JP2019026834A - ポリウレタン樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、成形性が良好なポリウレタン樹脂組成物を提供することを目的とする。【解決手段】活性水素成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とカーボン粒子(C)とを含む原料を反応させてなるポリウレタン樹脂組成物であって、活性水素成分(A)中に下記ポリエーテルポリオール(A1)を(A)の重量を基準として20〜90重量%および芳香族ジアミン(A2)を含有するポリウレタン樹脂組成物。ポリエーテルポリオール(A1):特定の化学構造式で表される水酸基価が10〜300(mgKOH/g)のポリエーテルポリオール【選択図】なし

Description

本発明は、ポリウレタン樹脂組成物に関する。
従来、活性水素含有化合物のPO−EOブロック付加物を含むポリエーテルポリオール成分と有機ポリイソシアネート成分とを、カーボン粒子、発泡剤、触媒及び整泡剤等の存在下で反応させてポリウレタン樹脂を製造することが知られている(例えば特許文献1)。
特開2006−70118号公報
しかしながら、特許文献1に記載のポリウレタン樹脂は、成形品とした場合に、製品が変形したり、ボイド(空孔)が発生してしまったり、欠肉(金型の末端まで充填ができていないトラブル)が発生してしまう問題がある。
本発明は、脱型性、ボイド性(ボイドが発生しない)、充填性(金型の末端まで充填される)などの成形性が良好なポリウレタン樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、以上の問題点を解決するために鋭意検討した結果、以下に示される発明に到達した。
すなわち、本発明は、活性水素成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とカーボン粒子(C)とを含む原料を反応させてなるポリウレタン樹脂組成物であって、活性水素成分(A)中に下記ポリエーテルポリオール(A1)を(A)の重量を基準として20〜90重量%および芳香族ジアミン(A2)を含有するポリウレタン樹脂組成物である。
ポリエーテルポリオール(A1):下記一般式(1)で表される水酸基価が10〜60(mgKOH/g)のポリエーテルポリオール
Figure 2019026834
[一般式(1)において、Xはg価の活性水素含有化合物(a)からすべての活性水素原子を除いた残基を表し、gは2〜5の整数を表す。R1O、RO及びROはそれぞれ独立に炭素数3〜4のアルキレンオキシ基を表す。a〜fはアルキレンオキシ基又はエチレンオキシ基の平均付加モル数を表し、a及びfはそれぞれ独立に5〜50の数を表し、c及びdはそれぞれ独立に0.5〜50の数を表し、b及びeはそれぞれ独立に0〜30の数を表し、{(RO)/(CHCHO)}はランダム付加であることを表す。]
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、脱型性、ボイド性、充填性などの成形性が良好である。
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、活性水素成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とカーボン粒子(C)とを含む原料を反応させてなるポリウレタン樹脂組成物であって、活性水素成分(A)中に下記ポリエーテルポリオール(A1)を(A)の重量を基準として20〜90重量%含有するポリウレタン樹脂組成物である。
ポリエーテルポリオール(A1):下記一般式(1)で表される水酸基価が10〜300(mgKOH/g)のポリエーテルポリオール
Figure 2019026834
[一般式(1)において、Xはg価の活性水素含有化合物(a)からすべての活性水素原子を除いた残基を表し、gは2〜5の整数を表す。R1O、RO及びROはそれぞれ独立に炭素数3〜4のアルキレンオキシ基を表す。a〜fはアルキレンオキシ基又はエチレンオキシ基の平均付加モル数を表し、a及びfはそれぞれ独立に5〜50の数を表し、c及びdはそれぞれ独立に0.5〜50の数を表し、b及びeはそれぞれ独立に0〜30の数を表し、{(RO)/(CHCHO)} はランダム付加であることを表す。]
従来、ポリエーテルポリオール成分として活性水素含有化合物のPO−EOブロック付加物が用いられていたところ、本発明においては、活性水素成分(A)中にポリエーテルポリオールとして、上記一般式(1){例えばR1、R及びRがプロピレン基である場
合、活性水素含有化合物(a)のPOブロックとEOブロックとの間にPOとEOとをランダム付加したもの等}の構造を有するポリエーテルポリオール(A1)を20〜90重量%含有することにより、カーボン粒子を含んでいても、成形性が良好なポリウレタン樹脂組成物を得ることができるものである。
ポリエーテルポリオール(A1)におけるgが2〜5の整数を表すときのg価の活性水素含有化合物(a)とは、2〜5個の活性水素を有する化合物であり、多価アルコール(a1)、多価アルコール以外の多価水酸基含有化合物(a2)、アミノ基含有化合物(a3)、チオール基含有化合物(a4)、リン酸基含有化合物(a5)及び2種以上の活性水素基を有する化合物(a6)からなる群より選ばれる少なくとも1種の活性水素基含有化合物が含まれる。
