JP2000336139A - 熱可塑性ポリウレタン樹脂の製造方法 - Google Patents
熱可塑性ポリウレタン樹脂の製造方法Info
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Abstract
しないポリカーボネート系ポリウレタン樹脂を提供す
る。 【解決手段】ポリカーボネートポリオール、鎖延長剤、
有機ポリイソシアネートを反応させて得られるガラス転
移点0〜40℃の熱可塑性ポリウレタン樹脂の製造方法
において、ポリカーボネートポリオール中の原料由来の
グリコール成分の割合が、トリエチレングリコール5〜
30質量%、1,6−ヘキサンジオール95〜70質量
%のグリコール成分であるポリカーボネートポリオール
を用いることを特徴とする前記熱可塑性ポリウレタン樹
脂の製造方法である。
Description
コールと1,6−ヘキサンジオールをグリコール成分と
するポリカーボネートポリオールを用いた熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂の製造方法に関する。
れた物理的性質、例えば、高い引張り強度、耐疲労性、
良好な低温柔軟性、耐摩耗性を有している。これらの特
性から射出成形によってパッキン類、各種機械部品、自
動車部品、電子機器部品等が生産されている。また押し
出し成型によってシート類、チューブ類が生産されてい
る。ポリウレタン樹脂を製造する方法としては、高分子
ポリヒドロキシル化合物、鎖延長剤として低分子ポリヒ
ドロキシル化合物と、有機ジイソシアネート化合物を触
媒の存在下又は不存在下のもとにて反応させる方法が一
般的に知られている。
リカーボネートポリオールとしては、直鎖状のジオール
である1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジフェニルとの
エステル交換によって得られる1,6−ヘキサンジオー
ルポリカーボネートポリオールが知られているが、かか
るポリカーボネートポリオールは凝固点が約46℃と高
く、強い結晶性を示す。そして、かかるポリカーボネー
トポリオールから得られるポリウレタンは、分子内のソ
フトセグメントが結晶硬化を起こして弾性を失いやす
く、また、特に寒冷時において回復性が低下するという
問題点を有していた。
トポリオールの強い結晶化傾向は直鎖状の分子構造に不
規則性を導入することにより緩和される。この不規則性
は、ポリカーボネートポリオールを構成するジオール成
分の鎖長を不規則にしたり、ポリカーボネートポリオー
ルの直鎖状分子部分に側鎖を導入したりして生じさせる
ことができる。しかしながら、このように不規則性を持
たせる程度は、得られるポリウレタンの物性、特に低温
特性や柔軟性の観点から、ある範囲に調整することが重
要である。例えば、ジオールの鎖長を不規則にする具体
例としては、1,6−ヘキサンジオールと1,5−ペン
タンジオールの混合ジオールから得られるポリカーボネ
ートポリオール(特開平2−170813号公報及び特
開平2−170814号公報参照)、1,4−ブタンジ
オールと1,5−ペンタンジオールの混合ジオールから
のポリカーボネートポリオール(特開平4−7327号
公報及び特開平5−32754号公報参照)等が提案さ
れているが、これらのポリカーボネートポリオールから
得られるポリウレタンは、寒冷時の柔軟性において改善
の余地が大きい。
る不規則性はポリカーボネートポリオールの結晶化傾向
を効果的に除くことができるが、得られるポリウレタン
の低温特性、柔軟性等の物性の低下を招きやすい。この
ように低温特性及び柔軟性に優れたポリカーボネート系
ポリウレタンを得ることは難しいといえる。
段として、3−メチル−1,5−ペンタンジオールから
得られるポリカーボネートポリオールを使用したポリカ
ーボネート系ポリウレタン(特開昭60−195117
号公報参照)及び2−メチル−1,8−オクタンジオー
ルから得られるポリカーボネートポリオールを使用した
ポリカーボネート系ポリウレタン(特開昭62−228
17号公報参照)が提案されている。
は、耐加水分解性や耐熱性等の物性が満足でき、上記で
指摘した問題点をも改善するものである。しかしなが
ら、これらのポリウレタンにあっても、低温特性や柔軟
