JP2017171813A - ポリオール及びこれを用いたウレタン樹脂 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐水性に優れたウレタン樹脂を与える高反応性かつ高分子量ポリオールの提供。【解決手段】式(1)で表される活性水素含有化合物のアルキレンオキサイド付加物であり、数平均分子量が6,000〜60,000、末端水酸基含有基である−AO−H基の50モル%以上が式(2)であるポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール。[R1は水、アルコール化合物、フェノール化合物、アミノ基含有化合物、カルボキシル基含有化合物等から活性水素を除いたm価の基;ZはC3〜12のアルキレン基;AはC3〜12のアルキレン基はmは1〜100の整数;pは1以上の整数;qは1以上の整数;p+qは100〜1050;R2はC1〜10のアルキル基又はC6〜10のアリール基)]【選択図】なし
Description
本発明は高反応性かつ高分子量のポリオール及びこれを用いたウレタン樹脂に関するものである。
ポリウレタン樹脂はポリオール成分とポリイソシアネート成分を原料とする樹脂であり、伸縮性や弾性に優れることから、成形材料、塗料、接着剤、シーリング剤、合成皮革、人工皮革及び弾性繊維等、広範囲の用途に利用されている。ポリウレタン樹脂に利用されるポリオールの製造方法の一つに、複合金属シアン化物錯体触媒(DMC触媒)を用いる方法が知られている(特許文献1〜3)。
該複合金属シアン化物錯体触媒の存在下、1,2−プロピレンオキサイドを開環重合すると、高分子量、かつ不飽和度が低いポリ(オキシプロピレン)ポリオールを合成することができる。
該複合金属シアン化物錯体触媒の存在下、1,2−プロピレンオキサイドを開環重合すると、高分子量、かつ不飽和度が低いポリ(オキシプロピレン)ポリオールを合成することができる。
しかし上記ポリ(オキシプロピレン)ポリオールは、末端水酸基の1級化率が10%以下であり、90%以上が2級水酸基である。そのため、このポリオールはポリイソシアネート成分のイソシアネート基との反応性が低い。
イソシアネート基との反応性を高めるためには、末端水酸基を2級水酸基から1級水酸基にする必要がある。この目的のため、該複合金属シアン化物錯体触媒の存在下に合成したポリ(オキシプロピレン)ポリオールに、さらにエチレンオキシドを開環重合させて、末端水酸基を1級水酸基とする方法が報告されている(特許文献4)。しかしポリエチレンオキシド部分が親水性であるため、この方法では耐水性の低いポリオールしか得られない。そのためこのポリオールを用いたウレタン樹脂の樹脂物性は、湿気などにより大きく低下するという課題がある。
また、特定の化学構造の触媒を用いると、エチレンオキシドを付加させることなく末端水酸基の一級化率が50%以上のポリ(オキシプロピレン)ポリオールを得ることができることが報告されている(特許文献5)。しかしこの触媒を用いた場合、数平均分子量が6000以上のポリオールを合成することができない。
本発明の目的は、生成するポリウレタン樹脂の耐水性を損なうことなく、高反応性かつ高分子量のポリオールを提供すること、また該ポリオールを用いたウレタンプレポリマーおよびポリウレタン樹脂を提供することにある。
本発明者らは、以上の課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明は、下記一般式(1)で表される活性水素含有化合物(A)のアルキレンオキサイド付加物であって、かつ数平均分子量が6,000〜60,000であり、かつ末端に位置する水酸基含有基である−AO−H基の50モル%以上が下記一般式(2)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又はモノオール(B)。
すなわち本発明は、下記一般式(1)で表される活性水素含有化合物(A)のアルキレンオキサイド付加物であって、かつ数平均分子量が6,000〜60,000であり、かつ末端に位置する水酸基含有基である−AO−H基の50モル%以上が下記一般式(2)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又はモノオール(B)。
[一般式(1)中、R1は、水、アルコール化合物、フェノール化合物、アミノ基含有化合物、カルボキシル基含有化合物、チオール基含有化合物またはリン酸化合物から活性水素を除いたm価の基;Zはハロゲン原子もしくはアリール基を有していてもよい炭素数3〜12のアルキレン基またはシクロアルキレン基;Aはハロゲン原子もしくはアリール基を有していてもよい炭素数3〜12のアルキレン基;mは1または2〜100の数;pは1以上の数、qは1以上の数であって、p+qが100〜1050である。一般式(2)中、R2はハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基である。]
;ポリオキシアルキレンポリオール(B1)と有機ポリイソシアネート(C)を必須構成単量体とするイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー;ポリオキシアルキレンポリオール(B1)と有機ポリイソシアネート(C)を必須構成単量体とするポリウレタン樹脂である。
;ポリオキシアルキレンポリオール(B1)と有機ポリイソシアネート(C)を必須構成単量体とするイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー;ポリオキシアルキレンポリオール(B1)と有機ポリイソシアネート(C)を必須構成単量体とするポリウレタン樹脂である。
本発明のポリオールは高反応性かつ高分子量であり、該ポリオールから得られるウレタン樹脂は耐水性に優れる。
