JP2012515810A - ポリウレタン界面活性剤安定化ポリウレタンフォーム - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリマーおよび特定のポリウレタン系安定剤を含む組成物を発泡させ、および乾燥させる、特に創傷管理のための親水性化ポリウレタンフォームの製造方法に関する。

Description

本発明は、ポリマーおよび特定のポリウレタン系安定剤を含む組成物を発泡させ、および乾燥させる、特に創傷管理のための親水性化ポリウレタンフォームの製造方法に関する。
湿潤性創傷を処理するためのフォームから作られた創傷接触材料の使用は、先行技術として存在する。概して、その高い吸収性および良好な機械特性により、ジイソシアネートおよびポリオールまたはNCO官能性ポリウレタンプレポリマーの混合物と水との、特定の触媒ならびに(フォーム)添加剤の存在下での反応により製造されたポリウレタンフォームが用いられる。一般に、芳香族ジイソシアネートが用いられ、これは、最も良好な発泡性を有するからである。多くのこれらの方法の形態が知られ、例えばUS3978266、US3975567およびEP−A0059048に記載されている。しかしながら、上記の方法は、取り扱いが、例えば適切な保護手段を必要とするので技術的に不便でありかつコストがかかるジイソシアネートまたは対応するNCO官能性プレポリマーを含む反応性混合物の使用を必要とする点が欠点である。
ジイソシアネートまたはNCO官能性ポリウレタンプレポリマーを用いる上記の方法についてのある代替法は、空気または他のガスを強撹拌により適当な(フォーム)添加剤の存在下で組み込んだポリウレタン分散体(これは、本質的にイソシアネート希を含まない)に基づく方法である。いわゆる機械的ポリウレタンフォームは乾燥および硬化後に得られる。創傷接触材料と関連して、このようなフォームは、EP−A0235949およびEP−A0246723に記載され、該フォームは、自己接着性ポリマーが付加されるか、または自己接着性ポリマーのフィルムに適用される。US4655210は、裏打ち、フォームおよび皮膚接触層から作られた特定の構造物を有する創傷包帯用の上記の機械的フォームの使用が記載されている。EP−A0235949、EP−A0246723およびUS4655210に記載されるように、フォームは常に、ステアリン酸アンモニウムを含有する添加剤混合物を用いるポリウレタン分散体から作られた。これは、従来法により用いられる量でのステアリン酸アンモニウムが、高い細胞毒性フォームをもたらすので極めて不利である。これは、特に創傷接触フォームにとって許容し難い。さらに、ステアリン酸アンモニウムは、熱的に分解可能であり、形成されたアンモニアは、取り除かれなければならず、これは技術的に不便である。他方、ステアリン酸アンモニウムは、他のステリン酸または完全に異なった(フォーム)添加剤が、特に極めて微細な細孔を特徴とする比較的良好なフォーム構造を与えないので、これらに簡単に置き換えることができない。
アルキルポリグリコシドによるPUフォームの別の安定化は、WO2008/031520に記載されている。しかしながら、これらの添加剤はまた、高い細胞毒性作用を生じさせ、得られたフォームの多孔率を著しく悪化させる。さらに、これらのフォーム添加剤は、フォームの望ましくない黄変の原因となり、これは、微生物により代謝されるこれらのグリコシドに起因すると考えられる。
EP0731148は、親水性ポリエーテルと反応させる少なくとも2.5の平均NCO官能価を有するポリイソシアネートに基づく親水性変性分枝ポリイソシアネート付加物を記載する。これらの成分は、比較的高度の分枝がポリエーテル鎖の親水性ポテンシャルの最適な実現化を妨げることが欠点であるが、立体的な理由により、2を越えるポリエーテル鎖が、付加物の疎水性部分が疎水性層で同時に局在化されるのと同時に水性相で完全であることを不可能とするからである。その結果、EP0731148に記載の分散助剤の親水性部分の一部は常に、疎水性相に近くなる。
米国特許第3978266号明細書 米国特許第3975567号明細書 欧州特許出願公開第0059048号明細書 欧州特許出願公開第0235949号明細書 欧州特許出願公開第0246723号明細書 米国特許第4655210号明細書 国際公開第2008/031520号パンフレット 欧州特許第0731148号明細書
従って、本発明は、ポリマーまたはポリマー混合物と、特にポリウレタンと、とりわけポリウレタン水性分散体と組み合わせて発泡させ、乾燥後、非常に厚い場合でさえ均質であり、細胞毒性を有さずかつアミンのような(熱的)離脱性成分を極めて実質的に含まない微細有孔フォームを提供することができる(フォーム)添加剤として適当な界面活性を提供することを目的とする。
上記目的は、ポリウレタンに基づく新規な界面活性剤を添加剤として用いる場合に達成されることを見出した。
従って、本発明は、本発明の対象の一部を形成し、少なくとも、1.0重量%以下の遊離イソシアネート基含有量および10重量%〜95重量%の単官能性アルコールB)により組み込まれおよびポリエーテル鎖内に配置されたエチレンオキシド単位(分子量=44g/mol)の含有量を有し、
A)1以上、好ましくは1.7〜2.5、より好ましくは1.8〜2.2の範囲、さらに好ましくは2の(平均)NCO官能価を有するポリイソシアネートプレポリマーと、
B)A)のイソシアネート基を基準として10〜100当量%の、150〜5000g/molの範囲の数平均分子量および一価ポリエーテルアルコール中のオキシアルキレン単位の全含有量を基準として30〜100mol%のオキシエチレン単位含有量を有する少なくとも1つの一価ポリエーテルアルコールを含む一価アルコール成分と、
C)A)のイソシアネート基を基準として0〜20当量%の、32〜5000g/molの範囲の数平均分子量を有する一価アルコールを含み、成分B)の化合物以外の一価アルコール成分と、
D)A)のイソシアネート基を基準として0〜80当量%の、32〜10000g/molの範囲の数平均分子量を有し、NCO付加反応のために少なくとも2官能性である構成成分
との反応により、ウレタン形成を伴って、およびウレア形成を伴ってまたは伴わずに製造され、任意の過剰のNCO基は、同時または引き続きの第2反応により、1.0重量%を越えない残存含有量にまで反応させて低下させたポリウレタン(I)および発泡性ポリマー(II)を混合することにより得られる組成物を発泡させ、および乾燥させる、ポリマーフォームを製造するための方法を提供する。
本発明に必要なポリウレタン中のエチレンオキシド単位(分子量=47g/モル)の含有量は、好ましくは20重量%〜75重量%、より好ましくは35重量%〜60重量%の範囲、さらに好ましくは45重量%〜55重量%の範囲である。本発明に必要なポリウレタン中の遊離イソシアネート基の含有量は1重量%未満であり、通常、遊離イソシアネート基は、検出されない。
成分A)の適当なポリイソシアネートプレポリマーは、上記のNCO官能価を有する、よく知られた脂肪族、芳香族または脂環式イソシアネート官能性プレポリマーである。
A)に使用することができるイソシアネート官能性プレポリマーは、ポリイソシアネートとヒドロキシル官能性ポリオールとの、触媒の存在下または不存在下で、ならびに補助剤およびアジュバント物質の存在下または不存在下での反応により得られる。
このような適当なイソシアネート官能性構成成分A)の例は、ポリオールおよび低分子量イソシアネート構成成分に基づくプレポリマーである。低分子量イソシアネート構成成分は、例えば1,4−ブチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、2,2,4−および/または2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、異性体ビス(4,4’−イソシアナトシクロヘキシル)メタンまたはこれらの任意の所望の異性体含量の混合物、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタンジイソシアネート(ノナントリイソシアネート)、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、2,2’−および/または2,4’−および/または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,3−および/または1,4−ビス(2−イソシアナトプロプ−2−イル)ベンゼン(TMXDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(XDI)ならびにC1〜C8−アルキル基を有するアルキル2,6−ジイソシアナトヘキサノエート(リジンジイソシアネート)である。
イソシアネート官能性成分A)は、例えばウレットジオン、イソシアヌレート、ウレタン、ウレア、アロファネート、ビウレット、イミノオキサジアジンジオンまたはオキサジアジントリオン構造ならびにこれらの混合物を含み得る。
A)を製造するためのポリマーポリオールは、周知のポリウレタン被覆技術ポリエステルポリオール、ポリアクリレートポリオール、ポリウレタンポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリアクリレートポリオール、ポリウレタンポリアクリレートポリオール、ポリウレタンポリエステルポリオール、ポリウレタンポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリカーボネートポリオールおよびポリエステルポリカーボネートポリオールである。これらは、プレポリマーA)を製造するために、単独で、または互いに任意の所望の混合物として用いることもできる。
適当なポリエステルポリオールは、ジオールならびに必要に応じてトリオールおよびテトラオールと、ジカルボン酸ならびに必要に応じてトリカルボン酸およびテトラカルボン酸またはヒドロキシカルボン酸またはラクトンから形成される周知の重縮合物である。遊離ポリカルボン酸の代わりに、対応するポリカルボン酸無水物または対応する低級アルコールのポリカルボン酸エステルを、ポリエステルを調製するために用いることもできる。
適当なジオールの例は、エチレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、例えばポリエチレングリコール等、さらに1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールおよび異性体、ネオペンチルグリコールまたはヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールであり、これらのうち、ヘキサン−1,6−ジオールおよび異性体、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコールおよびヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールは好適である。さらに、トリメチロールプロパン、グリセロール、エリトリトール、ペンタエリトリトール、トリメチロールベンゼンまたはトリスヒドロキシエチルイソシアヌレートのようなポリオールを用いてもよい。
有用なジカルボン酸として、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、グルタル酸、テトラクロロフタル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、マロン酸、スベリン酸、2−メチルコハク酸、3,3−ジエチルグルタル酸および/または2,2−ジメチルコハク酸が挙げられる。対応する無水物を酸源として用いてもよい。
エステル化するポリオールの平均官能価が2より大きい場合、モノカルボン酸、例えば安息香酸およびヘキサンカルボン酸などをさらに用いてもよい。
好適な酸は、上記の種類の脂肪族酸または芳香族酸である。アジピン酸、イソフタル酸およびフタル酸は特に好適である。
末端ヒドロキシル基を有するポリエステルポリオールの製造において反応参加物として有用なヒドロキシカルボン酸として、例えばヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシステアリン酸等が挙げられる。適当なラクトンとして、カプロラクトン、ブチロラクトンおよび同族体が挙げられる。カプロラクトンは好適である。
低分子量ポリオールを、A)を製造するのに用いてもよい。このようなポリオールの例は、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、ポリブチレングリコール、ビスフェノールAおよび上記の種類のラクトン変性ジオールである。
