説明

熱硬化性樹脂組成物、成形材料、成形品、成形品の分解方法、及びウレタン(メタ)アクリレート樹脂

【課題】植物由来原料を主成分とし、更に、熱硬化性樹脂としての優れた成形性、強度物性と従来のFRP成形品と同様の優れた特性を維持しつつ、硬化物である成形品となった際に容易に分解され得る熱硬化性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】ポリ乳酸骨格を含むポリオール(a1)とポリイソシアネート化合物(a2)とを反応させて末端イソシアネート基含有化合物(a3)を得、次いで該化合物(a3)と水酸基含有(メタ)アクリル化合物(a4)とを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)、及び重合性不飽和化合物(B)を含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物;かかる樹脂組成物を用いてなる成形材料;かかる成形材料を硬化してなる成形品;かかる成形品をケトン系溶剤又はエステル系溶剤で分解することを特徴とする成形品の分解方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱硬化性樹脂としての従来の優れた特性を維持しつつ、かつ、成形後の廃棄時における分解処理が容易な熱硬化性樹脂組成物、該組成物を用いた成形材料、該成形材料を用いた成形品、該成形品の分解方法、及び前記組成物用として好適なウレタン(メタ)アクリレート樹脂に関する。
【背景技術】
【0002】
熱硬化性樹脂は、硬化する際に3次元的架橋構造を形成するため、強度、硬度、耐熱性、耐薬品性等の特徴に優れている。熱硬化性樹脂の多くは、ガラス繊維や炭酸カルシウム、シリカのような無機材料と充填材との複合化により更なる高強度化が図られ、繊維強化プラスチック(以下FRPと略記する)として利用されている。しかし、熱硬化性樹脂はこれら優れた特性のために、廃棄後の分解処理が困難になっており、廃棄物の増加に伴う埋立地の不足、環境汚染等の問題を引き起こしている。このような状況下、廃棄FRPの分解及び再生処理が重要な問題となっている。
【0003】
また、熱硬化性樹脂の製造には、石油資源を原料とする樹脂材料が使用されているが、化石資源の枯渇やその燃焼に伴う二酸化炭素(CO)の増加による地球温暖化の観点から問題視されている。近年、石油資源を原料とする樹脂に代えて、植物資源を原料とする植物由来の樹脂が環境に負荷を与えない樹脂として注目されている。植物由来の樹脂は、植物が大気中のCOを吸収して成長していることから、焼却廃棄されても大気中のCOは増加しない(カーボンニュートラル)ため、地球温暖化防止と脱石油資源といった環境問題の解決手段となり得る。
そこで、そうした熱硬化性樹脂の開発が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、植物由来原料を主成分とし、更に、熱硬化性樹脂としての優れた成形性、強度物性と従来のFRP成形品と同様の優れた特性を維持しつつ、硬化物である成形品となった際に容易に分解され得る熱硬化性樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意研究の結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ポリ乳酸骨格を含むポリオール(a1)とポリイソシアネート化合物(a2)とを反応させて末端イソシアネート基含有化合物(a3)を得、次いで該化合物(a3)と水酸基含有(メタ)アクリル化合物(a4)とを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)、及び重合性不飽和化合物(B)を含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物を提供するものである。
また、本発明は、上記本発明の熱硬化性樹脂組成物を用いてなる成形材料を提供するものである。
また、本発明は、上記本発明の成形材料を硬化してなる成形品を提供するものである。
また、本発明は、上記本発明の成形品をケトン系溶剤又はエステル系溶剤で分解することを特徴とする成形品の分解方法を提供するものである。
また、本発明は、ポリ乳酸骨格を含むポリオール(a1)とポリイソシアネート化合物(a2)とを反応させて末端イソシアネート基含有化合物(a3)を得、次いで該化合物(a3)と水酸基含有(メタ)アクリル化合物(a4)とを反応させて得られることを特徴とするウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)を提供するものである。
