JP2023010510A - Urethane-based grout - Google Patents

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紫郎 鶴岡
Shiro Tsuruoka
清志 長谷川
Kiyoshi Hasegawa
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Toho Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

To provide an urethane-based grout which forms a foam curable resin with low viscosity in the presence of water, and exhibits excellent water-cutoff performance.SOLUTION: An urethane-based grout contains, as a main component, an urethane prepolymer having a terminal isocyanate group obtained by reacting polyol with at least one organic polyisocyanate selected from diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate and their modified bodies, so that NCO/OH is 1.5 to 2.0, wherein the polyol contains polyol A which is produced by addition polymerization of a single ethylene oxide with polyhydric alcohol or addition polymerization of an ethylene oxide and an alkylene oxide having 3 or 4 carbon atoms, and has a number average molecular weight of 800 or more and 7,000 or less, polyol B which is produced by addition polymerization of a propylene oxide with polyhydric alcohol or polyhydric phenol and has a number average molecular weight of 300 or more and 5,000 or less, and bifunctional polyol which has a number average molecular weight of less than 300.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ウレタン系注入剤に関するものであり、より詳しくは、従来のMDI系ウレタンプレポリマーと同程度に低粘度でかつ水の存在下で発泡体を形成し、優れた止水性を発揮するウレタン系注入剤に関する。 The present invention relates to a urethane-based injection agent, and more specifically, it has a viscosity as low as that of conventional MDI-based urethane prepolymers, forms a foam in the presence of water, and exhibits excellent water stopping properties. It relates to a urethane-based injection agent.

ウレタン系注入剤は、トンネル工事における止水や空洞部の充填、ひび割れが発生したコンクリート構造物の防水補修等で広く使用されている。中でも親油性ウレタンプレポリマーを主成分とする注入剤は、少ない薬液量で発泡硬化し、トンネル背面のような比較的大きな空隙等も効率よく充填し、高い止水効果を発揮することができる。 Urethane-based grouting agents are widely used for sealing water in tunnel construction, filling cavities, waterproofing cracked concrete structures, and so on. Among them, injection agents mainly composed of lipophilic urethane prepolymers can foam and harden with a small amount of chemical solution, efficiently fill relatively large gaps such as the back of tunnels, and exhibit a high waterproofing effect.

近年、ウレタンプレポリマーを構成する有機ポリイソシアネートとして、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート等のMDI系イソシアネートが広く使用されている。しかし、従来のウレタンプレポリマー型注入剤には未反応のジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)モノマーが残存しており、作業者の労働環境を損なうおそれがあった。 In recent years, MDI isocyanates such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate have been widely used as organic polyisocyanates constituting urethane prepolymers. However, unreacted diphenylmethane diisocyanate (MDI) monomer remains in the conventional urethane prepolymer-type injection agent, which may impair the working environment of workers.

未反応MDIモノマーを低減するため、比較的高分子量のジオールに対し過剰量のMDIを反応させてプレポリマーを製造し、遊離のMDIを減圧留去する方法(特許文献1)や、プレポリマー反応生成物をモノマー状ジイソシアネートの沸点よりも僅かに低い沸点を有する少なくとも1種の不活性溶媒の存在下に蒸留する方法(特許文献2)が提案されている。しかし、これらの方法では高沸点のMDIをプレポリマーの熱分解を避けながら除去するため、薄膜蒸留等の高コストな精製工程が必要である。 In order to reduce the unreacted MDI monomer, a method of producing a prepolymer by reacting an excess amount of MDI with a diol having a relatively high molecular weight and distilling off free MDI under reduced pressure (Patent Document 1), or a prepolymer reaction. A method has been proposed in which the product is distilled in the presence of at least one inert solvent having a boiling point slightly lower than that of the monomeric diisocyanate (US Pat. However, since these methods remove the high-boiling MDI while avoiding thermal decomposition of the prepolymer, an expensive purification step such as thin-film distillation is required.

一方、ポリオールとMDIの化学量論的な反応当量比(NCO/OH)を2.0以下にすれば理論上はプレポリマーにMDIは残存しないが、反応中にオリゴマーが生成して増粘したり、得られるプレポリマーの長期安定性が損なわれる。
後処理工程や精製工程を伴わないモノマー性ジイソシアネートの含有量の少ない反応性ポリウレタンの製造方法として、2,4’-MDIを主成分とするモノマー性ジイソシアネートと分子量60~2000のジオールとを、NCO/OHが1.05/1~2.0/1で反応させる方法(特許文献3)が提案されている。
また、低粘度、低モノマー含量の2,4’-MDIプレポリマーの製造方法として、2,4’- MDIと平均官能基数が3~8のポリエーテルポリオールとをNCO/OHが2未満で反応させる方法(特許文献4)が提案されている。
On the other hand, if the stoichiometric reaction equivalent ratio (NCO/OH) of polyol and MDI is set to 2.0 or less, MDI does not theoretically remain in the prepolymer, but oligomers are formed during the reaction to increase the viscosity. or the long-term stability of the resulting prepolymer is impaired.
As a method for producing a reactive polyurethane with a low monomeric diisocyanate content that does not involve a post-treatment process or a purification process, a monomeric diisocyanate containing 2,4'-MDI as a main component and a diol having a molecular weight of 60 to 2000 are combined with an NCO. A method of reacting at a /OH ratio of 1.05/1 to 2.0/1 has been proposed (Patent Document 3).
In addition, as a method for producing a 2,4'-MDI prepolymer having a low viscosity and a low monomer content, 2,4'-MDI is reacted with a polyether polyol having an average functionality of 3 to 8 at an NCO/OH ratio of less than 2. A method (Patent Document 4) has been proposed.

特開平8-176252号公報JP-A-8-176252 特表2003-515635号公報Japanese Patent Publication No. 2003-515635 特表2004-534132号公報Japanese Patent Publication No. 2004-534132 特開2006-37099号公報JP-A-2006-37099

特許文献3や特許文献4で使用されている2,4’-MDIの2位のNCO基は立体的に反応しにくい位置にあるため、4’位のNCO基に比べて反応性が低い。そのため、4’位のNCO基が優先的に反応してプレポリマー化し、過剰にMDIを配合しなくても低粘度のウレタンプレポリマーが得られ、残存モノマーも少なくすることができる。しかしながら、そのようなウレタンプレポリマーを注入剤として用いた場合、未反応の2位のNCO基の反応性が低いため、硬化速度が遅くなり、十分な止水効果が得られない。
また、そもそも残存MDIモノマーが少ないウレタンプレポリマーはNCO含有量(単位質量当たりのNCO基の量)が低いため、大量の水の存在下では硬化しにくいという側面もある。
The NCO group at the 2-position of 2,4'-MDI used in Patent Documents 3 and 4 is located at a position that is difficult to react sterically, and is therefore less reactive than the NCO group at the 4'-position. Therefore, the NCO group at the 4'-position preferentially reacts to form a prepolymer, and a low-viscosity urethane prepolymer can be obtained without excessively blending MDI, and residual monomers can also be reduced. However, when such a urethane prepolymer is used as an injection agent, the reactivity of the unreacted NCO group at the 2-position is low, so that the curing speed is slowed and a sufficient waterproofing effect cannot be obtained.
In addition, since the urethane prepolymer with a small residual MDI monomer originally has a low NCO content (the amount of NCO groups per unit mass), it is difficult to cure in the presence of a large amount of water.

