JP2013060578A - ポリウレタン系シーラント及びそれに用いられるポリオール組成物 - Google Patents
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(1)前記ポリイソシアネート成分(I)が、前記ポリオール組成物(A)と有機ポリイソシアネート(B)とを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマー組成物を含有する。
(2)前記活性水素成分(H)が、前記ポリオール組成物(A)を含有する。
;前記ポリオール組成物(A)と有機ポリイソシアネート(B)とを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマー組成物を含有することを特徴とする1液硬化型ウレタン系シーラント;である。
化合物(S1)及び(S2)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
尚、本発明において、水酸基価はJIS K 1557−1に準拠して測定される。
であり、更に好ましいのは、炭素数2〜20の多価アルコール及び炭素数2〜20の多価アルコールにAOを付加したポリエーテルポリオール、炭素数2〜20の脂肪族ポリアミン及び多価のチオール化合物、特に好ましいのは炭素数2〜20の多価アルコール及び炭素数2〜20の多価アルコールにAOを付加したポリエーテルポリオール、最も好ましいのは炭素数2〜20の多価アルコールにAOを付加したポリエーテルポリオールである。
X2を構成するために用いられる活性水素含有化合物としては、上述のX1で示した活性水素含有化合物と同様の物が挙げられ、X2とX1はそれぞれ同一でも異なっていてもいが、シーラントの破断伸び及び破断強度の観点から、X1と少なくとも1つのX2とは異なる基であることが好ましい。
また、X2の価数はシーラントの破断伸び及び破断強度の観点から、通常1〜20であり、好ましくは1〜8、更に好ましくは1〜4、特に好ましくは1〜2、最も好ましくは2である。
尚、化合物(S)の製造に当たっては、これらのエステル形成性誘導体[酸無水物、低級アルキル(炭素数1〜4)エステル(メチルエステル、エチルエステル及びイソプロピルエステル等)及び酸ハライド(酸のクロライド等)]を用いることもできる。
尚、化合物(S)の水酸基価が0とは、一般式(1)におけるX1、X2及びYが全て水酸基を有しないことを意味する。
本発明におけるモル平均官能基数は、組成物中の各成分の活性水素を有する官能基の数に各成分のモル数を乗じた値の総和を各成分のモル数の総和で除した値であり、各成分のモル数は各成分の重量を各成分の分子量で除した値である。計算に用いる分子量としては、低分子化合物の様に分子量に分布がない場合は化学式量を、分子量に分布がある場合は数平均分子量(以下、Mnと略記)を用いる。本発明における化合物(S)及びポリオールのMnは、THFを溶剤として用い、ポリオキシプロピレングリコールを標準物質としてゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される。サンプル濃度は0.25重量%、カラム固定相はスチレンジビニルベンゼン[TSKgel Super H2000、3000、4000(東ソー株式会社製)]、カラム温度は40℃とする。
(1)前記ポリイソシアネート成分(I)が、本発明のポリオール組成物(A)と有機ポリイソシアネート(B)とを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマー組成物を含有する;
(2)前記活性水素成分(H)が本発明のポリオール組成物(A)を含有する。
有機ポリイソシアネート(B)は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
変性ポリイソシアネートの具体例としては、カルボジイミド変性MDI等が挙げられる。
酸化防止剤の含有量は、2液硬化型の場合は主剤と硬化剤の合計重量を基準として、1液硬化型の場合は末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーの重量を基準として好ましくは0.001〜10重量%、更に好ましくは0.01〜5重量%である。
紫外線吸収剤の含有量は、2液硬化型の場合は主剤と硬化剤の合計重量を基準として、1液硬化型の場合は末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーの重量を基準として好ましくは0.001〜10重量%、好ましくは0.01〜5重量%である。
硬化剤は、例えばポリオール組成物(A)を含有する活性水素成分(H)及び必要により充填剤、硬化促進触媒(C2)、可塑剤、希釈剤(減粘剤)、酸化防止剤、紫外線吸収剤及び揺変付与剤剤加えて1液硬化型の場合と同様に十分に混合することにより得られる。
撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、プロピレングリコールのPO/EOブロック付加物(三洋化成工業株式会社製「サンニックスPL−910」;Mn900、水酸基価124.7)900.0部、無水トリメリット酸384.0部及びアルカリ触媒(N−エチルモルホリン)2.0部を仕込み、窒素雰囲気下、0.20MPa、130±10℃で5時間反応させ酸無水物基部分のハーフエステル化を行い、プロピレングリコールのPO/EOブロック付加物1モルに無水トリメリット酸が2モル反応したエステル化合物を得た。続いてEO198.0部を100±10℃で、圧力が0.50MPa以下となるよう制御しながら、5時間かけて滴下した後、100±10℃で1時間熟成して、前記エステル化合物のカルボキシル基にEOを付加させた化合物(S1−1)を得た。
