JP2008184610A - アミンにより硬化されたポリウレタンおよびその製造 - Google Patents
アミンにより硬化されたポリウレタンおよびその製造 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】改善された加工特性を有する、イソシアネート末端プレポリマーを用いた注型に適した組成物を提供する。
【解決手段】2,4’−ジイソシアネートジフェニルメタン(2,4’−MDI)、ポリオール成分および脂肪族ジイソシアネートから製造されたポリウレタンプレポリマー。前記プレポリマーは、脂肪族、シクロ脂肪族および/または芳香族アミンによって硬化されて、硬化ウレタンエラストマーを形成し得る。2,4’−MDIモノマーに基づく硬化ウレタンエラストマーと比較して、前記プレポリマーは、エラストマーにより長い注入寿命を与える。前記プレポリマーは、硬化剤と混合した後、粘度増加速度が遅く、硬化工程の間にクラックを生じる傾向が低減される。硬化TDI−プレポリマーから製造され、場合によりH12−MDIを含有するポリ尿素/ウレタンと比較して、プレポリマーはより良い安全衛生態様を有する。
【選択図】なし
【解決手段】2,4’−ジイソシアネートジフェニルメタン(2,4’−MDI)、ポリオール成分および脂肪族ジイソシアネートから製造されたポリウレタンプレポリマー。前記プレポリマーは、脂肪族、シクロ脂肪族および/または芳香族アミンによって硬化されて、硬化ウレタンエラストマーを形成し得る。2,4’−MDIモノマーに基づく硬化ウレタンエラストマーと比較して、前記プレポリマーは、エラストマーにより長い注入寿命を与える。前記プレポリマーは、硬化剤と混合した後、粘度増加速度が遅く、硬化工程の間にクラックを生じる傾向が低減される。硬化TDI−プレポリマーから製造され、場合によりH12−MDIを含有するポリ尿素/ウレタンと比較して、プレポリマーはより良い安全衛生態様を有する。
【選択図】なし
Description
本発明は、トルエンジイソシアネートを不含有であるために、改善された加工特性、例えばより長い注入寿命、クラックしにくい傾向、並びにより良好な安全衛生態様を備えた、注型適性のポリウレタンおよび/またはポリウレタン/尿素エラストマー組成物に関する。本発明の注型適性エラストマーにおいて、イソシアネート末端キャップされたプレポリマーが用いられる。該プレポリマーおよびエラストマーの効果的な製造方法を開示する。該プレポリマーは、TDI−プレポリマーおよび脂肪族イソシアネート系プレポリマーであって同様の硬化特性を有するものに代替し得る。しかしながら、本発明のプレポリマーは改善された安全衛生態様を備える。
芳香族ポリイソシアネートは周知であって、ポリウレタンおよびポリウレタン/尿素エラストマーの製造において広く使用される。これらの芳香族ジイソシアネートには、一般的に、2,4−トルエンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トルエンジイソシアネート(2,6−TDI)、4,4’−メチレン−ビス−(フェニルイソシアネート)および2,4’−メチレン−ビス−(フェニルイソシアネート)(4,4’−MDIおよび2,4’−MDI)などの組成物が含まれる。ポリウレタンおよびポリウレタン/尿素エラストマーの製造では、芳香族ジイソシアネートは長鎖(高分子量)ポリオールと反応して遊離イソシアネート基を含有するプレポリマーを生じる。その後、このプレポリマーは、短鎖(低分子量)ポリオールまたは芳香族ジアミンによって鎖延長されてポリウレタンまたはポリウレタン/尿素エラストマー(これは、一般的に、ポリウレタンまたはウレタンとして既知である)を生じ得る。プレポリマーと硬化剤の液状混合物は、最終的に固体エラストマーが形成されるまで、絶えず粘度を増加させながら重合する。使用する連鎖延長剤または架橋剤(硬化剤)の中で、第1級および第2級ポリアルコール、芳香族ジアミン、および特に、4,4’−メチレン−ビス(2−クロロアニリン)、即ちMBOCAが、最も一般的である。MBOCAを使用すると、良好な機械的性質と許容できる加工回数を有するウレタンエラストマーの製造が可能となる。
