JP2003501502A - Pipaポリオールの製造方法 - Google Patents
Pipaポリオールの製造方法Info
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Abstract
Description
先に開示されている(例えば、US445293号明細書、US4438252
号明細書、US4554306号明細書、GB 2102822号明細書、WO
94/12553号明細書参照)。PIPAポリオールは、ポリイソシアネート
と複数の水酸基、第1アミンおよび/または第2アミン基を有する低分子量化合
物との重付加生成物であり、高分子量ポリオール類、特にポリエーテルポリオー
ルの存在下に製造されたものである。PIPAポリオールは、ポリオール中に微
粒子材料が分散された分散液であり、そして例えば耐力特性が改良されたスラブ
ストックまたは型成形された軟質フォームに使用される。従来かかるフォーム生
成物を作製するための配合に使用されていたPIPAポリオールの量は、配合中
に使用される全高分子ポリオールに基づいて計算された微粒子材料の量が1〜1
5質量%となるような量である。最も一般に使用されているPIPAポリオール
は、現在おそらく微粒子材料約20質量%を有するPIPAポリオールであり、
そしてこれをさらに高分子量ポリオールで配合量(loading)範囲約1〜
15質量%に希釈している。
ォーム製造者は、フォームを作製するのに高い配合量を有するPIPAポリオー
ルを使用するであろう。フォーム製造業者が高い配合量を有するPIPAポリオ
ールを希釈するとしても、PIPAポリオールをより濃縮形態で輸送し、そして
必要とされる場所に必要とされる程度まで希釈するという利点があろう。さらに
ウレタン系の配合者に配合の制限を少なくすることができるであろう。かかるP
IPAポリオールから作製されたフォームは、良好な難燃性を示しそして容易に
リサイクル可能である。
記の従来技術参照)。しかしながら、これらの方法では、高い粘度を有するおよ
び/または安定でない生成物となってしまうか、あるいはこれらの方法では、大
規模では確実に制御不能な反応となってしまい、軟質ポリウレタンフォームを作
製するのに使用する際にフォーム圧壊を起こすPIPAポリオールを与えてしま
う。
PIPAポリオールの作製方法を見出した。 従って、本発明は、分散された形態での微粒子材料を含むポリオールであって
、前記微粒子材料の量が全組成物中に対して計算して30〜80質量%、好まし
くは40〜70質量%であるポリオールの調製方法であって、 複数の水酸基、第1アミンおよび/または第2アミン基を含み、そして400
までの当量を有するイソシアネート反応性化合物を、当量1000〜5000お
よび平均公称水酸基官能価2〜6を有するポリオール中に60〜100℃の温度
で高せん断混合条件下に乳化させ、 温度を60〜120℃、好ましくは70〜110℃に保持し、そして高せん断
条件を保持しつつ、ポリイソシアネートを徐々にこのようにして形成されたエマ
ルジョンに添加し、 全てのポリイソシアネートを添加した後の反応性混合物を、温度を60〜12
0℃、好ましくは70〜110℃に保持しつつ、さらに10分ないし2時間、好
ましくは15分ないし1時間反応させ、 高せん断混合を停止し、そして必要により このようにして得られかつ分散形態で30〜80質量%の量で微粒子材料を含
むポリオールを周囲温度まで冷却するポリオールの調製方法に関する。
シアネートとイソシアネート反応性水素含有化合物とを発泡剤を使用して反応さ
せることによって得られた気泡性生成物を言い、そして特に反応性発泡剤として
水(尿素結合および二酸化炭素を生じて、そしてポリ尿素−ウレタンフォームを
生成する水とイソシアネート基の反応を伴う)で得られた気泡性生成物を含む。 2) 用語「平均公称水酸基官能価」は、実際にはある程度の熱不飽和のために
幾分が少なくなるがこれらの調製に使用される平均官能価(分子当たりの活性水
素の数)であるという前提の下にポリオール組成物の平均官能価(分子当たりの
水酸基数)を示すために本明細書において使用される。 3) 用語「平均」は、数平均を示すために使用される。
オール(以下、化合物1と言う)は、当該技術分野に公知のポリオール類から選
択し得る。ポリオールが平均当量1000〜3000および平均公称水酸基官能
価2〜4を有しているのが好ましい。
ステルアミドポリオール類、ポリチオエーテルポリオール類、ポリカーボネート
ポリオール類、ポリアセタールポリオール類およびポリオレフィンポリオール類
から選択し得る。
チレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドあるいはテトラ
ヒドロフランを多官能性開始剤の存在下に重合することによって得られた生成物
を含む。好適な開始剤化合物は、複数の活性水素原子を含有し、そして水、ブタ
