゲン化金属塩は、フッ化亜鉛、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛から選ばれる1種以上が好ましい。後述するM2とXとの原子間距離の点で塩化亜鉛及び臭化亜鉛から選ばれる1種以上を含むことがより好ましい。
Ligand(有機配位子)としては、アルコール、エーテル、エステル、アルデヒド、ケトン、アミド、ニトリル及びスルフィド、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ポリオキシアルキレンポリ(あるいはモノ)オールが例示できる。有機配位子は1種でもよく、2種以上でもよい。アルコールとしてはtert-ブチルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、iso-ブチルアルコール、tert-ペンチルアルコール、iso-ペンチルアルコール、エチレングリコールモノ-tert-ブチルエーテルが例示できる。ポリオキシアルキレンポリ(あるいはモノ)オールとしては、ポリプロピレンジオールが例示できる。有機配位子としては、tert-ブチルアルコールが好ましい。
Examples of M1 include Zn(II), Fe(II), Fe(III), Co(II), Ni(II), Al(III), Sr(II), Mn(II), Cr(III), Cu(II), Sn(II), Pb(II), Mo(IV), Mo(VI), W(IV) and W(VI).
Examples of M2 include Co(III), Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Cr(II), Cr(III), Mn(II), Mn(III), V(IV), and V(V).
Examples of X include Cl, Br and I.
The metal halide salt of M 1 e X f is preferably at least one selected from zinc fluoride, zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, zinc sulfate, zinc nitrate, and zinc acetate, and more preferably at least one selected from zinc chloride and zinc bromide in terms of the interatomic distance between M 2 and X described later.
Examples of the Ligand (organic ligand) include alcohols, ethers, esters, aldehydes, ketones, amides, nitriles and sulfides, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and polyoxyalkylene poly(or mono)ols. The organic ligand may be one type or two or more types. Examples of the alcohol include tert-butyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, iso-butyl alcohol, tert-pentyl alcohol, iso-pentyl alcohol, and ethylene glycol mono-tert-butyl ether. Examples of the polyoxyalkylene poly(or mono)ol include polypropylene diol. As the organic ligand, tert-butyl alcohol is preferable.
DMC触媒の好ましい例は、有機配位子(Ligand)、水、塩化亜鉛又は臭化亜鉛を含む亜鉛ヘキサシアノコバルテート(Zn3[Co(CN)6]2)である。その化学式は、Zn3[Co(CN)6]2・d(ZnCl2)・g(Ligand)・h(H2O)又は、Zn3[Co(CN)6]2・d(ZnBr2)・g(Ligand)・h(H2O)と考えられる。 A preferred example of a DMC catalyst is zinc hexacyanocobaltate ( Zn3 [Co(CN) 6 ] 2 ) containing an organic ligand (Ligand), water, zinc chloride or zinc bromide. Its chemical formula is considered to be Zn3 [Co(CN) 6 ] 2.d ( ZnCl2 ).g(Ligand).h( H2O ) or Zn3 [Co(CN) 6 ] 2.d ( ZnBr2 ).g(Ligand).h( H2O ).
DMC触媒としては、配位子がtert-ブチルアルコールの亜鉛ヘキサシアノコバルテート(Zn3[Co(CN)6]2)錯体が好ましい。上記錯体には、水及び塩化亜鉛が配位していてもよい。 The DMC catalyst is preferably a zinc hexacyanocobaltate (Zn 3 [Co(CN) 6 ] 2 ) complex with tert-butyl alcohol as the ligand, which may also be coordinated with water and zinc chloride.
DMC触媒は、例えば、固体の状態でポリエーテル化合物の製造に用いられてもよく、DMC触媒の粒子が分散媒に分散したスラリー(以下、「スラリー触媒」ともいう。)の状態でポリエーテル化合物の製造に用いられてもよい。 The DMC catalyst may be used, for example, in the production of polyether compounds in a solid state, or in the production of polyether compounds in a slurry state in which DMC catalyst particles are dispersed in a dispersion medium (hereinafter also referred to as a "slurry catalyst").
スラリー触媒は、DMC触媒と分散媒とを含む。
スラリー触媒は、DMC触媒と分散媒とを含み、それ以外には製造上不可避の不純物と水分を含み得るスラリーが好ましい。
The slurry catalyst includes a DMC catalyst and a dispersion medium.
The slurry catalyst is preferably a slurry that contains a DMC catalyst and a dispersion medium, and may also contain impurities and moisture that are unavoidable during production.
スラリー触媒の分散媒としては、スラリー触媒において公知の有機溶媒を使用できる。例えば、特許第3194255号公報に記載されている難揮発性のヒドロキシ化合物を用いることができる。前記ヒドロキシ化合物は、水酸基数1~8かつ分子量100~8000の水酸基含有化合物であり、ポリエーテル化合物等のアルコール性水酸基を有する化合物が好ましい。
スラリー触媒の分散媒としては、アルキレンオキシドの重合による生成物(ポリエーテル化合物)にとって不純物にならないという点で、ポリエーテル化合物が好ましい。
分散媒として用いるポリエーテル化合物のMnは100~8,000が好ましく、600~3,000がより好ましい。Mnが上記下限値以上であると触媒毒とならず、上限値以下であるとスラリー触媒のハンドリング性に優れる。
また、アルキレンオキシドを重合する際の開始剤を、分散媒の一部として用いてもよい。
As the dispersion medium of the slurry catalyst, an organic solvent known in the art for slurry catalysts can be used. For example, the hardly volatile hydroxy compound described in Japanese Patent No. 3194255 can be used. The hydroxy compound is a hydroxyl group-containing compound having 1 to 8 hydroxyl groups and a molecular weight of 100 to 8000, and a compound having an alcoholic hydroxyl group such as a polyether compound is preferred.
As the dispersion medium for the slurry catalyst, a polyether compound is preferred since it does not become an impurity in the product (polyether compound) of the polymerization of the alkylene oxide.
The Mn of the polyether compound used as the dispersion medium is preferably 100 to 8000, more preferably 600 to 3000. When Mn is equal to or more than the lower limit, it does not become a catalyst poison, and when it is equal to or less than the upper limit, the handleability of the slurry catalyst is excellent.
Furthermore, an initiator used in polymerizing the alkylene oxide may be used as a part of the dispersion medium.
スラリー触媒の分散媒は実質的に水を含まないことが好ましい。具体的に分散媒の水分量は500ppm以下が好ましく、200ppm以下がより好ましく、検出できない量であってもよい。
分散媒の水分量は、カールフィッシャー測定法により測定される水の含有量である。
The dispersion medium of the slurry catalyst preferably does not substantially contain water. Specifically, the water content of the dispersion medium is preferably 500 ppm or less, more preferably 200 ppm or less, and may be an undetectable amount.
The water content of the dispersion medium is the water content measured by the Karl Fischer measurement method.
スラリー触媒の総質量に対するDMC触媒の含有量は、例えば0.001~60質量%が好ましく、0.003~50質量%がより好ましく、0.006~30質量%がさらに好ましい。
特に、分散媒がポリエーテル化合物である場合、スラリー触媒の総質量に対するDMC触媒の含有量は、1~60質量%が好ましく、3~40質量%がより好ましく、5~30質量%がさらに好ましい。
特に、分散媒が前記開始剤を含む場合、スラリー触媒の総質量に対するDMC触媒の含有量は、0.003~0.02質量%が好ましく、0.004~0.015質量%がより好ましく、0.006~0.01質量%がさらに好ましい。
The content of the DMC catalyst relative to the total mass of the slurry catalyst is, for example, preferably 0.001 to 60 mass %, more preferably 0.003 to 50 mass %, and even more preferably 0.006 to 30 mass %.
In particular, when the dispersion medium is a polyether compound, the content of the DMC catalyst relative to the total mass of the slurry catalyst is preferably 1 to 60 mass %, more preferably 3 to 40 mass %, and even more preferably 5 to 30 mass %.
In particular, when the dispersion medium contains the initiator, the content of the DMC catalyst relative to the total mass of the slurry catalyst is preferably 0.003 to 0.02 mass%, more preferably 0.004 to 0.015 mass%, and even more preferably 0.006 to 0.01 mass%.
DMC触媒は公知の方法により製造できる。
例えば、ハロゲン化金属塩とシアン化遷移金属化合物とを反応させて得られる反応生成物に、有機配位子を配位させてDMC触媒を合成する。DMC触媒を合成後に、DMC触媒の水分量を調整してもよい。
The DMC catalyst can be produced by a known method.
For example, a DMC catalyst is synthesized by reacting a metal halide salt with a transition metal cyanide compound to obtain a reaction product, and then coordinating an organic ligand with the reaction product. After synthesizing the DMC catalyst, the water content of the DMC catalyst may be adjusted.
水の存在下で、ハロゲン化金属塩とシアン化遷移金属化合物とを反応させて得られる反応生成物に、水の存在下で有機配位子を配位させて、DMC触媒と水を含む混合液を得る。得られた混合液から不純物及び水を除去し、得られた固体の水分量を所定の範囲まで低下させ、DMC触媒を得てもよい。 A metal halide salt and a transition metal cyanide compound are reacted in the presence of water to obtain a reaction product, and an organic ligand is coordinated in the presence of water to obtain a mixed liquid containing a DMC catalyst and water. Impurities and water may be removed from the resulting mixed liquid, and the moisture content of the resulting solid may be reduced to a predetermined range to obtain a DMC catalyst.
DMC触媒の製造方法の好ましい態様として、例えば以下の方法が挙げられる。
まず、ハロゲン化金属塩の水溶液と、シアン化遷移金属化合物の水溶液とを反応させて反応生成物を生成する。これに有機配位子の水溶液を加え撹拌して有機配位子を配位させて、DMC触媒と水を含む混合液を得る。得られた混合液を固液分離して固体を得る。得られた固体を、有機配位子を含む水溶液で洗浄し、固液分離する操作を1回以上、好ましくは2回以上行う。また、得られた固体を水分量が上記特定の範囲内となるように乾燥させ、必要に応じて粉砕してもよい。
As a preferred embodiment of the method for producing the DMC catalyst, for example, the following method can be mentioned.
First, an aqueous solution of a metal halide salt is reacted with an aqueous solution of a transition metal cyanide compound to generate a reaction product. An aqueous solution of an organic ligand is added to the reaction product and stirred to coordinate the organic ligand, thereby obtaining a mixed solution containing a DMC catalyst and water. The resulting mixed solution is subjected to solid-liquid separation to obtain a solid. The resulting solid is washed with an aqueous solution containing an organic ligand, and the operation of solid-liquid separation is performed at least once, preferably at least twice. The resulting solid may also be dried so that the moisture content falls within the above-mentioned specific range, and pulverized as necessary.
ハロゲン化金属塩の水溶液中のハロゲン化金属塩の濃度としては、10質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上がさらに好ましい。また、飽和濃度以下であることが好ましい。
シアン化遷移金属化合物の水溶液のシアン化遷移金属化合物の濃度としては、2~50質量%が好ましく、2~20質量%がより好ましく、3~10質量%がさらに好ましい。
シアン化遷移金属化合物に含まれる遷移金属に対する、ハロゲン化金属塩に含まれる金属のモル比は、1.6~12が好ましく、1.8~8がより好ましい。
The concentration of the metal halide salt in the aqueous solution of the metal halide salt is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and even more preferably 50% by mass or more. Also, it is preferably a saturated concentration or less.
The concentration of the aqueous solution of the transition metal cyanide compound is preferably from 2 to 50% by mass, more preferably from 2 to 20% by mass, and even more preferably from 3 to 10% by mass.
The molar ratio of the metal contained in the metal halide salt to the transition metal contained in the transition metal cyanide compound is preferably 1.6-12, and more preferably 1.8-8.
ハロゲン化金属塩の水溶液と、シアン化遷移金属化合物の水溶液の反応における反応温度は、10~65℃が好ましく、20~60℃がより好ましく、30~55℃がさらに好ましい。 The reaction temperature in the reaction between the aqueous solution of the metal halide salt and the aqueous solution of the transition metal cyanide compound is preferably 10 to 65°C, more preferably 20 to 60°C, and even more preferably 30 to 55°C.
有機配位子の水溶液中の有機配位子の濃度としては、10~90質量%が好ましく、25~75質量%がより好ましく、35~65質量%がさらに好ましい。 The concentration of the organic ligand in the aqueous solution of the organic ligand is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 25 to 75% by mass, and even more preferably 35 to 65% by mass.
有機配位子を配位させる際の温度としては、10~90℃が好ましく、20~80℃がより好ましく、30~70℃がさらに好ましい。 The temperature at which the organic ligand is coordinated is preferably 10 to 90°C, more preferably 20 to 80°C, and even more preferably 30 to 70°C.
有機配位子を配位させた後は、固液分離を行うことが好ましい。固液分離は、ろ過、遠心分離など本分野で公知の方法を採用できる。得られた固体には、DMC触媒の他、反応で生じた塩(ハロゲン化アルカリ金属)が含まれる。したがって、得られた固体を洗浄することにより塩を除去することが好ましい。具体的には、得られた固体に有機配位子の水溶液を添加し、撹拌し、その後、再度固液分離を行う。洗浄時間は、10~90分が好ましく、20~60分がより好ましい。洗浄は複数行うことが好ましい。 After the organic ligand is coordinated, it is preferable to perform solid-liquid separation. For solid-liquid separation, methods known in the art, such as filtration and centrifugation, can be used. The obtained solid contains the DMC catalyst as well as salts (alkali metal halides) generated by the reaction. Therefore, it is preferable to remove the salts by washing the obtained solid. Specifically, an aqueous solution of the organic ligand is added to the obtained solid, the mixture is stirred, and then solid-liquid separation is performed again. The washing time is preferably 10 to 90 minutes, more preferably 20 to 60 minutes. It is preferable to perform washing multiple times.
スラリー触媒を製造する場合は、上述のようにDMC触媒と水を含む混合液を得、得られた混合液から不純物及び水を除去し、その後、分散媒を加えることによりDMC触媒と分散媒を含むスラリーを調製する方法を用いることができる。なお、分散媒を加える前に有機配位子の水溶液により洗浄を行ってもよい。 When producing a slurry catalyst, a method can be used in which a mixed liquid containing the DMC catalyst and water is obtained as described above, impurities and water are removed from the resulting mixed liquid, and then a dispersion medium is added to prepare a slurry containing the DMC catalyst and the dispersion medium. Note that washing with an aqueous solution of an organic ligand may be performed before adding the dispersion medium.
<AOの重合>
DMC触媒の存在下で前記開始剤と前記AO含有原料とを接触させることで、前記開始剤に前記AO含有原料中のAOを重合(開環付加重合)する。
AOの重合触媒としてDMC触媒を使用すると、DMC触媒以外の重合触媒を使用する場合に比べ、ポリエーテル化合物のMw/Mnが小さくなりやすく、かつ、ポリエーテル化合物の不飽和度が小さくなりやすい。
<Polymerization of AO>
The initiator and the AO-containing raw material are contacted in the presence of a DMC catalyst, whereby AO in the AO-containing raw material is polymerized (ring-opening addition polymerization) with the initiator.
When a DMC catalyst is used as the polymerization catalyst for AO, the Mw/Mn of the polyether compound tends to be smaller and the degree of unsaturation of the polyether compound tends to be smaller, as compared with the case where a polymerization catalyst other than a DMC catalyst is used.
ポリエーテル化合物のポリオキシアルキレン鎖が、PO単位とEO単位からなるランダム共重合鎖である場合、DMC触媒の存在下で、開始剤と、PO及びEOを含むAO含有原料とを接触させてポリエーテル化合物を得る方法が好ましい。POとEOとの組み合わせ以外の2種以上のAOの組み合わせの場合も同様である。 When the polyoxyalkylene chain of the polyether compound is a random copolymer chain consisting of PO units and EO units, a method of obtaining the polyether compound by contacting an initiator with an AO-containing raw material containing PO and EO in the presence of a DMC catalyst is preferred. The same applies to combinations of two or more AOs other than the combination of PO and EO.
ポリエーテル化合物のポリオキシアルキレン鎖が、PO単位からなるブロックとEO単位からなるブロックとを有するブロック共重合鎖である場合、DMC触媒の存在下で、開始剤と、POを含むAO含有原料とを反応させて前駆体を得たのちに、前駆体と、EOを含むAO含有原料とを反応させてポリエーテル化合物を得てもよく、DMC触媒の存在下で、開始剤と、EOを含むAO含有原料とを反応させて前駆体を得たのちに、前駆体と、POを含むAO含有原料とを反応させてポリエーテル化合物を得てもよい。POとEOとの組み合わせ以外の2種以上のAOの組み合わせの場合も同様である。 When the polyoxyalkylene chain of the polyether compound is a block copolymer chain having a block of PO units and a block of EO units, an initiator may be reacted with an AO-containing raw material containing PO in the presence of a DMC catalyst to obtain a precursor, and then the precursor may be reacted with an AO-containing raw material containing EO to obtain a polyether compound, or an initiator may be reacted with an AO-containing raw material containing EO in the presence of a DMC catalyst to obtain a precursor, and then the precursor may be reacted with an AO-containing raw material containing PO to obtain a polyether compound. The same applies to combinations of two or more AOs other than the combination of PO and EO.
DMC触媒の使用量は、最終的に得られるポリエーテル化合物の総質量に対して、1~200ppmが好ましく、5~60ppmがより好ましく、10~50ppmが特に好ましい。DMC触媒の使用量が上記下限値以上であると、重合反応が進行しやすい。DMC触媒の使用量が上記上限値以下であると、DMC触媒の使用量が抑えられ、経済的である。 The amount of DMC catalyst used is preferably 1 to 200 ppm, more preferably 5 to 60 ppm, and particularly preferably 10 to 50 ppm, based on the total mass of the polyether compound finally obtained. If the amount of DMC catalyst used is equal to or greater than the lower limit, the polymerization reaction is likely to proceed. If the amount of DMC catalyst used is equal to or less than the upper limit, the amount of DMC catalyst used is reduced, which is economical.
重合は、連続式で行っても、バッチ式で行ってもよいが、バッチ式で行うことが好ましい。
重合温度は、30~180℃が好ましく、70~160℃がより好ましく、90~140℃がさらに好ましい。
重合圧力は、1.0MPa以下が好ましく、0.8MPa以下がより好ましく、0.3MPa以下がさらに好ましい。
反応器へのAO含有原料の供給は、上記反応温度が維持される速度で行うことが好ましい。
反応雰囲気としては、水分が混入しにくい雰囲気が好ましく、窒素等の不活性ガス雰囲気がより好ましい。
The polymerization may be carried out in a continuous manner or a batch manner, but is preferably carried out in a batch manner.
The polymerization temperature is preferably from 30 to 180°C, more preferably from 70 to 160°C, and even more preferably from 90 to 140°C.
The polymerization pressure is preferably 1.0 MPa or less, more preferably 0.8 MPa or less, and even more preferably 0.3 MPa or less.
The AO-containing raw material is preferably fed to the reactor at a rate that maintains the above reaction temperature.
The reaction atmosphere is preferably one which is less susceptible to moisture contamination, and is more preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen.
