JP2020090668A - 熱可塑性ポリウレタン用の安定化された可塑剤 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱分解に対して適切な抵抗性を有し、適切な加水分解抵抗性を有する熱可塑性ポリウレタンの製造方法を提供する。【解決手段】モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステルを含む組成物Z(W)を提供する工程、次いで組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン又は熱可塑性ポリウレタン製造用反応混合物に添加する工程、を含む熱可塑性ポリウレタンの製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステルを含む組成物Z(W)を提供する工程、次いで組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン又は熱可塑性ポリウレタン製造用反応混合物に添加する工程、を含む熱可塑性ポリウレタンの製造方法に関する。さらに、本発明は、本発明の方法により得ることが可能な又は得られた熱可塑性ポリウレタン、及び組成物Z(W)を可塑剤として熱可塑性ポリウレタンに使用する方法に関する。本発明は更に、本発明の熱可塑性ポリウレタンを含む成形体に関する。
可塑化された熱可塑性ポリウレタンは広く知られており、例えば、DE10 2005 040 131又はEP1338614に記述されている。この種の熱可塑性ポリウレタンは少なくとも1種の可塑剤を含む。可塑剤を選択する場合、生成物が熱可塑性ポリウレタンと相性がよく、可塑剤が十分に良好な可塑化効果を有すること、及び、その可塑剤が、例えば水などの媒体に対する抵抗性に対して悪い影響を及ぼさないことが特に確保されるべきである。
熱可塑性ポリウレタン(TPU)に使用される可塑剤は屡々、ポリエステル−TPU用のフタレート及びベンゾエート又はポリエーテル−TPU用のホスフェートである。この種の系は、例えば、EP1556433又はEP0134455に開示されている。さらに、既知の可塑剤は、アジペート、水素化フタレート、脂肪酸又はクエン酸エステルからなる群から選択され、後者は例えば、EP1108735又はWO2010/125009に開示されている。
純粋なクエン酸エステルは、熱可塑性ポリウレタンにおいて非常に良好な可塑化効果を有することが従来から知られている。例えば、WO2010/125009には、熱可塑性ポリウレタン用の対応する可塑剤が開示されている。しかしながら、これに関して、純粋なクエン酸エステルは、例えば、熱可塑性ポリウレタンにこれらのエステルを組み込む場合と同様に、これらのエステルの製造及び処理中における昇温下であっても、耐熱性が低いという欠点を有する。例えば、190℃以下という記述された温度において、クエン酸アセチルブチルは、時に、酸価の顕著な増加が測定可能なように熱的に分解する。このように損傷した可塑剤を熱可塑性ポリウレタンに組み込むと、可塑化した熱可塑性ポリウレタンの抵抗性に悪い影響が生じる。これにより、例えば、このように可塑化した熱可塑性ポリウレタンの加水分解抵抗性が非常に損なわれることとなる場合がある。
DE10 2005 040 131 EP1338614 EP1556433 EP0134455 EP1108735 WO2010/125009
したがって、本発明の目的は、熱分解に対して適切な抵抗性を有する熱可塑性ポリウレタン用可塑剤を提供することであった。本発明の更なる目的は、適切な加水分解抵抗性を有する熱可塑性ポリウレタン用可塑剤を提供することであった。
同時に、製造された可塑化した熱可塑性ポリウレタンの機械的性質及び処理性は、従来の生成物と同等であるべきである。
本発明の更なる目的は、この種の可塑剤を使用する熱可塑性ポリウレタンの製造方法を提供することにあった。
この目的は、
(i)(a)モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び
(b)クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル
を含む組成物Z(W)を提供する工程、
(ii)組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン又は熱可塑性ポリウレタン製造用反応混合物に添加する工程、
を含む熱可塑性ポリウレタンの製造方法により達成される。
本発明は、工程(i)及び(ii)を含む熱可塑性ポリウレタンの製造方法に関する。本方法において、工程(i)に従って、上述した少なくとも1種のカルボジイミド及び少なくとも1種のエステルを有する組成物Z(W)が提供される。工程(ii)に従って、組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン又は熱可塑性ポリウレタン製造用反応混合物に添加する。これに関して、本発明では、組成物を十分に(完全に)反応した熱可塑性ポリウレタンに添加することもできるし、熱可塑性ポリウレタンを製造するための反応混合物に添加することもできる。
