JP2015034233A - 軟質ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物及びフォームの製造法 - Google Patents
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Abstract
【課題】フォーム硬度が向上し、歪特性や耐久特性が優れたポリウレタンフォームの製造方法を提供する。
【解決手段】ポリオール(a)を含有するポリオール混合物(A)と、アニオン性界面活性剤(b1)、カチオン性界面活性剤(b2)及び両性界面活性剤(b3)からなる群から選ばれるHLBが10〜20である界面活性剤(b)とを含有するポリオール組成物(PL)であって、ポリオール混合物(A)中におけるエチレンオキサイド単位含有量がポリオール混合物(A)の重量に基づいて、0〜11重量%である軟質ポリウレタンフォーム製造用ポリオール組成物(PL)である。
である。
【選択図】 図1
【解決手段】ポリオール(a)を含有するポリオール混合物(A)と、アニオン性界面活性剤(b1)、カチオン性界面活性剤(b2)及び両性界面活性剤(b3)からなる群から選ばれるHLBが10〜20である界面活性剤(b)とを含有するポリオール組成物(PL)であって、ポリオール混合物(A)中におけるエチレンオキサイド単位含有量がポリオール混合物(A)の重量に基づいて、0〜11重量%である軟質ポリウレタンフォーム製造用ポリオール組成物(PL)である。
である。
【選択図】 図1
Description
従来、軟質ポリウレタンフォームは、その優れたクッション性を生かし、自動車等のクッション材に広く使用されている。近年コストダウンを目的に、フォームの低密度化が求められている。しかしながら、フォームの密度を低下させると、フォーム硬度の低下、さらには歪特性、耐久特性を悪化させるため、フォーム硬度の向上を目的に、低分子量ポリオール(いわゆる架橋剤)を使用する方法、ポリマーポリオールを使用する方法、層状粘土鉱物等の無機フィラーを添加する方法が用いられている(特許文献1)。
しかし、特許文献1の低分子量ポリオール(いわゆる架橋剤)を使用する方法、ポリマーポリオールを使用する方法、層状粘土鉱物等の無機フィラーを添加する方法では、引張特性や歪特性や耐久特性が低下する問題がある。また、耐久特性を向上させるためにポリオール中に含まれるエチレンオキサイドの含有量を低減させる方法があるが、ポリオールの親水性が低下するため、発泡剤として使用する水のポリオールへの混合性が低下し、フォーム発泡中の反応が不安定となりフォーム成形が困難になる問題がある。
本発明では、フォーム硬度が向上し、歪特性や耐久特性が優れたポリウレタンフォームの製造方法を提供することを目的とする。
本発明では、フォーム硬度が向上し、歪特性や耐久特性が優れたポリウレタンフォームの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らはこれらの問題点を解決すべく鋭意検討の結果、特定の構造を有するポリオールと界面活性剤を併用することにより、低密度で成形性が良好かつ耐久性を満足する軟質ポリウレタンフォームを製造できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、下記ポリオール(a)を含有するポリオール混合物(A)と、アニオン性活性剤(b1)、カチオン性界面活性剤(b2)及び両性界面活性剤(b3)からなる群から選ばれるHLBが10〜20である界面活性剤(b)を含有するポリオール組成物(PL)であって、ポリオール混合物(A)中におけるエチレンオキサイド単位含有量が0〜11重量%である軟質ポリウレタンフォーム製造用ポリオール組成物(PL);及びこれを用いた軟質ポリウレタンフォームの製造方法である。
ポリオール(a):活性水素含有化合物(H)のアルキレンオキサイド付加物であって、末端に位置する水酸基の40%以上が下記一般式(I)で表される1級水酸基含有基であり、水酸基価xと総不飽和度yとエチレンオキサイド単位含有量zが数式(1)の関係を満たすポリオキシアルキレンポリオール
[一般式(I)中、R1は、水素原子、又は炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基若しくはフェニル基を表す。炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基又はフェニル基は、ハロゲン原子又はアリール基で置換されていてもよい。]
y≦28.3×x−2×(100−z)/100 (1)
[数式(1)中、xは単位mgKOH/gで表される水酸基価、yは単位meq/gで表される総不飽和度を表す。zは、(a)の重量を基準とするエチレンオキサイド単位含有量であり、0〜50重量%である。]
すなわち本発明は、下記ポリオール(a)を含有するポリオール混合物(A)と、アニオン性活性剤(b1)、カチオン性界面活性剤(b2)及び両性界面活性剤(b3)からなる群から選ばれるHLBが10〜20である界面活性剤(b)を含有するポリオール組成物(PL)であって、ポリオール混合物(A)中におけるエチレンオキサイド単位含有量が0〜11重量%である軟質ポリウレタンフォーム製造用ポリオール組成物(PL);及びこれを用いた軟質ポリウレタンフォームの製造方法である。
ポリオール(a):活性水素含有化合物(H)のアルキレンオキサイド付加物であって、末端に位置する水酸基の40%以上が下記一般式(I)で表される1級水酸基含有基であり、水酸基価xと総不飽和度yとエチレンオキサイド単位含有量zが数式(1)の関係を満たすポリオキシアルキレンポリオール
y≦28.3×x−2×(100−z)/100 (1)
[数式(1)中、xは単位mgKOH/gで表される水酸基価、yは単位meq/gで表される総不飽和度を表す。zは、(a)の重量を基準とするエチレンオキサイド単位含有量であり、0〜50重量%である。]
水酸基価及び不飽和度の測定方法並びにこれらの単位を以下に示す。
水酸基価:JIS K1557−1に準拠、単位はmgKOH/g
不飽和度:JIS K1557−3に準拠、単位はmeq/g
水酸基価:JIS K1557−1に準拠、単位はmgKOH/g
不飽和度:JIS K1557−3に準拠、単位はmeq/g
本発明の製造方法によれば、低密度で成形性が良好かつ耐久性及び機械物性の優れた軟質ウレタンフォームを得ることができ、特に車両用シートクッション材として優れた性能を有する。
本発明における軟質ポリウレタンフォーム製造用ポリオール組成物(PL)は、下記ポリオール(a)を含有するポリオール混合物(A)、HLBが10〜20である界面活性剤(b)を含有してなる。
ポリオール(a):活性水素含有化合物(H)のアルキレンオキサイド付加物であって、末端に位置する水酸基の40%以上が下記一般式(I)で表される1級水酸基含有基であるポリオキシアルキレンポリオール
ポリオール(a):活性水素含有化合物(H)のアルキレンオキサイド付加物であって、末端に位置する水酸基の40%以上が下記一般式(I)で表される1級水酸基含有基であるポリオキシアルキレンポリオール
[一般式(I)中、R1は、水素原子、又は炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基若しくはフェニル基を表す。炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基又はフェニル基は、ハロゲン原子又はアリール基で置換されていてもよい。]
一般式(I)中のR1は、水素原子、又はC1〜12のアルキル基、シクロアルキル基若しくはフェニル基を表す。C1〜12のアルキル基、シクロアルキル基又はフェニル基は、ハロゲン原子又はアリール基で置換されていてもよい。一般式(X)中のR9は、具体的には、R1で例示した基のうち、水素原子以外のものが挙げられる。
R1として、具体的には、水素原子;メチル基、エチル基及びプロピル基等の直鎖アルキル基;イソプロピル基等の分岐アルキル基;フェニル基及びp−メチルフェニル基等の置換フェニル基;クロロメチル基、ブロモメチル基、クロロエチル基及びブロモエチル基等の置換アルキル基;p−クロロフェニル基及びp−ブロモフェニル基等の置換フェニル基;シクロヘキシル基等の環状アルキル基等;並びにこれらの2種以上の併用が挙げられる。
ポリオール(a)は、活性水素含有化合物(H)のアルキレンオキサイド付加物である。
活性水素含有化合物(H)は、水酸基含有化合物(H1)、アミノ基含有化合物(H2)、チオール基含有化合物(H3)、リン酸化合物(H4)及び分子内に2種以上の活性水素含有官能基を有する化合物(H5)からなる群から選ばれる1種以上の2〜100価の活性水素含有化合物である。
活性水素含有化合物(H)は、水酸基含有化合物(H1)、アミノ基含有化合物(H2)、チオール基含有化合物(H3)、リン酸化合物(H4)及び分子内に2種以上の活性水素含有官能基を有する化合物(H5)からなる群から選ばれる1種以上の2〜100価の活性水素含有化合物である。
水酸基含有化合物(H1)としては、水、2〜8価の多価アルコール、多価フェノール等が挙げられる。具体的には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、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン及び1,4−ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン等の2価アルコール;グリセリン及びトリメチロールプロパン等の3価アルコール;ペンタエリスリト―ル、ソルビト―ル及びショ糖等の4〜8価のアルコ―ル;ピロガロ―ル、カテコール及びヒドロキノン等の多価フェノ―ル;ビスフェノ―ルA、ビスフェノールF及びビスフェノールS等のビスフェノ―ル;ポリブタジエンポリオール;ひまし油系ポリオール;ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの(共)重合体及びポリビニルアルコール等の多官能(例えば官能基数2〜100)ポリオール等が挙げられる。
なお、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート及び/又はアクリレートを意味し、以下において同様である。
なお、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート及び/又はアクリレートを意味し、以下において同様である。
アミノ基含有化合物(H2)としては、アミン、ポリアミン、アミノアルコール等が挙げられる。具体的には、アンモニア;炭素数(以下、Cと略記する)1〜20のアルキルアミン(ブチルアミン等)及びアニリン等のモノアミン;エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン及びジエチレントリアミン等の直鎖又は分岐脂肪族ポリアミン;ピペラジン及びN−アミノエチルピペラジン等の複素環式ポリアミン;ジシクロヘキシルメタンジアミン及びイソホロンジアミン等の脂環式ポリアミン;フェニレンジアミン、トリレンジアミン及びジフェニルメタンジアミン等の芳香族ポリアミン;トリエタノ―ルアミン等のアルカノ―ルアミン;ジカルボン酸と過剰のポリアミンとの縮合により得られるポリアミドポリアミン;ポリエーテルポリアミン;ヒドラジン(ヒドラジン及びモノアルキルヒドラジン等)、ジヒドラジッド(コハク酸ジヒドラジッド及びテレフタル酸ジヒドラジッド等)、グアニジン(ブチルグアニジン及び1−シアノグアニジン等)等;並びにこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
チオール基含有化合物(H3)としては、ポリチオール化合物が含まれ、2〜8価の多価チオールが挙げられる。具体的にはエタンジチオール及び1、6−ヘキサンジチオール等が挙げられる。
リン酸化合物(H4)としては燐酸、亜燐酸及びホスホン酸等が挙げられる。
分子内に2種以上の活性水素含有官能基を有する化合物(H5)としては、モノエタノ―ルアミン及びジエタノ―ルアミン等のアルカノールアミン;アスパラギン酸等のアミノ酸;クエン酸等のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。
リン酸化合物(H4)としては燐酸、亜燐酸及びホスホン酸等が挙げられる。