上記重合後の反応液には、ポリエーテル化合物及びDMC触媒が含まれる。また、安定化剤を含んでもよく、微量の不純物が含まれることもある。したがって、反応液をろ過により精製することが好ましい。 The reaction liquid after the polymerization contains a polyether compound and a DMC catalyst. It may also contain a stabilizer and may contain trace amounts of impurities. Therefore, it is preferable to purify the reaction liquid by filtration.
<ポリエーテル化合物>
ポリエーテル化合物の主鎖は、開始剤から活性水素を除いて得られる残基と、1種類以上のアルキレンオキシドに基づく繰り返し単位(以下、単量体に基づく繰り返し単位を単に「単量体単位」のようにいい、例えば、AOに基づく繰り返し単位は「AO単位」という。)を含むオキシアルキレン鎖からなる重合鎖である。2種類以上のAO単位を有する重合鎖である場合、それらのAO単位は、ブロック重合体を形成していてもよくランダム重合体を形成していてもよい。
オキシアルキレン鎖としては、EO単位を有する重合鎖、PO単位を有する重合鎖、EO単位とPO単位を有する重合鎖、EO単位からなる重合鎖、PO単位からなる重合鎖、ブチレンオキシド単位からなる重合鎖、テトラメチレンオキシド単位からなる重合鎖、EO単位とPO単位からなる重合鎖及びPO単位とブチレンオキシド単位からなる重合鎖が例示できる。オキシアルキレン鎖としては、炭素数3以上のAO単位からなる重合鎖が好ましく、PO単位からなる重合鎖が特に好ましい。
ポリエーテル化合物の末端基は水酸基である。ポリエーテル化合物の末端基の数(すなわち、水酸基の数)は、開始剤の活性水素の数と同じである。
<Polyether Compound>
The main chain of the polyether compound is a polymer chain consisting of a residue obtained by removing active hydrogen from an initiator and an oxyalkylene chain containing one or more kinds of repeating units based on alkylene oxide (hereinafter, a repeating unit based on a monomer is simply referred to as a "monomer unit", for example, a repeating unit based on AO is referred to as an "AO unit".) In the case of a polymer chain having two or more kinds of AO units, the AO units may form a block polymer or a random polymer.
Examples of the oxyalkylene chain include a polymer chain having an EO unit, a polymer chain having a PO unit, a polymer chain having an EO unit and a PO unit, a polymer chain consisting of an EO unit, a polymer chain consisting of a PO unit, a polymer chain consisting of a butylene oxide unit, a polymer chain consisting of a tetramethylene oxide unit, a polymer chain consisting of an EO unit and a PO unit, and a polymer chain consisting of a PO unit and a butylene oxide unit. As the oxyalkylene chain, a polymer chain consisting of an AO unit having 3 or more carbon atoms is preferred, and a polymer chain consisting of a PO unit is particularly preferred.
The terminal groups of the polyether compound are hydroxyl groups, and the number of terminal groups (i.e., the number of hydroxyl groups) of the polyether compound is the same as the number of active hydrogens of the initiator.
ポリエーテル化合物のMnは、1,000~100,000が好ましく、1,500~80,000がより好ましく、2,000~60,000がさらに好ましい。Mnが上記下限値以上であると、接着剤やコーティング材として用いたときに充分な柔軟性を付与し、良好な伸び特性が得られやすい。Mnが上記上限値以下であると、ポリエーテル化合物の粘度を低く抑えることができ、取り扱いが容易となる。 The Mn of the polyether compound is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,500 to 80,000, and even more preferably 2,000 to 60,000. If the Mn is equal to or greater than the lower limit, sufficient flexibility is imparted when used as an adhesive or coating material, and good elongation properties are likely to be obtained. If the Mn is equal to or less than the upper limit, the viscosity of the polyether compound can be kept low, making it easy to handle.
ポリエーテル化合物の水酸基価は、0.5~350mgKOH/gが好ましく、1~200mgKOH/gがより好ましく、5~100mgKOH/gがさらに好ましい。水酸基価が上記下限値以上であると、樹脂化するときに充分な硬化性が得られやすい。水酸基価が上記上限値以下であると、樹脂に充分な柔軟性を付与し、良好な伸び特性が得られやすい。 The hydroxyl value of the polyether compound is preferably 0.5 to 350 mgKOH/g, more preferably 1 to 200 mgKOH/g, and even more preferably 5 to 100 mgKOH/g. If the hydroxyl value is equal to or greater than the lower limit, sufficient curing is likely to be achieved when resinified. If the hydroxyl value is equal to or less than the upper limit, sufficient flexibility is imparted to the resin, and good elongation properties are likely to be achieved.
ポリエーテル化合物の水酸基価換算分子量は、1,000~100,000が好ましく、1,500~80,000がより好ましく、2,000~60,000がさらに好ましい。水酸基価換算分子量が上記下限値以上であると、接着剤やコーティング材として用いたときに充分な柔軟性を付与し、良好な伸び特性が得られやすい。水酸基価換算分子量が上記上限値以下であると、ポリエーテル化合物の粘度を低く抑えることができ、取り扱いが容易となる。 The hydroxyl value-equivalent molecular weight of the polyether compound is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,500 to 80,000, and even more preferably 2,000 to 60,000. If the hydroxyl value-equivalent molecular weight is equal to or greater than the lower limit, sufficient flexibility is imparted when used as an adhesive or coating material, and good elongation properties are likely to be obtained. If the hydroxyl value-equivalent molecular weight is equal to or less than the upper limit, the viscosity of the polyether compound can be kept low, making it easy to handle.
ポリエーテル化合物のMwは、1,200~120,000が好ましく、2,000~90,000がより好ましく、3,000~70,000がさらに好ましい。Mwが上記下限値以上であると、接着剤やコーティング材として用いたときに充分な柔軟性を付与し、良好な伸び特性が得られやすい。Mwが上記上限値以下であると、ポリエーテル化合物の粘度を低く抑えることができ、取り扱いが容易となる。 The Mw of the polyether compound is preferably 1,200 to 120,000, more preferably 2,000 to 90,000, and even more preferably 3,000 to 70,000. If the Mw is equal to or greater than the lower limit, sufficient flexibility is imparted when used as an adhesive or coating material, and good elongation properties are likely to be obtained. If the Mw is equal to or less than the upper limit, the viscosity of the polyether compound can be kept low, making it easy to handle.
ポリエーテル化合物のMw/Mnは、1.00~1.15が好ましく、1.00~1.12がより好ましく、1.00~1.10がさらに好ましい。Mw/Mnが上記上限値以下であると、ポリエーテル化合物の粘度を低く抑えることができ、取り扱いが容易となる。 The Mw/Mn of the polyether compound is preferably 1.00 to 1.15, more preferably 1.00 to 1.12, and even more preferably 1.00 to 1.10. When the Mw/Mn is equal to or less than the upper limit, the viscosity of the polyether compound can be kept low, making it easy to handle.
ポリエーテル化合物の不飽和度は、0.001~0.040meq/gが好ましく、0.002~0.030meq/gがより好ましく、0.003~0.010meq/gがさらに好ましい。 The degree of unsaturation of the polyether compound is preferably 0.001 to 0.040 meq/g, more preferably 0.002 to 0.030 meq/g, and even more preferably 0.003 to 0.010 meq/g.
ポリエーテル化合物の超高分子量成分の含有量は、ポリエーテル化合物の総質量に対して2,800ppm未満が好ましく、2,700ppm以下がより好ましく、2,600ppm以下がさらに好ましい。超高分子量成分の含有量が上記上限値以下であると、ポリエーテル化合物を用いて製造した物品の物性(例えば安定性、強度等)がより優れる。 The content of ultra-high molecular weight components in the polyether compound is preferably less than 2,800 ppm, more preferably 2,700 ppm or less, and even more preferably 2,600 ppm or less, based on the total mass of the polyether compound. When the content of ultra-high molecular weight components is equal to or less than the above upper limit, the physical properties (e.g., stability, strength, etc.) of the article manufactured using the polyether compound are superior.
ポリエーテル化合物の測定温度25℃における粘度は、100~100,000mPa・sが好ましく、200~80,000mPa・sがより好ましく、400~60,000mPa・sがさらに好ましい。 The viscosity of the polyether compound at a measurement temperature of 25°C is preferably 100 to 100,000 mPa·s, more preferably 200 to 80,000 mPa·s, and even more preferably 400 to 60,000 mPa·s.
<ポリエーテル化合物の用途>
ポリエーテル化合物は、潤滑油、ポリウレタン発泡体の原料、接着剤、シーリング材、コーティング材等として用いることができる。また、ポリエーテル化合物の水酸基と反応し得る化合物と反応させることにより、反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物、プレポリマー、重合性不飽和基を有するポリエーテル化合物としてもよい。
<Applications of polyether compounds>
The polyether compound can be used as a lubricant, a raw material for polyurethane foam, an adhesive, a sealing material, a coating material, etc. In addition, the polyether compound may be reacted with a compound capable of reacting with a hydroxyl group to produce a polyether compound having a reactive silicon group, a prepolymer, or a polyether compound having a polymerizable unsaturated group.
<反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物>
反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物(以下、「ポリエーテル化合物A」ともいう。)は、後述の式2で表される反応性ケイ素基を有する。
<Polyether Compound Having Reactive Silicon Group>
The polyether compound having a reactive silicon group (hereinafter also referred to as "polyether compound A") has a reactive silicon group represented by formula 2 described below.
(反応性ケイ素基)
反応性ケイ素基は、ケイ素原子に結合した水酸基、ハロゲン原子、又は加水分解性基を有し、シロキサン結合を形成して架橋し得る。シロキサン結合を形成する反応は、硬化触媒によって促進される。ポリエーテル化合物Aにおける反応性ケイ素基は、下式2で表される。
-SiRaX3-a 式2
(Reactive Silicon Group)
The reactive silicon group has a hydroxyl group, a halogen atom, or a hydrolyzable group bonded to a silicon atom, and can form a siloxane bond to crosslink. The reaction to form the siloxane bond is accelerated by a curing catalyst. The reactive silicon group in the polyether compound A is represented by the following formula 2.
-SiR a X 3-a formula 2
上記式2において、Rは炭素数1~20の1価の有機基であって、加水分解性基以外の有機基を示す。
Rは、炭素数1~20の炭化水素基及びトリオルガノシロキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基が好ましい。
In the above formula 2, R represents a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms other than a hydrolyzable group.
R is preferably at least one group selected from the group consisting of hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms and triorganosiloxy groups.
Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、α-クロロアルキル基、及びトリオルガノシロキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基が好ましい。炭素数1~4の直鎖又は分岐のアルキル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、α-クロロメチル基、トリメチルシロキシ基、トリエチルシロキシ基、及びトリフェニルシロキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。ポリエーテル化合物Aの硬化性と硬化性組成物の安定性が良い点からメチル基又はエチル基が好ましい。硬化物の硬化速度が速い点からα-クロロメチル基が好ましい。容易に入手できる点からメチル基が特に好ましい。 R is preferably at least one group selected from the group consisting of an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an α-chloroalkyl group, and a triorganosiloxy group. It is more preferably at least one group selected from the group consisting of a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyclohexyl group, a phenyl group, a benzyl group, an α-chloromethyl group, a trimethylsiloxy group, a triethylsiloxy group, and a triphenylsiloxy group. A methyl group or an ethyl group is preferred in terms of the good curability of the polyether compound A and the stability of the curable composition. An α-chloromethyl group is preferred in terms of the fast curing rate of the cured product. A methyl group is particularly preferred in terms of ease of availability.
上記式2において、Xは、水酸基、ハロゲン原子、又は加水分解性基を示す。
加水分解性基としては、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、酸アミド基、アミノオキシ基、スルファニル基、及びアルケニルオキシ基が例示できる。
加水分解性が穏やかで取扱いやすい点からアルコキシ基が好ましい。アルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基又はイソプロポキシ基が好ましく、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましい。アルコキシ基がメトキシ基又はエトキシ基であると、シロキサン結合を速やかに形成し硬化物中に架橋構造を形成しやすく、硬化物の物性値が良好となりやすい。
In the above formula 2, X represents a hydroxyl group, a halogen atom, or a hydrolyzable group.
Examples of the hydrolyzable group include an alkoxy group, an acyloxy group, a ketoximate group, an amino group, an amide group, an acid amide group, an aminooxy group, a sulfanyl group, and an alkenyloxy group.
An alkoxy group is preferred because it is mildly hydrolyzable and easy to handle. The alkoxy group is preferably a methoxy group, an ethoxy group, or an isopropoxy group, and more preferably a methoxy group or an ethoxy group. When the alkoxy group is a methoxy group or an ethoxy group, it is easy to form a siloxane bond quickly and form a crosslinked structure in the cured product, and the physical properties of the cured product tend to be good.
上記式2において、aは0~2の整数である。aが2の場合、Rは互いに同一でも異なってもよい。aが1以下の場合、Xは互いに同一でも異なってもよい。シロキサン結合による架橋密度が低くなると、硬化物のモジュラスが低下しやすいことから、aは2以下が好ましく、aは1以下がより好ましい。 In the above formula 2, a is an integer of 0 to 2. When a is 2, the Rs may be the same or different. When a is 1 or less, the Xs may be the same or different. If the crosslinking density due to the siloxane bond decreases, the modulus of the cured product tends to decrease, so a is preferably 2 or less, and more preferably 1 or less.
上記式2で表される反応性ケイ素基としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリイソプロポキシシリル基、トリス(2-プロペニルオキシ)シリル基、トリアセトキシシリル基、ジメトキシメチルシリル基、ジエトキシメチルシリル基、ジメトキシエチルシリル基、メチルジイソプロポキシシリル基、(α-クロロメチル)ジメトキシシリル基及び(α-クロロメチル)ジエトキシシリル基が例示できる。活性が高く良好な硬化性が得られる点から、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、ジメトキシメチルシリル基及びジエトキシメチルシリル基が好ましく、ジメトキシメチルシリル基がより好ましい。 Examples of reactive silicon groups represented by the above formula 2 include trimethoxysilyl, triethoxysilyl, triisopropoxysilyl, tris(2-propenyloxy)silyl, triacetoxysilyl, dimethoxymethylsilyl, diethoxymethylsilyl, dimethoxyethylsilyl, methyldiisopropoxysilyl, (α-chloromethyl)dimethoxysilyl, and (α-chloromethyl)diethoxysilyl. In terms of high activity and good curing properties, trimethoxysilyl, triethoxysilyl, dimethoxymethylsilyl, and diethoxymethylsilyl groups are preferred, with dimethoxymethylsilyl being more preferred.
ポリエーテル化合物Aは、末端基を1分子中に平均で1.0個以上有し、上記式1で表される反応性ケイ素基を有し、上記末端基は、上記反応性ケイ素基、不飽和基、イソシアネート基、又は水酸基を有するポリエーテル化合物である。 Polyether compound A is a polyether compound having an average of 1.0 or more terminal groups per molecule, a reactive silicon group represented by the above formula 1, and the above terminal group is a reactive silicon group, an unsaturated group, an isocyanate group, or a hydroxyl group.
ポリエーテル化合物Aは、末端基を1分子中に平均で1.0個以上有する。硬化物の引張強度がより高く、モジュラス、伸びがより良好となることから、平均末端基数は、1.0~8.0個が好ましく、2.0~6.0個がより好ましく、2.0~4.0個がさらに好ましい。ポリエーテル化合物Aの末端基数は、上記ポリエーテル化合物の末端基数と同じである。ポリエーテル化合物Aの末端基は、上記式2で表される反応性ケイ素基、不飽和基、イソシアネート基又は水酸基のいずれかを有する。それぞれの末端基は、互いに同じであっても、異なってもよい。 Polyether compound A has an average of 1.0 or more terminal groups per molecule. The average number of terminal groups is preferably 1.0 to 8.0, more preferably 2.0 to 6.0, and even more preferably 2.0 to 4.0, since the cured product has a higher tensile strength and better modulus and elongation. The number of terminal groups of polyether compound A is the same as the number of terminal groups of the above polyether compound. The terminal groups of polyether compound A have any of the reactive silicon groups, unsaturated groups, isocyanate groups, or hydroxyl groups represented by the above formula 2. The respective terminal groups may be the same or different from each other.
ポリエーテル化合物Aの1つの末端基あたりの上記式2で表される反応性ケイ素基の平均数は、0.5~2.0個が好ましく、0.60~1.94個がより好ましい。反応性ケイ素基の平均数が上記下限値以上であるとシロキサン結合による架橋密度が高くなり、モジュラスの高い良好な硬化物を得ることができる。 The average number of reactive silicon groups represented by the above formula 2 per terminal group of polyether compound A is preferably 0.5 to 2.0, more preferably 0.60 to 1.94. If the average number of reactive silicon groups is equal to or greater than the above lower limit, the crosslinking density due to siloxane bonds will be high, and a good cured product with a high modulus can be obtained.
ポリエーテル化合物Aの1分子当たりの上記式2で表される反応性ケイ素基の平均数は、0.6~8.0個が好ましく、0.8~6.0個がより好ましく、1.2~4.0個がさらに好ましい。反応性ケイ素基の平均数が上記下限値以上であるとシロキサン結合による架橋密度が高くなり、モジュラスの高い良好な硬化物を得ることができる。 The average number of reactive silicon groups represented by the above formula 2 per molecule of polyether compound A is preferably 0.6 to 8.0, more preferably 0.8 to 6.0, and even more preferably 1.2 to 4.0. If the average number of reactive silicon groups is equal to or greater than the above lower limit, the crosslinking density due to siloxane bonds will be high, and a good cured product with a high modulus can be obtained.
ポリエーテル化合物AのMnは、1,000~100,000が好ましく、1,500~80,000がより好ましく、2,000~60,000が特に好ましい。Mnが上記下限値以上であると、硬化物の伸び特性がより良好になる。Mnが上記上限値以下であると、粘度が低く作業性が良好である。 The Mn of polyether compound A is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,500 to 80,000, and particularly preferably 2,000 to 60,000. When Mn is equal to or greater than the lower limit, the elongation properties of the cured product are improved. When Mn is equal to or less than the upper limit, the viscosity is low and workability is good.
ポリエーテル化合物AのMw/Mnは、1.00~1.50が好ましく、1.00~1.45がより好ましく、1.00~1.40がさらに好ましく、1.00~1.20が最も好ましい。Mw/Mnが上記上限値以下であると、良好な伸び物性が得られやすく、また粘度が下がり作業性が良好となる。 The Mw/Mn of polyether compound A is preferably 1.00 to 1.50, more preferably 1.00 to 1.45, even more preferably 1.00 to 1.40, and most preferably 1.00 to 1.20. When Mw/Mn is equal to or less than the upper limit, good elongation properties are easily obtained, and the viscosity is reduced, resulting in good workability.
ポリエーテル化合物Aの測定温度25℃での粘度は、100~120,000mPa・sが好ましく、200~100,000mPa・sがより好ましく、400~80,000mPa/sがさらに好ましい。粘度が上記上限値以下であると、取り扱いに優れる。 The viscosity of polyether compound A at a measurement temperature of 25°C is preferably 100 to 120,000 mPa·s, more preferably 200 to 100,000 mPa·s, and even more preferably 400 to 80,000 mPa/s. If the viscosity is equal to or less than the upper limit, handling is excellent.