そのため、MDIモノマーの残存量が低減され、従来のMDI系ウレタンプレポリマーと同程度に低粘度で且つ水の存在下で発泡硬化し、空隙充填性と止水性能を持つウレタン系注入剤はこれまでなかった。
本発明は、残存するMDIモノマーが低減され、従来のMDI系ウレタンプレポリマーと同程度に低粘度でかつ水の存在下で発泡硬化し、優れた止水性を発揮するウレタン系注入剤を提供することを課題とするものである。
Therefore, the residual amount of MDI monomer is reduced, and this urethane-based injection agent has a viscosity as low as conventional MDI-based urethane prepolymers, foams and cures in the presence of water, and has void-filling and water-stopping properties. It wasn't until
The present invention provides a urethane-based injection agent with reduced residual MDI monomer, a viscosity as low as that of conventional MDI-based urethane prepolymers, foaming and curing in the presence of water, and exhibiting excellent water stopping properties. This is the subject.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、所定のポリオールの組み合わせと、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを含有するMDI系イソシアネートを反応させて得られるウレタンプレポリマーが、低粘度でかつ水の存在下で発泡硬化体を形成し、優れた止水性を発揮することを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and found that a urethane prepolymer obtained by reacting a combination of predetermined polyols with an MDI-based isocyanate containing polymethylene polyphenyl polyisocyanate has a low The present inventors have completed the present invention based on the finding that a hardening foam is formed with high viscosity and in the presence of water and exhibits excellent water stopping properties.

すなわち、本発明は、下記[1]~[10]に関するものである。 That is, the present invention relates to the following [1] to [10].

[1]ポリオールと、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ルポリイソシアネート及びそれらの変性体からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機ポリイソシアネートとを、
イソシアネート基とヒドロキシ基の当量比(NCO/OH)が1.5~2.0となるように反応させて得られる末端イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを主成分とするウレタン系注入剤であって、
前記ポリオールは、多価アルコールにエチレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドと炭素数3若しくは4のアルキレンオキサイドを付加重合させた数平均分子量が800以上7,000以下のポリオールAと、
多価アルコール又は多価フェノール類にプロピレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを、プロピレンオキサイドが80質量%以上となる割合で付加重合させた数平均分子量が300以上5,000以下のポリオールBと、
数平均分子量が300未満の2官能の低分子ポリオールとを含有し、
前記有機ポリイソシアネートは、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを含有する、
ウレタン系注入剤。
[2]前記有機ポリイソシアネートが、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを20~70質量%含有する、[1]に記載のウレタン系注入剤。
[3]残存する未反応の4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートが5質量%以下である、[1]又は[2]に記載のウレタン系注入剤。
[4]前記ポリオールAが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、及びジプロピレングリコールからなる群から選択される少なくとも1種の多価アルコールにエチレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドと炭素数3若しくは4のアルキレンオキサイドを付加重合させたものである、[1]~[3]のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。
[5]前記ポリオールBが、グリセリン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、及びビスフェノールAからなる群から選択される少なくとも1種の多価アルコール又は多価フェノール類にプロピレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを、プロピレンオキサイドが80質量%以上となる割合で付加重合させたものである、[1]~[4]のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。
[6]前記低分子ポリオールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、及び1,4-ブタンジオールからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、[1]~[5]のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。
[7]さらに希釈剤を含有する、[1]~[6]のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。
[8]前記希釈剤が、プロピレンカーボネート、ガンマーブチルラクトン、植物油系脂肪酸エステル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、2-オキソ-4-メチル-1,3-ジオキソラン、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチル及びアジピン酸ジメチルからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、[7]に記載のウレタン系注入剤。
[9]さらにモノイソシアネートを含有する、[1]~[8]のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。
[10]さらに硬化促進剤を含有する[1]~[9]のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。
[1] a polyol and at least one organic polyisocyanate selected from the group consisting of diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate and modified products thereof,
A urethane injection agent mainly composed of a urethane prepolymer having a terminal isocyanate group obtained by reacting such that the equivalent ratio (NCO/OH) of the isocyanate group and the hydroxy group is 1.5 to 2.0. ,
The polyol is a polyol A having a number average molecular weight of 800 or more and 7,000 or less obtained by addition polymerization of ethylene oxide alone or ethylene oxide and alkylene oxide having 3 or 4 carbon atoms to a polyhydric alcohol;
Polyol B having a number average molecular weight of 300 or more and 5,000 or less, obtained by addition polymerization of propylene oxide alone or ethylene oxide and propylene oxide to a polyhydric alcohol or polyhydric phenol at a ratio of 80% by mass or more of propylene oxide. When,
a bifunctional low-molecular-weight polyol having a number average molecular weight of less than 300,
The organic polyisocyanate contains polymethylene polyphenyl polyisocyanate,
Urethane injection.
[2] The urethane injection agent according to [1], wherein the organic polyisocyanate contains 20 to 70% by mass of polymethylene polyphenyl polyisocyanate.
[3] The urethane-based injection agent according to [1] or [2], wherein the residual unreacted 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is 5% by mass or less.
[4] The polyol A is at least one polyhydric alcohol selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and dipropylene glycol combined with ethylene oxide alone or ethylene oxide and alkylene having 3 or 4 carbon atoms. The urethane-based injection agent according to any one of [1] to [3], which is obtained by addition polymerization of an oxide.
[5] The polyol B is at least one polyhydric alcohol or polyhydric phenol selected from the group consisting of glycerin, diglycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, sorbitol, and bisphenol A, and propylene oxide alone or The urethane-based injection agent according to any one of [1] to [4], which is obtained by addition polymerization of ethylene oxide and propylene oxide at a ratio of 80% by mass or more of propylene oxide.
[6] The low-molecular-weight polyol is at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol, [ 1] The urethane-based injection agent according to any one of [5].
[7] The urethane injection agent according to any one of [1] to [6], which further contains a diluent.
[8] The diluent is propylene carbonate, gamma-butyl lactone, vegetable oil-based fatty acid ester, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, 2-oxo-4-methyl-1,3-dioxolane, glutar The urethane injection agent according to [7], which is at least one selected from the group consisting of dimethyl acid, dimethyl succinate and dimethyl adipate.
[9] The urethane injection agent according to any one of [1] to [8], which further contains a monoisocyanate.
[10] The urethane injection agent according to any one of [1] to [9], which further contains a curing accelerator.