MBOCAは、注型適性ポリウレタン製造において最も広範に使用される連鎖延長剤であるが、高温で分解し、並びに、かなり有毒かつエームス陽性(Ames positive)であるという不都合がある。MBOCAのこれらの否定的特徴は、ポリウレタン分野の専門家に連鎖延長剤としての代替材料の検討を促してきた。使用されてきた他のアミンの例としては、3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルメタンおよび3,5−ジメチル−3’,5’−ジイソプロピル−4,4’−ジアミノフェニルメタン、3,5−ジエチル−2,4−トルエンジアミンおよび/または3,5−ジエチル−2,6−トルエンジアミン(即ちDETDA)、4,4’−メチレン−ビス−(3−クロロ−2,6−ジエチルアニリン)、3,5−ジメチルチオ−2,4−トルエンジアミン、3,5−ジメチルチオ−2,6−トルエンジアミン、および3,5−ジアミノ−4−クロロ安息香酸−イソブチルエステルが挙げられる。これらのアミンは架橋剤として機能するが、得られるポリマー混合物の可使時間が短いため注型エラストマーのための合理的な加工時間が可能でない。
ポリウレタン製造に使用される別の硬化剤は、メチレンジアニリン(MDA)である。メチレンジアニリンは、脂肪族ジイソシアネートのみが存在する場合には、良好な硬化剤として当業者に広く知られている。その結果、MBOCAよりはるかに短い可使時間となる。この短い可使時間は、トルエンジイソシアネート(TDI)が存在すると悪化する。MDAの使用に関する毒性問題もある。
ポリウレタン用の別の鎖延長剤は、4,4’−メチレン−ビス(3−クロロ−2,6−ジエチルアニリン)(MCDEA、LonzacureとしてLonza Corporationから市販)である。この硬化剤原料はより毒性が低いと報告されているが、これはMBOCAよりはるかに速くイソシアネートと反応する。(Th. Voelker et al, Journal of Elastomers and Plastics, 20, 1988および同30th Annual Polyurethane Technical/Marketing Conference, October, 1986を参照)この硬化剤はイソシアネート末端化プレポリマー(TDI−ベースのプレポリマーまたは2,4’−MDI−ベースのプレポリマーを含む)と反応して所望特性を有するエラストマーを与えるが、それらは重合されるとクラックを生じる傾向にある。
遊離の未反応TDIモノマーの量および存在は、ウレタンの加工と製造に他の悪影響を有する。単核芳香族ジイソシアネート、例えばトルエンジイソシアネートの主たる問題は、それらが有毒であって、その分子量が低いためにそれらがかなり揮発性の傾向にあることである。従って、2,4’−MDI−ベースのプレポリマーは、はるかに良好な安全衛生態様である。しかしながら、アミンで架橋された純粋な4,4’−MDI−ベースのプレポリマーは、はるかに速い。
米国特許第5,077,371号は、遊離TDIが少ないプレポリマーを開示する。米国特許第4,182,825号も、未反応TDIの量が実質的に低減された、トルエンジイソシアネートでキャップされたヒドロキシ末端化ポリエーテルから作られたポリエーテル系プレポリマーを記述する。これらのプレポリマーを更に通常の有機ジアミンまたはポリオール硬化剤と反応させて、ポリウレタンを形成することができる。この特許の教示を連鎖延長剤としてのMCDEAの使用と組み合わせると、得られる固体エラストマーは、重合塊のクラッキングが起こり得る低強度を有するゲル段階に入る。より高レベルの遊離TDIを有する通常のTDIプレポリマーも、同様の不満足なゲル状態を生じる。
米国特許第5,077,371号
米国特許第4,182,825号
Th. Voelker et al, Journal of Elastomers and Plastics, 20, 1988
同30th Annual Polyurethane Technical/Marketing Conference, October, 1986
驚くべきことに、2,4’−MDIと脂肪族ジイソシアネートの両者によって製造された特定のプレポリマーは、3,5−ジアミノ−4−クロロベンゾ酸イソブチルエステルなどの連鎖延長剤と共に用いることができ、はるかに長いキャスティング時間をエラストマーに与え、そのためより長い時間および/またはより大きな物品および/または低減されたクラック傾向を付与するがこと判明した。この現象は、TDIと脂肪族ジイソシアネートの両者によって製造されたTDI系プレポリマー(米国特許第6,046,297号参照)についてのみ知られていた。本発明のプレポリマーはまた、長時間の注入寿命、およびそれらは有毒なTDIを含有しないためこの分野で知られるTDI系プレポリマーと比較して、はるかに良好な安全衛生態様を与える。MDIは、TDIよりもはるかに低い蒸気圧を有することが知られ、そのため、作業がより容易かつ安全である。本発明のための適当な脂肪族ジイソシアネートの例としては、1,1’−メチレン−ビス−(4−イソシアナト−シクロヘキサン)の3つの幾何異性体の混合物(まとめて「H12MDI」と略記される)であろう。そのような異性体の混合物は、市販されており、通常ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートと称される。これらの結果は驚くべきものである。