<反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物の製造方法>
ポリエーテル化合物Aの製造方法では、ポリエーテル化合物の水酸基を、反応性ケイ素基を有する基に変換する。
ポリエーテル化合物Aの製造方法としては、下記の方法(a1)、(b1)又は(c1)による製造方法が挙げられる。
方法(a1):ポリエーテル化合物の水酸基を分子末端に炭素-炭素2重結合有するアルケニルオキシ基又は分子末端に炭素-炭素3重結合を有するアルキニルオキシ基に変換し、次いでアルケニルオキシ基の分子末端の炭素-炭素2重結合又はアルキニルオキシ基の分子末端に炭素-炭素3重結合に上記式2で表される反応性ケイ素基-SiRaX3-aを導入しうるシリル化剤を反応させて、アルケニルオキシ基又アルキニルオキシ基を上記式2で表される反応性ケイ素基を有する基に変換する方法。
方法(b1):ポリエーテル化合物の水酸基に前記水酸基と反応しうる官能基と上記式2で表される反応性ケイ素基とを有するシリル化剤を反応させて、水酸基を上記式2で表される反応性ケイ素基を有する基に変換する方法。
方法(c1):ポリエーテル化合物の水酸基を、イソシアネート基を有する基に変換し、次いでイソシアネート基と反応し得る官能基と上記式2で表される反応性ケイ素基とを有するシリル化剤を反応させて、水酸基を上記式2で表される反応性ケイ素基を有する基に変換する方法。
<Method for producing polyether compound having reactive silicon group>
In the method for producing the polyether compound A, the hydroxyl groups of the polyether compound are converted into groups having a reactive silicon group.
The method for producing the polyether compound A includes the following production methods (a1), (b1) and (c1).
Method (a1): A method in which hydroxyl groups of a polyether compound are converted to alkenyloxy groups having a carbon-carbon double bond at the molecular terminal or alkynyloxy groups having a carbon-carbon triple bond at the molecular terminal, and then the alkenyloxy groups or alkynyloxy groups are reacted with a silylating agent capable of introducing a reactive silicon group, -SiR a X 3-a, represented by the above formula 2, into the carbon-carbon double bond at the molecular terminal of the alkenyloxy group or the carbon-carbon triple bond at the molecular terminal of the alkynyloxy group, thereby converting the alkenyloxy groups or alkynyloxy groups into a group having the reactive silicon group represented by the above formula 2.
Method (b1): A method of reacting a hydroxyl group of a polyether compound with a silylating agent having a functional group reactive with the hydroxyl group and a reactive silicon group represented by the above formula 2, thereby converting the hydroxyl group into a group having the reactive silicon group represented by the above formula 2.
Method (c1): A method in which a hydroxyl group of a polyether compound is converted to a group having an isocyanate group, and then a silylating agent having a functional group capable of reacting with an isocyanate group and a reactive silicon group represented by the above formula 2 is reacted to convert the hydroxyl group to a group having a reactive silicon group represented by the above formula 2.
方法(a1)では、ポリエーテル化合物Aにアルカリ金属塩を作用させてアルコラート化した後、分子末端に炭素-炭素2重結合を有するハロゲン化炭化水素化合物又は分子末端に炭素-炭素3重結合を有するハロゲン化炭化水素化合物を反応させ、ポリエーテル化合物の水酸基を分子末端に炭素-炭素2重結合を有するアルケニルオキシ基又は分子末端に炭素-炭素3重結合を有するアルキニルオキシ基に変換する。 In method (a1), polyether compound A is subjected to the action of an alkali metal salt to form an alcoholate, and then reacted with a halogenated hydrocarbon compound having a carbon-carbon double bond at the molecular end or a halogenated hydrocarbon compound having a carbon-carbon triple bond at the molecular end to convert the hydroxyl groups of the polyether compound into alkenyloxy groups having a carbon-carbon double bond at the molecular end or alkynyloxy groups having a carbon-carbon triple bond at the molecular end.
アルカリ金属塩としては、水酸化ナトリウム、ナトリウムアルコキシド、水酸化カリウム、カリウムアルコキシド、水酸化リチウム、リチウムアルコキシド、水酸化セシウム、セシウムアルコキシドが例示できる。
取り扱い容易性と溶解性の点から、水酸化ナトリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、水酸化カリウム、カリウムメトキシド、カリウムエトキシドが好ましく、ナトリウムメトキシド、カリウムエトキシドがより好ましい。入手容易性の点でナトリウムメトキシドが特に好ましい。
アルカリ金属塩は、溶剤に溶解した状態で使用してもよい。
Examples of the alkali metal salt include sodium hydroxide, sodium alkoxide, potassium hydroxide, potassium alkoxide, lithium hydroxide, lithium alkoxide, cesium hydroxide, and cesium alkoxide.
From the viewpoints of ease of handling and solubility, sodium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium hydroxide, potassium methoxide, and potassium ethoxide are preferred, and sodium methoxide and potassium ethoxide are more preferred. From the viewpoint of availability, sodium methoxide is particularly preferred.
The alkali metal salt may be used in a state dissolved in a solvent.
分子末端に炭素-炭素2重結合を含むハロゲン化炭化水素化合物としては、塩化ビニル、塩化アリル、塩化メタリル、臭化ビニル、臭化アリル、臭化メタリル、ヨウ化ビニル、ヨウ化アリル、ヨウ化メタリルが例示できる。塩化アリル、塩化メタリルが好ましい。
分子末端に炭素-炭素3重結合を含むハロゲン化炭化水素化合物としては、塩化プロパルギル、1-クロロ-2-ブチン、4-クロロ-1-ブチン、1-クロロ-2-オクチン、1-クロロ-2-ペンチン、1,4-ジクロロ-2-ブチン、5-クロロ-1-ペンチン、6-クロロ-1-ヘキシン、臭化プロパルギル、1-ブロモ-2-ブチン、4-ブロモ-1-ブチン、1-ブロモ-2-オクチン、1-ブロモ-2-ペンチン、1,4-ジブロモ-2-ブチン、5-ブロモ-1-ペンチン、6-ブロモ-1-ヘキシン、ヨウ化プロパルギル、1-ヨード-2-ブチン、4-ヨード-1-ブチン、1-ヨード-2-オクチン、1-ヨード-2-ペンチン、1,4-ジヨード-2-ブチン、5-ヨード-1-ペンチン、6-ヨード-1-ヘキシンが例示できる。塩化プロパルギル、臭化プロパルギル、ヨウ化プロパルギルが好ましい。
分子末端に炭素-炭素2重結合を有するハロゲン化炭化水素化合物及び分子末端に3重結合を有するハロゲン化炭化水素化合物を併用してもよい。分子末端に炭素-炭素2重結合を有するハロゲン化炭化水素化合物は、1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。分子末端に炭素-炭素3重結合を有するハロゲン化炭化水素化合物は、1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of halogenated hydrocarbon compounds containing a carbon-carbon double bond at the molecular terminal include vinyl chloride, allyl chloride, methallyl chloride, vinyl bromide, allyl bromide, methallyl bromide, vinyl iodide, allyl iodide, and methallyl iodide. Allyl chloride and methallyl chloride are preferred.
Examples of halogenated hydrocarbon compounds containing a carbon-carbon triple bond at the molecular end include propargyl chloride, 1-chloro-2-butyne, 4-chloro-1-butyne, 1-chloro-2-octyne, 1-chloro-2-pentyne, 1,4-dichloro-2-butyne, 5-chloro-1-pentyne, 6-chloro-1-hexyne, propargyl bromide, 1-bromo-2-butyne, 4-bromo-1-butyne, 1-butyne, Examples of the iodine include bromo-2-octyne, 1-bromo-2-pentyne, 1,4-dibromo-2-butyne, 5-bromo-1-pentyne, 6-bromo-1-hexyne, propargyl iodide, 1-iodo-2-butyne, 4-iodo-1-butyne, 1-iodo-2-octyne, 1-iodo-2-pentyne, 1,4-diiodo-2-butyne, 5-iodo-1-pentyne, and 6-iodo-1-hexyne. Propargyl chloride, propargyl bromide, and propargyl iodide are preferred.
A halogenated hydrocarbon compound having a carbon-carbon double bond at the molecular terminal and a halogenated hydrocarbon compound having a triple bond at the molecular terminal may be used in combination. The halogenated hydrocarbon compound having a carbon-carbon double bond at the molecular terminal may be used alone or in combination of two or more. The halogenated hydrocarbon compound having a carbon-carbon triple bond at the molecular terminal may be used alone or in combination of two or more.
次いでアルケニルオキシ基の分子末端の炭素-炭素2重結合又はアルキニルオキシ基の分子末端の炭素-炭素3重結合に上記式2で表される反応性ケイ素基-SiRaX3-aを導入しうるシリル化剤を反応させて、アルケニルオキシ基又はアルキニルオキシ基を上記式2で表される反応性ケイ素基を有する基に変換する。シリル化剤としては、不飽和基と反応して結合を形成し得る基(例えばスルファニル基)及び上記式2で表される反応性ケイ素基の両方を有する化合物、ヒドロシラン化合物(例えばHSiRaX3-a、R、X、aは、上記式2と同じである)が例示できる。具体的には、例えば、ジメトキシメチルシラン、ジエトキシメチルシラン、ジメトキシエチルシラン、メチルジイソプロポキシシラン、(α-クロロメチル)ジメトキシシラン、(α-クロロメチル)ジエトキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリイソプロポキシシラン、トリス(2-プロペニルオキシ)シラン、トリアセトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランが例示できる。活性が高く良好な硬化性が得られる点から、トリメトキシシラン、ジメトキシメチルシラン及びジエトキシメチルシランが好ましく、ジメトキシメチルシランがより好ましい。 Next, a silylating agent capable of introducing a reactive silicon group -SiR a X 3-a represented by the above formula 2 is reacted with the carbon-carbon double bond at the molecular end of the alkenyloxy group or the carbon-carbon triple bond at the molecular end of the alkynyloxy group to convert the alkenyloxy group or alkynyloxy group into a group having a reactive silicon group represented by the above formula 2. Examples of the silylating agent include compounds having both a group capable of reacting with an unsaturated group to form a bond (e.g., a sulfanyl group) and the reactive silicon group represented by the above formula 2, and hydrosilane compounds (e.g., HSiR a X 3-a , where R, X, and a are the same as those in formula 2). Specific examples include dimethoxymethylsilane, diethoxymethylsilane, dimethoxyethylsilane, methyldiisopropoxysilane, (α-chloromethyl)dimethoxysilane, (α-chloromethyl)diethoxysilane, trimethoxysilane, triethoxysilane, triisopropoxysilane, tris(2-propenyloxy)silane, triacetoxysilane, and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane. In terms of high activity and good curing properties, trimethoxysilane, dimethoxymethylsilane, and diethoxymethylsilane are preferred, and dimethoxymethylsilane is more preferred.
方法(b1)では、ポリエーテル化合物にシリル化剤を反応させる。シリル化剤として、下式3で表されるイソシアネートシラン化合物を使用することが好ましい。
OCN-(CH2)n-SiRaX3-a ・・・式3
上記式3中の-SiRaX3-aは上記式2と同じである。nは、1~8の整数であり、好ましくは1~3である。
ポリエーテル化合物の水酸基と上記イソシアネートシラン化合物との反応により、ポリエーテル化合物の水酸基が、-O-C(=O)NH-(CH2)n-SiRaX3-aで表される、ウレタン結合(-O-C(=O)NH-)と-SiRaX3-aを有する末端基に変換される。
イソシアネートシラン化合物としては、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、イソシアネートメチルトリメトキシシラン、イソシアネートメチルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、イソシアネートメチルメチルジメトキシシラン及びイソシアネートメチルメチルジエトキシシランが例示できる。
イソシアネートシラン化合物としては、ポリエーテル化合物との反応性や取扱いのし易さから、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、イソシアネートメチルメチルジメトキシシラン及びイソシアネートメチルトリメトキシシランが好ましい。
In the method (b1), a polyether compound is reacted with a silylating agent. As the silylating agent, an isocyanate silane compound represented by the following formula 3 is preferably used.
OCN-(CH 2 ) n -SiR a X 3-a ...Formula 3
In the above formula 3, —SiR a X 3-a is the same as in the above formula 2. n is an integer of 1 to 8, and preferably 1 to 3.
By the reaction between the hydroxyl group of the polyether compound and the isocyanate silane compound, the hydroxyl group of the polyether compound is converted to a terminal group having a urethane bond (--O--C(=O)NH--) and -SiR a X 3-a , represented by --O--C(=O)NH--(CH 2 ) n -SiR a X 3-a .
Examples of the isocyanate silane compound include 3-isocyanate propyl trimethoxy silane, 3-isocyanate propyl triethoxy silane, isocyanate methyl trimethoxy silane, isocyanate methyl triethoxy silane, 3-isocyanate propyl methyl dimethoxy silane, 3-isocyanate propyl methyl diethoxy silane, isocyanate methyl methyl dimethoxy silane, and isocyanate methyl methyl diethoxy silane.
As the isocyanate silane compound, 3-isocyanate propyl trimethoxy silane, 3-isocyanate propyl triethoxy silane, 3-isocyanate propyl methyl dimethoxy silane, isocyanate methyl methyl dimethoxy silane and isocyanate methyl trimethoxy silane are preferred from the viewpoints of reactivity with polyether compounds and ease of handling.
ポリエーテル化合物の活性水素と上記式3で表されるイソシアネートシラン化合物のイソシアネート基とが反応することにより、ポリエーテル化合物に反応性ケイ素基が導入される。
ポリエーテル化合物の活性水素含有基が水酸基である場合、ポリオキシアルキレン鎖(-(R5O)m-、R5はアルキレン基を表し、mはオキシアルキレン基のモル数を表す。)にウレタン結合及び有機基を介して反応性ケイ素基が結合したポリエーテル化合物Aが得られる。すなわち、-(R5O)m-C(=O)NH-(CH2)n-SiRaX3-aで表される連結構造が形成される。
The active hydrogen of the polyether compound reacts with the isocyanate group of the isocyanate silane compound represented by the above formula 3, whereby a reactive silicon group is introduced into the polyether compound.
When the active hydrogen-containing group of the polyether compound is a hydroxyl group, a polyether compound A is obtained in which a reactive silicon group is bonded to a polyoxyalkylene chain (-(R 5 O) m -, where R 5 represents an alkylene group and m represents the number of moles of oxyalkylene groups) via a urethane bond and an organic group. That is, a linking structure represented by -(R 5 O) m -C(=O)NH-(CH 2 ) n -SiR a X 3-a is formed.
この反応は、ウレタン化触媒の存在下に行ってもよい。ウレタン化触媒としては、特に限定されず、公知のウレタン化触媒を適宜用いることができる。例えば、ジブチル錫ジラウレート及びジオクチル錫ジラウレート等の有機錫化合物、ビスマス化合物等の金属触媒並びに有機アミン等の塩基触媒が挙げられる。反応温度としては、20~200℃が好ましく、50~150℃がより好ましい。また、ウレタン化反応は、不活性ガス雰囲気下に行われることが好ましい。不活性ガスとしては、窒素が好ましい。 This reaction may be carried out in the presence of a urethanization catalyst. The urethanization catalyst is not particularly limited, and any known urethanization catalyst can be used as appropriate. Examples include organic tin compounds such as dibutyltin dilaurate and dioctyltin dilaurate, metal catalysts such as bismuth compounds, and base catalysts such as organic amines. The reaction temperature is preferably 20 to 200°C, and more preferably 50 to 150°C. The urethanization reaction is preferably carried out in an inert gas atmosphere. Nitrogen is a preferred inert gas.
ポリエーテル化合物の活性水素の総数に対する、式3で表されるイソシアネートシラン化合物のイソシアネート基の総数のモル比は、得ようとするポリエーテル化合物Aの1分子あたりの反応性ケイ素基の数に応じて設定することが好ましい。少なくとも、得られるポリエーテル化合物Aの1分子あたりの反応性ケイ素基が0.7個以上となるように上記式3で表されるイソシアネートシラン化合物を反応させることが好ましい。
例えば、ポリエーテル化合物の活性水素含有基が水酸基である場合、ポリエーテル化合物の活性水素の総数(水酸基の総数)に対する、式3で表されるイソシアネートシラン化合物のイソシアネート基(NCO)の総数のモル比を表すNCO/OHは、0.7~1.0が好ましく、0.8~1.0がより好ましく、0.9~1.0がさらに好ましい。NCO/OHが上記下限値以上であると、硬化物の強度が優れ、上限値以下であると硬化物の伸びが優れる。
The molar ratio of the total number of isocyanate groups of the isocyanate silane compound represented by formula 3 to the total number of active hydrogens of the polyether compound is preferably set according to the number of reactive silicon groups per molecule of the polyether compound A to be obtained. It is preferable to react the isocyanate silane compound represented by formula 3 above so that the number of reactive silicon groups per molecule of the obtained polyether compound A is at least 0.7.
For example, when the active hydrogen-containing group of the polyether compound is a hydroxyl group, NCO/OH, which represents the molar ratio of the total number of isocyanate groups (NCO) of the isocyanate silane compound represented by formula 3 to the total number of active hydrogens (total number of hydroxyl groups) of the polyether compound, is preferably 0.7 to 1.0, more preferably 0.8 to 1.0, and even more preferably 0.9 to 1.0. When NCO/OH is equal to or greater than the lower limit, the strength of the cured product is excellent, and when it is equal to or less than the upper limit, the elongation of the cured product is excellent.
方法(c1)では、ポリエーテル化合物の水酸基にポリイソシアネート化合物を反応させて、水酸基を、ポリエーテル化合物との結合末端側にウレタン結合(-O-C(=O)NH-)を有する、イソシアネート基を含有する1価の有機基(以下、「イソシアネート含有基」ともいう。)に変換し、次いで、前記イソシアネート含有基にイソシアネート基と反応し得る官能基と上記式2で表される反応性ケイ素基とを有するシリル化剤を反応させて、ウレタン結合(-O-C(=O)NH-)を1個以上有し、かつ、イソシアネート基と反応したシリル化剤残基を有する1価の有機基(以下、「ウレタン結合及び反応性ケイ素基含有基」ともいう。)である末端基とする。
以下、上記ポリイソシアネート化合物を下式4で表されるジイソシアネート化合物とし、イソシアネート基と反応し得る官能基と上記式2で表される反応性ケイ素基とを有するシリル化剤を下式5で表される化合物として、方法(c1)を説明するが、これに限定されるものではない。
In method (c1), a polyisocyanate compound is reacted with a hydroxyl group of a polyether compound to convert the hydroxyl group into a monovalent organic group containing an isocyanate group (hereinafter also referred to as an "isocyanate-containing group") having a urethane bond (-O-C(=O)NH-) at the bond terminal side with the polyether compound, and then a silylating agent having a functional group capable of reacting with an isocyanate group and a reactive silicon group represented by the above formula 2 is reacted with the isocyanate-containing group to form an end group which is a monovalent organic group (hereinafter also referred to as a "urethane bond-and-reactive silicon group-containing group") having one or more urethane bonds (-O-C(=O)NH-) and a silylating agent residue reacted with an isocyanate group.