本発明のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)は、化学式(1)で表される活性水素含有化合物(A)のアルキレンオキサイド付加物であって、かつ数平均分子量が6,000〜60,000であり、末端に位置する1級水酸基含有基である−AO−H基の50モル%以上が下記一般式(2)で表される基であることを特徴とする。
一般式(1)中、R1は、水、アルコール化合物、フェノール化合物、アミノ基含有化合物、カルボキシル基含有化合物、チオール基含有化合物またはリン酸化合物から活性水素を除いたm価の基である。Zはハロゲン原子もしくはアリール基を有していてもよい炭素数3〜12のアルキレン基またはシクロアルキレン基であり、好ましくは炭素数3〜8のアルキレン基である。Aはハロゲン原子もしくはアリール基を有していてもよい炭素数3〜12のアルキレン基であり、好ましくは炭素数3〜8のアルキレン基である。mは1または2〜100の数であり、好ましくは2〜6である。pは1以上の数であり、好ましくは50〜170、qは1以上の数であり、好ましくは2〜10、p+qが2〜1000であり、好ましくは50〜180である。一般式(2)中、R2はハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基である。
活性水素含有化合物(A)としては、水、アルコール化合物、フェノール化合物、アミノ基含有化合物、カルボキシル基含有化合物、チオール基含有化合物またはリン酸化合物等が挙げられる。
アルコール化合物としては、1価のアルコール、2〜8価の多価アルコールなどが挙げられる。具体的にはメタノール、エタノール、ブタノール、オクタノールなどの1価のアルコール;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチルペンタンジオール、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、1,4−ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、2,2−ビス(4,4’−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンなどの2価アルコール;グリセリン、トリメチロールプロパンなどの3価アルコール;ペンタエリスリト―ル、ジグリセリン、α−メチルグルコシド、ソルビト―ル、キシリット、マンニット、ジペンタエリスリト−ル、グルコ−ス、フルクト−ス、ショ糖などの4〜8価のアルコ―ル等が挙げられる。
フェノール化合物としては、フェノール類、多価フェノール類などが挙げられる。具体的にはフェノール、クレゾール等のフェノール類;ピロガロ―ル、カテコール、ヒドロキノンなどの多価フェノ―ル;ビスフェノ―ルA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなどのビスフェノ―ル類;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、ポリビニルアルコール類などの多官能(例えば官能基数2〜100)ポリオール等が挙げられる。
アミノ基含有化合物としては、アミン類、ポリアミン類、アミノアルコール類などがあげられる。具体的には、アンモニア;炭素数1〜20のアルキルアミン類(ブチルアミンなど)、アニリンなどのモノアミン類;エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどの脂肪族ポリアミン;ピペラジン、N−アミノエチルピペラジンなどの複素環式ポリアミン類;ジシクロヘキシルメタンジアミン、イソホロンジアミンなど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、ジエチルトリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、ジフェニルエ−テルジアミン、ポリフェニルメタンポリアミンなどの芳香族ポリアミン;モノエタノ―ルアミン、ジエタノ―ルアミン、トリエタノ―ルアミン、トリイソプロパノ−ルアミンなどのアルカノ―ルアミン類;ジカルボン酸と過剰のポリアミン類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;ヒドラジン類(ヒドラジン、モノアルキルヒドラジンなど)、ジヒドラジッド類(コハク酸ジヒドラジッド、アジピン酸ジヒドラジッド、イソフタル酸ジヒドラジッド、テレフタル酸ジヒドラジッドなど)、グアニジン類(ブチルグアニジン、1−シアノグアニジンなど);ジシアンジアミドなど;ならびにこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
カルボキシル基含有化合物としては、酢酸、プロピオン酸などの脂肪族モノカルボン酸;安息香酸などの芳香族モノカルボン酸;コハク酸、アジピン酸などの脂肪族ポリカルボン酸;フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸などの芳香族ポリカルボン酸;アクリル酸の(共)重合物などのポリカルボン酸重合体(官能基数2〜100)等が挙げられる。チオール基含有化合物のポリチオール化合物としては、2〜8価の多価チオールが挙げられる。具体的にはエチレンジチオール、プロピレンジチオール、1,3−ブチレンジチオール、1,4−ブタンジチオール、1、6−ヘキサンジチオー
ル、3−メチルペンタンジチオール等が挙げられる。リン酸化合物としては燐酸、亜燐酸、ホスホン酸などが挙げられる。
ル、3−メチルペンタンジチオール等が挙げられる。リン酸化合物としては燐酸、亜燐酸、ホスホン酸などが挙げられる。
これらの活性水素含有化合物(A)のうち、水酸基含有化合物、アミノ基含有化合物、水が好ま
しく、特に、水、アルコール、アミンがより好ましい。
しく、特に、水、アルコール、アミンがより好ましい。