A)を調製するためにポリエーテルポリオールの使用が好ましい。
成分A)を調製するためのポリエーテルポリオールは、通常、300〜8000g/モルの範囲、好ましくは400〜6000g/モルの範囲、より好ましくは600〜3000g/モルの範囲の数平均分子量Mを有する。
上記のポリエーテルポリオールが、ポリオール1グラム当たり0.02ミリ当量(meq/g)以下、好ましくは0.015meq/g以下、より好ましくは0.01meq/g以下(決定法:ASTM D2849−69)の不飽和末端基含有量を有することがさらに特に好ましい。
成分A)の化合物を製造するのに用いるポリオールは、好ましくは、1.5〜4、より好ましくは1.8〜2.5、最も好ましくは1.9〜2.1の範囲のOH官能価を有する。
上記ポリエーテルポリオールが、特に狭い分子量分布、すなわち1.0〜1.5の範囲の多分散度(PD=M/M)および/または1.9を越えるOH官能価を有することが特に好ましい。上記のポリエーテルポリオールは、好ましくは、1.0〜1.5の範囲の多分散度、1.9を越えるOH官能価、より好ましくは1.95以上のOH官能価を有する。
上記のポリエーテルポリオールは、適当なスターター分子のアルコキシル化による従来法により、特に複金属シアン化物(DMC)触媒作用下で得られる。これは、例えばUS−A5158022(例えば実施例30)およびEP−A0654302(第5頁〜6頁第32行目)に記載されている。
ポリエーテルポリオールを製造するための適当なスターター分子は、例えば単純な低分子量ポリオール、水、少なくとも2つのN−H結合を有する有機ポリアミンまたは任意の所望のこれらの混合物である。アルコキシル化のための適当なアルキレンオキシドは特にエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドであり、これらはアルコキシル化反応において任意の所望の順序で、あるいは混合物の状態で用いてよい。
アルコキシル化により、特に以下のDMC法によりポリエーテルポリオールを製造するための好ましいスターター分子は、特に、単純なポリオール、例えば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、ブチルジグリコール、1,3−ブチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−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、シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、グリセロール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ソルビトール、トリエタノールアミン、ヒドロキノンジヒドロキシエチルエーテル、ビスフェノールA(2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)、水素化ビスフェノールA(2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン)、ならびに上記のポリオールと以下に例示の種類のジカルボン酸との低分子量ヒドロキシル含有エステルトリメチロールプロパンまたは上記の単純なポリオールの低分子量エトキシル化またはプロポキシル化生成物、または上記の変性または未変性アルコールの任意の所望の混合物である。
有用なポリエーテルポリオールとしては、例えばカチオン開環によるテトラヒドロフランの重合により得られる周知のポリウレタン化学ポリテトラメチレングリコールポリエーテルならびにポリプロピレングリコールおよびポリカーボネートポリオールまたはこれらの混合物が挙げられ、特に好ましくはポリプロピレングリコールである。
有用なポリエーテルポリオールとしては、スチレンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドおよび/またはエポクロロヒドリンの2官能性または多官能性スターター分子への周知の付加生成物が挙げられる。
適当なものは、特定の分子量範囲のエステルジオール、例えばα−ヒドロキシ−ブチル−ε−ヒドロキシカプロン酸エステル、ω−ヒドロキシヘキシル−γ−ヒドロキシ酪酸エステル、β−ヒドロキシエチルアジペートまたはビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタレート等である。
単官能性イソシアネート反応性ヒドロキシル含有化合物を用い得る。このような単官能性化合物の例は、エタノール、n−ブタノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、2−エチルヘキサノール、1−オクタノール、1−ドデカノール、1−ヘキサデカノールである。
NH−および/またはNH−官能性成分を、イソシアネートプレポリマーを調製するために用いることが更に可能である。
鎖延長のための適当な成分は、有機ジ−またはポリアミン、例えばエチレンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、イソホロンジアミン、2,2,4−および2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンの異性体混合物、2−メチルペンタメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタンおよび/またはジメチルエチレンジアミン等である。
さらに、第1級アミノ基と同様に第2級アミノ基をも有する化合物、または(第1級または第2級)アミノ基と同様にOH基を有する化合物を用いることが可能である。その例は、第1級/第2級アミン、例えばジエタノールアミン、3−アミノ−1−メチルアミノプロパン、3−アミノ−1−エチルアミノプロパン、3−アミノ−1−シクロヘキシルアミノプロパン、3−アミノ−1−メチルアミノブタンなど、アルカノールアミン、例えばN−アミノエチルエタノールアミン、エタノールアミン、3−アミノプロパノール、ネオペンタノールアミン等であり、これらは、鎖延長または連鎖停止のために用いる。連鎖停止は通常、イソシアネート反応性基を有するアミン、例えばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、イソノニルオキシプロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、N−メチルアミノプロピルアミン、ジエチル(メチル)アミノプロピルアミン、モルホリン、ピペリジンまたはこれらの適当な置換誘導体、ジ第1級アミンとモノカルボン酸から形成されたアミドアミン、ジ第1級アミンのモノケチム、第1級/第3級アミン、例えばN,N−ジメチルアミノプロピルアミン等を用いる。
成分A)の化合物は、好ましくは、専ら脂肪族的または脂環式的に結合したイソシアネート基またはこれらの混合物を有し、および該混合物については、1.7〜2.5、好ましくは1.8〜2.2の範囲、より好ましくは2の平均NCO官能価を有する上記種類のプレポリマーである。
A)のために、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または異性体ビス(4,4’−イソシアナトシクロヘキシル)メタン、ならびに上記ジイソシアネートに基づく上記種類のプレポリマーを用いることは、特に好ましい。
イソシアネート官能性プレポリマーA)は、低分子量ポリイソシアネートとポリオールとを、好ましくは2:1〜20:1のNCO/OH比で反応させることにより調製する。反応温度は通常、20〜160℃の範囲、好ましくは60〜100℃の範囲である。特に好ましい実施態様は、適当な方法により未変換ポリイソシアネートの画分を取り除く引き続きの工程を含む。薄膜蒸留は、5重量%未満、好ましくは0.5重量%未満、より好ましくは0.1重量%未満の低残留モノマー含有量を有する生成物を生じさせるので上記目的のために従来法により用いる。
成分B)の適当な非イオン性親水性化化合物は、少なくともヒドロキシル基を含む単官能性ポリオキシアルキレンエーテルである。適当な成分B)の非イオン的親水性化化合物は、少なくとも1つのヒドロキシル基を含有する単官能性ポリオキシアルキレンエーテルである。その例は、1分子当たり平均5〜70個、好ましくは7〜55個のエチレンオキシド単位を含有し、適当なスターター分子のアルコキシル化によって従来の方法により得られる、モノヒドロキシル官能性ポリアルキレンオキシドポリエーテルアルコールである(例えばUllmanns Encyclopaedie der technischen Chemie、第4版、第19巻、Verlag Chemie、ワインハイム、第31〜38頁)。これらは、存在する全アルキレンオキシド単位を基準として少なくとも30mol%のエチレンオキシド単位を含有する、純粋なポリエチレンオキシドエーテルまたは混合ポリアルキレンオキシドエーテルである。
特に好ましい非イオン性化合物は、オキシアルキレン単位の全量を基準として30〜100mol%のエチレンオキシド単位および0〜70mol%のプロピレンオキシド単位を有する単官能性混合ポリアルキレンオキシドポリエーテルである。
このような構成成分に有用なスターター分子としては、飽和モノアルコール、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、異性体ペンタノール、ヘキサノール、オクタノールおよびノナノール、n−デカノール、n−ドデカノール、n−テトラデカノール、n−ヘキサデカノール、n−オクタデカノール、シクロヘキサノール、異性体メチルシクロヘキサノールまたはヒドロキシメチルシクロヘキサン、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンまたはテトラヒドロフルフリルアルコールなど、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、例えばジエチレングリコールモノブチルエーテル、不飽和アルコール、例えばアリルアルコール、1,1−ジメチルアリルアルコールまたはオレイルアルコールなど、芳香族アルコール、例えばフェノール、異性体クレゾールまたはメトキシフェノールなど、芳香脂肪族アルコール、例えばベンジルアルコール、アニスアルコールまたは桂皮アルコールなど、第2級モノアミン、例えばジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ビス(2−エチルヘキシル)アミン、N−メチルシクロヘキシルアミン、N−エチルシクロヘキシルアミンまたはジシクロヘキシルアミンなど、ならびにヘテロ環式第2級アミン、例えばモルホリン、ピロリジン、ピペリジンまたは1Hピラゾールなどが挙げられる。好ましいスターター分子は、上記の種類の飽和モノアルコールである。スターター分子としてジエチレングリコールモノブチルエーテルまたはn−ブタノールを用いることは特に好ましい。
アルコキシル化反応のための有用なアルキレンオキシドは特にエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドであり、これらはアルコキシル化反応において任意の所望の順序で、あるいは混合物の状態で用いてよい。
成分C)の適当な構成成分は、成分B)のアルコール以外の数平均分子量範囲32〜5000g/モルの少なくとも1つの一価アルコールからなる一価アルコール成分である。その例は、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、異性体ペンタノール、ヘキサノール、オクタノールおよびノナノール、n−デカノール、n−ドデカノール、n−テトラデカノール、n−ヘキサデカノール、n−オクタデカノール、シクロヘキサノール、脂肪アルコール、異性体メチルシクロヘキサノールまたはヒドロキシメチルシクロヘキサン、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンまたはテトラヒドロフルフリルアルコール、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、例えばジエチレングリコールモノブチルエーテル、不飽和アルコール、例えばアリルアルコール、1,1−ジメチルアリルアルコールまたはオレイルアルコールなど、芳香脂肪族アルコール、例えばベンジルアルコール、アニスアルコールまたは桂皮アルコールなどである。