組成物Z(W)を反応混合物に添加する場合、これは原理的には、熱可塑性ポリウレタンの製造プロセスにあらゆる段階で行うことができる。
組成物Z(W)を実質的に十分に(完全に)反応した熱可塑性ポリウレタンに添加する場合、これは、例えば、コンパウンディングによる組み込み又は膨張(swelling)による組み込みにより行うことができる。
更なる態様によれば、本発明は、工程(ii)に従って、組成物Z(W)をコンパウンディングによる組み込み又は膨張による組み込みにより熱可塑性ポリウレタンに添加する上述した方法に関する。
驚くべきことに、本発明に従う組成物Z(W)を用いることにより、カルボジイミド含有安定化剤の添加を通じて、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択されるエステルの安定化が達成され、また、結果生じるエステルの酸価の増加を同じ熱的ストレスに対して顕著に減少させることができる。ここで、酸価は、エステルの熱分解の尺度として機能する。酸価が増加すると同時に、得られる可塑化した熱可塑性ポリウレタンの加水分解安定性に悪い影響が出る。
本発明の系の更なる利点はまた、顕著に改善した加水分解に対する抵抗性である。そのため、例えば、本発明に従って組成物Z(W)を用いた可塑化した熱可塑性ポリウレタンは、実施例によると、56日の加水分解安定性を有する。対照的に安定化していない熱可塑性ポリウレタンは35日の加水分解安定性しか有しない。本発明に従う安定化の結果、第一に、エステル系可塑剤の熱安定性を向上させることができる。第二に、可塑剤の安定化の結果、顕著に改善した加水分解安定性を有する可塑化した熱可塑性ポリウレタンを製造することも可能である。実施例から明らかなように、この効果は本発明の添加の順序、即ち、組成物Z(W)の提供及びこれに次ぐ熱可塑性ポリウレタンへの添加に起因する。
熱可塑性ポリウレタンを製造する本発明の方法は、
(a)モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び
(b)クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル
を含む組成物Z(W)を提供する工程を含む。
本発明によれば、ここで、組成物Z(W)は、当業者に知られている全ての方法、例えば、成分の混合により得ることができる。本発明によれば、混合は標準的なプロセスを用いて行うことができる。
本発明によれば、組成物Z(W)は、熱可塑性ポリウレタンに添加する直前に製造することができる。これに関して、組成物Z(W)の製造は、本発明において、成分の混合及び酸価の設定を含む。外部的条件(例えば、貯蔵温度及び混合)によるが、設定時間はここでは30分以下である。この時間の後、本発明に従う組成物Z(W)は貯蔵に対して安定的であり、本発明の性質を保持しつつ、相当後になってから更なる処理をすることもできる。
更なる態様によれば、本発明は、組成物Z(W)の製造が、成分の混合及び酸価の設定を含む上述した方法にも関する。
さらに、更なる態様に従う本発明はまた、組成物Z(W)の添加が、工程(ii)に従って、前記設定が終了した後に行われる、上述した方法に関する。
組成物Z(W)は、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステルを含む。本発明によれば、組成物Z(W)はまた記述したエステルの2種以上の混合物を含むことができる。
本発明によれば、好適なエステルは、使用する熱可塑性ポリウレタンと適切な相溶性のあるものである。さらに、エステルは安定であり、熱可塑性ポリウレタンの合成及び処理中において通常存在する反応条件下において処理することができる。すなわち、250℃以下の範囲の温度において適切な安定性を有する。
本発明に従う相溶性は、例えば、15〜50%の範囲であり、本発明におけるエステルと熱可塑性ポリウレタンとの相溶性は、全体の系の透明性を参照することにより決定することができる。好ましくは、本発明において、全体の系は透明である、即ち、成分の均質な混合が存在する。
本発明において、組成物Z(W)を添加していない熱可塑性ポリウレタンと比較して、可塑剤の性質により、3ショアA〜35ショアAの範囲の、好ましくは5ショアA〜25ショアAの範囲の、例えば6ショアA〜15ショアAの範囲のショア硬度の低下が有利に達成される。
好適なエステルはそれ自体、熱可塑性ポリウレタン用の可塑剤として当業者に知られている。
特に好ましくは、Z(W)は、クエン酸エステル及びアセチルクエン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステルを含む。
本発明の安定性を有するものは、特に、クエン酸エステルを基礎とする可塑剤化合物である。これらは、官能基を有しなくてもよく(例えば、CITROFOL(登録商標) B II)、OH官能基を有していてもよい(例えば、CITROFOL(登録商標) B I又はCITROFOL(登録商標) A I.)。
好ましいエステルは一般式(I)のものである。
Figure 2020090668
式中、