2〜5価の多価アルコール(a1)としては、炭素数(以下において、Cと略記することがある)2〜20の2価の脂肪族アルコール、C3〜20の3価の脂肪族アルコール及びC5〜20の4〜5価の脂肪族アルコールが挙げられる。
C2〜20の2価の脂肪族アルコールとしては、直鎖又は分岐の脂肪族ジオール(エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−又は1,4−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)及び脂環式ジオール(シクロヘキサンジオール及びシクロヘキサンジメタノール等)等が挙げられる。
C3〜20の3価の脂肪族アルコールとしては、脂肪族トリオール(グリセリン及びトリメチロールプロパン等)等が挙げられる。
C5〜20の4〜5価の脂肪族アルコールとしては、ペンタエリスリトール、ソルビタン、ジグリセリン及びアルキルグルコシド等が挙げられる。
多価アルコール(a1)としては、成形性の観点から、C2〜10の2〜5価の脂肪族アルコールが好ましく、さらに好ましくはC2〜10の2〜4価の脂肪族アルコールであり、特に好ましくはC2〜10の2〜3価の脂肪族アルコールであり、最も好ましくはプロピレングリコール及びグリセリンである。
多価アルコール(a1)以外の2〜5価の多価水酸基含有化合物(a2)としては、2〜5価の多価フェノール等が挙げられる。具体的にはヒドロキノン、ビスフェノ―ルA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、1,3,6,8−テトラヒドロキシナフタレン、アントロール、1,4,5,8−テトラヒドロキシアントラセン及び1−ヒドロキシピレン等の多価フェノ―ル等が挙げられる。
2〜5価のアミノ基含有化合物(a3)としては、アミン及びアミノアルコール等が含まれる。具体的には、アンモニア;C1〜20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;トリエタノールアミン等のアルカノールアミン;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)等が挙げられる。
2〜5価のチオール基含有化合物(a4)としては、ポリチオール化合物が含まれる。ポリチオールとしては、2〜5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(a5)としてはリン酸、亜リン酸及びホスホン酸等が挙げられる。
2種以上の活性水素基を有する2〜5価の化合物(a6)としては、分子内に2種以上の活性水素基(水酸基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基及びリン酸基等)を有する化合物であり、アルカノールアミン(モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等)、アミノ酸(アスパラギン酸等)及びヒドロキシカルボン酸(クエン酸等)等が挙げられる。
2〜5価の活性水素基含有化合物(a)としては、成形性の観点から、多価アルコール(a1)、アミノ基含有化合物(a3)及び2種以上の活性水素基を有する化合物(a6)からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、さらに好ましくは多価アルコール(a1)である。
一般式(1)において、gは2〜5の整数であるが、成形性の観点から、2〜4の整数が好ましく、さらに好ましくは2又は3である。
gが2以上であることで脱型性が良好となり、gが5以下であることで成形性が良好となる。
一般式(1)において、R1、R及びRはそれぞれ独立に炭素数3〜4のアルキレン
基を表し、具体的には1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、1,2−ブチレン基、1,3−ブチレン基及び1,4−ブチレン基等が挙げられる。
これらのうち、原料粘度(取り扱い性を意味する。以下において同じ)の観点から、1,2−プロピレン基及び1,3−プロピレン基が好ましく、さらに好ましくは1、2−プロピレン基である。
一般式(1)において、a及びfはそれぞれ独立に5〜50の数を表し、c及びdはそれぞれ独立に0.5〜50の数を表し、b及びeはそれぞれ独立に0〜30の数を表す。
aとしては、成形性の観点から5〜50であり、10〜40が好ましく、さらに好ましくは20〜30である。
bとしては、成形性の観点から0〜30であり、0〜10が好ましく、さらに好ましくは0〜5であり、特に好ましくは0である。
cとしては、成形性の観点から0.5〜50であり、0.5〜20が好ましく、さらに好ましくは0.5〜10、特に好ましくは0.5〜3、最も好ましくは0.5〜2である。
dとしては、成形性の観点から0.5〜50であり、1〜20が好ましく、さらに好ましくは2〜10、特に好ましくは2〜6である。
eとしては、成形性の観点から0〜30であり、0〜10が好ましく、さらに好ましくは0〜5であり、特に好ましくは0である。
fとしては、成形性の観点から5〜50であり、5〜20が好ましく、さらに好ましくは5〜10である。
ポリエーテルポリオール(A1)の水酸基価(mgKOH/g)は10〜60であるが、成形性の観点から、15〜55が好ましく、さらに好ましくは18〜50、特に好ましくは20〜40、最も好ましくは25〜30である。
水酸基価の測定方法は、JIS K1557−1に記載の方法が挙げられる。
