JP2006045568A - 超高固形分含量を有するポリマーポリオール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 このようなポリマーポリオールは、(A)ベースポリオール、(B)高性能予備生成安定剤、および(C)少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマーを、(D)少なくとも1種のラジカル重合開始剤および(E)少なくとも1種の連鎖移動剤の存在下でラジカル重合することにより得られ、得られたポリマーポリオールは60wt%以上固体含量を有する。
【選択図】なし
Description
と等しいかまたはそれ以下の動粘度(単位:cSt)を有する。また、このポリマーポリオールは、好ましくは、本質的に100%が150メッシュふるいを通過し、非常に多量、好ましくは少なくとも約99%、最も好ましくは約100%が700メッシュふるいを通過するような生成物安定性を示す。
予備生成安定剤という用語は、反応性不飽和を含むマクロマー(例えば、アクリレート、メタクリレート、マレエート等)をモノマー(すなわち、アクリロニトリル、スチレン、メチルメタクリレート等)と、任意に希釈剤または溶媒(すなわち、メタノール、イソプロパノール、トルエン、エチルベンゼン、ポリエーテルポリオール等)中で反応させてコポリマー(例えば、低固体含量(例えば、<20%)または可溶性グラフト等を有する分散体)を得ることによって生成される中間体と定義される。
OH=(56.1×1000×f)/分子量
(式中、OHはポリオールのヒドロキシル価を表し、fはポリオールの官能価、すなわち、ポリオール1分子当たりのヒドロキシル基の平均数を表し、分子量はポリオールの分子量を表す。)
のラジカル重合生成物を含み、ここで、該付加物は有機ポリイソシアネートとさらに付加物を形成することができる。
(1)マクロマーまたは他の適切な前駆体;
(2)ラジカル重合可能なエチレン性不飽和モノマー、好ましくは、アクリロニトリルおよび、それらと共重合可能な、少なくとも1種の他のエチレン性不飽和コモノマー、
(3)ラジカル重合開始剤;
および
(4)(1)、(2)、および(3)は可溶であるが生じる予備生成安定剤は本質的に不溶である、液体希釈剤または連鎖移動剤、
を含む組成物から誘導される。
配合物の成分1:約10〜40 wt%
成分2:約10〜30 wt%
成分3:約0.01〜2 wt%
成分4:約30〜80 wt%
1.安定な超高固形分ポリマーポリオール組成物であって:
(A)ベースポリオール;
(B)高性能予備生成安定剤;
および
(C)少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマー;
の
(D)少なくとも1種のラジカル重合開始剤;
および
(E)連鎖移動剤;
の存在下における反応生成物を含む組成物。
2.固体含量が60wt%を超える前記第1項に記載のポリマーポリオール。
3.固体含量が60wt%を超え約85wt%までである前記第1項に記載のポリマーポリオール。
4.固体含量が60wt%を超え約82wt%までである前記第1項に記載のポリマーポリオール。
5.ポリマーポリオールは、
と等しいかまたはそれ以下の動粘度を有し、ポリマーポリオールは、本質的に100%が150メッシュふるいを通過し、かつ少なくとも99%が700メッシュふるいを通過するような生成物安定性を有する、前記第1項に記載のポリマーポリオール。
6.生成物安定性は、少なくとも99.5%が700メッシュふるいを通過するようなものである、前記第5項に記載のポリマーポリオール。
7.前記ラジカル重合開始剤(D)が過酸化物開始剤、アゾ開始剤およびそれらの混合物からなる群から選択される、前記第1項に記載のポリマーポリオール。
8.前記ラジカル重合開始剤(D)が、t−アミルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシジエチルアセテート、ジラウロイルパーオキシド、ジオクタノイルパーオキシド、ジデカノイルパーオキシド、ジドデカノイルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジベンゾイルパーオキシド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシピバレート、ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、1,1−ジメチル−3−ヒドロキシブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートおよびそれらの混合物からなる群から選択される過酸化物開始剤である、前記第7項に記載のポリマーポリオール。
9.前記ラジカル重合開始剤(D)が、2,2−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)およびそれらの混合物からなる群から選択されるアゾ開始剤である、前記第7項に記載のポリマーポリオール。
10.前記エチレン性不飽和モノマー(C)が、アクリルニトリル、スチレン、ジブロモスチレン、塩化ビニリデンおよびそれらの混合物からなる群から選択される、前記第1項に記載のポリマーポリオール。
11.前記エチレン性不飽和モノマーが、スチレンおよびアクリロニトリルを100:0〜40:60の重量比で含む、前記第10項に記載のポリマーポリオール。
