JP2995082B2 - 共重合ポリオール - Google Patents

共重合ポリオール

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晴比古 川上
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規のポリエーテル・アミド・エステル共重
合ポリオールに関する。
更に詳しくは、ポリイソシアネートと反応させてポリ
ウレタンフォームを得るため使用される新規のポリエー
テル・アミド・エステル共重合ポリオールに関する。
本発明により得られるポリエーテル・アミド・エステ
ル共重合ポリオールは、建材、冷蔵庫、冷凍庫等の断熱
材の原料として使用できる。
ポリウレタンフォームを得る方法としては、注入法、
スプレー法、反応射出成形(RIM)法等があるが、本発
明により得られるポリエーテル・アミド・エステル共重
合ポリオールは、いずれの方法にも適用できる特徴を有
している。
〔従来の技術〕
ポリウレタンフォームの断熱性を向上するため従来よ
り種々の検討がなされてきた。初期のポリウレタンフォ
ームではポリオールとしてしょ糖、ソルビトールを主原
料とし、グリセリン、水などで粘度調整した組成物が用
いられてきた。さらにフォームの断熱性向上を目的にア
ミン系化合物を原料としたポリオールを含む処方が開発
された。(特開昭57−162717号公報、特開昭57−151613
号公報、特開昭58−152014号公報ほか) アミン系化合物を原料とするポリオールは、エチレン
ジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラ
ミン、テトラエチレンペンタミン、トリレンジアミン、
ジフェニルメタンジアミン、トリエタノールアミン等の
アミン化合物にアルキレンオキサイドを付加して得られ
るポリオキシアルキレンポリオールが用いられる。これ
らのアミンベースポリオールは高反応性であり、得られ
るウレタンフォームの熱伝導率が低いという特徴を有し
ているため単独または他のポリオールと併用してポリウ
レタンフォーム用原料として広範囲に使用されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、これら従来のアミンベースポリオール
は高い反応性を有しているにもかかわらず、スプレー法
によるウレタンフォーム製造時、特に垂直面に塗布しフ
ォームを形成させる時では、フォーム硬化直前に垂直面
に沿ってフォーム原液が垂れ落ちるという欠点がある。
更に、寒冷地で断熱工事を現場施工する時、被塗布材
温度が極めて低くなっているため、フォーム原液の垂れ
は著しくなる傾向がある。
一方、従来のアミンベースポリオールより得られるフ
ォームは、低温での寸法安定性が悪く、被塗布材との剥
離の原因にもなっている。
本発明の目的は、非常に低い温度でもポリイソシアネ
ートとの反応性に優れ、かつ、低温寸法安定性において
も優れたポリウレタンフォームを製造できるポリエーテ
ル・アミド・エステル共重合ポリオールを提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した
結果、本発明に至った。
すなわち、本発明はトリス(2−アミノエチル)アミ
ンに有機酸無水物をトリス(2−アミノエチル)アミン
の1級アミノ基当り0.1〜1モル、及びアルキレンオキ
サイドを0.8〜4モル反応させて得られるポリエーテル
・アミド・エステル共重合ポリオールである。
本発明で用いられるトリス(2−アミノエチル)アミ
ンは米国特許第4,721,811号公報に開示されているよう
にトリス(2−シアノメチル)アミンの還元により得ら
れる。
本発明に用いられる有機酸無水物としては、無水コハ
ク酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメ
リット酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水マレ
イン酸等が挙げられ、単独あるいは2種類以上併用する
ことができる。
本発明に用いられる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、ブチレン
オキサイド、スチレンオキサイド等が挙げられ、単独あ
るいは2種類以上併用することができる。
本発明に用いられる重合触媒としては水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩、炭酸