ポリエーテルポリオール(A1)として、具体的には、グリセリンにプロピレンオキサイド(以下、POと略記することがある)を0.3〜300モル付加したものにPO及びエチレンオキサイド(以下、EOと略記することがある)をそれぞれ0.3〜300モルずつランダム付加させ、さらにEOを0.3〜300モル付加したもの、プロピレングリコールにPOを0.2〜200モル付加したものにPO及びEOをそれぞれ0.2〜200モルずつランダム付加させ、さらにEOを0.2〜200モル付加したもの等が挙げられる。
(A1)としては、1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
活性水素成分(A)中のポリエーテルポリオール(A1)の含有量は、20〜90重量%であり、成形性の観点から、30〜80重量%が好ましく、さらに好ましくは40〜70重量%、特の好ましくは45〜65重量%である。
(A)中のポリエーテルポリオール(A1)の含有量が20重量%以上であることで、カーボン粒子(C)がポリウレタン樹脂組成物中に均一に分散され、90重量%以下であることで、成形性が良好となる。
本発明の活性水素成分(A)として必須の芳香族ジアミン(A2)としては、アミノ基を2個以上有する芳香族のアミンが挙げられる。
具体的には、フェニレンジアミン、トルエンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、ジエチルトルエンジアミン及びt−ブチルトルエンジアミン等が挙げられる。
芳香族ジアミン(A2)の含有量は(A)の重量を基準として0.1〜5.0重量%が好ましく、さらに好ましくは0.1〜1.0重量%である。
活性水素成分(A)中には、成形性の観点からさらに下記の下記一般式(2)で表される水酸基価が10〜60(mgKOH/g)であるポリエーテルポリオール(A3)をさせることができ、(A3)としては、1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ポリエーテルポリオール(A3):下記一般式(2)で表される水酸基価が10〜150(mgKOH/g)のポリエーテルポリオール。
Figure 2019026834
[一般式(2)において、Yはj価の活性水素含有化合物(b)からすべての活性水素原子を除いた残基を表し、jは2〜8の整数を表し、ROは炭素数3〜4のアルキレンオキシ基を表し、hはアルキレンオキシ基の平均付加モル数を表し、iはエチレンオキシ基の平均付加モル数を表し、h及びiはそれぞれ独立に1〜100の数を表す。]
上記のポリエーテルポリオール(A3)におけるjが2〜8の整数を表すときのj価の活性水素化合物(b)とは、2〜8個の活性水素を有する化合物であり、多価アルコール(b1)、多価アルコール以外の多価水酸基含有化合物(b2)、チオール基含有化合物(b3)、リン酸基含有化合物(b4)及び2種以上の活性水素基を有する化合物(b5)からなる群より選ばれる少なくとも1種の活性水素基含有化合物が含まれる。
2〜8価の多価アルコール(b1)としては、C2〜20の2価脂肪族アルコール、C3〜20の3価脂肪族アルコール及びC5〜20の4〜5価脂肪族アルコール、6〜8価アルコールが挙げられる。
これらのうち、2〜20の2価脂肪族アルコール、C3〜20の3価脂肪族アルコール及びC5〜20の4〜5価脂肪族アルコールについては(A1)の2〜5の多価アルコールで例示した多価アルコールが挙げられる。
6〜8価アルコールとしては糖類(ショ糖、グルコース、マンノース、フルクトース及びその誘導体)等が挙げられる。
多価アルコール(b1)としては、脱型性の観点から、C2〜12の4〜8価の脂肪族アルコールが好ましい。
多価アルコール(b1)以外の多価水酸基含有化合物(b2)としては、(A1)の(a2)で例示した多価フェノール等が挙げられる。具体的にはヒドロキノン、ビスフェノ―ルA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、1,3,6,8−テトラヒドロキシナフタレン、アントロール、1,4,5,8−テトラヒドロキシアントラセン及び1−ヒドロキシピレン等の多価フェノ―ル;ポリブタジエンポリオール;ひまし油系ポリオール等が挙げられる。
2〜8価のチオール基含有化合物(b3)としては、ポリチオール化合物が含まれる。ポリチオールとしては、2〜8価の多価チオールが挙げられる。具体的には(A1)の(a3)で例示した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(b4)としては(A1)の(a5)で例示したリン酸、亜リン酸及びホスホン酸等が挙げられる。
2種以上の活性水素基を有する2〜8価の化合物(b5)としては、分子内に2種以上の活性水素基(水酸基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基及びリン酸基等)を有する化合物であり、アルカノールアミン(モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等)、アミノ酸(アスパラギン酸等)及びヒドロキシカルボン酸(クエン酸等)等が挙げられる。
活性水素基含有化合物(b)としては、脱型性の観点から、多価アルコール(b1)が好ましい。
一般式(2)において、jは成形性の観点から、2〜8の整数であり、jが2以上であることで脱型性が良好となり、jが8以下であることで成形性が良好となる。
また、(A3)としては、官能基数2又は3の(A3)と8の(A3)とを併用することが好ましい。