【発明の効果】
【0006】
本発明は、熱硬化性樹脂としての優れた成形性と、強度、硬度などの従来のFRP用熱硬化性樹脂の優れた特性を損なわず、廃棄時の分解処理が容易な成形品が得られる熱硬化性樹脂組成物を提供できる。また、本発明は、熱硬化性樹脂が植物由来であるポリ乳酸を主骨格とするため、地球温暖化防止や脱石油資源といった環境問題の解決策として有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
ポリ乳酸骨格を含むポリオール(a1)とは、L−乳酸と多価アルコール、或いはその他に飽和酸、不飽和酸を原料として用いるものである。L−乳酸は、植物から得られることが知られている植物由来原料でもある。
前記ポリオール(a1)の数平均分子量は、好ましくは300〜3000である。数平均分子量が3000よりも大きいと十分な架橋構造が得られ難い場合がある。また、300よりも小さいと、後記するポリイソシアネート化合物(a2)と重合性不飽和化合物(B)を多量に用いなければならず、前記イソシアネート化合物(a2)の添加量が多いと得られる熱硬化物はゴム状となり、十分な強度物性が得られ難い場合がある。
ポリオール(a1)の水酸基価は、好ましくは20〜300、より好ましくは25〜250である。20より小さいと分子量が大きくなりすぎて良好な分解性が得られ難い場合があり、300より大きいと分子量が小さくなりすぎて良好な物性が得られ難い場合がある。
ポリオール(a1)の酸価は、好ましくは0.1〜60、より好ましくは1〜30である。0.1より小さいものを得るのは困難であり、60より大きいとイソシアネート化合物との反応が困難となる。
ポリオール(a1)を構成するポリ乳酸骨格の割合は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上である。ポリ乳酸骨格の割合が30質量%よりも少ない場合、本発明の成形品は、アセトン系溶剤又はケトン系溶剤を用いた時の良好な分解性が得られ難い場合がある。
ポリオール(a1)は、主鎖をポリ乳酸骨格とし、末端に多価アルコール残基からなる構造を有するものが好ましい。末端の多価アルコール残基の数は特に限定されない。
ポリオール(a1)には、本発明の効果を妨げない範囲で、飽和酸、不飽和酸を適宜原料として用いることができる。
【0008】
前記ポリオール(a1)の製造方法は、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
触媒の存在下又は非存在化で、L−乳酸を加熱下で重縮合してポリ乳酸を得る。重縮合時の反応温度は、180〜250であることが好ましく、反応時間は3〜40時間であることが好ましい。また、反応は常圧下で行っても良く、減圧下で行っても良い。得られるポリ乳酸は、酸価15〜190であることが好ましい。次いで、多価アルコールを前記ポリ乳酸に添加し、加熱して脱水縮合反応することによりポリオール(a1)が得られる。多価アルコールの添加量は、前記ポリ乳酸に対して3〜30質量%であることが好ましい。そして、脱水縮合時の反応温度および反応時間は、前記重縮合時と同様であり、反応は常圧下で行っても良く、減圧下で行っても良い。脱水縮合反応を行う時は、酸価0.1〜60、水酸基価20〜300を目標とすると良い。この際、例えば、酸価20程度の酸基が残存していても、後記するポリイソシアネート化合物(a2)との反応は可能である。また、触媒は公知のもので良く、例えば、好ましいものとしてモノブチルスズオキサイド、チタニウムイソプロポキシド等が挙げられる。そして触媒は、前記重縮合時および脱水縮合時のいずれにおいても用いることができる。
或いは、触媒の存在下又は非存在化で、L−乳酸に対し多価アルコールを2〜35質量%添加して合成反応を行っても良い。この時のその他の反応条件は、前記と同様である。
原料として飽和酸又は不飽和酸を用いる場合には、前記重縮合又は脱水縮合時に、これら酸を原料として共存させておけば良い。
【0009】
前記多価アルコールとしては、例えば、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−へキサンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールAとプロピレンオキシドまたはエチレンオキシドの付加物、1,2−シクロヘキサングリコール、1,3−シクロヘキサングリコール、1,4−シクロヘキサングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、パラキシレングリコール、ビシクロヘキシル−4,4’−ジオール、2,6−デカリングリコール、2,7−デカリングリコール等が挙げられ、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−へキサンジオールが好ましい。また、3官能以上の他官能アルコールを用いることもできる。ポリオール(a1)中の多価アルコール由来成分の割合は30質量%以下が好ましい。