本発明によると、クラックしにくい傾向、長期化された注入寿命を含み、キャスティング作業中の向上した加工特性を備え、および有毒なTDIを含有しない注型適性のポリウレタンエラストマーを調製し得ることが判明した。
本発明は、2,4’−MDIと脂肪族ジイソシアネート、例えばl,l’−メチレン−ビス−(4−イソシアナトシクロヘキサン)、即ちH12MDIの異性体混合物の両者によって製造されたイソシアネート末端化プレポリマーであって、TDIモノマーを含まないが、TDIに基づくプレポリマーと同様の硬化特性を与える該プレポリマーを含んでなる。使用し得る適当な脂肪族ジイソシアネートの他の例としては、H12MDIの様々な純粋幾何異性体;イソホロンジイソシアネート(IPDI);1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)および1,4−シクロヘキサンジイソシアネート(CHDI)およびそれらの混合物が挙げられる。
本発明によると、これらのプレポリマーを、例えば、3,5−ジアミノ−4−クロロベンゾ酸イソブチルエステルなどの芳香族ジアミン硬化剤で硬化させて、向上した加工特性の所望特性を備えた注型適性のウレタン物品を生成し得る。
本発明の実施に際して、有機ジイソシアネート、例えば2,4’−MDIを、高分子量ポリエステルおよび/またはポリエーテルポリオールと反応させて、プレポリマーを製造する。好ましくは、有機ジイソシアネートは、2,4’−MDI異性体の量が80重量%より多い、好ましくは90重量%より多い、最も好ましくは97重量%より多い量で存在する、ジフェニルメタンジイソシアネートの異性体混合物を含む。ここでの好都合は、精製工程(例えば遊離イソシアネートを除去すること)を実施する必要がないことである。
少なくとも250の数平均分子量を有する、特にポリエーテルポリオールおよび/またはポリエステルポリオールを含む、高分子量ポリオールは、本発明のプレポリマーを製造するために用いられる。ポリオールの分子量は、好ましくは約500〜4000であり、1000〜2000の分子量が最も好ましい。しかしながら、高分子量ポリオールの分子量は10,000の高さであってよい。そこで、これらのポリオールは、これらの高値と低値を含むこれらの任意の組合せの間の範囲の分子量であってよく、例えば250〜10,000、好ましくは500〜4000、最も好ましくは1000〜2000であってよい。
本発明の好適なポリアルキレンエーテルポリオールは、一般式:
HO(RO)nH
〔式中、
Rは、アルキレン基を表し、
および
nは、得られるポリエーテルポリオールが少なくとも250、好ましくは少なくとも500の数平均分子量を有するように、十分大きな整数を表す。〕
によって表し得る。
これらのポリアルキレンエーテルポリオールは、ポリウレタン生成物の周知の成分であって、例えば、環状エーテル(例えばアルキレンオキシド)とグリコール、ジヒドロキシエーテルなどの既知の方法による重合によって製造することができる。
本発明の好適なポリアルキレンエーテルポリオールは、一般式:
HO(RO)nH
〔式中、
Rは、アルキレン基を表し、
および
nは、得られるポリエーテルポリオールが少なくとも250、好ましくは少なくとも500の数平均分子量を有するように、十分大きな整数を表す。〕
によって表し得る。
これらのポリアルキレンエーテルポリオールは、ポリウレタン生成物の周知の成分であって、例えば、環状エーテル(例えばアルキレンオキシド)とグリコール、ジヒドロキシエーテルなどの既知の方法による重合によって製造することができる。
ポリエステルポリオールは、通常、二塩基酸(通常はアジピン酸であるが、他の成分、例えばグルタル酸、セバシン酸、またはフタル酸も存在してよい)とジオール、例えばエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオールなど(直鎖状ポリマーセグメントが必要とされる)との反応によって製造される。より高い官能価の単位、例えばグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなどを、鎖分枝または最終的な架橋を欲する場合には、ポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオールのいずれかと一緒に用いてよい。