R1は、H又は2〜12の炭素原子を有するカルボン酸基、好ましくはH又は2〜6個の炭素原子を有するカルボン酸基を有し;
R2、R3、R4は、互いに独立して、2〜12個、好ましくは2〜6個の炭素原子を有するアルキル基である。
更なる態様によれば、本発明は、組成物Z(W)が少なくとも1種のクエン酸エステルを含む、上述した方法に関する。
更に好ましくは、組成物Z(W)は、クエン酸トリエチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸トリ(n−ブチル)、クエン酸アセチルトリ(n−トリブチル)及びクエン酸アセチル(2−エチルヘキシル)からなる群から選択される少なくとも1種のエステルを含む。
組成物Z(W)は更に、モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミドを含む。
本発明に使用するカルボジイミドは広い範囲から変更することができる。好適なカルボジイミドは、例えば、EP0628541、DE43 189 79 A1,DE 198 21 666 A1又はEP1138706B1に記載されている。特に好ましいカルボジイミドは、例えば、一般式(II)
Figure 2020090668
(但し、n=1〜20であり、
R5及びR6は、式−(EO)m−OCH(m=1〜20)のメトキシ化ポリエチレングリコール基である。)により記述される。
脂肪族カルボジイミドが本発明において更に好ましい。更なる態様によれば、本発明はまた、組成物Z(W)が、モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド及びポリマーの脂肪族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミドを含む上述した方法に関する。
使用するエステルの初期酸含有量に対する添加するカルボジイミド基のモル比は広い範囲で変更することができ、本発明によれば、20:1〜1:20、好ましくは10:1〜1:2の範囲が好ましい。
更なる態様によれば、本発明はまた、使用するエステルの初期酸含有量に対する添加するカルボジイミド基のモル比が20:1〜1:20の範囲である上述した方法に関する。
使用する組成物Z(W)の量は、熱可塑性ポリウレタンの全量を基準とする。本発明によれば、これは広い範囲内で変更することができ、本発明では、可塑剤に慣用される量で組成物Z(W)を使用する。例えば、組成物Z(W)の量は、熱可塑性ポリウレタンの全量を基準として、1〜50質量%、特に2.5〜40質量%、好ましくは5〜35質量%、特に好ましくは7.5〜30質量%の範囲である。組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン製造用反応混合物に添加する場合、本発明において使用する組成物Z(W)の量は、熱可塑性ポリウレタンにおいて使用される構成成分の全量を参照する。
更なる態様によれば、本発明は、組成物Z(W)の量が熱可塑性ポリウレタンの全量を基準として1〜50質量%の範囲である上述した方法にも関する。
本発明によれば、組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン又は熱可塑性ポリウレタン製造用反応混合物に添加する。
使用する熱可塑性ポリウレタンは同様に広い範囲内で変更することができる。熱可塑性ポリウレタンの製造方法は一般に知られている。好ましくは、ポリウレタンは、(a)イソシアネートを(b)イソシアネートに対して反応性である化合物と、好ましくは(c)鎖延長剤と、必要により(d)触媒及び/又は(e)慣用の助剤の存在下で反応させることにより製造する。
下記の目的は、好ましい出発材料及び好ましいポリウレタンの製造方法の例を説明するものである。これらのポリウレタンの製造において好ましい例である(a)イソシアネート、(b)イソシアネートに対して反応性である化合物、(c)鎖延長剤、及び必要により(d)触媒及び/又は(e)慣用の助剤の成分を以下に記述する。イソシアネート(a)、イソシアネートに対して反応性である化合物(b)、用いる場合、鎖延長剤(c)も構成成分として議論する。
使用することができる有機イソシアネート(a)は、一般に知られているイソシアネートであり、好ましくは、芳香族、脂肪族、脂環式及び/又は脂肪芳香族イソシアネートであり、更に好ましくは、2,2’−、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(MDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート(NDI)、2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、3,3’−ジメチルジフェニルジイソシアネート、1,2−ジフェニルエタンジイソシアネート及び/又はフェニレンジイソシアネート、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−及び/又はオクタメチレンジイソシアネート、2−メチルペンタメチレンジイソシアネート−1,5,2−エチルブチレンジイソシアネート−1,4−ペンタメチレンジイソシアネート−1,5−ブチレンジイソシアネート−1,4,1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、1,4−および/または1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(HXDI)、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1−メチル−2,4−及び/又は−2,6−シクロヘキサンジイソシアネートおよび/または4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)である。さらに好ましくは、2,2’−、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(MDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート(NDI)、2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、4,4’−、2,4’−および2,2’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、および/または1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−イソシアナトメチルシクロヘキサンIPDI、特に好ましくは4,4’−MDIである。
イソシアネートに対して反応性である化合物(b)として、イソシアネートに対して反応性である一般に知られている化合物を使用することができ、好ましくはポリエステルオール、ポリエーテルオール及び/又はポリカーボネートジオールであり、これらは用語「ポリオール」で要約され、好ましくは平均官能基数が1.8〜2.3、好ましくは1.9〜2.2、特に2のものである。ここで、平均官能基数とは、1分子内に平均で存在し且つイソシアネート基と反応する、混合物中の基の数を意味する。
使用することができる鎖延長剤(c)は一般に知られている脂肪族、脂肪芳香族、芳香族及び/又は脂環式化合物である。好適な化合物は当業者に知られている。好ましい好適な化合物は、イソシアネート基に対して反応性である基、例えばアルコール又はアミン基、好ましくはアルコール基を有する。
イソシアネート(a)、好ましくはジイソシアネートのNCO基と、構成成分(b)及び(c)のヒドロキシル基との間の反応を特に促進させる好適な触媒は、従来技術により慣用且つ知られている第3級アミン、好ましくはトリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、N−メチルモルホリン、N1N’−ジメチルピペラジン、2−(ジメチルアミノエトキシ)エタノール、ジアザビシクロ−(2,2,2)−オクタン及び、特に有機金属化合物、例えばチタン酸エステル、鉄化合物、好ましくは鉄(Ml)アセチルアセトネート、スズ化合物、好ましくはスズジアセテート、スズジオクトエート、スズジラウレート及び/又は脂肪族カルボン酸のスズジアルキル塩、好ましくはジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレートなどである。触媒は通常、化合物(b)100質量部に対して0.00001〜0.1質量部の量で使用される。
(d)に加えて、好ましい態様では、慣用の助剤(e)も構成成分(a)〜(c)に加える事ができる。例えば、表面活性物質、難燃剤、発芽剤(germinating agent)、酸価安定剤、滑剤及び離型助剤、染料及び顔料、安定剤、例えば、加水分解、光、熱又は変色に対するもの、無機及び/又は有機フィラー及び強化剤が挙げられる。
上述した助剤及び添加剤に関するさらなる詳細は、専門家の文献、例えば、Plastics Additive Handbook, 5th edition, H. Zweifel, ed., Hanser Publishers, Munich, 2001に記載されている。
ポリウレタンの硬度を調節するため、構成成分(b)及び(c)は比較的広い範囲のモル比で変更することができる。使用する鎖延長剤(c)に対する成分(b)のモル比は10:0〜1:0.35であることが有用であると証明されており、(c)の含有量が増加するとポリウレタンの硬度は上昇する。
特に好ましい態様では、熱可塑性ポリウレタンは980〜1200の固有値を有する。固有値は、成分(b)及び必要により鎖延長剤(c)のイソシアネートに対して反応性である基、即ち活性水素に対する、反応で使用する成分(a)全体のイソシアネート基のモル比で定義される。
TPUの製造は、連続法で既知の方法により行うことができ、好ましくは反応押出機を用いて、又はワンショットのベルトプロセスで、又はプレポリマープロセスで、又は非連続的方法で行うことができる。本発明によれば、ワンショットプロセスが好ましい。これらのプロセスでは、成分(a)、(b)及び必要により反応に加わる(c)、(d)及び/又は(e)を連続して混合又は同時に互いに混合(反応が直接開始する)することができる。
