JP2001206928A - 保水材用親水ゲル及びそれらの製造方法 - Google Patents

保水材用親水ゲル及びそれらの製造方法

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JP2001206928A JP2000013696A JP2000013696A JP2001206928A JP 2001206928 A JP2001206928 A JP 2001206928A JP 2000013696 A JP2000013696 A JP 2000013696A JP 2000013696 A JP2000013696 A JP 2000013696A JP 2001206928 A JP2001206928 A JP 2001206928A
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water
hydrophilic
hydrophilic gel
polyurethane resin
gel
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Osamu Isozaki
理 磯崎
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Kansai Paint Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 保水材用親水ゲルを提供する。 【解決手段】 ポリイソシアネート(A)及びエチレン
オキサイドとその他のアルキレンオキサイドの共重合物
が主成分である親水性液状ポリオール(B)を、イソシ
アネート基が水酸基より過剰になるよう配合し反応させ
て得られる末端がイソシアネート基の液状ポリウレタン
樹脂(I)を水により硬化させて製造することを特徴と
する保水材用親水ゲル。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は架橋構造を持ち、且つ
硬化した親水性ポリウレタン樹脂の微生物菌体付着用親
水ゲル担持体、保水材用親水性ゲル及びそれらの製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】 従来、微生物菌体付着用
親水ゲル担持体や保水材に使用できる親水ゲルとして、
ポリビニアルコールやポリエチレングリコールジアクリ
レートなどを熱重合した架橋ポリマーが見受けられる
が、これらの親水ゲルは低圧縮強度で系のPHによっては
短期に劣化、崩壊してしまう欠点があった。
【0003】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上記した問
題点を解消するためになされたものであり、特にポリイ
ソシアネート(A)及び特殊な親水性液状ポリオール
(B)を、イソシアネート基が水酸基より過剰になるよ
う配合し反応させた末端がイソシアネート基の液状ポリ
ウレタン樹脂(I)に水により硬化させた高強度の親水
ゲルが、特に菌担持体や保水材に適したものであること
を見出し、本発明を完成するに至った。
【0004】即ち、本発明は、 ポリイソシアネート
(A)及びエチレンオキサイドとその他のアルキレンオ
キサイドの共重合物が主成分である親水性液状ポリオー
ル(B)を、イソシアネート基が水酸基より過剰になる
よう配合し反応させて得られる末端がイソシアネート基
の液状ポリウレタン樹脂(I)を水により硬化させて製
造することを特徴とする保水材用親水ゲル、親水性液状
ポリオール(B)が、エチレンオキサイドとその他のア
ルキレンオキサイドのランダム共重合物であることを特
徴とする保水材用親水ゲル、親水性液状ポリオール
(B)が、該ポリオール(B)中の30重量%以上がエ
チレングリコール骨格であることを特徴とする保水材用
親水ゲル、ポリイソシアネート(A)及びエチレンオキ
サイドとその他のアルキレンオキサイドの共重合物が主
成分である親水性液状ポリオール(B)を、イソシアネ
ート基が水酸基より過剰になるよう配合し反応させて得
られる末端がイソシアネート基の液状ポリウレタン樹脂
(I)を過剰の水と混合し、次いで該液状ポリウレタン
樹脂(I)が硬化する前に成型加工し、次いで硬化させ
ることを特徴とする保水材用親水ゲルの製造方法、親水
性液状ポリオール(B)が、エチレンオキサイドとその
他のアルキレンオキサイドのランダム共重合物であるこ
とを特徴とする保水材用親水ゲルの製造方法、親水性液
状ポリオール(B)が、該ポリオール(B)中の30重
量%以上がエチレングリコール骨格であることを特徴と
する保水材用親水ゲルの製造方法、ポリウレタン樹脂
(I)と水との混合割合が、ポリウレタン樹脂(I)が
1に対して水が0.1〜20重量比であることを特徴と
する保水材用親水ゲルの製造方法、成型加工が、シート