本発明のウレタン系注入剤は、残存するMDIモノマーが低減され、従来のMDI系ウレタンプレポリマーと同程度に低粘度でかつ水の存在下で発泡硬化体を形成し、優れた止水効果を発揮する。 The urethane-based injection agent of the present invention has a reduced amount of residual MDI monomer, has a viscosity as low as that of conventional MDI-based urethane prepolymers, forms a foamed cured product in the presence of water, and exhibits an excellent waterproofing effect. Demonstrate.

本発明のウレタン系注入剤の主成分として使用する末端イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーは、3種のポリオールの組み合わせと、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ルポリイソシアネート及びそれらの変性体からなる群より選ばれる少なくともポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを含む1種の有機ポリイソシアネートとを反応させて得られるものである。 The urethane prepolymer having a terminal isocyanate group, which is used as the main component of the urethane injection agent of the present invention, is selected from the group consisting of a combination of three polyols, diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, and modified products thereof. It is obtained by reacting with one organic polyisocyanate containing at least polymethylene polyphenyl polyisocyanate.

<ポリオール>
本発明で使用するポリオールは、多価アルコールにエチレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドと炭素数3若しくは4のアルキレンオキサイドを付加したポリオールAと、多価アルコール又は多価フェノールにプロピレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを、プロピレンオキサイドが80質量%以上となる割合で付加重合させたポリオールBと、低分子ポリオールとを必須として含有する。
<Polyol>
The polyols used in the present invention include polyol A obtained by adding ethylene oxide alone or ethylene oxide and alkylene oxide having 3 or 4 carbon atoms to a polyhydric alcohol, and propylene oxide alone or ethylene oxide in a polyhydric alcohol or polyhydric phenol. and propylene oxide, and a polyol B obtained by addition polymerization of propylene oxide in a proportion of 80% by mass or more, and a low-molecular-weight polyol are essentially contained.

<ポリオールA>
ポリオールAは、多価アルコールにエチレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドと炭素数3若しくは4のアルキレンオキサイドを付加重合させた数平均分子量が800以上7,000以下のポリオールである。
多価アルコールとしては、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、1,3-および1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ペンタエリスリトール、シクロヘキサンジメタノールが挙げられる。
これらの中でも、プレポリマー化時の粘度を大きくしないためエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、及びジプロピレングリコールが好ましい。
<Polyol A>
Polyol A is a polyol having a number average molecular weight of 800 or more and 7,000 or less, obtained by addition polymerization of ethylene oxide to a polyhydric alcohol or ethylene oxide and an alkylene oxide having 3 or 4 carbon atoms.
Polyhydric alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3- and 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, glycerin, diglycerin, trimethylolpropane, Sorbitol, pentaerythritol, cyclohexanedimethanol.
Among these, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and dipropylene glycol are preferred because they do not increase the viscosity during prepolymerization.

炭素数3若しくは4のアルキレンオキサイドとしては、プロピレンオキサイド、1,2-、1,3-、1,4-あるいは2,3-ブチレンオキサイド等が挙げられる。これらアルキレンオキサイドは付加せずにエチレンオキサイドのみを付加してもよいし、エチレンオキサイドとこれらのアルキレンオキサイドの2種以上の併用(ブロックまたはランダム付加)としてもよい。これらのなかでも、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを併用することが好ましく、これらをブロック付加の形で用いることがさらに好ましい。エチレンオキサイドと炭素数3若しくは4のアルキレンオキサイドを併用する場合、付加させたアルキレンオキサイドの総質量に基づいて、エチレンオキサイドの割合が10質量%以上であれば好ましく、20質量%以上であればより好ましく、30質量%以上であればより好ましい。 The alkylene oxide having 3 or 4 carbon atoms includes propylene oxide, 1,2-, 1,3-, 1,4- or 2,3-butylene oxide. Only ethylene oxide may be added without adding these alkylene oxides, or ethylene oxide and two or more of these alkylene oxides may be used in combination (block or random addition). Among these, it is preferable to use ethylene oxide and propylene oxide in combination, and it is more preferable to use them in the form of block addition. When ethylene oxide and an alkylene oxide having 3 or 4 carbon atoms are used in combination, the proportion of ethylene oxide is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, based on the total mass of the added alkylene oxide. Preferably, it is more preferably 30% by mass or more.

ポリオールAの数平均分子量は1,000以上5,000以下であれば好ましく、1,500以上、4,500以下のものがさらに好ましく使用できる。 The number average molecular weight of polyol A is preferably 1,000 or more and 5,000 or less, more preferably 1,500 or more and 4,500 or less.

ポリオールAの含有量は、水との親和性を高めて水を樹脂全体に均一に取り込み、発泡硬化時の泡を細かくして止水性を上げるとともに、得られるウレタンプレポリマーの増粘を起こりにくくする観点から、ポリオール全量に対して3~70質量%使用することが好ましく、5~40質量%であればより好ましい。 The content of polyol A increases the affinity with water and evenly incorporates water into the entire resin, making the foam finer when hardening and increasing the water stoppage, and the resulting urethane prepolymer is less likely to thicken. From the viewpoint of reducing the amount of polyol, it is preferably used in an amount of 3 to 70% by mass, more preferably 5 to 40% by mass.

<ポリオールB>
ポリオールBは、多価アルコール又は多価フェノールにプロピレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを、プロピレンオキサイドが80質量%以上となる割合で付加重合させた数平均分子量が300以上5,000以下のポリオールである。
多価アルコールとしては、ポリオールAの出発原料である多価アルコールとして例示したものが挙げられる。
多価フェノールとしては、ピロガロール、ハイドロキノン、レゾルシン、フロログルシンなどの単環多価フェノール;ビスフェノールA、ビスフェノールスルフォンなどのビスフェノール類などが挙げられる。
これらの中でも、樹脂強度を高めて発泡性を安定化させる観点から、グリセリン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、及びビスフェノールAが好ましい。
エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを併用する場合、付加させたアルキレンオキサイドの総質量に基づいて、プロピレンオキサイドの割合が80質量%以上であれば好ましく、90質量%以上であればより好ましい。
<Polyol B>
Polyol B is obtained by addition polymerization of propylene oxide alone or ethylene oxide and propylene oxide to polyhydric alcohol or polyhydric phenol at a rate of propylene oxide being 80% by mass or more. is a polyol of
Examples of the polyhydric alcohol include those exemplified as the polyhydric alcohol which is the starting material of the polyol A.
Polyhydric phenols include monocyclic polyhydric phenols such as pyrogallol, hydroquinone, resorcin and phloroglucin; bisphenols such as bisphenol A and bisphenolsulfone;
Among these, glycerin, diglycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, sorbitol, and bisphenol A are preferred from the viewpoint of increasing resin strength and stabilizing foamability.
When ethylene oxide and propylene oxide are used in combination, the proportion of propylene oxide is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, based on the total mass of the added alkylene oxides.