一般式(2)において、CHCHOは炭素数3〜4のアルキレン基を表し、具体的には1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、1,2−ブチレン基、1,3−ブチレン基及び1,4−ブチレン基等が挙げられる。
これらのうち、原料粘度の観点から、1,2−プロピレン基及び1,3−プロピレン基が好ましく、さらに好ましくは1,2−プロピレン基である。
一般式(2)において、hはアルキレンオキシ基の平均付加モル数を表し、iはエチレンオキシ基の平均付加モル数を表し、h及びiはそれぞれ独立に1〜100の数を表す。
hとしては、成形性の観点から、5〜80が好ましく、さらに好ましくは10〜50、特に好ましくは15〜40、最も好ましくは20〜30である。
iとしては、脱型性の観点から、2〜80が好ましく、さらに好ましくは3〜50、特に好ましくは5〜30、最も好ましくは7〜15である。
ポリエーテルポリオール(A3)の水酸基価(mgKOH/g)は10〜150であるが、成形性の観点から、15〜100が好ましく、さらに好ましくは18〜50、特に好ましくは20〜40、最も好ましくは25〜30である。
活性水素成分(A)中のポリエーテルポリオール(A3)の含有量は、脱型性の観点から、10〜80重量%が好ましく、さらに好ましくは20〜60重量%、特に好ましくは25〜40重量%である。
活性水素成分(A)中には、さらに(A1)〜(A3)以外の、その他の活性水素化合物(A4)を含有してもよい。
その他の活性水素化合物(A4)としては、上記の活性水素化合物(b)、及び(A1)、(A3)以外の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が挙げられる。(A4)は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、原料粘度の観点から、多価アルコール(b1)、アミノ基含有化合物(b3)並びに(A1)及び(A3)以外のポリアルキレングリコールが好ましく、さらに好ましくは多価アルコール(b1)及びアミノ基含有化合物(b3)である。
多価アルコール(b1)のうち、原料粘度の観点から、C2〜10の2〜3価脂肪族アルコールが好ましく、さらに好ましくはエチレングリコール、プロピレングリコール及びグリセリンである。
活性水素成分(A)中のその他のポリオール(A4)の含有量は、原料粘度の観点から、0〜30重量%が好ましく、さらに好ましくは5〜20重量%、特に好ましくは8〜18重量%である。
ポリイソシアネート成分(B)としては、従来ポリウレタンに使用されているものが使用できる。
このようなポリイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート(B1)、直鎖又は分岐脂肪族ポリイソシアネート(B2)、脂環式ポリイソシアネート(B3)及び芳香脂肪族ポリイソシアネート(B4)並びにこれらの変性物(B5)が挙げられる。
(B)としては、1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
芳香族ポリイソシアネート(B1)としては、炭素数(NCO基中の炭素を除く;以下のポリイソシアネートも同様。)が6〜16の芳香族ジイソシアネート、炭素数6〜20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1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び2,6−トリレンジイソシアネート(以下においてTDIと略記することがある。)、粗製TDI、2,4’−及び4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下においてMDIと略記することがある。)、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(粗製MDI)、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート並びにトリフェニルメタン−4,4’,4’’−トリイソシアネート等が挙げられる。
直鎖又は分岐脂肪族ポリイソシアネート(B2)としては、炭素数6〜10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、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート及び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(B3)としては、炭素数6〜16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、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート及び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(B4)としては、炭素数8〜12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及び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。
変性物(B5)としては、上記(B1)〜(B4)の変性物(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及びオキサゾリドン基含有変性物等)等が含まれ、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及びウレタン変性MDI等が挙げられる。