分子内に2種以上の活性水素含有官能基を有する化合物(H5)としては、モノエタノ―ルアミン及びジエタノ―ルアミン等のアルカノールアミン;アスパラギン酸等のアミノ酸;クエン酸等のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。
これらの活性水素含有化合物(H)のうち、反応性の観点から、水酸基含有化合物(H1)、アミノ基含有化合物(H2)及び分子内に2種以上の活性水素含有官能基を有する化合物(H5)が好ましく、更に好ましくは、水、多価アルコール、アルカノールアミンである。
活性水素含有化合物(H)に付加させるアルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド(以下、EOと略す)、1,2−プロピレンオキサイド(以下、POと略す)、1,3−プロピレオキサイド、1,2−ブチレンオキサイド及び1,4−ブチレンオキサイド等が挙げられる。これらのうち、性状や反応性の観点から、PO、EO及び1,2-ブチレンオキサイドが好ましい。アルキレンオキサイドを2種以上使用する場合(例えば、PO及びEO)の付加方法としては、ブロック付加であってもランダム付加であってもよく、これらの併用であってもよい。
活性水素含有化合物(H)のアルキレンオキサイド付加物としては、下記一般式(II)で表されるポリオキシアルキレンポリオールが含まれる。
一般式(II)中、R2は、活性水素含有化合物(H)からm個の活性水素を除いたm価の基であり、mは(H)が有する活性水素の数であり、2〜100の数である。
mは、(a)の粘度等の性状の観点から、2〜50が好ましく、さらに好ましくは2〜10である。
mは、(a)の粘度等の性状の観点から、2〜50が好ましく、さらに好ましくは2〜10である。
上記一般式(II)中、Zは下記一般式(III)又は(IV)で表されるC2〜12のアルキレン基又はシクロアルキレン基である。C2〜12のアルキレン又はシクロアルキレン基は、ハロゲン原子又はアリール基で置換されていてもよい。
一般式(III)及び(IV)中、R3は水素原子、又はC1〜10のアルキル基、シクロアルキル基若しくはフェニル基を表す。C1〜10のアルキル基、シクロアルキル基又はフェニル基は、ハロゲン原子又はアリール基で置換されていてもよい。
Zとしては、具体的には、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、クロロプロピレン基、フェニルエチレン基、1,2−シクロへキシレン基等及びこれらの2種以上の併用が挙げられ、これらのうち(a)の粘度等の性状の観点から、プロピレン基、ブチレン基及びエチレン基が好ましい。(a)の疎水性の確保を考慮に入れる場合は、プロピレン基、ブチレン基等を使用するか、又はエチレン基と他のアルキレン基とを併用すればよい。
上記一般式(II)中、Aは下記一般式(V)又は(VI)で表されるC3〜12のアルキレン基又はシクロアルキレン基である。C3〜12のアルキレン基又はシクロアルキレン基は、ハロゲン原子又はアリール基で置換されていてもよい。
一般式(V)及び(VI)中、R4はC1〜10のアルキル基、シクロアルキル基又はフェニル基を表す。C1〜10のアルキル基、シクロアルキル基又はフェニル基は、ハロゲン原子又はアリール基で置換されていてもよい。
Aとしては、具体的には、プロピレン基、ブチレン基、クロロプロピレン基、フェニルエチレン基、1,2−シクロへキシレン基及びこれらの2種以上の併用が挙げられる。これらのうち(a)の粘度等の性状の観点から、プロピレン基及びブチレン基が好ましい。
複数のZ又はAがある場合、それぞれは同一でも異なっていてもよい。
一般式(II)において、p及びrは0〜200の整数であり、好ましくは、pは1〜200の整数である。またqは1〜200の整数である。
ポリオール(a)の粘度の観点から、p+q+rは1〜400の整数が好ましく、さらに好ましくは1〜200である。
ポリオール(a)の粘度の観点から、p+q+rは1〜400の整数が好ましく、さらに好ましくは1〜200である。
一般式(II)で表されるもののうち、特にrが0であるものは、ポリオール(a)の末端部分にEOが付加されていないことを表す。
一般式(II)で表されるもののうち、一般式(II)中の(AO)qの末端に位置するAの構造の40%以上が、一般式(VI)で表される構造であることが好ましく、さらに好ましくは60%以上、特に好ましくは65%以上である。この範囲であると、軟質ウレタンフォームの耐湿性が良好となる。
ポリオール(a)は、末端に位置する水酸基の40%以上が上記一般式(I)で表される1級水酸基含有基である。
例えば、(a)が上記一般式(II)で表される場合、末端に位置する水酸基含有基としては、上記一般式(I)で表される1級水酸基含有基と、r=0の時に見られる下記一般式(X)で表される2級水酸基含有基の2種類が考えられるが、(a)は上記一般式(II)中のrの値に関係なく、末端に位置する水酸基の40%以上が上記一般式(I)で表される1級水酸基含有基である。
(a)において、その末端の全水酸基に対して、上記一般式(I)で表される1級水酸基含有基が占める比率(これを本明細書中、1級水酸基率とする。以下において同様である)は、ポリオール(a)の全末端水酸基の量を基準として40%以上であり、(a)の反応性の観点から、好ましくは60%以上、さらに好ましくは65%以上である。1級水酸基率が40%未満の場合には、ポリオール成分としての反応性が不十分である。
例えば、(a)が上記一般式(II)で表される場合、末端に位置する水酸基含有基としては、上記一般式(I)で表される1級水酸基含有基と、r=0の時に見られる下記一般式(X)で表される2級水酸基含有基の2種類が考えられるが、(a)は上記一般式(II)中のrの値に関係なく、末端に位置する水酸基の40%以上が上記一般式(I)で表される1級水酸基含有基である。
(a)において、その末端の全水酸基に対して、上記一般式(I)で表される1級水酸基含有基が占める比率(これを本明細書中、1級水酸基率とする。以下において同様である)は、ポリオール(a)の全末端水酸基の量を基準として40%以上であり、(a)の反応性の観点から、好ましくは60%以上、さらに好ましくは65%以上である。1級水酸基率が40%未満の場合には、ポリオール成分としての反応性が不十分である。
本発明において、1級水酸基率は、予め試料をエステル化の前処理した後に、1H−NMR法により測定し、算出する。
1級水酸基率の測定方法を以下に具体的に説明する。
<試料調製法>
測定試料約30mgを直径5mmのNMR用試料管に秤量し、約0.5mlの重水素化溶媒を加え溶解させる。その後、約0.1mlの無水トリフルオロ酢酸を添加し、分析用試料とする。上記重水素化溶媒としては、例えば、重水素化クロロホルム、重水素化トルエン、重水素化ジメチルスルホキシド及び重水素化ジメチルホルムアミド等であり、試料を溶解させることのできる溶媒を適宜選択する。
<NMR測定>
通常の条件で1H−NMR測定を行う。
<試料調製法>
測定試料約30mgを直径5mmのNMR用試料管に秤量し、約0.5mlの重水素化溶媒を加え溶解させる。その後、約0.1mlの無水トリフルオロ酢酸を添加し、分析用試料とする。上記重水素化溶媒としては、例えば、重水素化クロロホルム、重水素化トルエン、重水素化ジメチルスルホキシド及び重水素化ジメチルホルムアミド等であり、試料を溶解させることのできる溶媒を適宜選択する。
<NMR測定>
通常の条件で1H−NMR測定を行う。
<1級水酸基率の計算方法>
上に述べた前処理の方法により、ポリオキシアルキレンポリオールの末端の水酸基は、添加した無水トリフルオロ酢酸と反応してトリフルオロ酢酸エステルとなる。その結果、1級水酸基が結合したメチレン基由来の信号は4.3ppm付近に観測され、2級水酸基が結合したメチン基由来の信号は5.2ppm付近に観測される(重水素化クロロホルムを溶媒として使用)。1級水酸基率は次の計算式により算出する。
1級水酸基率(%)=[a/(a+2×b)]×100
但し、式中、aは4.3ppm付近の1級水酸基の結合したメチレン基由来の信号の積分値;bは5.2ppm付近の2級水酸基の結合したメチン基由来の信号の積分値である。
上に述べた前処理の方法により、ポリオキシアルキレンポリオールの末端の水酸基は、添加した無水トリフルオロ酢酸と反応してトリフルオロ酢酸エステルとなる。その結果、1級水酸基が結合したメチレン基由来の信号は4.3ppm付近に観測され、2級水酸基が結合したメチン基由来の信号は5.2ppm付近に観測される(重水素化クロロホルムを溶媒として使用)。1級水酸基率は次の計算式により算出する。
1級水酸基率(%)=[a/(a+2×b)]×100
但し、式中、aは4.3ppm付近の1級水酸基の結合したメチレン基由来の信号の積分値;bは5.2ppm付近の2級水酸基の結合したメチン基由来の信号の積分値である。
ポリオール(a)は、ポリウレタンの機械物性の観点から、数式(1)を満たすことが必要である。
y≦28.3×x-2×(100−z)/100 (1)
[数式(1)中、xは単位mgKOH/gで表される水酸基価、yは単位meq/gで表される総不飽和度を表す。zは、(a)の重量を基準とするEO単位含有量であり、0〜50重量%である。]
y≦28.3×x-2×(100−z)/100 (1)
[数式(1)中、xは単位mgKOH/gで表される水酸基価、yは単位meq/gで表される総不飽和度を表す。zは、(a)の重量を基準とするEO単位含有量であり、0〜50重量%である。]
上記数式(1)において、xの範囲は、5〜280mgKOH/gが好ましく、さらに好ましくは10〜115mgKOH/g、特に好ましくは25〜75mgKOH/gである。xが5mgKOH/g以上であれば、ポリオキシアルキレンポリオールの粘度が低いため取り扱いが容易であり、280mgKOH/g以下であれば、合成したポリウレタンの伸び物性が良い。なお、xはJISK 1557−1により求められる。
yは、ポリオール(a)の総不飽和度(meq/g)であり、JIS K1557−3により求められる。
yの範囲は、ポリウレタンの機械物性の観点から、0〜0.04が好ましく、さらに好ましくは0〜0.03、次にさらに好ましくは0〜0.02である。
yの範囲は、ポリウレタンの機械物性の観点から、0〜0.04が好ましく、さらに好ましくは0〜0.03、次にさらに好ましくは0〜0.02である。
またzは、ポリオール(a)の重量を基準とするEO単位含有量(重量%)である。zの範囲は、0〜50であり、好ましくは0〜25、更に好ましくは0〜20である。
なお、数式(1)は、水酸基価xを水酸基当量wでも表すことができ、その場合、水酸基当量wと総不飽和度yとEO単位含有量zとは数式(2)の関係を満たす。なお水酸基当量wは、ポリオール(a)の数平均分子量を、(a)の数平均水酸基数で除した値である。
y≦(9.0×10-9)w2×(100−z)/100(2)
y≦(9.0×10-9)w2×(100−z)/100(2)
前述したように、ポリオール(a)の水酸基価xと総不飽和度yとEO単位含有量zとの関係は、数式(1)の関係を満たすことが好ましい。
y≦28.3×x-2×(100−z)/100 (1)
ポリオール(a)は、イソシアネートとの十分な反応性及び疎水性を示すという特徴がある。この(a)を用いて得られるポリウレタンは、ポリオールがポリウレタン製造時に反応性が高く、ポリウレタンの機械物性(硬さ、破断伸び、引張強度、引裂強度)と耐湿性が良好となる。
y≦28.3×x-2×(100−z)/100 (1)
ポリオール(a)は、イソシアネートとの十分な反応性及び疎水性を示すという特徴がある。この(a)を用いて得られるポリウレタンは、ポリオールがポリウレタン製造時に反応性が高く、ポリウレタンの機械物性(硬さ、破断伸び、引張強度、引裂強度)と耐湿性が良好となる。
ポリオール(a)は、さらに好ましくは、数式(3)の関係を満たす。
y≦18.9×x-2×(100−z)/100 (3)
数式(3)を満たすポリオール(a)は、数式(1)を満たすときに比べて不飽和モノオール量が低減されており、このようなポリオール(a)を用いて製造したポリウレタンの機械物性は更に向上する。
y≦18.9×x-2×(100−z)/100 (3)
数式(3)を満たすポリオール(a)は、数式(1)を満たすときに比べて不飽和モノオール量が低減されており、このようなポリオール(a)を用いて製造したポリウレタンの機械物性は更に向上する。