単官能性ポリマーも使用可能であり、その例は、ヒドロキシル基および30モル%未満のエチレンオキシドを含有するポリオキシアルキレンエーテルである。好ましいのは、エチレンオキシド構成成分を全く有さない単官能性ポリプロピレンオキシドポリエーテルである。
成分D)の適当な構成成分は、NCO付加反応のために多官能性である数平均分子量範囲32〜10000g/モルのイソシアネート反応性成分である。好ましくは20個までの炭素原子を有する低分子量ポリオールの例は、とりわけ、例えば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、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブチレングリコール、シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキノンジヒドロキシエチルエーテル、ビスフェノールA(2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)、水素化ビスフェノールA(2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン)、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリトリトールならびにこれらの互いの任意の混合物である。ポリエステルポリオール、ポリアクリレートポリオール、ポリウレタンポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリアクリレートポリオール、ポリウレタンポリアクリレートポリオール、ポリウレタンポリエステルポリオール、ポリウレタンポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリカーボネートポリオールおよび10000g/モルまでの数平均分子量を有するポリエステルポリカーボネートポリオールを用いることも可能である。1,2−エチレンジアミン、1,2−および1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、イソホロンジアミン、2,2,4−および2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンの異性体混合物、2−メチルペンタメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリアミノノナン、1,3−および1,4−キシリレンジアミン、α,α,α’,α’−テトラメチル−1,3−および−1,4−キシリレンジアミンおよび4,4−ジアミノジシクロヘキシルメタンおよび/またはジメチルエチレンジアミンである。好ましいのは、イソホロンジアミン、1,2−エチレンジアミン、1,4−ジアミノブタンおよびジエチレントリアミンである。さらに、成分D)は、第1級アミノ基と同様に第2級アミノ基をも有する化合物、または(第1級または第2級)アミノ基と同様にOH基をも有する化合物を用いてよい。これらの例は、第1級/第2級アミン、例えばジエタノールアミン、3−アミノ−1−メチルアミノプロパン、3−アミノ−1−エチルアミノプロパン、3−アミノ−1−シクロヘキシルアミノプロパン、3−アミノ−1−メチルアミノブタンなど、アルカノールアミン、例えばN−アミノエチルエタノールアミン、エタノールアミン、3−アミノプロパノール、ネオペンタノールアミンなどである。上記の成分の混合物はまた、構成成分D)として使用可能である。
ある好ましい変法では、成分D)を用いず、他の好ましい変法では、成分D)として少なくとも1つのポリオキシアルキレンエーテルを使用する。極めて特に好ましい変法は、成分D)として、少なくとも2つのイソシアネート反応性基、例えばヒドロキシル基等およびさらに存在する全アルキレンオキシド単位を基準として少なくとも30モル%のエチレンオキシド単位を含有するポリオキシアルキレンエーテルを用いる。D)として、30〜100モル%のエチレンオキシド単位および0〜70モル%のプロピレンオキシド単位を含む2官能性ポリアルキレンオキシドポリエーテルを用いることは特に好ましく、0〜30モル%のプロピレンオキシド単位および70〜100モル%のエチレンオキシド単位が存在することがさらに特に好ましい。エチレンオキシドが、アルキレンオキシド単位としてD)に存在することはさらに好ましい。上記のポリオキシアルキレンエーテルは、適当な少なくとも2官能性スターター分子のアルコキシル化によって従来法により得られる。
本発明のポリウレタンを製造するためのある好ましい変法は、まず、イソシアネート官能性プレポリマーA)を、上記の種類のジイソシアネートと、疎水性ジオール、例えば2000g/モルの数平均分子量を有するポリプロピレングリコール等の不足とを反応させることにより調製することを含む。イソシアネート基とイソシアネート反応性基との間のモル比は、好ましくは2:1〜20:1の範囲、より好ましくは5:1〜15:1の範囲である。イソシアネート反応性基の反応後、好ましい変法は、蒸留により、例えば薄膜蒸発器および真空での加熱により、残存するジイソシアネートの少なくとも大部分を除去する工程を含む。この方法により得られた混合物は、成分B)および必要に応じて成分C)と、および/または必要に応じて成分D)と反応させる。この場合、成分B)として、数平均分子量350〜3000g/モル、より好ましくは700〜2300g/モルの1価ポリエーテルアルコールを使用することが好ましく、これは、好ましくはオキシアルキレン単位の全含有量を基準として70重量%〜100重量%のエチレンオキシド単位含有量を有する。
イソシアネート基およびイソシアネート反応性基の間のモル比は、A)と、B)および必要に応じてC)および/またはD)との反応において、0.5:1〜2:1の範囲、より好ましくは0.7:1〜1.2:1の範囲、さらに好ましくは1:1である。反応のための好ましい温度範囲は、20〜180℃、さらに好ましくは40〜130℃である。反応は、好ましくはイソシアネート基がIR分光法により全く検出できなくなるまで行う。ある特に好ましい変法では、C)もD)も用いず、他の特に好ましい変法では、D)のみを用いる。
当業者に既知の触媒の使用は、プレポリマーA)の製造においておよび本発明のポリウレタンの製造において可能である。例えば、第3級アミン、錫化合物、亜鉛化合物またはビスマス化合物、例えばトリエチルアミン、1,4−ジアザビシクロ−[2.2.2]−オクタン、錫ジオクトエート、ジブチル錫ジラウレートおよび錫ジオクトエート等を添加することができる。例えば塩化ベンゾイル、塩化イソフタロイル、ジブチルホスフェート、3−クロロプロピオン酸、抗酸化剤またはメチルトシレートは、調製中および/または調製後に、必要に応じて添加し得る。
本発明のポリウレタンは、好ましくは、成分A)〜D)を用いて以下の量の範囲で調製する:
成分A)について、10重量%〜80重量%、より好ましくは20重量%〜50重量%、
成分B)について、20重量%〜90重量%、より好ましくは30重量%〜50重量%、
成分C)について、0重量%〜15重量%、より好ましくは0重量%〜5重量%、および
成分D)について、0重量%〜60重量%、より好ましくは10重量%〜30重量%。
記載の成分A)、B)、C)およびD)に加えて、A)、B)、C)またはD)ではないイソシアネート構成成分およびイソシアネート反応性構成成分を、本発明のポリウレタンに組み込み得るが、好ましくは20重量%未満のA)、B)、C)およびD)以外の構成成分を存在させ、さらに好ましくはA)、B)、C)およびD)以外の構成成分を存在させないことである。
用いるポリマー(II)は、例えばポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、ポリカルボンイミド、ポリメタクリルイミド、ポリアミド、フェノールおよびウレア樹脂、ポリシロキサン、ポリアミノアミン、ポリ(ヒドロキシカルボン酸)、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエステルポリアミド、ポリエステルポリアクリレート、ポリエステルポリカーボネート、ポリオキシアルキレンエーテル、ポリエーテルポリアクリレート、ポリエーテルポリカーボネート、ポリエーテルポリアミド、ポリエチレンポリイミン、ポリウレア、ポリウレタン、ポリウレタンポリアクリレート、ポリウレタンポリエステル、ポリウレタンポリエーテル、ポリウレタンポリウレアおよびポリウレタンポリカーボネートならびに任意の所望のポリマー混合物である。好ましいのは、ポリウレア、ポリウレタン、ポリウレタンアクリレート、ポリウレタンポリエステル、ポリウレタンポリエーテル、ポリウレタンポリウレアおよびポリウレタンポリカーボネートならびにこれらの任意の所望のポリマー混合物を用いることであり、より好ましくは、これらの水性分散体の形態で用いることである。
このような好ましい水性分散体は、
E)イソシアネート官能性プレポリマーを、少なくとも
E1)有機ポリイソシアネート、
E2)400〜8000g/モルの範囲の数平均分子量および1.5〜6の範囲のOH官能価を有するポリマーポリオール、
E3)必要に応じて、62〜399g/モルの範囲の分子量を有するヒドロキシル官能性化合物、
E4)必要に応じて、イソシアネート反応性アニオン性または潜在的アニオン性および/または必要に応じて非イオン性親水性化剤
から製造する工程、
F)次いで、その遊離NCO基を、
F1)必要に応じて、32〜400g/モルの範囲の分子量を有するアミノ官能性化合物と、
F2)イソシアネート反応性の、好ましくはアミノ官能性アニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤と
を完全にまたは部分的に反応させる工程
により鎖延長によって得られ、該プレポリマーは、水中に工程F)前、工程F)中または工程F)後に分散され、存在する潜在的イオン基は、中和剤との部分的または完全な反応によりイオン形態へ変換される、アニオン的親水性化ポリウレタン分散体(II)である。
有意には、成分E1)〜E4)の化合物は、第1級または第2級アミノ基を有さない。
アニオン性親水性化を得るために、E4)および/またはF2は、少なくとも1つのNCO反応性基、例えばアミノ基、ヒドロキシル基またはチオール基等を有し、およびアニオン性基として−COOまたは−SO または−PO 2−、または潜在的アニオン性基としてこれらの完全または部分的にプロトン化した酸形態をさらに有する親水性化剤を用いる。
好ましい水性アニオン性ポリウレタン分散体(II)は、低度、好ましくは固体樹脂100g当たり0.1〜15ミリ当量の親水性アニオン性基を有する。
良好な沈殿安定性を得るために、特定のポリウレタン分散体の数平均粒度は、好ましくは750nm未満、より好ましくは550nm未満であり、レーザー相関分光法により決定される。
成分E1)の化合物のNCO基とNCO反応性基、例えばアミノ基、ヒドロキシル基またはチオール基等の割合は、NCO官能性プレポリマーを調製するために1.05〜3.5の範囲、好ましくは1.2〜3.0の範囲、より好ましくは1.3〜2.5の範囲である。
アミン官能性化合物は、工程F)において、これらの化合物のイソシアネート反応性アミノ基と、プレポリマーの遊離イソシアネート基との当量比は、40〜150%の範囲、好ましくは50〜125%の間、より好ましくは60〜120%の間である。
成分E1)のための適当なポリイソシアネートは、≧2のNCO官能価の周知の芳香族、芳香脂肪族、脂肪族または脂環式 ポリイソシアネートが挙げられ、成分A)のポリイソシアネートに対応する。
上記のポリイソシアネートの他に、ウレットジオン、イソシアヌレート、ウレタン、アロファネート、ビウレット、イミノオキサジアジンジオンまたはオキサジアジントリオン構造の変性ジイソシアネートまたはトリイソシアネートを比例的に用いることも可能である。
好ましくは、上記の種類のポリイソシアネートまたはポリイソシアネート混合物は、専ら脂肪族的および/または脂環式的に結合したイソシアネート基を有し、および該混合物については、2〜4の範囲、好ましくは2〜2.6の範囲、より好ましくは2〜2.4の範囲の平均NCO官能価を有する。
E1)のために、1,6−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、異性体ビス(4,4’−イソシアナトシクロヘキシル)メタンならびにこれらの混合物を用いることは特に好ましい。