ポリイソシアネート成分(B)としては、成形性の観点から、芳香族ポリイソシアネート(B1)及び(B1)の変性物が好ましく、さらに好ましくはTDI、粗製TDI、MDI及び粗製MDI並びにこれらのイソシアネートの変性物からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、特に好ましくはMDI及び粗製MDI並びにこれらの変性物からなる群より選ばれる少なくとも1種である。
ポリイソシアネート成分(B)のNCO含有量は、成形性の観点から、10〜35重量%が好ましく、さらに15〜35重量%が好ましく、特に好ましくは20〜30重量%である。
活性水素成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とを反応させる際のイソシアネート指数[(NCO基/活性水素原子含有基)の当量比×100]は、成形性の観点から、好ましくは70〜150、さらに好ましくは80〜130、特に好ましくは90〜120、最も好ましくは95〜110である。
本発明のカーボン粒子(C)には、好ましくはメジアン径が0.1〜100μmのカーボン粒子が挙げられ、カーボン粒子がポリエーテル(ポリプロピレングリコール等)中に分散されたものを用いてもよい。
このようなカーボン粒子としては、カーボンブラック(富士色素(株)製、フジVLブラック等)等が挙げられる。
これらカーボン粒子(C)の使用量は、活性水素成分(A)への分散性の観点から、(A)100重量部当たり、0.1〜15重量部が好ましく、さらに好ましくは0.1〜5重量%であり、特に好ましくは0.2〜1重量%である。
活性水素成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とを反応させる際に、原料中にはさらに触媒(D)及びその他の添加剤(G)を含有してもよい。
また、ポリウレタン樹脂組成物の形状がフォーム状(発泡体)である場合、整泡剤(E)及び発泡剤(F)を含有してもよい。
触媒(D)としては、ウレタン化触媒として用いられている公知の触媒を用いることができ、錫化合物(D1)及び第三級アミン(D2)などが含まれる。
触媒(D)としては、1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
錫化合物(D1)としては、ジラウリル酸ジブチル第二スズ、ジオクチル酸ジブチル第二スズ等が挙げられる。また、(D1)としては、ネオスタンシリーズ{ネオスタンU−100等、日東化成(株)製}等が市販されている。
第三級アミン(D2)としては、例えば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、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール、1,8−ジアザビシクロ−[5,4,0]−ウンデセン−7及びビス(ジメチルアミノエチル)エーテル(カルボン酸塩)等並びにこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(D2)としては、脱型性及び成形性の観点から、トリエチレンジアミンが好ましい。
これらの触媒(D)としては、脱型性および成形性の反応性の観点から、錫化合物(D1)と第三級アミン(D2)との併用が好ましい。
(D1)の使用量は、脱型性の観点から、活性水素成分(A)100重量部に対して、0.001〜5重量%が好ましく、さらに好ましくは0.005〜3重量%、特に好ましくは0.008〜2重量%、最も好ましくは0.01〜1重量%である。
(D2)の使用量は、脱型性及び成形性の観点から、活性水素成分(A)100重量部に対して、0.1〜10重量%が好ましく、さらに好ましくは0.3〜5重量%、特に好ましくは0.5〜3重量%、最も好ましくは1〜2重量%である。
(D1)と(D2)との重量比{(D1)/(D2)}は、脱型性及び成形性の観点から、0.01/99.99〜99/1、さらに好ましくは0.05/99.95〜50/50、特に好ましくは0.1/99.9〜20/80、最も好ましくは1/99〜3/97である。
また触媒(D)として、(D1)及び(D2)以外に、チタン触媒、ビスマス金属触媒等の触媒を、(D)の重量を基準として、好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下併用することもできる。
整泡剤(E)としては、一般的にポリウレタンフォームの製造に用いられるものを使用でき、ジメチルシロキサン系整泡剤[東レ・ダウコーニング(株)製の「SRX−253」、「PRX−607」等]及びポリエーテル変性ジメチルシロキサン系整泡剤[東レ・ダウコーニング(株)製の「SZ−1142」、「SF−2904」、「SRX−294A」、「SH−193」、「SZ−1720」、「SZ−1675t」、「SF−2936F」、「SF−2904」、日本ユニカー(株)製の「L−540」、「L−3601」、及びEVONIK社製「B4900」、「B8742LF2」、「B8715LF2」等]等が挙げられる。
整泡剤(E)の使用量は、反発弾性の観点から、活性水素成分(A)の重量に基づいて、0.05〜5重量%が好ましく、さらに好ましくは0.08〜3重量%である。特に好ましくは0.1〜2重量%、最も好ましくは0.15〜1重量%である。