上記数式において右辺は水酸基価xとEO単位含有量zから計算される値である。右辺は、水酸基価xが大きい程小さくなる、すなわち(a)の水酸基当たりの分子量が小さい程小さくなる。また右辺はEO単位含有量zが大きい程小さくなる。
上記数式(1)及び(3)の左辺は、総不飽和度yである。
ところで、ポリオキシアルキレンポリオールの不飽和基は、この製造過程でEO以外のアルキレンオキサイド(特にPO)が転移反応して生成するので、ポリオキシアルキレンポリオール中のEO単位含有量が小さいほど不飽和度yが大きくなる傾向があり、分子量が大きい程不飽和度yが大きくなる傾向がある。したがって、EO単位含有量が小さい、又は分子量が大きいポリオキシアルキレンポリオールは、数式(1)及び(3)を満たすことが困難な傾向にある。
すなわち、数式(1)又は(3)は、水酸基価x及びEO単位含有量zに比べて、総不飽和度yが小さい領域を示すものである。なお、上記数式(1)及び(3)は、実験的に見出した本発明の効果が得られる範囲を表したものである。
上記数式(1)及び(3)の左辺は、総不飽和度yである。
ところで、ポリオキシアルキレンポリオールの不飽和基は、この製造過程でEO以外のアルキレンオキサイド(特にPO)が転移反応して生成するので、ポリオキシアルキレンポリオール中のEO単位含有量が小さいほど不飽和度yが大きくなる傾向があり、分子量が大きい程不飽和度yが大きくなる傾向がある。したがって、EO単位含有量が小さい、又は分子量が大きいポリオキシアルキレンポリオールは、数式(1)及び(3)を満たすことが困難な傾向にある。
すなわち、数式(1)又は(3)は、水酸基価x及びEO単位含有量zに比べて、総不飽和度yが小さい領域を示すものである。なお、上記数式(1)及び(3)は、実験的に見出した本発明の効果が得られる範囲を表したものである。
ポリオール(a)の数平均分子量は、ポリオール組成物(PL)の用途、例えば製造するポリウレタン等の熱硬化性樹脂の要求物性により適宜選択され、特に限定はされないが、ポリウレタンの機械物性の観点から、400〜100,000が好ましく、更に好ましくは400〜20,000である。
ポリオール(a)の具体例としては、水のEO付加物、水のPO付加物、グリセリンのEO付加物、グリセリンのPO付加物、水のEO・PO共重合付加物、水のPO・ブチレンオキサイド共重合付加物、グリセリンのEO・PO共重合付加物、水のEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物及びグリセリンのEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物等が挙げられる。
下記一般式(XI)で表される活性水素含有化合物(J)は、通常知られている方法等で製造することができ、例えば活性水素含有化合物(H)にC2〜12のアルキレンオキサイドを開環付加重合することにより製造でき、この重合の触媒は特に限定されない。
ポリオール(a)は、(J)にC3〜12のアルキレンオキサイドを触媒の存在下で開環付加重合させ下記一般式(XII)で表される活性水素化合物(K)とすることで得ることができる。また、必要により、その後、(K)の末端にEOを開環付加重合してもよい。(K)にEOを開環付加重する際の方法は通常知られている条件で良く、特に触媒は限定されない。EOを(K)の末端に付加重合しない場合は、(K)が(a)であり、得られた(a)の水酸基価xと総不飽和度yが数式(1)の関係を満たす。
ポリオール(a)は、(J)にC3〜12のアルキレンオキサイドを触媒の存在下で開環付加重合させ下記一般式(XII)で表される活性水素化合物(K)とすることで得ることができる。また、必要により、その後、(K)の末端にEOを開環付加重合してもよい。(K)にEOを開環付加重する際の方法は通常知られている条件で良く、特に触媒は限定されない。EOを(K)の末端に付加重合しない場合は、(K)が(a)であり、得られた(a)の水酸基価xと総不飽和度yが数式(1)の関係を満たす。
一般式(XI)中、R2、Z、p、mは、一般式(II)と同じであり、上述のものを同様に例示することができる。
一般式(XII)中、R2、Z、A、p、q、mは、一般式(II)と同じであり、上述の物を同様に例示することができる。
一般式(XII)中、R2、Z、A、p、q、mは、一般式(II)と同じであり、上述の物を同様に例示することができる。
活性水素含有化合物(J)の具体例としては、pが0の場合は、活性水素含有化合物(H)として上述したものと同様のものが挙げられる。
pが1以上の場合は、C2〜12のアルキレンオキサイドを、pが0のもの、すなわち活性水素含有化合物(H)に付加させて得られる化合物が挙げられる。この付加反応時に使用する触媒は限定されない。
例えば、(J)の具体例としては、(H)への、EO、PO及びブチレンオキサイド等の付加物が挙げられ、さらに具体的には、水のEO付加物、水のPO付加物、グリセリンのEO付加物、グリセリンのPO付加物、アンモニアのEO付加物、アンモニアのPO付加物、水のEO・PO共重合付加物、水のPO・ブチレンオキサイド共重合付加物、グリセリンのEO・PO共重合付加物、グリセリンのEO・ブチレンオキサイド共重合付加物、グリセリンのPO・ブチレンオキサイド共重合付加物、アンモニアのEO・PO共重合付加物、水のEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物及びグリセリンのEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物、アンモニアのEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物等が挙げられる。
例えば、(J)の具体例としては、(H)への、EO、PO及びブチレンオキサイド等の付加物が挙げられ、さらに具体的には、水のEO付加物、水のPO付加物、グリセリンのEO付加物、グリセリンのPO付加物、アンモニアのEO付加物、アンモニアのPO付加物、水のEO・PO共重合付加物、水のPO・ブチレンオキサイド共重合付加物、グリセリンのEO・PO共重合付加物、グリセリンのEO・ブチレンオキサイド共重合付加物、グリセリンのPO・ブチレンオキサイド共重合付加物、アンモニアのEO・PO共重合付加物、水のEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物及びグリセリンのEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物、アンモニアのEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物等が挙げられる。
活性水素含有化合物(K)としては上記活性水素含有化合物(J)にC3〜12のアルキレンオキサイドを付加重合して得られる化合物が挙げられる。末端水酸基の1級水酸基率が高いポリオール(a)を得られやすいことから、この付加重合で用いられる触媒は下記触媒(VII−1)〜(VII−3)であることが好ましい。
例えば(K)は、(J)へのPO、ブチレンオキサイド等の付加物が挙げられる。
例えば(K)は、(J)へのPO、ブチレンオキサイド等の付加物が挙げられる。
ポリオール(a)は、反応性の観点から、亜鉛、鉄、コバルト、クロム、及びマンガンの内の1種又は2種以上の合計含有量が2ppm以下であることが好ましく、更に好ましくは1ppm以下である。
一般式(VII−1)、(VII−2)又は(VII−3)中、それぞれ、Xはホウ素原子又はアルミニウム原子を表す。反応性の観点から、ホウ素原子が好ましい。
一般式(VII−1)、(VII−2)又は(VII−3)中のR5は、下記一般式(VIII)で表される(置換)フェニル基又は下記一般式(IX)で表される3級アルキル基を表し、R5が複数ある場合、複数のR5は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記一般式(VIII)中のYは、水素原子、C1〜4のアルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基又はシアノ基を表し、同一でも異なっていてもよい。これらのうち、水素原子、ハロゲン原子及びシアノ基が好ましく、さらに好ましくは、ハロゲン原子及びシアノ基である。
また、kは0〜5の数を表す。
一般式(VIII)で表されるフェニル基又は置換フェニル基の具体例としては、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基、p−メチルフェニル基、p−シアノフェニル基及びp−ニトロフェニル基等が挙げられ、好ましくは、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基及びp−シアノフェニル基であり、さらに好ましくはフェニル基、ペンタフルオロフェニル基である。
また、kは0〜5の数を表す。
一般式(VIII)で表されるフェニル基又は置換フェニル基の具体例としては、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基、p−メチルフェニル基、p−シアノフェニル基及びp−ニトロフェニル基等が挙げられ、好ましくは、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基及びp−シアノフェニル基であり、さらに好ましくはフェニル基、ペンタフルオロフェニル基である。
上記一般式(IX)中のR6、R7及びR8はそれぞれ独立にC1〜4のアルキル基を表し、同一でも異なっていてもよい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。一般式(IX)で表される3級アルキル基の具体例としては、t−ブチル基及びt−ペンチル基等が挙げられる。
好ましい触媒としては、具体的にはトリフェニルボラン、ジフェニル−t−ブチルボラン、トリ(t−ブチル)ボラン、トリフェニルアルミニウム、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン及びトリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウムが挙げられる。
活性水素含有化合物(J)に、触媒の存在下で、アルキレンオキサイドを付加させて、活性水素化合物(K)を得る際の付加させるアルキレンオキサイドの付加モル数は、活性水素含有化合物(J)の活性水素当たり、1〜200モルが好ましく、さらに好ましくは1〜100モルであり、製造する開環重合体の分子量とその用途により適宜選択する。
触媒の使用量は特に限定されないが、製造する開環重合体に対して0.0001〜10重量%が好ましく、さらに好ましくは0.0005〜1重量%である。
活性水素含有化合物(J)に、触媒の存在下で、アルキレンオキサイドを付加させて、前述の一般式(XII)で表される活性水素化合物(K)を得る際、圧力0.1MPaにおける沸点が150℃以下の副生低沸点化合物(t)を連続的又は断続的に除去することが、前述の数式(1)を満たすポリオール(a)が得られやすく、好ましい。除去する方法は、通常知られているいずれの方法で実施してもよい。例えば、(t)を反応混合物から加熱及び/又は減圧して除去する方法、反応槽内の気相を気相循環ポンプを用いて反応槽から抜き出し(t)を吸着剤で除去する方法、反応槽内の気相を気相循環ポンプを用いて反応槽から抜き出し(t)を触媒を用いて反応させて高沸点化合物として分離する方法、反応槽内の気相を気相循環ポンプを用いて反応槽から抜き出し(t)を蒸留により分離する方法等がある。
圧力0.1MPaにおける沸点が150℃以下の副生低沸点化合物(t)の具体例としては、ホルムアルデヒド(沸点−19℃)、アセトアルデヒド(沸点20℃)、プロピオンアルデヒド(沸点48℃)及びアリルアルコールにアルキレンオキサイドが0〜2モル付加した化合物等が挙げられる。(t)は、アルキレンオキサイドを付加する際に、ポリオール(a)の重量を基準として、0.0001〜10重量%副生する場合が多い。
アルキレンオキサイドを活性水素含有化合物(J)に付加させる際には、活性水素含有化合物(J)とアルキレンオキサイドと触媒の3種類を一括で仕込んで反応させてもよいし、活性水素含有化合物(J)と触媒との混合物にアルキレンオキサイドを滴下して反応させてもよいし、あるいは活性水素含有化合物(J)にアルキレンオキサイドと触媒とを滴下して反応しても良い。反応温度の制御の観点から、活性水素含有化合物(J)と触媒との混合物にアルキレンオキサイドを滴下する、あるいは、活性水素含有化合物(J)にアルキレンオキサイドと触媒とを滴下する方法が好ましい。
