JP2001261956A - ポリウレタン - Google Patents

ポリウレタン

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JP2001261956A
JP2001261956A JP2000081305A JP2000081305A JP2001261956A JP 2001261956 A JP2001261956 A JP 2001261956A JP 2000081305 A JP2000081305 A JP 2000081305A JP 2000081305 A JP2000081305 A JP 2000081305A JP 2001261956 A JP2001261956 A JP 2001261956A
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carbon atoms
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JP2000081305A
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Makoto Okubo
真 大久保
Kazuhisa Fukumoto
和央 福本
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Kao Corp
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Kao Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】焼却時のダイオキシンの発生の可能性がなく、
安価で安全性に優れ、金属腐食性のないポリウレタン製
造用添加剤、該添加剤が用いられたポリウレタン及びそ
の製造法を提供すること。 【解決手段】式(I): 〔R1 −SO3 - n ・Mn+ (I) (式中、R1 は炭素数1〜7のアルキル基、フェニル基
又は炭素数1〜7のアルキル基で置換されたフェニル
基、Mは金属原子、nは金属原子の価数を示す)で表さ
れるスルホン酸誘導体金属塩、及び炭化水素基又はオキ
シ炭化水素基で置換されたスルホン酸第4級アンモニウ
ムを含有するポリウレタン製造用添加剤、並びに前記ポ
リウレタン製造用添加剤を含有してなるポリウレタン及
び前記ポリウレタン製造用添加剤の存在下で、2個以上
の活性水素を有する化合物と有機ポリイソシアネート化
合物とを反応させるポリウレタンの製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリウレタン製造
用添加剤、並びに該ポリウレタン製造用添加剤が用いら
れたポリウレタン及びその製造法に関する。更に詳しく
は、低コストで焼却処分時にダイオキシンの発生がな
く、帯電防止性に優れ、作業靴や安全靴等の靴底に好適
に使用しうるポリウレタン及びその製造法、並びにそれ
に用いられるポリウレタン製造用添加剤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、帯電防止性能を付与する方法とし
てカーボンブラック、導電フィラー等の添加;イオン性
界面活性剤の塗布、添加;過塩素酸、チオシアン酸又は
硝酸等のアルカリ金属塩の添加等(特開昭63−439
51号公報)が知られている。又、非揮発性イオン化性
金属塩の陰イオンがトリフロオロメタンスルホン酸イオ
ン、チオシアン酸イオン又はテトラオルガノ硼素イオン
であるようなアルカリ金属塩を用いる方法(特開昭63
−154763号公報)も知られている。
【0003】一方、特開平4−298517号公報や特
開平4−298518号公報に、アルキル硫酸第4級ア
ンモニウムや第4級アンモニウムパークロレートを用
い、更に過塩素酸、チオシアン酸及び硝酸のアルカリ金
属塩又はアルカリ土類金属塩から選ばれた1種以上を含
有することによって成形上問題がなく、優れた帯電防止
性能を持つポリウレタンが得られる添加剤或いは製造法
の提供が記載されている。
【0004】しかしながら、通常のイオン性界面活性剤