アルキレンオキサイド(AO)としては、水素原子がハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数3〜12のアルキレン基またはシクロアルキレン基が挙げられる。AOの具体例としては、1,2−プロピレンオキサイド(以下POと記載することがある。)、1,2−ブチレンオキサイド、1,2−ラウリレンオキサイド、エピクロルヒドリン、スチレンオキサイド等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。これらのうちで好ましいのは、1,2−プロピレンオキサイド、1,2−ブチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、スチレンオキサイドである。
本発明において、上記一般式(1)中の−(AO)q−Hで表される基のうちの末端に位置する水酸基含有基である−AO−H基としては、下記一般式(2)で表される1級水酸基含有基と、下記一般式(2’)で表される2級水酸基含有基の2種類があるが、本発明のポリオキシプロピレンポリオールもしくはモノオール(B)は、このうち下記一般式(2)で表される1級水酸基含有基がポリオキシプロピレンポリオールもしくはモノオール(B)の全末端水酸基中の50モル%以上であることを特徴とする。
本発明のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)の数平均分子量(Mn)は、6000〜60,000、好ましくは6500〜20,000であり、さらに好ましくは7000〜10,000である。Mnが6000未満であると本発明のポリオキシアルキレンポリオールから得られるポリウレタン樹脂の伸びが十分でない場合があり、Mnが60,000を超えるものは合成が困難である。
その用途、例えば製造するポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂の要求物性により適宜選択される。
ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)の具体例としては、水のプロピレンオキサイド付加物、メタノールのプロピレンオキサイド付加物、グリセリンのプロピレンオキサイド付加物、アンモニアのプロピレンオキサイド付加物、水のブチレンオキサイド付加物のプロピレンオキサイド付加物、メタノールのブチレンオキサイド付加物のプロピレンオキサイド付加物、グリセリンのブチレンオキサイド付加物のプロピレンオキサイド付加物、アンモニアのブチレンオキサイド付加物のプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
前述したように、本発明のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)において、その末端の全水酸基に対して、この上記の一般式(2)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、末端水酸基の1級化率ともいう)が50%以上である。比率が50%未満であると、ポリオール成分としての反応性が不十分である。この末端水酸基の1級化率は、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。
末端水酸基の1級化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、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、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。
<末端水酸基の1級化率の計算方法>
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。末端水酸基の1級化率は次の計算式により算出する。
末端水酸基1級化率(%)=[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。末端水酸基の1級化率は次の計算式により算出する。
末端水酸基1級化率(%)=[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。
本発明のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)の総不飽和度(JISK−1557による)は、0.05meq/g以下である。0.05meq/g以下であると、ポリオキシアルキレンポリオール(B1)を使用して合成した樹脂の樹脂物性や熱安定性が良好となる。
本発明のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)に含まれる、数平均分子量が200以下である低分子ジオールの含量は、2重量%以下である。低分子ジオール含量が2重量%以下であると、ポリオキシアルキレンポリオール(B1)を使用して合成した樹脂の樹脂物性や熱安定性が良好になる。この低分子ジオールの含量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により求めることができる。
本発明のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)は、例えば特開平9−59373号に記載される方法で、複合金属シアン化物錯体触媒(DMC触媒)の存在下で活性水素化合物に1,2−アルキレンオキサイド(以下AOと記載。)を開環付加反応させた後、そのまま特開2000−344881に記載される方法で、トリスペンタフルオロフェニルボラン等の酸性触媒の存在下でPOを開環付加反応させて、末端を一級化することで製造することができる。
活性水素含有化合物(A)に、DMC触媒の存在下で、前述の一般式(1)で表される開環重合体を得る際の付加させるAOの付加モル数は、活性水素含有化合物(A)の活性水素当たり、通常10モル〜1000モル、好ましくは50〜200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。
