JP2916967B2 - 架橋ポリウレタンエラストマーの製造方法 - Google Patents

架橋ポリウレタンエラストマーの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性に優れた架橋パ
ラフェニレンジイソシアネート系ポリウレタンエラスト
マーの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、引張強さ、反発弾性などの特性に
優れた注型ウレタンエラストマーとしては、ジフェニル
メタンジイソシアネート系のものが知られている。一
方、硬化性ウレタンエラストマーについては、トリレン
ジイソシアネート末端プレポリマーを4,4′−ジアミ
ノ−3,3′−ジクロロジフェニルメタンで硬化させる
硬化性樹脂組成物が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ジ
フェニルメタンジイソシアネート系注型ウレタンエラス
トマーは、耐熱性に欠けているため、耐熱性が要求され
る用途に対して制約をうけている。また、前記のトリレ
ンジイソシアネート系の硬化性樹脂組成物は、トリレン
ジイソシアネートが特定化学物質に指定されていること
などから、その取扱作業上注意を必要とするところがあ
る。本発明は、耐熱性およびその他の諸物性と共に作業
性にも優れた架橋ポリウレタンエラストマーの製造方法
を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、下記成分(A)と(B)をNCO/O
Hのモル比1.1〜5/1の割合で反応させてイソシア
ネート含量5〜15重量%のイソシアネート末端プレポ
リマーを合成し、次いでこのイソシアネート末端プレポ
リマーと2個以上の活性水素基を有する化合物を活性水
素基/イソシアネート基の当量比0.8〜1.2/1の
割合で注型一次架橋反応させ更に二次架橋反応させるこ
と、を特徴とする架橋ポリウレタンエラストマーの製造
方法である。 (A)ナフチレンジイソシアネートを除く有機ポリイソ
シアネート。 (B)パラフェニレンジイソシアネートと数平均分子量
400〜8000のポリオール化合物をNCO/OHの
モル比0.1〜0.9/1の割合で反応させて得られる
水酸基価25〜120(mgKOH/g)のウレタン変
性ポリオール。
【0005】また本発明は、下記成分(A)と(B)と
(C)をイソシアネート基/活性水素基のモル比1.1
〜5/1の割合で反応させてイソシアネート含量5〜1
5重量%のイソシアネート末端プレポリマーを合成し、
次いでこのイソシアネート末端プレポリマーと2個以上
の活性水素基を有する化合物を活性水素基/イソシアネ
ート基の当量比0.8〜1.2/1の割合で注型一次架
橋反応させ更に二次架橋反応させること、を特徴とする
架橋ポリウレタンエラストマーの製造方法である。 (A)ナフチレンジイソシアネートを除く有機ポリイソ
シアネート。 (B)パラフェニレンジイソシアネートと数平均分子量
400〜8000のポリオール化合物をNCO/OHの
モル比0.1〜0.9/1の割合で反応させて得られる
水酸基価25〜120(mgKOH/g)のウレタン変
性ポリオール。 (C)上記成分(B)以外の、2個以上の活性水素基を
有する化合物。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の架橋ポリウレタンエラス
トマーの製造に使用されるウレタン変性ポリオールは、
分子内にウレタン基を有しかつ末端に2個以上の水酸基
を有する。ウレタン変性ポリオールの水酸基価は、25
〜120(mgKOH/g)の範囲である。
【0007】ウレタン変性ポリオールの形成に用いられ
るポリオール化合物は、例えば、ポリエーテルポリオー
ル、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、カ
ーボネートポリオール、ラクトンポリオール、フェノー
ルレジンポリオール、エポキシポリオール、ブタジエン
ポリオール、アクリル/スチレン/ビニル付加または分
散ポリマーポリオール、ウレア分散ポリオールであり、
それらの数平均分子量は400〜8000である。
【0008】前記ウレタン変性ポリオールは、分子内に
ウレア基あるいはチオウレタン基を有していてもよい。
前記ウレタン変性ポリオールの形成において、パラフェ
ニレンジイソシアネートを分子内に完全に組み込むため
には、パラフェニレンジイソシアネートとポリオール化
合物とは、NCO/OHのモル比が0.1〜0.9/1
の割合で反応させる必要がある。
【0009】本発明におけるイソシアネート末端プレポ
リマーの形成に用いるナフチレンジイソシアネートを除
