JP2008195808A - Reactive diluent and polyurethane composition by using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリグリセリン、アルキレンオキサイド、カルボン酸を原料に用いたポリウレタン用ポリオールの反応性希釈剤に関するものであり、更にはそれを用いたポリウレタン樹脂に関するものである。詳しくはポリオールとの相溶性、及びポリオールの粘度低減化に優れ、さらにウレタン樹脂とした際に架橋構造成分に成ることから、ブリードを起こさないという点で耐熱性及び経時安定性に優れたポリウレタン樹脂を得ることができる反応性希釈剤に関するものである。 The present invention relates to a reactive diluent for a polyol for polyurethane using polyglycerin, alkylene oxide and carboxylic acid as raw materials, and further relates to a polyurethane resin using the same. Specifically, it is excellent in compatibility with polyols and in reducing the viscosity of polyols, and since it becomes a cross-linked structural component when made into a urethane resin, it has excellent heat resistance and stability over time in that it does not cause bleeding. It is related with the reactive diluent which can obtain.
一般に、ウレタン樹脂のポリオールとして、ポリブタジエングリコール、ポリイソプレンポリオール、ポリカーボネートポリオール、アクリルポリオール等の高粘度のポリオールが使用される用途において、作業性の改善、生産性の向上の観点からポリオールの粘度を低減させることが望まれている。その方法としては、一般的に反応性希釈剤の添加が挙げられる。これは溶媒と同様に粘度を低減させるが、反応に関与するため生成ポリウレタン中に取り込まれる。このような希釈剤としては、一般的にイソシアナートと反応する水酸基を含有する低分子量化合物が使用される。低分子量且つ低粘度のジオール、トリオール、例えば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、ブタンジオール、グリセリンなどを使用することが公知である。しかしながら、これらのアルコールは上述した高粘度のポリオールとの相溶性が悪く、硬化物の特性に悪影響を及ぼす。さらに、水酸基価が高いためイソシアネートの使用量が増加し、不経済である。 Generally, in applications where high-viscosity polyols such as polybutadiene glycol, polyisoprene polyol, polycarbonate polyol, and acrylic polyol are used as urethane resin polyols, the viscosity of the polyol is reduced from the viewpoint of improving workability and improving productivity. It is hoped that The method generally includes the addition of a reactive diluent. This reduces the viscosity, similar to the solvent, but is incorporated into the resulting polyurethane because it participates in the reaction. As such a diluent, a low molecular weight compound containing a hydroxyl group that reacts with an isocyanate is generally used. It is known to use low molecular weight and low viscosity diols, triols such as ethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, butanediol, glycerin and the like. However, these alcohols have poor compatibility with the above-described high-viscosity polyol, and adversely affect the properties of the cured product. Furthermore, since the hydroxyl value is high, the amount of isocyanate used increases, which is uneconomical.
一方、粘度を低減するとともに柔軟性を付与する目的で使用される一般的な可塑剤としては、DOP(ジオクチルフタレート)、DOA(ジオクチルアジペート)、ATBC(アセチルトリブチルシトレート)等が知られている。これらは、ポリオールとの相溶性及びポリオールに対する粘度低減効果は優れているが、イソシアネートと反応する水酸基を含有しないためポリウレタン樹脂とした際にブリードが生じ易く、そのため耐熱性に問題が生じる用途があり配合量が制限されるものであった(特許文献1)。又、一般的な反応性希釈剤としてはリシノレイン酸メチル、アセチルリシノレイン酸メチル等の粘度が低いひまし油変性ポリオールが知られている(特許文献2)。これらのひまし油変性ポリオールは、ポリオールに対する粘度低減効果が優れ、且つブリードも生じないものであるが、分子量が比較的小さいためポリウレタン樹脂の耐熱性を維持することが困難であった。この他に、グリセリンにプロピレンオキサイドを付加させたポリオキシプロピレントリオール、及びペンタエリスリトールにプロピレンオキサイドを付加させたポリオキシプロピレンテトラオールのようなポリオキシプロピレン誘導体が用いられるが(特許文献3)、これらはポリオールに対する粘度低減効果が充分とは言えなかった。又、分子量およそ1000付近のポリプロピレングリコールでは、相溶性が良好であり且つ比較的粘度も低いが、耐熱性が不充分であることから、粘度低減効果と耐熱性の両立が困難であった。
本発明が解決しようとする課題は、ウレタン用ポリオールとの相溶性が優れ、高粘度のポリオールを用いる際の作業性の改善及び生産性の向上が可能な反応性希釈剤を提供することであり、さらにはその反応性希釈剤を用いて、耐熱性及び経時安定性に優れたポリウレタン樹脂を得ることであり、特に無溶剤型アクリルウレタン塗料、電気絶縁用ウレタン樹脂封止材として使用可能な反応性希釈剤を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a reactive diluent that is excellent in compatibility with a polyol for urethane and can improve workability and productivity when using a highly viscous polyol. Furthermore, by using the reactive diluent, it is possible to obtain a polyurethane resin having excellent heat resistance and stability over time, and in particular, a reaction that can be used as a solvent-free acrylic urethane paint and a urethane resin sealing material for electrical insulation. Providing a functional diluent.