Hereinafter, method (c1) will be described assuming that the polyisocyanate compound is a diisocyanate compound represented by the following formula 4, and that the silylating agent having a functional group capable of reacting with an isocyanate group and a reactive silicon group represented by the above formula 2 is a compound represented by the following formula 5, but the present invention is not limited thereto.
OCN-R3-NCO ・・・式4
上記式4中のR3は2価の有機基を示す。
OCN-R 3 -NCO...Formula 4
In the above formula 4, R3 represents a divalent organic group.
W-R4-SiRaX3-a ・・・式5
上記式5中のWは、1価のイソシアネート基と反応し得る官能基(活性水素を1個以上を有する基)、R4は2価の有機基、-SiRaX3-aは前記式2と同じである。
WR 4 -SiR a X 3-a ...Formula 5
In the above formula 5, W is a functional group capable of reacting with a monovalent isocyanate group (a group having one or more active hydrogens), R 4 is a divalent organic group, -SiR a X 3-a is a group represented by the above formula. Same as 2.
ポリエーテル化合物の水酸基に上記式4で表されるジイソシアネート化合物を反応させた場合、上記イソシアネート含有基は、-O-C(=O)NH-R3-NCOで表される基となる。上記イソシアネート含有基と上記式5で表されるシリル化剤を反応させた場合、上記ウレタン結合及び反応性ケイ素基含有基は、-O-C(=O)NH-R3-NHC(=O)-W’-R4-SiRaX3-a(ただし、W’はWから活性水素1個を除いて得られる2価の基である。)で表される基となる。例えば、Wが水酸基である場合、上記ウレタン結合及び反応性ケイ素基含有基は、-O-C(=O)NH-R3-NHC(=O)-O-R4-SiRaX3-aで表される基である。この場合、上記ウレタン結合及び反応性ケイ素基含有基は、2個のウレタン結合を有する。また、例えば、Wがアミノ基(-NH2)である場合、上記ウレタン結合及び反応性ケイ素基含有基は、-O-C(=O)NH-R3-NHC(=O)-NH-R4-SiRaX3-aで表される基である。 When the hydroxyl group of a polyether compound is reacted with a diisocyanate compound represented by the above formula 4, the isocyanate-containing group is a group represented by -O-C(=O)NH-R 3 -NCO. When the isocyanate-containing group is reacted with a silylating agent represented by the above formula 5, the urethane bond and reactive silicon group-containing group are a group represented by -O-C(=O)NH-R 3 -NHC(=O)-W'-R 4 -SiR a X 3-a (wherein W' is a divalent group obtained by removing one active hydrogen from W). For example, when W is a hydroxyl group, the urethane bond and reactive silicon group-containing group are a group represented by -O-C(=O)NH-R 3 -NHC(=O)-O-R 4 -SiR a X 3-a . In this case, the urethane bond and reactive silicon group-containing group have two urethane bonds. Furthermore, for example, when W is an amino group (-NH 2 ), the urethane bond and reactive silicon group-containing group are groups represented by -O-C(=O)NH-R 3 -NHC(=O)-NH-R 4 -SiR a X 3-a .
R3としては炭素数2~20の2価の有機基が好ましく、アルキレン基、シクロアルキレン基、ビシクロアルキレン基、単環もしくは多環の2価の芳香族炭化水素基、アルキル基を置換基として有するシクロアルカン中の2個の水素原子を除いて得られる2価の基、アルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素中の2個の水素原子を除いて得られる2価の基、アルキレン基を介して結合された、アルキル基を置換基として有していてもよい2以上のシクロアルカン中の2個の水素原子を除いて得られる2価の基、アルキレン基を介して結合された、アルキル基を置換基として有していてもよい2以上の芳香族炭化水素中の2個の水素原子を除いて得られる2価の基等が挙げられる。 R3 is preferably a divalent organic group having 2 to 20 carbon atoms, and examples thereof include an alkylene group, a cycloalkylene group, a bicycloalkylene group, a monocyclic or polycyclic divalent aromatic hydrocarbon group, a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from a cycloalkane having an alkyl group as a substituent, a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from an aromatic hydrocarbon having an alkyl group as a substituent, a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from two or more cycloalkanes which may have an alkyl group as a substituent and are bonded via an alkylene group, and a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from two or more aromatic hydrocarbons which may have an alkyl group as a substituent and are bonded via an alkylene group.
上記式4で表されるジイソシアネート化合物及びそれ以外のポリイソシアネート化合物としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、無黄変性芳香族ポリイソシアネート(芳香族環を構成する炭素原子に直接結合したイソシアネート基を有しない化合物をいう。)、脂肪族ポリイソシアネート及び脂環族ポリイソシアネート、並びに、上記ポリイソシアネートから得られるウレタン変性体、ビュレット変性体、アロファネート変性体、カルボジイミド変性体、及びイソシアヌレート変性体が挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、ナフタレン-1,5-ジイソシアネート、ポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、及び2,6-トリレンジイソシアネートが挙げられる。
無黄変性芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチル-ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチル-ヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられる。
脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)が挙げられる。
ポリイソシアネート化合物としては、イソシアネート基を2個有するものが好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロ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、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がより好ましく、硬化物の引張強度が得られやすいため、トリレンジイソシアネートがさらに好ましい。ポリイソシアネート化合物は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of the diisocyanate compound represented by the above formula 4 and other polyisocyanate compounds include aromatic polyisocyanates, non-yellowing aromatic polyisocyanates (which refer to compounds that do not have an isocyanate group directly bonded to a carbon atom constituting an aromatic ring), aliphatic polyisocyanates and alicyclic polyisocyanates, as well as urethane-modified products, biuret-modified products, allophanate-modified products, carbodiimide-modified products, and isocyanurate-modified products obtained from the above polyisocyanates.
Examples of aromatic polyisocyanates include naphthalene-1,5-diisocyanate, polyphenylenepolymethylene polyisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, and 2,6-tolylene diisocyanate.
Examples of non-yellowing aromatic polyisocyanates include xylylene diisocyanate and tetramethylxylylene diisocyanate.
Examples of the aliphatic polyisocyanate include hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethyl-hexamethylene diisocyanate, and 2,4,4-trimethyl-hexamethylene diisocyanate.
Examples of alicyclic polyisocyanates include isophorone diisocyanate and 4,4'-methylenebis(cyclohexyl isocyanate).
The polyisocyanate compound is preferably one having two isocyanate groups, more preferably hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, or 2,6-tolylene diisocyanate, and even more preferably tolylene diisocyanate because it is easy to obtain a tensile strength of the cured product. The polyisocyanate compound may be used alone or in combination of two or more kinds.
式5で表されるイソシアネート基と反応し得る官能基と-SiRaX3-aを有するシリル化剤におけるR4としては、炭素数1~20の2価の有機基が好ましく、炭素数6~10の芳香族炭化水素から水素原子を2個除いて得られる基、炭素数1~4のアルキル基で置換された炭素数6~10の芳香族炭化水素から水素原子を2個除いて得られる基、炭素数3~10の環状炭化水素から水素原子を2個除いて得られる基、炭素数1~12の直鎖の炭化水素から水素原子を2個除いて得られる基がより好ましく、炭素数1~8の直鎖の炭化水素から水素原子を2個除いて得られる基がさらに好ましく、炭素数1~6の直鎖の炭化水素から水素原子を2個除いて得られる基が特に好ましい。
Wとしては水酸基、カルボキシ基、スルファニル基、アミノ基、1つの水素原子が炭素数1~6のアルキル基で置換されたアミノ基から選ばれる、活性水素を1又は2個有する基が好ましく、水酸基、スルファニル基、アミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基及びブチルアミノ基が好ましく、水酸基、アミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基及びブチルアミノ基がより好ましい。
R 4 in the silylating agent having a functional group reactive with an isocyanate group represented by formula 5 and -SiR a X 3-a is preferably a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and having 6 to 10 carbon atoms, a group obtained by removing two hydrogen atoms from a cyclic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms, or a group obtained by removing two hydrogen atoms from a linear hydrocarbon having 1 to 12 carbon atoms, still more preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a linear hydrocarbon having 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a linear hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms.
W is preferably a group having one or two active hydrogens selected from a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfanyl group, an amino group, and an amino group in which one hydrogen atom is substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a hydroxyl group, a sulfanyl group, an amino group, a methylamino group, an ethylamino group, or a butylamino group, and more preferably a hydroxyl group, an amino group, a methylamino group, an ethylamino group, or a butylamino group.
方法(b1)及び(c1)の場合、得られるポリエーテル化合物Aは、反応性ケイ素基が、下式(i)で表される有機基を1個以上介して形成される。すなわち、方法(b1)及び(c1)で得られるポリエーテル化合物Aは、下式(i)で表される有機基を1個以上含む。なお、方法(b1)で得られるポリエーテル化合物Aは、下式(i)で表される有機基を1個のみ含み、方法(c1)で得られるポリエーテル化合物Aは、下式(i)で表される有機基を2個以上含む。
-C(=O)NH- 式(i)
In the case of the methods (b1) and (c1), the polyether compound A obtained has a reactive silicon group formed via one or more organic groups represented by the following formula (i). That is, the polyether compound A obtained by the methods (b1) and (c1) contains one or more organic groups represented by the following formula (i). Note that the polyether compound A obtained by the method (b1) contains only one organic group represented by the following formula (i), and the polyether compound A obtained by the method (c1) contains two or more organic groups represented by the following formula (i).
-C(=O)NH- Formula (i)
有機基(i)は、ウレタン結合又はウレア結合に由来する2価基である。上記式3で表されるイソシアネートシラン化合物をシリル化剤として用いると、有機基(i)は1個となる。 The organic group (i) is a divalent group derived from a urethane bond or a urea bond. When the isocyanate silane compound represented by the above formula 3 is used as a silylating agent, there is one organic group (i).
有機基(i)は、ポリオキシアルキレン鎖とウレタン結合(-O-C(=O)NH-、-O-はポリオキシアルキレン鎖の末端の酸素原子を表す。)を形成していることが好ましい。すなわち、ポリエーテル化合物Aにおいて、ポリオキシアルキレン鎖と反応性ケイ素基との間に有機基(i)が1個存在することが好ましい。ポリエーテル化合物Aが上述の方法(b1)で製造されると、ポリエーテル化合物Aに含まれる上記式(i)で表される有機基の数が1つとなる。ポリエーテル化合物Aが方法(b1)で製造されると、シリル化率が高いポリエーテル化合物Aが得られやすい。方法(b1)で製造されると、分子量分布の狭いポリエーテル化合物Aが得られやすい。ポリエーテル化合物の粘度が抑えられるため、作業性が良好となる。
上記式3で表されるイソシアネートシラン化合物に含まれるイソシアネート基及び反応性ケイ素基がそれぞれ1個である場合、ポリエーテル化合物Aの1分子あたりの反応性ケイ素基の数と、1分子あたりの基(i)の数とは同じになる。
It is preferable that the organic group (i) forms a urethane bond (-O-C(=O)NH-, -O- represents the oxygen atom at the end of the polyoxyalkylene chain) with the polyoxyalkylene chain. That is, it is preferable that one organic group (i) is present between the polyoxyalkylene chain and the reactive silicon group in the polyether compound A. When the polyether compound A is produced by the above-mentioned method (b1), the number of organic groups represented by the above formula (i) contained in the polyether compound A is one. When the polyether compound A is produced by the method (b1), a polyether compound A having a high silylation rate is easily obtained. When the polyether compound A is produced by the method (b1), a polyether compound A having a narrow molecular weight distribution is easily obtained. Since the viscosity of the polyether compound is suppressed, the workability is improved.
When the isocyanate silane compound represented by the above formula 3 contains one isocyanate group and one reactive silicon group, the number of reactive silicon groups per molecule of polyether compound A is the same as the number of groups (i) per molecule.
ポリエーテル化合物Aのシリル化率は、50~100モル%が好ましく、60~98モル%がより好ましい。シリル化率が上記範囲の下限値以上であると硬化物の引張強度に優れ、高いモジュラスになる。
硬化性組成物が、2種類以上のポリエーテル化合物Aを含む場合、ポリエーテル化合物A全体における平均のシリル化率が前記の範囲内であればよい。
The silylation rate of the polyether compound A is preferably 50 to 100 mol %, more preferably 60 to 98 mol %. When the silylation rate is equal to or higher than the lower limit of the above range, the cured product has excellent tensile strength and a high modulus.
When the curable composition contains two or more types of polyether compounds A, it is sufficient that the average silylation rate of all the polyether compounds A is within the above range.
(反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物を含む硬化性組成物)
ポリエーテル化合物Aは、硬化性組成物に使用される。硬化性組成物は、ポリエーテル化合物Aと、その他の必要な成分とを混合して得られる。ポリエーテル化合物Aとして、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
硬化性組成物の総質量に対する反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物の含有量は、1~90質量%が好ましく、10~80質量%がより好ましく、20~70質量%がさらに好ましい。上記範囲の上限値以下であると、硬化物の引張強度により優れ、且つ伸び特性がより良好となる。
(Curable composition containing polyether compound having reactive silicon group)
The polyether compound A is used in a curable composition. The curable composition is obtained by mixing the polyether compound A with other necessary components. As the polyether compound A, only one type may be used, or two or more types may be used in combination.
The content of the polyether compound having a reactive silicon group relative to the total mass of the curable composition is preferably 1 to 90 mass%, more preferably 10 to 80 mass%, and even more preferably 20 to 70 mass%. When it is equal to or less than the upper limit of the above range, the cured product has better tensile strength and elongation properties.
硬化性組成物に含まれるその他の成分としては、エポキシ樹脂などのポリエーテル化合物A以外の硬化性化合物、エポキシ樹脂硬化剤、硬化触媒(シラノール縮合触媒)、充填剤、可塑剤、チクソ性付与剤、安定剤、接着性付与剤、物性調整剤、脱水剤、接着性付与樹脂、フィラーなどの補強材、表面改質剤、難燃剤、発泡剤、溶剤及びシリケートが例示できる。
その他の成分は、国際公開第2013/180203号、国際公開第2014/192842号、国際公開第2016/002907号、特開2014-88481号公報、特開2015-10162号公報、特開2015-105293号公報、特開2017-039728号公報、特開2017-214541号公報などに記載される従来公知のものを、制限なく組み合わせて用いることができる。各成分は、2種類以上を併用してもよい。
Examples of other components contained in the curable composition include curable compounds other than polyether compound A, such as epoxy resins, epoxy resin curing agents, curing catalysts (silanol condensation catalysts), fillers, plasticizers, thixotropy-imparting agents, stabilizers, adhesion-imparting agents, physical property adjusters, dehydrating agents, adhesion-imparting resins, reinforcing materials such as fillers, surface modifiers, flame retardants, foaming agents, solvents, and silicates.
Other components may be used in combination without limitation with conventionally known components described in International Publication No. 2013/180203, International Publication No. 2014/192842, International Publication No. 2016/002907, JP 2014-88481 A, JP 2015-10162 A, JP 2015-105293 A, JP 2017-039728 A, JP 2017-214541 A, etc. Two or more types of each component may be used in combination.
硬化性組成物は、ポリエーテル化合物A及びその他の成分のすべてを予め配合し密封保存して、施工後に空気中の湿気により硬化させる1液型でもよく、少なくともポリエーテル化合物Aを含む主剤組成物と、少なくとも硬化触媒を含む硬化剤組成物とを別々に保存し、使用前に硬化剤組成物と主剤組成物を混合する2液型でもよい。
1液型の硬化性組成物は、水分を含まないことが好ましい。水分を含む配合成分を予め脱水乾燥するか、また配合混練中に減圧して脱水することが好ましい。
2液型の硬化性組成物において、硬化剤組成物は水を含んでもよい、主剤組成物は、少量の水分を含んでもゲル化し難いが、貯蔵安定性の点からは配合成分を予め脱水乾燥することが好ましい。
貯蔵安定性を向上させるために、1液型の硬化性組成物又は2液型の主剤組成物に脱水剤を添加してもよい。
The curable composition may be a one-component type in which the polyether compound A and all other components are mixed in advance, stored in a sealed state, and cured by moisture in the air after application, or a two-component type in which a base composition containing at least the polyether compound A and a hardener composition containing at least a curing catalyst are stored separately, and the hardener composition and the base composition are mixed before use.
It is preferable that the one-liquid type curable composition does not contain water. It is preferable that the blended components containing water are dehydrated and dried in advance, or that the components are dehydrated under reduced pressure during blending and kneading.
In the two-part curable composition, the curing agent composition may contain water. The base composition is unlikely to gel even if it contains a small amount of moisture, but from the viewpoint of storage stability, it is preferable to previously dehydrate and dry the blended components.
In order to improve storage stability, a dehydrating agent may be added to the one-part curable composition or the two-part base composition.
(反応性ケイ素基を有するポリエーテル化合物を含む硬化性組成物の用途)
ポリエーテル化合物Aを含む硬化性組成物の用途としては、接着剤、シーリング材(例えば建築用弾性シーリング材、複層ガラス用シーリング材、ガラス端部の防錆・防水用封止材、太陽電池裏面封止材、建造物用密封材、船舶用密封材、自動車用密封材、道路用密封材)、電気絶縁材料(電線・ケーブル用絶縁被覆材)、が好適である。
(Uses of the curable composition containing a polyether compound having a reactive silicon group)
Suitable applications of the curable composition containing polyether compound A include adhesives, sealants (e.g., elastic sealants for architecture, sealants for insulating glass, anti-rust and waterproof sealants for glass ends, sealants for the rear surface of solar cells, sealants for buildings, sealants for ships, sealants for automobiles, and sealants for roads), and electrical insulating materials (insulating coating materials for electric wires and cables).
<プレポリマー>
プレポリマー(以下、「ポリエーテル化合物B」ともいう。)は、ポリエーテル化合物とポリイソシアネートの反応物である。ポリエーテル化合物の水酸基と、ポリイソシアネートのイソシアネート基とのウレタン化反応によって、ポリエーテル化合物と、ポリイソシアネートの間にウレタン結合が形成される。ポリエーテル化合物Bに導入されたポリイソシアネート単位の中のイソシアネート基のうち、ポリエーテル化合物Bの水酸基と未反応のまま残存したイソシアネート基が、ポリエーテル化合物Bの分子末端のイソシアネート基となる。また、ポリエーテル化合物単位の中の水酸基のうち、ポリイソシアネートのイソシアネート基と未反応のまま残存した水酸基が、ポリエーテル化合物Bの分子末端の水酸基となる。すなわち、ポリエーテル化合物Bの分子末端基は、水酸基及びイソシアネート基のいずれか一方又は両方を含む。
<Prepolymer>
The prepolymer (hereinafter also referred to as "polyether compound B") is a reaction product of a polyether compound and a polyisocyanate. A urethane bond is formed between the polyether compound and the polyisocyanate by a urethane reaction between the hydroxyl group of the polyether compound and the isocyanate group of the polyisocyanate. Among the isocyanate groups in the polyisocyanate unit introduced into the polyether compound B, the isocyanate group remaining unreacted with the hydroxyl group of the polyether compound B becomes the isocyanate group at the molecular end of the polyether compound B. In addition, among the hydroxyl groups in the polyether compound unit, the hydroxyl group remaining unreacted with the isocyanate group of the polyisocyanate becomes the hydroxyl group at the molecular end of the polyether compound B. That is, the molecular end group of the polyether compound B contains either one or both of a hydroxyl group and an isocyanate group.