押出機プロセスの場合には、構成成分(a)、(b)及び必要により(c)、並びに成分(d)及び/又は(e)を押出機に個別に又は混合物として導入し、好ましくは100℃〜280℃の温度で、更に好ましくは140〜250℃の温度で反応させる。生じるTPUを押出、冷却し、粒状化する。
本発明によれば、組成物Z(W)を、製造の間又は後に、例えば成分(d)及び/又は(e)と共に加えることができる。
本発明によれば、ポリエーテルオール若しくはポリエステルオール又はポリエーテルオールとポリエステルオールの混合物を基礎とする熱可塑性ポリウレタンが好ましい。
したがって、更なる態様によれば、本発明は、熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルオール又はポリエーテルオールを基礎とする熱可塑性ポリウレタンである上述した方法にも関する。
特に好ましい態様では、熱可塑性ポリウレタンは、ジイソシアネートとしてMDI、及びポリエステルオール及び/又はポリエーテルオール、特にアジピン酸とブタンジオール及び/又はエチレングリコール及び/又はメチルプロパンジオール及び/又はプロパンジオール及び/又はヘキサンジオールとのポリエステル、又はポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、及びポリテトラヒドロフラン又はこれらの混合物を基礎とするポリエーテルを基礎とする。
更なる態様によれば、本発明は、上述した方法により得ることができる又は得られた熱可塑性ポリウレタンにも関する。本発明に従う熱可塑性ポリウレタンは加水分解安定性が向上していることが特徴である。
さらに、本発明は、
(a)モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び
(b)クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル
を含む組成物Z(W)を、熱可塑性ポリウレタン用の可塑剤として、好ましくは射出成形された生成物、押出生成物又は化合物の製造中に、使用する方法にも関する。
更なる側面によれば、本発明は、本発明に従って得ることができる又は得られた熱可塑性ポリウレタン又は本発明に従うポリウレタンを含む成形体にも関する。さらに、成形体として、射出成形された生成物又は押出生成物が好ましい。
本発明の更なる態様は、特許請求の範囲及び実施例から見出され得る。本発明の上述した又は以下に説明する主題/方法/使用方法の特徴は、各場合において述べた組み合わせだけでなく、本発明の範囲から逸脱しない限り他の組み合わせでも使用することができることは言うまでもない。したがって、例えば、好ましい特徴と特に好ましい特徴との組み合わせや、別に特徴化されていない特徴と特に好ましい特徴との組み合わせなどは、この組み合わせが明示的に記載されていない場合であっても黙字的に含まれる。
本発明の例示的な実施態様を以下にリストする;これらは本発明を限定するものではない。特に、本発明はまた、以下に述べる後方参照及び組み合わせから生じる実施態様も含む。
1.(i)(a)モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び
(b)クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル
を含む組成物Z(W)を提供する工程、
(ii)組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン又は熱可塑性ポリウレタン製造用反応混合物に添加する工程、
を含む熱可塑性ポリウレタンの製造方法。
2.組成物Z(W)を、工程(ii)に従って、コンパウンディングによる組み込み又は膨張による組み込みにより熱可塑性ポリウレタンに添加する、実施態様1の方法。
3.前記熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルオール又はポリエーテルオールを基礎とする熱可塑性ポリウレタンである、実施態様1又は2の方法。
4.組成物Z(W)が少なくとも1種のクエン酸エステルを含む、実施態様1〜3のいずれか1つの方法。
5.組成物Z(W)が、モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド及びポリマーの脂肪族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミドを含む、実施態様1〜4のいずれか1つの方法。
6.使用するエステルの初期の酸含有量に対する添加するカルボジイミド基のモル比が20:1〜1:10の範囲である、実施態様1〜5のいずれか1つの方法。
7.熱可塑性ポリウレタンの全量に対する組成物Z(W)の量が、1〜50質量%である実施態様1〜6のいずれか1つの方法。
8.実施態様1〜7のいずれか1項に記載の方法により得ることができる又は得られた熱可塑性ポリウレタン。
9.(a)モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び