状であることを特徴とする保水材用親水ゲルの製造方
法、保水材用親水ゲルが、発泡体であることを特徴とす
る保水材用親水ゲルの製造方法に係わる。
【0005】
【発明の実施の形態】 本発明に係わる保水材用親水ゲ
ルについて、以下に説明する。
【0006】本発明で使用するポリイソシアネート
(A)は、従来からポリウレタン樹脂の製造に使用され
る1分子中に平均2個以上、好ましくは2〜4個のイソ
シアネート基を含有する数平均分子量100〜2000
の化合物が使用できる。
【0007】ポリイソシアネート(A)としては、例え
ば、ヘキサメチレンジイソシアネートもしくはトリメチ
ルヘキサメチレンジイソシアネートの如き脂肪族ジイソ
シアネート類;水素添加キシリレンジイソシアネートも
しくはイソホロンジイソシアネートの如き環状脂肪族ジ
イソシアネート類;トリレンジイソシアネートもしくは
4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートの如き芳
香族ジイソシアネート類の如き有機ジイソシアネートそ
れ自体、またはこれらの各有機ジイソシアネートと多価
アルコール、低分子量ポリエステル樹脂もしくは水等と
の付加物、あるいは上記した如き各有機ジイソシアネー
ト同志の環化重合体、更にはイソシアネート・ビウレッ
ト体等が挙げられるが、それらの代表的な市販品の例と
しては「バーノックD−750、−800、DN−95
0、−970もしくは15−455」[以上、大日本イ
ンキ化学工業・製品]、「デスモジュールL、N、H
L、ILもしくはN3390」[西ドイツ国バイエル社
製品]、「タケネートD−102、−202、−110
Nもしくは123N」[武田薬品工業・製品]、「コロ
ネートL、HL、EHもしくは203」[日本ポリウレ
タン工業・製品]または「デュラネート24A−90C
X」[旭化成工業・製品]等である)等が挙げられる。
【0008】本発明で使用する、エチレンオキサイドと
他のアルキレンオキサイドの共重合物であるポリオール
(B)は、1分子中に平均2個以上、好ましくは2〜4
個のアルコール性水酸基を含有し、数平均分子量500
〜50000の親水性を示す液状のポリオール成分が使
用できる。液状にするためには、ランダム共重合法が最
適である。
【0009】具体的な例としてはとしては、エチレンオ
キサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン
などのアルキレンオキサイドの重合体やこの物と下記ポ
リオールとを付加させたものを使用することができる。
下記ポリオール単独を重合体に加えて一部使用すること
も出来る。
【0010】ポリオールとしては、例えば、エチレング
リコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリメチレングリコール、テトラエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオー
ル、2,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオー
ル、3−メチル−1,2−ブタンジオール、1,2−ペ
ンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,4−
ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、2,3
−ジメチルトリメチレングリコール、テトラメチレング
リコール、3−メチル−4,3−ペンタンジオール、3
−メチル−4,5−ペンタンジオール、2,2,4−ト
リメチル−1,3−ペンタンジオール、1,6−ヘキサ
ンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,4−ヘキ
サンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,4−シ
クロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコールな
どのグリコール類;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、トリメチロールメタン、ジ
グリセリン、トリグリセリン、1,2,6−ヘキサント
リオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリト
ール、ソルビトール、マンニットなどの3価以上のアル
コールが挙げられる。
【0011】親水性ポリオール(B)において、30重
量%以上がポリエチレングリコール骨格を有ものは、親
水性が高くなるので好ましい。特にエチレンオキサイド
と他のアルキレンオキサイド、例えばプロピレンオキサ
イドとのランダム共重合物は液状になるのでその後の取
り扱いに有利である。