ポリエーテル化合物BのMnは、1,000~1,000,000が好ましく、1,500~500,000がより好ましく、2,000~100,000がさらに好ましい。Mnが上記下限値以上であると、接着剤やコーティング材として用いたときに充分な柔軟性を付与し、良好な伸び特性が得られる。Mnが上記上限値以下であると、ポリエーテル化合物Bの粘度を低く抑えることができ、取り扱いが容易となる。 The Mn of polyether compound B is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 1,500 to 500,000, and even more preferably 2,000 to 100,000. When Mn is equal to or greater than the lower limit, sufficient flexibility is imparted and good elongation properties are obtained when used as an adhesive or coating material. When Mn is equal to or less than the upper limit, the viscosity of polyether compound B can be kept low, making it easy to handle.
ポリエーテル化合物BのMw/Mnは、1.00~1.50が好ましく、1.00~1.45がより好ましく、1.00~1.40がさらに好ましい。Mw/Mnが上記上限値以下であると、良好な伸び物性が得られやすく、また粘度が下がり作業性が良好となる。 The Mw/Mn of polyether compound B is preferably 1.00 to 1.50, more preferably 1.00 to 1.45, and even more preferably 1.00 to 1.40. When Mw/Mn is equal to or less than the upper limit, good elongation properties are easily obtained, and the viscosity is reduced, resulting in good workability.
ポリエーテル化合物Bの分子末端がイソシアネート基の場合、ポリエーテル化合物Bの総質量に対する、イソシアネート基の含有量は、0.1~20質量%が好ましく、0.5~18質量%がより好ましく、1~15質量%がさらに好ましい。
イソシアネート基の含有量が上記下限値以上であると、硬化物の引張強度が向上しやすい。イソシアネート基の含有量が上記上限値以下であると、反応中にゲル化が起きにくくなる。
When the molecular terminal of polyether compound B is an isocyanate group, the content of the isocyanate group relative to the total mass of polyether compound B is preferably 0.1 to 20 mass%, more preferably 0.5 to 18 mass%, and further preferably 1 to 15 mass%.
When the content of isocyanate groups is equal to or greater than the above lower limit, the tensile strength of the cured product is likely to be improved.When the content of isocyanate groups is equal to or less than the above upper limit, gelation is unlikely to occur during the reaction.
ポリエーテル化合物Bの総質量に対する、ウレタン結合の含有量は、0.01~40質量%が好ましく、0.1~30質量%がより好ましく、1~15質量%がさらに好ましい。 The content of urethane bonds relative to the total mass of polyether compound B is preferably 0.01 to 40 mass%, more preferably 0.1 to 30 mass%, and even more preferably 1 to 15 mass%.
ポリエーテル化合物Bの測定温度25℃での粘度は、100~100,000mPa・sが好ましく、200~50,000mPa・sがより好ましく、500~30,000mPa/sがさらに好ましい。粘度が上記上限値以下であると、取り扱いに優れる。 The viscosity of polyether compound B at a measurement temperature of 25°C is preferably 100 to 100,000 mPa·s, more preferably 200 to 50,000 mPa·s, and even more preferably 500 to 30,000 mPa/s. If the viscosity is equal to or less than the upper limit, handling is excellent.
<プレポリマーの製造方法>
ポリエーテル化合物Bの製造方法では、ポリエーテル化合物と、ポリイソシアネートを反応させる。必要に応じて、ウレタン化触媒を使用してもよい。ポリエーテル化合物は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Production method of prepolymer>
In the method for producing the polyether compound B, a polyether compound is reacted with a polyisocyanate. If necessary, a urethane catalyst may be used. The polyether compound may be used alone or in combination of two or more kinds.
ポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。ポリイソシアネートが有するイソシアネート基の数は、2~3個が好ましく、2個がより好ましい。 Examples of polyisocyanates include aliphatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, aromatic polyisocyanates, and araliphatic polyisocyanates. The number of isocyanate groups contained in the polyisocyanate is preferably 2 to 3, and more preferably 2.
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート及びヘキサメチレンジイソシアネート等の直鎖脂肪族ポリイソシアネート、並びに2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2-メチルペンタン-1,5-ジイソシアネート及び3-メチルペンタン-1,5-ジイソシアネート等の分岐脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。 Examples of aliphatic polyisocyanates include linear aliphatic polyisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, and hexamethylene diisocyanate, as well as branched aliphatic polyisocyanates such as 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2-methylpentane-1,5-diisocyanate, and 3-methylpentane-1,5-diisocyanate.
脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート(3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、IPDI)、水添キシリレンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート及び1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンが挙げられる。 Examples of alicyclic polyisocyanates include isophorone diisocyanate (3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate, IPDI), hydrogenated xylylene diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate, and 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane.
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタ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(ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート、MDI)、4,4’-ジベンジルジイソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,3-フェニレンジイソシアネート及び1,4-フェニレンジイソシアネートが挙げられる。 Examples of aromatic polyisocyanates include tolylene diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (diphenylmethane 4,4'-diisocyanate, MDI), 4,4'-dibenzyl diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, and 1,4-phenylene diisocyanate.
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート及びα,α,α,α-テトラメチルキシリレンジイソシアネートが挙げられる。 Examples of aromatic aliphatic polyisocyanates include dialkyldiphenylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethane diisocyanate, and α,α,α,α-tetramethylxylylene diisocyanate.
ポリイソシアネートとしては、脂環式ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネートが好ましく、IPDI、MDI、TDIがより好ましい。
ポリイソシアネート1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
As the polyisocyanate, alicyclic polyisocyanates and aromatic polyisocyanates are preferred, and IPDI, MDI and TDI are more preferred.
One type of polyisocyanate may be used alone, or two or more types may be used in combination.
ポリエーテル化合物Bの分子末端の官能基は、ポリエーテル化合物の水酸基の総量に対するポリイソシアネートのイソシアネート基の総量のモル比(以下、「NCO/OH比」ともいう。)を調整することにより制御できる。例えば、分子末端がイソシアネート基であるポリエーテル化合物Bを製造する場合、NCO/OH比は、2~10が好ましく、2~8がより好ましく、2~7がさらに好ましく、2~5が特に好ましい。分子末端が水酸基であるポリエーテル化合物Bを製造する場合、NCO/OH比は、0.1~0.8が好ましく、0.2~0.7がより好ましく、0.3~0.6がさらに好ましい。 The functional groups at the molecular ends of polyether compound B can be controlled by adjusting the molar ratio of the total amount of isocyanate groups in the polyisocyanate to the total amount of hydroxyl groups in the polyether compound (hereinafter also referred to as the "NCO/OH ratio"). For example, when producing polyether compound B whose molecular ends are isocyanate groups, the NCO/OH ratio is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 8, even more preferably 2 to 7, and particularly preferably 2 to 5. When producing polyether compound B whose molecular ends are hydroxyl groups, the NCO/OH ratio is preferably 0.1 to 0.8, more preferably 0.2 to 0.7, and even more preferably 0.3 to 0.6.
ウレタン化触媒としては、3級アミン化合物及び有機金属化合物から選択される1種以上が好ましい。なお、反応性の高いポリイソシアネートを使用する場合、ウレタン化触媒を使用しなくてもよい。 As the urethane catalyst, one or more selected from tertiary amine compounds and organometallic compounds are preferred. When a highly reactive polyisocyanate is used, it is not necessary to use a urethane catalyst.
3級アミン化合物としては、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)-ウンデセン-7が挙げられる。 Examples of tertiary amine compounds include triethylamine, triethylenediamine, and 1,8-diazabicyclo(5,4,0)-undecene-7.
有機金属系化合物としては、錫系化合物及び非錫系化合物から選択される1種以上が好ましい。
錫系化合物としては、例えば、ジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジブロマイド、ジブチル錫ジマレエート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫スルファイド、トリブチル錫スルファイド、トリブチル錫オキシド、トリブチル錫アセテート、トリエチル錫エトキサイド、トリブチル錫エトキサイド、ジオクチル錫オキシド、トリブチル錫クロライド、トリブチル錫トリクロロアセテート及び2-エチルヘキサン酸錫が挙げられる。
非錫系化合物としては、例えば、ジブチルチタニウムジクロライド、テトラブチルチタネート及びブトキシチタニウムトリクロライド等のチタン系化合物、オレイン酸鉛、2-エチルヘキサン酸鉛、安息香酸鉛及びナフテン酸鉛等の鉛系化合物、2-エチルヘキサン酸鉄及び鉄アセチルアセトネート等の鉄系化合物、安息香酸コバルト及び2-エチルヘキサン酸コバルト等のコバルト系化合物、ナフテン酸亜鉛及び2-エチルヘキサン酸亜鉛等の亜鉛系化合物、並びにナフテン酸ジルコニウム等のジルコニウム系化合物が挙げられる。
The organometallic compound is preferably at least one selected from tin-based compounds and non-tin-based compounds.
Examples of tin compounds include dibutyltin dichloride, dibutyltin oxide, dibutyltin dibromide, dibutyltin dimaleate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin sulfide, tributyltin sulfide, tributyltin oxide, tributyltin acetate, triethyltin ethoxide, tributyltin ethoxide, dioctyltin oxide, tributyltin chloride, tributyltin trichloroacetate, and tin 2-ethylhexanoate.
Examples of non-tin compounds include titanium compounds such as dibutyltitanium dichloride, tetrabutyltitanium trichloride, and butoxytitanium trichloride; lead compounds such as lead oleate, lead 2-ethylhexanoate, lead benzoate, and lead naphthenate; iron compounds such as iron 2-ethylhexanoate and iron acetylacetonate; cobalt compounds such as cobalt benzoate and cobalt 2-ethylhexanoate; zinc compounds such as zinc naphthenate and zinc 2-ethylhexanoate; and zirconium compounds such as zirconium naphthenate.
ウレタン化触媒は、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
ウレタン化触媒を使用する場合のウレタン化触媒の使用量としては、例えば、ポリエーテル化合物の100質量部に対して、0.001~1.0質量部が好ましい。
The urethanization catalyst may be used alone or in combination of two or more kinds.
When a urethanization catalyst is used, the amount of the urethanization catalyst used is preferably, for example, 0.001 to 1.0 part by mass per 100 parts by mass of the polyether compound.
ポリエーテル化合物Bの製造には、必要に応じて、溶媒を用いることができる。
溶媒としては、アセトン及びメチルエチルケトン等のケトン、酢酸エチル等のエステル、並びにトルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素から選択される1種以上が好ましい。
溶媒は、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
溶媒を使用する場合の溶媒の使用量は、特に限定されないが、ポリエーテル化合物の100質量部に対して、100~1000質量部が好ましい。
In the production of the polyether compound B, a solvent can be used, if necessary.
The solvent is preferably one or more selected from ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as ethyl acetate, and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene.
The solvent may be used alone or in combination of two or more kinds.
When a solvent is used, the amount of the solvent used is not particularly limited, but is preferably 100 to 1,000 parts by mass per 100 parts by mass of the polyether compound.
ポリエーテル化合物Bの製造方法としては、例えば、ポリエーテル化合物、ポリイソシアネート、並びに必要に応じてウレタン化触媒及び溶媒を混合する方法が挙げられる。また、ポリエーテル化合物、並びに必要に応じてウレタン化触媒及び溶媒を混合して得られた混合液に、ポリイソシアネートを滴下添加する方法でもよい。 The method for producing polyether compound B may, for example, be a method of mixing a polyether compound, a polyisocyanate, and, if necessary, a urethane-forming catalyst and a solvent. Alternatively, a method may be used in which polyisocyanate is added dropwise to a mixed liquid obtained by mixing a polyether compound, and, if necessary, a urethane-forming catalyst and a solvent.
反応温度は、50~120℃が好ましく、50~100℃がより好ましい。反応温度が上記下限値以上であると、ウレタン化反応が促進されやすい。反応温度が上記上限値以下であると、ウレタン反応以外の副反応を抑制しやすい。 The reaction temperature is preferably 50 to 120°C, more preferably 50 to 100°C. If the reaction temperature is equal to or higher than the lower limit, the urethane reaction is likely to be accelerated. If the reaction temperature is equal to or lower than the upper limit, side reactions other than the urethane reaction are likely to be suppressed.
ウレタン化触媒を使用する場合、反応終了後には、反応停止剤を添加して、ウレタン化触媒を不活性化させることが好ましい。反応停止剤としては、例えば、アセチルアセトンが挙げられる。
反応停止剤は、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
When a urethanization catalyst is used, it is preferable to inactivate the urethanization catalyst after the completion of the reaction by adding a reaction terminator such as acetylacetone.
The reaction terminator may be used alone or in combination of two or more kinds.
反応後に未反応のポリイソシアネートが残存する場合、蒸留によりポリイソシアネートを除去し、ポリエーテル化合物Bを精製することが好ましい。 If unreacted polyisocyanate remains after the reaction, it is preferable to remove the polyisocyanate by distillation and purify polyether compound B.
(プレポリマーを含むポリウレタン組成物)
ポリエーテル化合物Bは、ポリウレタン組成物に使用される。ポリウレタン組成物は、ポリエーテル化合物Bと、必要に応じてその他の任意成分とを混合して得られる。ポリエーテル化合物Bとして、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ポリウレタン組成物の総質量に対するポリエーテル化合物Bの含有割合は、15質量%以上100質量%以下であり、30~100質量%が好ましい。ポリウレタン組成物は、ポリエーテル化合物B以外の任意成分をさらに含有してもよい。
(Polyurethane Composition Containing Prepolymer)
The polyether compound B is used in a polyurethane composition. The polyurethane composition is obtained by mixing the polyether compound B with other optional components as necessary. As the polyether compound B, only one type may be used, or two or more types may be used in combination.
The content ratio of polyether compound B to the total mass of the polyurethane composition is 15 mass % or more and 100 mass % or less, and preferably 30 to 100 mass %. The polyurethane composition may further contain optional components other than polyether compound B.
ポリウレタン組成物に含まれる任意成分としては、触媒、充填材、可塑剤、安定剤、顔料、繊維、染料、乾燥剤、接着性向上剤、レオロジー改質剤、溶媒、天然樹脂、非反応性ポリマー、その他の添加剤が例示される。任意成分はそれぞれ1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。ポリウレタン組成物が任意成分を含む場合、ポリウレタン組成物の総質量に対する任意成分の含有量は0質量%超50質量%以下が好ましい。 Optional components contained in the polyurethane composition include catalysts, fillers, plasticizers, stabilizers, pigments, fibers, dyes, drying agents, adhesion improvers, rheology modifiers, solvents, natural resins, non-reactive polymers, and other additives. Each of the optional components may be used alone or in combination of two or more. When the polyurethane composition contains optional components, the content of the optional components relative to the total mass of the polyurethane composition is preferably more than 0 mass% and not more than 50 mass%.
ポリウレタン組成物と、硬化剤を反応させることにより硬化物を製造できる。ポリエーテル化合物Bの分子末端がイソシアネート基の場合、活性水素を有する硬化剤が使用される。硬化剤が有する活性水素含有基は水酸基が好ましい。ポリエーテル化合物Bの分子末端が水酸基の場合、イソシアネート基を有する硬化剤が使用される。
ポリエーテル化合物Bの分子末端がイソシアネート基の場合、ポリウレタン組成物に含まれるポリエーテル化合物Bのイソシアネート基と硬化剤の活性水素含有基(例えば、水酸基)がウレタン化反応することによりポリエーテル化合物Bがウレタン結合により架橋され、硬化物が得られる。ポリエーテル化合物Bの分子末端が水酸基の場合、ポリウレタン組成物に含まれるポリエーテル化合物Bの水酸基と硬化剤のイソシアネート基がウレタン化反応することによりポリエーテル化合物Bがウレタン結合により架橋され、硬化物が得られる。
水酸基を有する硬化剤の場合、硬化剤中の水酸基の数は2個以上が好ましく、2~4個がより好ましく、2~3個がさらに好ましい。なお、水は水酸基を2個有する硬化剤とする。
イソシアネート基を有する硬化剤の場合、硬化剤中のイソシアネート基の数は2個以上が好ましく、2~4個がより好ましく、2~3個がさらに好ましい。
A cured product can be produced by reacting a polyurethane composition with a curing agent. When the molecular end of the polyether compound B is an isocyanate group, a curing agent having active hydrogen is used. The active hydrogen-containing group of the curing agent is preferably a hydroxyl group. When the molecular end of the polyether compound B is a hydroxyl group, a curing agent having an isocyanate group is used.
When the molecular end of polyether compound B is an isocyanate group, the isocyanate group of polyether compound B contained in the polyurethane composition and the active hydrogen-containing group (e.g., hydroxyl group) of the curing agent undergo a urethane reaction to crosslink polyether compound B with a urethane bond, thereby obtaining a cured product. When the molecular end of polyether compound B is a hydroxyl group, the hydroxyl group of polyether compound B contained in the polyurethane composition and the isocyanate group of the curing agent undergo a urethane reaction to crosslink polyether compound B with a urethane bond, thereby obtaining a cured product.
In the case of a curing agent having a hydroxyl group, the number of hydroxyl groups in the curing agent is preferably 2 or more, more preferably 2 to 4, and even more preferably 2 to 3. Note that water is a curing agent having two hydroxyl groups.
In the case of a curing agent having an isocyanate group, the number of isocyanate groups in the curing agent is preferably 2 or more, more preferably 2 to 4, and even more preferably 2 to 3.
水酸基を有する硬化剤としては、ポリエーテル化合物の製造方法で説明した開始剤、水が例示される。
イソシアネート基を有する硬化剤としては、上記ポリイソシアネートが例示される。
Examples of the curing agent having a hydroxyl group include the initiators and water described in the method for producing the polyether compound.
The curing agent having an isocyanate group is exemplified by the above-mentioned polyisocyanates.
ポリエーテル化合物Bの分子末端がイソシアネート基の場合、硬化剤の水酸基の総量に対するポリエーテル化合物Bのイソシアネート基の総量のモル比は1超が好ましく、1.0~1.2がより好ましい。
ポリエーテル化合物Bの分子末端が水酸基の場合、硬化剤のイソシアネート基の総量に対するポリエーテル化合物Bの水酸基の総量のモル比は、0.8超が好ましく、0.8~1.2がより好ましい。
When the molecular terminal of polyether compound B is an isocyanate group, the molar ratio of the total amount of isocyanate groups of polyether compound B to the total amount of hydroxyl groups of the curing agent is preferably more than 1, more preferably 1.0 to 1.2.
When the molecular terminal of polyether compound B is a hydroxyl group, the molar ratio of the total amount of hydroxyl groups of polyether compound B to the total amount of isocyanate groups of the curing agent is preferably more than 0.8, more preferably 0.8 to 1.2.