あるポリエステルポリオールは、その製造においてカプロラクトンおよび二量化不飽和脂肪酸を使用する。興味深い別の種類のポリエステルポリオールは、開始剤を存在させたε−カプロラクトンの付加重合によって得られるものである。使用できるさらに他のポリオールは、少なくとも2個のヒドロキシル基を有し、その基本骨格がブタジエンおよびイソプレンモノマーなどのモノマーの重合または共重合によって得られたものである。
本発明の好適なポリオールは、ポリアルキレンエーテルである。この種の化合物の最も好適なポリオールには、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)が含まれる。ポリカーボネートポリオールを使用することもできる。
本発明の全ポリオールブレンド部分は、既述のような高分子量ポリオール、および低分子量ポリオールの組合せであってよい。脂肪族グリコールは好適な低分子量ポリオールである。適当な脂肪族ポリオールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、などである。
最も好適な低分子量ポリオールは、ジエチレングリコールである。一般に、低分子量ポリオールの重量は、高分子量ポリオールと低分子量ポリオールの合計重量の20重量%以下とすべきである。好適な重量範囲は合計重量の0〜15重量%;より好適には合計重量の0〜8重量%である。
2,4’−MDI−ベースのプレポリマーは、使用する2,4’−MDIを、必要に応じて使用してよい任意の他の通常のジイソシアネートと一緒に溶解または溶融し、ポリオールまたはポリオールブレンドを添加し、および温度を室温から150℃の高さの温度に必要な時間保持して、利用できる全てのヒドロキシル基を反応させることによって製造される。好適な反応温度は、30℃以上〜100℃以下であり、より好適には50℃以上〜85℃以下である。
また、ポリオールを供給することができ、イソシアネートをそれに添加する。
また、ポリオールを供給することができ、イソシアネートをそれに添加する。
2,4’−MDIプレポリマーが生成すると、次いで、例えばH12MDIなどの脂肪族ジイソシアネート、および/または脂肪族ジイソシアネートから調製されるプレポリマーを、生成した2,4’−MDIプレポリマーに添加する。
脂肪族ジイソシアネートモノマーをプレポリマーに添加する場合には、好適なモノマーはH12MDIであるか、または比較的高分子量、低揮発性、および低毒性である別の脂肪族ジイソシアネートモノマーである。例えば1,4−シクロヘキサンジイソシアネート(CHDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)および/またはヘキサメチレンジイソシアネート(HDI))などのより揮発性の脂肪族ジイソシアネートを使用する場合には、その揮発性を低減するために、それらをプレポリマーとして使用するのが好ましい。より好ましくは、CHDI、HDIおよび/またはIPDIのような揮発性の脂肪族ジイソシアネートのプレポリマーは、約0.4重量%より少ない遊離未反応モノマーを含有すべきである。必要であれば、抽出、蒸留、または吸収のような通常の分離技術を使用して、遊離モノマーを除去することができる。
H12MDI(または他の脂肪族ジイソシアネート)から調製されたプレポリマーを2,4’−MDIプレポリマーに添加する場合には、2,4’−MDIプレポリマーと同様の方法でH12MDIプレポリマーを調製してよい。しかしながら、2,4’−MDIに対してH12MDIはポリオールとの反応性が遅いため、より高い反応温度が用いられる。好適な温度は70℃〜140℃;より好適には80℃〜130℃である。遊離H12MDIは、必要に応じて、既述した伝統的な分離方法によってプレポリマーから除去してよい。
芳香族または脂肪族ジイソシアネートのいずれかによってプレポリマーを調製する際、反応物質中でのイソシアネート基とヒドロキシル基の化学量論比は、幾分低いおよび高い比率が許容されるが、好ましくは1.5:1〜20:1とすべきである。該比率がはるかに低いと、イソシアネート−末端化ポリウレタンの分子量が大きくなり、塊状物の粘度によって連鎖延長剤のプレポリマー中への混合がかなり困難となる。2個のイソシアネート基と1個のヒドロキシル基の比率が、二官能性ポリアルキレンエーテルまたはエステルポリオールのジイソシアネートによるエンドキャッピングに対する理論比である。20:1の比率に近づく過剰比率だと、混合物中で高水準の遊離ジイソシアネートとなり、これを引き続き高コストで除去しなければならない。好適な範囲は、2,4’−MDIのプレポリマーについては1.7:1〜4:1であり、H12MDIまたは他の脂肪族ジイソシアネートのプレポリマーについては2:1〜12:1である。