本発明者らは、上記問題を解決するため鋭意検討した結果、ポリグリセリン(平均重合度2〜10)及びアルキレンオキサイド(炭素数2〜4のアルキレンオキサイドであって、付加モル数が4〜80)及び直鎖若しくは分岐鎖を有する飽和若しくは不飽和である脂肪酸(炭素数2〜18)を反応して得られるエステル化率が20〜80%であるポリグリセリンポリオキシアルキレン脂肪酸エステルを使用することによって、上記課題が解決し、特に耐熱性及び経時安定性に優れたポリウレタン樹脂が得られることを見出し本発明に到達した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that polyglycerin (average degree of polymerization 2 to 10) and alkylene oxide (alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms and an added mole number of 4 to 80). And a polyglycerol polyoxyalkylene fatty acid ester having an esterification rate of 20 to 80% obtained by reacting a saturated or unsaturated fatty acid (having 2 to 18 carbon atoms) having a linear or branched chain. As a result, the present inventors have found that the above-mentioned problems have been solved, and that a polyurethane resin having particularly excellent heat resistance and stability over time can be obtained.
本発明の反応性希釈剤を使用することにより、ウレタン用ポリオールの粘度低減化が可能となり、作業性の改善及び生産性の向上に繋がるとともに、耐熱性及び経時安定性に優れたポリウレタン樹脂が得られる。 By using the reactive diluent of the present invention, it becomes possible to reduce the viscosity of the polyol for urethane, leading to improvement in workability and productivity, and a polyurethane resin excellent in heat resistance and stability over time is obtained. It is done.
以下に本発明を詳細にする。 The present invention is described in detail below.
本発明の反応性希釈剤は、ポリグリセリン(平均重合度2〜10)及びアルキレンオキサイド(炭素数2〜4のアルキレンオキサイドであって、付加モル数が4〜80)及び直鎖若しくは分岐鎖を有する飽和若しくは不飽和である脂肪酸(炭素数2〜18)を反応して得られるエステル化率が20〜80%の生成物である。それら化合物について、一般的な製造方法に従って合成した。すなわち、ポリグリセリンを触媒量のアルカリ存在下、アルキレンオキサイドを付加する工程及びその付加物を種々の脂肪酸と脱水縮合反応によりエステル化する工程からなる。ただし、この製造方法は例示であって、本発明で示す反応性希釈剤を製造する際、この製造方法に限定されるわけではない。 The reactive diluent of the present invention comprises polyglycerin (average polymerization degree 2 to 10), alkylene oxide (alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms and 4 to 80 added moles), and straight chain or branched chain. It is a product having an esterification rate of 20 to 80% obtained by reacting a saturated or unsaturated fatty acid (having 2 to 18 carbon atoms). These compounds were synthesized according to a general production method. That is, it comprises a step of adding an alkylene oxide to polyglycerol in the presence of a catalytic amount of alkali and a step of esterifying the adduct with various fatty acids by a dehydration condensation reaction. However, this manufacturing method is an illustration, and when manufacturing the reactive diluent shown by this invention, it is not necessarily limited to this manufacturing method.
本発明の反応性希釈剤に使用するポリグリセリンは、好ましくは水酸基当量から得られる平均重合度が2〜10のものであり、より好ましくは同平均重合度が2〜6である。平均重合度が低過ぎると得られるポリウレタン樹脂の耐熱性が低下する傾向があり、一方平均重合度が高過ぎると反応性希釈剤の粘度が高くなる傾向があり、ポリオールに配合した際の作業性の改善、生産性の向上に繋がりにくいため、この範囲が好ましい。 The polyglycerin used in the reactive diluent of the present invention preferably has an average degree of polymerization of 2 to 10 obtained from a hydroxyl group equivalent, and more preferably has an average degree of polymerization of 2 to 6. If the average degree of polymerization is too low, the heat resistance of the resulting polyurethane resin tends to decrease, whereas if the average degree of polymerization is too high, the viscosity of the reactive diluent tends to increase, and workability when blended with a polyol is increased. This range is preferable because it is difficult to improve the productivity and productivity.
本発明の反応性希釈剤に使用するアルキレンオキサイドは、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどが挙げられるが、エチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイドが好ましく、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドは単独でも併用しても良い。アルキレンオキサイドの付加単位数は、好ましくはポリグリセリン1モルに対して4〜80モルであり、より好ましくは4〜60モルである。アルキレンオキサイドの付加モル数が低過ぎるとウレタン用ポリオールとの相溶性が悪化する傾向があり、一方アルキレンオキサイドの付加モル数が高過ぎると耐水性が悪化する原因となるため、この範囲が好ましい。 Examples of the alkylene oxide used in the reactive diluent of the present invention include ethylene oxide, propylene oxide, and butylene oxide. Ethylene oxide or propylene oxide is preferable, and ethylene oxide and propylene oxide may be used alone or in combination. The number of addition units of alkylene oxide is preferably 4 to 80 mol, more preferably 4 to 60 mol, per 1 mol of polyglycerol. If the added mole number of the alkylene oxide is too low, the compatibility with the polyol for urethane tends to be deteriorated. On the other hand, if the added mole number of the alkylene oxide is too high, the water resistance is deteriorated.