ポリウレタン組成物及び硬化剤の混合方法としては、硬化剤以外の全てを予め配合して得られた1液型組成物であるポリウレタン組成物を密封保存して、施工後に空気中の湿気により硬化させる1液型でもよく、主剤組成物であるポリウレタン組成物と、少なくとも硬化剤を含む硬化剤組成物とを別々に保存し、使用前に硬化剤組成物と主剤組成物を混合する2液型でもよい。1液型の場合、空気中の湿気(水)が硬化剤として機能する。すなわち、ポリエーテル化合物Bの分子末端がイソシアネート基の場合、1液型が好ましい。
1液型組成物は、水分を含まないことが好ましい。水分を含む配合成分を予め脱水乾燥するか、また1液型組成物調製中に減圧して脱水することが好ましい。
2液型の場合、硬化剤組成物は水を含んでもよい、主剤組成物は、少量の水分を含んでもゲル化し難いが、貯蔵安定性の点からは配合成分を予め脱水乾燥することが好ましい。2液型の場合、上記任意成分は硬化剤組成物に含まれていてもよい。
貯蔵安定性を向上させるために、1液型組成物又は2液型の主剤組成物に脱水剤を添加してもよい。
反応温度としては、20~40℃が好ましい。1液型の場合、上記反応温度における相対湿度は40~60%が好ましい。
The method of mixing the polyurethane composition and the curing agent may be a one-component type in which the polyurethane composition, which is a one-component composition obtained by previously mixing everything except the curing agent, is sealed and stored, and then cured by moisture in the air after application, or a two-component type in which the polyurethane composition, which is the base composition, and the curing agent composition containing at least the curing agent are stored separately, and the curing agent composition and the base composition are mixed before use. In the case of the one-component type, moisture (water) in the air functions as the curing agent. That is, when the molecular end of the polyether compound B is an isocyanate group, the one-component type is preferred.
The one-liquid composition preferably does not contain water. It is preferable that the components containing water are dehydrated and dried in advance, or that they are dehydrated under reduced pressure during the preparation of the one-liquid composition.
In the case of the two-liquid type, the hardener composition may contain water. The base composition is unlikely to gel even if it contains a small amount of water, but from the viewpoint of storage stability, it is preferable to dehydrate and dry the blended components in advance. In the case of the two-liquid type, the above-mentioned optional components may be included in the hardener composition.
In order to improve storage stability, a dehydrating agent may be added to the one-liquid composition or the two-liquid base composition.
The reaction temperature is preferably 20 to 40° C. In the case of a one-liquid type, the relative humidity at the above reaction temperature is preferably 40 to 60%.
(プレポリマーを含むポリウレタン組成物の用途)
プレポリマーを含むポリウレタン組成物の用途としては、接着剤、シーリング材(例えば建築用弾性シーリング材、複層ガラス用シーリング材、ガラス端部の防錆・防水用封止材、太陽電池裏面封止材、建造物用密封材、船舶用密封材、自動車用密封材、道路用密封材)、コーティング材(塗料用途)、電気絶縁材料(電線・ケーブル用絶縁被覆材)、が好適である。
接着剤としては、プラスチック同士の接合、金属同士の接合、プラスチックと金属の接合用の弾性接着剤として好適である。また、弾性シーリング材、弾性コーティング材としても好適である。
(Uses of polyurethane compositions containing prepolymers)
Suitable applications of the polyurethane composition containing a prepolymer include adhesives, sealants (e.g., elastic sealants for architecture, sealants for insulating glass, anti-rust and waterproof sealants for glass ends, sealants for the rear surfaces of solar cells, sealants for buildings, sealants for ships, sealants for automobiles, and sealants for roads), coating materials (for paint applications), and electrical insulating materials (insulating coating materials for electric wires and cables).
As an adhesive, it is suitable as an elastic adhesive for joining plastics together, metals together, and plastics and metals, and is also suitable as an elastic sealing material and elastic coating material.
<重合性不飽和基を有するポリエーテル化合物>
重合性不飽和基を有するポリエーテル化合物(以下、「ポリエーテル化合物C」ともいう。)は、ポリエーテル化合物と重合性不飽和基を有する化合物の反応物である。重合性不飽和基としては、分子末端の炭素-炭素2重結合が例示される。重合性不飽和基としては、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基が好ましい。「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基及びメタクリロイル基の総称である。「(メタ)アクリロイルオキシ基」は、アクリロイルオキシ基及びメタクリロイルオキシ基の総称である。
<Polyether Compound Having Polymerizable Unsaturated Group>
A polyether compound having a polymerizable unsaturated group (hereinafter also referred to as "polyether compound C") is a reaction product of a polyether compound and a compound having a polymerizable unsaturated group. An example of the polymerizable unsaturated group is a carbon-carbon double bond at a molecular terminal. Preferred polymerizable unsaturated groups are a (meth)acryloyl group and a (meth)acryloyloxy group. "(meth)acryloyl group" is a general term for an acryloyl group and a methacryloyl group. "(meth)acryloyloxy group" is a general term for an acryloyloxy group and a methacryloyloxy group.
ポリエーテル化合物Cは、末端基を1分子中に平均で1.0個以上有する。樹脂化したときの架橋反応や硬化性がより良好となることから、平均末端基数は、1.0~8.0個が好ましく、2.0~6.0個がより好ましく、2.0~4.0個がさらに好ましい。ポリエーテル化合物Cの末端基数は、上記ポリエーテル化合物の末端基数と同じである。 Polyether compound C has an average of 1.0 or more terminal groups per molecule. Since this improves the crosslinking reaction and curing properties when resinified, the average number of terminal groups is preferably 1.0 to 8.0, more preferably 2.0 to 6.0, and even more preferably 2.0 to 4.0. The number of terminal groups of polyether compound C is the same as the number of terminal groups of the above polyether compound.
ポリエーテル化合物Cの1つの末端基あたりの重合性不飽和基の平均数は、0.5~2.0個が好ましく、0.8~1.2個がより好ましい。重合性不飽和基の平均数が上記下限値以上であると樹脂化したときの架橋反応や硬化性が良好となりやすい。重合性不飽和基の平均数が上記上限値以下であると樹脂に充分な柔軟性を付与し、良好な伸び特性が得られやすい。 The average number of polymerizable unsaturated groups per terminal group of the polyether compound C is preferably 0.5 to 2.0, and more preferably 0.8 to 1.2. If the average number of polymerizable unsaturated groups is equal to or greater than the above lower limit, the crosslinking reaction and curing properties when resinified tend to be good. If the average number of polymerizable unsaturated groups is equal to or less than the above upper limit, the resin is given sufficient flexibility, and good elongation properties tend to be obtained.
ポリエーテル化合物Cの1分子当たりの重合性不飽和基の平均数は、1.0~8.0個が好ましく、1.5~6.0個がより好ましく、2.0~4.0個がさらに好ましい。重合性不飽和基の平均数が上記下限値以上であると樹脂化したときの架橋反応や硬化性が良好となりやすい。重合性不飽和基の平均数が上記上限値以下であると樹脂に充分な柔軟性を付与し、良好な伸び特性が得られやすい。 The average number of polymerizable unsaturated groups per molecule of polyether compound C is preferably 1.0 to 8.0, more preferably 1.5 to 6.0, and even more preferably 2.0 to 4.0. If the average number of polymerizable unsaturated groups is equal to or greater than the above lower limit, the crosslinking reaction and curing properties when resinified tend to be good. If the average number of polymerizable unsaturated groups is equal to or less than the above upper limit, the resin is given sufficient flexibility, and good elongation properties tend to be obtained.
ポリエーテル化合物CのMnは、1,000~1,000,000が好ましく、1,500~500,000がより好ましく、2,000~100,000がさらに好ましい。Mnが上記下限値以上であると、接着剤やコーティング材として用いたときに充分な柔軟性を付与し、良好な伸び特性が得られやすい。Mnが上記上限値以下であると、ポリエーテル化合物Cの粘度を低く抑えることができ、取り扱いが容易となる。 The Mn of polyether compound C is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 1,500 to 500,000, and even more preferably 2,000 to 100,000. When Mn is equal to or greater than the lower limit, sufficient flexibility is imparted when used as an adhesive or coating material, and good elongation properties are easily obtained. When Mn is equal to or less than the upper limit, the viscosity of polyether compound C can be kept low, making it easy to handle.
ポリエーテル化合物CのMw/Mnは、1.00~1.50が好ましく、1.00~1.45がより好ましく、1.00~1.40がさらに好ましい。Mw/Mnが上記上限値以下であると、良好な伸び物性が得られやすく、また粘度が下がり作業性が良好となる。 The Mw/Mn of polyether compound C is preferably 1.00 to 1.50, more preferably 1.00 to 1.45, and even more preferably 1.00 to 1.40. When Mw/Mn is equal to or less than the upper limit, good elongation properties are easily obtained, and the viscosity is reduced, improving workability.
ポリエーテル化合物Cがウレタン結合を有する場合、ポリエーテル化合物Cの総質量に対する、ウレタン結合の含有量は、0.01~40質量%が好ましく、0.1~30質量%がより好ましく、1~15質量%がさらに好ましい。 When polyether compound C has a urethane bond, the content of the urethane bond relative to the total mass of polyether compound C is preferably 0.01 to 40 mass%, more preferably 0.1 to 30 mass%, and even more preferably 1 to 15 mass%.
ポリエーテル化合物Cの測定温度25℃での粘度は、100~100,000mPa・sが好ましく、200~50,000mPa・sがより好ましく、500~30,000mPa/sがさらに好ましい。粘度が上記上限値以下であると、取り扱いに優れる。 The viscosity of polyether compound C at a measurement temperature of 25°C is preferably 100 to 100,000 mPa·s, more preferably 200 to 50,000 mPa·s, and even more preferably 500 to 30,000 mPa/s. If the viscosity is equal to or less than the upper limit above, handling is excellent.
<重合性不飽和基を有するポリエーテル化合物の製造方法>
ポリエーテル化合物Cの製造方法では、ポリエーテル化合物の水酸基を、重合性不飽和基を有する基に変換する。
ポリエーテル化合物Cの製造方法としては、下記の方法(a2)、(b2)又は(c2)による製造方法が挙げられる。
方法(a2):ポリエーテル化合物の水酸基に上記水酸基と反応しうる官能基と重合性不飽和基とを有する化合物(以下、「化合物1」ともいう。)を反応させて、水酸基を、重合性不飽和基を有する基に変換する方法。
方法(b2):ポリエーテル化合物の水酸基と、ポリイソシアネートを反応させ、分子末端がイソシアネート基であるプレポリマーを得、次いでイソシアネート基と反応し得る官能基と重合性不飽和基とを有する化合物(以下、「化合物2」ともいう。)を反応させて、水酸基を、重合性不飽和基を有する基に変換する方法。
方法(c2):ポリエーテル化合物の水酸基と、ポリイソシアネートを反応させ、分子末端が水酸基であるプレポリマーを得、次いで上記化合物1を反応させて、水酸基を、重合性不飽和基を有する基に変換する方法。
<Method of producing polyether compound having polymerizable unsaturated group>
In the method for producing the polyether compound C, a hydroxyl group of the polyether compound is converted into a group having a polymerizable unsaturated group.
The method for producing the polyether compound C may be the following method (a2), (b2) or (c2).
Method (a2): A method in which a compound having a functional group reactive with the hydroxyl group of a polyether compound and a polymerizable unsaturated group (hereinafter also referred to as "compound 1") is reacted with the hydroxyl group to convert the hydroxyl group into a group having a polymerizable unsaturated group.
Method (b2): A method in which a hydroxyl group of a polyether compound is reacted with a polyisocyanate to obtain a prepolymer having an isocyanate group at the molecular end, and then a compound having a functional group reactive with an isocyanate group and a polymerizable unsaturated group (hereinafter also referred to as "compound 2") is reacted to convert the hydroxyl group into a group having a polymerizable unsaturated group.
Method (c2): A method in which a hydroxyl group of a polyether compound is reacted with a polyisocyanate to obtain a prepolymer having a hydroxyl group at the molecular end, and then the prepolymer is reacted with the above-mentioned compound 1 to convert the hydroxyl group into a group having a polymerizable unsaturated group.
方法(b2)における分子末端がイソシアネート基であるプレポリマーとしては、上述の分子末端がイソシアネート基であるポリエーテル化合物Bを使用できる。方法(c2)における分子末端が水酸基であるプレポリマーとしては、上述の分子末端が水酸基であるポリエーテル化合物Bを使用できる。 As the prepolymer having an isocyanate group at the molecular end in method (b2), the above-mentioned polyether compound B having an isocyanate group at the molecular end can be used. As the prepolymer having a hydroxyl group at the molecular end in method (c2), the above-mentioned polyether compound B having a hydroxyl group at the molecular end can be used.
化合物1としては、イソシアネート基1個と、重合性不飽和基を有する化合物が好ましく、イソシアネート基を1個有する(メタ)アクリレートがより好ましく、イソシアネートアルキル(メタ)アクリレートがさらに好ましく、イソシアネートアルキル基のイソシアネート基中の炭素を除く炭素数が8以下のイソシアネートアルキル(メタ)アクリレートが特に好ましく、イソシアネートアルキル基のイソシアネート基中の炭素を除く炭素数が4以下のイソシアネートアルキル(メタ)アクリレートが最も好ましい。「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの総称である。
化合物2としては、2-イソシアネートエチル(メタ)アクリレート、イソシアネートメチル(メタ)アクリレート等が例示される。市販品としては、カレンズ-AOI、カレンズ-MOI(いずれも、昭和電工社製品名)が挙げられる。
Compound 1 is preferably a compound having one isocyanate group and a polymerizable unsaturated group, more preferably a (meth)acrylate having one isocyanate group, even more preferably an isocyanate alkyl (meth)acrylate, particularly preferably an isocyanate alkyl (meth)acrylate having 8 or less carbon atoms excluding the carbon in the isocyanate group of the isocyanate alkyl group, and most preferably an isocyanate alkyl (meth)acrylate having 4 or less carbon atoms excluding the carbon in the isocyanate group of the isocyanate alkyl group. "(Meth)acrylate" is a general term for acrylate and methacrylate.
Examples of compound 2 include 2-isocyanate ethyl (meth)acrylate, isocyanate methyl (meth)acrylate, etc. Commercially available products include Karenz-AOI and Karenz-MOI (both are product names of Showa Denko KK).
化合物2としては、水酸基やアミノ基等の活性水素含有基と、重合性不飽和基を有する化合物が好ましく、水酸基やアミノ基等の活性水素含有基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、水酸基を1個有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート又はヒドロキシシクロアルキル(メタ)アクリレートがさらに好ましく、アルキル基の炭素数が8以下のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
化合物2としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等が例示される。市販品としては、ライトエステルHO-250(N)、ライトエステルHOP(N)、ライトエステルHOA(N)、ライトエステルHOP-A(N)、ライトエステルHOB(N)(いずれも、共栄化学社製品名)、4-HBA(大阪有機化学工業社製品名)挙げられる。
As compound 2, a compound having an active hydrogen-containing group such as a hydroxyl group or an amino group, and a polymerizable unsaturated group is preferable, a (meth)acrylate having an active hydrogen-containing group such as a hydroxyl group or an amino group is preferable, a hydroxyalkyl (meth)acrylate or a hydroxycycloalkyl (meth)acrylate having one hydroxyl group is more preferable, and a hydroxyalkyl (meth)acrylate having an alkyl group with 8 or less carbon atoms is particularly preferable.
Examples of compound 2 include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth)acrylate, etc. Commercially available products include Light Ester HO-250(N), Light Ester HOP(N), Light Ester HOA(N), Light Ester HOP-A(N), Light Ester HOB(N) (all of which are Kyoei Chemical Co., Ltd. product names), and 4-HBA (Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd. product name).
ポリエーテル化合物Cを含む組成物が光硬化性組成物である場合、ポリエーテル化合物Cに含まれる重合性不飽和基の全てがアクリロイルオキシ基であることが好ましい。このようなポリエーテル化合物Cは、化合物1及び2における重合性不飽和基がアクリロイルオキシ基である化合物を使用することにより得られる。 When the composition containing polyether compound C is a photocurable composition, it is preferable that all of the polymerizable unsaturated groups contained in polyether compound C are acryloyloxy groups. Such a polyether compound C can be obtained by using compounds 1 and 2 in which the polymerizable unsaturated groups are acryloyloxy groups.
方法(a2)及び(c2)における、ポリエーテル化合物の水酸基の量又は分子末端が水酸基であるプレポリマー中の水酸基の量に対する、化合物1の使用量のモル比は、0.8~1.2が好ましく、0.9~1.1がより好ましく、0.95~1.05がさらに好ましい。
方法(b2)における、分子末端がイソシアネート基であるプレポリマー中のイソシアネート基の量に対する、化合物2の使用量のモル比は、1超でもよい。過剰の化合物2は未反応で残存するが、ポリエーテル化合物Cを含む組成物に含有してもよい。上記モル比は、0.8~1.5が好ましく、0.9~1.3がより好ましく、0.95~1.1がさらに好ましい。
In the methods (a2) and (c2), the molar ratio of the amount of compound 1 used relative to the amount of hydroxyl groups in the polyether compound or the amount of hydroxyl groups in the prepolymer having hydroxyl groups at the molecular terminals is preferably from 0.8 to 1.2, more preferably from 0.9 to 1.1, and even more preferably from 0.95 to 1.05.
In the method (b2), the molar ratio of the amount of compound 2 used relative to the amount of isocyanate groups in the prepolymer having an isocyanate group at the molecular terminal may be more than 1. Excess compound 2 remains unreacted, but may be contained in the composition containing polyether compound C. The molar ratio is preferably 0.8 to 1.5, more preferably 0.9 to 1.3, and even more preferably 0.95 to 1.1.
方法(a2)、(b2)及び(c2)における、水酸基と、前記水酸基と反応しうる官能基との反応、イソシアネート基と、前記イソシアネート基と反応し得る官能基との反応は、本分野で公知の方法を採用できる。上記反応が水酸基とイソシアネート基の反応の場合、必要に応じて上述のウレタン化触媒を使用してもよい。 In the methods (a2), (b2) and (c2), the reaction between a hydroxyl group and a functional group capable of reacting with the hydroxyl group, and the reaction between an isocyanate group and a functional group capable of reacting with the isocyanate group can be carried out by a method known in the art. When the reaction is between a hydroxyl group and an isocyanate group, the above-mentioned urethane catalyst may be used as necessary.
(重合性不飽和基を有するポリエーテル化合物を含む組成物)
ポリエーテル化合物Cは、硬化性組成物に使用される。硬化性組成物は、ポリエーテル化合物Cと、その他の任意成分とを混合して得られる。ポリエーテル化合物Cとして、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
硬化性成物の総質量に対するポリエーテル化合物Cの含有量は、65質量%以上が好ましく、75質量%以上がより好ましい。
(Composition containing a polyether compound having a polymerizable unsaturated group)
The polyether compound C is used in a curable composition. The curable composition is obtained by mixing the polyether compound C with other optional components. As the polyether compound C, only one type may be used, or two or more types may be used in combination.
The content of the polyether compound C relative to the total mass of the curable composition is preferably 65 mass % or more, and more preferably 75 mass % or more.