ンジオール、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、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エタノールアミン、ジ
エタノールアミン、トリエタノールアミン、トルエンジアミン、ジエチルトルエ
ンジアミン、フェニルジアミン、トルエンジアミン、フェニルジアミン、ジフェ
ニルメタンジアミン、エチレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、シクロヘキ
サンジメタノール、レソルシノール、ビスフェノールA、グリセロール、トリメ
チロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトールお
よびソルビトールを含む。開始剤および/または環式オキサイドの混合物も使用
し得る。
エチレンオキサイド(EO)に基づくものが好ましい。これらが、POおよびE
Pの両方に基づく場合、ポリオール中のオキシエチレン基の量は、ポリオール類
の質量に基づいて計算して5〜90質量%、好ましくは5〜50質量%および最
も好ましくは5〜25質量%の範囲であることができる。オキシプロピレンおよ
びオキシエチレン基を含むポリオール類を使用する場合、ポリオール類は、ブロ
ックコポリマー、ランダムコポリマーおよびこれらの組合せであり得る。特に好
ましいポリエーテルポリオールは、ポリマー鎖の末端であるオキシエチレン基5
〜25質量%を有するポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオール(い
わゆるEO先端EO/POポリオール類)である。
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、1,4−ブタン
ジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサ
ンジメタノール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトー
ルまたはポリエーテルポリオール類あるいはかかる多価アルコールの混合物と、
多価カルボン酸、特に二価カルボン酸あるいはこれらのエステル生成誘導体、例
えば琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸またはこれらのジメチルエステル類、セバ
シン酸、無水フタル酸、無水テトラクロロフタル酸またはジメチルテレフタレー
トあるいはこれらの混合物との水酸基末端反応生成物が挙げられる。ラクトン類
、例えばカプロラクトンをポリオール類と組合せてあるいはラクトン類のヒドロ
キシカルボン酸、例えばヒドロキシカプロン酸を重合して得られたポリエステル
も使用し得る。
ミンをポリエステル化混合物中に導入することによって得ることができる。 使用し得るポリチオエーテルポリオール類として、チオジグリコールを単独で
あるいは他のグリコール類、アルキレンオキサイド、ジカルボン酸、ホルムアル
デヒド、アミノアルコールまたはアミノカルボン酸とともに縮合することによっ
て得られた生成物が挙げられる。
−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジ
エチレングリコールまたはテトラエチレングリコールと、ジアリールカーボネー
ト、例えばジフェニルカーボネートとあるいはホスゲンとを反応させることによ
って得られた生成物が挙げられる。
レングリコール、トリエチレングリコールまたはヘキサンジオールとホルムアル
デヒドとを反応させることによって調製されたものが挙げられる。好適なポリア
セタール類はまた、環式アセタールを重合することによっても調製し得る。
コポリマーが挙げられ、そして好適なポリシロキサンポリオールとしてポリジメ
チルシロキサンジオール類およびトリオール類が挙げられる。
1として使用するのが好ましい。 複数の−OH、>NHおよび/または−NH2基を有し、1活性水素原子当た
りの当量400までを有するイソシアネート反応性化合物(以下「化合物2」と
言う)は、当量200までを有するのが好ましく、そしてアルカノールアミン類
、低当量アミン開始ポリエーテルポリオール類、ヒドラジン類、ジヒドラジン類
、尿素、低当量水酸基末端化合物、例えばエチレングリコール、グリセリン、グ
リコールエーテル類、ペンタエリスリトールまたはこれらの混合物から選択し得
る。
ン類、特にアルカノール基が炭素原子数2〜6、好ましくは2〜3であるものが
挙げられる。モノ−およびジアルカノールアミン類は、1個のN−アルキル置換
基、好ましくは炭素原子数1〜6のN−アルキル置換基を有していてもよい。こ
れらのうちモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン
、N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−ブチルエタ
ノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ト
リイソプロパノールアミン、N−メチルイソプロパノールアミン、N−エチルイ
ソプロパノールアミンおよびN−プロピルイソプロパノールアミンが好ましい。
環式、および芳香族アミン、例えばエチレンジアミン、1,2−および1,3−
プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ドデ
カメチレンジアミン、トリメチルジアミノヘキサン、N,N’−ジメチルエチレ
ンジアミン、エチレンジアミンの高級同族体、例えばジエチレントリアミン、ト
リエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミン、プロピレンジアミンの
同族体、4−アミノベンジルアミン、4−アミノフェニルエチルアミン、ピペラ
ジン、N,N’−ビスアミノメチルジプロピレントリアミンおよび1−アミノ−
3,3,5−トリメチル−5−アミノメチルシクロヘキサンが挙げられる。
ルキル、シクロヘキシルまたはフェニル基を有するモノ置換またはN,N’−ジ
置換ヒドラジン類が挙げられる。ヒドラジン自身がこれらのうち好ましい。
酸、琥珀酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マレイン酸、フマル酸、
フタル酸、イソフタル酸およびテレフタル酸のヒドラジン類およびヒドラジンモ
ノカルボン酸の二価または多価アルコールおよびフェノール類のエステル類が挙
げられる。
ルカノールアミン、特にジ−およびトリアルカノールアミンである。最も好まし
い化合物は、トリエタノールアミンである。
よび/または脂環式のものから選択し得る。例えば、ジイソシアネート類、例え
ばm−およびp−フェニルジイソシアネート、トルエン−2,4−ジイソシアネ
ート、トルエン−2,6−ジイソシアネート、これらのトルエンジイソシアネー
ト異性体の混合物、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、テトラメチレ
ン−1,4−ジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、
ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート(および異性体)、ナフチレン−1,5
−ジイソシアネート、1−メチルフェニル−2,4−フェニルジイソシアネート
、4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’
−ビフェニレンジイソシアネートおよび3,3’−ジメチルジフェニルプロパン
−4,4’−ジイソシアネート、トリイソシアネート類、例えばトルエン−2,
4,6−トリイソシアネートおよびテトライソシアネート類、例えば4,4’−
ジメチルジフェニルメタン−2,2’,5,5’−テトライソシアネートである
。
ト官能価3以上を有するジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)(かかる
同族体を含むかかるジイソシアネートは粗製MDIまたはポリマー状MDIまた
はかかる粗製MDIまたはポリマー状MDIとMDIとの混合物として知られて
いる)およびその変性変形体である。
I、2,4’−MDIおよび2,2’−MDI10質量%未満の4,4’−MD
Iと2,4’−MDIとの異性体混合物およびカルボジイミド、ウレトンイミン
、イソシアヌレート、ウレタン、アロファネート、尿素および/またはビウレッ
ト基を含有する変性変形体から選択し得る。4,4’−MDI、2,2’−MD
I10質量%未満の4,4’−MDIと2,4’−MDIとの異性体混合物およ
び過剰のMDIと分子量1000未満およびNCO含有率20%以上および好ま
しくは25質量%以上を有するポリオールとを反応させることによって得られる
NCO含有率20質量%以上および好ましくは25質量%以上を有するウレトン
イミドおよび/またはカルボジイミド変性MDIが好ましい。
アネートは、いわゆるポリマー状あるいは粗製MDIである。 ポリマー状あるいは粗製MDIは当該技術分野に周知である。これらは、アニ
リンおよびホルムアルデヒドの酸縮合により得られたポリアミン類の混合物のホ
スゲン化によって作製される。
ニリンとホルムアルデヒドとの強酸、例えば塩酸の存在下での縮合により、より
高い官能価のポリメチレンポリフェニレンポリアミンとともにジアミノジフェニ
ルメタンを含有する反応生成物が得られるが、正確な組成は特に公知の方法でア
ニリン/ホルムアルデヒド比に依存する。ポリイソシアネートは、ポリアミン混
合物のホスゲン化により作製され、そしてジアミン、トリアミンおよびより多価
のポリアミンの種々の割合とすると、関連する割合のジイソシアネート類、トリ
イソシアネートおよびより多価のポリイソシアネート類を生じる。かかる粗製ま
たはポリマー状MDI組成物におけるジイソシアネート、トリイソシアネートお