DMC触媒の例として、ヘキサシアノコバルト(III)酸亜鉛、ヘキサシアノ鉄(III)酸亜鉛、ヘキサシアノ鉄(II)酸ニッケル、ヘキサシアノコバルト(III)酸コバルト、その他がある。中でも、ヘキサシアノコバルト(III)酸亜鉛が特に好ましい。
本発明のDMC触媒は有機錯生成剤を含む。一般的に、錯生成剤は水に可溶でなければならない。適当な錯生成剤は当業者に周知であり、触媒の製造中または沈殿直後に添加される。通常、過剰量の錯生成剤が使用される。好ましい錯生成剤は、複合金属シアン化物と錯体を形成しうる、水溶性のヘテロ原子含有有機化合物である。適当な錯生成剤としては、アルコール、アルデヒド、ケトン、エーテル、エステル、アミド、尿素、ニトリル、硫化物、およびこれらの混合物があるが、それらのみには限定されない。好ましい錯生成剤は、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、s−ブチルアルコール、およびt−ブチルアルコールから成るグループから選択される水溶性の脂肪族アルコールである。中でも、t−ブチルアルコールが特に好ましい。
複合金属シアン化物錯体触媒(DMC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好ましくは10〜1000ppm、さらに好ましく30〜500ppmである。
トリスペンタフルオロフェニルボラン等の酸性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好ましくは1〜100000ppm、さらに好ましく10〜10000ppmである。
活性水素含有化合物(A)に、DMC触媒を用いてAOを付加させる際には、活性水素含有化合物(A)とAOとDMC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(A)とDMC触媒との混合物にPOを滴下して反応させても良い。反応温度の制御の観点から、活性水素含有化合物(A)とDMC触媒との混合物にAOを滴下する方法が好ましい。
DMC触媒で合成したポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールに、トリスペンタフルオロフェニルボラン等の酸性触媒を用いてAOを付加させる際には、ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールとAOと触媒の3種類を一括で仕込んで反応させてもよいし、ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールと触媒との混合物にPOを滴下して反応させてもよいし、あるいはポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールにAO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、ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールと触媒との混合物にAOを滴下する、あるいは、ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールにPO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(A)にAOを付加させる際の反応温度は、通常0℃〜250℃であり、好ましくは20℃〜180℃である。
本発明のポリウレタン樹脂は、ポリオール成分と芳香族イソシアネートおよび/または脂肪族イソシアネートからなるポリイソシアネート;および必要により他のポリオール成分、低分子量の活性水素含有化合物(活性水素含有化合物(A)として例示したもの)を併用して反応させて得られる。本発明のポリオキシアルキレンポリオール(B1)を必須成分として含むポリオール成分を、ポリウレタン樹脂のポリオール成分として使用することにより、このポリオール成分が疎水性であり、かつイソシアネート化合物と高反応性であるという特徴がある。すなわち、本発明のポリオール成分から誘導されるウレタン樹脂は、製造時のイソシアネートとの反応性が高く、樹脂物性(引張強度、破断伸びなど)の湿度依存性が低いという特徴を有する。
以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されない。尚、以下において、部は重量部を示す。
ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)の数平均分子量は、以下の式から算出した。水酸基価の測定は、JIS K 1557−1に従って行った。
数平均分子量(g/mol)=(56100×m)/水酸基価
ただし、式中、mは(B)の官能基数である。
ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)の重量に基づく、数平均分子量が200以下である低分子ジオールの含量は、GPC測定により求めた。
数平均分子量(g/mol)=(56100×m)/水酸基価
ただし、式中、mは(B)の官能基数である。
ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)の重量に基づく、数平均分子量が200以下である低分子ジオールの含量は、GPC測定により求めた。
<製造例1>[DMC触媒の合成]
ビーカーにヘキサシアノコバルト酸カリウム(20g)を投入し、イオン交換水(350g)に溶解させた(溶液1)。別のビーカーに、塩化亜鉛(62.5g)を投入し、イオン交換水(100g)に溶解させた(溶液2)。溶液1を55℃まで加熱し、撹拌しながら溶液2を滴下にて混合した後、t−ブチルアルコールとイオン交換水の50:50(重量比)の混合物(500g)を投入し、30分間撹拌した。別のビーカーにて、イオン交換水(500g)、t−ブチルアルコール(5g)、プロピレングリコールのPO付加物[三洋化成工業(株)製「サンニックスPP−2000」](5g)を均一に混合した(溶液3)。