【0010】
前記飽和酸としては、例えば飽和二塩基酸が挙げられ、前記不飽和酸としては、例えば不飽和二塩基酸が挙げられる。
本発明で使用できる飽和二塩基酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、ドデカン二酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、ヘット酸、1,1−シクロブタンジカルボン酸などが挙げられる。
前記飽和酸は、単独で使用しても良いし2種以上を併用してもよい。
【0011】
前記不飽和二塩基酸としては、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、アコニット酸などのα,β−不飽和二塩基酸やジヒドロムコン酸等のβ,γ−不飽和二塩基酸が挙げられる。これらの中でもマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸が特に好ましい。
前記不飽和酸は、単独で使用しても良いし2種以上を併用してもよい。
ポリオール(a1)を構成する飽和酸残基及び不飽和酸残基の割合は、30質量%より少ないことが好ましい。30質量%以上である場合、本発明の成形品は、アセトン系溶剤又はケトン系溶剤を用いた時の良好な分解性が得られ難い場合がある。
【0012】
ポリイソシアネート化合物(a2)としては、例えば、イソホロンジイソシアネートやトリレンジイソシアネートが好ましく、その他、2,4−トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、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、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ナフタリンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、バーノックD−750(大日本インキ化学工業株式会社製)、クリスボンNX(大日本インキ化学工業株式会社製)、デスモジュールL(住友バイエル株式会社製)、コロネートL(日本ポリウレタン株式会社製)、タケネートD102(武田薬品工業株式会社製)、イソネート143L(三菱化学株式会社製)等を、本発明の効果を妨げない範囲で併用しても良い。
【0013】
水酸基含有(メタ)アクリル化合物(a4)としては、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、例えば、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、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。その他に、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の様な水酸基を2個有するアルコールのモノ(メタ)アクリレート類;α−オレフィンエポキサイドと(メタ)アクリル酸の付加物;カルボン酸グリシジルエステルと(メタ)アクリル酸の付加物;トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸のジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等を、発明の効果を妨げない範囲で併用しても良い。
【0014】
本発明において、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)は、前記ポリオール(a1)とポリイソシアネート化合物(a2)とを反応させて末端イソシアネート基含有化合物(a3)を得、次いで該化合物(a3)と水酸基含有(メタ)アクリル化合物(a4)とを反応させることにより得られる。
ポリイソシアネート化合物(a2)は、ポリオール(a1)のすべての酸基及び水酸基の活性水素と反応するだけの量を用いることが好ましく、具体的には、[(a1)中の活性水素のモル数]/[(a2)のモル数]は、0.7〜1.2であることが好ましく、[(a2)中のイソシアネート基のモル数]/[(a1)中の活性水素のモル数]が1.5〜3であることが好ましい。