硬化性組成物は、ポリエーテル化合物C以外に、ポリエーテル化合物C以外の重合性不飽和基を有する化合物(以下、「その他の化合物」ともいう。)、光重合開始剤、その他の成分を含有してもよい。 In addition to polyether compound C, the curable composition may contain a compound having a polymerizable unsaturated group other than polyether compound C (hereinafter also referred to as "other compound"), a photopolymerization initiator, and other components.
その他の化合物としては、以下のその他の化合物1及び2が例示される。
その他の化合物1は、ポリエーテル化合物C以外の化合物であり、(メタ)アクリロイルオキシ基を1個有し、水酸基を1個以上有する化合物が好ましく、水酸基を1個又は2個有することが好ましい。その他の化合物1は、ポリオキシアルキレン鎖を有する化合物でよく、その場合は、ウレタン結合及びウレア結合を有しない化合物(上記方法(a2)~(c2)以外で製造された化合物)が好ましい。その他の化合物は、ラクトンを開環付加重合して得られる脂肪族ポリエステル鎖を有する化合物であってもよい。
Examples of the other compounds include the following other compounds 1 and 2.
The other compound 1 is a compound other than the polyether compound C, and is preferably a compound having one (meth)acryloyloxy group and one or more hydroxyl groups, and preferably has one or two hydroxyl groups. The other compound 1 may be a compound having a polyoxyalkylene chain, and in this case, a compound having no urethane bond or urea bond (a compound produced by a method other than the above methods (a2) to (c2)) is preferred. The other compound may be a compound having an aliphatic polyester chain obtained by ring-opening addition polymerization of lactone.
その他の化合物1としては、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ジヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ラクトン変性ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリオキシアルキレンジオールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸-モノエポキシド付加物等が例示される。 Other examples of compound 1 include hydroxyalkyl (meth)acrylates, dihydroxyalkyl (meth)acrylates, lactone-modified hydroxyalkyl (meth)acrylates, polyoxyalkylene diol mono(meth)acrylates, (meth)acrylic acid-monoepoxide adducts, etc.
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートのヒドロキシアルキル部分の炭素数は、2~8が好ましく、2~6がより好ましい。ジヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートのジヒドロキシアルキル部分の炭素数は、2~8が好ましく、2~6がより好ましい。ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの具体例としては、上記化合物2として例示したヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが例示される。中でも、柔軟性、低揮発性の点で4-ヒドロキシブチルアクリレート、6-ヒドロキシヘキシルアクリレートが好ましい。 The number of carbon atoms in the hydroxyalkyl portion of the hydroxyalkyl (meth)acrylate is preferably 2 to 8, more preferably 2 to 6. The number of carbon atoms in the dihydroxyalkyl portion of the dihydroxyalkyl (meth)acrylate is preferably 2 to 8, more preferably 2 to 6. Specific examples of hydroxyalkyl (meth)acrylates include the hydroxyalkyl (meth)acrylates exemplified as compound 2 above. Among these, 4-hydroxybutyl acrylate and 6-hydroxyhexyl acrylate are preferred in terms of flexibility and low volatility.
ラクトン変性ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、上記化合物2として例示したヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートにラクトンを開環付加して得られる化合物が例示される。ラクトンの付加数としては、1~3が好ましい。ラクトンとしては、ε-カプロラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン等が例示される。 Examples of lactone-modified hydroxyalkyl (meth)acrylates include compounds obtained by ring-opening addition of lactones to the hydroxyalkyl (meth)acrylates exemplified as compound 2 above. The number of lactones added is preferably 1 to 3. Examples of lactones include ε-caprolactone, γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.
(メタ)アクリル酸-モノエポキシド付加物としては、(メタ)アクリル酸とグリシジルエーテル又はグリシジルエステルとの反応生成物が好ましく、(メタ)アクリル酸とフェニルグリシジルエーテル等が挙げられる。 Preferred examples of the (meth)acrylic acid-monoepoxide adduct include reaction products of (meth)acrylic acid with glycidyl ether or glycidyl ester, such as (meth)acrylic acid and phenyl glycidyl ether.
これらのうち、工業的に入手が容易であり、また不純物が少ない点で、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリル酸-モノエポキシド付加物が好ましい。 Among these, hydroxyalkyl (meth)acrylate and (meth)acrylic acid-monoepoxide adduct are preferred because they are easily available industrially and contain fewer impurities.
その他の化合物1は1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
硬化性組成物がその他の化合物1を含む場合、硬化性組成物の総質量に対する、その他の化合物1の含有量は、1~20質量%が好ましく、1~15質量%がより好ましい。その他の化合物1の含有量が上記下限値以上であると、その他の化合物1を添加することによる密着性の向上効果が充分に得られやすい。その他の化合物1の含有量が上記上限値以下であると、低硬化収縮率の点で良好な物性が得られやすい。
The other compounds 1 may be used alone or in combination of two or more.
When the curable composition contains the other compound 1, the content of the other compound 1 relative to the total mass of the curable composition is preferably 1 to 20 mass%, more preferably 1 to 15 mass%. When the content of the other compound 1 is equal to or more than the above lower limit, the effect of improving adhesion by adding the other compound 1 is easily obtained. When the content of the other compound 1 is equal to or less than the above upper limit, good physical properties in terms of low cure shrinkage are easily obtained.
その他の化合物2は、ポリエーテル化合物C及びその他の化合物1以外の化合物であり、(メタ)アクリロイルオキシ基を1個有し、ウレタン結合を含まない化合物が好ましい。
その他の化合物2としては、炭素数が8以上の長鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート、アミド基を有する(メタ)アクリレートが好ましい。これら以外のその他の化合物2としては、炭素数7以下のアルキル(メタ)アクリレート、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、脂肪族環状炭化水素基を有する(メタ)アクリレート等が例示される。
The other compound 2 is a compound other than the polyether compound C and the other compound 1, and is preferably a compound having one (meth)acryloyloxy group and not containing a urethane bond.
Preferred examples of the other compound 2 include a (meth)acrylate having a long-chain alkyl group having 8 or more carbon atoms and a (meth)acrylate having an amide group. Examples of the other compound 2 other than these include an alkyl (meth)acrylate having 7 or less carbon atoms, an alkoxyalkyl (meth)acrylate, and a (meth)acrylate having an aliphatic cyclic hydrocarbon group.
硬化性組成物が、炭素数が8以上の長鎖アルキル(メタ)アクリレートを含有すると、減圧下で硬化性組成物を封じ込め、それより高圧の雰囲気中で硬化させる方法(減圧密封-昇圧硬化法)で硬化物を形成する際に、硬化物中の気泡が消失しやすくなる。長鎖アルキル基の炭素数としては、8~22が好ましく、8~18がより好ましい。
長鎖アルキル(メタ)アクリレートとしては、ラウリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート等が例示される。中でも、柔軟性、低粘度、低結晶性の点でラウリルアクリレート、イソステアリルアクリレートが好ましい。
When the curable composition contains a long-chain alkyl (meth)acrylate having 8 or more carbon atoms, air bubbles in the cured product tend to disappear when the curable composition is sealed under reduced pressure and cured in a higher pressure atmosphere (reduced pressure sealing-pressure increase curing method). The number of carbon atoms in the long-chain alkyl group is preferably 8 to 22, and more preferably 8 to 18.
Examples of long-chain alkyl (meth)acrylates include lauryl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, etc. Among these, lauryl acrylate and isostearyl acrylate are preferred in terms of flexibility, low viscosity, and low crystallinity.
アミド基を有する(メタ)アクリレートとしては、硬化性組成物の硬化物の湿熱条件下での白化を抑制しやすいため、(メタ)アクリルアミドの窒素原子に結合した水素原子がアルキル基等の炭化水素基や2価の有機基に置換された化合物が好ましい。(メタ)アクリルアミド誘導体としては、4-(メタ)アクリロイルモルホリン、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド等が例示される。 As the (meth)acrylate having an amide group, a compound in which the hydrogen atom bonded to the nitrogen atom of (meth)acrylamide is substituted with a hydrocarbon group such as an alkyl group or a divalent organic group is preferred, since this makes it easier to suppress whitening of the cured product of the curable composition under moist and heat conditions. Examples of (meth)acrylamide derivatives include 4-(meth)acryloylmorpholine, N,N-dimethyl(meth)acrylamide, and N,N-diethyl(meth)acrylamide.
その他の化合物2は1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
硬化性組成物がその他の化合物2を含む場合、硬化性組成物の総質量に対する、その他の化合物2の含有量は、1~30質量%が好ましく、1~25質量%がより好ましい。その他の化合物2の含有量が上記下限値以上であると、その他の化合物2を添加することによる効果が充分に得られやすい。その他の化合物2の含有量が上記上限値以下であると、低硬化収縮率の点で良好な物性が得られやすい。
The other compounds 2 may be used alone or in combination of two or more.
When the curable composition contains the other compound 2, the content of the other compound 2 relative to the total mass of the curable composition is preferably 1 to 30 mass%, more preferably 1 to 25 mass%. When the content of the other compound 2 is equal to or more than the above lower limit, the effect of adding the other compound 2 is easily obtained. When the content of the other compound 2 is equal to or less than the above upper limit, good physical properties in terms of low cure shrinkage are easily obtained.
硬化性組成物は、光硬化性組成物であってもよく、熱硬化性組成物であってもよい。低温で硬化でき、かつ硬化速度が速い点から光硬化性組成物が好ましい。硬化性組成物が光硬化性組成物である場合、光重合開始剤を含有することが好ましい。光硬化性組成物の場合、例えば表示装置の製造に用いたときに、高い温度を必要としないことから、高温による表示デバイスの損傷のおそれが少ない。 The curable composition may be a photocurable composition or a thermosetting composition. Photocurable compositions are preferred because they can be cured at low temperatures and have a fast curing rate. When the curable composition is a photocurable composition, it preferably contains a photopolymerization initiator. When a photocurable composition is used in the manufacture of a display device, for example, high temperatures are not required, so there is little risk of damage to the display device due to high temperatures.
光重合開始剤としては、アセトフェノン系、ケタール系、ベンゾイン又はベンゾインエーテル系、フォスフィンオキサイド系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系、キノン系等の光重合開始剤が挙げられる。これらのうち、フォスフィンオキサイド系、チオキサントン系の光重合開始剤が好ましく、光重合反応後に着色が抑えられやすい点ではフォスフィンオキサイド系が好ましい。光重合開始剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of photopolymerization initiators include acetophenone-based, ketal-based, benzoin or benzoin ether-based, phosphine oxide-based, benzophenone-based, thioxanthone-based, and quinone-based photopolymerization initiators. Of these, phosphine oxide-based and thioxanthone-based photopolymerization initiators are preferred, with phosphine oxide-based being preferred in that coloring after the photopolymerization reaction is easily suppressed. One type of photopolymerization initiator may be used alone, or two or more types may be used in combination.
光重合開始剤としては、特に限定されず、市販品も用いることができる。市販品としては、例えば、BASF社製のIRGACURE 819、IRGACURE TPO、IRGACURE 184、IRGACURE 2959、IRGACURE 1173、IRGACURE 127、IRGACURE 907、IRGACURE OXE01、IRGACURE OXE02が挙げられる。
硬化性組成物が光重合開始剤を含有する場合、光重合開始剤の含有量は、硬化性成分の合計100質量部に対して、0.01~10質量部が好ましく、0.1~5質量部がより好ましい。
The photopolymerization initiator is not particularly limited, and commercially available products can be used. Examples of commercially available products include IRGACURE 819, IRGACURE TPO, IRGACURE 184, IRGACURE 2959, IRGACURE 1173, IRGACURE 127, IRGACURE 907, IRGACURE OXE01, and IRGACURE OXE02, all of which are manufactured by BASF Corporation.
When the curable composition contains a photopolymerization initiator, the content of the photopolymerization initiator is preferably 0.01 to 10 parts by mass, and more preferably 0.1 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the curable components.
その他の成分としては、ロジンエステル、テルペンフェノール、水添テルペンフェノール等のタッキファイヤ、アジピン酸エステル、フタル酸エステルなどの可塑剤、重合性不飽和基を有しないポリエーテル化合物、分子末端をアルコキシ化したポリエーテルポリオール等が例示される。硬化性組成物が可塑剤を含有すると、柔軟性や密着性が向上しやすい。硬化性組成物の総質量に対する、これらの化合物の含有量は、48質量%以下が好ましく、28質量%以下がより好ましい。 Examples of other components include tackifiers such as rosin esters, terpene phenols, and hydrogenated terpene phenols, plasticizers such as adipates and phthalates, polyether compounds that do not have polymerizable unsaturated groups, and polyether polyols with alkoxylated molecular ends. When the curable composition contains a plasticizer, flexibility and adhesion tend to improve. The content of these compounds relative to the total mass of the curable composition is preferably 48% by mass or less, and more preferably 28% by mass or less.
その他の成分としては、重合禁止剤、光硬化促進剤、連鎖移動剤、光安定剤(紫外線吸収剤、ラジカル捕獲剤等。)、酸化防止剤、難燃化剤、接着性向上剤(シランカップリング剤等)、顔料、染料等が例示される。中でも、重合禁止剤及び光安定剤を含むことが好ましい。特に、重合開始剤より少ない量の重合禁止剤を含ませることによって、硬化性組成物の貯蔵安定性を改善でき、硬化後の分子量も調整しやすい。 Other components include polymerization inhibitors, photocuring accelerators, chain transfer agents, light stabilizers (UV absorbers, radical scavengers, etc.), antioxidants, flame retardants, adhesion improvers (silane coupling agents, etc.), pigments, dyes, etc. Among these, it is preferable to include a polymerization inhibitor and a light stabilizer. In particular, by including a smaller amount of polymerization inhibitor than the polymerization initiator, the storage stability of the curable composition can be improved and the molecular weight after curing can be easily adjusted.
重合禁止剤としては、ハイドロキノン系(2,5-ジ-tert-ブチルハイドロキノン等。)、カテコール系(p-tert-ブチルカテコール等。)、アンスラキノン系、フェノチアジン系、ヒドロキシトルエン系の重合禁止剤が例示される。 Examples of polymerization inhibitors include hydroquinone-based (2,5-di-tert-butylhydroquinone, etc.), catechol-based (p-tert-butylcatechol, etc.), anthraquinone-based, phenothiazine-based, and hydroxytoluene-based polymerization inhibitors.
紫外線吸収剤は、硬化性組成物の光劣化を防止して、耐候性を改善するために使用される。紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系等の紫外線吸収剤が例示される。ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば国際公開第2014/017328号の段落[0076]に記載のものを使用できる。 The ultraviolet absorber is used to prevent photodegradation of the curable composition and improve weather resistance. Examples of ultraviolet absorbers include benzotriazole-based, triazine-based, benzophenone-based, and benzoate-based ultraviolet absorbers. Benzotriazole-based ultraviolet absorbers can be, for example, those described in paragraph [0076] of WO 2014/017328.
光安定剤は、硬化性組成物の光劣化を防止して、耐候性を改善するために使用される。光安定剤としては、ヒンダードアミン系の光安定剤が例示される。ヒンダードアミン系の光安定剤としては、国際公開第2014/017328号の段落[0077]に記載のものを使用できる。 The light stabilizer is used to prevent photodegradation of the curable composition and improve weather resistance. Examples of light stabilizers include hindered amine light stabilizers. As the hindered amine light stabilizer, those described in paragraph [0077] of WO 2014/017328 can be used.
酸化防止剤は、硬化性組成物の酸化を防止して、耐候性、耐熱性を改善するために使用される。酸化防止剤としては、フェノール系、リン系の酸化防止剤が例示される。フェノール系酸化防止剤としては、例えば国際公開第2014/017328号の段落[0078]に記載のものが使用できる。リン系酸化防止剤としては、国際公開第2014/017328号の段落[0078]に記載のものが使用できる。 The antioxidant is used to prevent oxidation of the curable composition and improve weather resistance and heat resistance. Examples of the antioxidant include phenol-based and phosphorus-based antioxidants. As the phenol-based antioxidant, for example, those described in paragraph [0078] of WO 2014/017328 can be used. As the phosphorus-based antioxidant, those described in paragraph [0078] of WO 2014/017328 can be used.
また、複数の酸化防止剤、光安定剤等を混合した製品も使用できる。例えばBASF社製のIRGASTAB PUR68、TINUVIN B75等が挙げられる。 You can also use products that contain multiple antioxidants, light stabilizers, etc., such as IRGASTAB PUR68 and TINUVIN B75 manufactured by BASF.
硬化性組成物がその他の成分を含有する場合、その他の成分の合計の含有量は、硬化性成分の100質量部に対して、100質量部以下が好ましく、40質量部以下がより好ましく、35質量部以下がさらに好ましい。 When the curable composition contains other components, the total content of the other components is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less, and even more preferably 35 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the curable component.
硬化性組成物において連鎖移動剤の含有量は少ない方が好ましく、硬化性成分の100質量部に対して、3質量部以下が好ましく、2質量部以下がより好ましく、連鎖移動剤を含まないことが特に好ましい。 The amount of chain transfer agent in the curable composition is preferably small, preferably 3 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the curable component, and particularly preferably no chain transfer agent is contained.
(重合性不飽和基を有するポリエーテル化合物を含む硬化性組成物の用途)
ポリエーテル化合物Cを含む硬化性組成物の用途としては、各種建装材料、包装材料、印刷材料、表示材料、電気電子部品材料、光学部品材料、液晶パネル等の分野における粘着剤が好適である。
(Uses of the curable composition containing the polyether compound having a polymerizable unsaturated group)
Suitable applications of the curable composition containing polyether compound C include pressure sensitive adhesives in the fields of various building materials, packaging materials, printing materials, display materials, electrical and electronic component materials, optical component materials, liquid crystal panels, and the like.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。例1~4は実施例であり、例5~8は比較例である。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following description. Examples 1 to 4 are examples, and Examples 5 to 8 are comparative examples.
[AO含有原料のメタノール含有量及びAO含有量]
ガスクロマトグラフ(検出器:水素炎イオン化検出器(FID))を用い、下記の条件で、AO含有原料の総質量に対するメタノール含有量(ppm)及びAO含有量(質量%)を測定した。
カラム:キャピラリー、60m×0.32mmφ、DB-1301ms、膜厚1.0μm
オーブン温度:35℃(12min)→10℃/min→100℃(12min)
INJ/DET温度:180/180℃
キャリアガス:He
Air流量:400mL/min
H2流量:30mL/min
キャリア流量(圧力):1.3609mL/min(24.056psi)
セプタムパージ流量:5mL/min
スプリット比:50:1
スプリット流量:68.047mL/min
トータルフロー:74.407mL/min
ガスセーバー:20mL/min
注入口:バック
注入方法:マイクロシリンジ、注入量2μL
[Methanol content and AO content of AO-containing raw material]
The methanol content (ppm) and AO content (mass%) relative to the total mass of the AO-containing raw material were measured using a gas chromatograph (detector: flame ionization detector (FID)) under the following conditions.