本発明の反応性希釈剤に使用する脂肪酸は、炭素数が2〜18の直鎖状若しくは分岐状の、及び飽和若しくは不飽和のいずれの脂肪酸でもよく、単独または混合で使用できる。具体的には、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、2−エチルヘキサン酸、イソノナン酸、カプリン酸、ウンデシレン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、リシノレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸などが挙げられるが、なかでもカプリル酸、オレイン酸が好ましい。 The fatty acid used in the reactive diluent of the present invention may be any linear or branched, saturated or unsaturated fatty acid having 2 to 18 carbon atoms, and can be used alone or in a mixture. Specifically, acetic acid, propionic acid, butyric acid, caproic acid, caprylic acid, 2-ethylhexanoic acid, isononanoic acid, capric acid, undecylenic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, isostearic acid, ricinoleic acid Oleic acid, linoleic acid, linolenic acid and the like, among which caprylic acid and oleic acid are preferable.
本発明の反応性希釈剤のエステル化率は、好ましくは20〜80%の範囲であり、より好ましくは30〜70%である。エステル化率が20%未満では、主剤ポリオールとの相溶性が悪化する、あるいは得られるポリウレタン樹脂の柔軟性が低下する原因となり、さらにポリイソシアネートの使用量が増加するため不経済となる。一方エステル化率が80%を超える場合では、得られるポリウレタン樹脂の耐熱性が低下する、あるいはブリードが生じる等の物性低下を招く原因となる。 The esterification rate of the reactive diluent of the present invention is preferably in the range of 20 to 80%, more preferably 30 to 70%. If the esterification rate is less than 20%, the compatibility with the main component polyol is deteriorated, or the flexibility of the obtained polyurethane resin is lowered, and the amount of polyisocyanate used is increased, which is uneconomical. On the other hand, when the esterification rate exceeds 80%, the heat resistance of the obtained polyurethane resin is lowered, or the physical properties are lowered such as bleeding.
本発明の反応性希釈剤の25℃における粘度は、好ましくは10〜1000mPa・sの範囲であり、より好ましくは50〜400mPa・sである。粘度が10mPa・s未満の反応希釈剤はエステル化率が高くなるため、得られるポリウレタン樹脂の耐熱性が低下する、あるいはブリードが生じる等の物性低下を招く原因となる。一方粘度が1000mPa・sを越える場合では、ポリオールの粘度低減効果が小さく、作業性の改善に繋がらない。 The viscosity at 25 ° C. of the reactive diluent of the present invention is preferably in the range of 10 to 1000 mPa · s, more preferably 50 to 400 mPa · s. Since the reaction diluent having a viscosity of less than 10 mPa · s has a high esterification rate, it causes a decrease in physical properties such as a decrease in the heat resistance of the resulting polyurethane resin or the occurrence of bleeding. On the other hand, when the viscosity exceeds 1000 mPa · s, the effect of reducing the viscosity of the polyol is small and the workability is not improved.
本発明の反応性希釈剤の水酸基価は、上述したポリグリセリンの重合度及びアルキレンオキサイドの付加モル数及びエステル化率の調整によって適宜変更が可能であるが、好ましくは50〜400mgKOH/gの範囲であり、より好ましくは100〜200mgKOH/gである。水酸基価が50mgKOH/g未満では、得られるポリウレタン樹脂の耐熱性が低下する、あるいはブリードが生じる等の物性低下を招く原因となり、一方水酸基価が400mgKOH/gを越える場合では、主剤ポリオールとの相溶性が悪化する、あるいは得られるポリウレタン樹脂においてブリードが生じる等の物性低下を招く原因となり、さらにポリイソシアネートの使用量が増加するため不経済となる。 The hydroxyl value of the reactive diluent of the present invention can be appropriately changed by adjusting the degree of polymerization of polyglycerol, the number of added moles of alkylene oxide, and the esterification rate, but is preferably in the range of 50 to 400 mgKOH / g. More preferably, it is 100-200 mgKOH / g. If the hydroxyl value is less than 50 mgKOH / g, the heat resistance of the resulting polyurethane resin may be reduced, or physical properties such as bleeding may be caused. On the other hand, if the hydroxyl value exceeds 400 mgKOH / g, This is a cause of deterioration in physical properties such as deterioration of the solubility or bleed in the obtained polyurethane resin, and is also uneconomical because the amount of polyisocyanate used is increased.
本発明の反応性希釈剤の具体例としては、ポリオキシエチレン(4)ジグリセリルエーテルのカプリル酸エステル(エステル化率65%)、ポリオキシエチレン(6)ジグリセリルエーテルのオレイン酸エステル(エステル化率33%)、ポリオキシエチレン(13)ジグリセリルエーテルのカプリル酸エステル(エステル化率50%)、ポリオキシエチレン(13)ジグリセリルエーテルの2−エチルヘキサン酸エステル(エステル化率50%)などが挙げられる。 Specific examples of the reactive diluent of the present invention include polyoxyethylene (4) diglyceryl ether caprylic acid ester (esterification rate 65%), polyoxyethylene (6) diglyceryl ether oleic acid ester (esterification). 33%), caprylic acid ester of polyoxyethylene (13) diglyceryl ether (esterification rate 50%), 2-ethylhexanoic acid ester of polyoxyethylene (13) diglyceryl ether (esterification rate 50%), etc. Is mentioned.