末端イソシアネート基含有化合物(a3)との反応に用いる水酸基含有(メタ)アクリル化合物(a4)は、少なくとも前記末端イソシアネート基含有化合物(a3)のイソシアネート基と等モル用いることが好ましく、具体的には、[(a3)中のイソシアネート基のモル数]/[(a4)中の水酸基のモル数]は、0.6〜1であることが好ましい。
前記ポリオール(a1)とポリイソシアネート化合物(a2)とを反応させる時の反応温度は50〜110℃であることが好ましく、反応時間は0.5〜10時間であることが好ましい。また、この時の反応は、オクチルスズ系化合物などの公知の触媒存在下で行っても良い。
末端イソシアネート基含有化合物(a3)と水酸基含有(メタ)アクリル化合物(a4)とを反応させる時の反応温度は60〜120℃であることが好ましく、反応時間は3〜13時間であることが好ましい。また、この時の反応は、オクチルスズ系化合物などの公知の触媒存在下で行っても良い。
【0015】
本発明のウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)は、溶剤に好ましくは樹脂成分が20〜90質量%になるように溶かして、硬化剤、硬化促進剤を使用して公知の方法により硬化させることもできる。その溶剤とは、後記の分解性のあるケトン系溶剤、エステル系溶剤以外の溶剤であればいずれのものでも使用できるが、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、シクロヘキサン、ジメチルホルムアミド、シクロヘキサン等が使用できる。
【0016】
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)と重合性不飽和化合物(B)を含有し、成形材料として好適である。該樹脂組成物は、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)中の不飽和基と重合性不飽和化合物(B)の不飽和基との間の架橋反応により、3次元構造を形成するので、熱硬化性樹脂としての強固な構造を形成することで成形品を得ることができる。
【0017】
重合性不飽和化合物(B)は、本発明の効果を損なわない範囲で、好ましくは熱硬化性樹脂組成物中の含有量が1〜70質量%、より好ましくは10〜40質量%となるように、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)に添加され、該樹脂(A)を溶解するものである。具体的には、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、ジビニルベンゼン、t−ブチルスチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、ジアリールフタレート、トリアリールシアヌレート;さらにアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等として、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸トリデシル、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノブチルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノヘキシルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノヘキシルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)のジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジメタクリロキシプロパン、2,2−ビス〔4−(メタクリロキシエトキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル〕プロパン、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(EO)変性(n=2)ジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸のエチレンオキサイド(EO)変性(n=3)ジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートモノステアレート等の、樹脂と架橋可能な重合性不飽和化合物が挙げられる。これら重合性不飽和化合物は、単独で使用しても良いし2種以上を併用してもよい。
【0018】
本発明の成形材料は、上記本発明の熱硬化性樹脂組成物を用いてなるものである。例えば、前記熱硬化性樹脂組成物に、その他の充填剤、繊維強化材等を添加してもよい。
