説明

高分岐または超分岐ポリエステルならびにその製造および用途

本発明は、モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸もしくはポリカルボン酸またはこれらの誘導体およびモノオール、ジオール、トリオール、テトラオールもしくはポリールベースの選択的に構築された高分岐または超分岐ポリエステル、これらの製造方法、およびこれらの用途に関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸もしくはポリカルボン酸またはこれらの誘導体およびモノオール、ジオール、トリオール、テトラオールもしくはポリオールに基づく特定の構造の高分岐または超分岐ポリエステル、これらを製造するための方法、およびこれらの使用に関する。
【0002】
本発明の高分岐または超分岐ポリエステルは、とりわけ印刷インクにおける接着促進剤として、レオロジー改良剤として、表面または界面改良剤として、機能的ポリマー添加剤として、重付加または重縮合ポリマー、例えば塗料、上塗り、接着剤、シーラント、キャスティングエラストマーまたはフォームを製造するための構成単位として、およびバインダーの構成要素としても、場合により他の成分、例えばイソシアネート、エポキシ官能性バインダーまたはアルキド樹脂とともに、接着剤、印刷インク、コーティング、フォーム、上塗りおよび塗料、分散液において、界面活性両性物質として、そして熱可塑性成形材料において工業的に有利に使用できる。
【0003】
ポリエステルは通例、カルボン酸またはこれらの誘導体とアルコールとの反応から得られる。
【0004】
工業的に重要なのは芳香族ポリエステル、即ち、一方では芳香族ジカルボン酸、例えばフタル酸、イソフタル酸またはテレフタル酸から、そして他方ではジアルコール、例えば1,2−エタンジオール、1,2−もしくは1,3−プロパンジオール、または1,4−ブタンジオールから確実に誘導される分子親単位であるエステル基を含むポリエステルである。
【0005】
さらに工業上重要なのは、脂肪族ポリエステル、すなわち、一方では脂肪族または脂環式ジカルボン酸、たとえばコハク酸、グルタル酸またはアジピン酸から、そして他方ではジアルコール、たとえば1,2−エタンジオール、1,2−もしくは1,3−プロパンジオール、1,2−、1,3−もしくは1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオールまたは1,6−ヘキサンジオールから確実に誘導される分子親単位であるエステル基を含むポリエステルである。
【0006】
さらに工業上重要なのは、完全芳香族液晶ポリエステル、すなわち芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアルコール、および芳香族ヒドロキシカルボン酸から確実に誘導される分子親単位であるエステル基を含むポリマーである。
【0007】
これらの構成単位から合成される芳香族または脂肪族ポリエステルは、一般に直線状構造であるか、さもなければ低度の分岐を有する構造である。
【0008】
2より多い官能基を有するカルボン酸および/または誘導体あるいはアルコールベースのポリエステルも同様に既知である。
【0009】
国際特許出願第02/34814号は、最高3モル%の三官能性アルコールまたは三官能性カルボン酸を用いたポリエステルを製造する方法を記載している。しかし、この場合における低比率の三官能性アルコールを考慮すると、得られる分岐の程度は低い。
【0010】
米国特許第4,749,728号は、トリメチロールプロパンおよびアジピン酸からポリエステルを製造する方法を記載している。この方法は溶媒および触媒の非存在下で行われる。反応中に形成される水は単蒸留により除去される。このようにして得られる生成物を、たとえばエポキシドと反応させ、加工して熱硬化性コーティングシステムにすることができる。
【0011】
欧州特許出願第0680981(A)号はポリエステルポリオールを合成する方法であって、ポリオール、たとえばグリセロール、およびアジピン酸を150〜160℃で触媒および溶媒の非存在下で加熱することを含む方法を開示している。硬質ポリウレタンフォームのポリエステルポリオール成分として好適な生成物が得られる。
【0012】
国際特許出願第98/17123号は、チューインガムマスに使用されるグリセロールおよびアジピン酸のポリエステルを製造する方法を開示している。これらは触媒を使用しない無溶媒プロセスにより得られる。この場合、4時間後にゲルが形成し始める。しかし、ゼラチン状ポリエステルポリオールは多くの用途、たとえば印刷インクおよび接着剤に望ましくない。その理由は、たとえば塊の形成につながり、分散性を損なうからである。
【0013】
国際特許出願第02/34814号は、芳香族ジカルボン酸を脂肪族ジカルボン酸およびジオールとともに、またさらには少量の分岐剤、たとえばトリオールまたはトリカルボン酸とともに反応させることにより粉末コーティング材料用の低度の分岐を有するポリエステルの製造を記載している。
【0014】
欧州特許出願第776920(A)号はポリアクリレートおよびポリエステルから形成されるバインダーを記載し、後者は、合成成分としてヘキサヒドロフタル酸および/またはメチルヘキサヒドロフタル酸、場合によってはネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、他のアルカンジオール、他のジカルボン酸およびさらにはモノカルボン酸および/またはヒドロキシカルボン酸を所定の割合で含むことが可能である。
【0015】
この特許で開示されているポリエステルの欠点は、比較的低い分子量にもかかわらず、溶液中の粘度が非常に高いことである。
【0016】
欧州特許出願第1334989号は、不揮発性フラクションを増加させるための塗装用低粘度分岐ポリエステロールの製造を記載している。この場合、二官能性カルボン酸およびさらに高い官能価のカルボン酸の混合物(混合物中の官能価は少なくとも2.1である)を三官能性アルコールおよび脂肪族分岐モノカルボン酸と反応させる。記載されているポリエステルは分岐していると見なされるが、ここで本質的なことは、系の粘度を大きく減少させるが、ポリエステルの未反応フラクションも増加させる分岐モノカルボン酸の使用と考えられる。
【0017】
高官能価および所定の構造を有するポリエステルは比較的最近の現象である。したがって、国際特許出願第93/17060号(欧州特許出願第630389号)および欧州特許出願第799279号はジメチロールプロピオン酸ベースのデンドリマーおよび超分岐ポリエステルであって、AB2(A=酸基、B=OH基)単位として分子間縮合してポリエステルを形成するものを記載している。この合成は非常に融通が利かない。その理由は、唯一の成分としてAB2単位、たとえばジメチロールプロピオン酸に依存するからである。さらに、デンドリマーは一般的使用にはコストが高すぎる。これはAB2単位成分がすでに一般的に高価であり、合成が多段であり、中間体および最終生成物の純度に対して厳しい要求が課されるからである。
【0018】
国際特許出願第01/46296号は、AB2単位としてトリメチロールプロパン、ジメチロールプロピオン酸などの中心分子、およびさらに官能化剤としてジカルボン酸またはグリシジルエステルから出発する多段合成におけるデンドリマーポリエステルの製造を記載している。この合成も同様にAB2の存在に依存する。
【0019】
国際特許出願第03/070843号および国際特許出願第03/070844号は、AB2またはAB3単位および鎖延長剤ベースであって、コーティング系において使用される超分岐コポリエステルポリオールを記載している。使用される成分の例としては、ジメチロールプロピオン酸およびカプロラクトンが挙げられる。ここでも、AB2単位に依存する。
【0020】
欧州特許出願第1109775号は、四官能性中心基を有する超分岐ポリエステルの製造を記載している。この場合、中心分子として、不斉テトラオール、たとえばホモペンタエリトリトールから出発して、塗料において使用されるデンドリマー様生成物を合成する。この種類の不斉テトラオールは商業的に大量に入手できない高価な特殊化学製品である。
【0021】
欧州特許出願第1070748号は超分岐ポリエステルの製造および粉末コーティング材料におけるその使用を記載している。これもまたAB2単位としてジメチロールプロピオン酸などの自己縮合可能なモノマーベースであるエステルを、適切な場合鎖延長後にコーティング系に流動改良剤として0.2質量%〜5質量%の量で添加する。
【0022】
ドイツ特許第10163163号およびドイツ特許第10219508号はA2+B3法に基づく超分岐ポリエステルの製造を記載している。この原理の基礎はジカルボン酸およびトリオールまたはトリカルボン酸およびジオールを使用することである。AB2単位の使用に依存しないので、これらの合成の柔軟性はかなり高い。
【0023】
それでも、高分岐または超分岐ポリエステルを得るための合成の柔軟性を、特に官能性、溶解挙動および融点またはガラス転移温度の設定と組み合わせてさらに増加させることが望ましかった。
【0024】
R.A.Grossおよび共同研究者らは、ジカルボン酸をグリセロールまたはソルビトールおよび脂肪族ジオールと反応させることによる分岐ポリエステルの合成を記載している。これらの合成は、酵素触媒作用を利用して行われ、−28℃から7℃の間のガラス転移温度を有する「軟質」生成物をもたらす:Polym.Prep.2003,44(2),635,Macromolecules 2003,36,8219およびMacromolecules 2003,36,9804を参照されたい。反応は、酵素触媒作用を伴い、一般に反応時間が長く、このことは反応の空時収量を著しく低下させ、ポリエステルを製造するためのコストを引き上げる。さらに、あるモノマー、たとえばアジピン酸、コハク酸、グリセロール、ソルビトールまたはオクタンジオールのみを酵素と反応させることができるが、フタル酸、トリメチロールプロパンまたはシクロヘキサンジオールなどの生成物を酵素により反応させることは不可能でなくても、困難である。
【0025】
高分岐または超分岐ポリエステルの印刷インクおよび印刷システムにおける使用は、国際特許出願第02/36697号または国際特許出願第03/93002号に記載されている。
【0026】
国際特許出願第2005/118677号は少なくとも18mgKOH/gの酸価を有する超分岐ポリエステルを開示している。
【0027】
従来技術において開示されている高分岐または超分岐ポリエステルの欠点は、これらがAByまたはAxB(xまたはy>1)型の複雑な特殊モノマーに基づき、このことが商業的欠点をもたらし、特性の多様性を制限することであるか、またはA2+ByまたはAx+B2モノマーを限定的に使用すると、ゲル化および架橋の固有の危険性が常にあることのいずれかである。このゲル化および架橋の固有の可能性は製造の魅力および可能な用途の範囲のどちらも制限する。
【0028】
国際特許出願第2005/118677号は低架橋度を有し、従来技術から既知である欠点の大部分を回避する超分岐ポリエステルを記載している。しかし、この特許に記載されている製造法を用いても、ゲル化または架橋を阻止することは不可能である。
【0029】
本発明の目的は、技術的に簡単な方法により、その組成および特性が容易に変化し、適用可能であり、同時に従来技術と比較してゲル化または架橋の傾向が減少した高分岐および超分岐ポリエステルを提供することである。
【0030】
驚くべきことに、ポリエステル組成物、言い換えるとジカルボン酸、トリカルボン酸またはポリカルボン酸およびジオール、トリオール、テトラオールまたはポリオールならびにモノカルボン酸、モノアルコール、およびヒドロキシカルボン酸に確実に由来する分子親単位の広範囲の多様性を保持しつつ、構成モノマー間の化学量論的関係、および/または最大許容可能な変換率が特定の方法で設定されるならば、反応条件下でゲル化しない高分岐または超分岐ポリエステルを製造することが可能である。本発明の選択は重要であることが証明されており、当業者には従来技術から明らかでない。
【0031】
本発明のポリエステルを用いて、分子構造、分岐度、末端基官能性、ガラス様特性、軟化温度、溶解度および分散性、溶融粘度および溶解粘度、ならびに光学特性を広範囲内の用途の要件に適用させ、同時に有限モル質量および程度を有するポリマーの有利な特性を得ることが可能である。
【0032】
ポリエステルにおいても見られる分子親単位の化学量論的特性は、この明細書において、ポリエステルが加水分解により分解してその構成モノマー、すなわちモノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸またはポリカルボン酸、モノオール、ジオール、トリオール、テトラオールまたはポリオール、および場合によりヒドロキシカルボン酸になると想定されるということに基づいて示される。したがって、この明細書に関して、Aはカルボキシル基由来のポリエステル分子親単位に使用され、Bはヒドロキシル基由来のものに使用される。
【0033】
1はモノカルボン酸またはこれらの誘導体由来の単位であり;Axは1より多いカルボキシ官能基を有するカルボン酸由来の単位である。すなわち、A2はジカルボン酸由来であり、A3はトリカルボン酸由来であり、Ax+は4以上のカルボキシル官能価を有するポリカルボン酸由来である。B1は同様に、一官能性アルコール由来の単位を表し;B2はジオール由来であり、B3はトリオール由来であり、B4はテトラアルコール由来であり、By+は5以上のヒドロキシル官能価を有するポリオール由来である。AB、AxB、ABy、およびAxyは対応するヒドロキシカルボン酸由来の構造を表す。
【0034】
本明細書において言及される変換率は、常に、不足(化学量論以下)量でそれぞれ生成物または反応混合物中に存在する官能基(カルボキシルまたはヒドロキシル官能基)を意味する。変換率が100%に近づく場合、本発明のポリエステルは本質的に不足官能価の遊離末端基をもはや有さない。0%の変換率で、ポリエステルは本質的に加水分解により完全に分解してその構成モノマー、すなわち、モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸、またはポリカルボン酸、モノオール、ジオール、トリオール、テトラオール、またはポリオール(そして場合によりヒドロキシカルボン酸)になる。
【0035】
化学量論および/または変換率に関する本発明の選択は、カルボン酸由来の分子単位Aの平均官能価f.Aに基づいてなされ、さらにはアルコール由来の分子単位Bの平均官能価f.Bに基づいてなされる。さらに、本発明の選択は、カルボン酸由来の基のモル分率x.Aに基づいてなされる。選択基準は次の定義および限度である:
1.平均官能価f.Aおよびf.Bについて、本発明の選択基準は次の通りである:
f.A+f.B>4、好ましくはf.A+f.B≧4.5、さらに好ましくはf.A+f.B≧5であり、
ここで、f.A≧2およびf.B≧2または
f.A>2およびf.B≧f.A/(f.A−1)または
f.A≧f.B/(f.B−1)およびf.B>2
ここで、
カルボン酸の平均官能価f.A≡(Σin.Aif.Ai)/(Σin.Ai
アルコールの平均官能価f.B≡(Σkn.Bkf.Bk)/(Σkn.Bk
n.Aiは分子Aiあたりのカルボン酸の物質量(モル)であり、
f.Aiは分子Aiあたりのカルボン酸官能価であり、
f.Aiは正の数、たとえば1〜8、好ましくは1〜4、さらに好ましくは2であり、
