JP2009529096A - 改良された貯蔵安定性一成分ポリウレタン系 - Google Patents
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Abstract
(a)1種以上の炭化水素環含有ジイソシアネート及び/又はトリイソシアネートと1種以上のポリオールとから誘導された、1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーと、
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体と、
(c)1種以上の酸ハライド基を有する1種以上の有機酸ハライド化合物とを含み、
前記有機酸ハライド化合物を、前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppmを最低濃度として前記酸ハライド基が存在する量とする。別の観点では、本発明は、硬化型ポリウレタン組成物を貯蔵する方法、並びにポリウレタンエラストマーを製造する方法に関係する。
Description
本出願は、2006年3月8日出願の(仮)米国特許出願番号60/780,115の優先権を請求し、この出願の全文を参考として本明細書に援用する。
本発明は、貯蔵安定性ポリウレタン組成物、その貯蔵方法、及びポリウレタンエラストマー製品を製造するためのこの組成物の使用方法に関する。
(a)1種以上の炭化水素環含有ジイソシアネート及び/又はトリイソシアネートと、1種以上のポリオールとから誘導された1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーと、
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体と、
(c)1種以上の酸ハライド基を有する1種以上の有機酸ハライド化合物とを含み、
前記有機酸ハライド化合物を、前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppmを最低濃度として前記酸ハライド基が存在する量とする、ポリウレタン組成物、
を提供することにより達成される。
(a)1種以上の炭化水素環含有ジイソシアネート及び/又はトリイソシアネートと、1種以上のポリオールとから誘導された1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーと、
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体と、
(c)所望により、1種以上の酸ハライド基を有する1種以上の有機酸ハライド化合物とを含み、
前記有機酸ハライド化合物を、前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppmを最低濃度として前記酸ハライド基が存在する量とするものであり、
(d)但し、1種以上の有機酸ハライド化合物が、存在しないか、又は前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppm未満の酸ハライド基濃度に相当する量で存在する場合、前記ポリウレタンプレポリマーが低減した量の遊離ジイソシアネート及び/又はトリイソシアネートモノマーを含有する、
前記方法である。
一実施形態では、本発明は、少なくとも、(a)1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマー、即ち「プレポリマー」、及び(b)1種以上の4,4´−メチレンジアニリン(以後メチレンジアニリン、又はMDAと呼ぶ)の金属塩錯体を含む一成分貯蔵安定性ポリウレタン組成物に関係する。
(a)トルエンジイソシアネートと1種以上のポリオールから誘導され、かつポリウレタンプレポリマーの重量を基準として、0.1重量%未満に低減した量の遊離トルエンジイソシアネートモノマーを含有する、1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマー、と
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体、
とを含む貯蔵安定性ポリウレタン組成物を約115℃の温度に加熱することにより、ポリウレタンエラストマー製品が製造される。
下記の材料は、ケムチュラ社から入手できる。
本実施例は、アジプレンLF950Aウレタンプレポリマー及びカイチュア31硬化剤を用いた一成分硬化型ポリウレタン組成物(プレミックス)の製造を説明する。プレミックス製造に用いたカイチュアは、カイチュア21、カイチュア21−DA、カイチュア31、又はカイチュア31−DAであることができる。
70℃で一夜加熱した75部のアジプレンLF950Aが、反応器に添加された。反応器に減圧(<25ミリバール)が適用され、プレポリマーが脱泡され、バッチは同時に冷却された。15分後、減圧が解放され、窒素ブランケットが適用された。いったんバッチが50℃に冷却され、アジプレンLF950Aに、30℃で25部のカイチュア31が添加され、30分間以上攪拌された。イソシアネートに対するアミン(プレポリマーに対するカイチュア)の当量比は、0.95であった。50℃で1時間、窒素を連続注入下で、混合物が攪拌された。1時間の終りに、バッチは、窒素下で梱包され、シールされた。