本発明のポリウレタン組成物は、主剤のポリオールであるポリブタジエングリコール、ポリイソプレングリコール、ポリカーボネートジオール、アクリルポリオール等と本発明の反応性希釈剤とをあらかじめ混合した後に、イソシアネートを配合する工程を経て調製される。 The polyurethane composition of the present invention is prepared through a step of blending an isocyanate after previously mixing the reactive diluent of the present invention with polybutadiene glycol, polyisoprene glycol, polycarbonate diol, acrylic polyol, etc., which are the main polyols. The
本発明の反応性希釈剤の添加量としては、主剤のポリオールの重量に対し通常1〜80重量%であり、好ましくは5〜60重量%であり、さらに好ましくは10〜40重量%である。添加量が1重量%以下ではポリオールの粘度低減効果が小さく、作業性の改善に繋がらない。又、80重量%を越える場合は、得られるポリウレタン樹脂の耐熱性、耐水性が悪化するため、この範囲が好ましい。 The addition amount of the reactive diluent of the present invention is usually 1 to 80% by weight, preferably 5 to 60% by weight, and more preferably 10 to 40% by weight based on the weight of the main component polyol. When the addition amount is 1% by weight or less, the effect of reducing the viscosity of the polyol is small and the workability is not improved. On the other hand, if it exceeds 80% by weight, the heat resistance and water resistance of the resulting polyurethane resin deteriorate, so this range is preferred.
本発明で使用するポリオールの種類は特に限定されず、当業者が一般に入手可能なポリオールを使用することができる。本発明において使用されるポリオールの具体例としては、商品名 PCDL T−5652、T−5651、T−5650J(以上、旭化成ケミカルズ株式会社製)等のポリカーボネートポリオール、商品名 poly bd R−45HT、R−15HT(以上、出光興産株式会社製 水酸基末端液状ポリブタジエン)、商品名 G−1000、G−2000、G−3000(以上、日本曹達株式会社製 α,ω―ポリブタジエングリコール)、商品名 GI−1000、GI−2000、GI−3000(以上、日本曹達株式会社製 水素添加型ポリブタジエングリコール)等のポリブタジエングリコール類、商品名 poly ip(出光興産株式会社製 水酸基末端液状イソプレン)、商品名 エポール(出光興産株式会社製 水素添加型ポリオレフィン系ポリオール)等のポリイソプレンポリオール類、商品名 ARUFON UH−2000、UH−2032、UH−2041(以上、東亞合成株式会社製)等のアクリルポリオールが挙げられる。なお、これらの記載は本発明に好適なポリオールの例示であり、これらにより本発明が限定されるものではない。 The kind of polyol used in the present invention is not particularly limited, and polyols generally available to those skilled in the art can be used. Specific examples of polyols used in the present invention include polycarbonate polyols such as trade names PCDL T-5562, T-5651, T-5650J (above, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation), trade names poly bd R-45HT, R -15HT (above, hydroxyl-terminated liquid polybutadiene made by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), trade names G-1000, G-2000, G-3000 (above, α, ω-polybutadiene glycol made by Nippon Soda Co., Ltd.), trade names GI-1000 , GI-2000, GI-3000 (above, hydrogenated polybutadiene glycol manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), etc., trade name poly ip (hydroxyl-terminated liquid isoprene manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), trade name Epol (Idemitsu Kosan) Hydrogenated polio manufactured by KK Acrylic polyols such as polyisoprene polyols such as (Refin polyol) and trade names ARUFON UH-2000, UH-2032, UH-2041 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.). These descriptions are examples of polyols suitable for the present invention, and the present invention is not limited by these.
本発明のポリウレタン組成物に用いられるポリイソシアネート成分の具体例としては、4,4’−または2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメライズドジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、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、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルスルホンジイソシアネート、3−イソシアネートメチル−3,5,5,−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、3−イソシアネートエチル−3,5,5,−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、3−イソシアネートエチル−3,5,5,−トリエチルシクロヘキシルイソシアネート、をはじめとする種々のポリイソシアネート、ジフェニルプロパンジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネート、シクロヘキシリレンジイソシアネート、3,3’−ジイソシアネートジプロピルエーテル、あるいはこれらのポリイソシアネートのウレタン変性体、二量体、三量体、カルボジイミド体、アロハネート変性体、ウレア変性体、ビウレット変性体、ポレポリマー、ブロック化物などがあげられる。耐候性が要求される場合は、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアメートなどの無黄変ポリイソシアネートを選択することが望ましい。 Specific examples of the polyisocyanate component used in the polyurethane composition of the present invention include 4,4′- or 2,4-diphenylmethane diisocyanate, carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate, polymerized diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate. , Xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, phenylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, triphenylmethane diisocyanate, diphenylsulfone diisocyanate, 3-isocyanate methyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate, 3- Isocyanatoethyl-3 Various polyisocyanates including 5,5, -trimethylcyclohexyl isocyanate, 3-isocyanatoethyl-3,5,5, -triethylcyclohexyl isocyanate, diphenylpropane diisocyanate, diphenyl ether-4,4'-diisocyanate, cyclohexylylene diisocyanate 3,3'-diisocyanate dipropyl ether, or urethane-modified products, dimers, trimers, carbodiimide products, allophanate-modified products, urea-modified products, biuret-modified products, pole polymers, and blocked products of these polyisocyanates. can give. When weather resistance is required, it is desirable to select a non-yellowing polyisocyanate such as hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate.