の単独での使用では十分な性能を付与させる事は出来
ず、又導電フィラーの利用に於いては、ポリウレタン原
料添加時に原料自体の増粘を伴い使用上成形性に問題が
ある。又、 過塩素酸塩、チオシアン酸塩、トリフルオロ
メタンスルホン酸塩等は単独では、特に低温での効果発
現に優れているが、それ単独では導電性能が十分である
とは言い難く、更には過塩素酸塩においては酸化作用に
よる爆発性や、焼却処分時にダイオキシンが発生するお
それもある。なかでも、チオシアン酸塩においては、金
属に対する腐食作用が大きいという欠点があり、トリフ
ルオロメタンスルホン酸塩においては、非常に高価であ
るという欠点がある。
【0005】又、アルキル硫酸第4級アンモニウムや第
4級アンモニウムパークロレートを用いても、効果の発
現に時間を要するため、ポリウレタンへの高い要求を満
足しているとは言い難い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、焼却時のダ
イオキシンの発生の可能性がなく、安価で安全性に優
れ、金属腐食性のないポリウレタン製造用添加剤、該添
加剤が用いられたポリウレタン及びその製造法を提供す
ることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
(1)式(I): 〔R1 −SO3 - n ・Mn+ (I) (式中、R1 は炭素数1〜7のアルキル基、フェニル基
又は炭素数1〜7のアルキル基で置換されたフェニル
基、Mは金属原子、nは金属原子の価数を示す)で表さ
れるスルホン酸誘導体金属塩〔以下、単に「スルホン酸
誘導体金属塩」という〕、及び炭化水素基又はオキシ炭
化水素基で置換されたスルホン酸第4級アンモニウム
〔以下、「置換スルホン酸4級アンモニウム」という〕
を含有するポリウレタン製造用添加剤、(2)前記ポリ
ウレタン製造用添加剤を含有してなるポリウレタン、並
びに(3)前記ポリウレタン製造用添加剤の存在下で、
2個以上の活性水素を有する化合物と有機ポリイソシア
ネート化合物とを反応させるポリウレタンの製造法に関
する。
【0008】
【発明の実施の形態】スルホン酸誘導体金属塩におい
て、Mは、金属原子であるが、その中では、有機溶媒へ
の溶解性の観点から、リチウム原子、ナトリウム原子、
カリウム原子等のアルカリ金属原子及びマグネシウム原
子等のアルカリ土類金属原子が好ましく、リチウム原子
が特に好ましい。
【0009】スルホン酸誘導体金属塩の好適な具体例と
しては、p−トルエンスルホン酸リチウム、p−トルエ
ンスルホン酸ナトリウム及びp−トルエンスルホン酸カ
リウムが挙げられる。これらの中では、p−トルエンス
ルホン酸リチウムが特に好ましい。
【0010】スルホン酸誘導体金属塩は室温で固体であ
るため、取扱いを容易にする観点から、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオール
等のグリコール類に溶解して用いることが好ましい。グ
リコール類は、単独で又は混合物として用いることがで
きるが、塩の溶解性の観点から、エチレングリコール、
及びエチレングリコールを含む混合物が特に好ましい。
【0011】置換スルホン酸第4級アンモニウムとして
は、式(II):
【0012】
【化2】
【0013】(式中、R2 は炭素数6〜24のアルキル
基、R3 及びR4 はそれぞれ独立して炭素数1〜4のア
ルキル基又は一緒になって環を形成する炭素数4〜5の
アルキレン基若しくは炭素数3〜4のオキシアルキレン
基、R5 は炭素数1〜4のアルキル基、R6 は炭素数1
〜24の炭化水素基又はオキシ炭化水素基を示す)で表
される置換スルホン酸第4級アンモニウムが好ましい。
【0014】R2 において、炭素数6〜24のアルキル
基の中では、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パ
ルミチル基及びステアリル基が、式(II)で表される置換
スルホン酸第4級アンモニウムの合成時のアミン原料と
して液状性が良好で、臭気が相対的に低いことから好ま
しい。R6 は、メチル基等のアルキル基、メトキシ基や
エトキシ基等のアルコキシ基、フェニル基やp−メチル