ポリオールBの含有量は、MDI系イソシアネートとの親和性を高め、止水性を高めるために親油性を発揮し、得られるウレタンプレポリマーの増粘を起こりにくくする観点から、ポリオール全量に対して3~70質量%使用することが好ましく、5~60質量%であればより好ましい。 The content of polyol B is 3 to the total amount of polyol from the viewpoint of increasing affinity with MDI isocyanate, exhibiting lipophilicity in order to improve water stoppage, and making it difficult for the resulting urethane prepolymer to thicken. It is preferable to use up to 70% by mass, more preferably 5 to 60% by mass.

<低分子ポリオール>
ポリオール成分として、さらに数平均分子量が300未満の2官能の低分子ポリオールを用いることで、ウレタンプレポリマーの硬化性を高めることができる。低分子ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオールが挙げられる。
<Low-molecular-weight polyol>
By further using a bifunctional low-molecular-weight polyol having a number average molecular weight of less than 300 as the polyol component, the curability of the urethane prepolymer can be enhanced. Low-molecular-weight polyols include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol.

低分子ポリオールの含有量は、ウレタンプレポリマーの硬化性と製品安定性の観点から、ポリオール全量に対して10~95質量%使用することが好ましく、30~90質量%であればより好ましい。 The content of the low-molecular-weight polyol is preferably 10 to 95% by mass, more preferably 30 to 90% by mass, based on the total amount of polyol, from the viewpoint of curability and product stability of the urethane prepolymer.

本発明の目的を損なわない範囲で、上記以外のポリオールを使用することができる。そのようなポリオールとしては特に限定されるものではないが、前記ポリオールA及びポリオールB以外のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリアセタールポリオールを挙げることができる。これらのポリオールを使用する場合、ポリオール全量に対して0~30質量%の量にて使用することが好ましい。 Polyols other than those described above can be used as long as the objects of the present invention are not impaired. Such polyols are not particularly limited, but include polyether polyols other than the polyol A and polyol B, polyester polyols, polycarbonate polyols, and polyacetal polyols. When these polyols are used, they are preferably used in an amount of 0 to 30% by mass based on the total amount of polyols.

ポリエーテルポリオールとしては、2個以上の活性水素原子を有する化合物(たとえば多価アルコール、多価フェノール、アミンなど)に炭素数2~4のアルキレンオキサイドが付加した構造を有する(ポリオキシアルキレン鎖を有する)化合物およびそれらの混合物が挙げられる。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、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、ソルビトール、1,3-および1,4-ブタンジオール、1,2-および1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
ここで、多価アルコール類としてジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパンを使用することが止水性能の向上の点で好ましい。
また、炭素数2~4のアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2-、1,3-、1,4-あるいは2,3-ブチレンオキサイド等が挙げられる。
これらのポリエーテルポリオールの中でも特に数平均分子量が100~50,000のものが好ましく、200~20,000のものがさらに好ましく使用できる。
The polyether polyol has a structure in which an alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms is added to a compound having two or more active hydrogen atoms (for example, polyhydric alcohol, polyhydric phenol, amine, etc.) (polyoxyalkylene chain have) compounds and mixtures thereof.
Polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, 1,3- and 1,4-butanediol, 1,2- and 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol and the like.
Here, it is preferable to use dipropylene glycol, glycerin, and trimethylolpropane as polyhydric alcohols from the viewpoint of improving the waterproof performance.
Examples of alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms include ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-, 1,3-, 1,4- and 2,3-butylene oxide.
Among these polyether polyols, those having a number average molecular weight of 100 to 50,000 are preferred, and those having a number average molecular weight of 200 to 20,000 are more preferred.

ポリエステルポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン又はトリメチロールプロパン等のポリオールとコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸等の飽和又は不飽和の多価カルボン酸、若しくはこれらの酸無水物との縮合生成物やポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。これらポリエステルポリオールは必要に応じ二種以上を混合使用することもできる。この中でも特に数平均分子量が100~50,000のものが好ましく、200~20,000のものがさらに好ましく使用できる。 Polyester polyols include polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, hexylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, glycerin or trimethylolpropane, and succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, fumaric acid, and the like. Acids, saturated or unsaturated polyvalent carboxylic acids such as phthalic acid, or condensation products thereof with acid anhydrides, polycaprolactone polyols, and the like can be mentioned. These polyester polyols can also be used in combination of two or more if necessary. Among these, those having a number average molecular weight of 100 to 50,000 are particularly preferred, and those having a number average molecular weight of 200 to 20,000 are more preferred.

ポリカーボネートポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール又はジプロピレングリコール等のポリオールと、ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等とを反応して得られるものが挙げられる。これらポリカーボネートポリオールは必要に応じ二種以上を混合使用することもできる。 Polycarbonate polyols include those obtained by reacting a polyol such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, hexylene glycol, diethylene glycol or dipropylene glycol with diethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate or the like. These polycarbonate polyols can also be used in combination of two or more if necessary.