充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、アルミナ、硫酸カルシウム等が挙げられる。
【0019】
充填剤の添加量は特に制限されないが、熱硬化性樹脂組成物100質量部に対して、好ましくは1〜500質量部、特に好ましくは100〜300質量部である。
充填剤の市販品の一例としては、NSシリーズ(炭酸カルシウム、日東粉化社製)、ハイジライトHシリーズ(水酸化アルミニウム、昭和電工株式会社製)、アルミナ(住友化学工業株式会社製)、硫酸カルシウム等が挙げられる。また本発明の樹脂組成物に、例えば、籾殻、木屑、おがくず、糸くず、米ぬか、紙、セルロース等の有機充填剤を添加することもできる。
【0020】
繊維強化材としては、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、テトロン繊維、金属繊維;ジュート、ケナフ、サイザル麻、マニラ麻、セルロースナノファイバー等の天然植物繊維等を挙げることができる。繊維強化材の形態としては、例えば、ひも状、布状、ストランド状、ミルドファイバー状、ウイスカー状等のものが挙げられる。かかる繊維強化材の使用量は特に制限されない。繊維強化材は、単独で使用しても良いし2種以上を併用してもよい。
【0021】
本発明の成形品は、上記本発明の成形材料を硬化してなるものである。
前記熱硬化性樹脂組成物を硬化する際には、硬化剤、硬化促進剤を使用する。ここで硬化剤とは、熱硬化系、光硬化系、紫外線硬化系などの硬化剤である。
【0022】
硬化剤としては、例えば、アゾイソブチロニトリル等のアゾ化合物;ジアシルパーオキサイド系、パーオキシエステル系、ハイドロパーオキサイド系、ジアルキルパーオキサイド系、ケトンパーオキサイド系、パーオキシケタール系、アルキルパーエステル系、パーカーボネート系等の有機過酸化物など、公知の物が挙げられ、混練条件、養生温度等で適宜選択される。その添加量は、熱硬化性樹脂組成物100質量部に対して、好ましくは0.5〜5質量部である。
また、光重合開始剤であるベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシケトン系、ビスアシルフォスフィン系など、公知のものが適用できる。その添加量は、熱硬化性樹脂組成物100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部である。
【0023】
硬化促進剤としては、例えば、ナフテン酸コバルト、オクテン酸コバルト、オクテン酸バナジル、ナフテン酸銅、ナフテン酸バリウム等の金属石鹸類;バナジルアセチルアセテート、コバルトアセチルアセテート、鉄アセチルアセトネート等の金属キレート化合物;N,N−ジメチルアミノ−p−ベンズアルデヒド、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−p−トルイジン、4−N,N−ジメチルアミノベンズアルデヒド、4−N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノベンズアルデヒド、4−メチルヒドロキシエチルアミノベンズアルデヒド、N,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)−p−トルイジン、N−エチル−m−トルイジン、トリエタノールアミン、m−トルイジン、ジエチレントリアミン、ピリジン、フェニルモルホリン、ピペリジン、ジエタノールアニリン等のアミン類が挙げられる。硬化促進剤の添加量は、熱硬化性樹脂組成物100質量部に対して、0.01〜10質量部が好ましく、0.05〜5質量部がより好ましい。なお、硬化促進剤は予め熱硬化性樹脂組成物に添加しておいても良いし、使用時に熱硬化性樹脂組成物に添加しても良い。
【0024】
本発明の成形品は、例えば、住宅設備機器、電子電気機器、自動車部品、屋外設備品、屋内設備品等の各種成形品として使用できる。
そして、本発明の成形品は、ケトン系溶剤又はエステル系溶剤で容易に分解できる。
成形品の分解に用いるケトン系溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−アミルケトン、シクロヘキサノン、アセトン等が挙げられ、エステル系溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、エチル−3−エトキシプロピオネート等が挙げられる。
【0025】