フェニル基等のアリール基が好ましい。また、R3 及び
4 が一緒になって環を形成している場合には、ブチレ
ン基、ペンチレン基及びエチレンオキシエチレン基が安
定な環構造を与える観点から好ましい。
【0015】置換スルホン酸第4級アンモニウムの中で
好適なものとしては、例えば、メチル硫酸−N,N,N
−トリメチル−N−ラウリルアンモニウム、メチル硫酸
−N,N,N−トリメチル−N−セチルアンモニウム、
エチル硫酸−N−エチル−N,N−ジメチル−N−ステ
アリルアンモニウム、エチル硫酸−N−エチル−N,N
−ジメチル−N−ラウリルアンモニウム、エチル硫酸−
N,N−ジエチルモルホリニウム等のジアルキル硫酸誘
導体;メタンスルホン酸−N,N,N−トリメチル−N
−ラウリルアンモニウム、メタンスルホン酸−N,N,
N−トリメチル−N−セチルアンモニウム、メタンスル
ホン酸−N−エチル−N,N−ジメチル−N−ステアリ
ルアンモニウム、メタンスルホン酸−N−エチル−N,
N−ジメチル−N−ラウリルアンモニウム、メタンスル
ホン酸−N,N−ジエチルモルホリニウム等のメタンス
ルホン酸エステル誘導体;p−トルエンスルホン酸−
N,N,N−トリメチル−N−ラウリルアンモニウム、
p−トルエンスルホン酸−N,N,N−トリメチル−N
−セチルアンモニウム、p−トルエンスルホン酸−N−
エチル−N,N−ジメチル−N−ステアリルアンモニウ
ム、p−トルエンスルホン酸−N−エチル−N,N−ジ
メチル−N−ラウリルアンモニウム、p−トルエンスル
ホン酸−N,N−ジエチルモルホリニウム、p−トルエ
ンスルホン酸−N−エチル−N−メチルモルホリニウム
等のp−トルエンスルホン酸エステル誘導体等が挙げら
れる。
【0016】置換スルホン酸第4級アンモニウムは、適
当な溶媒中、好ましくはグリコール、例えば、エチレン
グリコール、1,4−ブタンジオール及びジエチレング
リコールからなる群より選ばれた1種以上の中で対応す
る第3級アミンに当量のジアルキル硫酸又は炭化水素基
で置換されたスルホン酸のエステルを滴下して反応させ
ることによって容易に調製することができる。
【0017】置換スルホン酸第4級アンモニウムとスル
ホン酸誘導体金属塩との重量比(置換スルホン酸第4級
アンモニウム:スルホン酸誘導体金属塩)は、20:1
〜1:1が好ましく、特に10:1〜1:1が好まし
い。置換スルホン酸第4級アンモニウムとスルホン酸誘
導体金属塩とを併用すると導電性効果の発現が早く、か
つ最終性能に優れた導電性ポリウレタンが得られる。な
お、スルホン酸誘導体金属塩を単独で使用すると最終性
能が不十分となり、置換スルホン酸第4級アンモニウム
を単独使用すると帯電防止性能が発現するが、安定化す
るまでに時間を要する。
【0018】置換スルホン酸第4級アンモニウムの代わ
りに、他の4級アンモニウム塩、例えば、n−アルキル
−トリメチルアンモニウムクロライド、n−アルキル−
ピリジニウムブロミド等を用いると十分な帯電防止性能
が得られない上、添加量の増大と共にブリードが激しく
なる。
【0019】スルホン酸誘導体金属塩の代わりに他の金
属塩、例えば硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、リン酸ナ
トリウム、炭酸ナトリウム等を用いた場合には、ポリウ
レタン製造原料への溶解性が低く、殆ど帯電防止効果は
認められない。又、ハロゲン化アルカリ金属塩を用いた
場合、ポリウレタン製造原料にある程度溶解する沃化カ
リウム、臭化カリウム等は帯電防止効果は認められる
が、ポリウレタン表面に沃素、臭素が析出し変色に至
る。
【0020】ポリウレタン製造用添加剤を構成している
スルホン酸誘導体金属塩及び置換スルホン酸第4級アン
モニウムは、それぞれ原体で又はグリコール溶液とし
て、ポリウレタンを製造する際に使用することができ
る。例えば、前記原体又はグリコール溶液を、それぞれ
別々に又はあらかじめ混合しておき、活性水素原子を有
する化合物を含有する溶液に添加した後、この得られた
ポリオール組成物と有機イソシアネートとを反応させる
ことができる。
【0021】ポリウレタンとしては、ポリウレタンフォ