<MDI系イソシアネート>
本発明で使用する有機ポリイソシアネートは、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ルポリイソシアネート及びそれらの変性体からなる群より選ばれる少なくとも1種(以下MDI系イソシアネートともいう)を含み、そのうちポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを必須とする有機ポリイソシアネートである。
ジフェニルメタンジイソシアネートとしては、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートのいずれであってもよく、また、これらの任意の混合物であってもよい。
ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートは、ジフェニルメタンジイソシアネートの多核縮合体であり、下記一般式(1)で表されるものである。

Figure 2023010510000001
(式中、nは1以上の整数を示し、好ましくは1~5整数である。)
ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートは、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート(ポリメリックMDI)と称されることもあり、二核体と称される1分子中にベンゼン環及びイソシアネート基を各2個有するジフェニルメタンジイソシアネート(モノメリックMDI)との混合物であってもよい。
ジフェニルメタンジイソシアネートの変性体としては、イソシアネート基の一部をビウレット、アロファネート、カルボジイミド、オキサゾリドン、アミド、イミド、イソシアヌレート、ウレトジオン等で変性したものが挙げられる。
これらの中でも、親油性を高め、樹脂強度を上げる観点から、MDI系イソシアネートの総質量に対して、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを20質量以上含有するものが好ましく、30質量以上含有するものがより好ましく、40質量以上含有するものがさらに好ましい。
また、得られるウレタンプレポリマーの粘性の観点から、MDI系イソシアネートの総質量に対して、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを70質量%以下含有するものが好ましく、60質量%以下含有するものがより好ましい。 <MDI isocyanate>
The organic polyisocyanate used in the present invention contains at least one selected from the group consisting of diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate and modified products thereof (hereinafter also referred to as MDI isocyanate), of which polymethylene polyphenyl poly It is an organic polyisocyanate that essentially contains an isocyanate.
The diphenylmethane diisocyanate may be any of 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, and any mixture thereof.
Polymethylene polyphenyl polyisocyanate is a polynuclear condensate of diphenylmethane diisocyanate and is represented by the following general formula (1).
Figure 2023010510000001
(In the formula, n represents an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 5.)
Polymethylene polyphenyl polyisocyanate, sometimes referred to as polymeric diphenylmethane diisocyanate (polymeric MDI), diphenylmethane diisocyanate (monomeric MDI ) may be a mixture.
Examples of modified diphenylmethane diisocyanate include those obtained by modifying a part of the isocyanate group with biuret, allophanate, carbodiimide, oxazolidone, amide, imide, isocyanurate, uretdione and the like.
Among these, from the viewpoint of increasing lipophilicity and increasing resin strength, those containing 20 mass or more of polymethylene polyphenyl polyisocyanate relative to the total mass of MDI-based isocyanate are preferable, and those containing 30 mass or more are more preferable. It is preferable to contain 40 mass or more, and more preferable.
In addition, from the viewpoint of the viscosity of the resulting urethane prepolymer, it preferably contains 70% by mass or less of polymethylene polyphenyl polyisocyanate, more preferably 60% by mass or less, relative to the total mass of the MDI isocyanate. .

<ウレタンプレポリマー>
プレポリマー化は、ポリオールおよび有機ポリイソシアネートを合成反応装置に仕込んで撹拌し、60~160℃で反応させて行なうことが通常である。本発明において、ポリオールとMDI系イソシアネートの反応当量比NCO/OHは、1.5~2.0である。NCO/OHを2.0以下とすることで、MDIモノマーが理論上残らない。
プレポリマー化の際、必要に応じて触媒を用いてもよい。触媒としては、トリエチルアミン、トリメチルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ステアリルアミン、ジメチルデシルアミン、N-エチルモルホリン、トリエチレンテトラミン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン等のアミン系触媒、モノブチルスズオキサイド、ジブチルスズオキサイド、テトラオクチルスズ、ジオクチルスズオキサイド、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート等のスズ系触媒を使用してもよい。
ウレタンプレポリマーのNCO含量は、好ましくは、0.50~4.00質量%、さらに好ましくは1.50~3.50質量%である。
<Urethane prepolymer>
Prepolymerization is usually carried out by charging a polyol and an organic polyisocyanate into a synthesis reactor, stirring them, and reacting them at 60 to 160°C. In the present invention, the reaction equivalent ratio NCO/OH of polyol and MDI isocyanate is 1.5 to 2.0. By setting the NCO/OH ratio to 2.0 or less, the MDI monomer theoretically does not remain.
If necessary, a catalyst may be used during prepolymerization. Catalysts include amine catalysts such as triethylamine, trimethylamine, dimethylmyristylamine, stearylamine, dimethyldecylamine, N-ethylmorpholine, triethylenetetramine, tolylenediamine, xylylenediamine, monobutyltin oxide, dibutyltin oxide, tetraoctyl Tin-based catalysts such as tin, dioctyltin oxide, dibutyltin dilaurate, and dioctyltin dilaurate may also be used.
The NCO content of the urethane prepolymer is preferably 0.50-4.00% by mass, more preferably 1.50-3.50% by mass.

<ウレタン系注入剤>
本発明のウレタンプレポリマーは、従来のMDI系ウレタンプレポリマーと同程度に低粘度でかつ水の存在下で発泡硬化体を形成するため、地山の空洞部やトンネル等の地中構造物における背面空隙の充填するための注入剤として好適に用いることができる。また、前記発泡硬化体は優れた止水効果を発揮することができるため、湧水や漏水箇所に注入する止水剤として特に好適に用いることができる。
<Urethane injection agent>
The urethane prepolymer of the present invention has a viscosity as low as that of conventional MDI-based urethane prepolymers and forms a foamed hardening body in the presence of water. It can be suitably used as an injection agent for filling the back cavity. In addition, since the foamed hardened material can exhibit an excellent water stopping effect, it can be particularly suitably used as a water stopping agent to be injected into spring water or a water leakage point.

<希釈剤>
本発明のウレタン系注入剤には、反応中及び反応後の増粘を抑制するため、必要に応じて希釈剤を配合することができる。希釈剤としては、高沸点で臭気が少なく、高引火点で活性水素を有しないものが好ましく、具体的には、プロピレンカーボネート、ガンマーブチロラクトン、植物油系脂肪酸エステル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、2-オキソ-4-メチル-1,3-ジオキソラン、メチルアセチルリシノレート、ブチルアセチルリシノレート、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、またはこれらの混合物が挙げられる。
希釈剤を使用する場合、本発明のウレタン系注入剤の全成分の総質量に対して20~60質量%の量にて使用することが好ましい。
<Diluent>
The urethane-based injection agent of the present invention may optionally contain a diluent in order to suppress thickening during and after the reaction. The diluent preferably has a high boiling point, little odor, a high flash point and no active hydrogen. Specifically, propylene carbonate, gamma butyrolactone, vegetable oil-based fatty acid ester, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol. Diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, 2-oxo-4-methyl-1,3-dioxolane, methyl acetyl ricinoleate, butyl acetyl ricinoleate, dimethyl glutarate, dimethyl succinate, dimethyl adipate, or mixtures thereof. be done.
When a diluent is used, it is preferably used in an amount of 20 to 60% by mass based on the total mass of all components of the urethane injection agent of the present invention.

<モノイソシアネート>
さらに本発明のウレタン系注入剤には、貯蔵安定性を向上するため、モノイソシアネートを配合することができる。モノイソシアネートとしては、オクタデシルイソシアネート、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、及びp-トルエンスルホニルイソシアネート(PTSI)などが挙げられる。なかでも、p-トルエンスルホニルイソシアネートが好ましい。
<Monoisocyanate>
Furthermore, the urethane-based injection agent of the present invention can be blended with monoisocyanate in order to improve storage stability. Monoisocyanates include octadecyl isocyanate, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane, p-toluenesulfonyl isocyanate (PTSI), and the like. Among them, p-toluenesulfonyl isocyanate is preferred.