本発明のポリウレタン組成物は、上述のポリオール成分とポリイソシアネート成分とからなる。両成分の配合比率はNCO/OHの当量比で通常0.7〜1.4、好ましくは0.8〜1.2である。これらの範囲を外れる場合はポリウレタン硬化物において未反応成分のブリードが起こるなど、充分な硬化が図れないためこの範囲が好ましい。 The polyurethane composition of the present invention comprises the aforementioned polyol component and polyisocyanate component. The blending ratio of both components is usually 0.7 to 1.4, preferably 0.8 to 1.2 in terms of an equivalent ratio of NCO / OH. If it is outside these ranges, this range is preferable because sufficient curing cannot be achieved, such as bleeding of unreacted components in the polyurethane cured product.
本発明のポリウレタン組成物の調製に際しては、必要に応じて、鎖延長剤、架橋剤、フィラー、顔料、充填剤、可塑剤、ウレタン化触媒、紫外線吸収剤、酸化防止剤、老化防止剤、水分吸収剤、消泡剤、防カビ剤、シラン系やチタン系のカップリング剤、離形剤、難燃剤、界面活性剤、pH調整剤等を添加して製造される。 In preparing the polyurethane composition of the present invention, a chain extender, a crosslinking agent, a filler, a pigment, a filler, a plasticizer, a urethanization catalyst, an ultraviolet absorber, an antioxidant, an anti-aging agent, and moisture as necessary. It is manufactured by adding an absorbent, an antifoaming agent, an antifungal agent, a silane-based or titanium-based coupling agent, a release agent, a flame retardant, a surfactant, a pH adjuster, and the like.
本発明のポリウレタン組成物の硬化は、室温ないし110℃程度の温度でおこなうことができ、温度を上げた場合は硬化反応がそれだけ促進される。硬化時間は室温では1〜7日程度、100℃硬化では1〜10時間程度と適宜定めればよく、使用する触媒の種類によっても調整が可能である。一例としては、注型後に60℃で1時間加熱した後、室温で4日程度放置する方法、あるいは110℃で6時間放置する方法が採用される。 Curing of the polyurethane composition of the present invention can be carried out at a temperature of room temperature to about 110 ° C. When the temperature is raised, the curing reaction is accelerated accordingly. The curing time may be appropriately determined as about 1 to 7 days at room temperature and about 1 to 10 hours at 100 ° C. curing, and can be adjusted depending on the type of catalyst used. As an example, after casting, a method of heating at 60 ° C. for 1 hour and then allowing to stand at room temperature for about 4 days, or a method of leaving at 110 ° C. for 6 hours is employed.
以下、本発明の反応性希釈剤およびポリウレタン組成物について詳細に説明するが、本発明はこれらの合成例および実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although the reactive diluent and polyurethane composition of this invention are demonstrated in detail, this invention is not limited to these synthesis examples and Examples.
<合成例1>
温度計、撹拌機、窒素吹き込み管、排気ラインを備えた反応器に、ポリグリセリン(平均重合度2)のエチレンオキサイド付加物(付加モル数4)393.5g(1.150mol)、カプリル酸464.5g(3.221mol)、水酸化ナトリウム0.1gを仕込み、一定量の窒素を吹き込み、かつ撹拌しながら180℃まで昇温し1時間反応し、その後220℃まで昇温し5時間反応を行った。反応終了後、60℃まで冷却し、ポリグリセリン(平均重合度2)エチレンオキサイド付加物(付加モル数4)のカプリル酸エステル(RD1)795.0gを得た。得られた生成物は、エステル化率65%、粘度94mPa・s(25℃)、水酸基価110mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 1>
In a reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen blowing tube and an exhaust line, 393.5 g (1.150 mol) of ethylene oxide adduct of polyglycerin (average polymerization degree 2) (addition mole number 4), caprylic acid 464 .5 g (3.221 mol) and 0.1 g of sodium hydroxide were charged, a certain amount of nitrogen was blown in, and the temperature was raised to 180 ° C. with stirring and reacted for 1 hour, then the temperature was raised to 220 ° C. and reacted for 5 hours. went. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to 60 ° C. to obtain 795.0 g of a caprylic acid ester (RD1) of polyglycerin (average polymerization degree 2) ethylene oxide adduct (addition mole number 4). The obtained product had an esterification rate of 65%, a viscosity of 94 mPa · s (25 ° C.), and a hydroxyl value of 110 mgKOH / g.
<合成例2>
温度計、撹拌機、窒素吹き込み管、排気ラインを備えた反応器に、ポリグリセリン(平均重合度2)のエチレンオキサイド付加物(付加モル数4)393.5g(1.150mol)、2−エチルへキサン酸464.5g(3.221mol)、水酸化ナトリウム0.1gを仕込み、一定量の窒素を吹き込み、かつ撹拌しながら180℃まで昇温し1時間反応し、その後220℃まで昇温し5時間反応を行った。反応終了後、60℃まで冷却し、ポリグリセリン(平均重合度2)エチレンオキサイド付加物(付加モル数4)の2−エチルヘキサン酸エステル(RD2)788.0gを得た。得られた生成物は、エステル化率65%、粘度121mPa・s(25℃)、水酸基価126mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 2>
In a reactor equipped with a thermometer, stirrer, nitrogen blowing tube, and exhaust line, 393.5 g (1.150 mol) of ethylene oxide adduct of polyglycerin (average polymerization degree 2) (addition mole number 4), 2-ethyl Charge 464.5 g (3.221 mol) of hexanoic acid and 0.1 g of sodium hydroxide, blow in a certain amount of nitrogen, raise the temperature to 180 ° C. with stirring and react for 1 hour, then raise the temperature to 220 ° C. The reaction was performed for 5 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to 60 ° C. to obtain 788.0 g of 2-ethylhexanoic acid ester (RD2) of polyglycerin (average polymerization degree 2) ethylene oxide adduct (addition mole number 4). The obtained product had an esterification rate of 65%, a viscosity of 121 mPa · s (25 ° C.), and a hydroxyl value of 126 mgKOH / g.