E2)は、好ましくは400〜6000g/mol、より好ましくは600〜3000g/molの範囲の数平均分子量Mを有するポリマーポリオールを用いる。これらは、好ましくは1.8〜3の範囲、より好ましくは1.9〜2.1の範囲のOH官能価を有する。
このようなポリマーポリオールは、周知のポリウレタンコーティング技術ポリエステルポリオール、ポリアクリレートポリオール、ポリウレタンポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリアクリレートポリオール、ポリウレタンポリアクリレートポリオール、ポリウレタンポリエステルポリオール、ポリウレタンポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリカーボネートポリオールおよびポリエステルポリカーボネートポリオールである。これらは、個々にまたは互いの任意の所望の混合物の状態でE2)に用いてよい。
このようなポリエステルポリオールは、ジ−ならびに必要に応じてトリ−およびテトラオールおよびジ−ならびに必要に応じてトリ−およびテトラカルボン酸またはヒドロキシカルボン酸またはラクトンから形成される周知の重縮合物である。ポリエステルを調製するために、遊離ポリカルボン酸の代わりに、対応するポリカルボン酸無水物または対応する低級アルコールのポリカルボン酸エステルを用いることも可能である。
適当なジオールの例は、エチレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、例えばポリエチレングリコールなど、ならびに1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ブタンジオール(1,3)、ブタンジオール(1,4)、ヘキサンジオール(1,6)および異性体、ネオペンチルグリコールまたはヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールであり、これらのうち、ヘキサンジオール(1,6)および異性体、ネオペンチルグリコールおよびヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールが好ましい。これらの他に、トリメチロールプロパン、グリセロール、エリトリトール、ペンタエリトリトール、トリメチロールベンゼンまたはトリスヒドロキシエチルイソシアヌレートのようなポリオールを用いることも可能である。
有用なジカルボン酸として、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、グルタル酸、テトラクロロフタル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、マロン酸、スベリン酸、2−メチルコハク酸、3,3−ジエチルグルタル酸および/または2,2−ジメチルコハク酸が挙げられる。対応する無水物を酸源として用いてもよい。
エステル化するポリオールの平均官能価が2より大きい場合、モノカルボン酸、例えば安息香酸およびヘキサンカルボン酸などをさらに用いてもよい。
好適な酸は、上記の種類の脂肪族酸または芳香族酸である。アジピン酸、イソフタル酸および必要に応じてトリメリット酸は、特に好ましい。
末端ヒドロキシル基を有するポリエステルポリオールの調製において反応参加物として有用なヒドロキシカルボン酸として、例えばヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシステアリン酸などが挙げられる。適当なラクトンとして、カプロラクトン、ブチロラクトンおよび同族体が挙げられる。カプロラクトンは好適である。
同様に、E2)は、400〜8000g/molの範囲、好ましくは600〜3000g/molの範囲の数平均分子量Mを有する、ヒドロキシル含有ポリカーボネート、好ましくはポリカーボネートジオールを用い得る。これらは、カルボン酸誘導体、例えばジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネートまたはホスゲン等と、ポリオール、好ましくはジオールとの反応により得られる。
このようなジオールの例は、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ペンタンジオール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、ポリブチレングリコール、ビスフェノールAおよび上記の種類のラクトン変性ジオールである。
好ましくは、ポリカーボネートジオールは、40重量%〜100重量%のヘキサンジオールを含有し、1,6−ヘキサンジオールおよび/または基礎的なジオールに基づくヘキサンジオール誘導体が好ましい。このようなヘキサンジオール誘導体は、ヘキサンジオールに基づき、エステル基またはエーテル基ならびに末端OH基を有する。このような誘導体は、ヘキサンジオールと過剰のカプロラクトンとの反応によって、またはヘキサンジオールをそれ自体でエーテル化して、ジ−またはトリヘキシレングリコールを形成させることによって得られる。
純粋なポリカーボネートジオールの代わりに、またはこれに加えて、ポリエーテル−ポリカーボネートジオールをE2)に用いてもよい。
ヒドロキシル含有ポリカーボネートは、直鎖構造を好ましく有する。
同様に、E2)は、ポリエーテルポリオールを用い得る。有用なポリエーテルポリオールとしては、例えばカチオン性開環によるテトラヒドロフランの重合によって得られる、周知のポリウレタン化学ポリテトラメチレングリコールポリエーテルが挙げられる。
同様に、有用なポリエーテルポリオールとして、スチレンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドおよび/またはエピクロロヒドリンの2官能性または多官能性スターター分子への周知の付加生成物が挙げられる。
有用なスターター分子としては、全ての先行技術化合物、例えば水、ブチルジグリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、プロピレングリコール、ソルビトール、エチレンジアミン、トリエタノールアミン、1,4−ブタンジオールが挙げられる。好ましいスターター分子は、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコールおよびブチルジグリコールである。
ポリウレタン分散体(II)の特に好ましい実施態様は、成分E2)としてポリカーボネートポリオールおよびポリテトラメチレングリコールポリオールの混合物を含有し、該混合物中でのポリカーボネートポリオールの割合は、20重量%〜80重量%、該混合物中でのポリテトラメチレングリコールポリオールの割合は、80重量%〜20重量%の範囲である。好ましくは、ポリテトラメチレングリコールについては30重量%〜75重量%の割合、およびポリカーボネートポリオールについては25重量%〜70重量%の割合である。特に好ましくは、ポリテトラメチレングリコールポリオールについては35重量%〜70重量%の割合、ポリカーボネートポリオールについては30重量%〜65重量%の割合であり、但し、いずれも、ポリカーボネートおよびポリテトラメチレングリコールポリオールについてのパーセンテージの全合計は100%であり、ポリカーボネートおよびポリテトラメチレングリコールポリエーテルポリオールの全合計が寄与する成分E2)の割合は、少なくとも50重量%、好ましくは60重量%、より好ましくは少なくとも70重量%である。
E3)は、20個までの炭素原子を有する特定の分子量範囲のポリオール、例えば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、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブチレングリコール、シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキノンジヒドロキシエチルエーテル、ビスフェノールA(2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)、水素化ビスフェノールA、(2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン)、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリトリトールならびにこれらの互いの任意の所望の混合物などを用い得る。
また、特定の分子量範囲のエステルジオール、例えばα−ヒドロキシブチル−ε−ヒドロキシカプロン酸エステル、ω−ヒドロキシヘキシル−γ−ヒドロキシ酪酸エステル、β−ヒドロキシエチルアジペートまたはビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタレートなども適当である。
E3)は、単官能性ヒドロキシル含有化合物をさらに用い得る。このような単官能性化合物の例は、エタノール、n−ブタノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、2−エチルヘキサノール、1−オクタノール、1−ドデカノール、1−ヘキサデカノールである。
成分E3)について好ましい化合物は、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコールおよびトリメチロールプロパンである。
成分E4)のためのアニオン的または潜在的アニオン的親水性化化合物は、少なくとも1つのイソシアネート反応性基、例えばヒドロキシル基等、ならびに少なくとも1つの官能基、例えば−COO、−SO 、−PO(O(式中、Mは、例えば金属カチオン、H、NH 、NHR であり、Rは、いずれの場合にもC〜C12−アルキル、C〜C−シクロアルキルおよび/またはC〜C−ヒドロキシアルキルであり得る)などを有する任意の化合物であり、これらは、水性媒体との相互作用に際して、pH依存性解離平衡状態になり、このようにして負電荷または中性電荷を有し得る。有用なアニオン的または潜在的アニオン的親水性化化合物としては、モノ−およびジヒドロキシカルボン酸、モノ−およびジヒドロキシスルホン酸、ならびにモノ−およびジヒドロキシホスホン酸およびこれらの塩が挙げられる。このようなアニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤の例は、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロール酪酸、ヒドロキシピバリン酸、リンゴ酸、クエン酸、グリコール酸、乳酸、およびDE−A2446440(第5〜9頁、式I〜III)に記載の2−ブテンジオールおよびNaHSOのプロポキシル化付加物である。好ましい成分E4)のためのアニオン性または潜在的アニオン的親水性化化合物は、カルボキシレートまたはカルボキシル基および/またはスルホネート基を有する上記の種類のアニオン性または潜在的アニオン的親水性化化合物である。
特に好ましい成分E4)のアニオン性または潜在的アニオン的親水性化剤は、イオン基または潜在的イオン基としてカルボキシレートまたはカルボキシル基を含有するアニオン性または潜在的アニオン的親水性化剤、例えばジメチロールプロピンオン酸、ジメチロール酪酸およびヒドロキシピバリン酸およびその塩等である。
成分E4)のための有用な非イオン的親水性化化合物としては、例えば少なくとも1つのヒドロキシル基またはアミノ基、好ましくは少なくとも1つのヒドロキシル基を含有するポリオキシアルキレンエーテルが挙げられる。
その例は、1分子当たり平均5〜70個、好ましくは7〜55個のエチレンオキシド単位を含有し、適当なスターター分子のアルコキシル化によって従来の方法により得られる、モノヒドロキシル官能性ポリアルキレンオキシドポリエーテルアルコールである(例えばUllmanns Encyclopaedie der technischen Chemie、第4版、第19巻、Verlag Chemie、ワインハイム、第31〜38頁)。
これらは、存在する全アルキレンオキシド単位を基準として少なくとも30モル%、好ましくは少なくとも40モル%のエチレンオキシド単位を含有する、純粋なポリエチレンオキシドエーテルまたは混合ポリアルキレンオキシドエーテルである。
特に好ましい非イオン性化合物は、40〜100mol%のエチレンオキシド単位および0〜60mol%のプロピレンオキシド単位を有する単官能性混合ポリアルキレンオキシドポリエーテルである。