プロピレングリコールPO/EOブロック付加物900.0部をポリテトラメチレンエーテルグリコール(三菱化学株式会社製「PTMG1000」;Mn1000、水酸基価112.2)1000.0部に変更する以外は製造例1と同様にして化合物(S1−2)を得た。
プロピレングリコールのPO/EOブロック付加物900.0部をポリオキシプロピレントリオール(三洋化成工業株式会社製「サンニックスGP−1500」;Mn1500、水酸基価112.2)1500.0部に、無水トリメリット酸の仕込量を576.0部に、EOの仕込み量を297.0部に変更する以外は製造例1と同様にして化合物(S1−3)を得た。
プロピレングリコールのPO/EOブロック付加物900.0部をポリプロピレングリコール(三洋化成工業株式会社製「サンニックスPP−1000」;Mn1000、水酸基価112.2)1000.0部に、EOの仕込み量を101.2部に変更する以外は製造例1と同様にして化合物(S1−4)を得た。
撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、ジエチレングリコールモノブチルエーテル324.0部、無水ピロメリット酸218.0部、溶媒としてのジメチルホルムアミド542.0部、及びアルカリ触媒(N−エチルモルホリン)2.0部を仕込み、窒素雰囲気下、0.20MPa、25±10℃で5時間反応させ酸無水物基部分のハーフエステル化を行い無水ピロメリット酸1モルにジエチレングリコールモノブチルエーテルが2モル反応したエステル化合物を得た。続いてEO198.0部を50±10℃で、圧力が0.50MPa以下となるよう制御しながら、5時間かけて滴下した後、50±10℃で1時間熟成し、ジメチルホルムアミドを、100℃±10℃で、圧力が−0.1MPaとなるように制御しながら5時間かけて除去して、前記エステル化合物のカルボキシル基にEOを付加させた化合物(S1−5)を得た。
撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、エチレンジアミン60.0部、無水トリメリット酸384.0部、アルカリ触媒(N−エチルモルホリン)1.0部及び溶媒としてのTHF219部を仕込み、窒素雰囲気下、80±10℃で2時間反応させ酸無水物基部分のハーフアミド化を行い、エチレンジアミン1モルに無水トリメリット酸が2モル反応したアミド化合物を得た。続いてEO198.0部を80±10℃で、圧力が0.50MPa以下となるよう制御しながら、5時間かけて滴下した後、80±10℃で1時間熟成し、80±10℃、10kPaで溶媒を留去することにより、前記アミド化合物のカルボキシル基にEOを付加させた化合物(S1−6)を得た。
撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、プロピレングリコールのPO/EOブロック付加物(三洋化成工業株式会社製「サンニックスPL−910」;Mn900、水酸基価124.7)900.0部、無水トリメリット酸384.0部、アルカリ触媒(N−エチルモルホリン)1.0部及びトルエン460部を仕込み、窒素雰囲気下、0.20MPa、130±10℃で5時間反応させ酸無水物基部分のハーフエステル化を行い、プロピレングリコールのPO/EOブロック付加物1モルに無水トリメリット酸が2モル反応したエステル化合物を得た。続いてベンジルアルコール432.0部を加え、95±5℃、0.06MPa以下となるように制御し、揮発するトルエンと水を冷却器で凝縮させ、トラップで分離したトルエンを反応容器に連続的に戻しながら6時間反応させた。反応後、80±10℃、10kPaで溶媒を留去することにより、前記エステル化合物のカルボキシル基をベンジルオキシカルボニル基とした化合物(S2−1)を得た。
ベンジルアルコール432.0部を、ベンジルアミン428.0部に変更する以外は製造例7と同様にして化合物(S2−2)を得た。
ベンジルアルコール432.0部を、ベンジルチオール496.0部に変更する以外は製造例7と同様にして化合物(S2−3)を得た。
撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、エチレンジアミン60.0部、無水トリメリット酸384部、アルカリ触媒(N−エチルモルホリン)1.0部及び溶媒としてのトルエン460部を仕込み、窒素雰囲気下、80±10℃で2時間反応させ酸無水物基部分のハーフアミド化を行い、エチレンジアミン1モルに無水トリメリット酸が2モル反応したアミド化合物を得た。続いてベンジルアルコール432.0部を加え、95±5℃、0.06MPa以下となるように制御し、揮発するトルエンと水を冷却器で凝縮させ、トラップで分離したトルエンを反応容器に連続的に戻しながら6時間反応させた。反応後、80±10℃、10kPaで溶媒を留去することにより、前記アミド化合物のカルボキシル基をベンジルオキシカルボニル基とした化合物(S2−4)を得た。
プロピレングリコールのPO/EOブロック付加物900.0部をポリオキシプロピレントリオール(三洋化成工業株式会社製「サンニックスGP−3000」;Mn3200、水酸基価52.6)3200.0部に、無水トリメリット酸384.0部を無水フタル酸444部に、EOの仕込み量を149.0部に変更する以外は製造例1と同様にして化合物(S1’−1)を得た。