n.Bkはアルコールkの物質量(モル)であり、
f.Bkは分子Bkあたりのヒドロキシル官能価であり、
f.Bkは正の数、たとえば1〜8、好ましくは1〜5、さらに好ましくは1〜4、非常に好ましくは2〜4、特に2〜3であり、
iおよびkはモノマー由来のポリエステルにおける構造要素の連続整数として互いに独立し、
好ましくは、官能価の組み合わせは
f.Ai=1、2、3または4、f.Bk=1または2、
あるいは
f.Ai=1または2、f.Bk=1、2、3または4のいずれかであり、
特に好ましいのは、
f.Ai=3または4、f.Bk=2、
あるいは
f.Ai=2、f.Bk=3または4のいずれかである。
【0036】
2.ポリエステルの組成に関して、各エステル機能は加水分解されて1つのカルボキシル基および1つのヒドロキシル基になると想定され、選択基準は次の通りである:
f.A/[(f.A*f.B)+f.A]≦x.A≦(f.A*f.B)/[(f.A*f.B)+f.B]
ここで、x.A+x.B=1
ここで、カルボン酸官能基のモル分率x.A
x.A≡Σin.Aif.A/[Σi,k(n.Aif.Ai+n.Bkf.Bk)]
アルコール官能基のモル分率x.B
x.B≡Σkn.Bkf.Bk/[Σi,k(n.Aif.Ai+n.Bkf.Bk)]
【0037】
これに関連して、以下にさらに詳細に記載し、説明する本発明の異なる実施形態間で区別することが可能である。
【0038】
本発明のポリマーの組成に応じて、次の4つの場合に分けることができる:
2a)f.A/[(f.A*f.B)+f.A]≦x.A≦f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]
2b)f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]]<x.A≦0.5
2c)0.5<x.A≦[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]
2d)[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]<x.A≦[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]
【0039】
変換率に関する本発明の選択は平均官能価f.Aおよびf.Bによってだけでなく、ポリエステルの組成x.A(またはx.B)によっても次の定義および制限が適用されるような方法で導かれる:
【0040】
3.不足官能価の変換率Uに関して、適用される選択基準は
U.min≦U≦U.maxである。
ここで、x.A≦0.5、すなわちケース2a)および2b)について、
U.min=(0.5−x.A)/{0.5−f.A/[(f.A*f.B)+f.A]}*100%、
ここで、x.A>0.5、すなわちケース2c)および2d)について、
U.min=(x.A−0.5)/{[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]−0.5}*100%、
ここで、
f.A/[(f.A*f.B)+f.A]≦x.A≦f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]、すなわちケース2a)について、
U.max=99.99%、
f.A/[(f.A+(f.A−1)*f.B)]<x.A≦0.5、すなわちケース2b)について、
U.max=[2/f.max+(0.5−x.A)/{0.5−(f.A)/[f.A+(f.A−1)*f.B}]*(1−2/f.max)]*100%、
0.5<x.A≦[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]、すなわちケース2c)について、
U.max=[2/f.max+(x.A−0.5)/{[f.A*(f.B−1)]/[f.B+f.A*(f.B−1)]−0.5}*(1−2/f.max)]*100%、
[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]<x.A≦[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]、ケース2d)について、
U.max=99.99%
f.max=f.A(f.A≧f.Bの場合)または
f.max=f.B(f.A<f.Bの場合)である。
【0041】
本明細書において用いられるように、各場合において不足量で存在する官能基の変換率Uは、前述の変数が、このポリエステルが形成されたもとの反応混合物を用いることなく生成物中に存在するエステル、ヒドロキシルおよびカルボン酸基を考慮するだけで計算されるという点で、反応混合物の典型的な変換率と異なる。多くの場合、典型的には反応混合物の組成が反応の水を除去した結果と変わらないならば、本明細書における変換率は慣例的な変換概念と同等と見なすことができる。
【0042】
本明細書において用いられる変換率Uについて、ポリエステルは名目上加水分解され、カルボキシル基の合計量は生成物中の遊離カルボキシル末端基の数+エステル基由来のカルボキシル基により得られる。同様にして、全体的なヒドロキシル基含量は、生成物の遊離ヒドロキシル末端基の数+エステル基由来のヒドロキシル基により得られる。本明細書において用いられる変換率Uはそれぞれの場合、不足量で存在する官能基、言い換えると、全カルボキシル基含量を全ヒドロキシル基含量と比較した場合に、2つの値のうち小さい方をさす。
【0043】
本発明によると、次の組成が維持される場合(ケース2a)、有限モル質量の非ゲル化非架橋分岐ポリエステルが得られる:
f.A/[(f.A*f.B)+f.A]≦x.A≦f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]*K2a、ここで、K2a=100%、好ましくはK2a=99.9%、さらに好ましくはK2a=99%、さらに好ましくはK2a=98%、さらに好ましくはK2a=95%、さらに好ましくはK2a=90%、好ましくはK2a=85%。
【0044】
本発明によると、組成が次のように維持される場合(ケース2d)、有限モル質量の非ゲル化非架橋分岐ポリエステルが得られる:
2d*[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]5<x.A≦[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]、ここでK2d=100%、好ましくはK2d=100.1%、さらに好ましくはK2d=101%、さらに好ましくはK2d=102%、さらに好ましくはK2d=105%、さらに好ましくはK2d=110%、好ましくはK2d=115%。
【0045】
本発明によると、組成f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]<x.A≦0.5の場合、次のような変換率に対する制限が観察される(ケース2b)ならば、有限モル質量の非ゲル化非架橋分岐ポリエステルが得られる:
U<[2/f.max+(0.5−x.A)/{0.5−(f.A)/[f.A+(f.A−1)*f.B]}*(1−2/f.max)]*100%*L2b、ここでL2b=100%、好ましくはL2b=99.9%、さらに好ましくはL2b=99%、さらに好ましくはL2b=98%、さらに好ましくはL2b=95%、さらに好ましくはL2b=90%、さらに好ましくはL2b=85%。
【0046】
本発明によると、組成0.5<x.A≦[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]の場合、次のような変換率に対する制限が観察される(ケース2c)ならば、有限モル質量の非ゲル化非架橋分岐ポリエステルが得られる:
U<[2/f.max+(x.A−0.5)/{[f.A*(f.B−1)]/[f.B+f.A*(f.B−1)]−0.5}*(1−2/f.max)]*100%*L2c、ここでL2c=100%、好ましくはL2c=99.9%、さらに好ましくはL2c=99%、さらに好ましくはL2c=98%、さらに好ましくはL2c=95%、さらに好ましくはL2c=90%、さらに好ましくはL2c=85%。
【0047】
本発明によると、組成(制限範囲ケース2a)x.A=f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]*K2aまたは(制限範囲ケース2d)K2d*[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]=x.Aについて、次の変換率に対する制限が観察される場合、有限モル質量の非ゲル化非架橋分岐ポリエステルが得られる:U=99.99%*L2ad、ここでL2ad=100%、好ましくはL2ad=99.9%、さらに好ましくはL2ad=99%、さらに好ましくはL2ad=98%、さらに好ましくはL2ad=95%、好ましくはL2ad=90%、好ましくはL2ad=85%。
【0048】
既知配合物が与えられると、当業者には周知のポリエステル分析(その例はDIN53240−2(1998年10月)によるエステル価、酸価、およびヒドロキシル価の決定である)の典型的な変数は、高分岐または超分岐ポリエステルが前記選択基準を満足するかどうかを確認するのに一般に適している。
【0049】
例は、本発明のポリエステルの物理的設計を示し、さらに、見かけ上は複雑であるが、実際には簡単な本発明の選択基準の確立を示す働きをする。
【0050】
さらに、若干の、好ましくは10モル%未満、さらに好ましくは0モル%のヒドロキシカルボン酸またはラクトン由来の構造(AB、AxB、ABy、Axy)を含むポリエステルは、本発明にしたがって権利を請求される。ただし官能性、組成、および変換率は記載された選択基準を同様に満たすものとする。
【0051】
この種類の構成単位AB、AxB、AByまたはAxyが存在する場合、分岐可能性に関する全体的な官能価、およびカルボキシ基対ヒドロキシル基の比に関する個々の官能価を考慮する必要性がある。一例として、3モル%のジヒドロキシカルボン酸AB2は前記計算では1モル%のトリカルボン酸A3および2モル%のトリオールB3と見なすことができる。
【0052】
本発明のポリエステルを製造できるモノマーの例は次のとおりである:
モノカルボン酸(A1)としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、n−、イソ−またはtert−酪酸、吉草酸、トリメチル酢酸、カプロン酸、カプリル酸、ヘプタン酸、カプリン酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、モンタン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸、リノール酸、リノレン酸、エルカシン酸、大豆、アマニ、カストリウム、およびヒマワリ由来の脂肪酸、イソステアリン酸、ノナン酸、イソノナン酸、2−エチルヘキサン酸、α,α−ジメチルオクタン酸、α,α−ジメチルプロパン酸、安息香酸、および不飽和モノカルボン酸、例えばアクリル酸もしくはメタクリル酸、または商業的に慣例的な混合物、例えばVersatic(登録商標)酸またはKoch(登録商標)酸が挙げられる。
【0053】
モノカルボン酸はそれ自体または誘導体形態のいずれかで用いることができる。
【0054】
不飽和カルボン酸またはこれらの誘導体がモノカルボン酸A1として用いられる場合、商業的に慣用の重合阻害剤の存在下で操作するのが合理的である。
【0055】
ジカルボン酸(A2)としては、例えば脂肪族ジカルボン酸、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン−α,ω−ジカルボン酸、ドデカン−α,ω−ジカルボン酸、シス−およびトランス−シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸、シス−およびトランス−シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸、シス−およびトランス−シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸、シス−およびトランス−シクロペンタン−1,2−ジカルボン酸、シス−およびトランス−シクロペンタン−1,3−ジカルボン酸が挙げられる。
【0056】
芳香族ジカルボン酸、例えば、フタル酸、イソフタル酸またはテレフタル酸を使用することもさらに可能である。不飽和ジカルボン酸、例えば、マレイン酸、フマル酸またはイタコン酸も使用できる。エステル化を妨げないさらなる官能基を有するジカルボン酸、例えば5−スルホイソフタル酸、その塩および誘導体を用いることも可能である。これに関して好適な例は、5−スルホイソフタル酸ジメチルのナトリウム塩である。
【0057】
前記ジカルボン酸は、
1〜C10アルキル基、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、sec−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、sec−ヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、トリメチルペンチル、n−ノニルまたはn−デシル、
3〜C12シクロアルキル基、たとえば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシルおよびシクロドデシル(シクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロヘプチルが好ましい);
アルキレン基、例えばメチレンもしくはエチリデンまたは
6〜C14アリール基、例えば、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、1−フェナントリル、2−フェナントリル、3−フェナントリル、4−フェナントリルおよび9−フェナントリル、好ましくはフェニル、1−ナフチルおよび2−ナフチル、さらに好ましくはフェニル
から選択される1以上のラジカルにより置換されていてもよい。
【0058】
言及され得る置換ジカルボン酸の代表例としては、次のものが挙げられる:2−メチル−マロン酸、2−エチルマロン酸、2−フェニルマロン酸、2−メチルコハク酸、2−エチルコハク酸、2−フェニルコハク酸、イタコン酸、3,3−ジメチルグルタル酸。
【0059】
2以上の前記ジカルボン酸の混合物も使用できる。
【0060】
ジカルボン酸はそれ自体または誘導体形態のいずれかで使用できる。
【0061】
誘導体により好ましくは次のものを意味する:
・モノマーまたはさもなければポリマー形態の対応する無水物、
・モノアルキルまたはジアルキルエステル、好ましくはモノまたはジC1〜C4アルキルエステル、さらに好ましくはモノメチルもしくはジメチルエステルまたは対応するモノエチルもしくはジエチルエステル、
・さらにモノビニルおよびジビニルエステル、ならびに
・混合エステル、好ましくは様々なC1〜C4アルキル成分との混合エステル、さらに好ましくは混合メチルエチルエステル。
【0062】
本明細書の目的に関するC1〜C4アルキルは、メチル、エチル、イソプロピル、n−プロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチルおよびtert−ブチル、好ましくはメチル、エチルおよびn−ブチル、さらに好ましくはメチルおよびエチル、非常に好ましくはメチルを意味する。