性の点でさらなる改善の余地が認められた。しかして、
本発明は、低温特性と柔軟性に優れ、かつ結晶化傾向を
有しないポリカーボネート系ポリウレタンを提供するこ
とを課題とする。
めに本発明者は、鋭意検討した結果、1,6−HG系ポ
リカーボネートポリオールに特定量のトリエチレングリ
コール成分を導入することにより解決できることを見出
して発明を完成するに至った。
ポリイソシアネートを反応させて得られるガラス転移点
0〜40℃の熱可塑性ポリウレタン樹脂の製造方法にお
いて、ポリカーボネートポリオール中の原料由来のグリ
コール成分の割合が、トリエチレングリコール5〜30
質量%、1,6−ヘキサンジオール95〜70質量%の
グリコール成分とであるポリカーボネートポリオールを
用いることを特徴とする前記熱可塑性ポリウレタン樹脂
の製造方法。
ポリカーボネートポリオール中の原料由来のグリコール
成分の割合が、トリエチレングリコール5〜30質量
%、1,6−ヘキサンジオール95〜70質量%である
ように、ポリ(トリエチレングリコール)ポリカーボネ
ートポリオールとポリ(1,6−ヘキサンジオール)ポ
リカーボネートポリオールのエステル交換を行ったポリ
カーボネートポリオールを用いることを特徴とする発明
1記載の熱可塑性ポリウレタン樹脂の製造方法。
る。本発明に用いられるポリカーボネートポリオール
は、その原料グリコール成分が、トリエチレングリコー
ル(以下、TEGと略す)が5〜30質量%、1,6−
ヘキサンジオール(1,6−HGと略す)が95〜70
質量%である。TEGは、1,6−HGより、親水性が
大きいので、30%を越えて使用すると、得られる熱可
塑性ポリウレタン樹脂の耐水性が低下し、5%未満では
ポリカーボネートポリオールの可塑化が不十分で常温液
状になりにくい。
は、種々の方法によって得られる。例えば、上記の割合
の混合グリコールとジメチルカーボネートあるいはジエ
チルカーボネートの反応による方法や、ポリ(トリエチ
レングリコール)ポリカーボネートポリオールとポリ
(1,6−ヘキサンジオール)ポリカーボネートのエス
テル交換による方法がある。分子量やグリコール成分の
割合を簡単な操作で調整できるエステル交換法が、好ま
しい方法である。得られるポリカーボネートポリオール
の数平均分子量の調節は、エステル交換時に原料ジオー
ルを加えることで、より低分子量のポリカーボネートポ
リオールとすることも可能である。
ポリオールは、500〜10000の数平均分子量を有
することが必要である。数平均分子量が500より小さ
いと、得られるポリウレタンの低温特性が不良となり、
一方、数平均分子量が10000よりも大きいと得られ
るポリウレタンの柔軟性や機械的強度等の力学的特性が
不良となる。ポリカーボネートポリオールの数平均分子
量が700〜6000の範囲にあればより好ましい。
長鎖ポリオール成分としては、エステル系ポリオール、
エーテル系ポリオール、ポリブタジエンポリオール等の
炭化水素系ポリオール、アクリルポリオール、ひまし油
系ポリオール等の天然油脂系ポリオール等が挙げられ
る。
酸と多価アルコールからのポリエステルポリオールや、
環状ラクトンの開環重合したものがあり、これらの数平
均分子量は、500〜10,000である。
フタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカル
ボン酸、トリメリット酸等、これらの酸無水物、ジアル
キルエステル、酸ハライドのいずれかを用いた芳香族ポ
リカルボン酸や、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン
酸等や、これらの酸無水物、ジアルキルエステル、酸ハ
ライドのいずれかを用いた脂肪族ポリカルボン酸が挙げ
られる。ポリエステルを構成する多価アルコール成分と
しては、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、1,2−ブタンジオー
ル、1,3−ブタンジオール、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、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペ
ンチルグリコール、1,8−オクタンジオール、1,9