水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭
酸塩及びアルキル第2、第3アミンなどが挙げられる。
本発明のポリエーテル・アミド・エステル共重合ポリ
オールは、トリス(2−アミノエチル)アミンに有機酸
無水物をトリス(2−アミノエチル)アミンの1級アミ
ノ基当り0.1〜1モル、及びアルキレンオキサイドを0.8
〜4モルを触媒存在下、または不存在下で反応させて得
られる。
トリス(2−アミノエチル)アミンの1級アミノ基当
り有機酸無水物が0.1モル未満であるとポリイソシアネ
ートとの相溶性が悪くなる。また、1モルを超えるとポ
リオールの粘度が高くなり、作業性が悪くなる。
トリス(2−アミノエチル)アミンの1級アミノ基当
りにアルキレンオキサイドを0.8モル未満しか反応させ
ない場合にはカルボン酸が残存してしまいウレタンフォ
ームを製造する際、ポリイソシアネートとの反応性が悪
くなる傾向にある。また、4.0モルを超える場合にはポ
リイソシアネートと反応させて得られるウレタンフォー
ムのフォームの圧縮強度が低くなる傾向にある。
本発明のポリエーテル・アミド・エステル共重合ポリ
オールの製造方法としては、オートクレーブ中にトリス
(2−アミノエチル)アミン及び有機酸無水物を仕込
み、更に、アルキレンオキサイドを添加し反応させる。
触媒は必要に応じ添加する。反応温度は90〜130℃が好
ましい。90℃未満だと反応が進行し難く、130℃を超え
ると副反応が起き易くなる傾向にある。
触媒として、アルカリ金属を使用した場合にはリン
酸、塩酸、硫酸、酢酸、乳酸等の酸でアルカリ金属触媒
を中和塩にした後、塩を濾別してポリエーテル・アミド
・エステル共重合ポリオールを得る。
[実施例] 以下、実施例により本発明を説明する。
尚、水酸基価(以下OH価という)、酸価及び粘度の測
定はJISK−1557に従った。ポリウレタンフォームの圧縮
強度の測定はASTM D 1621に準じて行った。
実施例1 トリス(2−アミノエチル)アミン234.2g(1.6モ
ル)、無水フタル酸76.8g(0.48モル)及びジメチルパ
ルミチルアミン3.4gを内容積2のオートクレーブに仕
込み、オートクレーブ内を乾燥窒素で置換した後、昇温
し100℃に設定した。次いで、オートクレーブ内圧が4kg
/cm2Gに保たれるように、825.9g(16.7モル)のプロピ
レンオキサイドを5時間かけて添加した。更に、オート
クレーブの内圧が1kg/cm2Gを示すまで4時間撹拌しなが
ら反応し続けた。反応終了後、残存するプロピレンオキ
サイドを減圧により除去し内温を室温に戻して内容物を
取り出した。得られた製品は茶褐色の透明液体でOH価47
2mgKOH/g、粘度は13000cp/25℃、酸価は0.8mgKOH/gであ
った。
実施例2 トリス(2−アミノエチル)アミン391g(2.67モ
ル)、無水コハク酸801.6g(8.02モル)及びジメチルエ
タノールアミン4.5gを内容積2のオートクレーブに仕
込み、オートクレーブ内を乾燥窒素で置換した後、昇温
し100℃に設定した。次いで、オートクレーブ内圧が4kg
/cm2Gに保たれるように153.0g(2.64モル)のプロピレ
ンオキサイドを3時間かけて添加した。更に、オートク
レーブの内圧が1kg/cm2Gを示すまで2時間撹拌しながら
反応を続けた後、オートクレーブの内圧を窒素で2kg/cm
2Gまで加圧し内圧が4kg/cm2Gに保たれるように、153.0g
(3.47モル)のエチレンオキサイドを2時間かけて添加
した。次いで、オートクレーブの内圧が2kg/cm2Gを示す
まで1時間30分撹拌しながら反応を続けた。反応終了
後、残存するエチレンオキサイドを減圧により除去し内
温を室温に戻して内容物を取り出した。得られた製品は
茶褐色の透明液体でOH価は508mgKOH/g、粘度は25000cp/
25℃、酸価は0.9mgKOH/gであった。
実施例3 トリス(2−アミノエチル)アミン249.8g(1.7モ
ル)、無水フタル酸320.0g(2.0モル)及びジメチルパ
ルミチルアミン3.1gを内容積2のオートクレーブに仕
込み、オートクレーブ内を乾燥窒素で置換した後、昇温
し100℃に設定した。次いで、オートクレーブ内圧が4kg
/cm2Gに保たれるように313.3g(5.4モル)のプロピレン
オキサイドを3時間かけて添加した。更に、オートクレ
ーブの内圧が1kg/cm2Gを示すまで2時間撹拌しながら反
応を続けた後、オートクレーブの内圧を窒素で2kg/cm2G
まで加圧し内圧が4kg/cm2Gに保たれるように134.2g(3.