活性水素含有化合物(J)にアルキレンオキサイドを付加させる際の反応温度は、0℃〜250℃が好ましく、さらに好ましくは20℃〜180℃である。
製造されたポリオール(a)は触媒を含んでいるが、その用途により必要に応じて、触媒の分解及び/又は除去処理を実施する。
分解方法としては、水及び/又はアルコール化合物、必要によりアルカリ化合物等の塩基性物質を加える方法がある。アルコール化合物としては前述のアルコール及び/又はフェノールを用いることができる。アルカリ化合物としてはアルカリ金属水酸化物(水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及び水酸化セシウム等)、アルカリ金属アルコラート(カリウムメチラート、ナトリウムメチラート等)及びこれら2種類以上の混合物が挙げられる。これらのうち、生産性の観点から、アルカリ金属水酸化物が好ましい。分解に際して、分解温度は、10℃〜180℃が好ましく、さらに好ましくは80〜150℃である。分解は密閉状態で行ってもよく、真空源に接続して排気しながら行ってもよく、あるいは水又はアルコール化合物を連続して添加しながら行ってもよい。添加する水又はアルコールは、液体の状態で添加してもよく、蒸気あるいは固体状態で添加してもよい。水及び/又はアルコール化合物の使用量は、付加生成物の重量を基準として、0.1〜100重量%が好ましく、さらに好ましくは1〜20重量%である。アルカリ化合物の使用量は、付加生成物の重量を基準として、0.1〜10重量%が好ましく、さらに好ましくは0.3〜2重量%である。
除去方法としては、通常知られているいずれの方法で実施してもよい。例えば、ハイドロタルサイト系吸着剤{キョーワード500、キョーワード1000及びキョーワード2000等(いずれも協和化学工業(株)製)}や珪藻土等のろ過助剤{ラヂオライト600、ラヂオライト800及びラヂオライト900(いずれも昭和化学工業(株)製)}等を用いることができる。ろ過は、加圧ろ過、減圧ろ過のどちらでもよいが、酸素の混入を防止しやすいので加圧ろ過が好ましい。フィルターの材質は特に限定されない。例えば、紙、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、アクリル及びメタアラミド等が挙げられ、紙が好ましい。また、フィルターの保留粒子径は0.1〜10μmのものが好ましく、さらに1〜5μmのものが好ましい。
なお、触媒がポリオール(a)中に残存しても、従来のアルカリ系触媒と比較すると、その後の例えばウレタン化反応におけるポリオールとイソシアネートとの反応性には、大きな悪影響を及ぼさない。しかし、着色防止の観点から残存する触媒は分解及び/又は除去することが好ましい。
ポリオール混合物(A)がポリオール(a)を含有するということには、(a)中でビニルモノマー(g)を重合させて得られる重合体ポリオール(W)を含有することも含まれる。
重合体ポリオール(W)は、(a)中にポリマー粒子(P)が分散された重合体ポリオールである。
重合体ポリオール(W)は、(a)中でビニルモノマー(g)を公知の方法で重合して製造することができる。例えば、(a)中で、ラジカル重合開始剤の存在下、ビニルモノマー(g)が重合され、得られた(g)の重合体が安定分散されたものが挙げられる。重合方法の具体例としては、米国特許第3383351号明細書及び特公昭39−25737号公報等に記載の方法が挙げられる。
(g)としては、スチレン及び/又はアクリロニトリルが好ましい。
重合体ポリオール(W)は、(a)中にポリマー粒子(P)が分散された重合体ポリオールである。
重合体ポリオール(W)は、(a)中でビニルモノマー(g)を公知の方法で重合して製造することができる。例えば、(a)中で、ラジカル重合開始剤の存在下、ビニルモノマー(g)が重合され、得られた(g)の重合体が安定分散されたものが挙げられる。重合方法の具体例としては、米国特許第3383351号明細書及び特公昭39−25737号公報等に記載の方法が挙げられる。
(g)としては、スチレン及び/又はアクリロニトリルが好ましい。
ポリオール混合物(A)中には、ポリオール(a)以外に、必要により、ポリオール(c)を含有してもよい。ポリオール(c)としては多価アルコール、ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオール等の公知のポリオールをいう。
(c)は脂肪族アミンのアルキレンオキサイド付加物(c1)、芳香族アミンのアルキレンオキサイド付加物(c2)、多価アルコール又は多価フェノールのアルキレンオキサイド付加物(c3)、ポリエステルポリオール(c4)から選ばれる1種以上であることが好ましく、2種以上を併用してもよい。
(c1)を構成する脂肪族アミンとしては、1級及び/又は2級アミンが挙げられ、1級及び/又は2級アミノ基の数は、1〜4個が好ましく、更に好ましくは1〜3個であり、アミノ基に由来する活性水素の数は、2〜8個が好ましく、更に好ましくは2〜4個である。
(c1)として具体的には、アルカノールアミン、C1〜20のアルキルアミン、C2〜6のアルキレンジアミン及びアルキレン基のCが2〜6のポリアルキレンポリアミン(重合度2〜8)等が挙げられる。(c1)としては、アルカノールアミン及びアルキレンジアミンが好ましい。
(c1)において付加するアルキレンオキサイドとして、軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点から、PO及び/又はEOを主成分とし、必要により20重量%以下の他のアルキレンオキサイドを含むものが好ましく、特に好ましくはPO及びPOとEOとの併用である。
(c1)として具体的には、アルカノールアミン、C1〜20のアルキルアミン、C2〜6のアルキレンジアミン及びアルキレン基のCが2〜6のポリアルキレンポリアミン(重合度2〜8)等が挙げられる。(c1)としては、アルカノールアミン及びアルキレンジアミンが好ましい。
(c1)において付加するアルキレンオキサイドとして、軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点から、PO及び/又はEOを主成分とし、必要により20重量%以下の他のアルキレンオキサイドを含むものが好ましく、特に好ましくはPO及びPOとEOとの併用である。
(c2)を構成する芳香族アミンとしては、C6〜20の芳香族アミン等が挙げられ、アニリン、フェニレンジアミン及びトリレンジアミンが好ましい。
(c2)において付加するアルキレンオキサイドとして、ポリウレタン樹脂の物性の観点から、PO及び/又はEOを主成分とし、必要により20重量%以下の他のAOを含むものが好ましく、特に好ましくはPO及びPOとEOとの併用である。
(c2)において付加するアルキレンオキサイドとして、ポリウレタン樹脂の物性の観点から、PO及び/又はEOを主成分とし、必要により20重量%以下の他のAOを含むものが好ましく、特に好ましくはPO及びPOとEOとの併用である。
(c3)を構成する多価アルコールとしては、例えば、C2〜18(好ましくは2〜12)の2価アルコール[エチレングリコール、ジ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、1,4−及び1,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール並びにネオペンチルグリコール等]、C3〜18(好ましくは3〜12)の3〜5価の多価アルコール[アルカンポリオール及びその分子内又は分子間脱水物、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、ジグリセリン;糖類及びその誘導体、例えば、α−メチルグルコシド、キシリトール、グルコース、フルクトース;等]、及びC5〜18(好ましくは5〜12)の6〜10価又はそれ以上の多価アルコール[6〜10価のアルカンポリオール、及び多価アルカンポリオールの分子内又は分子間脱水物、例えば、ジペンタエリスリトール;糖類及びその誘導体、例えば、ソルビトール、マンニトール、ショ糖;等]及びこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(c3)を構成する多価フェノールとしては、(2価の多価フェノール〔単環多価フェノール(ハイドロキノン等)、ビスフェノール(ビスフェノールA及びビスフェノールF等)等〕、3〜5価の多価フェノール〔単環多価フェノール(ピロガロール、フロログルシン等)、フェノール化合物のホルマリン低縮合物(3〜5価)(数平均分子量1000以下)(ノボラック樹脂、レゾールの中間体)等〕、6〜10価又はそれ以上の多価フェノール〔フェノール化合物のホルマリン低縮合物(6価以上)(数平均分子量1000以下)(ノボラック樹脂、レゾールの中間体)等〕、フェノールとアルカノールアミンとの縮合物(マンニッヒポリオール)、及びこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(c3)において付加するアルキレンオキサイドとして、軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点から、PO及び/又はEOを主成分とし、必要により20重量%以下の他のアルキレンオキサイドを含むものが好ましく、特に好ましくはPO及びPOとEOとの併用である。
(c3)を構成する多価フェノールとしては、(2価の多価フェノール〔単環多価フェノール(ハイドロキノン等)、ビスフェノール(ビスフェノールA及びビスフェノールF等)等〕、3〜5価の多価フェノール〔単環多価フェノール(ピロガロール、フロログルシン等)、フェノール化合物のホルマリン低縮合物(3〜5価)(数平均分子量1000以下)(ノボラック樹脂、レゾールの中間体)等〕、6〜10価又はそれ以上の多価フェノール〔フェノール化合物のホルマリン低縮合物(6価以上)(数平均分子量1000以下)(ノボラック樹脂、レゾールの中間体)等〕、フェノールとアルカノールアミンとの縮合物(マンニッヒポリオール)、及びこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(c3)において付加するアルキレンオキサイドとして、軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点から、PO及び/又はEOを主成分とし、必要により20重量%以下の他のアルキレンオキサイドを含むものが好ましく、特に好ましくはPO及びPOとEOとの併用である。
(c4)のポリエステルポリオールとしては、多価水酸基含有化合物(前記の多価アルコール等)と芳香族ポリカルボン酸(前述したもの等)及び脂肪族ポリカルボン酸(アジピン酸等)、これらの無水並びにこれらの低級アルキル(アルキル基のCが1〜4)エステル等のエステル形成性誘導体(無水フタル酸及びテレフタル酸ジメチル等)との縮合反応性生物;前記多価アルコールの前記カルボン酸無水物及びアルキレンオキサイドの付加反応物;これらのアルキレンオキサイド(EO、PO等)付加反応物;ポリラクトンポリオール(例えば前記多価アルコールを開始剤としてラクトン(ε−カプロラクトン等)を開環重合させることにより得られるもの);並びにポリカーボネートポリオール(例えば前記多価アルコールとアルキレンカーボネートとの反応物)等が挙げられる。
ポリオール(c)の水酸基価(mgKOH/g)は軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点から10〜2000が好ましく、さらに好ましくは20〜1900である。
ポリオール(a)の含有量は、軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点から、ポリオール混合物(A)の重量を基準として、0.1〜100重量%であり、1〜100重量%が好ましく、さらに好ましくは、5〜60重量%である。
ポリオール(c)の含有量は、軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点から、ポリオール混合物(A)の重量を基準として、0.1〜80重量%が好ましく、さらに好ましくは、0.2〜60%重量である。