【0063】
本発明に関して、ジカルボン酸および1以上のその誘導体の混合物を使用することも可能である。本発明に関して、1以上のジカルボン酸の2以上の異なる誘導体の混合物を使用することも同様に可能である。
【0064】
マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、1,2−、1,3−もしくは1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(ヘキサヒドロフタル酸)、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸またはこれらのモノアルキルもしくはジアルキルエステルを用いることが特に選択される。
【0065】
反応させることができるトリカルボン酸(A3)、テトラカルボン酸(A4)またはポリカルボン酸(AxAx)の例としては、アコニット酸、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸(ピロメリト酸)およびメリト酸および低分子量ポリアクリル酸が挙げられる。
【0066】
トリカルボン酸(A3)、テトラカルボン酸(A4)またはポリカルボン酸(Ax+)は、それ自体またはさもなければ誘導体形態のいずれかで本発明の方法において用いることができる。
【0067】
誘導体により、好ましくは
モノマーまたはポリマー形態の対応する無水物、
モノ−、ジ−もしくはトリ−アルキルエステル、好ましくはモノ−、ジ−もしくはトリ−C1〜C4−アルキルエステル、さらに好ましくはモノ−、ジ−もしくはトリ−メチルエステルまたは対応するモノ−、ジ−もしくはトリ−エチルエステル、
さらにモノ−、ジ−およびトリ−ビニルエステル、ならびに
混合エステル、好ましくは異なるC1〜C4−アルキル成分を有する混合エステル、さらに好ましくは混合メチルエチルエステル
を意味する。
【0068】
本発明に関して、トリカルボン酸、テトラカルボン酸またはポリカルボン酸および1以上のその誘導体の混合物、例えばピロメリト酸およびピロメリト酸二無水物の混合物を使用することも可能である。本発明に関して、1以上のトリカルボン酸またはポリカルボン酸の2以上の異なる誘導体の混合物、例えば1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸およびピロメリト酸二無水物の混合物を使用することも同様に可能である。
【0069】
モノアルコール(B1)としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、1,3−プロパンジオールモノメチルエーテル、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、n−デカノール、n−ドデカノール(ラウリルアルコール)、2−エチルヘキサノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロオクタノール、シクロドデカノール、n−ペンタノール、ステアリルアルコール、セチルアルコール、およびラウリルアルコールが挙げられる。
【0070】
本発明にしたがって使用されるジオール(B2)としては、例えばエチレングリコール、プロパン−1,2−ジオール、プロパン−1,3−ジオール、ブタン−1,2−ジオール、ブタン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、ブタン−2,3−ジオール、ペンタン−1,2−ジオール、ペンタン−1,3−ジオール、ペンタン−1,4−ジオール、ペンタン−1,5−ジオール、ペンタン−2,3−ジオール、ペンタン−2,4−ジオール、ヘキサン−1,2−ジオール、ヘキサン−1,3−ジオール、ヘキサン−1,4−ジオール、ヘキサン−1,5−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、ヘキサン−2,5−ジオール、ヘプタン−1,2−ジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,2−デカンジオール、1,10−デカンジオール、1,2−ドデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,5−ヘキサジエン−3,4−ジオール、1,2−および1,3−シクロペンタンジオール、1,2−、1,3−および1,4−シクロヘキサンジオール、1,1−、1,2−、1,3−および1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,1−、1,2−、1,3−および1,4−ビス(ヒドロキシエチル)シクロヘキサン、ネオペンチルグリコール、(2)−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ピナコール、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、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールHO(CH2CH2O)n−HまたはポリプロピレングリコールHO(CH[CH3]CH2O)n−H(nは整数であり、n≧4であり、分子量は最高2000g/モル)、ポリエチレン−ポリプロピレングリコール(エチレンオキシドまたはプロピレンオキシド単位の配列はブロックごとまたはランダムであり、分子量は最高2000g/モル)、ポリテトラメチレングリコール(好ましくは分子量が最高5000g/モルまでのもの)、ポリ−1,3−プロパンジオール(好ましくは分子量が最高5000g/モルまでのもの)、ポリカプロラクトン、または前記化合物の2以上の混合物が挙げられる。前記ジオール中のどちらか一方または両方のヒドロキシル基はSH基で置換されていてもよい。その使用が好適であるジオールはエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,2−、1,3−および1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−および1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、および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およびトリプロピレングリコールである。
【0071】
少なくとも3個の官能基を有するアルコール(B3、B4、By+)としては、グリセロール、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,2,4−ブタントリオール、トリス(ヒドロキシメチル)アミン、トリス(ヒドロキシエチル)アミン、トリス(ヒドロキシプロピル)アミン、ペンタエリトリトール、ジグリセロール、トリグリセロールまたはグリセロールの高縮合物、ジ(トリメチロールプロパン)、ジ(ペンタエリトリトール)、トリスヒドロキシメチルイソシアヌレート、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート(THEIC)、トリス(ヒドロキシプロピル)イソシアヌレート、イノシトールまたは糖、例えばグルコース、フルクトースまたはスクロース、糖アルコール、例えばソルビトール、マンニトール、トレイトール、エリトリトール、アドニトール(リビトール)、アラビトール(リキシトール)、キシリトール、ズルシトール(ガラクチトール)、マルチトール、イソマルトール、3以上の官能基を有するポリエーテロール(3以上の官能基を有するアルコールならびにエチレンオキシド、プロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドベースのもの)が挙げられる。
【0072】
グリセロール、ジグリセロール、トリグリセロール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,2,4−ブタントリオール、ペンタエリトリトール、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレートならびにエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドベースのそのポリエーテロールが本発明においては特に好ましい。
【0073】
本発明の一つの実施形態において、f.Ai、即ち分子Aiあたりのカルボン酸官能価、およびf.Bk、即ち分子Bkあたりのヒドロキシル官能価は、化学構造式に対応する正の整数である。本発明の一つの好適な実施形態において、特に1つの分子内の官能基間で反応性に有意な差があるならば、これらの官能基間の違いの結果として動的因子をさらに考慮することができる。この場合、f.Aiおよびf.Bkは正の分数である(構造式の名目上の正の整数よりも小さく、有効な官能基を表し、温度、圧力、および他の反応条件の関数である)。例えば、グリセロールは3個の名目ヒドロキシ官能基を有する。しかし、第2のヒドロキシル官能基は第1ヒドロキシル官能基よりも低い反応性を有しているので、第2ヒドロキシル官能基は、反応条件に応じて、実質的に反応に関与する程度が低い。したがって、グリセロールは3より少ない、例えば2.5から3未満の有効官能価を有する。正確な有効官能価は、用いられる反応条件下で決定できる。
【0074】
カルボキシル基またはヒドロキシル基の他に、カルボン酸AまたはアルコールBはさらなる官能基または官能要素を有し得、この場合、カルボキシル基またはヒドロキシル基以外のさらなる官能基を有する本発明のポリエステルが得られる。
【0075】
官能基は、例えばさらに、エーテル基、カーボネート基、ウレタン基、尿素基、チオール基、チオエーテル基、チオエステル基、ケトまたはアルデヒド基、三置換アミノ基、ニトリルまたはイソニトリル基、カルボキサミド基、スルホンアミド基、シラン基またはシロキサン、スルホン酸、スルフェン酸またはスルフィン酸基、ホスホン酸基、ビニルまたはアリル基であってもよい。
【0076】
この種類の効果は、例えば重縮合中に官能化構成単位を化合物として添加することにより得ることができ、これらのブリディングブロックはヒドロキシル基またはカルボキシ基だけではなく、さらなる官能基または官能要素、例えばメルカプト基、第三アミノ基、エーテル基、カルボニル基、スルホン酸またはスルホン酸の誘導体、スルフィン酸またはスルフィン酸の誘導体、ホスホン酸またはホスホン酸の誘導体、ホスフィン酸またはホスフィン酸の誘導体、シラン基、シロキサン基を有する。
【0077】
メルカプト基で修飾するために、例えばメルカプトエタノールまたはチオグリセロールを使用できる。N−メチルジエタノールアミン、N−メチルジプロパノールアミンまたはN、N−ジメチルエタノールアミンを組み入れることにより、例えば第三アミノ基を生成させることができる。例えば、縮合反応の一部として2以上の官能基を有するポリエーテロールを組み入れることによりエーテル基を生成させることができる。
【0078】
本発明の高分岐または超分岐ポリエステルはポリエステルフレームワークの著しい結晶性のないガラス様特性を有する。本発明はさらに側鎖、例えばアルカンラジカルが結晶化する高分岐または超分岐ポリエステルを包含する。本発明のポリエステルは、少なくとも500、好ましくは少なくとも750、さらに好ましくは少なくとも1000g/molの数平均分子量Mnを有する。分子量Mnの上限は好ましくは100000g/モルであり、50000以下の量であるのが特に好ましく、10000g/モル以下が非常に好ましい。本発明のポリエステルは、少なくとも750、好ましくは少なくとも1500、さらに好ましくは少なくとも2500g/モルの質量平均分子量を有する。分子量Mwの上限は、好ましくは500000g/モル、さらに好ましくは100000以下であり、特に好ましいのは50000g/モル以下である。
【0079】
数平均分子量Mnおよび質量平均分子量Mwならびに結果としての多分散性Mw/Mnに関する数値は、本明細書においてはポリメチルメタクリレートを標準として用い、テトラヒドロフランまたはヘキサフルオロイソプロパノールまたはジメチルアセトアミドを溶離剤として用いるゲル透過クロマトグラフィーにより行われた測定結果をさす。この方法は、Analytiker Taschenbuch Vol.4,pages 433〜442,Berlin 1984に記載されている。
【0080】
本発明のポリエステルの多分散性は1.2〜50、好ましくは2〜40、さらに好ましくは2.5〜30、非常に好ましくは最高10までである。
【0081】
本発明のポリエステルの溶解度は典型的には非常に良好である;すなわち、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、メチルエチルケトン、アセトン、エタノールまたは他の溶媒もしくは溶媒混合物中、最高50質量%まで、場合によっては80質量%を超える量の本発明のポリエステルを用いて、25℃で透明な溶液を製造することができ、肉眼ではゲル粒子が見えない。精密濾過に関しても、匹敵するモル量Mwの直鎖ポリエステルよりも高い、いかなる程度のゲル化も本発明のポリエステルについて見られない。
【0082】
様々なポリエステルのゲル化の相対的な程度を調べるために、光学的に透明な溶液(好ましくは5〜30質量%)を好適な溶媒(好ましくは:酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、無水アセトン、それほど好ましくないが:アセトン/水混合物、ヘキサフルオロイソプロパノール、ジクロロ酢酸)中で製造する。溶解プロセスは数時間かかり、適切な場合、高温を必要とする。好適な体積(好ましくは5〜50ml)を穏やかな圧力下で、使用される溶媒中で安定な精密濾過膜(好ましくは10〜20μmの孔サイズを有するテフロン膜)を通す。フィルターを乾燥させ、膜上に残存するポリマーフラクションを重力測定法で測定する。フィルターが溶液の濾過中につまったら、濾過できない体積をゲル化の相対的程度の測定値とする。
【0083】
本発明の高分岐および超分岐ポリエステルは、カルボキシル末端、カルボキシルおよびヒドロキシル末端、またはヒドロキシル末端であり得る。末端カルボキシル基は遊離カルボン酸の形態、中和されたカルボン酸塩の形態または典型的な(たとえばエポキシドとの)反応生成物の形態で存在し得る。
【0084】
本発明の一つの好適な実施形態において、ポリエステルは主にヒドロキシル末端である。これらはたとえば、接着剤、印刷インク、コーティング、フォーム、上塗り、および塗料を有利に製造するために使用できる。
【0085】
本発明のもう一つ別の好適な実施形態において、ポリエステルは主にカルボキシル末端である。これらは、たとえば水性および非水性分散液ならびに表面コーティングにおいて有利に使用できる。
【0086】
本発明は、本発明の境界条件下で本発明のポリエステルを製造するための方法をさらに提供する。本発明の方法はバルクで、または溶媒の存在下で行うことができる。一つの好適な実施形態において、反応を溶媒なしで行う。
【0087】
本発明の方法を実施するために、反応の開始時に添加される添加剤として水除去剤の存在下で操作することが可能である。好適な例としては、モレキュラシーブ、特にモレキュラシーブ4Å、MgSO4およびNa2SO4が挙げられる。反応中に、さらに水除去剤を添加するか、または水除去剤を新鮮な水除去剤で置換することも可能である。