(b)クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル
を含む組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン用の可塑剤として使用する方法。
10.実施態様1〜7のいずれか1項に記載の方法により得ることができる又は得られた熱可塑性ポリウレタン又は実施態様8に記載の熱可塑性ポリウレタンを含む成形体。
11.成形体が、射出成形された生成物、押出生成物又は化合物である、実施態様10に記載の成形体。
12.(i)(a)モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び
(b)クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル
を含む組成物Z(W)を提供する工程、
(ii)組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン又は熱可塑性ポリウレタン製造用反応混合物に添加する工程、
を含む熱可塑性ポリウレタンの製造方法。
13.組成物Z(W)の製造には、前記成分の混合及び酸価の設定が含まれる、実施態様12の方法。
14.組成物Z(W)の添加は、前記設定が終了した後、工程(ii)に従って行われる、実施態様12又は13の方法。
15.組成物Z(W)を、工程(ii)に従って、コンパウンディングによる組み込み又は膨張による組み込みにより熱可塑性ポリウレタンに添加する、実施態様12〜14のいずれか1つの方法。
16.前記熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルオール又はポリエーテルオールを基礎とする熱可塑性ポリウレタンである、請求項12〜15のいずれか1つの方法。
17.組成物Z(W)が少なくとも1種のクエン酸エステルを含む、実施態様12〜16のいずれか1つの方法。
18.組成物Z(W)が、モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド及びポリマーの脂肪族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミドを含む、実施態様12〜17のいずれか1つの方法。
19.使用するエステルの初期の酸含有量に対する添加するカルボジイミド基のモル比が20:1〜1:10の範囲である、実施態様12〜18のいずれか1つの方法。
20.熱可塑性ポリウレタンの全量に対する組成物Z(W)の量が、1〜50質量%である、実施態様12〜19の方法。
21.実施態様12〜20のいずれか1つ方法により得ることができる又は得られた熱可塑性ポリウレタン。
22.(a)モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び
(b)クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル
を含む組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン用の可塑剤として使用する方法。
23.実施態様12〜20のいずれか1つの方法により得ることができる又は得られた熱可塑性ポリウレタン又は実施態様21に記載の熱可塑性ポリウレタンを含む成形体。
24.成形体が、射出成形された生成物、押出生成物又は化合物である、実施態様23に記載の成形体。
以下の実施例は本発明の説明するためのものであるが、本発明の主題を全く制限するものではない。
本発明の実施例では、本発明の効果が、熱分解により生成されるカルボン酸を捕捉すること(scavenging)に限定されるものではないことを示している。すなわち、安定化効果は、生じる酸のみを捕捉する基本的な効果を有する安定化剤の添加で生じるものではない。
1.熱風貯蔵後の酸価
Citrofol(登録商標) ATBC BII(クエン酸アセチルトリブチル)を各場合に示した量のカルボジイミドと混合する。混合物の初期のカルボジイミドの割合(NCN未使用)を測定する。
サンプルを1時間昇温下で貯蔵し、次いでカルボジイミド割合を再度測定する。結果を表1及び2に示す。
1時間170℃の場合は、0.35%のElastostab(商標) H01が消費される。
1時間190℃の場合は、1.60%のElastostab(商標) H01が消費される。
Figure 2020090668
Figure 2020090668
2.熱分解
クエン酸アセチルトリブチルの熱分解では、カルボン酸が放出される。これは、純粋な可塑剤を1時間190℃で保管した後、酸価が最初の0.2から2.9に増加したことから明らかである。
基礎的な効果を有する安定化剤の添加は、貯蔵後の酸価の上昇を防止することができない。これと比較して、Elastostab(商標) H01の添加により、酸価の上昇を回避することができる/極めて低い程度に抑えることができる。
比較実験2.3〜2.10及び本発明に従う実施例2.2の結果を表3に示す。
Figure 2020090668