代表的な脂肪族ジイソシアネートとしては、例示として以下のものが含まれるが、これらに限定されない:ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI);1,3−キシリレンジイソシアネート(XDI);パラ−またはメタ−異性体形態の1,1,4,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(p−TMXDI、m−TMXDI);イソホロンジイソシアネート(IPDI);1,4−シクロヘキサンジイソシアネート(CHDI);および1,l’−メチレン−ビス−4(−イソシアナトシクロヘキサン)(H12MDI)の幾何異性体。好適なジイソシアネートには、H12MDI、CHDI、およびIPDIが含まれる。より好適なジイソシアネートには、様々な異性体形態の、混合のまたは純粋のH12MDIが含まれる。
最終プレポリマーのイソシアネート含量約30〜95重量%が、最終組成物の芳香族イソシアネートモノマーまたはプレポリマー、例えば2,4’−MDIに由来することが望ましい。最終プレポリマーのイソシアネート含量約5−70重量%が、脂肪族イソシアネートモノマーまたはプレポリマー、例えば、H12MDIに由来すべきである。芳香族イソシアネートモノマーに由来するイソシアネート含量と脂肪族イソシアネートモノマーに由来するイソシアネート含量の合計は、合わせて100重量%となる。
プレポリマーに対して用いられる硬化剤は、多種多様の通常の周知な有機ジアミンまたはポリオール原料から選択され得る。好適な原料は、低融点の固体か液体のいずれかの芳香族ジアミンである。120℃より低い融点を有するジアミン、ポリオール、またはそのブレンドは、特に好適である。これらのジアミンまたはポリオールは、ポリウレタン用の硬化剤として産業で現在一般的に使用されているものである。硬化剤の選択は、通例、反応性の必要、特定用途のための特性の必要、プロセス条件の必要、および所望の可使時間に基づく。硬化剤と関連して既知の触媒を用いてよい。
既述のように、最も好適な硬化剤はMBOCA、3,5−ジアミノ−4−クロロ安息香酸イソブチルエステル、MCDEA、またはそれらの混合物である。他の硬化剤、例えばジエチルトルエンジアミン(DETDA)、第3級ブチルトルエンジアミン(TBTDA)、ジメチルチオ−トルエンジアミン(即ちEthacureTM 300、Albemarle Corporation製)、トリメチレングリコールジ−p−アミノ−ベンゾエート(即ちPolacureTM 740、Air Products and Chemicals Inc.)、およびl,2−ビス(2−アミノフェニルチオ)エタン(即ちCyanacure、American Cyanamid Company)を、前記の好適な硬化剤に加えて使用することができる。
これらのプレポリマーを硬化させるため、芳香族ジアミン成分中の−NH2(アミン)基の数は、プレポリマー中の−NCO(イソシアネート)基の数とおよそ等しくすべきである。わずかな偏差は許容されるが、一般的に約80〜120%の、好ましくは約85〜100%の化学量論的当量を用いるべきである。
イソシアナト基とアミノ基との反応性は、基が結合している構造によって変化する。広く知られ、例えば、米国特許第2,620,516号に記載されたように、あるアミンはあるイソシアネートと非常に迅速に反応するが、他のアミンはよりゆっくりと反応し、同特許の開示はここに引用することによって本明細書の一部を構成する。後者の場合、必要に応じて、触媒を用いることにより、生成物を30〜180秒以内は非粘着性とするのに十分に反応を速く進めてよい。しかしながら、少なくとも120秒間、より好ましくは少なくとも180秒間、プレポリマー/硬化剤ブレンドが流動性(即ち50ポイズ以下)のままであることが、より多くの場合に好ましい。
一部の芳香族ジアミンにとって、反応の温度またはポリウレタン反応物質の温度は、適当な反応時間を得るためにだけ制御する必要があり;そのため、通常であれば反応性であり過ぎるジアミンにとっては、触媒は不必要であり;反応温度を低下させると十分である。イソシアナト基と活性水素原子含有化合物との反応を加速させる(周知のツェレウィチノフ試験によって決定される)ための非常に様々な触媒が市販されている。触媒を選択して特定の必要性に合わせ、使用量を適合させて条件をさらに絞り込むことは、十分に当業者のスキルの範囲内である。アジピン酸、オレイン酸およびトリエチレンジアミン(AirProducts and Chemicals, Inc.から商標DabcoTMで市販)は、適当な触媒の典型例である。