ーム及びポリウレタンエラストマーが挙げられる。
【0022】ポリウレタンにおけるポリウレタン製造用
添加剤の含有量は、置換スルホン酸第4級アンモニウム
のポリウレタンにおける含有量が0.5〜9重量%、ス
ルホン酸誘導体金属塩の含有量が0.02〜1重量%で
あることが好ましく、それぞれの総和が0.5〜10重
量%であることが好ましい。ポリウレタン製造用添加剤
の含有量が0.5重量%以上である場合には、十分な帯
電防止性能が得られ、又10重量%以下である場合に
は、引張強度や伸び等のポリウレタン物性を十分に満足
させることができる。
【0023】ポリウレタンは、ポリウレタン製造用添加
剤の存在下で、2個以上の活性水素を有する化合物と有
機ポリイソシアネート化合物とを反応させることによっ
て製造することができる。
【0024】また、ポリウレタン製造用添加剤を用い
て、ポリウレタンフォームを製造する場合には、例え
ば、2個以上の活性水素化合物を含有するポリオール溶
液、発泡剤、触媒、整泡剤等と、予めグリコール類に溶
解させたポリウレタン製造用添加剤とを混合し、ポリオ
ール組成物を得た後、これと有機ポリイソシアネート化
合物とをポリウレタン成形機に仕込み、両者を混合し、
射出させる方法等が挙げられる。
【0025】2個以上の活性水素を有する化合物として
は、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロー
ルプロパン、ソルビトール等のエチレンオキシド付加物
やプロピレンオキシド付加物等のポリエーテルポリオー
ル;アジピン酸、コハク酸、マレイン酸、フタル酸等と
エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−
ブタンジオール等から得られるポリエステルポリオー
ル;ポリブタジエンポリオール等が挙げられる。これら
の中では、ポリエーテルポリオール及びポリエステルポ
リオールが好ましい。2個以上の活性水素を有する化合
物の数平均分子量は、500〜3000程度が好まし
い。
【0026】一般に、エステル系ポリウレタンは、強度
に優れるが、加水分解しやすいという欠点がある反面、
エーテル系ポリウレタンは、その強度がエステル系ポリ
ウレタンの6〜8割であるため、エステル系ポリウレタ
ンの強度には及ばないが、耐加水分解性に優れるという
利点がある。
【0027】ポリウレタン製造用添加剤を用いてポリエ
ステルポリオールを原料として製造する場合、加水分解
によるポリウレタンの劣化をより少なくする観点から、
ポリエステルポリオールとして分岐アルキル基を有する
ジオール及び必要に応じてその他のポリオールとジカル
ボン酸から得られる共縮合物、例えば、3−メチル−
1,5−ペンタンジオールとアジピン酸の共縮合物(数
平均分子量1500)、3−メチル−1,5−ペンタン
ジオール、エチレングリコールとセバシン酸の共縮合物
(数平均分子量2000)、3−メチル−1,5−ペン
タンジオール、グリセリンとアジピン酸の共縮合物(数
平均分子量2000)、ネオペンチルグリコールとアジ
ピン酸の共縮合物(数平均分子量1500)等を用いる
ことによりエステルのもつ強度と耐加水分解性能の2つ
の重要な基本物性を同時に満たすことが可能となり、実
用上好適なウレタンを得ることができる。これらの共縮
合物の数平均分子量は500〜3000が好ましい。
【0028】有機ポリイソシアネート化合物としては、
例えば、トリレンジイシシアネート、ジフェニルメタン
ジイソシアネート、それらのイソシアネートを末端に有
するプレポリマー等が挙げられる。
【0029】ポリウレタンの他の製造原料としては、公
知のものを用いることができる。
【0030】ポリウレタンフォームの製造原料として発
泡剤を用いる場合、発泡剤としては、一般に水を使用す
る。水の他に、モノフルオロトリクロロメタン、メチレ
ンクロライド、ペンタン等の低沸点の有機溶剤を発泡助
剤として使用することができる。
【0031】触媒としては、例えば、スタナスオクトエ
ート、ジブチル錫ジラウレート等の有機錫化合物、トリ
エチレンジアミン、トリエチルアミン、N−エチルモル
フォリン、ジメチルエタノールアミン、ペンタメチルジ