無水トリメリット酸384.0部を無水フタル酸296部に、EOの仕込み量を99.0部に変更する以外は製造例1と同様にして化合物(S1’−2)を得た。
表2に示す配合処方に従って、化合物(S)とポリオール(a1)を容器に仕込み、60℃で15分攪拌して、本発明のポリオール組成物(A−1)〜(A−16)及び比較用のポリオール組成物(A’−1)〜(A’−3)を得た。化合物(S)とポリオール(a1)の分析値を表2に示す。
尚、表2中のPP−2000及びGH−5000、GP−3000の組成は以下の通りである。
・PP−2000:プロピレングリコールにPOを付加させて得られたモル平均官能基数2.0、水酸基価56.1のポリオキシプロピレンポリオール(三洋化成工業株式会社製「サンニックスPP−2000」)
・GH−5000:グリセリンにPOを付加させて得られたモル平均官能基数3.0、水酸基価33.7のポリオキシプロピレンポリオール(三洋化成工業株式会社製「サンニックスGH−5000」)
・GP−3000:グリセリンにPOを付加させて得られたモル平均官能基数3.0、水酸基価56.1のポリオキシプロピレンポリオール(三洋化成工業株式会社製「サンニックスGP−3000」)
攪拌機及び温度計を備えた反応容器に、表3に示す部数のポリオール組成物(A)及び有機ポリイソシアネート(B)を仕込み、乾燥窒素雰囲気下、70℃で12時間反応させて、末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマー組成物(P−1)〜(P−14)及び比較用の末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P’−1)〜(P’−3)を得た。
実施例17〜30及び比較例4〜6で得た末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマー組成物(P−1)〜(P−14)及び比較用の末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P’−1)〜(P’−3)を2液硬化型ポリウレタン系シーラントの主剤とし、グリセリンにPOを付加させて得られたモル平均官能基数3.0、水酸基価56.1のポリオキシプロピレントリオール(三洋化成工業株式会社製「サンニックスGP−3000」)、ポリオール組成物(A−15)又はポリオール組成物(A−16)を硬化剤とした。
Claims (10)
- 一般式(1)で表される化合物(S)と、水酸基価が20〜2000mgKOH/gであり、モル平均官能基数が2〜8である前記(S)以外のポリオール(a1)とを含有することを特徴とするポリウレタン系シーラント用ポリオール組成物(A)。
- 前記化合物(S)の水酸基価が0又は70〜500mgKOH/gである請求項1記載のポリオール組成物。
- 前記化合物(S)におけるYの濃度が、1.0〜3.5mmol/gである請求項1又は2記載のポリオール組成物。
- 前記化合物(S)のカルボニル基濃度が2.0〜10.0mmol/gである請求項1〜3のいずれか記載のポリオール組成物。
- 前記3価以上の芳香族ポリカルボン酸が、前記芳香環を構成し置換基が結合していない炭素原子に隣接する2個の炭素原子にカルボキシル基が結合した構造を有する請求項1〜4のいずれか記載のポリオール組成物。
- 前記カルボキシル基が結合した炭素原子に隣接する炭素原子の少なくとも一方に更にカルボキシル基が結合した構造を有する請求項5記載のポリオール組成物。
- 前記化合物(S)の含有量が、ポリオール組成物(A)の重量を基準として0.01〜10重量%である請求項1〜6のいずれか記載のポリオール組成物。
- 前記ポリオール(a1)が、単環多価フェノール又はビスフェノールの水酸基に炭素数2〜4のアルキレンオキサイドが水酸基1個当たり1モル付加したポリオール、炭素数2〜20の多価アルコール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、シリコーンポリオール、重合体ポリオール、ポリジエンポリオール、ポリジエンポリオールの水添物、アクリル系ポリオール、天然油系ポリオール及び天然油系ポリオールの変性物からなる群から選ばれる少なくとも1種類のポリオールである請求項1〜7のいずれか記載のポリオール組成物。
組成物。 - ポリイソシアネート成分(I)を含有する主剤と活性水素成分(H)を含有する硬化剤とからなり、下記(1)及び/又は(2)を満たすことを特徴とする2液硬化型ウレタン系シーラント;
(1)前記ポリイソシアネート成分(I)が、請求項1〜8のいずれか記載のポリオール組成物と有機ポリイソシアネート(B)とを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマー組成物を含有する;
(2)前記活性水素成分(H)が、請求項1〜8のいずれか記載のポリオール組成物を含有する。 - 請求項1〜8のいずれか記載のポリオール組成物と有機ポリイソシアネート(B)とを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマー組成物を含有することを特徴とする1液硬化型ウレタン系シーラント。
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