酸安定剤、例えばクロロプロピオン酸、ジアルキルホスフェート、p−トルエンスルホン酸、または酸塩化物、例えば安息香酸クロリド、フタル酸ジクロリド、および抗酸化剤、例えばIonol(登録商標)およびStabaxol(登録商標)、ホスファイトおよび当分野で一般的に既知の更なる安定剤などの助剤を用いて、使用するポリウレタンおよびプレポリマーを更に安定化することができる。安定剤は、0.5重量%(使用するポリウレタンまたはプレポリマーの総量に基づく)より少ない量で用いる。
得られるウレタン生成物は、最終エラストマーにおいて耐久性ある物理的および機械的性質を必要とする工業用途にとって適当である。工業用ロール、例えばペーパーミルロール、工業用車輪、および工業用タイヤは、かかる性質を要求する用途のいくつかの例である。
以下の実施例は、説明目的のみを意味するものであって、本発明の範囲をいかなる方法においても限定することを意図しない。
実施例:
以下の原料を実施例で使用した:
イソシアネート 1: MDIの2,4’−異性体を約97重量%含有する液状ジフェニルメタンジイソシアネート
イソシアネート 2: 約32重量%のNCO基含量を有するジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート
ポリオール 1: ポリテトラヒドロフラン、112mgKOH/gポリオールのOH価を有するポリエーテルポリオール(InvistaからTerathane(登録商標)1000として市販)
ポリオール 2: アジピン酸とエチレングリコールから製造された56mgKOH/gポリオールのOH価を有するポリエステルポリオール
アミン 1: 3,5−ジアミノ−4−クロロ安息香酸イソブチルエステル、アミン硬化剤
以下の原料を実施例で使用した:
イソシアネート 1: MDIの2,4’−異性体を約97重量%含有する液状ジフェニルメタンジイソシアネート
イソシアネート 2: 約32重量%のNCO基含量を有するジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート
ポリオール 1: ポリテトラヒドロフラン、112mgKOH/gポリオールのOH価を有するポリエーテルポリオール(InvistaからTerathane(登録商標)1000として市販)
ポリオール 2: アジピン酸とエチレングリコールから製造された56mgKOH/gポリオールのOH価を有するポリエステルポリオール
アミン 1: 3,5−ジアミノ−4−クロロ安息香酸イソブチルエステル、アミン硬化剤
プレポリマーの製造:
イソシアネート1を、50℃で乾燥窒素下に撹拌した。ポリオールを添加し、混合物を3〜6時間、約80℃で撹拌した。NCO含量を測定した。
得られたプレポリマーについての測定データと同様に、使用したイソシアネート1とポリオールの量に関する詳細を表1に示す。
イソシアネート1を、50℃で乾燥窒素下に撹拌した。ポリオールを添加し、混合物を3〜6時間、約80℃で撹拌した。NCO含量を測定した。
得られたプレポリマーについての測定データと同様に、使用したイソシアネート1とポリオールの量に関する詳細を表1に示す。
プレポリマーの製造(本発明による):
プレポリマーA1またはA4を、80℃で1時間、乾燥窒素下でイソシアネート2と共に撹拌した。成分の各使用量および得られたプレポリマーの測定データを表2に示す。
プレポリマーA1またはA4を、80℃で1時間、乾燥窒素下でイソシアネート2と共に撹拌した。成分の各使用量および得られたプレポリマーの測定データを表2に示す。
プレポリマーを用いたキャストエラストマーの製造:
アミン1を硬化剤として使用して、全てのキャストエラストマーを製造した。プレポリマーをガス抜きしながら泡がなくなるまで90℃で撹拌し、撹拌を30秒間続けながら100℃のアミン1を添加した。110℃の温度に加熱した開放金型中へ混合物を注入し、110℃で24時間硬化した。
量および結果を表3および4に示す。
アミン1を硬化剤として使用して、全てのキャストエラストマーを製造した。プレポリマーをガス抜きしながら泡がなくなるまで90℃で撹拌し、撹拌を30秒間続けながら100℃のアミン1を添加した。110℃の温度に加熱した開放金型中へ混合物を注入し、110℃で24時間硬化した。
量および結果を表3および4に示す。
表3および4から解るように、実施例1*での流し込み時間はたった150秒であったのに対し、実施例6では、流し込み時間を465秒まで増加させることができた。実施例5では、流し込み時間は、実施例2*ではたった270秒であったのと比較して、420秒であった。より長い流し込み時間によって、より長くより複雑な部品を製造することが可能となる。