ポリオール(c)の含有量は、軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点から、ポリオール混合物(A)の重量を基準として、0.1〜80重量%が好ましく、さらに好ましくは、0.2〜60%重量である。
ポリオール混合物(A)中におけるEO単位含有量は、歪特性や耐久特性の観点から、ポリオール混合物(A)の重量に基づいて、0〜11重量%であり、好ましくは0〜10重量%である。
EO単位は、(a)及び(c)のいずれが有していてもよく、ここで規定するEO単位は、ポリオール混合物(A)が有するEO単位の合計量である。
EO単位は、(a)及び(c)のいずれが有していてもよく、ここで規定するEO単位は、ポリオール混合物(A)が有するEO単位の合計量である。
本発明のポリオール組成物(PL)が含有する界面活性剤(b)は、アニオン性界面活性剤(b1)、カチオン性界面活性剤(b2)及び両性界面活性剤(b3)からなる群から選ばれる1種以上の界面活性剤(b)であって、HLBは10〜20である。
ここで「HLB」とは、親水性と親油性のバランスを示す指標であって、例えば「界面活性剤入門」〔2007年三洋化成工業株式会社発行、藤本武彦著〕212頁に記載されている小田法によって、有機化合物の有機性の値と無機性の値との比率から計算された値である。
HLB値=10×無機性/有機性
HLB値を導き出すための有機性の値及び無機性の値については前記「界面活性剤入門」213頁に記載の表の値を用いて算出できる。
界面活性剤(b)のHLBは、10〜20であり、相溶性の観点から、好ましくは14〜20である。
HLB値=10×無機性/有機性
HLB値を導き出すための有機性の値及び無機性の値については前記「界面活性剤入門」213頁に記載の表の値を用いて算出できる。
界面活性剤(b)のHLBは、10〜20であり、相溶性の観点から、好ましくは14〜20である。
アニオン性界面活性剤(b1)としては、炭素数8〜24の炭化水素基を有するエーテルカルボン酸(塩)[(ポリ)オキシエチレン(繰り返し単位数1〜100)ラウリルエーテル酢酸ナトリウム等]、炭素数8〜24の炭化水素基を有するエーテル硫酸エステル塩[(ポリ)オキシエチレン(繰り返し単位数1〜100)ラウリル硫酸ナトリウム等]、炭素数8〜24の炭化水素基を有するスルホコハク酸エステル塩[モノ又はジアルキルスルホコハク酸エステルジ又はモノナトリウム、(ポリ)オキシエチレン(繰り返し単位数1〜100)モノ又はジアルキルスルホコハク酸エステルジ又はモノナトリウム等]、(ポリ)オキシエチレン(繰り返し単位数1〜100)ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド硫酸ナトリウム、炭素数8〜24の炭化水素基を有するスルホン酸塩(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等)、炭素数8〜24の炭化水素基を有するリン酸エステル塩[ラウリルリン酸ナトリウム、(ポリ)オキシエチレン(繰り返し単位数1〜100)ラウリルエーテルリン酸ナトリウム等]、脂肪酸塩(ラウリン酸ナトリウム及びラウリン酸トリエタノールアミン等)、アシル化アミノ酸塩(ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシル−L−グルタミン酸トリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシル−L−グルタミン酸ナトリウム及びラウロイルメチル−β−アラニンナトリウム等)等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤(b2)としては、4級アンモニウム塩型又はアミン塩型のカチオン界面活性剤等が挙げられる。
4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤としては、3級アミンと4級化剤[ハロゲン化アルキル(メチルクロライド、メチルブロマイド、エチルクロライド及びベンジルクロライド等)、ジメチル硫酸、ジメチルカーボネート及びエチレンオキサイド等]との反応で得られる化合物等が使用でき、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジオクチルジメチルアンモニウムブロマイド、ステアリルトリメチルアンモニウムブロマイド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド(塩化ベンザルコニウム)、セチルピリジニウムクロライド及びポリオキシエチレントリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
アミン塩型カチオン界面活性剤としては、1〜3級アミンを無機酸(塩酸、硝酸、硫酸及びヨウ化水素酸等)又は有機酸(酢酸、ギ酸、シュウ酸、乳酸、グルコン酸、アジピン酸及びアルキルリン酸等)で中和することにより得られる化合物が使用でき、例えば1級アミン塩型のものとしては、脂肪族高級アミン(ラウリルアミン、ステアリルアミン、セチルアミン、硬化牛脂アミン及びロジンアミン等)の無機酸塩又は有機酸塩、低級アミンの高級脂肪酸(ステアリン酸及びオレイン酸等)塩等が挙げられる。2級アミン塩型のものとしては、例えば脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物等の無機酸塩又は有機酸塩が挙げられる。
4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤としては、3級アミンと4級化剤[ハロゲン化アルキル(メチルクロライド、メチルブロマイド、エチルクロライド及びベンジルクロライド等)、ジメチル硫酸、ジメチルカーボネート及びエチレンオキサイド等]との反応で得られる化合物等が使用でき、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジオクチルジメチルアンモニウムブロマイド、ステアリルトリメチルアンモニウムブロマイド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド(塩化ベンザルコニウム)、セチルピリジニウムクロライド及びポリオキシエチレントリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
アミン塩型カチオン界面活性剤としては、1〜3級アミンを無機酸(塩酸、硝酸、硫酸及びヨウ化水素酸等)又は有機酸(酢酸、ギ酸、シュウ酸、乳酸、グルコン酸、アジピン酸及びアルキルリン酸等)で中和することにより得られる化合物が使用でき、例えば1級アミン塩型のものとしては、脂肪族高級アミン(ラウリルアミン、ステアリルアミン、セチルアミン、硬化牛脂アミン及びロジンアミン等)の無機酸塩又は有機酸塩、低級アミンの高級脂肪酸(ステアリン酸及びオレイン酸等)塩等が挙げられる。2級アミン塩型のものとしては、例えば脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物等の無機酸塩又は有機酸塩が挙げられる。
両性界面活性剤(b3)としては、ベタイン型両性界面活性剤(ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン及びラウロイルアミドエチルヒドロキシエチルカルボキシメチルベタインヒドロキシプロピルリン酸ナトリウム等)及びアミノ酸型両性界面活性剤(β−ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム等)等が挙げられる。
これらのうち、好ましいのはアニオン性界面活性剤であり、更に好ましくは、エーテルカルボン酸(塩)、エーテル硫酸エステル塩、スルホコハク酸エステル塩、スルホン酸塩であり、特に好ましくはスルホコハク酸エステル塩である。
これらのうち、好ましいのはアニオン性界面活性剤であり、更に好ましくは、エーテルカルボン酸(塩)、エーテル硫酸エステル塩、スルホコハク酸エステル塩、スルホン酸塩であり、特に好ましくはスルホコハク酸エステル塩である。
界面活性剤(b)の含有量は、軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点から、ポリオール組成物(PL)の重量を基準として、0.1〜10重量%であり、1〜40%重量%であることが好ましい。
ポリオール組成物(PL)の重量を基準とするポリオール(a)、界面活性剤(b)、ポリオール(c)の含有量は、軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点からポリオール(a)1〜100重量%、活性剤(b)0.1〜10重量%、ポリオール(c)0.1〜80重量%が好ましく、さらに好ましくは、(a)5〜60重量%、(b)1〜40%重量%、(c)0.2〜60%重量である。
本発明のポリオール組成物(PL)は、ポリオール(a)を含有するポリオール混合物(A)及び界面活性剤(b)を含有していればよく、その製造方法としては(A)と(b)を混合する方法等が挙げられる。
本発明の軟質ポリウレタンフォーム製造用ポリオール組成物(PL)は、軟質ポリウレタンフォーム用途に用いることができるが、中でも車両座席用クッション材として好適に用いられる。
すなわち、ポリオール組成物(PL)を含有するポリオール成分とイソシアネート成分とを、必要により添加剤の存在下反応させて、軟質ポリウレタンフォームを製造する際、ポリオール成分の少なくとも一部として、(PL)を使用する。
(PL)を用いる軟質ポリウレタンフォームの製造方法としては、ポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて軟質ポリウレタンフォームを製造する方法において、ポリオール成分がポリオール組成物(PL)をポリオール成分の重量に対して10〜100重量%含有するポリウレタンの製造方法が含まれる。
すなわち、ポリオール組成物(PL)を含有するポリオール成分とイソシアネート成分とを、必要により添加剤の存在下反応させて、軟質ポリウレタンフォームを製造する際、ポリオール成分の少なくとも一部として、(PL)を使用する。
(PL)を用いる軟質ポリウレタンフォームの製造方法としては、ポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて軟質ポリウレタンフォームを製造する方法において、ポリオール成分がポリオール組成物(PL)をポリオール成分の重量に対して10〜100重量%含有するポリウレタンの製造方法が含まれる。
軟質ポリウレタンフォームを製造する場合には、ポリオール成分は、ポリオール組成物(PL)の他に、発泡剤を含有し、必要により、その他の添加剤を含有してもよい。
発泡剤は、水を含有し、他に公知の発泡剤を含有する。公知の発泡剤としては、例えば、水素原子含有ハロゲン化炭化水素、低沸点炭化水素及び液化炭酸ガス等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
水素原子含有ハロゲン化炭化水素の具体例としては、塩化メチレンやHCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)タイプのもの(例えばHCFC−123及びHCFC−141b);HFC(ハイドロフルオロカーボン)タイプのもの(例えば、HFC−245fa及びHFC−365mfc)等が挙げられる。
低沸点炭化水素は、沸点が通常−5〜70℃の炭化水素であり、その具体例としては、ブタン、ペンタン、シクロペンタンが挙げられる。
発泡剤は、水を含有し、他に公知の発泡剤を含有する。公知の発泡剤としては、例えば、水素原子含有ハロゲン化炭化水素、低沸点炭化水素及び液化炭酸ガス等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
水素原子含有ハロゲン化炭化水素の具体例としては、塩化メチレンやHCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)タイプのもの(例えばHCFC−123及びHCFC−141b);HFC(ハイドロフルオロカーボン)タイプのもの(例えば、HFC−245fa及びHFC−365mfc)等が挙げられる。
低沸点炭化水素は、沸点が通常−5〜70℃の炭化水素であり、その具体例としては、ブタン、ペンタン、シクロペンタンが挙げられる。