<合成例3>
温度計、撹拌機、窒素吹き込み管、排気ラインを備えた反応器に、ポリグリセリン(平均重合度2)のエチレンオキサイド付加物(付加モル数13)581.3g(0.788mol)、カプリル酸249.9g(1.733mol)、水酸化ナトリウム0.1gを仕込み、一定量の窒素を吹き込み、かつ撹拌しながら180℃まで昇温し1時間反応し、その後220℃まで昇温し5時間反応を行った。反応終了後、60℃まで冷却し、ポリグリセリン(平均重合度2)エチレンオキサイド付加物(付加モル数13)のカプリル酸エステル(RD3)791.5gを得た。得られた生成物は、エステル化率50%、粘度171mPa・s(25℃)、水酸基価115mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 3>
In a reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen blowing pipe, and an exhaust line, 581.3 g (0.788 mol) of ethylene oxide adduct (addition mole number 13) of polyglycerin (average polymerization degree 2), caprylic acid 249 .9 g (1.733 mol) and 0.1 g of sodium hydroxide were charged, a certain amount of nitrogen was blown in, and the temperature was raised to 180 ° C. with stirring and reacted for 1 hour, then the temperature was raised to 220 ° C. and reacted for 5 hours. went. After completion of the reaction, the mixture was cooled to 60 ° C. to obtain 791.5 g of a caprylic acid ester (RD3) of polyglycerin (average polymerization degree 2) ethylene oxide adduct (addition mole number 13). The obtained product had an esterification rate of 50%, a viscosity of 171 mPa · s (25 ° C.), and a hydroxyl value of 115 mgKOH / g.
<合成例4>
温度計、撹拌機、窒素吹き込み管、排気ラインを備えた反応器に、ポリグリセリン(平均重合度2)のエチレンオキサイド付加物(付加モル数13)545.7g(0.739mol)、オレイン酸271.6g(0.961mol)、水酸化ナトリウム0.1gを仕込み、一定量の窒素を吹き込み、かつ撹拌しながら230℃まで昇温し5時間反応を行った。反応終了後、60℃まで冷却し、ポリグリセリン(平均重合度2)エチレンオキサイド付加物(付加モル数13)のオレイン酸エステル(RD4)798.0gを得た。得られた生成物は、エステル化率33%、粘度314mPa・s(25℃)、水酸基価140mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 4>
In a reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen blowing tube and an exhaust line, 545.7 g (0.739 mol) of ethylene oxide adduct of polyglycerin (average polymerization degree 2) (addition mole number 13), oleic acid 271 .6 g (0.961 mol) and 0.1 g of sodium hydroxide were charged, a certain amount of nitrogen was blown in, and the temperature was raised to 230 ° C. with stirring to carry out the reaction for 5 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to 60 ° C. to obtain 798.0 g of oleic acid ester (RD4) of polyglycerin (average polymerization degree 2) ethylene oxide adduct (added mole number 13). The obtained product had an esterification rate of 33%, a viscosity of 314 mPa · s (25 ° C.), and a hydroxyl value of 140 mgKOH / g.
<比較合成例1>
温度計、撹拌機、窒素吹き込み管、排気ラインを備えた反応器に、ポリグリセリン(平均重合度2)228.0g(1.373mol)、カプリル酸653.6g(4.533mol)、水酸化ナトリウム0.1gを仕込み、一定量の窒素を吹き込み、かつ撹拌しながら180℃まで昇温し1時間反応し、その後220℃まで昇温し5時間反応を行った。反応終了後、60℃まで冷却し、ポリグリセリン(平均重合度2)カプリル酸エステル(RD5)790.5gを得た。得られた生成物は、エステル化率75%、粘度70mPa・s(25℃)、水酸基価103mgKOH/gであった。
<Comparative Synthesis Example 1>
In a reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen blowing tube and an exhaust line, 228.0 g (1.373 mol) of polyglycerin (average polymerization degree 2), 653.6 g (4.533 mol) of caprylic acid, sodium hydroxide 0.1 g was charged, a certain amount of nitrogen was blown, and the temperature was raised to 180 ° C. with stirring and reacted for 1 hour, and then the temperature was raised to 220 ° C. and reacted for 5 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to 60 ° C. to obtain 790.5 g of polyglycerin (average polymerization degree 2) caprylic acid ester (RD5). The obtained product had an esterification rate of 75%, a viscosity of 70 mPa · s (25 ° C.), and a hydroxyl value of 103 mgKOH / g.