−ノナンジオール、ジエチレングリコール、シクロヘキ
サン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジ
メタノール、ジメチロールヘプタン、ダイマー酸ジオー
ル、トリメチロールプロパン、グリセリン、ヘキサント
リオール、クオドロールあるいはビスフェノールAのエ
チレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加物等の
数平均分子量500未満の低分子ポリオールが挙げられ
る。
ポリオールとしては、ε−カプロラクトン、アルキル置
換ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、アルキル
置換δ−バレロラクトン等の開環重合により得られるラ
クトン系ポリエステルポリオールが挙げられる。
多価アルコールや低分子アミノ化合物等にアルキレンオ
キサイドを付加させて得られるポリオキシアルキレンエ
ーテルポリオールが挙げられる。本発明で用いられるも
のは、数平均分子量が500〜10,000である。具
体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグ
リコール、等のポリアルキレンエーテルジオールが挙げ
られる。
樹脂を構成する有機ポリイソシアネートとしては、例え
ば、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、キシリレン−1,4−ジイソシ
アネート、キシリレン−1,3−ジイソシアネート、キ
シリレン−1,2−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′−ジフェニル
メタ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、4,4′−ジフェニルエーテルジイ
ソシアネート、2−ニトロジフェニル−4,4′−ジイ
ソシアネート、2,2′−ジフェニルプロパン−4,
4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメチルジフェニ
ルメタン−4,4′−ジイソシアネート、4,4′−ジ
フェニルプロパンジイソシアネート、m−フェニレンジ
イソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、ナ
フチレン−1,4−ジイソシアネート、ナフチレン−
1,5−ジイソシアネート、3,3′−ジメトキシジフ
ェニル−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等の芳香族ジイソシアネー
ト、また、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメ
チレンジイソシアネート、3−メチル−1,5−ペンタ
ンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪
族ジイソシアネート、また、水素添加トリレンジイソシ
アネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素
添加ジフェニルメタンジイソシアネト、水素添加テトラ
メチルキシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソ
シアネート等の脂環族ジイソシアネート、更に、これら
の有機ジイソシアネートのウレタン変性体、アロファネ
ート変性体、ウレア変性体、ビウレット変性体、カルボ
ジイミド変性体、ウレトンイミン変性体、ウレトジオン
変性体、イソシアヌレート変性体等の単独あるいは2種
類以上の混合物を挙げることができる。
樹脂を構成する鎖延長剤としては、2個以上の活性水素
基を有する低分子化合物を使用するのがよく、かかる低
分子化合物としては、例えば、エチレングリコール、プ
ロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3
−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メ
チル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコ
ール、メチルオクタンジオール、1,9−ノナンジオー