その他の添加剤としては、整泡剤(ジメチルシロキサン系、ポリエーテル変性ジメチルシロキサン系等)、ウレタン化触媒(e){3級アミン系触媒(トリエチレンジアミン、N−エチルモルホリン、ジエチルエタノールアミン、N、N、N’、N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ジアミノビシクロオクタン、1,2−ジメチルイミダゾール、1−メチルイミダゾール及び1,8−ジアザビシクロ−[5,4,0]−ウンデセン−7等)、及び/又は金属触媒(オクチル酸第一スズ、ジラウリル酸ジブチル第二スズ及びオクチル酸鉛等}、着色剤(染料及び顔料)、可塑剤(フタル酸エステル及びアジピン酸エステル等)、有機充填剤(合成短繊維、熱可塑性又は熱硬化性樹脂からなる中空微小球等)、難燃剤(リン酸エステル及びハロゲン化リン酸エステル等)、老化防止剤(トリアゾール及びベンゾフェノン等)、抗酸化剤(ヒンダードフェノール及びヒンダードアミン等)等公知の添加剤の存在下で反応させることができる。
ポリオール成分中の、ポリオール組成物(PL)の含有量は、軟質ポリウレタンフォームの機械物性の観点から、ポリオール成分の重量に基づいて、10〜100重量%が好ましく、さらに好ましくは20〜100重量%であり、特に好ましくは30〜97重量%である。
ポリオール成分中の水の含有量は、フォーム密度の観点から、ポリオール混合物(A)の重量に基づいて、3.0〜7.0重量%が好ましく、さらに好ましくは3.0〜6.0重量%である。
ポリオール成分の重量に基づくその他の添加剤の使用量に関しては、整泡剤は、10重量%以下が好ましく、さらに好ましくは0.5〜5重量%である。ウレタン化触媒(e)は、10重量%以下が好ましく、さらに好ましくは0.2〜5重量%である。着色剤は、1重量%以下が好ましい。可塑剤は、10重量%以下が好ましく、さらに好ましくは5重量%以下である。有機充填剤は、50重量%以下が好ましく、さらに好ましくは30重量%以下である。難燃剤は、30重量%以下が好ましく、さらに好ましくは5〜20重量%である。老化防止剤は、1重量%以下が好ましく、さらに好ましくは0.01〜0.5重量%である。抗酸化剤は、1重量%以下が好ましく、さらに好ましくは0.01〜0.5重量%である。添加剤の合計使用量は、50重量%以下が好ましく、さらに好ましくは0.2〜30重量%である。
本発明の軟質ポリウレタンフォームの製造の際のイソシアネート指数(NCO INDEX)[(NCO基/活性水素原子含有基)の当量比×100]は、80〜150が好ましく、さらに好ましくは85〜135、特に好ましくは90〜130である。
イソシアネート成分としては、従来からポリウレタン製造に使用されているものが使用できる。このようなイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、これらの変性物(例えば、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、イソシアヌレート基、又はオキサゾリドン基含有変性物等)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、C(NCO基中の炭素を除く;以下のイソシアネートも同様)6〜16の芳香族ジイソシアネート、C6〜20の芳香族トリイソシアネート及びこれらのイソシアネートの粗製物等が挙げられる。具体例としては、1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート(粗製MDI)、等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、C6〜10の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、C6〜10の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
脂環式ポリイソシアネートとしては、C6〜16の脂環式ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等が挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、C8〜12の芳香脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
変性ポリイソシアネートの具体例としては、ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI等が挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、C8〜12の芳香脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
変性ポリイソシアネートの具体例としては、ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI等が挙げられる。
本発明の軟質ポリウレタンフォームの製造の際のイソシアネート指数(NCO INDEX)[(NCO基/活性水素原子含有基)の当量比×100]は、80〜150が好ましく、さらに好ましくは85〜135、特に好ましくは90〜130である。
また、ポリオール成分とイソシアネート成分を反応させる条件は、通常用いられる公知の条件でよい。
一例を示せば、まず、ポリオール成分及び必要により添加剤を所定量混合する。次いで、ポリウレタン低圧又は高圧注入発泡機又は撹拌機を使用して、この混合物とイソシアネート成分とを急速混合する。得られた混合液を密閉型もしくは開放型のモールド(金属製又は樹脂製)に注入し、ウレタン化反応を行わせ、所定時間硬化後、脱型してポリウレタンフォームを得る。
一例を示せば、まず、ポリオール成分及び必要により添加剤を所定量混合する。次いで、ポリウレタン低圧又は高圧注入発泡機又は撹拌機を使用して、この混合物とイソシアネート成分とを急速混合する。得られた混合液を密閉型もしくは開放型のモールド(金属製又は樹脂製)に注入し、ウレタン化反応を行わせ、所定時間硬化後、脱型してポリウレタンフォームを得る。
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
製造例1 [ポリオール(a−1)の製造]
図1に示した態様のように、容量2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブと、酸化マグネシウム(顆粒、直径2〜0.1mm)を400部充填した反応塔(2)(ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ30cmを2基使用)、及び、蒸留塔(3)(理論段数30段、ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ2m)を、循環ライン(6)、(7)、(8)で接続した。
反応槽(1)に、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)267gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gを仕込んだ後、オートクレーブ{反応槽(1)}と反応塔(2)及び循環ライン(6)、(7)、(8)内を0.005MPaまで減圧とした。原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が50〜60℃を保つように制御しながら連続的に液相に投入しつつ、ダイアフラムポンプを用いてオートクレーブ{反応槽(1)}内の気相を5L/minの流量で、反応槽(1)→循環ライン(6)→反応塔(2)→循環ライン(7)→蒸留塔(3)→循環ライン(8)→反応槽(1)の順に循環させた。反応塔(2)を75℃、0.08〜0.15MPaとなるように制御しながら副生低沸点化合物を連続的に酸化マグネシウムと接触させて高沸点化合物とし、蒸留塔(3)にてPOと分離し、分離した高沸点化合物は蒸留塔(3)の釜下ライン(4)から抜き取った。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなった時点でPOの投入を停止、気相循環を終了し、70℃で4時間熟成し、水を170g加え130〜140℃で1時間加熱した。水を2時間かけて常圧留去した後、水酸化カリウム2gを加え130〜140℃にてスチームを通入しながら圧力を4.0kPa〜6.7kPaに保ちながら残りの水を減圧留去した。引き続き、原料供給ライン(5)を通じてEO160gを反応温度が130〜140℃を保つように制御しながら2時間かけて投入した後、2時間熟成した。90℃まで冷却した後、12gのキョーワード600(協和化学工業(株)製;合成珪酸塩)と水40gを加え1時間処理した。オートクレーブ{反応槽(1)}より取り出した後、孔径が1ミクロンのろ紙を用いてろ過した後、減圧脱水し、液状のペンタエリスリトールのPOEO付加物(a−1)を得た。なお、ペンタエリスリトールPO付加物(水酸基価280)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてペンタエリスリトールにPOを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学工業(株)製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
図1に示した態様のように、容量2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブと、酸化マグネシウム(顆粒、直径2〜0.1mm)を400部充填した反応塔(2)(ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ30cmを2基使用)、及び、蒸留塔(3)(理論段数30段、ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ2m)を、循環ライン(6)、(7)、(8)で接続した。
反応槽(1)に、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)267gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gを仕込んだ後、オートクレーブ{反応槽(1)}と反応塔(2)及び循環ライン(6)、(7)、(8)内を0.005MPaまで減圧とした。原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が50〜60℃を保つように制御しながら連続的に液相に投入しつつ、ダイアフラムポンプを用いてオートクレーブ{反応槽(1)}内の気相を5L/minの流量で、反応槽(1)→循環ライン(6)→反応塔(2)→循環ライン(7)→蒸留塔(3)→循環ライン(8)→反応槽(1)の順に循環させた。反応塔(2)を75℃、0.08〜0.15MPaとなるように制御しながら副生低沸点化合物を連続的に酸化マグネシウムと接触させて高沸点化合物とし、蒸留塔(3)にてPOと分離し、分離した高沸点化合物は蒸留塔(3)の釜下ライン(4)から抜き取った。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなった時点でPOの投入を停止、気相循環を終了し、70℃で4時間熟成し、水を170g加え130〜140℃で1時間加熱した。水を2時間かけて常圧留去した後、水酸化カリウム2gを加え130〜140℃にてスチームを通入しながら圧力を4.0kPa〜6.7kPaに保ちながら残りの水を減圧留去した。引き続き、原料供給ライン(5)を通じてEO160gを反応温度が130〜140℃を保つように制御しながら2時間かけて投入した後、2時間熟成した。90℃まで冷却した後、12gのキョーワード600(協和化学工業(株)製;合成珪酸塩)と水40gを加え1時間処理した。オートクレーブ{反応槽(1)}より取り出した後、孔径が1ミクロンのろ紙を用いてろ過した後、減圧脱水し、液状のペンタエリスリトールのPOEO付加物(a−1)を得た。なお、ペンタエリスリトールPO付加物(水酸基価280)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてペンタエリスリトールにPOを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学工業(株)製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