<非MDI系イソシアネート>
さらに本発明のウレタン系注入剤には、低粘度化や高強度化のため、必要に応じて非MDI系イソシアネートを配合することができる。
非MDI系イソシアネートとしては、m-キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン4,4´-ジイソシアネート等の添加が可能であるが、法規制と安全性の観点からm-キシリレンジイソシアネートが好ましい。
<Non-MDI isocyanate>
Furthermore, the urethane-based injection agent of the present invention can be blended with a non-MDI-based isocyanate, if necessary, in order to lower the viscosity and increase the strength.
As the non-MDI isocyanate, m-xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate, etc. can be added. is preferred.

また、必要に応じて、整泡剤、消泡剤、架橋剤、着色剤、樹脂改質剤、難燃剤、紫外線吸収剤、耐久性改良剤等の添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で添加することができる。 In addition, if necessary, additives such as foam stabilizers, defoamers, cross-linking agents, coloring agents, resin modifiers, flame retardants, ultraviolet absorbers, and durability improvers are added to the extent that the objects of the present invention are not impaired. can be added at

本発明のウレタン系注入剤は、水の存在下で前記ウレタンプレポリマーが水と反応して発泡硬化体を形成するが、硬化反応を促進させるための配合剤として、トリエチルアミン、ジメチルトデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン等の三級アミンを添加することができる。 In the urethane-based injection agent of the present invention, the urethane prepolymer reacts with water in the presence of water to form a foamed cured product. Tertiary amines such as dimethyllaurylamine and dimethylmyristylamine can be added.

さらに、施工状況に応じて、本発明のウレタン系注入剤の他にエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂(メチルメタアクリレート等)、スチレン系樹脂などを併用してもよい。これらの樹脂を併用する場合、本発明の注入剤に用いるウレタンプレポリマーの質量に対して1~50質量%配合することができる。 Furthermore, epoxy resin, acrylic resin (such as methyl methacrylate), styrene resin, or the like may be used in combination with the urethane-based injection agent of the present invention, depending on the construction situation. When these resins are used in combination, they can be blended in an amount of 1 to 50% by mass based on the mass of the urethane prepolymer used in the injection agent of the present invention.

以下、実施例により本発明を説明する。ただし本発明は、これらの実施例及び比較例によって何ら制限されるものではない。なお、本実施例において、数平均分子量はGPCを用いて測定した。
<GPCの測定条件>
装置:東ソー製 HLC-8120GPC
溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.6ml/min
温度:40℃
試料濃度:0.1%
試料注入量:20μl
検出器:RI
The present invention will now be described with reference to examples. However, the present invention is in no way limited by these examples and comparative examples. In addition, in the present Example, the number average molecular weight was measured using GPC.
<GPC measurement conditions>
Apparatus: Tosoh HLC-8120GPC
Solvent: Tetrahydrofuran Flow rate: 0.6 ml/min
Temperature: 40°C
Sample concentration: 0.1%
Sample injection volume: 20 μl
Detector: RI

実施例1
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量1Lの合成装置にポリオールAとしてジエチレングリコールのエチレンオキサイドプロピレンオキサイドブロック付加物(付加した全アルキレンオキサイドの総質量に基いてエチレンオキサイド含量30質量%、数平均分子量3000)を9.0g、ペンタエリスリトールのプロピレンオキサイド付加物6.0g、低分子ポリオールとしてジプロピレングリコールを86.3g加えた。次いで同装置にイソシアネート成分としてポリメリックMDI(BASF INOAC ポリウレタン(株)製 商品名「ルプラネートM11S」)を350g、希釈剤としてプロピレンカーボネートを加え、100℃に昇温し4時間反応させて、NCO含量が11.1%のウレタンプレポリマーを得た。
最後に希釈剤としてヒマシ油脂肪酸エステル(伊藤製油(株)製 商品名「リックサイザーC-401」)40g、キシリレンジイソシアネート(三井化学(株)製 商品名「タケネート500」)を108g、シリコーン整泡剤(ダウ・東レ(株)製 商品名「VORASURF L-5340」)1.8g、p-トルエンスルホニルイソシアネート(VanDeMark Chemical Inc社製)3gを加えて、本発明のウレタン系注入剤1を得た。
Example 1
An ethylene oxide propylene oxide block adduct of diethylene glycol as polyol A (ethylene oxide content 30% by weight based on the total weight of all alkylene oxides added, number 9.0 g of an average molecular weight of 3000), 6.0 g of a propylene oxide adduct of pentaerythritol, and 86.3 g of dipropylene glycol as a low-molecular-weight polyol were added. Next, 350 g of polymeric MDI (manufactured by BASF INOAC Polyurethane Co., Ltd., trade name "Lupranate M11S") as an isocyanate component and propylene carbonate as a diluent were added to the same apparatus, and the temperature was raised to 100° C. and reacted for 4 hours to reduce the NCO content. 11.1% urethane prepolymer was obtained.
Finally, as diluents, 40 g of castor oil fatty acid ester (manufactured by Ito Oil Co., Ltd., trade name “Ricksizer C-401”), 108 g of xylylene diisocyanate (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., trade name “Takenate 500”), 1.8 g of a foaming agent (manufactured by Dow Toray Industries, Inc., trade name "VORASURF L-5340") and 3 g of p-toluenesulfonyl isocyanate (manufactured by VanDeMark Chemical Inc.) were added to obtain the urethane injection agent 1 of the present invention. rice field.

実施例2~12、比較例1~5
ポリオールA、ポリオールB、低分子ポリオール、イソシアネート及び希釈剤の種類と配合量を表3に記載の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、ウレタン系注入剤のサンプル液を得た。なお、表3中の各原料の略称は以下の通りである。
Examples 2-12, Comparative Examples 1-5
A sample liquid of a urethane-based injection agent was obtained in the same manner as in Example 1, except that the types and blending amounts of polyol A, polyol B, low-molecular-weight polyol, isocyanate, and diluent were changed as shown in Table 3. In addition, the abbreviation of each raw material in Table 3 is as follows.