上で得られたヘキサコバルト酸亜鉛の水溶性スラリーに、溶液3を添加し、50〜60℃で3分間撹拌した。得られた生成物をろ過し、採取した固体ケーキに、t−ブチルアルコール(350g)、イオン交換水(150g)、プロピレングリコールのPO付加物[三洋化成工業(株)製「サンニックスPP−2000」](5g)の混合物を投入した。3分間撹拌して再分散したのち、ろ過して得られた個体ケーキに、t−ブチルアルコール(500g)、プロピレングリコールのPO付加物[三洋化成工業(株)製「サンニックスPP−2000」](2.5g)の混合物を投入した。3分間撹拌して再分散したのち、ろ過して固体ケーキを得た。得られた個体触媒を60℃、圧力2.7kPaの真空下で、重量変化が無くなるまで減圧乾燥した。得られた複合金属シアン化物錯体触媒(DMC触媒)の収量は、32.5gであった。
ビーカーにヘキサシアノコバルト酸カリウム(20g)を投入し、イオン交換水(350g)に溶解させた(溶液1)。別のビーカーに、塩化亜鉛(62.5g)を投入し、イオン交換水(100g)に溶解させた(溶液2)。溶液1を55℃まで加熱し、撹拌しながら溶液2を滴下にて混合した後、t−ブチルアルコールとイオン交換水の50:50(重量比)の混合物(500g)を投入し、30分間撹拌した。別のビーカーにて、イオン交換水(500g)、t−ブチルアルコール(5g)、プロピレングリコールのPO付加物[三洋化成工業(株)製「サンニックスPP−2000」](5g)を均一に混合した(溶液3)。
上で得られたヘキサコバルト酸亜鉛の水溶性スラリーに、溶液3を添加し、50〜60℃で3分間撹拌した。得られた生成物をろ過し、採取した固体ケーキに、t−ブチルアルコール(350g)、イオン交換水(150g)、プロピレングリコールのPO付加物[三洋化成工業(株)製「サンニックスPP−2000」](5g)の混合物を投入した。3分間撹拌して再分散したのち、ろ過して得られた個体ケーキに、t−ブチルアルコール(500g)、プロピレングリコールのPO付加物[三洋化成工業(株)製「サンニックスPP−2000」](2.5g)の混合物を投入した。3分間撹拌して再分散したのち、ろ過して固体ケーキを得た。得られた個体触媒を60℃、圧力2.7kPaの真空下で、重量変化が無くなるまで減圧乾燥した。得られた複合金属シアン化物錯体触媒(DMC触媒)の収量は、32.5gであった。
<実施例1>[分子量6000のポリオキシプロピレンジオール(B−1)の合成]
攪拌装置及び温度制御装置付きのオートクレーブにプロピレングリコールのPO付加物[三洋化成工業(株)製「サンニックスPP−2000」]273.6部と上記製造例1で製造した複合金属シアン化物錯体触媒(DMC触媒)0.09部を仕込んだ後、反応器内の温度を95℃まで上昇させ、撹拌下にPO33.7部を投入した。1.5〜3時間後、反応器内の圧力が急激に低下した。これは、触媒が活性化したことを示す。その後、撹拌下にPO640.2部を反応温度が90〜100℃となるように制御しながら連続的に投入した。POの投入が完了したあと、反応混合物を95℃で圧力が一定になるまで撹拌した。この混合物を、100℃で0.5時間、真空ストリップし、反応器内から未反応のPOを除去することで、分子量6000、末端基の一級化率7%のポリオキシプロピレンジオール(B’−1)を得た。
続いて、同じ反応器内に、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.050部を投入し、反応器内の温度を75℃まで上昇させた。その後、撹拌下にPO52.4部を反応温度が70〜80℃となるように制御しながら連続的に投入した。次に、水75.2部を投入して140℃に昇温し、1時間撹拌した。その後130℃、圧力2.7kPaで脱水を行うことにより、ポリオキシプロピレンジオール(B−1)を得た。(B−1)の末端水酸基1級化率は59%、分子量6070、総不飽和度は0.0meq/g、数平均分子量が200以下である低分子ジオールの含量が0.37重量%であった。
攪拌装置及び温度制御装置付きのオートクレーブにプロピレングリコールのPO付加物[三洋化成工業(株)製「サンニックスPP−2000」]273.6部と上記製造例1で製造した複合金属シアン化物錯体触媒(DMC触媒)0.09部を仕込んだ後、反応器内の温度を95℃まで上昇させ、撹拌下にPO33.7部を投入した。1.5〜3時間後、反応器内の圧力が急激に低下した。これは、触媒が活性化したことを示す。その後、撹拌下にPO640.2部を反応温度が90〜100℃となるように制御しながら連続的に投入した。POの投入が完了したあと、反応混合物を95℃で圧力が一定になるまで撹拌した。この混合物を、100℃で0.5時間、真空ストリップし、反応器内から未反応のPOを除去することで、分子量6000、末端基の一級化率7%のポリオキシプロピレンジオール(B’−1)を得た。
続いて、同じ反応器内に、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.050部を投入し、反応器内の温度を75℃まで上昇させた。その後、撹拌下にPO52.4部を反応温度が70〜80℃となるように制御しながら連続的に投入した。次に、水75.2部を投入して140℃に昇温し、1時間撹拌した。その後130℃、圧力2.7kPaで脱水を行うことにより、ポリオキシプロピレンジオール(B−1)を得た。(B−1)の末端水酸基1級化率は59%、分子量6070、総不飽和度は0.0meq/g、数平均分子量が200以下である低分子ジオールの含量が0.37重量%であった。
<実施例2>[分子量〜20000〜のポリオキシプロピレンジオール(B−2)の合成]