発泡剤(F)としては、水、液化炭酸ガス及び沸点が−5〜70℃の低沸点化合物が含まれる。
低沸点化合物には、水素原子含有ハロゲン化炭化水素及び低沸点炭化水素等が含まれる。 水素原子含有ハロゲン化炭化水素及び低沸点炭化水素の具体例としては、塩化メチレン、HCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)(HCFC−123、HCFC−141b及びHCFC−142b等);HFC(ハイドロフルオロカーボン)(HFC−152a、HFC−356mff、HFC−236ea、HFC−245ca、HFC−245fa及びHFC−365mfc等)、ブタン、ペンタン及びシクロペンタン等が挙げられる。
発泡剤(F)としては、成形性の観点から、水、液化炭酸ガス、塩化メチレン、シクロペンタン、HCFC−141b、HFC−134a、HFC−356mff、HFC−236ea、HFC−245ca、HFC−245fa、HFC−365mfc及びこれらの2種以上の混合物が好ましく、さらに好ましくは水である。
発泡剤(F)の使用量は、成形性及び密度の観点から、活性水素成分(A)の重量に基づいて、0.01〜8重量%が好ましく、さらに好ましくは0.02〜5重量%、特に好ましくは0.05〜1重量%、最も好ましくは0.1〜0.5重量%である。
その他の添加剤(G)としては、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)、酸化防止剤(ヒンダードフェノール及びヒンダードアミン等)等の公知の補助成分が挙げられる。
これら添加剤(G)の添加量としては、活性水素成分(A)の重量に基づいて、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2〜20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重量部である。
酸化防止剤は、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。
本発明のポリウレタン樹脂組成物をJIS K6400に準拠して測定した全密度(g/cm3)は、成形性の観点から、0.5〜1.2が好ましく、さらに好ましくは0.7〜1.1であり、特に好ましくは0.8〜1.05である。
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、上記活性水素成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とカーボン粒子(C)とを含む原料を反応させることにより製造することができる。
具体的には、活性水素成分(A)及びカーボン粒子(C)と、必要により触媒(D)、整泡剤(E)、発泡剤(F)及びその他の添加剤(G)からなる群より選ばれる少なくとも1種とを混合してプレミックスとし、該プレミックスとポリイソシアネート成分(B)とを混合し、反応させることにより製造することができる。
また、本発明のポリウレタン樹脂組成物は、上記活性水素成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とカーボン粒子(C)と触媒(D)と整泡剤(E)と発泡剤(F)とを含む原料を反応させることによりフォーム状のポリウレタン樹脂組成物(ポリウレタンフォーム)としてもよい。
具体的には、活性水素成分(A)、カーボン粒子(C)、触媒(D)、整泡剤(E)、発泡剤(F)及び必要によりその他の添加剤(G)を混合してプレミックスとし、該プレミックスとポリイソシアネート成分(B)とを混合し、反応させることによりポリウレタンフォームを製造することができる。
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、成形性が良好である。
特に、本発明のポリウレタン樹脂組成物(特にポリウレタンフォーム)をモールド成形等により成形品とする場合は、活性水素成分(A)とポリイソシアネート(B)とを反応(これらを含む原料の混合開始)させてポリウレタン樹脂組成物とする際、他の材料(例えば金属やガラス、他の無機物や有機物等)と一体成形することができる。
したがって、自動車内装材用及び/又は自動車外装材用のポリウレタン樹脂組成物として好適に用いることができ、特に一体成形窓用シールド材料用等に幅広く利用できる。
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
<実施例1〜7及び比較例1〜7>
高圧発泡機(ポリマーエンジニアリング(株)製、mini−RIM機)を用いて表1に示す活性水素成分(A)、カーボン粒子(C)、触媒(D)、整泡剤(E)及び発泡剤(F)を含むプレミックスと、ポリイソシアネート成分(B)とを混合し、200mm×200mm×3mmの密閉モールド及びガラス一体成形の密閉テストモールドに注入成形し、フォーム状のポリウレタン樹脂組成物を得た。
なお、発泡条件は下記の通りである。
<発泡条件>
・成形機:ポリマーエンジニアリング(株)製MINI−RIM L型ヘッド
・吐出圧:17〜19MPa
・吐出量:150g/秒
・液温:40〜50℃
・型温:105〜125℃
・脱型時間:300秒
なお、表1に記載の各成分は下記のものを用いた。
活性水素成分(A)