よびより多価のイソシアネートの相対的割合は、組成物の平均官能価、すなわち
1分子当たりのイソシアネート基の平均数を決定する。出発材料の割合を変化さ
せることによって、ポリイソシアネート組成物の平均官能価を、2または3より
若干多くあるいはより一層高くすることができる。しかしながら、実際には、平
均イソシアネート官能価は、2.3〜2.8の範囲であることが好ましい。かか
るポリマー状あるいは粗製MDIのNCO価は、30質量%以上である。ポリマ
ー状または粗製MDIは、ジフェニルメタンジイソシアネートを含み、残部は、
ポリアミンのホスゲン化によるかかるポリイソシアネート類の製造において生成
された副生成物とともに官能価2以上のポリメチレンポリフェニレンポリイソシ
アネートである。カルボジイミド、ウレトンイミド、イソシアヌレート、ビウレ
ット基を含む、かかる粗製またはポリマー状MDIの更なる変性変形体も同様に
使用でき、特に前記ウレトンイミドおよび/またはカルボジイミド変性されたも
のが好ましい。ポリイソシアネート類の混合物も同様にして使用できる。
、60〜100℃、最も好ましくは70〜95℃である。化合物1と化合物2の
高せん断混合は好ましくは、10分ないし3時間、最も好ましくは30分ないし
2時間半行われる。当業者は、適当なミキサを使用して高せん断条件を生み出す
ことができるであろう。好ましくは、混合効率がSilverson HX−3
0スペシャルを毎分500回転以上、より好ましくは毎分1000回転以上で使
用した際に得られるものと同等かそれ以上であるような方法で混合を行うのが好
ましい。化合物1および化合物2を、周囲条件で一緒にして、そして引き続いて
上記温度に加熱し、そして高せん断混合に供する。化合物1および所望により化
合物2を予備加熱するのが好ましい。この予備加熱は、化合物1を高せん断混合
しながら、従って高せん断混合により発生した熱も使用して行うのが好ましい。
化合物1を予備加熱したら、化合物2をこれに添加し、必要により付加的な少量
の化合物1を添加する。ポリイソシアネートの添加を徐々に行う。ここで徐々に
とは、ポリイソシアネートを所定の長時間かけて、最初の添加と最後の添加との
間の時間が1〜100時間、好ましくは2〜50時間、最も好ましくは2〜20
時間となるように添加することを意味し、ポリイソシアネートの添加をポリイソ
シアネートの全量の5質量%以上を最初の10%の時間に添加し、ポリイソシア
ネートの全量の5質量%以上を最後の10%の時間に添加するのが好ましく、よ
り好ましくは添加を10%以下の変動で一定の速度(グラム/分)で行う。高せ
ん断条件を保持しつつ、温度を60〜120℃、好ましくは80から110℃に
保持する。成分間の反応が発熱反応であり、そして高せん断混合が熱を発生する
ので、ある程度の温度制御が必要であろう。これは冷却することによりまたはポ
リイソシアネートの流速をゆっくりとあるいは一時的に中断することによりある
いはこれらの組合せにより達成することができる。
〜120分、好ましくは15〜60分、混合物をさらに反応させる。最後に、高
せん断混合を停止した後、所望により得られた本発明による生成物を周囲温度ま
で冷却する。化合物1、化合物2およびイソシアネートの相対的量は、所望とす
る微粒子材料の量および選択された成分に依存する。化合物2は化合物1よりも
反応性であるが化合物1および化合物2の両方ともイソシアネートに対して反応
性であるので、使用量の化合物2におけるイソシアネート反応性水素の総数が使
用量のポリイソシアネートにおけるイソシアネート基の総数を超える量で化合物
2を使用することが好ましく、好ましくは化合物2におけるイソシアネート反応
性水素の数がイソシアネート基よりも10〜200、より好ましくは25〜10
0%高いことが好ましい。
続的または連続的に行うことができる。方法を回分式に行う場合、バッチ当たり
作製される微粒子材料を含むポリオール組成物の全量は10kg以上であること
が好ましく、そして25kg以上であることがより好ましい。というのはより大
きいバッチを作製する際に、本発明の方法の利点が特に際立つからである。化合
物1は、必要により少量の予め作製されたPIPAポリオールを含むことができ
、その際にその量は、微粒子材料の量が0.1〜10、好ましくは0.5〜5質
量%となるような量である。
場合、驚くべきことに本発明による方法が高い微粒子材料含有率、すなわち40
〜80質量%、好ましくは40〜70質量%で低粘度、すなわち25℃で500
0〜25000mPa.sを有するPIPAポリオールを導くことを見出した。
40〜80質量%の量の分散された形態での微粒子材料を含むポリオール組成物
であって、前記組成物は25℃で粘度5000〜25000mPa.sを有し、
そして前記微粒子材料は、複数の水酸基、第1アミンおよび/または第2アミン
基を含み、そして400までの当量を有するイソシアネート反応性化合物と、必
要によりその同族体を含みそしてイソシアネート官能価3以上を有するジフェニ