【0088】
本発明の方法を実施するために、蒸留条件下で操作すること、および反応中に形成される水および/またはアルコールを熱的手段により除去することも可能である。蒸留は大気圧より高い圧力、大気圧、または大気圧より低い圧力条件下で行うことができる。水、アルコール、または混合物のそれぞれの沸点以上での蒸留以外に、水分離器を使用することも可能であり、この場合、共沸形成剤を用いて水を除去する。
【0089】
分離はストリッピングにより:例えば反応条件下で不活性である気体を反応混合物に通し、さらに場合により蒸留へと移すことにより行うこともできる。好適な不活性気体としては、好ましくは窒素、希ガス、二酸化炭素または燃焼ガスが挙げられる。
【0090】
本発明の方法は触媒の非存在下で行うことができる。しかし、少なくとも1つの触媒の存在下で操作することが好適である。問題の触媒は、当業者に周知の種類の、エステル化およびエステル交換反応用の典型的な触媒である。
【0091】
かかる触媒の例は、一方では、酸化物、カルボン酸塩、有機金属化合物、ならびにアンチモン、ビスマス、コバルト、ゲルマニウム、チタン、亜鉛またはスズの錯体、例えば酢酸塩、アルコキシド、アセチルアセトン酸塩、シュウ酸塩、ラウリン酸塩の混合物である。かかる触媒は典型的な濃度で使用される。典型的な濃度は、カルボン酸モノマーに基づいて、3〜1000ppmの触媒金属である。これらの例は、酢酸アンチモン(III)、酸化アンチモン(III)、酸化ゲルマニウム(IV)、新たに析出した酸化チタン水酸化物TiO(OH)2および類似の組成物、チタンテトラブトキシドTi[O−C494、チタンテトライソプロポキシドTi[O−CH(CH324、シュウ酸カリウムチタニル水和物K2TiO[C242xH2O、ジラウリン酸ジブチルスズSn[C492[OC12252、酸化ジブチルスズSn[C492Oおよび類似の組成物、n−オクタン酸スズ(II)、2−エチルヘキサン酸スズ(II)、ラウリン酸スズ(II)、酸化ジブチルスズ、酸化ジフェニルスズ、二塩化ジブチルスズ、二酢酸ジブチルスズ、ジマレイン酸ジブチルスズまたは二酢酸ジオクチルスズである。
【0092】
さらなる例は、酸性有機触媒、たとえばカルボキシル基(自触媒作用も)、リン酸塩基、スルホン酸基、硫酸塩基、またはホスホン酸基を有する有機化合物である。スルホン酸、たとえばパラトルエンスルホン酸が特に好適である。酸性イオン交換樹脂も酸性有機触媒として使用でき、例は、スルホン酸基を含み、約2モル%のジビニルベンゼンと架橋するポリスチレン樹脂である。
【0093】
さらなる例は、酸性無機触媒である。例は、硫酸、硫酸塩、および硫酸水素塩、例えば硫酸水素ナトリウム、リン酸、ホスホン酸、次亜リン酸、硫酸アルミニウム水和物、ミョウバン、酸性シリカゲル(pKs≦6、特に≦5)および酸性酸化アルミニウムである。
【0094】
使用できるさらなる酸性無機触媒としては、例えば、一般式Al(OR13のアルミニウム化合物および一般式Ti(OR14のチタン酸塩が挙げられ、ラジカルR1はそれぞれ場合で同一または異なっていてもよく、ラジカルR1は互いに独立して次のものから選択される:
1〜C20アルキルラジカル、たとえばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、sec−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジ−メチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、sec−ヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、n−デシル、n−ドデシル、n−ヘキサデシルまたはn−オクタデシル、
3〜C12シクロアルキルラジカル、たとえばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシルおよびシクロドデシル;好ましくはシクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロヘプチル。
【0095】
好ましくは、Al(OR13および/またはTi(OR14におけるラジカルR1は好ましくはそれぞれ同一であり、n−ブチル、イソプロピルまたは2−エチルヘキシルから選択される。
【0096】
好適な酸性有機金属触媒はたとえば酸化ジアルキルスズR12SnOまたはジアルキルスズエステルR12Sn(OR22(式中、R1は前記定義の通りであり、同一であっても、異なっていてもよい)から選択される。
【0097】
2はR1と同じ定義を有し、さらにC6〜C12−アリール:例えば、フェニル、o−、m−またはp−トリル、キシリルまたはナフチルであり得る。R2はそれぞれの場合で同一であっても、異なっていてもよい。
【0098】
有機スズ触媒の例は、n−オクタン酸スズ(II)、2−エチルヘキサン酸スズ(II)、ラウリン酸スズ(II)、酸化ジブチルスズ、酸化ジフェニルスズ、二塩化ジブチルスズ、二酢酸ジブチルスズ、ジラウリン酸ジブチルスズ、ジマレイン酸ジブチルスズまたは二酢酸ジオクチルスズである。
【0099】
酸性有機金属触媒の特に好適な代表例は、酸化ジブチルスズ、酸化ジフェニルスズおよびジラウリン酸ジブチルスズである。
【0100】
加えて、たとえばエステル交換触媒、たとえば酸化物、カルボン酸塩、有機金属化合物ならびにマンガン、コバルト、亜鉛、カルシウムまたはマグネシウムの錯体、たとえば酢酸塩、アルコキシド、シュウ酸塩を用いることが可能である。このような触媒は典型的な濃度で用いられる。典型的な濃度はカルボン酸モノマー基準で5〜500ppmの触媒金属である。これらの例は、酢酸マンガン(II)および酢酸マグネシウムである。
【0101】
2以上の前記触媒の組み合わせも用いることができる。たとえばシリカゲルまたはゼオライト上に固定された形態の別個の分子の形態である有機もしくは有機金属またはさもなければ無機触媒を使用することもさらに可能である。
【0102】
酸性無機、有機金属または有機触媒を使用することが望ましいならば、使用される触媒の量は本発明によると0.1〜10質量%、好ましくは0.2〜2質量%である。
【0103】
酵素またはこれらの分解生成物も同様に本発明のために可能な有機触媒に含まれる。さらに、変換の程度が限定されるか、またはカルボキシル基が不足成分でないならば、カルボン酸は本発明のための酸性有機触媒として作用し得る。
【0104】
本発明の方法は好ましくは不活性気体雰囲気下、すなわち反応条件下で不活性である気体、たとえば二酸化炭素、燃焼ガス、窒素または希ガス、特にアルゴン雰囲気下で行われる。
【0105】
本発明の方法を60〜350℃の温度で行う。非常に低い温度であるが、反応混合物の全成分が流動性形態であるよりも高い温度で操作することが好適である。一つの好適な実施形態において、蒸留により除去される低分子量縮合生成物の沸点より高い温度で手順を行う。脂肪族成分および水を蒸留により除去する場合、操作を80〜250℃、さらに好ましくは100〜200℃で行う。
【0106】
本発明の方法の圧力条件は一般に重要ではない。これらは、前記反応温度での成分、中間体、および縮合生成物の揮発性に依存する。本発明のポリエステルを製造するための反応を、好ましくは縮合生成物(一般に水またはメタノール)を気相より上で容易にストリッピングでき、モノマーおよびオリゴマーが反応混合物中に残留するように行う。最高10バールまでの圧力、たとえば大気圧、またはさもなければ大気圧より低い圧力で操作することが可能である。たとえば所望の反応温度が大気圧でのモノマーの沸点よりも高いならば、大気圧よりも低い圧力下の方法が好ましい。たとえば気相中の物質輸送が限定されないか、またはモノマーもしくはオリゴマーが昇華または蒸発する傾向を有するならば、大気圧下の方法が好ましい。本発明のもう一つ別の実施形態において、たとえば気相中の物質輸送が限定されるか、または反応の進行が制御されるようにモノマーをストリッピングするべきならば、減圧下での方法が好ましい。これらの場合、著しい減圧、たとえば3〜500ミリバール、さらに好ましくは50ミリバール未満、非常に好ましくは5ミリバール未満で操作することが可能である。
【0107】
温度および圧力も反応の過程で変化し得る。
【0108】
本発明の方法の反応時間は通常、10分〜48時間、好ましくは30分〜24時間である。
【0109】
本発明の方法の一つの実施形態において、固体または液体出発物質a)およびb)(バルクまたは適切な溶媒中溶液もしくは懸濁液もしくはエマルジョン)を加熱可能で撹拌可能な反応体積中に導入する。前記触媒を反応容器中に、個別にまたは互いとともに、バルクで、溶液で、または好適な出発物質a)またはb)との反応混合物で導入することができる。触媒の添加は、反応の開始時、または反応の過程の所望で好適な時点で行うことができる。
【0110】
本発明の方法のさらなる実施形態において、反応体積への初期チャージ中に含まれる出発物質a)およびb)を触媒とともに、または触媒なしで加熱し、場合により、成分をすべて液相に移行させる。
【0111】
本発明の方法のさらなる実施形態において、反応混合物の表面が連続して更新され、たとえば低分子量縮合生成物、水またはメタノールの効率的な排出が可能になるような方法で、反応混合物を高温で撹拌する。
【0112】
方法の一つの好適な実施形態において、圧力−および温度特性は、排出される低分子量縮合生成物の沸点を上回るが、可能な限り、沸騰遅延、局所的過熱例、フォーム形成または反応体積の周りの反応混合物の未制御スプラッシュが起こらないように選択される。
【0113】
方法の一つの好適な実施形態において、圧力および温度特性は、排出される低分子量縮合生成物の沸点を上回るが、可能な限り出発物質またはオリゴマーの沸点または昇華点に達しないように選択される。
【0114】
方法の一つの好適な実施形態において、反応混合物の組成は反応期間全体にわたって、二官能性またはより高次の多官能性カルボン酸および二官能性またはさらに高次の多官能性アルコールに基づいて分子単位に関して一定のままである。
【0115】
方法のもう一つ別の実施形態において、反応期間全体にわたって、反応混合物の組成は、二官能性またはより高次の多官能性カルボン酸および二官能性またはさらに高次の多官能性アルコールに基づいて分子単位に関して一定のままではない。ここで、たとえば組成はこれらのベースとなるジオールまたは環状エーテルを蒸留で除去することにより修飾できる。
【0116】
方法のもう一つ別の実施形態において、反応期間全体にわたって、反応混合物の組成は、カルボン酸およびアルコールに基づく分子単位に関して一定のままではない。ここで、たとえば、組成はアルコールまたはカルボン酸をその後に添加することにより修飾できる。
【0117】
一つの好適な実施形態において、反応の過程を、非連続または通常の準連続または連続測定技法によりモニターすることができる。一つの特に好適な実施形態において、たとえば、ランダム試料の酸価を決定することによるか、ランダム試料の溶融粘度を決定することによるか、またはスターラーモーターのトルクもしくは電力消費量を連続的に測定することにより、反応の過程を測定する。
【0118】
一つの実施形態において、反応終了後、本発明の高分岐および超分岐ポリエステルを溶融から造粒操作へ直接供給することができる。別の実施形態において、反応後、本発明のポリエステルを溶媒と混合し、溶液または分散液に変えることができる。好適な実施形態の選択は、生成物をより有効に取り扱い、保存することができる方法で、そしてさらなる使用に有利な形態で導かれる。
【0119】
本発明のポリエステルがバルクで製造される場合、これを直接さらなる使用に供することができるか、または第2の反応に付すことができる。
【0120】
本発明のポリエステルが溶液で製造される場合、さらなる使用に直接供することができるか、またはポリマーを第2の反応に付すことができる、および/またはストリッピングにより溶媒を除去することによって(溶媒のストリッピングは典型的には減圧下で行われる)、またはたとえば水を沈殿剤として用いるポリマーの沈殿により、単離することができる。場合により、ポリマーをその後洗浄し、乾燥することができる。
【0121】
第2の反応は、たとえば、ポリエステルの高分岐および超分岐構造を特に変更しないエステル、カルボキシルまたはヒドロキシル基の反応であり得る。
【0122】
本発明の一つの実施形態において、遊離カルボン酸官能基を塩基で完全または部分的に中和する。この目的に関して好適な塩基は、第2および第3アミン、たとえばモルホリン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミンである。
【0123】
本発明のもう一つ別の実施形態において、遊離カルボン酸官能基をエポキシドと完全または部分的に反応させる。好適なエポキシドの例としては、エポキシ化オレフィン、飽和もしくは不飽和カルボン酸のグリシジルエステル(例えば、グリシジル(メタ)アクリレート)または脂肪族もしくは芳香族ポリオールのグリシジルエーテル、さらにはグリシドールが挙げられる。エポキシドは、たとえば非置換もしくは置換アルキレンオキシド、例えばエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシド、エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン、2,3−エポキシ−1−プロパノール、1−アリルオキシ−2,3−エポキシプロパン、2,3−エポキシ−フェニルエーテル、2,3−エポキシプロピルイソプロピルエーテル、2,3−エポキシプロピルオクチルエーテルまたは2,3−エポキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが挙げられる。
【0124】
好適な溶媒中溶液において場合により、酸性官能基を有する超分岐ポリエステルをまず0℃から120℃の間、好ましくは10℃から100℃の間、さらに好ましくは20℃〜80℃の温度で、好ましくはたとえば窒素などの不活性気体下で導入する。場合によりアルキレンオキシドを−30℃から50℃の温度で溶解させ、この初期チャージ中に連続して、または数回に分けて十分に混合しながら、反応混合物の温度が120から180℃の間、好ましくは120から150℃の間に維持されるように計り入れる。反応は最高60バールまで、好ましくは最高30バールまで、さらに好ましくは最高10バールまでの圧力下で行うことができる。
【0125】
場合により、促進の目的で触媒を添加することが可能である。
【0126】
すべてのアルキレンオキシドを計り入れた後、一般に10〜500分、好ましくは20〜300分、さらに好ましくは30〜180分間、30から220℃の間、好ましくは80から200℃の間、さらに好ましくは100から180℃の間の温度で反応を継続させる。温度は一定であっても、あるいは段階的もしくは連続的に上昇させることも可能である。
【0127】
アルキレンオキシド変換率は、好ましくは少なくとも90%、さらに好ましくは少なくとも95%、非常に好ましくは少なくとも98%である。気体−たとえば窒素、ヘリウム、アルゴンまたは蒸気−を反応混合物に通すことにより、アルキレンオキシド残留物をストリッピングすることができる。
【0128】