エチレントリアミン、パルミチルジメチルアミン等のア
ミン類を使用することができる。
【0032】整泡剤としては、例えば、ポリジメチルシ
ロキサン、ポリシロキサン−ポリアルキレンオキシドブ
ロック共重合体等の市販のポリウレタンフォーム用のシ
リコーン系化合物、界面活性剤等を使用することができ
る。
【0033】
【実施例】〔組成物の調製〕 1.組成物A アジピン酸とエチレングリコール及び1,4−ブタンジ
オールとの共重合物(エチレングリコールと1,4−ブ
タンジオールとのモル比2/1、酸価0.50mgKO
H/g、水酸基価52.0mgKOH/g)90重量
部、並びにアジピン酸とジエチレングリコール及びトリ
メチロールプロパンとの共縮合物(ジエチレングリコー
ルとトリメチロールプロパンとのモル比15/1、酸価
0.50mgKOH/g、水酸基価61.0mgKOH
/g)10重量部、エチレングリコール6.77重量
部、シリコーン整泡剤(東レ・ダウコーニング・シリコ
ーン(株)製、商品名:SRX−295)1重量部、水
0.40重量部及び触媒としてトリエチレンジアミン
0.68重量部をプレミックスし、組成物Aを得た。
【0034】2.組成物B ジメチルラウリルアミン41.0重量部及びエチレング
リコール10重量部を仕込み、攪拌しながら発熱が70
℃を超えないようにジエチル硫酸59.0重量部を滴下
した。滴下終了後、60℃で1時間攪拌し、エチル硫酸
−N−エチル−N,N−ジメチルラウリルアンモニウム
の90%エチレングリコール液(組成物B)を得た。
【0035】3.組成物C 水酸化リチウム一水和物19.59重量部を水100重
量部に投入し、攪拌しながら、p−トルエンスルホン酸
一水和物88.82重量部を滴下し、滴下終了後にブロ
モクレゾールグリーン指示薬を用いて液性が中性である
ことを確認した。その後、水を系外に留去した。槽内温
度100℃、槽内圧50hPaで水の留去がないことを
確認した後、エチレングリコール249.5重量部を投
入し、組成物Cを得た。
【0036】4.組成物D 水酸化リチウム一水和物19.59重量部を水100重
量部に投入し、攪拌しながらメタンスルホン酸44.8
7重量部を滴下し、滴下終了後にブロモクレゾールグリ
ーン指示薬を用いて液性が中性であることを確認した。
その後、水を系外に留去した。槽内温度100℃、槽内
圧50hPaで水の留去がないことを確認した後、エチ
レングリコール142.9重量部を投入し、組成物Dを
得た。
【0037】製造例1 組成物A110.60重量部、組成物B6.318重量
部及び組成物C3.091重量部を混合し、ポリオール
溶液Aを得た。
【0038】製造例2 組成物A110.60重量部、組成物B6.318重量
部及び組成物D3.091重量部を混合し、ポリオール
溶液Bを得た。
【0039】製造例3 組成物A110.60重量部及びエチレングリコール
2.95重量部を混合し、ポリオール溶液Cを得た。
【0040】製造例4 組成物A110.60重量部、組成物B6.318重量
部及びエチレングリコール2.318重量部を混合し、
ポリオール溶液Dを得た。
【0041】製造例5 組成物A110.60重量部、組成物B9.477重量
部及びエチレングリコール2.002重量部を混合し、
ポリオール溶液Eを得た。
【0042】製造例6 組成物A110.60重量部、組成物C3.091重量
部及びエチレングリコール0.632重量部を混合し、
ポリオール溶液Fを得た。
【0043】製造例7 組成物A110.60重量部及び組成物C3.934重
量部を混合し、ポリオール溶液Gを得た。
【0044】実施例1〜2及び比較例1〜5 ポリオール溶液A〜G(A成分)と有機ポリイソシアネ
ート化合物〔花王(株)製、商品名:エディフォームB-
2009、NCO%18.5%〕(B成分)とをポリウレタ
ン射出成形機〔(株)ポリウレタンエンジニアリング
製、商品名:MU-203S 〕を用いて混合攪拌し、成形体の
密度が0.55g/cm3 となるように吐出量を調整し
て直尺300mm、短尺100mm、深さ10mmの成
形金型に注入し、型温45±1℃、脱型時間を5分間に
設定して試験片を作製した。尚、A成分とB成分は、と