3.加水分解安定性
例3.1は、加水分解に安定な可塑剤を用いた比較例を示しており、例3.2は、組成物Z(W)を提供せずに行ったCitrofol(商標)BIIを用いた比較例であり、例3.3は本発明に従う実施例である。加水分解安定性に関する実験を表4にまとめている。
Figure 2020090668
実施例3.1〜3.3のため、ポリエステルオール(アジピン酸ブタンジオール)、MDI及び1,4−ブタンジオールを基礎とする熱可塑性ポリウレタンを使用した。実施例の処方物の全てにおいて、加水分解保護剤Elastosatab(商標)H01の全量は、処方物全体に対して0.435%であった。
3つ全ての実験において得られた熱可塑性ポリウレタンの機械的性質は比較可能である。
加水分解に安定な可塑剤「Freeflex DPG−A」(例3.1)と比較すると、技術的用途に望まれる56日(56d)の加水分解安定性が可能である(参考)。
Citrofol(商標)BIIをTPU合成において通常の方法で導入した場合(比較例3.2)、材料の加水分解安定性が最大でも35日(35d)に減少する。対照的に、Elastostab(登録商標) H01と混合する前にCitrofol(商標) BIIを本発明(例3.3)のように混合し、この混合物をTPU合成に加えた場合、加水分解安定性を再度56日(56d)に増加させることができる。

Claims (13)

  1. (i)(a)モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び
    (b)クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル
    を含む組成物Z(W)を提供する工程、
    (ii)組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン又は熱可塑性ポリウレタン製造用反応混合物に添加する工程、
    を含む熱可塑性ポリウレタンの製造方法。
  2. 組成物Z(W)の製造には、成分の混合及び酸価の設定が含まれる、請求項1に記載の方法。
  3. 組成物Z(W)の添加は、前記設定が終了した後、工程(ii)に従って行われる、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 組成物Z(W)を、工程(ii)に従って、コンパウンディングによる組み込み又は膨張による組み込みにより熱可塑性ポリウレタンに添加する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルオール又はポリエーテルオールを基礎とする熱可塑性ポリウレタンである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 組成物Z(W)が少なくとも1種のクエン酸エステルを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 組成物Z(W)が、モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド及びポリマーの脂肪族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミドを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 使用するエステルの初期の酸含有量に対する添加するカルボジイミド基のモル比が20:1〜1:10の範囲である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 熱可塑性ポリウレタンの全量に対する組成物Z(W)の量が、1〜50質量%である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法により得ることができる又は得られた熱可塑性ポリウレタン。
  11. (a)モノマーの脂肪族カルボジイミド、オリゴマーの脂肪族カルボジイミド、ポリマーの脂肪族カルボジイミド、モノマーの芳香族カルボジイミド、オリゴマーの芳香族カルボジイミド及びポリマーの芳香族カルボジイミドからなる群から選択される少なくとも1種のカルボジイミド、及び
    (b)クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステル、水素化フタル酸エステル及びリン酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル
    を含む組成物Z(W)を熱可塑性ポリウレタン用の可塑剤として使用する方法。
  12. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法により得ることができる又は得られた熱可塑性ポリウレタン又は請求項10に記載の熱可塑性ポリウレタンを含む成形体。
  13. 前記成形体が、射出成形された生成物、押出生成物又は化合物である、請求項12に記載の成形体。
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