本発明のさらなる実施形態において、遊離ヒドロキシル官能基を完全にまたは部分的に活性化カルボン酸誘導体と反応させる。この目的に好適なのは、たとえば、無水物、カルボニルハライド、およびエステル、好ましくはメチルエステル、および炭酸塩、たとえば無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ヒドロフタル酸ならびに炭酸ジメチルおよび炭酸ジエチルである。この場合、特に優先的に穏やかな反応条件、特に比較的低い温度を設定する。たとえばn−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、メチル−シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンまたはキシレンなどの共沸形成溶媒を用いて、反応中に形成された水を除去することが合理的である。反応をたとえば酵素により触媒することが合理的である。
【0129】
本発明のもう一つ別の実施形態において、遊離ヒドロキシル官能基を完全または部分的にカルボン酸Cと反応させる。この目的に好適なのは、たとえば前記モノカルボン酸A1である。本発明の一つの好適な実施形態は、長鎖分岐脂肪族カルボン酸であって、極性を低下させ、ポリエステルの溶解性によい影響を及ぼすものを使用する。本発明のもう一つ別の好適な実施形態において、α,β−不飽和カルボン酸またはこれらの誘導体を使用する。α,β−不飽和カルボン酸またはこれらの誘導体の反応における重合を抑制するために、当業者に本質的に既知の商業的に慣例的な重合阻害剤の存在下で操作することが合理的であり得る。
【0130】
本発明のもう一つ別の実施形態において、イソシアネート基を含む分子の添加により、遊離ヒドロキシル官能基を完全または部分的に修飾する。ウレタン基を含むポリエステルは、たとえば、アルキルまたはアリールイソシアネートとの反応により得ることができる。
【0131】
本発明のさらに別の実施形態において、ラクトン(たとえば、ε−カプロラクトン)との反応により、遊離ヒドロキシル官能基を完全または部分的に修飾する。
【0132】
本発明はさらに本発明のポリエステルの使用を提供する。
【0133】
本発明の高分岐または超分岐ポリエステル、または本発明にしたがって製造されたものを、とりわけ、たとえば印刷インクにおいて接着促進剤として、レオロジー改良剤として、表面または界面調節剤として、機能性ポリマー添加剤として、重付加または重縮合ポリマー、たとえば塗料、上塗り、接着剤、シーラント、キャスティングエラストマーまたはフォームを製造するための構成単位として、そしてさらにはバインダーの構成成分として、場合により他の成分、たとえば、イソシアネート、エポキシ官能性バインダーまたはアルキド樹脂とともに、接着剤、印刷インク、コーティング、フォーム、上塗りおよび塗料、分散剤において、表面活性両性物質として、そして熱可塑性成形化合物において工業的に有利に使用できる。
【0134】
さらなる態様において、本発明は、たとえばポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステルおよびポリエーテルなどの重付加または重縮合生成物を製造するための、本発明の高分岐および超分岐ポリエステルの使用を提供する。ポリカーボネート、ポリエステルまたはポリウレタンを製造するための本発明のヒドロキシ末端高官能性高分岐および超分岐ポリエステルの使用が選択される。
【0135】
もう一つ別の態様において、本発明は、本発明の高分岐および超分岐ポリエステルの使用、ならびに印刷インク、接着剤、コーティング、フォーム、上塗りおよび塗料の成分として高官能性高分岐および超分岐ポリエステルから製造される重付加または重縮合生成物の使用を提供する。
【0136】
もう一つ別の態様において、本発明は、少なくとも1つの本発明の高分岐および超分岐ポリエステルを含むか、または本発明の高分岐および超分岐ポリエステルから製造される重付加または重縮合生成物を含む印刷インク、接着剤、コーティング、フォーム、上塗りおよび塗料を提供し、これらの生成物は顕著な性能特性により区別される。
【0137】
さらなる好適な態様において、本発明は、本発明により製造される高分岐または超分岐ポリエステルの印刷インク、特にフレキソ印刷および/またはグラビア印刷用パッケージインクであって、少なくとも1つの本発明により製造される高分岐または超分岐ポリエステル、少なくとも1つの溶媒または異なる溶媒の混合物、少なくとも1つの着色剤、少なくとも1つのポリマーバインダー、および場合によってさらなる添加剤を含むインクの使用を提供する。
【0138】
本発明に関して、本発明の高分岐および超分岐ポリエステルを他のバインダーとの混合物においても使用できる。かかる印刷インク用のさらなるバインダーの例としては、ポリビニルブチラール、ニトロセルロース、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアクリレートまたはポリアクリレートコポリマーが挙げられる。特に有利であることが証明されている組み合わせは、高分岐および超分岐ポリエステルとニトロセルロースとの組み合わせである。印刷インク中の全バインダーの合計量は、全構成成分基準で、通常、5〜35質量%、好ましくは6〜30質量%およびさらに好ましくは10〜25質量%である。高分岐および超分岐ポリエステルの全バインダーの合計量に対する比は、印刷インクの全構成成分の合計に対して、通常、30質量%〜100質量%、好ましくは少なくとも40質量%であるが、高分岐および超分岐ポリエステルの量は一般に3質量%未満、好ましくは4質量%未満、さらに好ましくは5質量%未満であってはならない。
【0139】
1つの溶媒または2以上の溶媒の混合物を使用できる。原則として好適な溶媒としては、印刷インク、特にパッケージインクの慣例的な溶媒が挙げられる。本発明の印刷インクの溶媒として特に好適なのは、アルコール、たとえばエタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、置換アルコール、例えばエトキシプロパノール、エステル、例えば酢酸エチル、酢酸イソプロピル、および酢酸n−プロピルまたは酢酸n−ブチルである。水も原則としては好適な溶媒である。特に好適な溶媒は、エタノールまたは主にエタノールから構成される混合物、および酢酸エチルである。原則として可能な溶媒のうち、当業者はポリエステルの溶解特性にしたがって、また印刷インクの所望の特性にしたがって適切な選択をするであろう。印刷インクの全構成成分の合計に対して40質量%〜80質量%の溶媒を使用するのが一般的である。
【0140】
使用できる着色剤としては、慣例的な染料、好ましくは慣例的な顔料が挙げられる。もちろん、異なる染料または着色剤の混合物、ならびに可溶性有機染料を使用することも可能である。全構成成分の合計に対して5質量%〜25質量%の着色剤を使用することが一般的である。
【0141】
CD Roempp Chemie Lexikon−Version 1.0,Stuttgart/New York:Georg Thieme Verlag 1995によると、またDIN55943を参照すると、顔料は粒子状、有機または無機、有色または無彩色の着色剤であって、適用媒体中に実質的に不溶性の着色剤である。本明細書において実質的に不溶性とは、適用媒体1000gあたり1g未満、好ましくは0.5未満、さらに好ましくは0.25未満、非常に好ましくは0.1未満、特に適用媒体1000gあたり0.05g未満の25℃での溶解度を意味する。
【0142】
顔料の例は、吸収顔料および/またはエフェクト顔料、好ましくは吸収顔料の所望の系を含む。顔料成分の数および選択に対していかなる制約も課されない。これらは要望どおり、特定の要件、例えば色の所望の印象に適合させることができる。一例としては、標準ミキサー塗料系のすべての顔料成分が基礎を形成することが可能である。
【0143】
エフェクト顔料とは、円盤状構造を示し、表面コーティングに対して特定の装飾的な色彩効果を付与する全ての顔料を意味する。エフェクト顔料は、例えば、車両仕上げ処理用および工業用コーティングにおいて典型的に使用できる、全ての効果を付与する顔料である。かかるエフェクト顔料の例は、純金属顔料;例えば、アルミニウム顔料、鉄顔料または銅顔料;干渉顔料、例えば二酸化チタンでコーティングされたマイカ、酸化鉄でコーティングされたマイカ、混合酸化物でコーティングされたマイカ(例えば、二酸化チタンおよびFe23または二酸化チタンおよびCr23)、金属酸化物でコーティングされたアルミニウム、または液晶顔料である。
【0144】
着色吸収顔料は、例えば、典型的な有機または無機吸収顔料であって、塗料産業において使用できるものである。有機吸収顔料の例は、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料およびピロロピロール顔料である。無機吸収顔料の例は、酸化鉄顔料、二酸化チタン顔料、およびカーボンブラックである。
【0145】
染料も同様に着色剤であり、適用媒体中の溶解度が顔料と異なる。即ち、適用媒体中、25℃で1g/1000gを上回る溶解度を有する。
【0146】
染料の例は、アゾ、アジン、アントラキノン、アクリジン、シアニン、オキサジン、ポリメチン、チアジン、トリアリールメタン染料である。これらの染料は、塩基性またはカチオン性染料、媒染染料、直接染料、分散染料、先染め染料、建て染め染料、金属錯体染料、反応染料、酸性染料、硫化染料、カップリング染料または直接(木綿)として用いることができる。
【0147】
色的に不活性なフィラーは、一方では色的に不活性であり(即ち、低い固有吸収を示し、コーティング媒体と類似した屈折率を有する)、他方で、表面コーティングにおいて、即ち塗布された塗料フィルムにおいて、例えば硬度またはレオロジーなどのコーティングまたはコーティング材料の特性に加えて、エフェクト顔料の配向(平行配列)に影響を及ぼすことができるすべての物質/化合物である。以下に記載するのは、一例として使用できるが、色的に不活性なトポロジーに影響を及ぼすフィラーの概念をこれらの例に限定しない不活性物質/化合物である。この定義を満たす好適な不活性フィラーは、たとえば透明もしくは半透明フィラーまたは顔料、例えば、シリカゲル、沈降硫酸バリウム、珪藻土、タルク、炭酸カルシウム、カオリン、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、結晶性二酸化ケイ素、非晶質シリカ、酸化アルミニウム、微小球体または中空微小球体(例えば0.1〜50μmのサイズを有する、ガラス、セラミックまたはポリマーから製造されるもの)である。使用できるさらなる不活性フィラーは、任意の所望の固体不活性有機粒子、たとえば、尿素−ホルムアルデヒド縮合生成物、微粉末化ポリオレフィンワックスおよび微粉末化アミドワックスである。不活性フィラーはそれぞれの場合において混合物で用いることもできる。しかし、好ましくはそれぞれの場合に1つだけフィラーを使用する。
【0148】
印刷インクの一例は、場合によってさらなる添加剤および助剤を含むことができる。添加剤および助剤の例は、フィラー、たとえば炭酸カルシウム、酸化アルミニウム水和物またはケイ酸アルミニウムおよび/またはケイ酸マグネシウムである。ワックスは耐摩耗性をもたらし、潤滑性を向上させる働きをする。例は、特にポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、石油ワックスまたはセレシンワックスである。脂肪酸アミドは、表面平滑性を増大させるために使用できる。可塑剤は、乾燥フィルムの弾力性を向上させる働きをする。例は、フタル酸エステル,たとえばジブチルフタレート、ジイソブチルフタレート、ジオクチルフタレート、クエン酸エステルまたはアジピン酸のエステルである。顔料を分散させるために、分散助剤を使用することが可能である。本発明の印刷インクの場合、有利には、接着促進剤なしでも可能であるが、接着促進剤の使用を除外することを意図しない。全接着剤および助剤の合計量は通常、印刷インク構成成分の合計に対して20質量%を超えず、好ましくは0質量%〜10質量%である。
【0149】
塗料、印刷インクまたはコーティング材料を原則として既知の方法で、構成成分を慣用の装置、たとえば溶解機、撹拌ボールミルまたは三本ロールミル中で激しく混合および/分散することにより製造できる。有利には、成分の一部および溶媒の一部を用いて濃縮顔料分散液をまず製造し、続いてさらに処理して、追加の構成成分およびさらなる溶媒を用いて最終印刷インクを得る。
【0150】
さらなる好適な態様において、本発明は少なくとも1つの溶媒または異なる溶媒の混合物、少なくとも1つのポリマーバインダー、および場合によってさらなる添加剤、本発明の高分岐または超分岐ポリエステルを含むポリマーバインダーの少なくとも1つを含むプリントニスを提供し、印刷するため、または保護ニスとして、および多層材料を製造するための本発明のプリントニスの使用も提供する。
【0151】
本発明のプリントニスはもちろん着色剤を含まないが、これは別として、すでに概略を記載した本発明の印刷インクと同じ構成成分を有する。残りの成分の量は対応して増加する。
【0152】
驚くべきことに、高分岐および超分岐ポリエステルベースのバインダーを有する印刷インク、特にパッケージインク、ならびにプリントニスの使用により、個々の層間に顕著な接着性を有する多層材料が得られる。接着促進剤の添加はもはや必要ない。特に意外なのは、接着促進剤を使用せず達成可能な結果は、接着促進剤を添加した場合よりもさらに良好であるという事実である。特に極性フィルム上で、接着性に関して顕著な改善が達成された。
【0153】
本発明のポリエステルは、バインダー成分として、コーティング材料において、たとえば適切な場合、他のヒドロキシル含有またはアミノ含有バインダーとともに、たとえばヒドロキシ(メタ)アクリレート(ポリアクリレート−オール)、ヒドロキシスチリル(メタ)アクリレート、直鎖または分岐ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート、メラミン樹脂または尿素−ホルムアルデヒド樹脂とともに、たとえばカルボキシおよび/またはヒドロキシ官能基に対して反応性である化合物、たとえば、イソシアネート、ブロック化イソシアネート、エポキシド、カーボネートおよび/またはアミノ樹脂、例えば好ましくはイソシアネート、エポキシドまたはアミノ樹脂、さらに好ましくはイソシアネートまたはエポキシド、非常に好ましくはイソシアネートとともにバインダー成分として使用できる。
【0154】
イソシアネートはたとえば、少なくとも1.8、好ましくは1.8〜6、さらに好ましくは2〜4の平均NCO官能価を有する脂肪族、芳香族および脂環式ジ−およびポリイソシアネート、またこれらのイソシアヌレート、オキサジアジントリオン、イミノオキサジアジンジオン、尿素、ビウレット、アミド、ウレタン、アロファネート、カルボジイミド、ウレトンイミンおよびウレトジオンである。
【0155】