このような非イオン性親水性化剤のための有用なスターター分子としては、飽和モノアルコール、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、異性体ペンタノール、ヘキサノール、オクタノールおよびノナノール、n−デカノール、n−ドデカノール、n−テトラデカノール、n−ヘキサデカノール、n−オクタデカノール、シクロヘキサノール、異性体メチルシクロヘキサノールまたはヒドロキシメチルシクロヘキサン、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンまたはテトラヒドロフルフリルアルコールなど、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、例えばジエチレングリコールモノブチルエーテル、不飽和アルコール、例えばアリルアルコール、1,1−ジメチルアリルアルコールまたはオレイルアルコールなど、芳香族アルコール、例えばフェノール、異性体クレゾールまたはメトキシフェノールなど、芳香脂肪族アルコール、例えばベンジルアルコール、アニスアルコールまたは桂皮アルコールなど、第2級モノアミン、例えばジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ビス(2−エチルヘキシル)アミン、N−メチルシクロヘキシルアミン、N−エチルシクロヘキシルアミンまたはジシクロヘキシルアミンなど、ならびにヘテロ環式第2級アミン、例えばモルホリン、ピロリジン、ピペリジンまたは1Hピラゾールなどが挙げられる。好ましいスターター分子は、上記の種類の飽和モノアルコールである。スターター分子としてジエチレングリコールモノブチルエーテルまたはn−ブタノールを用いることは特に好ましい。
アルコキシル化反応のための有用なアルキレンオキシドは特にエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドであり、これらはアルコキシル化反応において任意の所望の順序で、あるいは混合物の状態で用いてよい。
成分F1)は、1,2−エチレンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、イソホロンジアミン、2,2,4−および2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンの異性体混合物、2−メチルペンタメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリアミノノナン、1,3−キシリレンジアミン、1,4−キシリレンジアミン、α,α,α’,α’−テトラメチル−1,3−および−1,4−キシリレンジアミンおよび4,4−ジアミノジシクロヘキシルメタンおよび/またはジメチルエチレンジアミンである。あまり好ましくないが、ヒドラジンならびにヒドラジド、例えばアジポヒドラジドなどを用いることも可能である。
さらに、成分F1)は、第1級アミノ基と同様に第2級アミノ基をも有する化合物、または(第1級または第2級)アミノ基と同様にOH基をも有する化合物を用いてよい。これらの例は、第1級/第2級アミン、例えばジエタノールアミン、3−アミノ−1−メチルアミノプロパン、3−アミノ−1−エチルアミノプロパン、3−アミノ−1−シクロヘキシルアミノプロパン、3−アミノ−1−メチルアミノブタンなど、アルカノールアミン、例えばN−アミノエチルエタノールアミン、エタノールアミン、3−アミノプロパノール、ネオペンタノールアミンなどである。
さらに、成分F1)は、単官能性イソシアネート反応性アミン化合物、例えばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、イソノニルオキシプロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、N−メチルアミノプロピルアミン、ジエチル(メチル)アミノプロピルアミン、モルホリン、ピペリジンまたはこれらの適当な置換誘導体、ジ第1級アミンとモノカルボン酸から形成されたアミドアミン、ジ第1級アミンのモノケチム、第1級/第3級アミン、例えばN,N−ジメチルアミノプロピルアミン等を用いることができる。
成分F1)のための好ましい化合物は、1,2−エチレンジアミン,1,4−ジアミノブタンおよびイソホロンジアミンである。
成分F2)のためのアニオン的または潜在的アニオン的親水性化化合物は、少なくとも1つのイソシアネート反応性基、好ましくはアミノ基、ならびに少なくとも1つの官能基、例えば−COO、−SO 、−PO(O(式中、Mは、例えば金属カチオン、H、NH 、NHR であり、Rは、いずれの場合にもC〜C12−アルキル、C〜C−シクロアルキルおよび/またはC〜C−ヒドロキシアルキルであり得る)などを有する任意の化合物であり、これらは、水性媒体との相互作用に際して、pH依存性解離平衡状態になり、このようにして負電荷または中性電荷を有し得る。有用なアニオン的または潜在的アニオン的親水性化化合物は、モノ−およびジアミノカルボン酸、モノ−およびジアミノスルホン酸、ならびにモノ−およびジアミノホスホン酸およびこれらの塩である。このようなアニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤の例は、例えばN−(2−アミノエチル)−β−アラニン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタンスルホン酸、エチレンジアミンプロピルスルホン酸、エチレンジアミンブチルスルホン酸、1,2−または1,3−プロピレンジアミン−β−エチルスルホン酸、グリシン、アラニン、タウリン、リシン、3,5−ジアミノ安息香酸およびIPDIとアクリル酸との付加生成物(EP−A0916647、実施例1)である。アニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤として、WO−A01/88006からのシクロヘキシルアミノプロパンスルホン酸(CAPS)を使用することもできる。
成分F2)のための好ましいアニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤は、カルボキシレート基またはカルボキシル基および/またはスルホネート基を有する上記の種類のアニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤、例えばN−(2−アミノエチル)−β−アラニンの塩、2−(2−アミノエチルアミノ)エタンスルホン酸の塩またはIPDIとアクリル酸との付加生成物の塩(EP−A0916647、実施例1)である。
アニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤および非イオン性親水性化剤の混合物を、用いてもよい。
特定のポリウレタン分散を製造するための好ましい実施態様は、成分E1)〜E4)およびF1)〜F2)を以下の量で用いるが、各量は常に合計100重量%となる:
5重量%〜40重量%の成分E1)、
55重量%〜90重量%の成分E2)、
0.5重量%〜20重量%の成分E3)およびF1)の合計、
0.1重量%〜25重量%の成分E4)および/またはF2)の合計、
成分E1)〜E4)およびF1)〜F2)の全量を基準として0.1重量%〜5重量%の、E4)および/またはF2)からのアニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤を用いる。
特定のポリウレタン分散を製造するための好ましい実施態様は、成分E1)〜E4)およびF1)〜F2)を以下の量で用いるが、各量は常に合計100重量%となる:
5重量%〜35重量%の成分E1)、
60重量%〜90重量%の成分E2)、
0.5重量%〜15重量%の成分E3)およびF1)の合計、
0.1重量%〜15重量%の成分E4)および/またはF2)の合計、
成分E1)〜E4)およびF1)〜F2)の全量を基準として0.2重量%〜4重量%の、E4)および/またはF2)からのアニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤を用いる。
特定のポリウレタン分散を製造するための好ましい実施態様は、成分E1)〜E4)およびF1)〜F2)を以下の量で用いるが、各量は常に合計100重量%となる:
10重量%〜30重量%の成分E1)、
65重量%〜85重量%の成分E2)、
0.5重量%〜14重量%の成分E3)およびF1)の合計、
0.1重量%〜13.5重量%の成分E4)および/またはF2)の合計、
成分E1)〜E4)およびF1)〜F2)の全量を基準として0.5重量%〜3.0重量%の、E4)および/またはF2)からのアニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤を用いる。
アニオン的親水性化ポリウレタン分散体(II)の製造は、均質相中で1以上の段階で、または多段階反応の場合には、部分的に分散相中で行うことができる。E1)〜E4)からなる重付加を完全にまたは部分的に行った後、分散工程、乳化工程または溶解化工程を行う。その後、必要に応じて、分散相中または溶解(均質)相中でさらなる重付加または変性を行う。
任意の先行技術による方法、例えばプレポリマー混合法、アセトン法または溶融分散法を用いることができる。アセトン法が好ましい。
アセトン法による製造は、通常、成分E2)〜E4)およびポリイソシアネート成分E1)を、初期充填として完全にまたは部分的に投入してイソシアネート官能性ポリウレタンプレポリマーを製造し、必要に応じて、イソシアネートに対して不活性であるが水混和性の溶媒で希釈し、50〜120℃の範囲の温度にまで加熱する工程を含む。イソシアネート付加反応は、ポリウレタン化学において既知の触媒を用いて加速させることができる。
有用な溶媒としては、従来の脂肪族、ケト官能性溶媒、例えばアセトン、2−ブタノン等であるが、これらは製造の開始時だけでなく、その後にも、必要に応じて部分的に添加することができる。アセトンおよび2−ブタノンが好ましい。
キシレン、トルエン、シクロヘキサン、酢酸ブチル、酢酸メトキシプロピル、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、エーテルまたはエステル単位を有する溶媒のような他の溶媒をさらに用いて、完全にまたは部分的に蒸留することができ、あるいはN−メチルピロリドン、N−エチルピロリドンの場合には、分散体中に完全に残留させてよい。好ましいのは、従来法による脂肪族ケト官能性溶媒以外の任意の他の溶媒を用いないことである。
次いで、反応の開始時に添加しなかった任意のE1)〜E4)の成分を添加する。
E1)〜E4)からのポリウレタンプレポリマーの製造では、イソシアネート基とイソシアネート反応性基の物質比の量は、1.05〜3.5の範囲、好ましくは1.2〜3.0の範囲、特に好ましくは1.3〜2.5の範囲である。
プレポリマーを形成させる成分E1)〜E4)の反応を、部分的にまたは完全に、しかしながら好ましくは完全に行う。こうして、遊離イソシアネート基を含有するポリウレタンプレポリマーは、溶媒を用いずに、または溶液中で得られる。
潜在的アニオン性基をアニオン性基へ部分的にまたは完全に変換するための中和工程は、塩基、例えば各アルキル基中に1〜12個、好ましくは1〜6個の炭素原子を有するトリアルキルアミンのような第三級アミン、または相当する水酸化物のようなアルカリ金属塩基を用いる。
その例は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、トリプロピルアミン、N−メチルモルホリン、メチルジイソプロピルアミン、エチルジイソプロピルアミンおよびジイソプロピルエチルアミンである。アルキル基は、例えば、ジアルキルモノアルカノールアミン、アルキルジアルカノールアミンおよびトリアルカノールアミンの場合のようにヒドロキシル基を有してもよい。有用な中和剤としては、適切な場合には、無機塩基、例えばアンモニア水溶液、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム等が挙げられる。
好ましいのは、アンモニア、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミンまたはジイソプロピルエチルアミンならびに水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムであり、特に好ましいのは、アンモニア、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムである。