より小さいバッチの一成分プレミックスが、乾燥した金属/プラスチック缶中で合成されうる。75部のアジプレンLF950Aが、金属/プラスチック缶に添加された。プレポリマーが55℃に加熱され、減圧下(<25ミリバール)で脱泡された。このプレポリマーは減圧下で冷却された。いったんプレポリマーは、50℃に冷却され、30℃で25部のカイチュア31が、攪拌下で添加された。イソシアネートに対するアミン(プレポリマーに対するカイチュア)の当量比は、0.95であった。このプレミックスは、窒素を連続注入下で、ドリルミキサーを用いて10分間攪拌された。10分間の終りに、バッチは、窒素下で梱包され、シールされた。
これらの比較例は、従来技術に従って、即ち未反応ジイソシアネートモノマーが除去されていないイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーを用いて、
(A)アジプレンL167とカイチュア31、及び(B)ビブラタンB625とカイチュア31からなる一成分硬化型ポリウレタン組成物の調製法を説明する。
比較例A及びBが、別のプレポリマーを用いて反復された。アジプレンLF950A、L300、LFM2400、LFP950A、LFM500は、115℃で(アジプレンLF950Aの場合)、かつ127℃で(LFM2400、LFP950A、LFM500の場合)完全に固化して強靭なエラストマーになった。これらのプレポリマーの各々は、モノマー除去操作により、低減した量のジイソシアネートを含有する。
これらの比較例は、従来技術に従って、アジプレンL300(即ち、未反応ジイソシアネートモノマーが除去されていないイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーを用いて)とカイチュア21(比較例Cの場合)又はカイチュア31(比較例Dの場合)の一成分プレミックスを説明する。
表I:比較例Cが示すアジプレンL300/カイチュア21の粘度プロフィール
表II:比較例Dが示すアジプレンL300/カイチュア31の粘度プロフィール
本例は、本発明に従って、アジプレンLF950Aとカイチュア31からなる一成分硬化型ポリウレタン組成物の製造法を説明する。また、本例は、プレミックスの特性及び粘度に及ぼすエージングの影響を説明する。
表III:50℃でエージングされたアジプレンLF950A/カイチュア31プレミックスの物理的特性
表IV:種々の時間と温度におけるアジプレンLF950A/カイチュア31の粘度プロフィール
アジプレンLF950A(TDI末端プレポリマー)に代えて、アジプレンLFM500(MDI末端プレポリマー)が用いられたことを除いて、例3が反復された。イソシアネート基に対するアミン基の当量比は、0.95であった。
表V:50℃でエージングされたアジプレンLFM500/カイチュア31プレミックスの物理的特性
表VI:70℃でエージングされたアジプレンLFM500/カイチュア31プレミックスの物理的特性
表VII:種々の時間と温度におけるアジプレンLFM500/カイチュア31の粘度プロフィール
アジプレンLF950A(TDI末端プレポリマー)に代えて、アジプレンLFP950A(PPDI末端プレポリマー)が用いられたことを除いて、例3が反復された。イソシアネート基に対するアミン基の当量比は、0.95であった。
表IX:50℃でエージングされたアジプレンLFP950A/カイチュア31プレミックスの物理的特性
表X:70℃でエージングされたアジプレンLFP950A/カイチュア31プレミックスの物理的特性
表XI:種々の時間と温度におけるアジプレンLFP950A/カイチュア31の粘度プロフィール
この例は、高められた温度でプレミックスの安定性に及ぼす有機酸ハライド基の有益な効果を説明する。塩化オルトフタロイル(OPC)を添加することにより、異なる水準の酸塩化物(COCl)基をもつ4種のプレミックスが製造された。
表XII:種々の時間と種々の水準の酸塩化物におけるアジプレンLF950A/カイチュア31−DAの粘度プロフィール
これらの例は、室温で長期安定性の一成分ポリウレタン組成物を説明するものであって、このポリウレタン組成物は、未反応ジイソシアネートモノマーが少なくとも部分的に除去されたプレポリマーを基にしている。
(a)74.5部のアジプレンLF950Aが、塗料缶に添加された。プレポリマーの温度が、50℃に維持され、25.5部のカイチュア31が、攪拌下で添加された(アミン/イソシアネート当量比が96%であった)。ひとたびカイチュア31の添加が完了したならば、塗料缶が、窒素下でシールされ、レッドデビル塗料ミキサー中で最大6分間混合された。次に、この一成分配合物は、そのままの容器で貯蔵されたか、又は別の容器に移された(例7)。
(b)85.92部のアジプレンLF800Aと14.08部のカイチュア31が配合され、上記の方法を用いて一成分プレミックスを作成した(例8)。
(c)81.7部のアジプレンLFM2400と18.3部のカイチュア31が配合され、上記の方法を用いて一成分プレミックスを作成した(例9)。3つのすべての場合に、配合物は窒素下で貯蔵された。
表XIII:室温でエージングされたアジプレンLF950A/カイチュア31の物理的特性
表XIV:室温でエージングされたアジプレンLF800/カイチュア31の物理的特性