く有機ポリイソシアネートは、例えば、ジフェニルメタ
ンジイソシアネート、ト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、ドデカンジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、パラフェニレンジイ
ソシアネート、トランスシクロヘキサンジイソシアネー
ト、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイ
ソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等であ
り、さらに具体的には、2,4−トリレンジイソシアネ
ート、2,6−トリレンジイソシアネート、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、キシリレン−1,3−ジイソシ
アネート、キシリレン−1,4−ジイソシアネート等の
前記ポリイソシアネートの異性体、あるいはこれらのポ
リイソシアネートの一部を、その取扱い、低毒化等を考
慮して、ウレタン、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
アヌレートなどに変性した誘導体等である。これらの単
独または二種以上の混合物を併用することができる。
【0010】本発明におけるイソシアネート末端プレポ
リマーの形成には、ナフチレンジイソシアネートを除く
有機ポリイソシアネートと反応させる上記のウレタン変
性ポリオールの他に、場合により、このウレタン変性ポ
リオール以外の2個以上の活性水素基を有する化合物つ
まりポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオー
ル、アクリルポリオール、カーボネートポリオール、ラ
クトンポリオール、フェノールレジンポリオール、エポ
キシポリオール、ブタジエンポリオール、アクリル/ス
チレン/ビニル付加または分散ポリマーポリオール、ウ
レア分散ポリオールなどの特殊ポリオールを併用するこ
とができ、これらの数平均分子量は通常400〜800
0である。その他の2個以上の活性水素基を有する化合
物としては、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジア
ミン、トルエンジアミン、フェニレンジアミン、ジチオ
メチルジアミノトルエン等、あるいは2−メルカプトエ
タノール等のアミノ基、イミノ基あるいはチオール基を
有する化合物を挙げることができる。つまり、上記のウ
レタン変性ポリオールとそれ以外の前記2個以上の活性
水素基を有する化合物は、混合して用いることも可能で
ある。前記イソシアネート末端プレポリマーの形成にお
いて、ナフチレンジイソシアネートを除く有機ポリイソ
シアネートとウレタン変性ポリオールと場合によりこれ
以外の2個以上の活性水素基を有する化合物とは、特に
耐熱性を向上させるためNCO/OH又はイソシアネー
ト基/活性水素基のモル比が1.1〜5/1の割合で反
応させる必要がある。形成したイソシアネート末端プレ
ポリマーのイソシアネート含量は5〜15重量%の範囲
である。
【0011】本発明の架橋ポリウレタンエラストマーの
製造には、前記イソシアネート末端プレポリマーと反応
させる2個以上の活性水素基を有する化合物を使用す
る。この2個以上の活性水素基を有する化合物としては
前記ウレタン変性ポリオール以外に、具体的には例え
ば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジ
オール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、メチル
ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘ
キサンジメタノール、ヒドロキノン−ビス(2−ヒドロ
キシエチル)エーテル、ジエチレングリコール、ジプロ
ピレングリコール等のグリコール類や、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオー
ル、1,2,4−ブタントリオール、1,1,1−トリ
ス(ヒドロキシメチル)プロパン、ジグリセリン、ペン
タエリスリトール、トリメチロールエタン、トリイソプ
ロパノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロ
パノールアミン、クォドロール、三菱ガス化学株式会社
製のエステルグリコール等の多価アルコール類や、3,
3′−ジクロロ−4,4′−ジアミノジフェニルメタン
等の多価アミン類を挙げることができ、これらは単独ま