塩基は、中和すべき酸基の物質の量の50モル%と125モル%の間、好ましくは70モル%と100モル%の間である物質の量で用いる。中和は、中和剤を分散体の水中に含むことによって、分散工程と同時に行うこともできる。
次いで、さらなる工程段階において、これが未だ行われていないか、またはある程度のみ行われていない場合には、得られたプレポリマーを脂肪族ケトン、例えばアセトンまたは2−ブタノン等を用いて溶解させる。
工程F)の鎖延長では、NH−および/またはNH−官能性成分を、なお残存するプレポリマーのイソシアネート基と部分的または完全に反応させる。好ましくは、鎖延長/連鎖停止を、水中での分散前に行う。
連鎖停止は、通常、イソシアネート反応性基を有するアミンF1)、例えばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、イソノニルオキシプロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、N−メチルアミノプロピルアミン、ジエチル(メチル)アミノプロピルアミン、モルホリン、ピペリジンまたはこれらの適当な置換誘導体、ジ第1級アミンとモノカルボン酸から形成されるアミドアミン、ジ第1級アミンのモノケチム、第1級/第3級アミン、例えばN,N−ジメチルアミノプロピルアミン等を用いて行う。
部分的または完全な鎖延長を、NH基またはNH基での定義F2)に適合するアニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤を用いて行う場合には、プレポリマーの鎖延長は、分散工程前に好ましく行う。
アミン成分F1)およびF2)を、必要に応じて、本発明の方法において水−または溶媒−希釈形態で、個々にまたは混合物の状態で、原理上可能な任意の添加順序で用いることができる。
水または有機溶媒を、希釈剤として用いる場合、F)に用いる鎖延長性成分の希釈剤含有量は、好ましくは70重量%〜95重量%の範囲である。
分散工程は好ましくは、鎖延長の後に行う。分散のために、溶解および鎖延長したポリウレタンポリマーを、適切な場合には強剪断、例えば強撹拌等により、分散水中に導入するか、または反対に、分散水を、鎖延長ポリウレタンポリマー溶液中に撹拌導入する。好ましくは、水を、溶解した鎖延長ポリウレタンプレポリマーに添加する。
次いで、分散工程後に分散体中に未だ存在する有機溶媒を、通常、蒸留によって除去する。分散工程中の除去も同様に可能である。
ポリウレタン分散体(II)中の有機溶媒の残存濃度は通常、全分散体を基準として1.0重量%未満、好ましくは0.5重量%未満である。
本発明に必要なポリウレタン分散体(II)のpHは通常、9.0未満、好ましくは8.5未満であり、より好ましくは8.0であり、特に好ましくは、6.5および7.5の範囲である。
ポリウレタン分散体(II)の固形分は、通常、40重量%〜70重量の範囲であり、好ましくは50重量%〜65重量%の範囲であり、より好ましくは55重量%〜65重量%の範囲である。
添加剤(I)の他に、成分(I)は、得られるフォーム形成、フォーム安定性またはポリマーフォームの特性を向上させるさらなる添加剤を含有し得る。このようなさらなる添加剤は、原則として、任意のアニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、例えばEO−POブロックコポリマーおよびそれ自体既知のカチオン性界面活性剤を挙げることができる。しかしながら、好ましくは成分(I)を単独で用いる。
さらに、本発明に必要なポリマー(II)およびポリウレタン(I)の他に、補助剤および補助物質(III)を用いてもよい。
このような補助剤および添加物質(III)の例は、架橋剤、増粘剤または揺変剤、他の水性バインダー、抗酸化剤、光遮蔽剤、乳化剤、可塑剤、顔料、充填剤および/または流れ調整剤である。
有用な架橋剤としては、例えば非ブロックトポリイソシアネート、アミド−およびアミン−ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、アルデヒドおよびケトンの樹脂、例えばフェノール−ホルムアルデヒド樹脂など、レゾール、フラン樹脂、ウレア樹脂、カルバミン酸エステル樹脂、トリアジン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、シアナミド樹脂、およびアニリン樹脂である。
界面活性剤(I)は、ポリマー(II)を著しく増粘させることができるが、さらに、市販の増粘剤、例えばデクストリンの誘導体、デンプンの誘導体またはセルロースの誘導体(その例はセルロースエーテルまたはヒドロキシエチルセルロースである)、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリメタクリル酸化合物またはポリウレタンに基づく有機完全合成増粘剤(会合性増粘剤)ならびにベントナイトまたはシリカのような無機増粘剤などを用いることができる。
他の水性バインダーを、例えばポリエステルポリマー、ポリアクリレートポリマー、ポリエポキシポリマーまたは他のポリウレタンポリマーから構成させることができる。同様に、例えばEP−A0753531に記載の放射線硬化性バインダーとの組み合わせも可能である。さらに、他のアニオン性または非イオン性の分散体、例えばポリ酢酸ビニル分散体、ポリエチレン分散体、ポリスチレン分散体、ポリブタジエン分散体、ポリ塩化ビニル分散体、ポリアクリレート分散体およびコポリマー分散体などを用いることが可能である。
本発明に必要な組成物は通常、乾燥物質を基準として80〜99.9重量部のポリマー(II)、および0.1〜20重量部の界面活性剤(I)を含有する。好ましくは、本発明に必要な組成物は、乾燥物質を基準として85〜99.5重量部のポリマー(II)および0.5〜15重量部の界面活性剤(I)、より好ましくは90〜99重量部のポリマー(II)および1〜10重量部の界面活性剤(I)、さらに好ましくは94〜99重量部のポリマー(II)および1〜6重量部の界面活性剤(I)を含有する。
補助剤および補助物質(III)として用いるさらなる添加剤を本発明の組成物に用いる量は、通常、0〜10重量部、好ましくは0〜5重量部、より好ましくは0〜1.5重量部である。
界面活性剤(I)およびポリマー(II)への任意のさらなる添加を、任意の順序で行うことができる。上記添加剤は、適切な場合には、溶液または水のような溶媒中での分散体として用い得る。
原則として、凝固剤を補助剤および補助物質の一部として添加することによりフォームの凝固を行うこともできる。有用な凝固剤としては、原則、全ての多カチオン的官能性化合物が挙げられる。
本発明の方法における発泡は、高速回転での組成物の振盪または撹拌によって、または発泡性ガスの減圧によって達成することができる。
機械的発泡は、任意の所望の機械的撹拌、混合および分散技術を用いて、発泡に必要なエネルギーの導入により行うことができる。空気を通常導入するが、窒素および他のガスをこの目的に用いてもよい。
このようにして得られたフォームを、発泡中またはその後に、基材へ塗布するかまたは金型に導入し、乾燥させる。
基材への塗布は、例えば流し込みまたはブレード塗布であってよいが、他の従来法による技術も可能である。乾燥工程が介在する多層塗布も原理上可能である。
フォームについての十分な乾燥速度は、20℃と同じぐらい低い温度で観測される。しかしながら、30℃を越える温度は、フォームのより速い乾燥および固定のために好ましく用いる。しかしながら、乾燥温度は、200℃を越えるべきではないが、そうしないと、とりわけ、望ましくないフォームの黄変が生じることがあるからである。好ましいのは、60℃〜180℃、より好ましくは100℃〜160℃の温度を用いることである。乾燥はまた、2以上の段階で可能である。乾燥は通常、従来法による加熱および乾燥装置、例えば(循環空気)乾燥棚を用いて行う。塗布および乾燥はそれぞれ、回分式または連続的に行うことができるが、完全な連続法が好ましい。
乾燥は通常、従来法による加熱および乾燥装置、例えば(循環空気)乾燥棚、熱風またはIR放射器等を用いて行う。加熱表面、例えばローラー上に被覆基材を導くことによる乾燥も可能である。
塗布および乾燥はそれぞれ、回分式または連続的に行うことができるが、完全な連続法が好ましい。
有用な基材としては、特に、例えば負傷部位を覆う創傷接触材料としての使用前にフォームの簡単な剥離を容易にする紙またはフィルムが挙げられる。
乾燥前、フォームのフォーム密度は、通常50〜800g/リットルの範囲、好ましくは100〜500g/リットルの範囲、より好ましくは100〜250g/リットルの範囲である(1リットルのフォーム体積を基準とする全入力材料の質量[g])。
乾燥後、フォームは、微小孔性、連続気泡を含む少なくとも部分的連続気泡構造を有する。乾燥フォームの密度は、通常0.4g/cm未満、好ましくは0.35g/cm未満、より好ましくは0.01〜0.3g/cm、さらに好ましくは0.1〜0.3g/cmの範囲である。
DIN EN13716−2 第3.2章による生理食塩水吸収性は、フォームに対して通常100〜1500%の範囲、好ましくは300〜1500%の範囲、より好ましくは300〜1000%の範囲である(乾燥フォームの質量に基づく吸収液体の質量)。DIN EN13716−2 第3.2章による水蒸気透過率は、通常1000〜8000g/24時間×mの範囲、好ましくは1000〜6000g/24時間×mの範囲、より好ましくは2000〜5000g/24時間×mの範囲である。
上記フォームは良好な機械的強度および高弾性を示す。典型的な値は、0.2N/mmを越える最大応力、および250%を越える破断点伸びである。好ましい値は、0.4N/mmを越える最大応力、および350%を越える破断点伸びである(DIN53504に従って決定)。
乾燥後、フォームの厚さは、典型的には0.1mm〜50mmの範囲、好ましくは0.5mm〜20mmの範囲、より好ましくは1〜10mmの範囲、もっとも好ましくは1〜6mmの範囲である。
フォームは、さらなる材料、例えばヒドロゲル、(半)透過性フィルム、コーティング、親水コロイドまたは他のフォームに基づく材料にさらに接着、貼り合わせまたは被覆することができる。
その有利な特性により、本発明のポリウレタンフォームは、創傷接触材料としてまたは化粧品用途に好ましく用いる。本発明の範囲内でのポリウレタンフォームを含む創傷接触材料は、好ましくは少なくとも幾つかの連続気泡含有量を有する多孔質材料であり、これは、本質的にポリウレタンから構成され、無菌カバーとして細菌および周囲の影響に対して創傷を保護し、生理食塩水または創傷液の高い吸収を示し、適当な湿気浸透性による適当な創傷気候を確保し、および十分な機械強度を有する。
適切な場合には、殺菌消毒工程は、本発明の方法に含ませることができる。同様に、原則として、本発明の以下の方法により得られる創傷接触材料を、製造された後に殺菌消毒することは可能である。殺菌消毒を、熱処理により、化学要素、例えばエチレンオキシド、または例えばガンマ線による放射により行う従来法による殺菌消毒工程を用いる。
同様に、例えば、創傷治癒および微生物負荷の防止に対して積極的効果を有する抗菌的または生物学的活性成分を添加、組込みまたはコートすることも可能である。
上記の種類の好ましい活性成分は、消毒剤、成長因子、プロテアーゼ阻害剤および非ステロイド抗炎症剤/鎮静剤または活性成分、局所血液凝固のためのトロンビンアルファ等の群からの活性成分である。
本発明の好ましい実施態様では、活性成分は殺菌性ビグアニドおよび/またはその塩、好ましくは塩酸塩を含んでなる。
ビグアニドは、ビグアニド(C)から誘導される化合物、特にそのポリマーである。殺菌性ビグアニドは、抗菌効果を有する、即ち、静菌薬として、または好ましくは殺菌剤として働くビグアニドである。化合物は、多くの細菌に対して広い効果を有し、E.coli.について少なくとも0.5μg/ml、好ましくは少なくとも12または少なくとも25μg/mlの最少殺菌濃度(MMC、懸濁試験により測定)を特徴とすることができる。
本発明による好ましい殺菌性ビグアニドは、ポリ(イミノ[イミノカルボニル]イミノポリメチレン)であり、ポリヘキサニドとしても知られているポリ(ヘキサメチレン)ビグアニド(PHMB)の使殺菌性ビグアニドとしての使用は特に好ましい。
また、本発明による用語「殺菌性ビグアニド」には、殺菌性ビグアニドの代謝産物および/またはプロドラッグが含まれる。殺菌性ビグアニドをラセミ化合物または純粋なイソフォームとして存在させることができる。