攪拌装置及び温度制御装置付きのオートクレーブにプロピレングリコールのPO付加物[三洋化成工業(株)製「サンニックスPP−2000」]94.8部と上記製造例1で製造した複合金属シアン化物錯体触媒(DMC触媒)0.09部を仕込んだ後、反応器内の温度を95℃まで上昇させ、撹拌下にPO42.7部を投入した。1.5〜3時間後、反応器内の圧力が急激に低下した。これは、触媒が活性化したことを示す。その後、撹拌下にPO810.1部を反応温度が90〜100℃となるように制御しながら連続的に投入した。POの投入が完了したあと、反応混合物を95℃で圧力が一定になるまで撹拌した。この混合物を、100℃で0.5時間、真空ストリップし、反応器内から未反応のPOを除去することで、分子量20050、末端基の一級化率9%のポリオキシプロピレンジオール(B’−2)を得た。
続いて、同じ反応器内に、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.050部を投入し、反応器内の温度を75℃まで上昇させた。その後、撹拌下にPO52.4部を反応温度が70〜80℃となるように制御しながら連続的に投入した。次に、水75.2部を投入して140℃に昇温し、1時間撹拌した。その後130℃、圧力2.7kPaで脱水を行うことにより、ポリオキシプロピレンジオール(B−2)を得た。(B−2)の末端水酸基1級化率は56%、分子量20100、総不飽和度は0.03meq/g、数平均分子量が200以下である低分子ジオールの含量が0.45重量%であった。
攪拌装置及び温度制御装置付きのオートクレーブにプロピレングリコールのPO付加物[三洋化成工業(株)製「サンニックスPP−2000」]94.8部と上記製造例1で製造した複合金属シアン化物錯体触媒(DMC触媒)0.09部を仕込んだ後、反応器内の温度を95℃まで上昇させ、撹拌下にPO42.7部を投入した。1.5〜3時間後、反応器内の圧力が急激に低下した。これは、触媒が活性化したことを示す。その後、撹拌下にPO810.1部を反応温度が90〜100℃となるように制御しながら連続的に投入した。POの投入が完了したあと、反応混合物を95℃で圧力が一定になるまで撹拌した。この混合物を、100℃で0.5時間、真空ストリップし、反応器内から未反応のPOを除去することで、分子量20050、末端基の一級化率9%のポリオキシプロピレンジオール(B’−2)を得た。
続いて、同じ反応器内に、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.050部を投入し、反応器内の温度を75℃まで上昇させた。その後、撹拌下にPO52.4部を反応温度が70〜80℃となるように制御しながら連続的に投入した。次に、水75.2部を投入して140℃に昇温し、1時間撹拌した。その後130℃、圧力2.7kPaで脱水を行うことにより、ポリオキシプロピレンジオール(B−2)を得た。(B−2)の末端水酸基1級化率は56%、分子量20100、総不飽和度は0.03meq/g、数平均分子量が200以下である低分子ジオールの含量が0.45重量%であった。
<実施例3>[主剤用イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P−1)の製造]
撹拌装置及び温度制御装置付きの反応容器に、上記実施例1で製造したポリオキシプロピレンジオール(B−1)947.7部を仕込み、130℃、減圧下(4kPa)で1時間脱水を行った。その後、50℃まで冷却して2,4−トルエンジイソシアネート[東ソー(株)製「TDI−80」]52.3部を仕込んだ。窒素気流下、撹拌しながら70℃まで徐々に昇温して17時間反応させた後、室温まで冷却してイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P−1)を得た。JIS K 1558に従って測定したイソシアネート基含有量は1.2%であった。
撹拌装置及び温度制御装置付きの反応容器に、上記実施例1で製造したポリオキシプロピレンジオール(B−1)947.7部を仕込み、130℃、減圧下(4kPa)で1時間脱水を行った。その後、50℃まで冷却して2,4−トルエンジイソシアネート[東ソー(株)製「TDI−80」]52.3部を仕込んだ。窒素気流下、撹拌しながら70℃まで徐々に昇温して17時間反応させた後、室温まで冷却してイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P−1)を得た。JIS K 1558に従って測定したイソシアネート基含有量は1.2%であった。
<比較例3>[主剤用イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P’−1)の製造]
実施例1のポリオキシプロピレンジオール(B−1)製造途中に生成した、分子量6000、末端基の一級化率7%のポリオキシプロピレンジオール(B’−1)945.2部を撹拌装置及び温度制御装置付きの反応容器に仕込み、130℃、減圧下(4kPa)で1時間脱水を行った。その後、50℃まで冷却して2,4−トルエンジイソシアネート[東ソー(株)製「TDI−80」]54.8部を仕込んだ。窒素気流下、撹拌しながら70℃まで徐々に昇温して28時間反応させた後、室温まで冷却してイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P’−1)を得た。JIS K 1558に従って測定したイソシアネート基含有量は0.98%であった。
実施例1のポリオキシプロピレンジオール(B−1)製造途中に生成した、分子量6000、末端基の一級化率7%のポリオキシプロピレンジオール(B’−1)945.2部を撹拌装置及び温度制御装置付きの反応容器に仕込み、130℃、減圧下(4kPa)で1時間脱水を行った。その後、50℃まで冷却して2,4−トルエンジイソシアネート[東ソー(株)製「TDI−80」]54.8部を仕込んだ。窒素気流下、撹拌しながら70℃まで徐々に昇温して28時間反応させた後、室温まで冷却してイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P’−1)を得た。JIS K 1558に従って測定したイソシアネート基含有量は0.98%であった。