製造例2 [ポリオール(a−2)の製造]
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)267gを用いる代わりに、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価160)466gを用いること以外は、製造例1と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(a−2)を得た。 なお、ペンタエリスリトールPO付加物(水酸基価160)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてペンタエリスリトールにPOを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学工業(株)製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)267gを用いる代わりに、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価160)466gを用いること以外は、製造例1と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(a−2)を得た。 なお、ペンタエリスリトールPO付加物(水酸基価160)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてペンタエリスリトールにPOを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学工業(株)製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
製造例3 [ポリオール(a−3)の製造]
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)200gを用いること以外は、製造例1と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(a−3)を得た。
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)200gを用いること以外は、製造例1と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(a−3)を得た。
製造例4 [ポリオール(a−4)の製造]
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)200gを用いる代わりに、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価160)350gを用いること以外は、製造例3と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(a−4)を得た。なお、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価160)は製造例2と同じ物を用いた。
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)200gを用いる代わりに、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価160)350gを用いること以外は、製造例3と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(a−4)を得た。なお、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価160)は製造例2と同じ物を用いた。
製造例5 [ポリオール(a−5)の製造]
図1に示した態様のように、容量2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブと、酸化マグネシウム(顆粒、直径2〜0.1mm)を400部充填した反応塔(2)(ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ30cmを2基使用)、及び、蒸留塔(3)(理論段数30段、ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ2m)を、循環ライン(6)、(7)、(8)で接続した。
反応槽(1)に、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)267gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gを仕込んだ後、オートクレーブ{反応槽(1)}と反応塔(2)及び循環ライン(6)、(7)、(8)内を0.005MPaまで減圧とした。原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が50〜60℃を保つように制御しながら連続的に液相に投入しつつ、ダイアフラムポンプを用いてオートクレーブ{反応槽(1)}内の気相を5L/minの流量で、反応槽(1)→循環ライン(6)→反応塔(2)→循環ライン(7)→蒸留塔(3)→循環ライン(8)→反応槽(1)の順に循環させた。反応塔(2)を75℃、0.08〜0.15MPaとなるように制御しながら副生低沸点化合物を連続的に酸化マグネシウムと接触させて高沸点化合物とし、蒸留塔(3)にてPOと分離し、分離した高沸点化合物は蒸留塔(3)の釜下ライン(4)から抜き取った。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなった時点でPOの投入を停止、気相循環を終了し、70℃で4時間熟成し、水を170g加え130〜140℃で1時間加熱した。水を2時間かけて常圧留去した後、水酸化カリウム2gを加え130〜140℃にてスチームを通入しながら圧力を4.0kPa〜6.7kPaに保ちながら残りの水を減圧留去し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(a−5)を得た。
図1に示した態様のように、容量2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブと、酸化マグネシウム(顆粒、直径2〜0.1mm)を400部充填した反応塔(2)(ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ30cmを2基使用)、及び、蒸留塔(3)(理論段数30段、ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ2m)を、循環ライン(6)、(7)、(8)で接続した。
反応槽(1)に、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)267gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gを仕込んだ後、オートクレーブ{反応槽(1)}と反応塔(2)及び循環ライン(6)、(7)、(8)内を0.005MPaまで減圧とした。原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が50〜60℃を保つように制御しながら連続的に液相に投入しつつ、ダイアフラムポンプを用いてオートクレーブ{反応槽(1)}内の気相を5L/minの流量で、反応槽(1)→循環ライン(6)→反応塔(2)→循環ライン(7)→蒸留塔(3)→循環ライン(8)→反応槽(1)の順に循環させた。反応塔(2)を75℃、0.08〜0.15MPaとなるように制御しながら副生低沸点化合物を連続的に酸化マグネシウムと接触させて高沸点化合物とし、蒸留塔(3)にてPOと分離し、分離した高沸点化合物は蒸留塔(3)の釜下ライン(4)から抜き取った。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなった時点でPOの投入を停止、気相循環を終了し、70℃で4時間熟成し、水を170g加え130〜140℃で1時間加熱した。水を2時間かけて常圧留去した後、水酸化カリウム2gを加え130〜140℃にてスチームを通入しながら圧力を4.0kPa〜6.7kPaに保ちながら残りの水を減圧留去し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(a−5)を得た。
比較製造例1 [ポリオール(a’−1)の製造]
図2に示した態様のように、2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブに、グリセリン61gと水酸化カリウム4.0gを仕込んだ後、原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が90〜100℃を保つように制御しながら投入した。但し、POの投入は6時間かけて連続して実施した。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が2000mlとなるまで投入した後、100℃で3時間熟成した。次に、30gの合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学工業(株)製)と水40gを加えて90℃で1時間処理した。オートクレーブ{反応槽(1)}より取り出した後、孔径が1ミクロンのフィルターで濾過した後2時間脱水し、液状のグリセリンPO付加物(a’−1)を得た。
図2に示した態様のように、2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブに、グリセリン61gと水酸化カリウム4.0gを仕込んだ後、原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が90〜100℃を保つように制御しながら投入した。但し、POの投入は6時間かけて連続して実施した。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が2000mlとなるまで投入した後、100℃で3時間熟成した。次に、30gの合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学工業(株)製)と水40gを加えて90℃で1時間処理した。オートクレーブ{反応槽(1)}より取り出した後、孔径が1ミクロンのフィルターで濾過した後2時間脱水し、液状のグリセリンPO付加物(a’−1)を得た。
比較製造例2 [ポリオール(a’−2)の製造]
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)267gを用いる代わりに、グリセリンのPO付加物(水酸基価74.8)1875gを用いること以外は、製造例1と同様の方法で合成し、液状のグリセリンPO付加物(a’−2)を得た。 なお、グリセリンのPO付加物(水酸基価74.8)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてプロピレングリコールにPOを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学工業(株)製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)267gを用いる代わりに、グリセリンのPO付加物(水酸基価74.8)1875gを用いること以外は、製造例1と同様の方法で合成し、液状のグリセリンPO付加物(a’−2)を得た。 なお、グリセリンのPO付加物(水酸基価74.8)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてプロピレングリコールにPOを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学工業(株)製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
製造例1〜4のポリオキシアルキレンポリオールの分析結果を表1に示した。
従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールが満足する特許文献4(特許3688667号公報)記載の式1(下記、数式(4))についての検証結果も記載した。