表XV:室温でエージングされたアジプレンLFM2400/カイチュア31の物理的特性
アジプレンLFM2400(MDI−末端ポリカプロラクトンプレポリマー)に代えてビブラタン8030(MDI−末端ポリカプロラクトンプレポリマー)を用いたことを除いて、例9が反復された。イソシアネート基に対するアミン基の当量比は0.96であった。ビブラタン8030の製造では、ジイソシアネートモノマーの除去ステップは用いられなかった。LFM2400の製造では、このような除去ステップが用いられた。
Claims (27)
- 貯蔵安定性流動性ポリウレタン組成物であって、
(a)1種以上の炭化水素環含有ジイソシアネート及び/又はトリイソシアネートと1種以上のポリオールとから誘導された、1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーと、
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体と、
(c)1種以上の酸ハライド基を有する1種以上の有機酸ハライド化合物とを含み、
前記有機酸ハライド化合物を、前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppmを最低濃度として前記酸ハライド基が存在する量とする、ポリウレタン組成物。 - ポリウレタンプレポリマーの約10,000重量ppmを最高濃度として酸ハライド基が存在する請求項1に記載のポリウレタン組成物。
- ポリウレタンプレポリマーが、メチレンジフェニルジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた1種以上の炭化水素環含有ジイソシアネートと、1種以上のポリオールとから誘導される請求項1に記載のポリウレタン組成物。
- メチレンジアニリンの金属塩錯体が、メチレンジアニリンの塩化ナトリウム錯体である請求項1に記載のポリウレタン組成物。
- メチレンジアニリンの金属塩錯体が、不活性有機キャリヤーに分散されている請求項1に記載のポリウレタン組成物。
- 不活性有機キャリヤーが、アジピン酸ジオクチルである請求項5に記載のポリウレタン組成物。
- フタル酸ジオクチルが存在しない請求項1に記載のポリウレタン組成物。
- 1種以上の有機酸ハライド化合物が、少なくとも約220℃の常圧沸点を有する有機酸ハライド化合物からなる群から選ばれた請求項1に記載のポリウレタン組成物。
- 1種以上の有機酸ハライド化合物が、塩化フタロイルの異性体からなる群から選ばれた請求項7に記載のポリウレタン組成物。
- 硬化型ポリウレタン組成物を貯蔵する方法であって、
約35℃の温度で少なくとも約90日間、又は35℃を超え約50℃までの温度で少なくとも約30日間、又は約50℃から約70℃の温度で少なくとも約7日間硬化型ポリウレタン組成物を貯蔵することを含み、
貯蔵中に50℃で測定した時、硬化型ポリウレタン組成物が流動性かつ非弾性であり、
ポリウレタン組成物が、
(a)1種以上の炭化水素環含有ジイソシアネート及び/又はトリイソシアネートと1種以上のポリオールとから誘導された、1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーと、
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体と、
(c)所望により、1種以上の酸ハライド基を有する1種以上の有機酸ハライド化合物とを含み、
前記有機酸ハライド化合物を、前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppmを最低濃度として前記酸ハライド基が存在する量とするものであり、
但し、1種以上の有機酸ハライド化合物が、存在しないか、又は前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppm未満の酸ハライド基濃度に相当する量で存在する場合、前記ポリウレタンプレポリマーが低減した量の遊離ジイソシアネート及び/又はトリイソシアネートモノマーを含有する、
前記方法。 - 硬化型ポリウレタン組成物が、約35℃の温度で少なくとも約180日間、又は35℃を超え約50℃までの温度で少なくとも約45日間、又は約50℃から約70℃の温度で少なくとも約14日間、50℃で測定した時、流動性組成物として貯蔵される請求項10に記載の方法。
- 貯蔵中のポリウレタン組成物が、50℃で100,000cps未満の粘度を有する請求項10に記載の方法。
- 貯蔵中の貯蔵安定性ポリウレタン組成物が、50℃で30,000cps未満の粘度を有する請求項12に記載の方法。
- ポリウレタンプレポリマーが、メチレンジフェニルジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた1種以上の炭化水素環含有ジイソシアネートから誘導される請求項10に記載の方法。
- 遊離ジイソシアネート及び/又はトリイソシアネートモノマーの量が、トルエンジイソシアネート又はパラフェニレンジイソシアネートから誘導されたポリウレタンプレポリマーの0.5重量%未満であり、かつメチレンジフェニルジイソシアネートから誘導されたポリウレタンプレポリマーの4重量%未満である請求項10に記載の方法。
- 金属塩が塩化ナトリウムである請求項10に記載の方法。