ジイソシアネートは好ましくは4〜20個の炭素原子を有するイソシアネートである。慣例的なジイソシアネートの例は、脂肪族ジイソシアネート,たとえばテトラメチレンジイソシアネート、1,5−ジイソシアネートペンタン、ヘキサメチレンジイソシアネート(1,6−ジイソシアナートヘキサン)、オクタメチレンジイソシアネート、デカ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、テトラデカメチレンジイソシアネート、リシンジイソシアネートの誘導体、トリメチルヘキサンジイソシアネートまたはテトラメチルヘキサンジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート,たとえば1,4−、1,3−もしくは1,2−ジイソシアナートシクロヘキサン、4,4’−もしくは2,4’−ジ(イソシアナートシクロヘキシル)メタン、1−イソシアナート−3,3,5−トリメチル−5−(イソシアナートメチル)シクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート)、1,3−もしくは1,4−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサンまたは2,4−もしくは2,6−ジイソシアナート−1−メチルシクロヘキサン、ならびに芳香族ジイソシアネート、たとえば2,4−もしくは2,6−トルイレンジイソシアネートおよびこれらの異性体混合物、m−もしくはp−キシリレンジイソシアネート、2,4’−もしくは4,4’−ジイソシアナートジフェニルメタンおよびこれらの異性体混合物、1,3−もしくは1,4−フェニレンジイソシアネート、1−クロロ−2,4−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナート−3,3’−ジメチルビフェニル、3−メチルジフェニルメタン4,4’−ジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、1,4−ジイソシアナートベンゼンまたはジフェニルエーテル4,4’−ジイソシアネートである。
【0156】
前記ジイソシアネートの混合物も存在し得る。
【0157】
好適なポリイソシアネートとしては、イソシアヌレート基を含むポリイソシアネート、ウレトジオンジイソシアネート、ビウレット基を含むポリイソシアネート、アミド基を含むポリイソシアネート、ウレタンもしくはアロファネート基を含むポリイソシアネート、オキサジアジントリオン基もしくはイミノオキサジアジンジオン基を含むポリイソシアネート、直鎖もしくは分岐C4〜C20アルキレンジイソシアネートのカルボジイミド−もしくはウレトンイミン修飾ポリイソシアネート、合計6〜20個の炭素原子を有する脂環式ジイソシアネートまたは合計8〜20個の炭素原子を有する芳香族ジイソシアネート、またはこれらの混合物が挙げられる。
【0158】
使用できるジイソシアネートおよびポリイソシアネートは好ましくはジイソシアネートおよびポリイソシアネート(混合物)基準で1質量%〜60質量%、好ましくは2質量%〜60質量%、さらに好ましくは10質量%〜55質量%のイソシアネート基含量(NCO(分子量=42)として計算)を有する。
【0159】
脂肪族および/または脂環式ジイソシアネートおよびポリイソシアネートが好ましく、例は前記脂肪族および/または脂環式ジイソシアネート、またはこれらの混合物である。
【0160】
ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネートおよびジ(イソシアナートシクロヘキシル)メタンが特に好ましく、イソホロンジイソシアネートおよびヘキサメチレンジイソシアネートが非常に好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネートが特に好ましい。
【0161】
次のものが好適である:
1)芳香族、脂肪族および/または脂環式ジイソシアネートのイソシアヌレート基含有ポリイソシアネート。本発明では、対応する脂肪族および/または脂環式イソシアナート−イソシアヌレートが特に好ましく、特に、ヘキサメチレンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートベースのものが好ましい。本発明のイソシアヌレートは特に、トリス−イソシアナートアルキル−および/またはトリス−イソシアナートシクロアルキルイソシアヌレートであり、これらはジイソシアネートの環状トリマーであるか、または1より多いイソシアヌレート環を含むこれらの高級同族体との混合物である。イソシアナート−イソシアヌレートは一般に10質量%〜30質量%、特に15質量%〜25質量%のNCO含量、および2.6〜4.5の平均NCO官能価を有する。
【0162】
2)芳香族、脂肪族および/または脂環式結合イソシアネート基、好ましくは脂肪族および/または脂環式結合、特にヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネート由来のものを含むウレトジオンジイソシアネート。ウレトジオンジイソシアネートはジイソシアネートの環状二量化生成物である。
【0163】
ウレトジオンジイソシアネートは本発明の配合物において単独成分として、または他のポリイソシアネート、特に1)に記載されるものとの混合物で使用できる。
【0164】
3)ビウレット基および芳香族、脂環式または脂肪族結合、好ましくは脂環式または脂肪族結合イソシアネート基、特にトリス(6−イソシアネートヘキシル)ビウレットまたはその高級同族体との混合物を含むポリイソシアネート。ビウレット基を含むこれらのポリイソシアネートは一般に18質量%〜23質量%のNCO含量および2.8〜4.5の平均NCO官能価を有する。
【0165】
4)ウレタンおよび/またはアロファネート基ならびに芳香族、脂肪族または脂環式結合、好ましくは脂肪族または脂環式結合、イソシアネート基を含むポリイソシアネートであって、たとえば、過剰量のヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートを一価または多価アルコール、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、n−デカノール、n−ドデカノール(ラウリルアルコール)、2−エチルヘキサノール、ステアリルアルコール、セチルアルコール、ラウリルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、1,3−プロパンジオールモノメチルエーテル、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロオクタノール、シクロドデカノールまたはポリエステロールについて前述の多価アルコール、またはアルコールの混合物と反応させることにより得ることができる。ウレタン基および/またはアロファネート基を含むこれらのポリイソシアネートは一般に12質量%〜20質量%のNCO含量および2.5〜4.5の平均NCO官能価を有する。
【0166】
5)オキサジアジントリオン基を含むポリイソシアネートであって、好ましくはヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネート由来のもの。オキサジアジントリオン基を含むこの種類のポリイソシアネートはジイソシアネートおよび二酸化炭素から製造できる。
【0167】
6)イミノオキサジアジンジオン基を含むポリイソシアネートであって、ヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネート由来のもの。イミノオキサジアジンジオン基を含むこの種類のポリイソシアネートは特異的触媒によってジイソシアネートから製造可能である。
【0168】
7)カルボジイミドおよび/またはウレトンイミン修飾ポリイソシアネート。
【0169】
ポリイソシアネート1)〜7)は、場合によりジイソシアネートとの混合物をはじめとする混合物で使用できる。
【0170】
ジイソシアネートまたはポリイソシアネートのイソシアネート基はブロックされた形態であってもよい。NCO基の好適なブロッキング剤の例としては、例えば、オキシム、フェノール、イミダゾール、ピラゾール、ピラゾリノン、トリアゾ−ル、ジケトピペラジン、カプロラクタム、マロン酸エステルまたはZ.W.Wicks,Prog.Org.Coat.3(1975)73−99およびProg.Org.Coat.9(1981),3−28、D.A.Wicks and Z.W.Wicks,Prog.Org.Coat.36(1999),148−172およびProg.Org.Coat.41(2001),1−83ならびにHouben−Weyl,Methoden der Organischen Chemie,Vol.XIV/2,61ff.Georg Thieme Verlag,Stuttgart 1963の刊行物に記載されている化合物が挙げられる。
【0171】
ブロッキング剤またはキャッピング剤により、イソシアネート基をブロックされた(キャップまたは保護された)イソシアネート基に変換する化合物を意味し、これらは脱ブロック温度として既知温度以下で遊離イソシアネート基の通常の反応を示さない。ブロックされたイソシアネート基を有するこの種類の化合物は通常、二重硬化コーティング材料または粉末コーティング材料(イソシアネート硬化により完全に硬化する)において用いられる。
【0172】
エポキシド化合物は分子中に少なくとも1つ、好ましくは少なくとも2つ、さらに好ましくは2〜10のエポキシド基を有する。
【0173】
好適な例としては、例えば、エポキシ化オレフィン、飽和もしくは不飽和カルボン酸のグリシジルエステル(例えば、グリシジル(メタ)アクリレート)または脂肪族もしくは芳香族ポリオールのグリシジルエーテルおよびグリシドールが挙げられる。この種の生成物は多数商業的に入手可能である。ビスフェノールA、FまたはBタイプのポリグリシジル化合物ならびに多官能性アルコール、例えば、ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセロールおよびペンタエリトリトールのグリシジルエーテルが好ましい。この種類のポリエポキシド化合物の例は、Resolutionから得られるEpikote(登録商標)812(エポキシ価:約0.67mol/100g)およびEpikote(登録商標)828(エポキシ価:約0.53mol/100g)、Epikote(登録商標)1001、Epikote(登録商標)1007およびEpikote(登録商標)162(エポキシ価:約0.61mol/100g)、Bakelite AGから得られるRuetapox(登録商標)0162(エポキシ価:約0.58mol/100g)、Ruetapox(登録商標)0164(エポキシ価:約0.53mol/100g)およびRuetapox(登録商標)0165(エポキシ価:約0.48mol/100g)、ならびにVantico AGから得られるAraldit(登録商標)DY0397(エポキシ価:約0.83mol/100g)である。
【0174】
カーボネート化合物は、1分子中に少なくとも1つ、好ましくは少なくとも2つ、さらに好ましくは2または3個のカーボネート基を有し、好ましくは末端C1〜C20アルキルカーボネート基、さらに好ましくは末端C1〜C4−アルキルカーボネート基、非常に好ましくは末端メチルカーボネート、エチルカーボネートまたはn−ブチルカーボネートを含むものである。
【0175】
例えば米国特許第5,770,650号に記載されているように、活性メチロール−またはアルキルアルコキシ基、特にメチルアルコキシ基、例えばホルムアルデヒドとアミンとのエーテル化反応生成物、例えばメラミン、尿素等、フェノール/ホルムアルデヒド付加物、シロキサンまたはシラン基および無水物を含む化合物も適合性を有する。
【0176】
既知で工業的に広く用いられる好適なアミノ樹脂のうち、尿素樹脂およびメラミン樹脂、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂またはメラミン−尿素−ホルムアルデヒド樹脂が特に好適である。
【0177】
好適な尿素樹脂は、尿素をアルデヒドと反応させることにより得ることができ、場合により修飾することができるものである。
【0178】
好適な尿素は、尿素、N−置換もしくはN,N’−二置換尿素、例えばN−メチル尿素、N−フェニル尿素、N,N’−ジメチル尿素、ヘキサメチレンジ尿素、N,N’−ジフェニル尿素、1,2−エチレンジ尿素、1,3−プロピレンジ尿素、ジエチレントリ尿素、ジプロピレントリ尿素、2−ヒドロキシプロピレンジ尿素、2−イミダゾリジノン(エチレン尿素)、2−オキソヘキサヒドロピリミジン(プロピレン尿素)または2−オキソ−5−ヒドロキシヘキサヒドロピリミジン(5−ヒドロキシプロピレン尿素)である。
【0179】
尿素樹脂は場合により、例えば一官能性または多官能性アルコール、アンモニアおよび/またはアミン(カチオン的に修飾された尿素樹脂)または亜硫酸(水素)塩(アニオン的に修飾された尿素樹脂)との反応により部分的または完全に修飾することができ、アルコール修飾尿素樹脂が特に好適である。
【0180】
修飾に好適なアルコールは、C1〜C6アルコール、好ましくはC1〜C4アルキルアルコール、特にメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノールおよびsec−ブタノールである。
【0181】
好適なメラミン樹脂は、メラミンをアルデヒドと反応させることにより得ることができ、場合により完全または部分的に修飾できるものである。
【0182】
特に好適なアルデヒドはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、イソブチルアルデヒドおよびグリオキサールである。
【0183】
メラミン−ホルムアルデヒド樹脂は、メラミンのアルデヒドとの反応から得られる反応生成物であり、例は前述のアルデヒド、特にホルムアルデヒドである。場合により、結果として得られるメチロール基を、前記一価もしくは多価アルコールを用いたエーテル化により修飾する。さらに、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂を、たとえばアミン、アミノカルボン酸または亜硫酸塩との反応により前述のように修飾することもできる。
【0184】
メラミンおよび尿素の混合物に対するホルムアルデヒドの作用により、メラミンおよびフェノール生成物の混合物に対するホルムアルデヒドの作用により、本発明にしたがって使用できるメラミン−尿素−ホルムアルデヒド樹脂およびメラミン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂がそれぞれ得られる。
【0185】
記載されたアミノ樹脂を通常の方法により製造する。
【0186】
具体的例は、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、たとえばモノマーもしくはポリマーメラミン樹脂および部分もしくは完全アルキル化メラミン樹脂、尿素樹脂、例えば、メチロール尿素、たとえばホルムアルデヒド−尿素樹脂、アルコキシ尿素、たとえばブチル化ホルムアルデヒド−尿素樹脂であるが、さらにはN−メチロールアクリルアミドエマルジョン、イソブトキシメチルアクリルアミドエマルジョン、ポリ酸無水物、例えば、無水ポリコハク酸、およびシロキサンまたはシラン、例えば、ジメチルジメトキシシランである。
【0187】
アミノ樹脂、たとえばメラミン−ホルムアルデヒド樹脂またはホルムアルデヒド−尿素樹脂が特に好適である。
【0188】
本発明のポリエステルを使用できる塗料は、通常の溶媒性ベースコート、水性ベースコート、実質的に無溶媒および無水液体ベースコート(100%系)、実質的に無溶媒および無水固体ベースコート(着色粉末コーティング材料を包含する粉末コーティング材料)または場合により着色した実質的に無溶媒粉末コーティング分散液(粉末スラリーベースコート)であり得る。これらは熱硬化性、放射線硬化性または二重硬化系であり、自己架橋性または外部架橋性である。塗料配合物において使用できる触媒は、たとえば、亜鉛化合物;IV、VまたはVI族遷移金属(特にジルコニウム、バナジウム、モリブデンまたはタングステン)の化合物、アルミニウム化合物、またはビスマス化合物である。