05モル)のエチレンオキサイドを2時間かけて添加し
た。次いで、オートクレーブの内圧が2kg/cm2Gを示すま
で1時間30分撹拌しながら反応を続けた。反応終了後、
残存するエチレンオキサイドを減圧により除去し内温を
室温に戻して内容物を取り出した。得られた製品は茶褐
色の透明液体でOH価は382mgKOH/g、粘度は18000cp/25
℃、酸価は0.3mgKOH/gであった。
実施例4 トリス(2−アミノエチル)アミン393.0g(2.67モ
ル)及び無水フタル酸641.8g(4.0モル)を内容積2
のオートクレーブに仕込み、オートクレーブ内を乾燥窒
素で置換した後、昇温し100℃に設定した。次いで、オ
ートクレーブ内圧4kg/cm2Gに保たれるように465.5g(8.
02モル)のプロピレンオキサイドを4時間かけて添加し
た。更に、オートクレーブの内圧が1kg/cm2Gを示すまで
3時間撹拌しながら反応を続けた。反応終了後、残存す
るプロピレンオキサイドを減圧により除去し、内温を室
温に戻して内容物を取り出した。得られた製品は茶褐色
の透明液体でOH価は495mgKOH/g、粘度は28000cp/25℃、
酸価は0.9mgKOH/gであった。
実施例5 トリス(2−アミノエチル)アミン382.0g(2.6モ
ル)、無水フタル酸499.0g(3.12モル)及び水酸化カリ
ウム4.7gを内容積2のオートクレーブに仕込み、オー
トクレーブ内を乾燥窒素で置換した後、昇温し100℃に
設定した。次いで、オートクレーブ内圧4kg/cm2Gに保た
れるように674.8g(11.6モル)のプロピレンオキサイド
を4時間かけて添加した。更に、オートクレーブの内圧
が1kg/cm2Gを示すまで3時間撹拌しながら反応を続け
た。反応終了後、残存するプロピレンオキサイドを減圧
により除去し、水酸化カリウムを当量のリン酸で中和し
た後、塩を濾別し内温を室温に戻して内容物を取り出し
た。得られた製品は茶褐色の透明液体でOH価は456mgKOH
/g、粘度は11000cp/25℃、酸価は0.2mgKOH/gであった。
比較例1 トリス(2−アミノエチル)アミン352.6g(2.4モ
ル)、無水コハク酸38.4(0.24モル)及びジメチルパル
ミチルアミン4.5gを内容積2のオートクレーブに挿入
した。オートクレーブ内を乾燥窒素で置換した後、昇温
し100℃に設定した。オートクレーブ内圧4kg/cm2Gに保
たれるように1108.0g(19.1モル)のプロピレンオキサ
イドを4時間かけて添加した。更に、オートクレーブの
内圧が1kg/cm2Gを示すまで3時間撹拌しながら反応を続
けた。反応終了後、残存するプロピレンオキサイドを減
圧により除去し、内温を室温に戻して内容物を取り出し
た。得られた製品は茶褐色の透明液体でOH価は462mgKOH
/g、粘度は12000cp/25℃、酸価は0.1mgKOH/gであった。
比較例2 トリス(2−アミノエチル)アミン392.2g(2.67モ
ル)、無水コハク酸854.4g(8.54モル)及びジメチルパ
ルミチルアミン4.5gを内容積2のオートクレーブに仕
込み、オートクレーブ内を乾燥窒素で置換した後、昇温
し100℃に設定し、オートクレーブ内圧が4kg/cm2Gに保
たれるように125.5g(2.2モル)のプロピレンオキサイ
ドを3時間かけて添加した。更に、オートクレーブの内
圧が1kg/cm2Gを示すまで2時間撹拌しながら反応を続け
た後、オートクレーブの内圧を窒素で2kg/cm2Gまで加圧
し、内圧が4kg/cm2Gに保たれるように125.5g(2.85モ