<実施例4>[主剤用イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P−2)の製造]
撹拌装置及び温度制御装置付きの反応容器に、上記実施例2で製造したポリオキシプロピレンジオール(B−2)983.0部を仕込み、130℃、減圧下(4kPa)で1時間脱水を行った。その後、50℃まで冷却して2,4−トルエンジイソシアネート[東ソー(株)製「TDI−80」]17.0部を仕込んだ。窒素気流下、撹拌しながら70℃まで徐々に昇温して72時間反応させた後、室温まで冷却してイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P−2)を得た。JIS K 1558に従って測定したイソシアネート基含有量は1.9%であった。
撹拌装置及び温度制御装置付きの反応容器に、上記実施例2で製造したポリオキシプロピレンジオール(B−2)983.0部を仕込み、130℃、減圧下(4kPa)で1時間脱水を行った。その後、50℃まで冷却して2,4−トルエンジイソシアネート[東ソー(株)製「TDI−80」]17.0部を仕込んだ。窒素気流下、撹拌しながら70℃まで徐々に昇温して72時間反応させた後、室温まで冷却してイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P−2)を得た。JIS K 1558に従って測定したイソシアネート基含有量は1.9%であった。
<比較例4>[主剤用イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P’−2)の製造]
実施例2のポリオキシプロピレンジオール(B−2)製造途中に生成した、分子量20050、末端基の一級化率9%のポリオキシプロピレンジオール(B’−2)982.9部を撹拌装置及び温度制御装置付きの反応容器に仕込み、130℃、減圧下(4kPa)で1時間脱水を行った。その後、50℃まで冷却して2,4−トルエンジイソシアネート[東ソー(株)製「TDI−80」]17.1部を仕込んだ。窒素気流下、撹拌しながら70℃まで徐々に昇温して98時間反応させた後、室温まで冷却してイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P’−2)を得た。JIS K 1558に従って測定したイソシアネート基含有量は1.9%であった。
実施例2のポリオキシプロピレンジオール(B−2)製造途中に生成した、分子量20050、末端基の一級化率9%のポリオキシプロピレンジオール(B’−2)982.9部を撹拌装置及び温度制御装置付きの反応容器に仕込み、130℃、減圧下(4kPa)で1時間脱水を行った。その後、50℃まで冷却して2,4−トルエンジイソシアネート[東ソー(株)製「TDI−80」]17.1部を仕込んだ。窒素気流下、撹拌しながら70℃まで徐々に昇温して98時間反応させた後、室温まで冷却してイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P’−2)を得た。JIS K 1558に従って測定したイソシアネート基含有量は1.9%であった。
<実施例5>[ウレタン樹脂シートの合成]
実施例3で得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P−1)59.5部、グリセリン0.5部、ネオスタンU−600 0.06部を混合し、遠心分離機で脱泡を行った。得られたウレタン樹脂を11×17.5cmのポリプロピレン製のトレーに、厚さ1mmとなるように流し込み、室温で一晩養生した。その後、70℃の乾燥機で12時間養生し、IRでフリーのNCOが存在しないことを確認した。得られたウレタン樹脂シートの引張破断強度は1.60MPa、破断伸びは805%であった。
実施例3で得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P−1)59.5部、グリセリン0.5部、ネオスタンU−600 0.06部を混合し、遠心分離機で脱泡を行った。得られたウレタン樹脂を11×17.5cmのポリプロピレン製のトレーに、厚さ1mmとなるように流し込み、室温で一晩養生した。その後、70℃の乾燥機で12時間養生し、IRでフリーのNCOが存在しないことを確認した。得られたウレタン樹脂シートの引張破断強度は1.60MPa、破断伸びは805%であった。
<比較例5>[ウレタン樹脂シートの合成]
比較例3で得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P’−1)59.6部、グリセリン0.4部、ネオスタンU−600 0.06部を混合し、遠心分離機で脱泡を行った。得られたウレタン樹脂を11×17.5cmのポリプロピレン製のトレーに、厚さ1mmとなるように流し込み、室温で一晩養生した。その後、70℃の乾燥機で12時間養生し、IRでフリーのNCOが存在しないことを確認した。得られたウレタン樹脂シートの引張破断強度は1.45MPa、破断伸びは795%であった。
比較例3で得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P’−1)59.6部、グリセリン0.4部、ネオスタンU−600 0.06部を混合し、遠心分離機で脱泡を行った。得られたウレタン樹脂を11×17.5cmのポリプロピレン製のトレーに、厚さ1mmとなるように流し込み、室温で一晩養生した。その後、70℃の乾燥機で12時間養生し、IRでフリーのNCOが存在しないことを確認した。得られたウレタン樹脂シートの引張破断強度は1.45MPa、破断伸びは795%であった。
<実施例6>[ウレタン樹脂シートの合成]