ル等が挙げられる。これらの低分子化合物は単独で使用
してもよいし、2種以上を併用してもよい。
目的とするポリウレタンに付与すべき硬度等に応じて適
宜選択されるが、長鎖ポリオール1モル当たり、通常1
0モル以下、好ましくは、0.2〜6モルの範囲であ
る。また、本発明では、ポリウレタンの製造において通
常使用されている触媒、反応促進剤、発泡剤、内部離型
剤、充填剤、補強剤、安定剤等の任意の成分を必要に応
じて使用することができる。
ウレート、ジオクチルチンジラウレート、トリエチルア
ミン、ジアザビシクロウンデセン等が挙げられる。
ソシアネート成分を反応させてポリウレタンを製造する
に際し、ポリイソシアネート成分は、長鎖ポリオール、
鎖延長剤及びその他の成分が有している活性水素原子の
全量に対し、該活性水素原子1モル当たりのイソシアネ
ート基のモル数が0.9〜1.5モルとなるような割合
で使用するのが好ましく、1モル程度となるような割合
で使用することがより好ましい。
しては、公知のウレタン化反応技術のいずれもが使用で
き、プレポリマー法及びワンショット法のいずれであっ
てもよい。
を得る方法としては、押し出し機を使用する連続合成方
法、又は混練り槽を有するニーダーの様なバッチ合成方
法等、通常使用される製造用機械を使用して行われる。
には必要に応じて公知の各種添加剤を加えることができ
る。例えば成形品の着色を目的とした染料、顔料。成形
品保形性及び曲げ強度の向上を目的としたガラス繊維等
の無機フィラー、その他難燃性向上剤、酸化防止剤、紫
外線吸収剤、光安定剤、電気絶縁性向上剤、防かび剤、
等である。
要に応じて他の熱可塑性樹脂と混合し使用することがで
きる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル
樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエ
チレン樹脂、ポリアセタール樹脂等が挙げられる。
は、低温特性及び柔軟性に優れており、かつ耐加水分解
性や耐熱性等の物性に優れていることから、各種バイン
ダー、塗料、コーティング剤、被覆材、接着剤、繊維処
理剤、シート、フィルム、ロール、ギア、ソリッドタイ
ヤ、ベルト、ホース、チューブ、パッキン材、防振材、
靴底、スポーツ靴、機械部品、自動車部品、スポーツ用
品、弾性繊維、人工皮革等広範囲な各種用途に使用する
ことができる。
詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定して
解釈されるものではない。以下の実施例等において、
「部」は全て「質量部」を、「%」は全て「質量%」を
意味する。
68部、トリエチレングリコール872部を仕込み15
0℃で加熱混合し反応系よりエタノールを留去した。そ
の後200〜210℃にてエタノールをほとんど留去し
たのち、5〜10mmHgの真空下にて完全にエタノー
ルを留去した結果、水酸基価112mgKOH/gのポ
リ(トリエチレングリコール)カーボネートポリオール
を得た。このポリオールをポリオール1と表記する。
23部、1,6−HG:841部を仕込み150℃で加
熱混合し反応系よりエタノールを留去した。その後20
0〜210℃にてエタノールをほとんど留去したのち、
5〜10mmHgの真空下にて完全にエタノールを留去
した結果、水酸基価112mgKOH/gのポリ(1,
6−ヘキサンジオール)カーボネートポリオールを得
た。このポリオールをポリオール2と表記する。
リオール2を903部を仕込み、210〜230℃で加
熱混合し、エステル交換を行った。5時間反応を行い、
水酸基価112mgKOH/gのポリ(トリエチレング
リコール/1,6−ヘキサンジオール)カーボネートポ
リオールを得た。このポリオールは粘度は大きいが常温
液状であった。このポリオールをポリオール−3と表記
する。
ポリオール2を876部を仕込み、210〜230℃で
加熱混合し、エステル交換を行った。5時間反応を行
い、水酸基価112mgKOH/gのポリ(トリエチレ
ングリコール/1,6−ヘキサンジオール)カーボネー
トポリオールを得た。このポリオールは粘度は大きいが
常温液状であった。このポリオールをポリオール−4と
表記する。
ポリオール2を806部を仕込み、210〜230℃で