12.前記高性能予備生成安定剤(B)が前駆体としての有機基をベースとする、前記第1項に記載のポリマーポリオール。
13.連鎖移動剤(E)の総量が、ポリマーポリオールの重量を基準にして、約0.1wt%〜30wt%の範囲にある、前記第1項に記載のポリマーポリオール。
14.前記ベースポリオールが10〜1,000のヒドロキシル価および2〜8の官能価を有する、前記第1項に記載のポリマーポリオール。
15.安定な超高固形分ポリマーポリオールの製造方法であって:
(1)(A)ベースポリオール;
(B)高性能予備生成安定剤;
および
(C)少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマー;
を
(D)少なくとも1種のラジカル重合開始剤;
および
(E)連鎖移動剤;
の存在下でラジカル重合することを含む方法。
16.固体含量が60wt%を超える前記第15項に記載の方法。
17.固体含量が60wt%を超え約85wt%までである前記第15項に記載の方法。
18.固体含量が60wt%を超え約82wt%までである前記第15項に記載の方法。
19.ポリマーポリオールは、
と等しいかまたはそれ以下の動粘度を有し、ポリマーポリオールは、本質的に100%が150メッシュふるいを通過し、かつ少なくとも99%が700メッシュふるいを通過するような生成物安定性を有する、前記第15項に記載の方法。
20.生成物安定性は、少なくとも99.5%が700メッシュふるいを通過するようなものである、前記第19項に記載の方法。
21.前記ラジカル重合開始剤(D)が過酸化物開始剤、アゾ開始剤、およびそれらの混合物からなる群から選択される、前記第15項に記載の方法。
22.前記ラジカル重合開始剤(D)が、t−アミルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシジエチルアセテート、ジラウロイルパーオキシド、ジオクタノイルパーオキシド、ジデカノイルパーオキシド、ジドデカノイルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジベンゾイルパーオキシド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシピバレート、ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、1,1−ジメチル−3−ヒドロキシブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートおよびそれらの混合物からなる群から選択される過酸化物開始剤である、前記第21項に記載の方法。
23.前記ラジカル重合開始剤(D)が、2,2−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)およびそれらの混合物からなる群から選択されるアゾ開始剤である、前記第21項に記載の方法。
24.前記エチレン性不飽和モノマー(C)が、アクリルニトリル、スチレン、ジブロモスチレン、塩化ビニリデンおよびそれらの混合物からなる群から選択される、前記第15項に記載の方法。
25.前記エチレン性不飽和モノマーが、スチレンおよびアクリロニトリルを100:0〜40:60の重量比で含む、前記第24項に記載の方法。
26.前記高性能予備生成安定剤(B)が、前駆体としての有機基をベースとする、前記第15項に記載の方法。
27.連鎖移動剤(E)の総量が、ポリマーポリオールの重量を基準にして、約0.1wt%〜30wt%の範囲にある、前記第15項に記載の方法。
28.前記ベースポリオールが、2〜8の官能価および10〜1,000のヒドロキシル価を有する、前記第15項に記載の方法。
29.重合を80〜150℃の温度で行う前記第15項に記載の方法。
30.ポリイソシアネート成分およびイソシアネート反応性成分の反応生成物を含むポリウレタン発泡体であって、イソシアネート反応性成分の少なくとも一部が前記第1〜14項のいずれかに記載のポリマーポリオールを含むポリウレタン発泡体。
31.ポリウレタン発泡体の製造方法であって、ポリイソシアネート成分をイソシアネート反応性成分と反応させることを含み、該イソシアネート反応性成分の少なくとも一部が前記第1〜14項のいずれかに記載のポリマー ポリオールを含む方法。
ポリオールA: 水酸化カリウム触媒の存在下、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドをソルビトールと反応させ、精製して触媒を除去することによって製造されたポリオール。このポリオールは約16wt%のエチレンオキシドをキャップとして含み、約28のヒドロキシル価を有する。
ポリオールB: 水酸化カリウム触媒の存在下、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドをソルビトールと反応させ、精製して触媒を除去することによって製造されたポリオール。このポリオールは約8wt%のエチレンオキシドを内部ブロックとして含み、約28のヒドロキシル価を有する。
ポリオールC: エチレンオキシドをグリセロールと約330の当量まで反応させることによって製造されたポリアルキレンオキシドトリオール。これは約90%のエチレンオキシドである。
ポリオールD: 水酸化カリウム触媒の存在下、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドをグリセロールおよびソルビトールと反応させ、精製して触媒を除去することによって製造されたポリオール。このポリオールは約19wt%のエチレンオキシドをキャップとして含み、約32のヒドロキシル価を有する。