実施例7では、プレポリマーが高NCO含量、即ち9.82%を有するという事実にもかかわらず、流し込み時間は540秒であった。本発明によるプレポリマーを用いると、高硬度であると同時に長い流し込み時間を有するエラストマーを製造することができる。
以上に説明目的で本発明を詳細に述べたが、その詳細は単にその目的のためだけであって、クレームによって限定され得ること以外は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当該分野における熟練者によって変更が成され得るものと解されるべきである。
Claims (4)
- (a)(1)80重量%より多い2,4’−MDI異性体含量を有するジフェニルメタンジイソシアネートと、
(2)250〜10,000の数平均分子量を有するポリアルキレンエーテルポリオール、250〜10,000の数平均分子量を有するポリエステルポリオールおよびそれらの混合物からなる群から選択される高分子量ポリオールと、
を30℃〜150℃の間の温度で、NCO末端化プレポリマーを形成するのに十分な時間反応させ、ここで、該ポリオールのOH基を該ジフェニルメタンジイソシアネートのNCO基と、1.5:1〜20:1の範囲のNCO基とOH基の化学量論比で反応させる、ことによって製造されたNCO末端化プレポリマー;
(b)1,1’−メチレン−ビス−(4−イソシアナトシクロヘキサン)の異性体、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート1,3−キシリ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、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)の異性体、それらの混合物およびそれらのプレポリマーからなる群から選択される脂肪族ジイソシアネート;
および
(c)脂肪族および/または芳香族ジアミンまたはポリアミン;
の、NCO基と得られるエラストマーのNCO−反応性基の合計の当量比が0.8:1〜1.2:1の範囲内となるような量で反応物質を存在させた、反応生成物を含んでなるポリウレタンエラストマー。 - (c)前記ジアミンまたはポリアミンは、4,4’−メチレン−ビス−(2−クロロアニリン)、3,5−ジアミノ−4−クロロ安息香酸イソブチルエステルおよび4,4’−メチレン−ビス−(3−クロロ−2,6−ジエチルアニリン)からなる群から選択される、請求項1に記載のポリウレタンエラストマー。
- (A)(a1)80重量%より多い2,4’−異性体含量を有するジフェニルメタンジイソシアネートと、
(a2)250〜10,000の数平均分子量を有するポリアルキレンエーテルポリオール、250〜10,000の数平均分子量を有するポリエステルポリオールおよびそれらの混合物からなる群から選択される高分子量ポリオールと、
を、30℃〜150℃の間の温度で、NCO末端化プレポリマーを形成するのに十分な時間反応させ、ここで、該ポリオールのOH基を該ジフェニルメタンジイソシアネートのNCO基と、1.5:1〜20:1の範囲のNCO基とOH基の当量比で反応させる工程、
(B)(b)l,l’−メチレン−ビス−(4−イソシアナトシクロヘキサン)の異性体、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3−キシリ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、1,1,4,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネートの異性体、それらの混合物およびそれらのプレポリマーからなる群から選択される脂肪族ジイソシアネート、
を工程(A)で形成されたNCO末端化プレポリマーへ添加する工程;
および
(C)工程(B)による混合物と、
(c)脂肪族および/または芳香族ジアミンまたはポリアミンを、ポリウレタンを効果的に硬化させるのに十分な量で反応させる工程;
を含み、ここで、NCO基と得られるエラストマーのNCO−反応性基の合計の当量比が0.8:1〜1.2:1の範囲内となるような量で反応物質を存在させる、ポリウレタンエラストマーの製造方法。 - (c)前記ジアミンまたはポリアミンは、4,4’−メチレン−ビス−(2−クロロアニリン)、3,5−ジアミノ−4−クロロ安息香酸イソブチルエステルおよび4,4’−メチレン−ビス−(3−クロロ−2,6−ジエチルアニリン)からなる群から選択される、請求項3に記載の方法。
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