成形品の分解方法としては、常温で分解する方法或いは加熱して分解する方法のどちらの方法を用いても良い。例えば、成形品が浸る程度の溶剤に浸けておくことで、常温においても、数日間で樹脂硬化物が数ミリメートル角程の大きさに分解する。場合によっては、加熱下において分解時間を短縮することも可能である。加熱温度は、常圧下では用いる溶剤の沸点以下が好ましく、加圧下にて沸点以上の温度にて行っても良い。また、大型成形品の場合は、適当な大きさに破砕し、切断してから、これらを分解容器に投入し、ついで溶剤で分解する方法もある。この方法を用いれば、従来分別回収が困難であった繊維強化プラスチックも、容易に樹脂と強化繊維に分離することが可能である。
【実施例】
【0026】
以下、本発明を具体的実施例によって更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。また、以下において、「部」「%」は断りのない限り質量基準であるものとする。
【0027】
(実施例1)
(熱硬化性樹脂組成物(1)の製造)
温度計、撹拌機、不活性ガス導入口、及び還流冷却器を備えた2リットルの四つ口フラスコに、L−乳酸(株式会社武蔵野化学研究所製)1260gを仕込み、200℃で5時間加熱攪拌してポリ乳酸を得た(酸価117.9mg−KOH/g)。その後、1,4−ブタンジオール191gとモノブチルスズオキサイド100ppmを添加し、減圧下において200℃で6時間加熱攪拌し、数平均分子量約688(酸価2.9mg−KOH/g、水酸基価160mg−KOH/g)の両末端にヒドロキシル基を有するポリオールを得た。得られたポリオールの酸価及び水酸基価から、すべての酸基及び水酸基と反応するイソホロンジイソシアネート量を算出し、ポリオール1048gに対し、イソホロンジイソシアネート665gを2分割にて加え、発熱による急激な温度の上昇を抑えながら80℃にて反応させたところ、2時間で推定NCO当量に到達し、末端イソシアネート基含有化合物が得られた。この末端イソシアネート基含有化合物に前記イソホロンジイソシアネートと等モルのヒドロキシエチルアクリレート347g、オクチルスズ系化合物50ppmを2分割にて加え、90℃で6時間反応させることでウレタンアクリレート樹脂(A1)を得た(0.202NCO%)。更に、得られた該樹脂(A1)を、不揮発成分が60%となるようにスチレンモノマーにて希釈し、本発明の熱硬化性樹脂組成物(1)を得た。
【0028】
(実施例2)
(熱硬化性樹脂組成物(2)の製造)
実施例1と全く同一の反応装置に、L−乳酸(株式会社武蔵野化学研究所製)1170gを仕込み、200℃で減圧下において5時間加熱攪拌してポリ乳酸を得た(酸価55.2mg−KOH/g)。その後、1,4−ブタンジオール87.2g、触媒としてチタニウムイソプロポキシド0.094gを添加し、200℃で3時間、210℃で4時間、215℃で4時間加熱攪拌し、数平均分子量約1460(酸価3.7mg−KOH/g、水酸基価73.3mg−KOH/g)の両末端にヒドロキシル基を有するポリオールを得た。得られたポリオールの酸価及び水酸基価から、すべての酸基及び水酸基と反応するイソホロンジイソシアネート量を算出し、ポリオール920gに対し、酸価と水酸基価から全酸基、水酸基と反応するイソホロンジイソシアネート281g、オクチルスズ系化合物40ppmを2分割にて加え、発熱による急激な温度の上昇を抑えながら80℃にて反応させたところ、2時間で推定NCO当量に到達し、末端イソシアネート基含有化合物が得られた。この末端イソシアネート基含有化合物に前記イソホロンジイソシアネートと等モルのヒドロキシエチルアクリレート161g、オクチルスズ系化合物80ppmを2分割にて加え、90℃で8時間反応させることでウレタンアクリレート樹脂(A2)を得た(0.291NCO%)。更に、得られた該樹脂(A2)を、不揮発成分が60%となるようにスチレンモノマーにて希釈し、本発明の熱硬化性樹脂組成物(2)を得た。
【0029】
(実施例3)
(熱硬化性樹脂組成物(3)の製造)
実施例1と全く同一の反応装置に、L−乳酸(株式会社武蔵野化学研究所製)1329gを仕込み、チタニウムイソプロポキシド50ppmを添加し、200℃にて32時間加熱攪拌してポリ乳酸を得た(酸価61mg−KOH/g)。その後、1,4−ブタンジオール313gを添加し、更に220℃にて18時間加熱攪拌した時点で1,4−ブタンジオール60gを添加し、減圧下において更に220℃にて12時間加熱攪拌し、数平均分子量約2750(酸価3.8mg−KOH/g、水酸基価37.0mg−KOH/g)の両末端にヒドロキシル基を有するポリオールを得た。得られたポリオール1062gを、不揮発分が80%になるようにスチレンモノマーで希釈した後、酸価及び水酸基価から、すべての酸基及び水酸基と反応するイソホロンジイソシアネート量を算出し、172gを2分割にて加え、発熱による急激な温度の上昇を抑えながら80℃にて反応させたところ、6時間で推定NCO当量に到達し、末端イソシアネート基含有化合物が得られた。この末端イソシアネート基含有化合物に前記イソホロンジイソシアネートと等モルのヒドロキシエチルアクリレート89.6gを加え、90℃で8時間反応させることでウレタンアクリレート樹脂(A3)を得た(0.250NCO%)。更に、得られた該樹脂(A3)を、不揮発成分が60%となるようにスチレンモノマーにて希釈し、本発明の熱硬化性樹脂組成物(3)を得た。