本発明によるポリウレタンフォームまたは組成物から形成される発泡物品は、殺菌性ビグアニドおよび/またはその塩、好ましくは塩酸塩を、0.01重量%〜20重量%の濃度、極めて有利には0.1重量%〜5重量%の濃度で好ましく含有する。ビグアニドは、任意の所望の分子量分布を有し得る。
本発明は、本発明の方法に従って得られるポリマーフォーム、特にポリウレタンフォームならびに創傷接触材料としてのおよび化粧品分野におけるその使用をさらに提供する。創傷接触材料としての使用が好ましい。
特記のない限り、全てのパーセンテージは重量による。フォーム添加剤のための含有量は、水性溶液に基づく。
固形分は、DIN−EN ISO 3251に従って決定した。
NCO含有量は、特記のない限り、DIN−EN ISO 11909に従って容量分析的に決定した。
ポリウレタン分散体1の平均粒度(数平均で記載)の決定は、レーザー相関分光法(装置:Malvern Zetasizer 1000、Malvern Inst. Limited)を用いて行った。
用いたポリプロピレングリコールポリエーテルは、特記のない限りDMC触媒作用(塩基を用いない)により調製した。
記載のモル質量は、特記のない限り、平均モル質量である。これは、GPC分析によりテトラヒドロフラン中で0.6mL/分の流速にて決定した。ポリスチレン標準を較正に用いた。
〔ジアミノスルホネート〕
NH−CHCH−NH−CHCH−SONa(水中に45%)
〔Desmophen(登録商標) C2200〕
ポリカーボネートポリオール、OH価56mgKOH/g、数平均分子量2000g/mol(Bayer MaterialScience AG、レーフェルクーゼン、ドイツ)
〔PolyTHF(登録商標) 2000〕
ポリテトラメチレングリコールポリオール、OH価56mgKOH/g、数平均分子量2000g/mol(BASF AG、ルートヴィヒスハーフェン、ドイツ)
〔PolyTHF(登録商標) 1000〕
ポリテトラメチレングリコールポリオール、OH価112mgKOH/g、数平均分子量1000g/mol(BASF AG、ルートヴィヒスハーフェン、ドイツ)
〔Polyether LB 25〕
エチレンオキシド/プロピレンオキシドに基づく単官能性ポリエーテル、数平均分子量2250g/mol、OH価25mgKOH/g(Bayer MaterialScience AG、レーフェルクーゼン、ドイツ)
〔HDI〕
ヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート
実施例1:ポリウレタン分散体1の調製
1077.2gのPolyTHF(登録商標) 2000、409.7gのPolyTHF(登録商標) 1000、830.9gのDesmophen(登録商標) C2200および48.3gのLB 25 polyetherを標準的な撹拌装置中で70℃に加熱した。次いで、ヘキサメチレンジイソシアネート258.7gとイソホロンジイソシアネート341.9gの混合物を70℃で5分間にわたって添加し、得られた混合物を理論NCO値に達するか、または実際のNCO値が理論NCO値より僅かに下回るまで120℃で撹拌した。最終プレポリマーをアセトン4840gで溶解し、その過程において、50℃に冷却し、次いで、10分間にわたり計量投入した、エチレンジアミン27.4g、イソホロンジアミン127.1g、ジアミノスルホネート67.3gおよび水1200gの溶液と混合した。次いで該混合物を10分間撹拌した。次いで分散体を水654gの添加によって形成した。その後、減圧下での蒸留による溶媒の除去を行った。
得られたポリウレタン分散体は以下の特性を有した:
Figure 2012515810
本発明の実施例2:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
1300gのHDI、1.3gの塩化ベンゾイルおよび1.3gのメチルパラ−トルエンスルホネートを4Lの4ツ口フラスコへ初期充填した。1456gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去し、1gのクロロプロピオン酸を初期投入フラスコ中に存在させた。得られたNCOプレポリマーは、3.23%のNCO含有量および1650mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、225gのポリエーテルLB25ポリエーテルおよび100gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリエチレングリコールポリエーテルを撹拌しながら初期投入した。260gの上記NCOプレポリマーを80℃で2.5時間の間に添加し、その後、80℃で4時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、21346g/モルの重量平均モル質量を有する固体であった。
本発明の実施例3:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
2000gのHDI、1.3gの塩化ベンゾイルおよび1.3gのメチルパラ−トルエンスルホネートを4Lの4ツ口フラスコへ初期充填した。1000gの1000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去した。得られたNCOプレポリマーは、6.24%のNCO含有量および1650mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、600gの2000g/モルの数平均分子量を有する単官能性ポリエチレングリコールポリエーテル(MeOPEG)を撹拌しながら初期投入した。202gの上記NCOプレポリマーを70℃で0.5時間の間に添加し、その後、80℃で4時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、7232g/モルの重量平均モル質量を有する固体であった。
本発明の実施例4:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
2000gのHDI、1.3gの塩化ベンゾイルおよび1.3gのメチルパラ−トルエンスルホネートを4Lの4口フラスコへ初期充填した。1000gの1000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去した。得られたNCOプレポリマーは、6.24%のNCO含有量および1650mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、750gの5000g/モルの数平均分子量を有する単官能性ポリエチレングリコールポリエーテル(MeOPEG)を撹拌しながら初期投入した。101gの上記NCOプレポリマーを70℃で0.5時間の間に添加し、その後、80℃で4時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、13849g/モルの重量平均モル質量を有する固体であった。
本発明の実施例5:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
2000gのHDI、1.3gの塩化ベンゾイルおよび1.3gのメチルパラ−トルエンスルホネートを4Lの4口フラスコへ初期充填した。1000gの1000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去した。得られたNCOプレポリマーは、6.24%のNCO含有量および1650mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、675gのポリエーテルLB25ポリエーテルを撹拌しながら初期投入した。202gの上記NCOプレポリマーを70℃で0.5時間の間に添加し、その後、90℃で5時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、5750mPas(25℃)の粘度および9511g/モルの重量平均モル質量を有した。
本発明の実施例6:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
2000gのHDI、1.3gの塩化ベンゾイルおよび1.3gのメチルパラ−トルエンスルホネートを4Lの4口フラスコへ撹拌しながら初期充填した。1000gの1000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去した。得られたNCOプレポリマーは、6.24%のNCO含有量および1650mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、281gのポリエーテルLB25ポリエーテルおよび125gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリエチレングリコールポリエーテルを撹拌しながら初期投入した。167.5gの上記NCOプレポリマーを80℃で2.5時間の間に添加し、その後、80℃で5時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、固体であった。
本発明の実施例7:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
2リットル4口フラスコに、337gのポリエーテルLB25ポリエーテルおよび150gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリエチレングリコールポリエーテルを撹拌しながら初期投入した。98.5gのDesmodur E 305(Desmodur E 305は、ヘキサメチレンジイソシアネートに基づく実質的に直鎖状のNCOプレポリマーである。NCO含有量約12.8%)を80℃で2.5時間の間に添加し、その後、90℃〜110℃で5時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、固体であった。
本発明の実施例8:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
1300gのHDI、1.3gの塩化ベンゾイルおよび1.3gのメチルパラ−トルエンスルホネートを4Lの4口フラスコへ撹拌しながら初期充填した。1456gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去した。得られたNCOプレポリマーは、3.23%のNCO含有量および1650mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、100gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリエチレングリコールポリエーテルを撹拌しながら初期投入した。258gの上記NCOプレポリマーを80℃で2.5時間の間に添加し、その後、100℃で3時間撹拌した。次いで、225gのポリエーテルLB25ポリエーテルを添加し、115℃で2.5時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、極めて粘性の液体であった。
本発明の実施例9:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
1300gのHDI、1.3gの塩化ベンゾイルおよび1.3gのメチルパラ−トルエンスルホネートを4Lの4口フラスコへ撹拌しながら初期充填した。1456gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去した。得られたNCOプレポリマーは、3.23%のNCO含有量および1650mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、112.5gのポリエーテルLB25ポリエーテルおよび150gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリエチレングリコールポリエーテルを撹拌しながら初期投入した。257gの上記NCOプレポリマーを80℃で0.5時間の間に添加し、その後、100〜115℃で4時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、固体であった。
本発明の実施例10:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