<比較合成例2>
温度計、撹拌機、窒素吹き込み管、排気ラインを備えた反応器に、ポリグリセリン(平均重合度2)160.5g(0.967mol)、オレイン酸683.0g(2.418mol)、水酸化ナトリウム0.1gを仕込み、一定量の窒素を吹き込み、かつ撹拌しながら230℃まで昇温し5時間反応を行った。反応終了後、60℃まで冷却し、ポリグリセリン(平均重合度2)オレイン酸エステル(RD6)796.0gを得た。得られた生成物は、エステル化率63%、粘度220mPa・s(25℃)、水酸基価105mgKOH/gであった。
<Comparative Synthesis Example 2>
In a reactor equipped with a thermometer, stirrer, nitrogen blowing tube and exhaust line, polyglycerin (average polymerization degree 2) 160.5 g (0.967 mol), oleic acid 683.0 g (2.418 mol), sodium hydroxide 0.1 g was charged, a certain amount of nitrogen was blown, and the temperature was raised to 230 ° C. while stirring, and the reaction was carried out for 5 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to 60 ° C. to obtain 796.0 g of polyglycerol (average polymerization degree 2) oleate (RD6). The obtained product had an esterification rate of 63%, a viscosity of 220 mPa · s (25 ° C.), and a hydroxyl value of 105 mgKOH / g.
<比較合成例3>
温度計、撹拌機、窒素吹き込み管、排気ラインを備えた反応器に、ポリグリセリン(平均重合度2)のエチレンオキサイド付加物(付加モル数2)259.5g(1.022mol)、オレイン酸577.3g(2.043mol)、水酸化ナトリウム0.1gを仕込み、一定量の窒素を吹き込み、かつ撹拌しながら230℃まで昇温し5時間反応を行った。反応終了後、60℃まで冷却し、ポリグリセリン(平均重合度2)エチレンオキサイド付加物(付加モル数2)のオレイン酸エステル(RD7)798.0gを得た。得られた生成物は、エステル化率50%、粘度250mPa・s(25℃)、水酸基価143mgKOH/gであった。
<Comparative Synthesis Example 3>
In a reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen blowing tube and an exhaust line, 259.5 g (1.022 mol) of ethylene oxide adduct of polyglycerin (average polymerization degree 2) (addition mole number 2), 577 oleic acid .3 g (2.043 mol) and 0.1 g of sodium hydroxide were charged, a certain amount of nitrogen was blown in, and the temperature was raised to 230 ° C. with stirring to carry out the reaction for 5 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to 60 ° C. to obtain 798.0 g of an oleic acid ester (RD7) of polyglycerin (average polymerization degree 2) ethylene oxide adduct (added mole number 2). The obtained product had an esterification rate of 50%, a viscosity of 250 mPa · s (25 ° C.), and a hydroxyl value of 143 mgKOH / g.
<実施例1>
ポリカーボネートポリオール(PCDL T−5651<旭化成ケミカルズ株式会社製>)を80重量部、合成例1に記載される反応性希釈剤を20重量部配合し均一になるまで攪拌した。この配合物の粘度は3770mPa・s(25℃)であった。次にこのポリオール成分に対して、NCO(wt%)=23.1%のポリイソシアヌレート(デュラネートTPA−100<旭化成ケミカルズ株式会社製>)をNCO/OHの当量比が1.0となる部数を配合し、更にヒンダードフェノール系酸化防止剤2.0部、シリコン系消泡剤0.05部を配合し、再度均一になるまで攪拌後5torrの真空下にて10分間脱泡し、110℃,6hrの条件で加熱硬化することによりポリウレタン樹脂を得た。
<Example 1>
80 parts by weight of polycarbonate polyol (PCDL T-5651 <manufactured by Asahi Kasei Chemicals>) and 20 parts by weight of the reactive diluent described in Synthesis Example 1 were mixed and stirred until uniform. The viscosity of this blend was 3770 mPa · s (25 ° C.). Next, with respect to this polyol component, NCO (wt%) = 23.1% of polyisocyanurate (Duranate TPA-100 <manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.>) in NCO / OH equivalent ratio of 1.0 In addition, 2.0 parts of a hindered phenolic antioxidant and 0.05 part of a silicone-based antifoaming agent were blended, and after stirring until uniform again, defoamed for 10 minutes under a vacuum of 5 torr, 110 A polyurethane resin was obtained by heat-curing under the conditions of ° C and 6 hours.
<実施例2〜4,比較例1〜5>
実施例1における反応性希釈剤を変更した以外は実施例1と同様にポリウレタン樹脂を得た。
<Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 5>
A polyurethane resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reactive diluent in Example 1 was changed.
実施例2〜4及び比較例1〜5において用いた反応性希釈剤を以下に示す。
実施例2:合成例2に記載される反応性希釈剤
実施例3:合成例3に記載される反応性希釈剤
実施例4:合成例4に記載される反応性希釈剤
比較例1:比較合成例1に記載される反応性希釈剤
比較例2:比較合成例2に記載される反応性希釈剤
比較例3:比較合成例3に記載される反応性希釈剤
比較例4:リシノレイン酸メチル(粘度=24mPa・s(25℃)、水酸基価=165mgKOH/g、分子量=313)
比較例5:ポリプロピレングリコール(粘度=148mPa・s(25℃)、水酸基価=110mgKOH/g、分子量=1000)
The reactive diluents used in Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 are shown below.