【0030】
(実施例4)
(熱硬化性樹脂組成物(4)の製造)
実施例1と全く同一の反応装置に、L−乳酸(株式会社武蔵野化学研究所製)706g、1,2−プロピレングリコール540g、マレイン酸696g(ポリオール中の含有率:43%)を仕込み、200℃にて3時間、210℃にて3時間加熱攪拌した後、モノブチルスズオキサイド100ppmを添加し、210℃にて11時間加熱攪拌して、数平均分子量1980(酸価27.3mg−KOH/g、水酸基価29.4mg−KOH/g)のポリオールを得た。得られたポリオールの酸価及び水酸基価から、すべての酸基及び水酸基と反応するイソホロンジイソシアネート量を算出し、364gを2分割にて加え、発熱による急激な温度の上昇を抑えながら80℃にて反応させたところ、4時間で推定NCO当量に到達し、末端イソシアネート基含有化合物が得られた。この末端イソシアネート基含有化合物に前記イソホロンジイソシアネートと等モルのヒドロキシエチルアクリレート190gを加え、90℃で6時間反応させることでウレタンアクリレート樹脂(A4)を得た(0.34NCO%)。更に、得られた該樹脂(A4)を、不揮発成分が60%となるようにスチレンモノマーにて希釈し、本発明の熱硬化性樹脂組成物(4)を得た。
【0031】
(実施例5)
(注型板(1)の作成)
実施例1で得られた熱硬化性樹脂組成物(1)100部に対し、6%ナフテン酸コバルト0.2部、55%メチルエチルケトンパーオキサイドを1部加え、JIS−K−6919 5.2.3に従い、注型板(1)を作成した。
【0032】
(実施例6)
(注型板(2)の作成)
熱硬化性樹脂組成物(1)の代わりに、実施例2で得られた熱硬化性樹脂組成物(2)を用いたこと以外は実施例5と同様に、注型板(2)を作成した。
【0033】
(実施例7)
(注型板(3)の作成)
熱硬化性樹脂組成物(1)の代わりに、実施例3で得られた熱硬化性樹脂組成物(3)を用いたこと以外は実施例5と同様に、注型板(3)を作成した。
【0034】
(実施例8)
(注型板(4)の作成)
熱硬化性樹脂組成物(1)の代わりに、実施例4で得られた熱硬化性樹脂組成物(4)を用いたこと以外は実施例5と同様に、注型板(4)を作成した。
【0035】
(実施例9)
(繊維強化プラスチック板(1)の作成)
実施例2で得られた熱硬化性樹脂組成物(2)100部に対し、6%ナフテン酸コバルト0.2部、55%メチルエチルケトンパーオキサイドを1部加え、これをガラス繊維である450g/mチョップドストランドマット(日東紡株式会社製)に含浸させて、ガラス含有率33%(ガラス3枚)繊維強化プラスチック板を作成した。
【0036】
(実施例10)
(硬質フィルムの作成)
実施例1で得られたウレタンアクリレート樹脂(A1)をトルエンに溶解し(樹脂成分70%)、このウレタンアクリレート樹脂(A1)溶液100部に対し、パーカドックス16(化薬アクゾ株式会社製品)を1部加え、厚さ250マイクロメートルとなるようにガラス板に塗布し、80℃で1時間硬化させたところ、透明な硬質フィルムを作成することができた。
【0037】
熱硬化性樹脂組成物(1)〜(4)、注型板(1)〜(4)、繊維強化プラスチック板(1)について、以下の試験方法により各試験を行った。
【0038】
<試験方法>
(1−1)樹脂組成物の粘度
JIS−K−6901−5.5.1に従い、上記樹脂組成物の粘度を測定した。結果を表1に示す。
【0039】
(2−1)注型板の引張強度
JIS−K−7113に従い、上記注型板の引張強度を測定した。結果を表1に示す。
【0040】
(2−2)注型板の引張弾性率
JIS−K−7113に従い、上記注型板の引張弾性率を測定した。結果を表1に示す。
【0041】
(2−3)注型板の曲げ強度
JIS−K−7203に従い、上記注型板の曲げ強度を測定した。結果を表1に示す。
【0042】
(2−4)注型板の曲げ弾性率
JIS−K−7203に従い、上記注型板の曲げ弾性率を測定した。結果を表1に示す。
【0043】
(2−5)注型板の伸び率
JIS−K−7113に従い、上記注型板の伸び率を測定した。結果を表1に示す。
【0044】
(2−6)注型板の荷重たわみ温度