1300gのHDI、1.3gの塩化ベンゾイルおよび1.3gのメチルパラ−トルエンスルホネートを4Lの4口フラスコへ撹拌しながら初期充填した。1456gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去した。得られたNCOプレポリマーは、3.23%のNCO含有量および1650mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、287gのポリエーテルLB25ポリエーテルおよび42.5gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリエチレングリコールポリエーテルを撹拌しながら初期投入した。220gの上記NCOプレポリマーを80℃で0.5時間の間に添加し、その後、100〜120℃で5時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、極めて高い粘性の固体であった。
本発明の実施例11:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
1300gのHDI、1.3gの塩化ベンゾイルおよび1.3gのメチルパラ−トルエンスルホネートを4Lの4口フラスコへ撹拌しながら初期充填した。1456gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去した。得られたNCOプレポリマーは、3.23%のNCO含有量および1650mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、200gの2000g/モルの数平均分子量を有する単官能性ポリエチレングリコールポリエーテル(MeOPEG)を撹拌しながら初期投入した。257gの上記NCOプレポリマーを80℃で0.5時間の間に添加し、その後、100〜120℃で4時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、固体であった。
本発明の実施例12:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
1300gのHDIおよび0.3gのジブチルホスフェートを4Lの4口フラスコへ撹拌しながら初期充填した。1456gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去し、2gのRonotec201(tocopherol)を初期投入フラスコに存在させた。得られたNCOプレポリマーは、3.27%のNCO含有量および1680mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、225gのポリエーテルLB25ポリエーテルおよび100gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリエチレングリコールポリエーテルを撹拌しながら初期投入した。260gの上記NCOプレポリマーを70℃で2.5時間の間に添加し、その後、70℃で5時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、固体であった。
本発明の実施例13:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
1300gのHDIを4Lの4口フラスコへ撹拌しながら初期充填した。1456gの2000g/モルの数平均分子量および24重量%のエチレンオキシド単位含有量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエチレングリコールエーテルを、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去した。得られたNCOプレポリマーは、1.99%のNCO含有量および1040mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、169gのポリエーテルLB25ポリエーテルおよび75.0gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリエチレングリコールポリエーテルを撹拌しながら初期投入した。284gの上記NCOプレポリマーを70℃で2.5時間の間に添加し、その後、110℃で5時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、固体であった。
本発明の実施例14:
2官能性イソシアネートプレポリマーに基づく界面活性剤(I)の調製
1400gのHDIおよび0.2gの塩化イソフタロイルを4Lの4口フラスコへ撹拌しながら初期充填した。1400gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテル(KOH触媒重合により調製)を、80℃で3時間の間に添加し、次いで80℃で1時間撹拌した。次に、過剰のHDIを薄膜蒸留によって130℃および0.1Torrで除去した。得られたNCOプレポリマーは、3.6%のNCO含有量および1480mPas(25℃)の粘度を有した。
2リットル4口フラスコに、225gのポリエーテルLB25ポリエーテルおよび100gの2000g/モルの数平均分子量を有する2官能性ポリエチレングリコールポリエーテルを撹拌しながら初期投入した。233gの上記NCOプレポリマーを70℃で2.5時間の間に添加し、その後、115℃で3時間、NCO基がIR分光法により検出できなくなるまで撹拌した。得られた界面活性剤は、固体であった。
本発明の実施例S1〜S5
ポリウレタン分散体1および界面活性剤(I)からのフォームの製造
表1に示される通り、各実施例について120gの実施例1に従って製造されたポリウレタン分散体1を、種々の(フォーム)添加剤と混合し、市販のハンドスターラー(湾曲したワイヤーから作られたスターラー)により0.5リットルフォーム体積に発泡させた。その後、該フォームを、非粘着性紙上にブレードコーターにより6mmのギャップ高さで塗布し、120℃で20分間乾燥させた。
良好な機械特性を有する新たな白色フォームが例外なく得られた。表1から認識できるように、フォーム中に特定の(フォーム)添加剤2、5、6、10および12を用いると、均質な微細有孔構造により生理食塩水についての高い吸収率および良好な自由膨潤吸収性を兼ね備えたフォームが得られた。
例えば、フォームS5は、ISO10993.5に従って試験し、非細胞毒性であることを見出した。
Figure 2012515810
比較例V1〜V2:
ポリウレタン分散体1および界面活性剤からのフォームの製造
表2に示される通り、各実施例について120gの実施例1に従って製造されたポリウレタン分散体1を、種々の(フォーム)添加剤と混合し、市販のハンドスターラー(湾曲したワイヤーから作られたスターラー)により0.5リットルフォーム体積に発泡させた。その後、該フォームを、非粘着性紙上にブレードコーターにより6mmのギャップ高さで塗布し、120℃で20分間乾燥させた。
表2から認識できるように、フォームV1およびV2は、ISO 10993.5について試験した場合、添加剤に起因する強い細胞毒性作用を有する:気泡生存率はこれらのフォームで3%未満であった。
Figure 2012515810

Claims (13)

  1. 少なくとも、1.0重量%以下の遊離イソシアネート基含有量および10重量%〜95重量%含有量の単官能性アルコールB)により組み込まれおよびポリエーテル鎖内に配置されたエチレンオキシド単位(分子量=44g/モル)を有し、
    A)1以上の(平均)NCO官能価を有するポリイソシアネートプレポリマーと、
    B)A)のイソシアネート基を基準として10〜100当量%の、150〜5000g/モルの範囲の数平均分子量および一価ポリエーテルアルコール中のオキシアルキレン単位の全含有量を基準として30〜100mol%のオキシエチレン単位含有量を有する少なくとも1つの一価ポリエーテルアルコールを含む一価アルコール成分と、
    C)A)のイソシアネート基を基準として0〜20当量%の、32〜5000g/モルの範囲の数平均分子量を有する一価アルコールを含み、成分B)の化合物以外の一価アルコール成分と、
    D)A)のイソシアネート基を基準として0〜80当量%の、32〜10000g/モルの範囲の数平均分子量を有し、NCO付加反応のために少なくとも2官能性である構成成分
    との反応により、ウレタン形成を伴って、およびウレア形成を伴ってまたは伴わずに製造され、任意の過剰のNCO基を、同時または引き続きの第2反応により、1.0重量%以下の残存含有量にまで反応させたポリウレタン(I)、および
    ポリウレア、ポリウレタン、ポリウレタンポリアクリレート、ポリウレタンポリエステル、ポリウレタンポリエーテル、ポリウレタンポリウレアおよびポリウレタンポリカーボネートならびにこれらの任意の所望のポリマー混合物に基づく、その水性分散体の形態での発泡性ポリマー(II)
    を混合することにより得られる組成物。
  2. ポリウレタン(I)は、ポリウレタンを基準として45重量%〜55重量%含有量のエチレンオキシド単位(分子量=44g/mol)を有することを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
  3. 成分A)のポリイソシアネートプレポリマーの平均NCO官能価は、1.8〜2.2の範囲であることを特徴とする、請求項1または2に記載の組成物。
  4. 成分A)の化合物は、1.8〜2.5の範囲のOH官能価を有するポリオールを用いて製造されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。
  5. 成分A)の化合物を構成するのに用いるポリオールは、300〜8000g/モルの範囲の数平均分子量Mを有するポリエーテルポリオールであることを特徴とする、請求項4に記載の組成物。
  6. ポリエーテルポリオールは、1.0〜1.5の範囲の多分散度(PD=M/M)および1.9を越えるOH官能価ならびにポリオール1グラム当たり0.02ミリ当量(meq/g)以下の不飽和末端基含有量(決定法:ASTM D2849−69)を有することを特徴とする、請求項5に記載の組成物
  7. 成分B)のポリウレタン(1)は、1分子当たり平均5〜70個のエチレンオキシド単位、およびオキシアルキレン単位の全量を基準として30〜100モル%のエチレンオキシド単位および0〜70モル%のプロピレンオキシド単位を含むモノヒドロキシル官能性ポリアルキレンオキシドポリエーテルアルコールを用いて調製されることを特徴とする、請求項5に記載の組成物。
  8. 水性分散体の形態でアニオン的に親水性化されたポリウレタンを、発泡性ポリマー(II)として用いることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の組成物。
  9. 水性分散体の形態でのアニオン的親水性化ポリウレタンは、
    E)イソシアネート官能性プレポリマーを、少なくとも
    E1)有機ポリイソシアネート、
    E2)400〜8000g/モルの範囲の数平均分子量および1.5〜6の範囲のOH官能価を有するポリマーポリオール、
    E3)必要に応じて、62〜399g/モルの範囲の分子量を有するヒドロキシル官能性化合物、および
    E4)必要に応じて、イソシアネート反応性アニオン性または潜在的アニオン性および/または必要に応じて非イオン性親水性化剤
    から製造する工程、
    F)次いで、その遊離NCO基を、
    F1)必要に応じて、32〜400g/モルの範囲の分子量を有するアミノ官能性化合物と、および/または
    F2)イソシアネート反応性の、好ましくはアミノ官能性のアニオン性または潜在的アニオン性親水性化剤と
    を完全にまたは部分的に反応させる工程
    により鎖延長によって得られ、該プレポリマーは、水中に工程F)前、工程F)中または工程F)後に分散され、存在する潜在的イオン基は、中和剤との部分的または完全な反応によりイオン形態へ変換されることを特徴とする、請求項8に記載の組成物。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載の組成物を発泡および乾燥させる、ポリマーフォームの製造方法。
  11. 請求項10に記載の方法により得られるフォーム。
  12. 創傷接触材料としての請求項11に記載のフォームの使用。
  13. 請求項1〜9のいずれかに記載の組成物を用いて得られる創傷接触材料。
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