もに液温を40±1℃に調整し、混合比は、イソシアネ
ートインデックスが95〜100の範囲内においてフリ
ーフォームの射出から3分間経過時における表面の硬度
が最も高くなるように選択した。
【0045】この試験片の抵抗値をレジストメーター
(YOKOGAWA ELECTRIC WORKS 製、商品名:絶縁抵抗計
(電池式)TYPE3213)を使用して、下面に長尺300m
m、短尺100mm、厚さ1mmのアルミニウム板、上
面に長尺150mm、短尺70mm、厚さ1mmのアル
ミニウム板を接触させ、端子を上下のアルミニウム板に
接触させて抵抗値を測定した。成形直後の代表値として
は1日後、安定後の代表値としては7日後の抵抗値を測
定した。その結果を表1に示す。
【0046】
【表1】
【0047】表1に示された結果から、実施例1〜2で
得られたポリウレタンは、いずれの抵抗値の測定条件に
おいても、導電性に優れていることがわかる。また、こ
れらのポリウレタンには塩素成分が含まれていないこと
から、焼却時にダイオキシンを発生することがないこと
がわかる。
【0048】一方、比較例2では、アンモニウム塩単独
であるので、低温における初期導電性に劣り、比較例3
では、金属塩単独で低温初期の導電性に関しては良好で
あるが、全ての範囲で良好とはいえず、実用上は不十分
である。更に、両者とも、添加量を増加させても効果が
顕著ではない。
【0049】
【発明の効果】本発明によれば、塩素を含まないため、
焼却時のダイオキシンの発生の可能性がなく、安価で安
全性に優れ、金属腐食性のない原料を用いて、ポリウレ
タン、特にポリウレタンフォームの樹脂本来の強度を長
期間維持し、成形直後及び経時的に安定な導電性能すな
わち優れた帯電防止能を持つポリウレタンが得られる。
フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 CK021 CK041 EV256 FD106 4J034 BA08 CA01 CB03 CC03 DA01 DB04 DC02 DG03 DG04 DH06 GA06 HA07 HC12 JA06 KC17 KD12 MA15 NA01 QC01 QD02 QD03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(I): 〔R1 −SO3 - n ・Mn+ (I) (式中、R1 は炭素数1〜7のアルキル基、フェニル基
    又は炭素数1〜7のアルキル基で置換されたフェニル
    基、Mは金属原子、nは金属原子の価数を示す)で表さ
    れるスルホン酸誘導体金属塩、及び炭化水素基又はオキ
    シ炭化水素基で置換されたスルホン酸第4級アンモニウ
    ムを含有するポリウレタン製造用添加剤。
  2. 【請求項2】 炭化水素基又はオキシ炭化水素基で置換
    されたスルホン酸第4級アンモニウムが式(II): 【化1】 (式中、R2 は炭素数6〜24のアルキル基、R3 及び
    4 はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基又は
    一緒になって環を形成する炭素数4〜5のアルキレン基
    若しくは炭素数3〜4のオキシアルキレン基、R5 は炭
    素数1〜4のアルキル基、R6 は炭素数1〜24の炭化
    水素基又はオキシ炭化水素基を示す)で表される炭化水
    素基又はオキシ炭化水素基で置換されたスルホン酸第4
    級アンモニウムである請求項1記載のポリウレタン製造
    用添加剤。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のポリウレタン製造
    用添加剤を含有してなるポリウレタン。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載のポリウレタン製造
    用添加剤の存在下で、2個以上の活性水素を有する化合
    物と有機ポリイソシアネート化合物とを反応させるポリ
    ウレタンの製造法。
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