Figure 2023010510000002
Figure 2023010510000002

Figure 2023010510000003
Figure 2023010510000003

<低分子ポリオール>
・DPG:ジプロピレングリコール
・PG:プロピレングリコール
・DEG:ジエチレングリコール
・EG:エチレングリコール
・1,4’-BG:1,4’-ブタンジオール
<MDI系イソシアネート>
・ポリメリックMDI:ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(BASF INOAC ポリウレタン(株)製 商品名「ルプラネートM20S」、「ルプラネートM11S」、「ルプラネートM5S」)
・混合MDI:4,4’-MDIと、2,4’-MDI(2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート)との混合物(東ソー(株)製 商品名「ミリオーネートNM))
・2,4’-MDI:2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(シグマアルドリッチジャパン製)
<希釈剤>
・GBL:ガンマーブチルラクトン
・PC:プロピレンカーボネート
・C-401:ヒマシ油脂肪酸エステル(伊藤製油(株)製 商品名「リックサイザーC-401」)
<非MDI系イソシアネート>
・XDI:キシリレンジイソシアネート(三井化学(株)製 商品名「タケネート500」)
<シリコーン整泡剤>
・L-5340:シリコーン系整泡剤(ダウ・東レ(株)製 商品名「VORASURF L-5340」)
<モノイソシアネート>
・PTSI:p-トルエンスルホニルイソシアネート
<Low-molecular-weight polyol>
・DPG: dipropylene glycol ・PG: propylene glycol ・DEG: diethylene glycol ・EG: ethylene glycol ・1,4′-BG: 1,4′-butanediol <MDI isocyanate>
・Polymeric MDI: polymethylene polyphenylene polyisocyanate (manufactured by BASF INOAC Polyurethane Co., Ltd., trade names “Lupranate M20S”, “Lupranate M11S”, “Lupranate M5S”)
- Mixed MDI: a mixture of 4,4'-MDI and 2,4'-MDI (2,4'-diphenylmethane diisocyanate) (trade name "Millionate NM" manufactured by Tosoh Corporation)
・2,4′-MDI: 2,4′-diphenylmethane diisocyanate (manufactured by Sigma-Aldrich Japan)
<Diluent>
・GBL: gamma butyl lactone ・PC: propylene carbonate ・C-401: castor oil fatty acid ester (trade name “Ricksizer C-401” manufactured by Ito Oil Co., Ltd.)
<Non-MDI isocyanate>
・XDI: Xylylene diisocyanate (trade name “Takenate 500” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)
<Silicone foam stabilizer>
・ L-5340: Silicone foam stabilizer (trade name “VORASURF L-5340” manufactured by Dow Toray Industries, Inc.)
<Monoisocyanate>
・PTSI: p-toluenesulfonyl isocyanate

[性能評価]
上記実施例1~12及び比較例1~5で得たウレタン系注入剤を以下(1)~(10)の性能評価試験に供した。結果を表3に示す。
[Performance evaluation]
The urethane injection agents obtained in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 5 were subjected to the following performance evaluation tests (1) to (10). Table 3 shows the results.

(1)粘度測定
JISK1557-5:2007プラスチック-ポリウレタン原料ポリオール試験方法に基づき、B型粘度計(ブルックフィールド社製)にてNo.2及びNo.3のローターを30~60rpmで回転させ、各サンプル液の20℃での粘度を測定した。
(2)NCO含量
JISK1603-1:2007のプラスチック-ポリウレタン原料芳香族イソシアネート試験に基づき測定した。
(3)4,4’-MDIモノマー残存量
液体クロマトグラフ装置HPLC-prominence(島津製作所製)及びカラムDevelosil C30-UG 5μm(野村化学製)を用い、THF:水=4:6にて検量線を作成して、各サンプル液に含有する4,4’-MDIモノマー残存量を測定した。
(4)サンプル外観
目視にて、サンプル液に濁りや不純物が発生していない透明な状態であることを確認し、透明であれば外観を良好とした。
(5)製品安定性
70℃で7日間静置した各サンプル液20℃での粘度を、(1)の測定方法に基づき測定した。
(6)硬化時間
ポリカップに20℃で温調した30gのサンプル液を添加し、ここにジメチルミリスチルアミン0.3gを加えてスパチュラーで10秒間攪拌する。さらに同じく20℃で温調した水3gを添加して10秒間攪拌する。混合液が発泡硬化して糸を引き始めた時間を計測して「硬化時間」とした。
(7)アスカーC硬度
上記(6)の試験で得られた硬化樹脂のアスカーC硬度をJIS K7312の「熱硬化性ポリウレタンエラストマー成形物の物理試験方法」に基づき測定した。
(8)発泡倍率
各サンプル液を発泡硬化させ、原液と比較して膨らんだ体積を比較した。
(9)収縮率
上記(6)の試験で得られた硬化樹脂の硬化24時間後の樹脂の収縮率を、硬化30分後の体積と比較して測定した。
(10)透水係数
上記(6)の試験で得られた硬化樹脂の透水係数を、JIS A1218(2009)の「土の透水試験方法」に準じて測定した。
(1) Viscosity measurement Based on JISK1557-5:2007 Plastics - polyurethane raw material polyol test method, No. Brookfield viscometer (Brookfield) was used. 2 and No. 3 was rotated at 30 to 60 rpm, and the viscosity of each sample liquid at 20°C was measured.
(2) NCO content Measured based on the JISK1603-1:2007 plastic-polyurethane raw material aromatic isocyanate test.
(3) 4,4'-MDI monomer residual amount Using a liquid chromatograph HPLC-prominence (manufactured by Shimadzu Corporation) and a column Develosil C30-UG 5 μm (manufactured by Nomura Chemical Co., Ltd.), THF: water = 4: 6 calibration curve was prepared to measure the residual amount of 4,4'-MDI monomer contained in each sample liquid.
(4) Appearance of sample It was visually confirmed that the sample liquid was transparent with no turbidity or impurities.
(5) Product Stability The viscosity of each sample liquid at 20° C. after standing at 70° C. for 7 days was measured according to the measuring method (1).
(6) Curing time 30 g of the sample solution temperature-controlled at 20°C is added to a plastic cup, 0.3 g of dimethylmyristylamine is added thereto, and the mixture is stirred with a spatula for 10 seconds. Further, 3 g of water temperature-controlled at 20° C. is added and stirred for 10 seconds. The time at which the mixed solution foamed and hardened and began to draw threads was measured and defined as "hardening time".
(7) Asker C hardness The Asker C hardness of the cured resin obtained in the above test (6) was measured based on JIS K7312 "Methods for physical testing of thermosetting polyurethane elastomer moldings".
(8) Expansion Ratio Each sample liquid was foamed and cured, and the expanded volume was compared with the undiluted liquid.
(9) Shrinkage ratio The shrinkage ratio of the cured resin obtained in the above test (6) after 24 hours of curing was measured by comparing with the volume after 30 minutes of curing.
(10) Permeability Coefficient The permeability coefficient of the cured resin obtained in the above test (6) was measured according to JIS A1218 (2009) "Method for testing soil permeability".