ポリエーテルポリオール(A1−1):グリセリン1モルにPO71.7モルを付加したものに、PO2.4モル及びEO16.5モルをランダム付加させ、さらにEO20.5モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=27重量%,末端EO単位の含有量=15重量%、一般式(1)において、X−〔(PO)23.9−{(PO)0.8/(EO)5.5}−(EO)6.8−H〕3の構造を有するポリエーテルポリオール)
ポリエーテルポリオール(A1−2):プロピレングリコール1モルにPO47.0モルを付加したものに、PO3.4モル及びEO4.5モルをランダム付加させ、さらにEO18.2モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=30重量%,末端EO単位の含有量=20重量%、一般式(1)において、X−〔(PO)23.5−{(PO)1.7/(EO)2.3}−(EO)9.1−H〕2の構造を有するポリエーテルポリオール)
ポリエーテルポリオール(A1−3):グリセリン1モルにPO71.7モルを付加したものに、さらにEO7.5モルを付加し、PO2.4モル及びEO9.0モルをランダム付加させ、さらにEO20.5モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=27重量%,末端EO単位の含有量=15重量%、一般式(1)において、X−〔(PO)23.9−(EO)2.5−{(PO)0.8/(EO)3.0}−(EO)6.8−H〕3の構造を有するポリエーテルポリオール)
ポリエーテルポリオール(A1−4):グリセリン1モルにPO64.5モルを付加したものにPO2.4モル及びEO11.5モルをランダム付加させ、PO7.5モル付加しさらにEO20.5モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=27重量%,末端EO単位の含有量=15重量%、一般式(1)において、X−〔(PO)21.4−{(PO)0.8/(EO)5.5}−(PO)2.5−(EO)6.8−H〕3の構造を有するポリエーテルポリオール)
ポリエーテルポリオール(A1−5):グリセリン1モルにPO64.5モルを付加したものに、さらにEO7.5モルを付加し、PO2.4モル及びEO9.0モルをランダム付加させ、PO7.5モル付加しさらにEO20.5モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=27重量%,末端EO単位の含有量=15重量%、一般式(1)において、X−〔(PO)21.4−(EO)2.5−{(PO)0.8/(EO)3.0}−(PO)2.5−(EO)6.8−H〕3の構造を有するポリエーテルポリオール)
ポリエーテルポリオール(A1’−1):グリセリン1モルにPO69.3モルを付加したものに、EO19.9モル及びPO2.4付加させ、さらにEO20.5モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=30重量%,末端EO単位の含有量=15重量%、一般式(1)において、X−〔(PO)23.1−(EO)6.6−(PO)0.8−(EO)6.8−H〕3の構造を有するポリエーテルポリオール)
ポリエーテルポリオール(A1’−2):グリセリン1モルにPO71.7モルを付加したものに、EO16.5モル及びPO15.0付加させ、さらにEO3.9モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=15重量%,末端EO単位の含有量=3重量%、一般式(1)において、X−〔(PO)23.9−(EO)5.5−(PO)5.0−(EO)1.3−H〕3の構造を有するポリエーテルポリオール)
ポリエーテルポリオール(A1’−3):グリセリン1モルにPO71.7モルを付加したものに、EO16.5モル及びPO2.4付加させ、さらにEO20.5モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=27重量%,末端EO単位の含有量=15重量%、一般式(1)において、X−〔(PO)23.9−(EO)5.5−(PO)0.8−(EO)6.8−H〕3の構造を有するポリエーテルポリオール)

芳香族ポリアミン(A2−1):トルエンジアミン
脂肪族ポリアミン(A2‘−1):エチレンジアミン
ポリエーテルポリオール(A3−1):グリセリン1モルにPO81.2モルを付加したものに、EO27.3モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=20重量、一般式(2)において、Y−〔(PO)27.1−(EO)9.1−H〕3の構造を有するポリエーテルポリオール)
ポリエーテルポリオール(A3−2):グリセリン1モルにPO73.9付加したものに、EO36.9モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=27重量%、一般式(2)において、Y−〔(PO)24.6−(EO)12.3−H〕3の構造を有するポリエーテルポリオール)
ポリエーテルポリオール(A3−3):プロピレングリコール1モルにPO46.7モルを付加したものに、EO27.3モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=30重量%、一般式(2)において、Y−〔(PO)23.4−(EO)13.7−H〕2の構造を有するポリエーテルポリオール)
ポリエーテルポリオール(A3−4):ショ糖1モルにPO214.8モルを付加したものに、EO72.7モルを付加したもの(水酸基価=28mgKOH/g、EO単位の含有量=20重量%、一般式(2)において、Y−〔(PO)26.9−(EO)9.1−H〕8の構造を有するポリエーテルポリオール)