実施例4で得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P−2)59.2部、グリセリン0.8部、ネオスタンU−600 0.06部を混合し、遠心分離機で脱泡を行った。得られたウレタン樹脂を11×17.5cmのポリプロピレン製のトレーに、厚さ1mmとなるように流し込み、室温で一晩養生した。その後、70℃の乾燥機で20時間養生し、IRでフリーのNCOが存在しないことを確認した。得られたウレタン樹脂シートの引張破断強度は0.91MPa、破断伸びは1980%であった。
実施例4で得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P−2)59.2部、グリセリン0.8部、ネオスタンU−600 0.06部を混合し、遠心分離機で脱泡を行った。得られたウレタン樹脂を11×17.5cmのポリプロピレン製のトレーに、厚さ1mmとなるように流し込み、室温で一晩養生した。その後、70℃の乾燥機で20時間養生し、IRでフリーのNCOが存在しないことを確認した。得られたウレタン樹脂シートの引張破断強度は0.91MPa、破断伸びは1980%であった。
<比較例6>[ウレタン樹脂シートの合成]
比較例4で得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P’−2)59.2部、グリセリン0.8部、ネオスタンU−600 0.06部を混合し、遠心分離機で脱泡を行った。得られたウレタン樹脂を11×17.5cmのポリプロピレン製のトレーに、厚さ1mmとなるように流し込み、室温で一晩養生した。その後、70℃の乾燥機で20時間養生し、IRでフリーのNCOが存在しないことを確認した。得られたウレタン樹脂シートの引張破断強度は0.85MPa、破断伸びは1850%であった。
比較例4で得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P’−2)59.2部、グリセリン0.8部、ネオスタンU−600 0.06部を混合し、遠心分離機で脱泡を行った。得られたウレタン樹脂を11×17.5cmのポリプロピレン製のトレーに、厚さ1mmとなるように流し込み、室温で一晩養生した。その後、70℃の乾燥機で20時間養生し、IRでフリーのNCOが存在しないことを確認した。得られたウレタン樹脂シートの引張破断強度は0.85MPa、破断伸びは1850%であった。
ウレタン樹脂シートの引張破断強度及び破断伸びの測定は、JIS K 7311に従って測定を行った。
実施例1、2で得たポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)、比較ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B’)、実施例5、6で得たウレタン樹脂シート、比較例5、6で得た比較ウレタン樹脂シートについて、表1にまとめて記載した。
本発明のポリオキシアルキレンポリオールもしくはモノオール(B)は、ポリウレタンフォーム、ポリウレタン樹脂等様々な用途に適用できる。ポリウレタンフォームとしては自動車用クッション材、自動車用バック材など、ポリウレタン樹脂としてはシーリング材、塗膜防水材、塗料、インキ、コーティング剤、接着剤、断熱材、人工皮革、合成皮革、繊維製品及び自動車部品等が挙げられる。
Claims (6)
- 下記一般式(1)で表される活性水素含有化合物(A)のアルキレンオキサイド付加物であって、かつ数平均分子量が6,000〜60,000であり、かつ末端に位置する水酸基含有基である−AO−H基の50モル%以上が下記一般式(2)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又はモノオール(B)。
- 数平均分子量が6,000〜20,000である、請求項1に記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)。
- 総不飽和度が0.05meq/g以下である、請求項1又は2に記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)。
- ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)の重量に基づく、数平均分子量が200以下である低分子ジオールの含量が2重量%以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(B)。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリオキシアルキレンポリオール(B1)と有機ポリイソシアネート(C)を必須構成単量体とするイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリオキシアルキレンポリオール(B1)と有機ポリイソシアネート(C)を必須構成単量体とするポリウレタン樹脂。
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JP2016061073A JP2017171813A (ja) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | ポリオール及びこれを用いたウレタン樹脂 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020002197A (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-09 | 三洋化成工業株式会社 | ポリエーテルポリオール組成物 |
-
2016
- 2016-03-25 JP JP2016061073A patent/JP2017171813A/ja active Pending
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