Column: Capillary, 60 m x 0.32 mm φ, DB-1301 ms, film thickness 1.0 μm
Oven temperature: 35°C (12 min) → 10°C/min → 100°C (12 min)
INJ/DET temperature: 180/180℃
Carrier gas: He
Air flow rate: 400mL/min
H2 flow rate: 30mL/min
Carrier flow rate (pressure): 1.3609 mL/min (24.056 psi)
Septum purge flow rate: 5 mL/min
Split ratio: 50:1
Split flow rate: 68.047 mL/min
Total flow: 74.407 mL/min
Gas saver: 20mL/min
Injection port: back Injection method: microsyringe, injection amount 2 μL
[水酸基価及び水酸基価換算分子量]
水酸基価(OHV)は、JIS K 1557-1:2007のB法に準拠して算出した。OHV換算分子量は、「56,100/ポリエーテル化合物の水酸基価×ポリエーテル化合物の水酸基数」の式に基づいて算出した。なお、ポリエーテル化合物の水酸基数は、開始剤の水酸基数である。水酸基数が異なる2種以上のポリエーテル化合物を含む場合、ポリエーテル化合物の水酸基数は、平均水酸基数である。
[Hydroxyl value and hydroxyl value-based molecular weight]
The hydroxyl value (OHV) was calculated in accordance with Method B of JIS K 1557-1:2007. The OHV-equivalent molecular weight was calculated based on the formula "56,100/hydroxyl value of polyether compound x number of hydroxyl groups of polyether compound". The number of hydroxyl groups of the polyether compound is the number of hydroxyl groups of the initiator. When two or more polyether compounds with different numbers of hydroxyl groups are included, the number of hydroxyl groups of the polyether compound is the average number of hydroxyl groups.
[Mn、Mw、Mw/Mn]
ポリエーテル化合物の分子量は、GPCシステム(東ソー株式会社製品名 HLC-8320)を用い、RI検出器を用いて分析した。
カラムはTSK-GEL Super HZ4000(4.6mm×150mm)の2本及びSuper HZ2500(4.6mm×150mm)の2本をこの順番で直列に接続して用いた。テトラヒドロフラン(THF)を流速0.35ml/分で溶離液とし、カラム温度を40℃として、ポリスチレン標準サンプル(Agilent Technologies社製品名 Easical PS-2、分子量範囲580~400,000)を用いて作成された検量線により換算して、Mn、Mw、Mw/Mnをそれぞれ求めた。
[Mn, Mw, Mw/Mn]
The molecular weight of the polyether compound was analyzed using a GPC system (Tosoh Corporation product name HLC-8320) and an RI detector.
The columns used were two TSK-GEL Super HZ4000 (4.6 mm x 150 mm) and two Super HZ2500 (4.6 mm x 150 mm) connected in series in this order. Tetrahydrofuran (THF) was poured at a flow rate of 0. The eluent was 35 ml/min, the column temperature was 40° C., and the conversion was performed based on a calibration curve prepared using a polystyrene standard sample (Agilent Technologies, product name: Easical PS-2, molecular weight range: 580 to 400,000). Mn, Mw and Mw/Mn were determined.
[超高分子量成分]
CAD-HPLC法により、超高分子量成分の含有量を求めた。測定条件の詳細は以下の通りである。
装置及び検出器:高速液体クロマトグラフィー装置(ThemoFisher SCIENTIFIC社製品名 U3000HPLCsystem デガッサ:SRD-3600、ポンプ:DGP3600SD、オートサンプラー:WPS-3000TSL、カラムコンパートメント:TCC-3000SD、UV-Vis検出器:VWD-3400RS、荷電化粒子検出器:Corona Veo)
溶離液:HPLC用THF
溶離液の流量:0.2mL/分
試料の注入量:20μL
カラム:下記の上流側のカラム1本と下記の下流側のカラム1本をこの順番で直列に接続した。各カラムの排除限界分子量は、溶離液にHPLC用THFを用いてポリスチレンの分子量を測定した場合の排除限界分子量である。
上流側のカラム:昭和電工社製品名 Shodex KF-404HQ(充填剤が平均粒径3μmのスチレンジビニルベンゼン共重合体、内径が4.6mm、長さが250mm、理論段数が25,000以上TP/本、排除限界分子量が1,000,000である、有機溶媒系液体クロマトグラフィー用カラム)
下流側のカラム:昭和電工社製品名 Shodex KF-403HQ(充填剤が平均粒径3μmのスチレンジビニルベンゼン共重合体、内径が4.6mm、長さが250mm、理論段数が25,000以上TP/本、排除限界分子量が70,000である、有機溶媒系液体クロマトグラフィー用カラム)
[Ultra-high molecular weight component]
The content of the ultra-high molecular weight component was determined by the CAD-HPLC method. The details of the measurement conditions are as follows.
Apparatus and detector: High performance liquid chromatography apparatus (ThermoFisher SCIENTIFIC product name U3000HPLC system Degasser: SRD-3600, Pump: DGP3600SD, Autosampler: WPS-3000TSL, Column compartment: TCC-3000SD, UV-Vis detector: VWD-3400RS, Charged aerosol detector: Corona Veo)
Eluent: THF for HPLC
Eluent flow rate: 0.2 mL/min Sample injection volume: 20 μL
Columns: One upstream column and one downstream column were connected in series in the following order. The exclusion limit molecular weight of each column is the exclusion limit molecular weight when the molecular weight of polystyrene is measured using HPLC-grade THF as the eluent.
Upstream column: Showa Denko Co., Ltd. product name Shodex KF-404HQ (a column for organic solvent liquid chromatography, with a packing material of styrene-divinylbenzene copolymer with an average particle size of 3 μm, an inner diameter of 4.6 mm, a length of 250 mm, a theoretical plate number of 25,000 or more TP/column, and an exclusion limit molecular weight of 1,000,000)
Downstream column: Showa Denko Co., Ltd. product name Shodex KF-403HQ (a column for organic solvent liquid chromatography, with a packing material of styrene-divinylbenzene copolymer with an average particle size of 3 μm, an inner diameter of 4.6 mm, a length of 250 mm, a theoretical plate number of 25,000 or more TP/column, and an exclusion limit molecular weight of 70,000)
測定時の操作の詳細は以下の通りである。
(1)各例のポリエーテル化合物を、濃度が0.6質量%となるようにHPLC用THFに溶解した後、孔径0.45μmのシリンジフィルターを通してろ過して試料を調製し、上記HPLC条件で分析して、リテンションタイムをX軸、信号強度をY軸とするクロマトグラムを得た。
(2)ポリスチレン標準サンプル(Agilent Technologies社製品名Easical PS-2、分子量範囲580~400,000)を用いて、分子量とリテンションタイムとの関係を示す較正曲線を作成した。
(3)(2)で作成した較正曲線を用い、上記12Wに相当するリテンションタイムX1と、上記46Wに相当するリテンションタイムX2を求めた。
(4)上記クロマトグラムと、ベースラインと、X=X1の直線と、X=X2の直線とで囲まれた部分の面積、電子的に積算して求めた。
(5)分子量92,600のポリスチレン標準サンプル(ガスクロ工業社製品名 PSS-05 No.500-16)を1、6、20及び60ppmとなるようにHPLC用THFに溶解した標準液を試料として、上記HPLC条件で分析しクロマトグラムを得た。得られたクロマトグラムとベースラインとで囲まれた部分の面積をエリア面積とする。各濃度におけるエリア面積を算出して、分子量92,600のポリスチレンの濃度とエリア面積との関係を示す、切片がゼロの検量線を作成した。
(6)(5)で作成した検量線を用い、(4)で求めた面積を、分子量92,600のポリスチレンの濃度に換算して、(1)で調製した試料における超高分子量成分の濃度とした。
(7)(6)で得た超高分子量成分の濃度の値から、(1)で調製した試料中の超高分子量成分の質量を算出し、さらに試料の調製に使用した被試験体(ポリエーテル化合物)の質量に対する超高分子量成分の含有量を算出した。
The details of the measurement operations are as follows.
(1) Each polyether compound was dissolved in THF for HPLC to a concentration of 0.6% by mass, and then filtered through a syringe filter having a pore size of 0.45 μm to prepare a sample. The sample was analyzed under the above-mentioned HPLC conditions to obtain a chromatogram in which the retention time is on the X-axis and the signal intensity is on the Y-axis.
(2) A calibration curve showing the relationship between molecular weight and retention time was prepared using a polystyrene standard sample (Agilent Technologies product name: Easical PS-2, molecular weight range: 580 to 400,000).
(3) Using the calibration curve prepared in (2), the retention time X1 corresponding to the above 12 W and the retention time X2 corresponding to the above 46 W were determined.
(4) The area of the portion surrounded by the above chromatogram, the baseline, the line X=X1, and the line X=X2 was calculated by electronic integration.
(5) A standard sample of polystyrene having a molecular weight of 92,600 (Gas Chromatography Co., Ltd. product name PSS-05 No. 500-16) was dissolved in HPLC THF to give a concentration of 1, 6, 20, and 60 ppm, and the standard solution was analyzed under the above HPLC conditions to obtain a chromatogram. The area surrounded by the obtained chromatogram and the baseline was taken as the area. The area at each concentration was calculated, and a calibration curve with an intercept of zero was created, which shows the relationship between the concentration of polystyrene having a molecular weight of 92,600 and the area.
(6) Using the calibration curve prepared in (5), the area determined in (4) was converted into the concentration of polystyrene with a molecular weight of 92,600, which was regarded as the concentration of the ultra-high molecular weight component in the sample prepared in (1).
(7) From the concentration value of the ultra-high molecular weight component obtained in (6), the mass of the ultra-high molecular weight component in the sample prepared in (1) was calculated, and further, the content of the ultra-high molecular weight component relative to the mass of the test substance (polyether compound) used in the preparation of the sample was calculated.
[粘度]
ポリエーテル化合物の粘度は、E型粘度計(東機産業社製、製品名:RE85U)を用いて、測定温度25℃、ローターNo.1の条件で測定した。
[viscosity]
The viscosity of the polyether compound was measured using an E-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., product name: RE85U) under conditions of a measurement temperature of 25° C. and rotor No. 1.
[AO含有原料]
AO含有原料として入手先やロットが異なる8種のPO(PO(1)~(8))を用いた。表1に、各AO含有原料のメタノール含有量、AO含有量を示した。
[AO-containing raw material]
Eight types of PO (PO (1) to (8)) obtained from different sources and lots were used as the AO-containing raw materials. Table 1 shows the methanol content and AO content of each AO-containing raw material.
[製造例1:ポリオールP1(開始剤)の調製]
KOH触媒の存在下に、プロピレングリコールにPO(1)を重合させ、脱アルカリ精製して、ポリオキシプロピレンジオール(以下、「ポリオールP1」ともいう。)を得た。ポリオールP1の1分子当たりの平均水酸基数は2であり、OHV換算分子量は1,000であった。
[Production Example 1: Preparation of polyol P1 (initiator)]
In the presence of a KOH catalyst, PO(1) was polymerized with propylene glycol, and the resulting mixture was purified by dealkalization to obtain polyoxypropylene diol (hereinafter, also referred to as "polyol P1"). The average number of hydroxyl groups per molecule of polyol P1 was 2, and the molecular weight in terms of OHV was 1,000.
[製造例2:ポリオールP2(開始剤)の調製]
KOH触媒の存在下に、グリセリンにPO(1)を重合させ、脱アルカリ精製して、ポリオキシプロピレントリオール(以下、「ポリオールP2」ともいう。)を得た。ポリオールP2の1分子当たりの平均水酸基数は3であり、OHV換算分子量は1,000であった。
[Production Example 2: Preparation of polyol P2 (initiator)]
In the presence of a KOH catalyst, PO(1) was polymerized with glycerin, and the resulting product was purified by dealkalization to obtain polyoxypropylene triol (hereinafter also referred to as "polyol P2"). The average number of hydroxyl groups per molecule of polyol P2 was 3, and the molecular weight in terms of OHV was 1,000.
[例1]
ポリオールP1を開始剤として、tert-ブチルアルコールの亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体触媒(以下、「TBA-DMC触媒」という。)の存在下、OHV換算分子量が12,000となるまでPO(1)を重合させて、ポリエーテル化合物1を得た。重合は、安定化剤としてBASF社製のIrganox1010を0.1質量%添加して行った。TBA-DMC触媒の使用量は、ポリエーテル化合物1の総質量に対して、TBA-DMC触媒の濃度が50ppmになる量とした。
[Example 1]
Using polyol P1 as an initiator, PO (1) was polymerized in the presence of a zinc hexacyanocobaltate complex catalyst of tert-butyl alcohol (hereinafter referred to as "TBA-DMC catalyst") until the OHV-equivalent molecular weight reached 12,000, to obtain polyether compound 1. The polymerization was carried out by adding 0.1 mass% of Irganox 1010 manufactured by BASF as a stabilizer. The amount of TBA-DMC catalyst used was an amount such that the concentration of the TBA-DMC catalyst was 50 ppm relative to the total mass of polyether compound 1.
[例2]
ポリオールP1を開始剤として、TBA-DMC触媒の存在下、OHV換算分子量が18,000となるまでPO(2)を重合させて、ポリエーテル化合物2を得た。重合は、安定化剤としてBASF社製のIrganox1010を0.1質量%添加して行った。TBA-DMC触媒の使用量は、ポリエーテル化合物2の総質量に対して、TBA-DMC触媒の濃度が50ppmになる量とした。
[Example 2]
Using polyol P1 as an initiator, PO (2) was polymerized in the presence of a TBA-DMC catalyst until the OHV-equivalent molecular weight reached 18,000, to obtain a polyether compound 2. The polymerization was carried out by adding 0.1 mass% of Irganox 1010 manufactured by BASF as a stabilizer. The amount of the TBA-DMC catalyst used was an amount such that the concentration of the TBA-DMC catalyst was 50 ppm relative to the total mass of the polyether compound 2.
[例3]
ポリオールP2を開始剤として、TBA-DMC触媒の存在下、OHV換算分子量が15,000となるまでPO(3)を重合させて、ポリエーテル化合物3を得た。重合は、安定化剤としてBASF社製のIrganox1010を0.1質量%添加して行った。TBA-DMC触媒の使用量は、ポリエーテル化合物3の総質量に対して、TBA-DMC触媒の濃度が50ppmになる量とした。
[Example 3]
Using polyol P2 as an initiator, PO (3) was polymerized in the presence of a TBA-DMC catalyst until the OHV-equivalent molecular weight reached 15,000, to obtain a polyether compound 3. The polymerization was carried out by adding 0.1 mass% of Irganox 1010 manufactured by BASF as a stabilizer. The amount of the TBA-DMC catalyst used was an amount such that the concentration of the TBA-DMC catalyst was 50 ppm relative to the total mass of the polyether compound 3.
[例4]
ポリオールP1を開始剤として、TBA-DMC触媒の存在下、OHV換算分子量が22,000となるまでPO(4)を重合させて、ポリエーテル化合物4を得た。重合は、安定化剤としてBASF社製のIrganox1010を0.1質量%添加して行った。TBA-DMC触媒の使用量は、ポリエーテル化合物4の総質量に対して、TBA-DMC触媒の濃度が50ppmになる量とした。
[Example 4]
Using polyol P1 as an initiator, PO (4) was polymerized in the presence of a TBA-DMC catalyst until the OHV-equivalent molecular weight reached 22,000, to obtain a polyether compound 4. The polymerization was carried out by adding 0.1 mass% of Irganox 1010 manufactured by BASF as a stabilizer. The amount of the TBA-DMC catalyst used was an amount such that the concentration of the TBA-DMC catalyst was 50 ppm relative to the total mass of the polyether compound 4.
[例5]
PO(1)の代わりにPO(5)を使用した以外は、例1と同様にしてポリエーテル化合物5を製造した。
[Example 5]
Polyether compound 5 was produced in the same manner as in Example 1, except that PO(5) was used instead of PO(1).
[例6]
PO(2)の代わりにPO(6)を使用した以外は、例2と同様にしてポリエーテル化合物6を製造した。
[Example 6]
Polyether compound 6 was produced in the same manner as in Example 2, except that PO(6) was used instead of PO(2).
[例7]
PO(3)の代わりにPO(7)を使用した以外は、例3と同様にしてポリエーテル化合物7を製造した。
[Example 7]
Polyether compound 7 was produced in the same manner as in Example 3, except that PO(7) was used instead of PO(3).
[例8]
PO(4)の代わりにPO(8)を使用した以外は、例4と同様にしてポリエーテル化合物8を製造した。
[Example 8]
Polyether compound 8 was produced in the same manner as in Example 4, except that PO(8) was used instead of PO(4).
各例のポリエーテル化合物の超高分子量成分の含有量、Mw/Mn、粘度を表1に示した。 The content of ultra-high molecular weight components, Mw/Mn, and viscosity of each example of polyether compound are shown in Table 1.
例1では、開始剤及びOHV換算分子量が同じ例5と比較してポリエーテル化合物のMw/Mn及び粘度が低い。
例2では、開始剤及びOHV換算分子量が同じ例6と比較してポリエーテル化合物のMw/Mn及び粘度が低い。
例3では、開始剤及びOHV換算分子量が同じ例7と比較してポリエーテル化合物のMw/Mn及び粘度が低い。
例4では、開始剤及びOHV換算分子量が同じ例8と比較してポリエーテル化合物のMw/Mn及び粘度が低い。
以上の結果から、分子量分布が狭く、低粘度のポリエーテル化合物がより確実に得られることを確認した。
In Example 1, the Mw/Mn and viscosity of the polyether compound are lower than those of Example 5, which has the same initiator and OHV-converted molecular weight.
In Example 2, the Mw/Mn and viscosity of the polyether compound are lower than those of Example 6, which has the same initiator and OHV-converted molecular weight.
In Example 3, the Mw/Mn and viscosity of the polyether compound are lower than those of Example 7, which uses the same initiator and has the same molecular weight calculated as OHV.
In Example 4, the Mw/Mn and viscosity of the polyether compound are lower than those of Example 8, which has the same initiator and OHV-converted molecular weight.
From the above results, it was confirmed that a polyether compound having a narrow molecular weight distribution and low viscosity could be more reliably obtained.
本発明によれば、分子量分布が狭く、低粘度のポリエーテル化合物がより確実に得られるポリエーテル化合物の製造方法を提供できる。 The present invention provides a method for producing polyether compounds that can more reliably produce polyether compounds with narrow molecular weight distribution and low viscosity.
Claims (2)
複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で、活性水素を有する開始剤と、アルキレンオキシド含有原料とを接触させ、前記開始剤に前記アルキレンオキシド含有原料中のアルキレンオキシドを重合し、
前記アルキレンオキシド含有原料のメタノール含有量が、アルキレンオキシド含有原料の総質量に対して0.0001ppm以上20ppm未満である、製造方法。 A method for producing a polyether compound, comprising the steps of:
contacting an initiator having active hydrogen with an alkylene oxide-containing raw material in the presence of a composite metal cyanide complex catalyst, and polymerizing the alkylene oxide in the alkylene oxide-containing raw material with the initiator;
The alkylene oxide-containing feedstock has a methanol content of 0.0001 ppm or more and less than 20 ppm, based on the total mass of the alkylene oxide-containing feedstock.
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