ル)のエチレンオキサイドを2時間かけて添加した。次
いで、オートクレーブの内圧が2kg/cm2Gを示すまで1時
間30分撹拌しながら反応を続けた。反応終了後、残存す
るエチレンオキサイドを減圧により除去し内温を室温に
戻して内容物を取り出した。得られた製品は茶褐色の透
明液体でOH価は520mgKOH/g、粘度は48000cp/25℃、酸価
は1.7mgKOH/gであった。
比較例3 ジエチレントリアミン309g(3.0モル)、無水コハク
酸300g(3.0モル)及びジメチルパルミチルアミン4.5g
を内容積2のオートクレーブに仕込み、オートクレー
ブ内を乾燥窒素で置換した後、昇温し100℃に設定し
た。次いで、オートクレーブ内圧4kg/cm2Gに保たれるよ
うに886.5g(15.3モル)のプロピレンオキサイドを4時
間かけて添加した。更に、オートクレーブの内圧が1kg/
cm2Gを示すまで3時間撹拌しながら反応を続けた。反応
終了後、残存するプロピレンオキサイドを減圧により除
去し、内温を室温に戻して内容物を取り出した。得られ
た製品は茶褐色の透明液体でOH価は501mgKOH/g、粘度は
12800cp/25℃、酸価は1.6mgKOH/gであった。
以上の結果を第1表に示す。
上記実施例で得られたポリオキシアルキレンポリオー
ル100gにシリコン整泡剤L−5420(日本ユニカ社品)1.
5g、フレオン11B(三井フロロケミカル(株)社製)40
g、テトラメチルヘキサメチレンジアミン(活材ケミカ
ル社品)0.2gを加え良く混合してレジン液とし、温度を
5℃に調整したジフェニルメタンジイソシアネート(三
井東圧化学(株)社製MDI−CR200 NCO%31.3)をレジン
液の活性水素と反応する量を標準にして1.10倍量加え激
しくかき混ぜて、縦20cm×横20cm×高さ20cmの段ボール
製の箱に注入した。発泡により色が変わる時間(クリー
ムタイム)、フォームが糸を引く時間(ゲルタイム)を
測定した後に室温で24時間熟成後、得られたポリウレタ
ンフォームの圧縮強度および低温寸法変化率を測定し
た。低温寸法変化率は−30℃に24時間放置した後の厚さ
方向の寸法変化率を測定した。以上の結果を第2表に示
す。
〔発明の効果〕
従来のアミンを開始剤とするポリオキシアルキレンポ
リオールと比較し、本発明のポリエーテル・アミド・エ
ステル共重合ポリオールは、非常に低い温度でもポリイ
ソシアネートとの反応に優れ、更に、低温寸法安定性性
においても非常に優れたポリウレタンフォームが得られ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−317516(JP,A) 特開 昭58−179227(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 65/00 - 65/48 C08G 63/00 - 63/91 C08G 69/00 - 69/50 C08G 18/00 - 18/87 CA(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トリス(2−アミノエチル)アミンに有機
    酸無水物をトリス(2−アミノエチル)アミンの1級ア
    ミノ基当り0.1〜1モル、及びアルキレンオキサイドを
    0.8〜4モル反応させて得られるポリエーテル・アミド
    ・エステル共重合ポリオール。
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