- メチレンジアニリンの金属塩錯体が、不活性有機キャリヤーに分散されている請求項10に記載のポリウレタン組成物。
- 不活性有機キャリヤーがアジピン酸ジオクチルである請求項13に記載の方法。
- フタル酸ジオクチルが存在しない請求項10に記載の方法。
- 硬化型ポリウレタン組成物が、1種以上の酸ハライド基を有する1種以上の有機酸ハライド化合物を更に含み、前記1種以上の有機酸ハライド化合物を、前記酸ハライド基が前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppmを最低濃度として存在する量とする、請求項10に記載の方法。
- 硬化型ポリウレタン組成物を貯蔵する方法であって、約35℃の温度で少なくとも約90日間、又は35℃を超え約50℃までの温度で少なくとも約30日間、又は約50℃から約70℃の温度で少なくとも約7日間硬化型ポリウレタン組成物を貯蔵することを含み、貯蔵中に50℃で測定した時、硬化型ポリウレタン組成物が流動性かつ非弾性であり、そのポリウレタン組成物が、
(a)1種以上の炭化水素環含有ジイソシアネート及び/又はトリイソシアネートと1種以上のポリオールとから誘導された、1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーと、
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体とを含む方法。 - 硬化型ポリウレタン組成物を貯蔵する方法であって、
約35℃の温度で少なくとも約90日間、又は35℃を超え約50℃までの温度で少なくとも約30日間、又は約50℃から約70℃の温度で少なくとも約7日間硬化型ポリウレタン組成物を貯蔵することを含み、
貯蔵中に50℃で測定した時、硬化型ポリウレタン組成物が流動性かつ非弾性であり、ポリウレタン組成物が、
(a)1種以上の炭化水素環含有ジイソシアネート及び/又はトリイソシアネートと1種以上のポリオールとから誘導された、1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーと、
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体と、
(c)1種以上の酸ハライド基を有する1種以上の有機酸ハライド化合物とを含み、
前記有機酸ハライド化合物を、前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppmを最低濃度として前記酸ハライド基が存在する量とする方法。 - ポリウレタンエラストマー製品を製造する方法であって、
(a)メチレンジフェニルジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれたジイソシアネートモノマーと1種以上のポリオールとから誘導された、1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーと、
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体と、
(c)1種以上の酸ハライド基を有する1種以上の有機酸ハライド化合物とを含み、
前記有機酸ハライド化合物を、前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppmを最低濃度として前記酸ハライド基が存在する量とする貯蔵安定性ポリウレタン組成物を、約100℃から150℃の範囲の温度に加熱することを含む方法。 - ポリウレタンエラストマー製品を製造する方法であって、
(a)トルエンジイソシアネートと1種以上のポリオールとから誘導され、かつポリウレタンプレポリマーの0.1重量%以下に低減された遊離トルエンジイソシアネートモノマー含量を有する1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーと、
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体とを含む貯蔵安定性ポリウレタン組成物を、約115℃の温度に加熱することを含む方法。 - ポリウレタンエラストマー製品であって、
(a)メチレンジフェニルジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれたジイソシアネートモノマーと、1種以上のポリオールとから誘導された1種以上のイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーと、
(b)1種以上のメチレンジアニリンの金属塩錯体と、
(c)1種以上の酸ハライド基を有する1種以上の有機酸ハライド化合物とを含み、
前記有機酸ハライド化合物を、前記ポリウレタンプレポリマーの約100重量ppmを最低濃度として前記酸ハライド基が存在する量とする、貯蔵安定性ポリウレタン組成物を、約100℃から150℃の範囲の温度に加熱することを含む方法により製造されたポリウレタンエラストマー製品。 - 約5cmを最低厚さとする請求項25に記載のポリウレタンエラストマー製品。
- 約13cmを最低厚さとする請求項26に記載のポリウレタンエラストマー製品。
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