ベースポリオールB: 水酸化カリウム触媒の存在下、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドをグリセロールと反応させ、精製して触媒を除去することによって製造されたポリオール。このポリオールは約10wt%の内部レンオキシドを含み、約52のヒドロキシル価および約500cStの粘度を有する。
ベースポリオールC: 複金属シアン化物錯体触媒の存在下、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドをグリセロールと反応させることによって製造されたポリオール。このポリオールは約12wt%の内部エチレンオキシドを含み、約52のヒドロキシル価および約510cStの粘度を有する。
TMI: Cytec IndustriesからTMIRとして販売されているイソプロペニルジメチルベンジルイソシアネート(不飽和脂肪族イソシアネート)。
開始剤A: アゾビス2−メチルプロパンニトリル、E.I. Du Pont de Nemours and Co.からVAZO 64として市販されているラジカル重合開始剤。
開始剤B: アゾビス2−メチルブチロニトリル、E.I. Du Pont de Nemours and Co.からVAZO 67として市販されているラジカル重合開始剤。
開始剤C: 三級アミルパーオキシピバレート、AtofinaからLuperox 554M75の商品名で市販されているラジカル重合開始剤。
開始剤D: 3−ヒドロキシ−1,1−ジメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、AtofinaからLuperox 665M50の商品名で市販されているラジカル重合開始剤。
開始剤E: 三級アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、AtofinaからLuperox 575の商品名で市販されているラジカル重合開始剤。
開始剤F: ラウリルパーオキシド、AtofinaからLuperox LPの商品名で市販されているラジカル重合開始剤。
開始剤G: 三級ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、Atofinaからt-Butyl Peroctoateの商品名で市販されているラジカル重合開始剤。
触媒B: Dow Chemical CompanyからNIAX Catalyst C-183として販売されている、発泡体に適したポリウレタンアミン触媒。
触媒C: GE SiliconesからNIAX Catalyst A-33として販売されている、発泡体に適したポリウレタンアミン触媒。
触媒D: GoldschmidtからK-29として販売されている、発泡体に適したポリウレタンスズ触媒。
界面活性剤A: GE SiliconesからL-620として発泡体における使用のために販売されているシリコーン界面活性剤。
界面活性剤B: GE SiliconesからU-2000として発泡体における使用のために販売されているシリコーン界面活性剤。
界面活性剤C: Air ProductsからDC-5043として発泡体における使用のために販売されているシリコーン界面活性剤。
粘度: Cannon Fenske粘度計によって測定される動粘度(cSt)。
濾過性: 濾過性は、ポリマーポリオールの試料1重量部(例えば、200グラム)を2重量部の無水イソプロパノール(例えば、400グラム)で希釈してあらゆる粘性負荷制限を排除し、すべてのポリマー/ポリオールおよびイソプロパノール溶液が重力によって150メッシュまたは700メッシュふるいを通過するように、ふるいの所定断面積に対して所定量のメタノール(例えば、11/8in.径)を用いることによって決定する。150メッシュふるいは105ミクロンの平均網目開口を有する方形網目を有し、「Standard Tyler」150方形メッシュふるいと呼ばれる。700メッシュふるいはDutchツイル織りで製造される。用いた実際のふるいは30ミクロンの公称開口を有していた。1200秒以内にふるいを通過する試料の量をパーセントで報告し、100パーセントの値は99パーセントを超えるものがふるいを通過することを示す。
マクロマーA: ポリオールA(100部)、TMI(0.5部)、MDI(0.5部)および100ppmのオクタン酸スズ触媒を75℃で2時間加熱することにより調製。
マクロマーB: ポリオールB(100部)、TMI(2部)、および100ppmのオクタン酸スズ触媒を75℃で2時間加熱することにより調製。
マクロマーC: ポリオールA(100部)、TMI(2部)、MDI(0.5部)および100ppmのオクタン酸スズ触媒を75℃で2時間加熱することにより調製。
マクロマーD: ポリオールB(100部)、無水マレイン酸(1部)、エチレンオキシド(無水マレイン酸の1モル当たり1.5モルのエチレンオキシド)および60ppmの水酸化カリウム触媒を80℃で加熱することにより調製。その反応混合物をモルホリンでさらに異性化した。反応が完了した後、真空下でストリッピングすることによって過剰のオキシドを除去した。