加熱混合し、エステル交換を行った。5時間反応を行
い、水酸基価112mgKOH/gのポリ(トリエチレ
ングリコール/1,6−ヘキサンジオール)カーボネー
トポリオールを得た。このポリオールは粘度は大きいが
常温液状であった。このポリオールをポリオール5と表
記する。
ネート
℃、先端部200℃に温度調節した2軸押し出し機(東
芝機械製:TEM−50)を使用し、そのホッパー口か
らポリオール3:1048g/min、1,4−BD:
94.3g/min、MDI:524g/minを定量
的に供給し、スクリュー回転数200rpmにて、押し
出し機のシリンダー系内で高分子ウレタン化反応を行
い、押し出し機先端部に取り付けたストランドダイにて
吐出させ熱可塑性ポリウレタン樹脂を得た。
℃、先端部200℃に温度調節した2軸押し出し機(東
芝機械製:TEM−50)を使用し、そのホッパー口か
らポリオール4:1048g/min、1,4−BD:
94.3g/min、MDI:524g/minを定量
的に供給し、スクリュー回転数200rpmにて、押し
出し機のシリンダー系内で高分子ウレタン化反応を行
い、押し出し機先端部に取り付けたストランドダイにて
吐出させ熱可塑性ポリウレタン樹脂を得た。
℃、先端部200℃に温度調節した2軸押し出し機(東
芝機械製:TEM−50)を使用し、そのホッパー口か
らポリオール5:1048g/min、1,4−BD:
94.3g/min、MDI:524g/minを定量
的に供給し、スクリュー回転数200rpmにて、押し
出し機のシリンダー系内で高分子ウレタン化反応を行
い、押し出し機先端部に取り付けたストランドダイにて
吐出させ熱可塑性ポリウレタン樹脂を得た。
℃、先端部200℃に温度調節した2軸押し出し機(東
芝機械製:TEM−50)を使用し、そのホッパー口か
らポリオール1:1048g/min、1,4−BD:
94.3g/min、MDI:524g/minを定量
的に供給し、スクリュー回転数200rpmにて、押し
出し機のシリンダー系内で高分子ウレタン化反応を行
い、押し出し機先端部に取り付けたストランドダイにて
吐出させ熱可塑性ポリウレタン樹脂を得た。
℃、先端部200℃に温度調節した2軸押し出し機(東
芝機械製:TEM−50)を使用し、そのホッパー口か
らポリオール2:1048g/min、1,4−BD:
94.3g/min、MDI:524g/minを定量
的に供給し、スクリュー回転数200rpmにて、押し
出し機のシリンダー系内で高分子ウレタン化反応を行
い、押し出し機先端部に取り付けたストランドダイにて
吐出させ熱可塑性ポリウレタン樹脂を得た。
比較例をまとめて、表1に25℃で物性、表2に−10
℃での物性、及び表3に耐加水分解性等を示す。
積後にJIS−K−7311に準じた方法で測定した。 耐熱性試験:ギヤーオーブン温度120℃に15日間経
時したのちJIS−K−7311に準じた方法で測定し
た。 表中、TBは引張強度を示す。
は、耐加水分解性や耐熱性が優れる上、従来の1,6−
ヘキサンジオール系ポリカーボネートポリオールから得
られる熱可塑性ポリウレタン樹脂で不足していた低温特
性と柔軟性が改良された。
Claims (2)
- 【請求項1】 ポリカーボネートポリオール、鎖延長
剤、有機ポリイソシアネートを反応させて得られるガラ
ス転移点0〜40℃の熱可塑性ポリウレタン樹脂の製造
方法において、ポリカーボネートポリオール中の原料由
来のグリコール成分の割合が、トリエチレングリコール
5〜30質量%、1,6−ヘキサンジオール95〜70
質量%のグリコール成分とであるポリカーボネートポリ
オールを用いることを特徴とする前記熱可塑性ポリウレ
タン樹脂の製造方法。 - 【請求項2】 ポリカーボネートポリオールが、ポリカ
ーボネートポリオール中の原料由来のグリコール成分の
割合が、トリエチレングリコール5〜30質量%、1,
6−ヘキサンジオール95〜70質量%であるように、
ポリ(トリエチレングリコール)ポリカーボネートポリ
オールとポリ(1,6−ヘキサンジオール)ポリカーボ
ネートポリオールのエステル交換を行ったポリカーボネ
ートポリオールを用いることを特徴とする請求項1記載
の熱可塑性ポリウレタン樹脂の製造方法。
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