Example 2: Reactive diluent described in Synthesis Example 2 Example 3: Reactive diluent described in Synthesis Example 3 Example 4: Reactive diluent described in Synthesis Example 4 Comparative Example 1: Comparison Reactive Diluent Comparative Example 2 described in Synthesis Example 1 Reactive Diluent Comparative Example 3 described in Comparative Synthesis Example 2 Reactive Diluent Comparative Example 4 described in Comparative Synthesis Example 3 Methyl ricinoleate (Viscosity = 24 mPa · s (25 ° C.), hydroxyl value = 165 mgKOH / g, molecular weight = 313)
Comparative Example 5: Polypropylene glycol (viscosity = 148 mPa · s (25 ° C.), hydroxyl value = 110 mgKOH / g, molecular weight = 1000)
<評価>
上記の反応性希釈剤についてポリカーボネートポリオールとの相溶性を下記評価方法(1)に従い評価した結果を表1〜2に示した。また、相溶性が良好なものについて、ポリオール組成物の粘度、ポリウレタン樹脂の硬度(ショアーA)及び耐熱性を下記評価方法(2)〜(4)に従い測定した結果を表3〜4に示した。
(1) 相溶性
ポリカーボネートポリオール66.7重量部に対し、種々の反応性希釈剤を33.3重量部の割合で混合し、25℃に1日間放置して相溶性を観察した。
○・・・透明均一
△・・・白濁
×・・・2層に分離
(2) 粘度
ポリカーボネートポリオール80重量部に対し、種々の反応性希釈剤を20重量部配合したポリオール組成物の粘度を測定した。なお、測定には東京計器株式会社製B型回転粘度計を用いた。
(3) 硬度(ショアーA)
ポリカーボネートポリオール80重量部に対し、種々の反応性希釈剤を20重量部配合して作成したポリウレタン樹脂の硬度をプラスチックのデュロメータ硬さ試験方法JIS K 7215に従い測定した。
なお、デュロメーター硬さ試験機は高分子計器株式会社製CL−150を使用した。
(4) 耐熱性
ポリカーボネートポリオール80重量部に対し、種々の反応性希釈剤を20重量部配合して作成したポリウレタン樹脂の初期重量、および150℃乾燥器中に4週間放置後の重量を測定し、下記計算式により加熱重量減少(%)を求めた。
計算式;加熱重量減少(%)=(初期重量−加熱後の重量)÷初期重量×100
○・・・4.0%未満
△・・・4.0%以上、8.0%未満
×・・・8.0%以上
<Evaluation>
The result of having evaluated the compatibility with polycarbonate polyol about said reactive diluent according to the following evaluation method (1) was shown to Tables 1-2. Moreover, about the thing with favorable compatibility, the result of having measured the viscosity of a polyol composition, the hardness (Shore A) of a polyurethane resin, and heat resistance according to the following evaluation methods (2)-(4) was shown to Tables 3-4. .
(1) Compatibility With 66.7 parts by weight of polycarbonate polyol, 33.3 parts by weight of various reactive diluents were mixed and allowed to stand at 25 ° C. for 1 day to observe compatibility.
○ ・ ・ ・ Transparent uniform Δ ・ ・ ・ White turbid × ・ ・ ・ Separated into two layers (2) Viscosity Measure the viscosity of a polyol composition containing 20 parts by weight of various reactive diluents with respect to 80 parts by weight of polycarbonate polyol. did. In addition, Tokyo Keiki Co., Ltd. B type rotational viscometer was used for the measurement.
(3) Hardness (Shore A)
The hardness of the polyurethane resin prepared by blending 20 parts by weight of various reactive diluents with respect to 80 parts by weight of the polycarbonate polyol was measured according to a plastic durometer hardness test method JIS K 7215.
The durometer hardness tester used was CL-150 manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.
(4) Heat resistance The initial weight of a polyurethane resin prepared by blending 20 parts by weight of various reactive diluents with respect to 80 parts by weight of a polycarbonate polyol, and the weight after being left in a 150 ° C. dryer for 4 weeks were measured. The weight loss by heating (%) was determined by the following formula.
Calculation formula: Heated weight decrease (%) = (initial weight−weight after heating) ÷ initial weight × 100
○: Less than 4.0% Δ: 4.0% or more, less than 8.0% × ... 8.0% or more
※1:合成例1に記載される反応性希釈剤
※2:合成例2に記載される反応性希釈剤
※3:合成例3に記載される反応性希釈剤
※4:合成例4に記載される反応性希釈剤
※5:比較合成例1に記載される反応性希釈剤
※6:比較合成例2に記載される反応性希釈剤
※7:比較合成例3に記載される反応性希釈剤
※8:リシノレイン酸メチル(商品名「K−PON180」;小倉合成工業(株)製)
※9:ポリプロピレングリコール(商品名「ニューポールPP−1000」;三洋化成工業(株)製)
* 9: Polypropylene glycol (trade name “New Pole PP-1000”; manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.)
本発明の反応性希釈剤を用いることにより、ウレタン用ポリオールの作業性及び生産性の向上、更には耐熱性及び経時安定性に優れたポリウレタン硬化物を得ることができ、軟質フォーム、硬質フォーム、エラストマー、接着剤、塗料、バインダーなどとして、特に無溶剤型アクリルウレタン塗料、電気絶縁用ウレタン樹脂封止材として好適に用いることができる。
By using the reactive diluent of the present invention, it is possible to obtain a polyurethane cured product excellent in workability and productivity of the polyol for urethane, and further excellent in heat resistance and stability over time. As an elastomer, an adhesive, a paint, a binder, and the like, it can be suitably used particularly as a solvent-free acrylic urethane paint and a urethane resin sealing material for electrical insulation.
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