マクロマーE: イソホロンジイソシアネート(2当量)、T−12触媒(300ppm)、および1,4−ベンゾキノン(500ppm)を十分に攪拌されている反応容器に充填し、50℃に加熱した。次に、HEMA(1当量)を添加し、反応混合物を一定遊離NCO含量(5.9%NCO)まで1.5時間攪拌してHEMA/IPDI付加物を調製した。3000gのポリオール(ポリオールAまたはポリオールB)を十分に攪拌されている反応容器に充填し、45℃に加熱した。その後、HEMA/IPDI付加物(97g)および100ppmのオクタン酸スズ触媒を添加し、反応混合物を75℃で2時間攪拌した。幾つかの場合においては、HEMA/IPDI付加物の添加に先立ってMDIを添加し、ポリオールのカップリングを促進した。
マクロマーF: メタクリル酸(0.65モル)を1モルのポリオール(ポリオールAまたはポリオールB)と、0.1wt%p−トルエンスルホン酸およびトルエンを溶媒として用いる共沸エステル化によって反応させた。トルエンおよび残留メタクリル酸を真空蒸留によって除去し、最終生成物を得た。測定されたモル比は0.45モル・メタクリレート/1モル・ポリオールであった。
マクロマーG: チタンブトキシド触媒(200ppm)の存在下、メチルメタクリレート(0.35モル)をポリオールAまたはポリオールB(0.58モル)と205℃で反応させた。分別蒸留カラムを用いて、メタノールを留去しながら、アクリレートをフラスコ内に保持した。次に、生じた混合物を180℃で真空ストリッピングし、残留メタノールおよびメチルメタクリレートを除去した。測定されたモル比は0.40モル・アクリレート/1モル・ポリオールであった。
予備生成安定剤は、1つの羽根車および4枚のバッフルを備えた連続攪拌タンク反応器(CSTR)(第1段階)およびプラグ・フロー反応器(第2段階)を含む2段階反応系で調製した。各々の反応器における滞留時間は約50分であった。反応物を供給タンクからインライン・スタティックミキサー、次いで供給管を介して反応器に連続的にポンプ送りし、よく攪拌した。反応混合物の温度は120±1℃で制御した。第2段階反応器からの生成物は、各段階における圧力を65psigに制御するように設計された圧力調節器を介して連続的にオーバーフローさせた。その後、予備生成安定剤を冷却器に通し、収集容器に回収した。予備生成安定剤の配合は表1に開示される。
この一連の実施例はポリマーポリオールの製造に関する。ポリマーポリオールは、1つの羽根車および4枚のバッフルを備えた連続攪拌タンク反応器(CSTR)(第1段階)およびプラグ・フロー反応器(第2段階)を含む2段階反応系で製造した。各々の反応器における滞留時間は約60分であった。反応物を供給タンクからインライン・スタティックミキサー、次いで供給管を介して反応器に連続的にポンプ送りし、それを十分に混合した。反応混合物の温度は設定値から1℃以内に制御した。第2段階反応器からの生成物は、各段階における圧力を45psigに制御するように設計された圧力調節器を介して連続的にオーバーフローさせた。その後、ポリマーポリオールを冷却器に通し、収集容器に回収した。粗生成物を真空ストリッピングして揮発物を除去した。生成物中の全ポリマーの量(wt%)を、ストリッピング前の粗製ポリマーポリオール中で測定された未反応モノマーの濃度から計算した。表2A〜2Dに、ポリマーポリオール実施例1〜実施例16の組成および特性を示す。
次の一連の実施例は上記ポリマーポリオールからの発泡体の製造に関する。実施例1および実施例2のポリマーポリオールを用いて以下の発泡体(発泡体1〜4)を2つの異なる発泡体配合物で製造した。発泡体1〜4の製造に用いた基本配合物は以下の通りである。ポリマーポリオール、任意のベースポリオール、アミン触媒(触媒Aまたは触媒B)、水、およびシリコーン界面活性剤(界面活性剤Aまたは界面活性剤B)を、バッフルを備えた1/2ガロン円筒容器に加えた。内容物を、2つのタービン羽根を有する攪拌機により2400rpmで60秒間、混合した。次に、その混合物を15秒間脱気した。脱気後、触媒Dを添加し、内容物を2400rpmで10秒間混合した。ミキサーを依然として回転させながら、トルエンジイソシアネートを添加して内容物を5秒間混合した。次いで、その混合物を14×14×6インチのダンボール箱に注入し、そこで反応が完了するまで自由に上昇させた。その後、発泡体をオーブン内において125℃で5分間加熱した。発泡体の特性をASTM Standard D-3574-66に従って測定した。
Claims (3)
- 安定な超高固形分ポリマーポリオール組成物であって:
(A)ベースポリオール;
(B)高性能予備生成安定剤;
および
(C)少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマー;
の
(D)少なくとも1種のラジカル重合開始剤;
および
(E)連鎖移動剤;
の存在下における反応生成物を含む組成物。 - 安定な超高固形分ポリマーポリオールの製造方法であって:
(1)(A)ベースポリオール;
(B)高性能予備生成安定剤;
および
(C)少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマー;
を
(D)少なくとも1種のラジカル重合開始剤;
および
(E)連鎖移動剤;
の存在下でラジカル重合することを含む方法。 - ポリイソシアネート成分およびイソシアネート反応性成分の反応生成物を含むポリウレタン発泡体であって、イソシアネート反応性成分の少なくとも一部が請求項1に記載のポリマーポリオールを含むポリウレタン発泡体。
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