JIS−K−7207に従い、上記注型板の荷重たわみ温度を測定した。結果を表1に示す。
【0045】
(2−7)注型板の吸水率
JIS−K−6911に従い、上記注型板の吸水率を測定した。吸水率は、0〜1%において耐水性があるものとみなす。結果を表1に示す。
【0046】
(2−8)注型板の耐煮沸性
JIS−K−6911に従い、上記注型板の耐煮沸性を観察した。結果を表1に示す。
【0047】
(3−1)繊維強化プラスチック板の引張強度
JIS−K−7054に従い、上記試験板の引張強度を測定した。結果を表1に示す。
【0048】
(3−2)繊維強化プラスチック板の引張弾性率
JIS−K−7054に従い、上記試験板の引張り弾性率を測定した。結果を表1に示す。
【0049】
(3−3)繊維強化プラスチック板の曲げ強度
JIS−K−7055に従い、上記プラスチック板の曲げ強度を測定した。結果を表1に示す。
【0050】
(3−4)繊維強化プラスチック板の曲げ弾性率
JIS−K−7055に従い、上記プラスチック板の曲げ弾性率を測定した。結果を表1に示す。
【0051】
(3−5)繊維強化プラスチック板の伸び率
JIS−K−7054に従い、上記プラスチック板の伸び率を測定した。結果を表1に示す。
【0052】
(3−6)注型板の荷重たわみ温度
(JIS−K−7207)に従い、上記注型板の荷重たわみ温度を測定した。結果を表1に示す。
【0053】
(4−1)簡易耐溶剤試験
上記注型板又は繊維強化プラスチック板を、常温のアセトン、55℃のアセトン又はメタノールに浸漬し、重量変化(吸収率)と硬度について経時変化を観察した。結果を表2に示す。なお、アセトンの沸点は56.1℃である。
【0054】
(4−2)簡易耐薬品試験
上記注型板(1)〜(3)を、常温にて塩酸又は水酸化ナトリウム水溶液(15%)に浸漬し、重量変化(吸収率)と硬度について経時変化を観察した。結果を表3に示す。
【0055】
【表1】

【0056】
【表2】

【0057】
【表3】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリ乳酸骨格を含むポリオール(a1)とポリイソシアネート化合物(a2)とを反応させて末端イソシアネート基含有化合物(a3)を得、次いで該化合物(a3)と水酸基含有(メタ)アクリル化合物(a4)とを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)、及び重合性不飽和化合物(B)を含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
【請求項2】
前記ポリ乳酸骨格を含むポリオール(a1)の数平均分子量が、300〜3000である請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項3】
前記ポリ乳酸骨格を含むポリオール(a1)が、主鎖をポリ乳酸骨格とし、末端に多価アルコール残基からなる構造を有するものである請求項1又は2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項4】
前記ポリイソシアネート化合物(a2)が、イソホロンジイソシアネート又はトリレンジイソシアネートである請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項5】
前記ポリ乳酸骨格を含むポリオール(a1)が、水酸基価20〜300のものである請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物を用いてなる成形材料。
【請求項7】
請求項6に記載の成形材料を硬化してなる成形品。
【請求項8】
請求項7に記載の成形品をケトン系溶剤又はエステル系溶剤で分解することを特徴とする成形品の分解方法。
【請求項9】
ポリ乳酸骨格を含むポリオール(a1)とポリイソシアネート化合物(a2)とを反応させて末端イソシアネート基含有化合物(a3)を得、次いで該化合物(a3)と水酸基含有(メタ)アクリル化合物(a4)とを反応させて得られることを特徴とするウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)。

【公開番号】特開2008−291105(P2008−291105A)
【公開日】平成20年12月4日(2008.12.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−137829(P2007−137829)
【出願日】平成19年5月24日(2007.5.24)
【出願人】(505273017)ディーエイチ・マテリアル株式会社 (17)
【Fターム(参考)】