脂肪族ジオール(A4)
(A4−1):エチレングリコール
イソシネート成分(B)
(B−1):ポリメリックMDI(NCO含量=31%)
カーボン粒子(C)
(C−1):フジVLブラック2000(富士色素(株)製)
触媒(D)
(D−1):ネオスタンU−100 有機錫(日東化成(株)製)
(D−2):トリエチレンジアミン/エチレングリコール=33/67重量%
整泡剤(E)
(E−1):SF−8410 整泡剤(東レ・ダウコーニング(株)製)
発泡剤(F)
(F−1):水
実施例1〜7及び比較例1〜7で得られたポリウレタン樹脂組成物の全密度を測定し、成形性としての脱型性、ボイド性及び充填性の評価を行い、下記の基準で判定した。その結果を表1に示す。
<物性試験>
全密度(kg/m3):JIS K6400に準拠して測定。
<脱型性>
密閉モールドから成形品と取り出す際に変形するか否かを確認した。
○:変形しない
×:変形する
<ボイド性>
成形品を手で押すもしくはあかりに透かすことで内部又は表面のボイド(空孔)の有無を目視で観察した。
○:ボイドが認められない
×:ボイドがある
<充填性>
200mm×600mm×3mmの密閉モールド内に原料を注入し、脱型した成形品の欠肉(金型の末端まで充填ができていないトラブル)の有無を目視で観察した。
○:欠肉が認められない
×:欠肉がある
Figure 2019026834
表1の結果から明らかなように、本発明の一般式(1)を満足するポリエーテルポリオール(A1)と芳香族ポリアミン(A2)を用いた実施例のウレタン樹脂組成物は、良好な成形性を得ることができた。
一方、芳香族ポリアミン(B)を用いない比較例1、(B)の変わりに脂肪族ジアミンを用いた比較例7、及び一般式(1)でd及びeが0の比較例4は脱型性で変形した。
本発明に必須のポリエーテルポリオール(A1)を含まない比較例2、一般式(1)でランダム不可部分を含まない(cとdが共に0)の比較例5、及び(A1)/(A)が20重量%未満である比較例6はボイドが発生した。さらに、一般式(1)でCが0の比較例3はボイドが発生し、モ−ルド中で製品が末端まで充填ができずに欠肉も発生した。
本発明のポリウレタン樹脂組成物をモールド成形等により成形品とする場合は、活性水素成分(A)とポリイソシアネート(B)とを反応(これらを含む原料の混合開始)させてポリウレタン樹脂組成物とする際、他の材料(例えば金属やガラス、他の無機物や有機物等)と一体成形することができる。したがって、自動車内装材用及び/又は自動車外装材用のポリウレタン樹脂組成物として好適に用いることができ、特に一体成形窓用シールド材料用等に幅広く利用できる。

Claims (4)

  1. 活性水素成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とカーボン粒子(C)とを含む原料を反応させてなるポリウレタン樹脂組成物であって、活性水素成分(A)中に下記ポリエーテルポリオール(A1)を(A)の重量を基準として20〜90重量%および芳香族ジアミン(A2)を含有するポリウレタン樹脂組成物。
    ポリエーテルポリオール(A1):下記一般式(1)で表される水酸基価が10〜60(mgKOH/g)のポリエーテルポリオール
    Figure 2019026834
    [一般式(1)において、Xはg価の活性水素含有化合物(a)からすべての活性水素原子を除いた残基を表し、gは2〜5の整数を表す。R1O、RO及びROはそれぞれ独立に炭素数3〜4のアルキレンオキシ基を表す。a〜fはアルキレンオキシ基又はエチレンオキシ基の平均付加モル数を表し、a及びfはそれぞれ独立に5〜50の数を表し、c及びdはそれぞれ独立に0.5〜50の数を表し、b及びeはそれぞれ独立に0〜30の数を表し、 {(RO)/(CHCHO)} はランダム付加であることを表す]
  2. 活性水素成分(A)が、下記のポリエーテルポリオール(A3)を(A)の重量を基準として10〜80重量%含有する請求項1に記載のポリウレタン樹脂組成物。
    ポリエーテルポリオール(A3):下記一般式(2)で表される水酸基価が10〜60(mgKOH/g)のポリエーテルポリオール
    Figure 2019026834
    [一般式(2)において、Yはj価の活性水素含有化合物(b)からすべての活性水素原子を除いた残基を表し、jは2〜8の整数を表し、Rは炭素数3〜4のアルキレン基を表し、hはアルキレンオキシ基の平均付加モル数を表し、iはエチレンオキシ基の平均付加モル数を表し、h及びiはそれぞれ独立に1〜100の数を表す]
  3. ポリイソシアネート成分(B)がジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート及びこれらの変性物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有し、(B)のNCO含有量が10〜35重量%である請求項1又は2に記載のポリウレタン樹脂組成物。
  4. 原料中にさらに触媒(D)を含有し、触媒(D)が錫化合物(D1)及び/又は第三級アミン(D2)を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリウレタン樹脂組成物。
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