【0012】また、上記混合割合は、成分(B)中の水
酸基に対して成分(A)中のイソシアネート基が過剰に
なるように配合される。具体的には、成分(B)中の水
酸基1個に対してイソシアネート基が約1.1〜4個、
好ましくは約1.5〜2個の範囲になるように配合され
る。イソシアネート基が約1.1未満になると後の硬化
性が劣るし、反応時にゲル化し易くなる。
【0013】本発明で使用する液状ポリウレタン樹脂
(I)の製造法は、ポリイソシアネート(A)及び親水
性ポリオール(B)とを上記した配合割合で混合したも
のを、20℃以上、好ましくは40〜80℃で数時間反
応させて計算NCO価になった段階を終点として製造さ
れる。得られた樹脂は透明粘稠な液状である。
【0014】本発明は、得られた液状ポリウレタン樹脂
(I)と水とを反応させることにより得られる保水材用
親水ゲルである。
【0015】また、本発明の保水材用親水ゲルは、ポリ
イソシアネート(A)及びエチレンオキサイドとその他
のアルキレンオキサイドの共重合物が主成分である親水
性液状ポリオール(B)を、イソシアネート基が水酸基
より過剰になるよう配合し反応させて得られる上記した
末端がイソシアネート基の液状ポリウレタン樹脂(I)
を過剰の水と混合し、次いで該ポリウレタン樹脂(I)
が硬化する前に成型加工し、次いで硬化させることによ
り製造される。
【0016】保水材用親水ゲルは、親水性液状ポリオー
ル(B)が、エチレンオキサイドとその他のアルキレン
オキサイドのランダム共重合物であることが好ましい。
【0017】また、親水性液状ポリオール(B)が、該
ポリオール(B)中の30重量%以上がエチレングリコ
ール骨格であることが好ましい。
【0018】液状ポリウレタン樹脂(I)と水との混合
割合は、液状ポリウレタン樹脂(I)が1に対して水が
0.1〜20重量比、好ましくは2〜10重量比である
ことが好ましい。水が0.1重量比未満になると発泡ば
かりして硬化性が遅くなり、一方20重量比を超えると
不均一なゲルになり強度が低下するので好ましくない。
【0019】液状ポリウレタン樹脂(I)と水との混合
方法は、液状ポリウレタン樹脂(I)を攪拌しながら水
を添加混合しても、また、水を攪拌しながら液状ポリウ
レタン樹脂(I)を添加混合してもどちらでも構わな
い。
【0020】液状ポリウレタン樹脂(I)と水との混合
は、5〜80℃、特に5〜60℃の温度範囲で混合攪拌
することが好ましい。温度が5℃未満になると両者の混
合が均一に行なわれないので反応が不均一となり、親水
ゲル中の泡が均一でなくなるので保水性が不均一となる
ので十分な性能が発揮できない。
【0021】本発明製造方法において、液状ポリウレタ
ン樹脂(I)と水とを混合した後、液状ポリウレタン樹
脂(I)がゲル化する前に適当な形状(保水材用親水ゲ
ルとして使用される形状、例えば、シート状、球状、立
方体、長方体、円筒状など)に成型加工される。
【0022】該成型加工は、例えば、液状ポリウレタン
樹脂(I)と水との混合液を、ガラス板、シリコン加工
シートなどの離型性基材に塗布し、硬化もしくは硬化前
に離型性基材から剥離することにより単独成型加工被膜
を得ることができる。また、上記以外にも液状ポリウレ
タン樹脂(I)と水との混合液を、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリ塩化ビニル、アルミニウムなどのシート
や加工基材に塗布することもできる。該シートには両面
塗装することができる。
【0023】液状ポリウレタン樹脂(I)と水との混合
液の塗布物の硬化は、例えば、室温では5〜180分、
好ましくは10〜30分放置することにより硬化でき
る。
【0024】また、塗布物の膜厚は10〜10000ミ
クロン、特に500〜5000ミクロンの範囲が好まし
い。膜厚が10ミクロン未満になるとゲル膜が破れやす
くなり、10000ミクロンを越えると裁断がし難くな
る。
【0025】このようにして得られた保水材用親水ゲル
は、圧縮強度0.1kg/cm2以上、好ましくは圧縮強度1
kg/cm2〜100kg/cm2を有し、また親水ゲルの吸水性は
もと水を含まない親水ゲルの重さよりも2倍〜50倍の
重さに吸水する親水ゲルである。
【0026】また、保水材用親水ゲルは、ゲル中にいく
らか泡を含んだ発泡体であるが、その泡の量は容量で数
%から数100%である。
【発明の効果】 本発明の親水ゲルは、次の様な特徴を
有する。 (1)湿気硬化であるので硬化時に特に加熱を必要とし
ない。 (2)水中に浸漬すると親水ゲルになるので保水性に有
利であり、優れた保水材として働く。 (3)架橋しているので非常に高強度である。
【0027】
【実施例】 本発明について、実施例を掲げて詳細に説
明する。本発明は提供した実施例に限定されるものでは
ない。
【0028】実施例1 数平均分子量3000(水酸基当量1500)のPEG