【0189】
反応後、言い換えるとさらに修飾することなく、本発明の方法により形成される高分岐および超分岐ポリエステルはヒドロキシル基および/または酸基が末端にある。これらの溶解性は一般に良好であるか、または様々な溶媒、たとえば水、アルコール、たとえばメタノール、エタノール、ブタノール、アルコール/水混合物、アセトン、2−ブタノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸メトキシプロピル、酢酸メトキシエチル、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、エチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネート中に容易に分散できる。
【0190】
酸性官能基の変換率は一般に75%以上、通常80%以上、しばしば90%以上である。
【0191】
本発明の一つの実施形態において、超分岐ポリエステルをカルボジイミド、好ましくはモノマーカルボジイミド、たとえばTMXDI(テトラメチルキシリレンジイソシアネート)ベースのもの、ジシクロヘキシルカルボジイミドまたはN,N’−ジ−イソプロピルカルボジイミドと反応させる。カルボジイミドはたとえば商標名:Stabaxol(登録商標)1(Rhein Chemie Rheinau GmbH,Mannheim;Germany);Ucarlink(登録商標)XL−29SE(DOW CHEMICAL COMPANY,Midland,Mich;USA)、Elastostab(登録商標)H01(BASF AG;ポリマー)、Carbodilite(登録商標)グレードNisshinbo;親水性化)で販売されている。
【0192】
本発明にしたがって得ることができるポリエステルは一般に−40〜100℃のガラス転移温度を有する。
【0193】
ガラス転移温度TgはDSC法(示差走査熱量測定法)により、ASTM3418/82にしたがって決定する。
【0194】
本発明の一つの好適な実施形態において、−40〜60℃のTgを有する本発明のポリエステルを印刷インクにおいて使用する。その理由は、この場合、特に結果として得られる印刷インクが場合により最上層に関する接着強度と組み合わせて基体に対して良好な接着性を示すからである。
【0195】
本発明の一つの好適な実施形態において、少なくとも0℃のガラス転移温度Tgを有する本発明のポリエステルをコーティング材料および塗料において使用する。この範囲のガラス転移温度はたとえば十分なフィルム硬度および耐薬品性を達成するために有利である。
【0196】
本発明のもう一つの実施形態において、少なくとも0℃のガラス転移温度Tgを有する本発明のポリエステルをコーティング材料および塗料において、0℃より低いガラス転移温度Tgを有する本発明のポリエステルと組み合わせて使用する。
【0197】
本発明のポリエステルは他のバインダー、たとえば本発明以外のポリエステル、アクリレート、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリカーボネートまたはこれらのハイブリッドと組み合わせて使用することもできる。
【0198】
実施例
ガラス転移温度TgはDSC法(示差走査熱量測定法)により、ASTM3418/82にしたがって決定し、加熱速度は好ましくは10℃/分である。
【0199】
実施例1
攪拌器、内部温度計および水冷凝縮器を備えた1Lの四口フラスコに、244.6g(1.59mol)のクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物(HPAA)および255.4g(1.90mol)のトリメチロールプロパン(TMP)および150mgのジラウリン酸ジブチルスズを添加した。加熱マントルにより、混合物をまず160℃に加熱し、次いで180℃に、蒸留物が観察されなくなるまで加熱した。蒸留活性が低下するたびに、温度を上昇させた。大気圧下で、60、100、180および235分後、約0、1.3g、12gおよび28gの水を蒸留して除去した。
【0200】
冷却後、反応生成物を透明固体として得、これにより残留物のない透明な酢酸n−ブチル中溶液が得られた。最終試料は15.2mgKOH/gポリマーの酸価および345.8mgKOH/gポリマーのヒドロキシル価を有していた。
【0201】
この実施例において、
平均カルボキシル官能基はf.A=n.AHPAAf.AHPAA/n.AHPAA=2であることが判明している
平均ヒドロキシル官能基はf.B=n.BTMPf.BTMP/n.BTMP=3であり、したがってf.max=f.B=3であることが判明している。
【0202】
選択された反応条件下では、カルボン酸は顕著に、そしてアルコールも反応混合物から分離されないので、x.Aは次のとおりであることがわかる:
x.A=n.AHPAAf.AHPAA/(n.AHPAAf.AHPAA+n.BTMPf.BTMP)]=(1.59*2)/(1.59*2+1.90*3)=0.36
ここで、f.A/[(f.A*f.B)+f.A]=2/[(2*3)+2]=0.25そしてf.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]=2/[2+(2−1)*3]=0.4であり、この組成はケース2a)を説明する。
【0203】
したがって、本発明のポリエステルについての最小変換率はU.min=(0.5−x.A)/{0.5−f.A/[(f−A*f.B)+f.A]}*100%=(0.5−0.36)/{0.5−2/[2*3+2]}*100%=56%であり、最大変換率は99.99%である。縮合値および酸価およびヒドロキシル価から、変換率はカルボン酸基(不足官能基)の約90%であることがわかる。ジメチルアセトアミド(DMAc)中、直鎖PMMA標準を用いたGPC測定から、800g/molのM.nおよび2450g/molのM.wのモル量が見出された。DSCにおいて、ポリエステルは19.8℃のガラス転移温度で結晶融解エンタルピーは無かった。本発明例のポリエステルは架橋せず、ゲル化しなかった。
【0204】
実施例2
撹拌器、内部温度計および水冷凝縮器を備えた1L四口フラスコに実施例1と同様に、150.4g(0.87mol)のシクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸(CHDA)、134.7g(0.87mol)のシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物(HPAA)、50.4g(0.35mol)の1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン(シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、CHDM)、140.7g(1.05mol)の2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリメチロールプロパン、TMP)および23.8g(0.17mol)の2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール(ペンタエリスリトール)ならびに150mgのジラウリン酸ジブチルスズを添加した。
【0205】
加熱マントルにより、混合物をまず160℃、次いで180℃、そして最後に200℃まで加熱した。大気圧下で、約36gの水を蒸留して除去した。冷却後、反応生成物を透明固体として得、これにより残留物のない透明な酢酸n−ブチル中溶液を得た。
【0206】
最終試料は78.3mgKOH/gポリマーの酸価および199.1mgKOH/gポリマーのヒドロキシル価を有していた。
【0207】
この実施例において、平均カルボキシル官能価はf.A=2であり、平均ヒドロキシル官能価はf.B=2.9であり、したがってf.max=f.B=2.9であることがわかる。
【0208】
選択された反応条件下で、カルボン酸もアルコールも顕著に反応混合物から分離されないので、x.Aは次のとおりであることがわかる:
x.A=0.43
ここで、f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]=2/[2+(2−1)*2.9]=0.41であり、この組成はケース2b)を説明する。
【0209】
したがって本発明のポリエステルについての最小変換率は
U.min=(0.5−x.A)/{0.5−f.A/[(f.A*f.B)+f.A]}*100%=(0.5−0.43)/{0.5−2/[2*2.9+2]}*100%=27%
であり、最大変換率は
U.max=[2/f.max+(0.5−x.A)/{0.5−(f.A)/[f.A+(f.A−1)*f.B]}*(1−2/f.max)]*100%=[2/2.9+(0.5−0.43)/{0.5−2/[2+(1)*2.9]}*(1−2/2.9)]*100%=91.5%である。
【0210】
縮合値ならびに酸価およびヒドロキシル価から、変換率はカルボン酸基(不足官能基)の約77%であることがわかった。DMAc中、直鎖PMMA標準を用いたGPC測定から、1600g/molのM.nおよび4000g/molのM.wのモル量が判明した。DSCにおいて、ポリエステルは26.2℃のガラス転移温度で結晶融解エンタルピーはなかった。この実施例のポリエステルは架橋せず、ゲル化しない。
【0211】
実施例3(比較例)
撹拌器、内部温度計および水冷凝縮器を備えた1Lの四口フラスコに実施例1と同様にして、1298.5g(1.73mol)のシクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸(CHDA)、50.0g(0.35mol)の1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン(シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、CHDM)、127.9g(0.95mol)の2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリメチロールプロパン、TMP)および23,6g(0.17mol)の2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール(ペンタエリスリトール)ならびに150mgのジラウリン酸ジブチルスズを添加した。
【0212】
加熱マントルにより、混合物をまず160℃、次いで180℃、そして最後に200℃まで加熱した。大気圧下で、約57gの水を蒸留して除去した。
【0213】
反応中でも、機械的手段によってしか生成物をフラスコから排出できないほど溶融物の粘度が増加した。冷却後、反応生成物は透明固体の形態であり、これは通常の溶媒中に溶解させることができなかったが、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)中で膨潤できるだけであった。
【0214】
この実施例において、平均カルボキシル官能価はf.A=2であり、平均ヒドロキシル官能価はf.B=2.88であり、したがってf.max=f.B=2.88であることがわかる。選択された反応条件下で、カルボン酸もアルコールも顕著に分離されないので、x.Aは次のとおりであることがわかる:
x.A=0.45
ここで、f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]=2/[2+(2−1)*2.9]=0.41であり、この組成はケース2b)を説明する。
【0215】
したがって、本発明のポリエステルについての最小変換率は
U.min=(0.5−x.A)/{0.5−f.A/[(f.A*f.B)+f.A]}*100%=20.7%
であり、最大変換率は
U.max=[2/f.max+(0.5−x.A)/{0.5−(f.A)/[f.A+(f.A−1)*f.B]}*(1−2/f.max)]*100%=86.5%
である。
【0216】
縮合値ならびに酸価およびヒドロキシル価から、変換率はカルボン酸基(不足官能基)の約90%であることがわかる。
【0217】
この実施例のポリエステルはゲル化し、おそらくは架橋し、本発明の選択に対応しない。
【0218】
実施例4
撹拌器、内部温度計および水冷凝縮器を備えた1Lの四口フラスコに実施例1と同様にして、301.0g(1.75mol)のシクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸(CHDA)、58.0g(0.40mol)の1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン(シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、CHDM)、117.3g(0.87mol)の2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリメチロールプロパン、TMP)および23.8g(0.17mol)の2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール(ペンタエリスリトール)ならびに150mgのジラウリン酸ジブチルスズを添加した。
【0219】
加熱マントルにより、混合物をまず160℃、次いで180℃、そして最後に200℃まで加熱した。大気圧下で、約46gの縮合物を蒸留して除去した。縮合物の分析により水分>95%を得た。
【0220】
冷却後、反応生成物を透明固体として得、これにより残留物のない透明な酢酸n−ブチル中溶液を得た。最終試料は88.8mgKOH/gポリマーの酸価および154.2mgKOH/gポリマーのヒドロキシル価を有していた。
【0221】
縮合値および酸価およびヒドロキシル価から、ポリマーにおける変換率は前記定義にしたがってカルボン酸基(不足基)の約75%であることがわかる。
【0222】
この実施例において、f.A=2、f.B=2.84、f.max=f.B=2.84、x.A=0.46、U.min=16.2%およびU.max=83.7%である。
【0223】
この実施例のポリエステルは架橋せず、ゲル化しなかった。
【0224】
実施例5(比較例)
攪拌器、内部温度計および水冷凝縮器を備えた1Lの四口フラスコに実施例1と同様にして、301.0g(1.75mol)のシクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸(CHDA)、29.0g(0.20mol)の1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン(シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、CHDM)、12.4g(0.20mol)のエチレングリコール、117.3g(0.87mol)の2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリメチロールプロパン、TMP)および23.8g(0.17mol)の2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール(ペンタエリスリトール)ならびに150mgのジラウリン酸ジブチルスズを添加した。