ルメタンイソシアネートおよび/またはかかるポリイソシアネートの変性変形体
の反応生成物を含むポリオール組成物に関する。かかるPIPAポリオールから
作製されたフォームは、トルエンジイソシアネートに基づくPIPAポリオール
より驚くべきほど良好な圧縮永久歪を示す。 実施例 使用成分:Daltocel F-428(1124kg)ポリオール(Da
ltocelはHuntsman ICI Chemicals LLCの商標
である。Daltocel−F−428は、Huntsman Polyure
thanes製のポリエーテルポリオールである)、トリエタノールアミン(純
度99%、TELA)380kgおよびSuprasec 2020ポリイソシ
アネート(Huntsman Polyurethanes製、Suprase
cはHuntsman ICI Chemicals LLCの商標である。)
678kg。
、そして85℃に加熱した。高せん断混合を停止し、そして残りのポリオールお
よびTELAを別々に添加した。高せん断混合を再び開始し、そしてポリオール
中にTELAを乳化したエマルジョンを生成しながら混合物を82℃に加熱した
。高せん断混合を再び開始してから82℃の温度に到達するまでの時間は45分
であった。
合物を冷却し、ポリイソシアネートを1.35リットル/分の速度で添加した。
ポリイソシアネートを添加した後、温度を82〜100℃で保持しながらバッチ
をさらに30分間反応させた。次いで、高せん断混合を停止し、そしてバッチを
周囲温度にまで冷却した。Silverson HX−30スペシャルを用いて
毎分1460回転で高せん断を行った。微粒子材料が約50質量%分散された本
発明のポリオールが得られた。このPIPAポリオールの粘度は、25℃で15
000mPa.sであった。
ォームは良好な性質、特に耐力特性および永久圧縮歪性を示した。
Claims (10)
- 【請求項1】 分散された形態での微粒子材料を含むポリオールであって、
前記微粒子材料の量が全組成物中に対して計算して30〜80%であるポリオー
ルの調製方法において、 複数の水酸基、第1アミンおよび/または第2アミン基を含み、そして400
までの当量を有するイソシアネート反応性化合物を、当量1000〜5000お
よび平均公称水酸基官能価2〜6を有するポリオール中に60〜100℃の温度
で高せん断混合条件下に乳化させ、 温度を60〜120℃に保持し、そして高せん断条件を保持しつつ、ポリイソ
シアネートを徐々にこのようにして形成されたエマルジョンに添加し、 全てのポリイソシアネートを添加した後の反応性混合物を、温度を60〜12
0℃に保持しつつ、さらに10分ないし2時間反応させ、 高せん断混合を停止し、そして必要により このようにして得られかつ分散形態で30〜80質量%の量で微粒子材料を含
むポリオールを周囲温度まで冷却する ポリオールの調製方法。 - 【請求項2】 ポリオールがポリエーテルポリオールである請求項1に記載
の方法。 - 【請求項3】 イソシアネート反応性化合物が、アルカノール基が2〜6個
の炭素原子を有するアルカノールアミンである請求項1または請求項2に記載の
方法。 - 【請求項4】 イソシアネート反応性化合物が、トリエタノールアミンであ
る請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 ポリイソシアネートが、必要によりその同族体を含みイソシ
アネート官能価3以上を有するジフェニルメタンイソシアネートおよび/または
かかるポリイソシアネートの変性変形体である請求項1ないし請求項4のいずれ
か1項に記載の方法。 - 【請求項6】 微粒子材料の量が40〜70質量%である請求項1ないし請
求項5のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 分散された形態でかつ全組成物中に対して計算して40〜8
0質量%の量の分散された形態での微粒子材料を含むポリオール組成物であって
、前記組成物は25℃で粘度5000〜25000mPa.sを有し、そして前
記微粒子材料は、複数の水酸基、第1アミンおよび/または第2アミン基を含み
、そして400までの当量を有するイソシアネート反応性化合物と、必要により
その同族体を含みそしてイソシアネート官能価3以上を有するジフェニルメタン
イソシアネートおよび/またはかかるポリイソシアネートの変性変形体の反応生
成物を含むポリオール組成物。 - 【請求項8】 微粒子材料の量が40〜70質量%である請求項7に記載の
ポリオール組成物。 - 【請求項9】 前記ポリオールがポリエーテルポリオールである請求項7ま
たは請求項8に記載のポリオール組成物。 - 【請求項10】 イソシアネート反応性化合物がアルカノール基が2〜6炭
素原子を有するアルカノールアミンである請求項7ないし請求項9のいずれか1
項に記載のポリオール組成物。
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