/PPG=60/40のランダム共重合体1モルとトリ
レンジイソシアネート2モルを混合し、40℃2時間反
応させ透明粘稠な液状ポリウレタン樹脂を得た。
【0029】この樹脂100gに対し300gの水を添
加し良く撹拌してからガラス版上に流し塗りし放置10
時間後、膜厚3mmの発泡した親水ゲルフィルムを得
た。これを3mm角に裁断し、湿度20%の部屋に放置
したところ、1日後1.5mm角まで水を放出して小さ
くなっていた。
【0030】実施例2 数平均分子量7500(水酸基当量2500)のPEG
/PPG=80/20で一部グリセリンを使用して分岐
させたランダム共重合体1モルとヘキサメチレンジイソ
シアネート3モルを混合し、40℃2時間反応させ透明
粘稠な樹脂液を得た。この樹脂液100gに対し800
gの水を添加し良く撹拌してからガラス版に5mm膜厚
に塗布し2時間放置した後架橋した親水ゲルフィルムを
得た。これを5mm角に裁断しビオラの鉢に土の25重
量%分添加した。水をやらないで10日放置しても枯れ
ずに生育が順調で良好であった。
【0031】比較例1 実施例3において親水ゲルを添加しない以外は実施例3
と同様にして水をやらないで10日放置したものはビオ
ラがほとんど枯れて悪かった。
フロントページの続き Fターム(参考) 4F071 AA53 AA81 AE02 AF10 AF18 BA06 BB02 BC01 BC02 BC12 4F074 AA80 BA34 CA29 DA39 DA59 4J034 BA08 CA03 CA04 CA05 CB03 CB04 CB05 CB07 CC03 CC15 CC23 CC45 CC52 CC62 CE01 DA01 DB04 DB05 DB07 DC07 DC12 DC35 DC43 DG03 DG04 DG06 DG09 DG10 HA01 HA07 HA08 HC03 HC12 HC16 HC17 HC22 HC46 HC52 HC61 HC64 HC67 HC71 HC73 JA42 QB04 QC06 RA15

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリイソシアネート(A)及びエチレン
    オキサイドとその他のアルキレンオキサイドの共重合物
    が主成分である親水性液状ポリオール(B)を、イソシ
    アネート基が水酸基より過剰になるよう配合し反応させ
    て得られる末端がイソシアネート基の液状ポリウレタン
    樹脂(I)を水により硬化させて製造することを特徴と
    する保水材用親水ゲル。
  2. 【請求項2】 親水性液状ポリオール(B)が、エチレ
    ンオキサイドとその他のアルキレンオキサイドのランダ
    ム共重合物であることを特徴とする請求項1に記載の保
    水材用親水ゲル。
  3. 【請求項3】 親水性液状ポリオール(B)が、該ポリ
    オール(B)中の30重量%以上がエチレングリコール
    骨格であることを特徴とする請求項1又は2に記載の保
    水材用親水ゲル。
  4. 【請求項4】 ポリイソシアネート(A)及びエチレン
    オキサイドとその他のアルキレンオキサイドの共重合物
    が主成分である親水性液状ポリオール(B)を、イソシ
    アネート基が水酸基より過剰になるよう配合し反応させ
    て得られる末端がイソシアネート基の液状ポリウレタン
    樹脂(I)を過剰の水と混合し、次いで該液状ポリウレ
    タン樹脂(I)が硬化する前に成型加工し、次いで硬化
    させることを特徴とする保水材用親水ゲルの製造方法。
  5. 【請求項5】 親水性液状ポリオール(B)が、エチレ
    ンオキサイドとその他のアルキレンオキサイドのランダ
    ム共重合物であることを特徴とする請求項4に記載の保
    水材用親水ゲルの製造方法。
  6. 【請求項6】 親水性液状ポリオール(B)が、該ポリ
    オール(B)中の30重量%以上がエチレングリコール
    骨格であることを特徴とする請求項4又は5に記載の保
    水材用親水ゲルの製造方法。
  7. 【請求項7】 ポリウレタン樹脂(I)と水との混合割
    合が、ポリウレタン樹脂(I)が1に対して水が0.1
    〜20重量比であることを特徴とする請求項4乃至6の
    何れか1項に記載の保水材用親水ゲルの製造方法。
  8. 【請求項8】 成型加工が、シート状であることを特徴
    とする請求項4乃至7の何れか1項に記載の保水材用親
    水ゲルの製造方法。
  9. 【請求項9】 保水材用親水ゲルが、発泡体であること
    を特徴とする請求項4乃至8の何れか1項に記載の保水
    材用親水ゲルの製造方法。
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