【0225】
加熱マントルにより、混合物をまず160℃、次いで180℃、そして最後に200℃まで加熱した。大気圧下で、約54.1gの縮合物を蒸留して除去した。縮合物の分析により、水分85質量%と15質量%エチレングリコールを得た。
【0226】
反応中でも、生成物はゲルの形態で攪拌器の周りに巻き付くほど溶融物の粘度が増大した。冷却後、反応生成物はガラス様透明固体の形態であり、これは通常の溶媒中には溶解しなかった。
【0227】
ゲル化前の最後の溶融試料は125°で4000mPasの粘度を示した。ゲル化前の最後の溶融試料は90.9mgKOH/gポリマーの酸価および158.2mgKOH/gポリマーのヒドロキシル価を有していた。
【0228】
酸価およびヒドロキシル価から、使用したモノマー混合物基準で約75%の変換率が推定された。縮合値および酸価およびヒドロキシル価基準で、前記定義にしたがって、ポリマー中の変換率の程度はカルボン酸基(少数官能基)の約75%と推定された。
【0229】
実施例4と比較した進行の差は些細な問題ではなく、従来技術から当業者に自明でもない。この実施例は、本発明の範囲に含まれない、有害な生成物が形成されることを示す。
【0230】
この実施例において、エチレングリコールの蒸留損失を推定すると、f.A=2、f.B=3.03、f.max=f.B=3.03、x.A=0.50、U.min=2%およびU.max=66.4%である。
【0231】
この本発明でない実施例のポリエステルはゲル化し、おそらくは架橋する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸もしくはポリカルボン酸またはこれらの誘導体をモノオール、ジオール、トリオール、テトラオールもしくはポリオールと反応させることにより得られる、非ゲル化性かつ非架橋性の高分岐または超分岐ポリエステルであって、
・加水分解されたと想定されるポリエステルにおけるカルボキシル基の平均官能価f.Aおよびヒドロキシル基の平均官能価f.Bは次の選択基準により支配さる:
f.A+f.B>4、
ここで、f.A≧2およびf.B≧2または
f.A>2およびf.B≧f.A/(f.A−1)または
f.A≧f.B/(f.B−1)およびf.B>2、そして
・加水分解されたと想定されるポリエステルにおいて、カルボキシル基のモル分率x.Aを支配する選択基準は次の通りである:
f.A/[(f.A*f.B)+f.A]≦x.A≦(f.A*f.B)/[(f.A*f.B)+f.B]、そして
・不足官能基の変換率Uは次の選択基準により支配される:
U.min≦U≦U.max
ここで、
x.A≦0.5ならばU.min=(0.5−x.A)/{0.5−f.A/[(f.A*f.B)+f.A]}*100%であり、x.A>0.5ならば、U.min=(x.A−0.5)/{[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]−0.5}*100%であり、
f.A/[(f.A*f.B)+f.A]≦x.A≦f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]ならばU.max=99.99%であり、
f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]]<x.A≦0.5ならばU.max=[2/f.max+(0.5−x.A)/{0.5−(f.A)/[f.A+(f.A−1)*f.B]}*(1−2/f.max)]*100%であり、
0.5<x.A≦[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]ならばU.max=[2/f.max+(x.A−0.5)/{[f.A*(f.B−1)]/[f.B+f.A*(f.B−1)]−0.5}*(1−2/f.max)]*100%であり、
[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]<x.A≦[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]ならばU.max=99.99%であるポリエステル。
【請求項2】
ジカルボン酸、トリカルボン酸もしくはポリカルボン酸Aまたはこれらの誘導体およびジオール、トリオール、テトラオールもしくはポリオールBならびにさらには場合によりモノカルボン酸、場合によりモノアルコール、および場合によりヒドロキシカルボン酸を反応させることにより、非ゲル化性かつ非架橋性の高分岐または超分岐ポリエステルを製造する方法であって、
・加水分解されたと想定されるポリエステルにおけるカルボキシル基の平均官能価f.Aおよびヒドロキシル基の平均官能価f.Bは次の選択基準により支配される:
f.A+f.B>4、
ここで、f.A≧2およびf.B≧2または
f.A>2およびf.B≧f.A/(f.A−1)または
f.A≧f.B/(f.B−1)およびf.B>2、そして
・加水分解されたと想定されるポリエステルにおいて、カルボキシル基のモル分率x.Aを支配する選択基準は次の通りである:
f.A/[(f.A*f.B)+f.A]≦x.A≦(f.A*f.B)/[(f.A*f.B)+f.B]、そして
・不足官能基の変換率Uは次の選択基準により支配される:
U.min≦U≦U.max
ここで、x.A≦0.5ならばU.min=(0.5−x.A)/{0.5−f.A/[(f.A*f.B)+f.A]}*100%であり、x.A>0.5ならばU.min=(x.A−0.5)/{[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]−0.5}*100%であり、f.A/[(f.A*f.B)+f.A]≦x.A≦f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]ならばU.max=99.99%であり、
f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]]<x.A≦0.5ならばU.max=[2/f.max+(0.5−x.A)/{0.5−(f.A)/[f.A+(f.A−1)*f.B]}*(1−2/f.max)]*100%であり、
0.5<x.A≦[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]ならばU.max=[2/f.max+(x.A−0.5)/{[f.A*(f.B−1)]/[f.B+f.A*(f.B−1)]−0.5}*(1−2/f.max)]*100%であり、
[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]<x.A≦[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]ならばU.max=99.99%である方法。
【請求項3】
平均酸官能価f.Aが≧2であり、平均アルコール官能価f.Bが>2である、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項4】
平均アルコール官能価f.Bが≧2であり、平均酸官能価f.Aが>2である、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項5】
平均酸官能価f.Aが>2であり、平均アルコール官能価f.Bが≧f.A/(f.A−1)である、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項6】
平均アルコール官能価f.Bが>2であり、平均酸官能価f.Aが≧f.B/(f.B−1)である、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項7】
カルボキシル基のモル分率がf.A/[(f.A*f.B)+f.A]≦x.A≦f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]により支配される、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項8】
カルボキシル基のモル分率がf.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]]<x.A≦0.5により支配される、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項9】
カルボキシル基のモル分率が0.5<x.A≦[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]により支配される、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項10】
カルボキシル基のモル分率が[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]<x.A≦[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]により支配される、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項11】
ヒドロキシル基の変換率が値(0.5−x.A)/{0.5−f.A/[(f.A*f.B)+f.A]}*100%≦U≦99.99%に限定される、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項12】
ヒドロキシル基の変換率が値(0.5−x.A)/{0.5−f.A/[(f.A*f.B)+f.A]}*100%≦U≦[2/f.max+(0.5−x.A)/{0.5−(f.A)/[f.A+(f.A−1)*f.B]}*(1−2/f.max)]*100%に限定され、f.A≧f.Bならばf.max=f.Aであるか、またはf.A<f.Bならばf.max=f.Bである、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項13】
カルボキシル基の変換率が値(x.A−0.5)/{[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]−0.5}*100%≦U≦[2/f.max+(x.A−0.5)/{[f.A*(f.B−1)]/[f.B+f.A*(f.B−1)]−0.5}*(1−2/f.max)]*100%に限定され、f.A≧f.Bならばf.max=f.Aであるか、またはf.A<f.Bならばf.max=f.Bである、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項14】
カルボキシル基の変換率が値(x.A−0.5)/{[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]−0.5}*100%≦U≦99.99%に限定される、請求項1または2に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項15】
カルボキシル基のモル分率がf.A/[(f.A*f.B)+f.A]≦x.A≦f.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]により支配され、ヒドロキシル基の変換率が値(0.5−x.A)/{0.5−f.A/[(f.A*f.B)+f.A]}*100%≦U≦99.99%に限定される、請求項1または2または7または11のいずれか1項に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項16】
カルボキシル基のモル分率がf.A/[f.A+(f.A−1)*f.B]]<x.A≦0.5により支配され、ヒドロキシル基の変換率が値(0.5−x.A)/{0.5−f.A/[(f.A*f.B)+f.A]}*100%≦U≦[2/f.max+(0.5−x.A)/{0.5−(f.A)/[f.A+(f.A−1)*f.B]}*(1−2/f.max)]*100%に限定され、f.A≧f.Bならばf.max=f.Aであるか、またはf.A<f.Bならばf.max=f.Bである、請求項1または2または8または12のいずれか1項に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項17】
カルボキシル基のモル分率が0.5<x.A≦[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]により支配され、カルボキシル基の変換率が値(x.A−0.5)/{[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]−0.5}*100%≦U≦[2/f.max+(x.A−0.5)/{[f.A*(f.B−1)]/[f.B+f.A*(f.B−1)]−0.5}*(1−2/f.max)]*100%に限定され、f.A≧f.Bならばf.max=f.Aであるか、またはf.A<f.Bならばf.max=f.Bである、請求項1または2または9または13のいずれか1項に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項18】
カルボキシル基のモル分率が[(f.B−1)*f.A]/[f.B+(f.B−1)*f.A]<x.A≦[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]により支配され、カルボキシル基の変換率が値(x.A−0.5)/{[f.A*f.B]/[(f.A*f.B)+f.B]−0.5}*100%≦U≦99.99%に限定される、請求項1または2または10または14のいずれか1項に記載のポリエステルまたは方法。
【請求項19】
請求項1、3から18までのいずれか1項に記載のポリエステルの接着促進剤としての使用。
【請求項20】
請求項1、3から18までのいずれか1項に記載のポリエステルの印刷インクにおける使用。
【請求項21】
請求項1、3から18までのいずれか1項に記載のポリエステルのレオロジー調節剤としての使用。
【請求項22】
請求項1、3から18までのいずれか1項に記載のポリエステルの、表面または界面調節剤として、機能性ポリマー添加剤として、重付加または重縮合ポリマーを製造するための構成単位として、塗料、上塗り、接着剤、シーラント、キャスティングエラストマーまたはフォームにおいて、分散液において、表面活性両性物質として、熱可塑性成形化合物または一成分もしくは多成分塗料系のバインダーにおけるブレンド成分としての、使用。

【公表番号】特表2010−509478(P2010−509478A)
【公表日】平成22年3月25日(2010.3.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−536705(P2009−536705)
【出願日】平成19年11月8日(2007.11.8)
【国際出願番号】PCT/EP2007/062054
【国際公開番号】WO2008/058886
【国際公開日】平成20年5月22日(2008.5.22)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.テフロン
【出願人】(508020155)ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】BASF SE
【住所又は居所原語表記】D−67056 Ludwigshafen, Germany
【Fターム(参考)】