たは二種以上の混合物を用いることができる。
【0012】本発明の架橋ポリウレタンエラストマーの
製造方法において、前記の2個以上の活性水素基を有す
る化合物は、イソシアネート末端プレポリマーに対し
て、その活性水素基濃度とイソシアネート末端プレポリ
マーの有するイソシアネート基濃度との比、すなわち活
性水素基/イソシアネート基の当量比が0.8〜1.2
/1になるように配合される。
【0013】この際、必要に応じて反応触媒、添加剤等
を用いても良い。本発明の架橋ポリウレタンエラストマ
ーの製造において好適な注型架橋は、まず、イソシアネ
ート末端プレポリマーと前記の2個以上の活性水素基を
有する化合物の混合液を予め加熱された型に注入し、室
温〜160℃の温度にて反応架橋させる。この一時架橋
の後、常法に従って二次架橋させ、熟成した後、架橋ポ
リウレタンエラストマーを得る。
【0014】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例によりなんら限定されるものでは
ない。 実施例1(ウレタン変性ポリオールの製造) 溶解させたポリテトラメチレンエーテルグリコール(保
土谷化学工業株式会社製PTG−650SN、数平均分
子量650、水酸基価173)89重量部をガラス製四
つ口フラスコに仕込み、次いでNCO/OHモル比が
0.5/1となるように、パラフェニレンジイソシアネ
ート(デュポン社製ハイレン−P)11重量部を固体の
まま加え、窒素雰囲気中で攪拌しつつ、80℃の温度で
反応させ、両末端水酸基とウレタン基を有する変性ポリ
オールを得た。得られたウレタン変性ポリオールの水酸
基価は76.9であった。
【0015】 実施例2(イソシアネート末端プレポリマーの製造) 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(日本ポリウレタン工業株式会社
製ミリオネートMT)31重量部およびカルボジイミド
変性液状MDI(日本ポリウレタン工業株式会社製ミリ
オネートMTL−C)3重量部をガラス製四つ口フラス
コに仕込み、次いでNCO/OHモル比が約3/1とな
るように、実施例1で得たウレタン変性ポリオール40
重量部およびポリテトラメチレンエーテルグリコール
(保土谷化学工業株式会社製PTG−1500、数平均
分子量1500、水酸基価74.8)26重量部を窒素
雰囲気中で攪拌しつつ、60〜70℃の温度で3時間反
応させて、イソシアネート末端プレポリマーを得た。得
られたイソシアネート末端プレポリマーの残存イソシア
ネート基量は7.5重量%であった。
【0016】 実施例3(架橋ポリウレタンエラストマーの製造) 実施例2において得られたイソシアネート末端プレポリ
マーに、OH/NCO当量比が0.95/1となるよう
に、硬化剤として1,4−ブタンジオールを加え、その
混合液が透明になるまで攪拌した後、真空ポンプ10To
rr以下の減圧度で発泡がおさまるまで脱泡を行った。こ
の混合液を120℃に予熱された3mm厚シート用ステン
レス製モールドに注入し、120℃で10時間キュアを
行った。こうして得られた板状ポリウレタンを室温で1
週間熟成し、架橋ポリウレタンエラストマーを得た。
【0017】〔性能試験〕 物理特性値は、JIS K 6301法に従って測定し
た。軟化温度は、動的粘弾性測定により評価を行った。
E′150 /E′25は、150℃での貯蔵弾性率/25℃
での貯蔵弾性率を表し、動的粘弾性測定により評価を行
った。そしてロール耐久試験は、回転数200rpm 、線
圧50kg/cmで試験開始して3時間後のロール表面の温
度変化を測定した。その結果を表1にまとめて示す。
【表1】 耐熱性の評価は、軟化温度が高く、E′150 /E′25
値が大きく、そしてロール耐久試験ではロール表面の温
度変化が少ないほど、耐熱性が優れている。
【0018】 実施例4(イソシアネート末端プレポリマーの製造) 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(日本ポリウレタン工業株式会社
製ミリオネートMT)36重量部およびカルボジイミド
変性液状MDI(日本ポリウレタン工業株式会社製ミリ
オネートMTL−C)4重量部をガラス製四つ口フラス
コに仕込み、次いでNCO/OHモル比が約4/1とな
るように、実施例1で得たウレタン変性ポリオール60
重量部を窒素雰囲気中で攪拌しつつ、60〜70℃の温
度で3時間反応させて、イソシアネート末端プレポリマ
ーを得た。得られたイソシアネート末端プレポリマーの
残存イソシアネート基量は9.5重量%であった。
【0019】 実施例5(架橋ポリウレタンエラストマーの製造) 実施例4において得られたイソシアネート末端プレポリ