従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールが満足する特許文献4(特許3688667号公報)記載の式1(下記、数式(4))についての検証結果も記載した。
y≦(1.9×10−8)w2 (4)
数式(4)は水酸基当量wと不飽和度yの関係を表す式であり、本発明における数式(1)、(3)に対応する形、つまり、(S)の水酸基価xと不飽和度yの関係式に変形すると数式(4’)となる。
y≦60×x−2 (4’)
数式(4)は水酸基当量wと不飽和度yの関係を表す式であり、本発明における数式(1)、(3)に対応する形、つまり、(S)の水酸基価xと不飽和度yの関係式に変形すると数式(4’)となる。
y≦60×x−2 (4’)
比較製造例1,2のポリオキシアルキレンポリオールの分析結果を表2に示した。上記数式(4)についての検証結果も記載した。
表1、2の中で水酸基当量とは、下数式(5)で定義されるものであり、具体的には、水酸基価xを測定し、56100/水酸基価xにより求めたものである。
(水酸基当量)=(数平均分子量)/(平均水酸基数) (5)
(水酸基当量)=(数平均分子量)/(平均水酸基数) (5)
<実施例1〜10、比較例1〜8>
表3に示した発泡処方に従って、下記の発泡条件により軟質ポリウレタンフォームを金型内で発泡してフォームを形成後、金型から取り出し一昼夜放置後の軟質ポリウレタンフォーム諸物性を測定した。物性の測定値も表3にそれぞれ記載した。
表3に示した発泡処方に従って、下記の発泡条件により軟質ポリウレタンフォームを金型内で発泡してフォームを形成後、金型から取り出し一昼夜放置後の軟質ポリウレタンフォーム諸物性を測定した。物性の測定値も表3にそれぞれ記載した。
(発泡条件)
金型SIZE:40cm×40cm×10cm(高さ)
金型温度:65℃
金型材質:アルミ
ミキシング方法:高圧ウレタン発泡機(ポリマーエンジニアリング社製)ポリオールプレミックスとイソシアネートとを15MPaで混合
金型SIZE:40cm×40cm×10cm(高さ)
金型温度:65℃
金型材質:アルミ
ミキシング方法:高圧ウレタン発泡機(ポリマーエンジニアリング社製)ポリオールプレミックスとイソシアネートとを15MPaで混合
実施例1〜10及び比較例1〜8における軟質ポリウレタンフォームの原料は次の通りである。
1.ポリオール
ポリオール(c−1):グリセリンにPOとEOをブロック付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価33.5、EO単位の含有量15%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
ポリオール(c−2):グリセリンにPOとEOをランダム付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価24、EO単位の含有量70%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
ポリオール(c−3):グリセリン、平均官能基数3.0、水酸基価1829
重合体ポリオール(c−4):グリセリンにPOとEOをブロック付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価34、EO単位の合計=14%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール中で、スチレンとアクリロニトリル(重量比:30/70)を共重合させた重合体ポリオール(重合体含量30%)水酸基価24
2.ウレタン化触媒(e)
ウレタン化触媒(e−1):東ソー(株)社製「TOYOCAT ET」(ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルの70重量%ジプロピレングリコール溶液)
ウレタン化触媒(e−2):エアプロダクツジャパン(株)社製「DABCO−33LV」(トリエチレンジアミンの33重量%ジプロピレングリコール溶液)
3.発泡剤(f)
発泡剤(f−1):水
4.整泡剤(g)
整泡剤(g−1):EVONIK社製「TEGOSTAB B8738」
5.界面活性剤(b)
(b−1):ジオクチルスルホこはく酸ナトリウム(三洋化成工業(株)製「サンモリン OT−70」)、HLB18.7
(b−2):ポリオキシアルキレンアルキルエーテル EO16wt%、HLB15.2
(b’−1):トリオレイン酸ソルビタン、HLB1.8
6.イソシアネート
日本ポリウレタン工業(株)社製「CE−729」(TDI−80(2,4−及び2,6−TDI、2,4−体の比率が80%/粗製MDI(平均官能基数:2.9)=80/20(重量比))
ポリオール(c−1):グリセリンにPOとEOをブロック付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価33.5、EO単位の含有量15%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
ポリオール(c−2):グリセリンにPOとEOをランダム付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価24、EO単位の含有量70%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
ポリオール(c−3):グリセリン、平均官能基数3.0、水酸基価1829
重合体ポリオール(c−4):グリセリンにPOとEOをブロック付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価34、EO単位の合計=14%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール中で、スチレンとアクリロニトリル(重量比:30/70)を共重合させた重合体ポリオール(重合体含量30%)水酸基価24
2.ウレタン化触媒(e)
ウレタン化触媒(e−1):東ソー(株)社製「TOYOCAT ET」(ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルの70重量%ジプロピレングリコール溶液)
ウレタン化触媒(e−2):エアプロダクツジャパン(株)社製「DABCO−33LV」(トリエチレンジアミンの33重量%ジプロピレングリコール溶液)
3.発泡剤(f)
発泡剤(f−1):水
4.整泡剤(g)
整泡剤(g−1):EVONIK社製「TEGOSTAB B8738」
5.界面活性剤(b)
(b−1):ジオクチルスルホこはく酸ナトリウム(三洋化成工業(株)製「サンモリン OT−70」)、HLB18.7
(b−2):ポリオキシアルキレンアルキルエーテル EO16wt%、HLB15.2
(b’−1):トリオレイン酸ソルビタン、HLB1.8
6.イソシアネート
日本ポリウレタン工業(株)社製「CE−729」(TDI−80(2,4−及び2,6−TDI、2,4−体の比率が80%/粗製MDI(平均官能基数:2.9)=80/20(重量比))
・フォーム物性の測定方法及び単位を以下に示す。
コア密度 :JIS K−7222記載の見掛け密度の測定方法に準拠して測定した。
単位はkg/m3
硬さ(25%−ILD):JIS K6400−2に準拠して測定した。単位はN/314cm2
引張強度:JIS K6400−5に準拠して測定した。単位はkPa
引裂強度:JIS K6400−5に準拠して測定した。単位はN/cm
伸び:JIS K6400−5に準拠して測定した。単位は%
湿熱圧縮残留歪み率:JIS K6400−4に準拠して測定した。単位は%
コア密度 :JIS K−7222記載の見掛け密度の測定方法に準拠して測定した。
単位はkg/m3
硬さ(25%−ILD):JIS K6400−2に準拠して測定した。単位はN/314cm2
引張強度:JIS K6400−5に準拠して測定した。単位はkPa
引裂強度:JIS K6400−5に準拠して測定した。単位はN/cm
伸び:JIS K6400−5に準拠して測定した。単位は%
湿熱圧縮残留歪み率:JIS K6400−4に準拠して測定した。単位は%
表3において、本発明実施例1〜5および8〜10のウレタンフォームは、従来技術により得られる比較例4、6、8のウレタンフォームよりも、フォーム物性、特に歪特性、耐久特性が向上する。
本発明実施例6、7のウレタンフォームは、従来技術により得られる比較例5のウレタンフォームよりも、フォーム物性、特に歪特性、耐久特性が向上する。
本発明実施例1〜10の処方は、従来技術により得られる比較例1〜3、7の処方よりもフォームの成形性が向上する
本発明実施例6、7のウレタンフォームは、従来技術により得られる比較例5のウレタンフォームよりも、フォーム物性、特に歪特性、耐久特性が向上する。
本発明実施例1〜10の処方は、従来技術により得られる比較例1〜3、7の処方よりもフォームの成形性が向上する
本発明の軟質ポリウレタンフォームは、従来のものに比べて、耐久性(湿熱圧縮残留歪み)が優れている。従って、車両用座席用クッション材として有用である。また、本発明の製造方法により得られた軟質ポリウレタンフォームは、これ以外にも通常軟質ポリウレタンフォームが用いられる用途に、広く用いることができるが、用途の詳細は、例えば、家具用、寝具用、アパレル用、電気機器用、電子機器用、放送用等に好適に用いられる。
Claims (7)
- 下記ポリオール(a)を含有するポリオール混合物(A)と、アニオン性界面活性剤(b1)、カチオン性界面活性剤(b2)及び両性界面活性剤(b3)からなる群から選ばれるHLBが10〜20である界面活性剤(b)とを含有するポリオール組成物(PL)であって、ポリオール混合物(A)中におけるエチレンオキサイド単位含有量がポリオール混合物(A)の重量に基づいて、0〜11重量%である軟質ポリウレタンフォーム製造用ポリオール組成物(PL)。
ポリオール(a):活性水素含有化合物(H)のアルキレンオキサイド付加物であって、末端に位置する水酸基の40%以上が下記一般式(I)で表される1級水酸基含有基であり、水酸基価xと総不飽和度yとエチレンオキサイド単位含有量zが数式(1)の関係を満たすポリオキシアルキレンポリオール
y≦28.3×x−2×(100−z)/100 (1)
[数式(1)中、xは単位mgKOH/gで表される水酸基価、yは単位meq/gで表される総不飽和度を表す。zは、(a)の重量を基準とするエチレンオキサイド単位含有量であり、0〜50重量%である。] - 界面活性剤(b)の含有量が、ポリオール組成物(PL)の重量を基準として、0.1〜10重量%である請求項1に記載のポリオール組成物。
- 界面活性剤(b)が、アニオン性界面活性剤(b1)である請求項1又は2に記載のポリオール組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のポリオール組成物をポリオール成分の重量に基づいて、10〜100重量%含有するポリオール成分。
- さらに、水をポリオール混合物(A)の重量を基準として、3.0〜7.0重量%含有する請求項4に記載のポリオール成分。
- 請求項4又は5に記載のポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させてなる軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
- 請求項6に記載の製造方法により得られた軟質ポリウレタンフォームからなる車両用シートクッション材。
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WO2018025836A1 (ja) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 東ソー株式会社 | 軟質ポリウレタンフォーム成型用ポリオール組成物及び軟質ポリウレタンフォーム |
CN109475657A (zh) * | 2016-07-21 | 2019-03-15 | 约翰·I·纳诺斯 | 生物基亲水性聚氨酯预聚物及由其制成的泡沫 |
-
2013
- 2013-08-09 JP JP2013165709A patent/JP2015034233A/ja active Pending
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