Figure 2023010510000004
Figure 2023010510000004

表3の結果に示すとおり、本発明に係るウレタン系注入剤は、(1)~(10)のいずれの性能においても優れているとする結果が得られた。
これに対し、各種比較例ではポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが存在しないためによる強度不足(比較例1,3)、有機ポリイソシアネートが過剰でポリオールのバランスが悪く発泡性が不良となり、セル崩壊等による低発泡(比較例2,3)、NCO/OHが2.0よりも大きいため、過剰な4,4’-MDIモノマーの残存(比較例2,4)、低分子ポリオールを添加しないでNCO/OHが2.0とした設計のために高粘度で長期保管性に乏しい(比較例5)といった問題点があった。さらに上記の理由から、比較的安定したセル発泡であった比較例5を除き、いずれも実施例よりも透水係数が大きく、十分な止水性能が期待できない。
As shown in Table 3, the urethane-based injection agent according to the present invention was found to be excellent in all of the properties (1) to (10).
On the other hand, in various comparative examples, the strength was insufficient due to the absence of polymethylene polyphenyl polyisocyanate (Comparative Examples 1 and 3), and the excessive amount of organic polyisocyanate resulted in poor polyol balance and poor foamability, and cell collapse and the like. Low foaming (Comparative Examples 2 and 3), excess 4,4'-MDI monomer remaining (Comparative Examples 2 and 4) due to NCO/OH being greater than 2.0, NCO/OH without addition of low-molecular-weight polyol Due to the design in which OH was 2.0, there were problems such as high viscosity and poor long-term storage stability (Comparative Example 5). Furthermore, for the above reason, except for Comparative Example 5 in which cell foaming was relatively stable, all the samples had a higher water permeability coefficient than those of Examples, and sufficient water stopping performance cannot be expected.

Claims (10)

ポリオールと、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ルポリイソシアネート及びそれらの変性体からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機ポリイソシアネートとを、
イソシアネート基とヒドロキシ基の当量比(NCO/OH)が1.5~2.0となるように反応させて得られる末端イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを主成分とするウレタン系注入剤であって、
前記ポリオールは、多価アルコールにエチレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドと炭素数3若しくは4のアルキレンオキサイドを付加重合させた数平均分子量が800以上7,000以下のポリオールAと、
多価アルコール又は多価フェノール類にプロピレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを、プロピレンオキサイドが80質量%以上となる割合で付加重合させた数平均分子量が300以上5,000以下のポリオールBと、
数平均分子量が300未満の2官能の低分子ポリオールとを含有し、
前記有機ポリイソシアネートは、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを含有する、
ウレタン系注入剤。
a polyol and at least one organic polyisocyanate selected from the group consisting of diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate and modified products thereof;
A urethane injection agent mainly composed of a urethane prepolymer having a terminal isocyanate group obtained by reacting such that the equivalent ratio (NCO/OH) of the isocyanate group and the hydroxy group is 1.5 to 2.0. ,
The polyol is a polyol A having a number average molecular weight of 800 or more and 7,000 or less obtained by addition polymerization of ethylene oxide alone or ethylene oxide and alkylene oxide having 3 or 4 carbon atoms to a polyhydric alcohol;
Polyol B having a number average molecular weight of 300 or more and 5,000 or less, obtained by addition polymerization of propylene oxide alone or ethylene oxide and propylene oxide to a polyhydric alcohol or polyhydric phenol at a ratio of 80% by mass or more of propylene oxide. When,
a bifunctional low-molecular-weight polyol having a number average molecular weight of less than 300,
The organic polyisocyanate contains polymethylene polyphenyl polyisocyanate,
Urethane injection.
前記有機ポリイソシアネートが、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを20~70質量%含有する、請求項1に記載のウレタン系注入剤。 The urethane-based injection agent according to claim 1, wherein the organic polyisocyanate contains 20 to 70% by mass of polymethylene polyphenyl polyisocyanate. 残存する未反応の4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートが5質量%以下である、請求項1又は2に記載のウレタン系注入剤。 3. The urethane-based injection agent according to claim 1, wherein the residual unreacted 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is 5% by mass or less. 前記ポリオールAが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、及びジプロピレングリコールからなる群から選択される少なくとも1種の多価アルコールにエチレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドと炭素数3若しくは4のアルキレンオキサイドを付加重合させたものである、請求項1~3のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。 The polyol A is at least one polyhydric alcohol selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and dipropylene glycol, and ethylene oxide alone or ethylene oxide and an alkylene oxide having 3 or 4 carbon atoms added thereto. The urethane-based injection agent according to any one of claims 1 to 3, which is polymerized. 前記ポリオールBが、グリセリン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、及びビスフェノールAからなる群から選択される少なくとも1種の多価アルコール又は多価フェノール類にプロピレンオキサイドを単独又はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを、プロピレンオキサイドが80質量%以上となる割合で付加重合させたものである、請求項1~4のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。 The polyol B is at least one polyhydric alcohol or polyhydric phenol selected from the group consisting of glycerin, diglycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, sorbitol, and bisphenol A, and propylene oxide alone or in combination with ethylene oxide. The urethane-based injection agent according to any one of claims 1 to 4, which is obtained by addition-polymerizing propylene oxide and propylene oxide at a rate of 80 mass% or more of propylene oxide. 前記低分子ポリオールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、及び1,4-ブタンジオールからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。 Claims 1 to 1, wherein the low-molecular-weight polyol is at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol. 6. The urethane-based injection agent according to any one of 5. さらに希釈剤を含有する、請求項1~6のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。 The urethane injection agent according to any one of claims 1 to 6, further comprising a diluent. 前記希釈剤が、プロピレンカーボネート、ガンマーブチルラクトン、植物油系脂肪酸エステル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、2-オキソ-4-メチル-1,3-ジオキソラン、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチル及びアジピン酸ジメチルからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項7に記載のウレタン系注入剤。 The diluent is propylene carbonate, gamma butyl lactone, vegetable oil fatty acid ester, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, 2-oxo-4-methyl-1,3-dioxolane, dimethyl glutarate, 8. The urethane injection agent according to claim 7, which is at least one selected from the group consisting of dimethyl succinate and dimethyl adipate. さらにモノイソシアネートを含有する、請求項1~8のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。 The urethane injection agent according to any one of claims 1 to 8, further comprising a monoisocyanate. さらに硬化促進剤を含有する請求項1~9のいずれか1項に記載のウレタン系注入剤。 The urethane injection agent according to any one of claims 1 to 9, further comprising a curing accelerator.
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