マーに、OH/NCO当量比が0.95/1となるよう
に、硬化剤として1,4−ブタンジオール35重量部と
実施例1で得たウレタン変性ポリオール65重量部との
混合液を加え、その混合液が透明になるまで攪拌した
後、真空ポンプ10Torr以下の減圧度で発泡がおさまる
まで脱泡を行った。この混合液を120℃に予熱された
3mm厚シート用ステンレス製モールドに注入し、120
℃で10時間キュアを行った。こうして得られた板状の
架橋ポリウレタンエラストマーを、実施例3と同様にし
て物理特性等を測定した。その結果を表1にまとめて示
す。
【0020】比較例 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(日本ポリウレタン工業株式会社
製ミリオネートMT)31重量部およびカルボジイミド
変性液状MDI(日本ポリウレタン工業株式会社製ミリ
オネートMTL−C)3重量部をガラス製四つ口フラス
コに仕込み、次いでNCO/OHモル比が約3/1とな
るようにポリテトラメチレンエーテルグリコール(保土
谷化学工業株式会社製PTG−1500、数平均分子量
1500、水酸基価74.8)66重量部を窒素雰囲気
中で攪拌しつつ、60〜70℃の温度で3時間反応させ
て、イソシアネート末端プレポリマーを得た。得られた
イソシアネート末端プレポリマーの残存イソシアネート
基量は7.5重量%であった。このようにして得られた
イソシアネート末端プレポリマーに、OH/NCO当量
比が0.95/1となるように、硬化剤として1,4−
ブタンジオールを加え、その混合液が透明になるまで攪
拌した後、真空ポンプ10Torr以下の減圧度で発泡がお
さまるまで脱泡を行った。この混合液を120℃に予熱
された3mm厚シート用ステンレス製モールドに注入し、
120℃で10時間キュアを行った。こうして得られた
板状ポリウレタンエラストマーを、実施例3と同様にし
て物理特性等を測定した。その結果を表1にまとめて示
す。
【0021】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明により、架
橋ポリウレタンエラストマーの製造の際に、パラフェニ
レンジイソシアネートを予め硬化剤のポリオール成分及
びイソシアネート成分中に組み込ませたので、パラフェ
ニレンジイソシアネートの昇華性、臭気を抑制してその
取扱い作業を安全かつ容易に行うことができ、しかも耐
熱性その他の諸物性に優れた架橋ポリウレタンエラスト
マーを製造することができる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記成分(A)と(B)をNCO/OH
    のモル比1.1〜5/1の割合で反応させてイソシアネ
    ート含量5〜15重量%のイソシアネート末端プレポリ
    マーを合成し、次いでこのイソシアネート末端プレポリ
    マーと2個以上の活性水素基を有する化合物を活性水素
    基/イソシアネート基の当量比0.8〜1.2/1の割
    合で注型一次架橋反応させ更に二次架橋反応させるこ
    と、を特徴とする架橋ポリウレタンエラストマーの製造
    方法。 (A)ナフチレンジイソシアネートを除く有機ポリイソ
    シアネート。 (B)パラフェニレンジイソシアネートと数平均分子量
    400〜8000のポリオール化合物をNCO/OHの
    モル比0.1〜0.9/1の割合で反応させて得られる
    水酸基価25〜120(mgKOH/g)のウレタン変
    性ポリオール。
  2. 【請求項2】 下記成分(A)と(B)と(C)をイソ
    シアネート基/活性水素基のモル比1.1〜5/1の割
    合で反応させてイソシアネート含量5〜15重量%のイ
    ソシアネート末端プレポリマーを合成し、次いでこのイ
    ソシアネート末端プレポリマーと2個以上の活性水素基
    を有する化合物を活性水素基/イソシアネート基の当量
    比0.8〜1.2/1の割合で注型一次架橋反応させ更
    に二次架橋反応させること、を特徴とする架橋ポリウレ
    タンエラストマーの製造方法。 (A)ナフチレンジイソシアネートを除く有機ポリイソ
    シアネート。 (B)パラフェニレンジイソシアネートと数平均分子量
    400〜8000のポリオール化合物をNCO/OHの
    モル比0.1〜0.9/1の割合で反応させて得られる
    水酸基価25〜120(mgKOH/g)のウレタン変
    性ポリオール。 (C)上記成分(B)以外の、2個以上の活性水素基を
    有する化合物。
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