JP3009087B2 - 熱可塑性ポリウレタンエラストマー及びその製造方法 - Google Patents

熱可塑性ポリウレタンエラストマー及びその製造方法

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JP3009087B2 JP5282108A JP28210893A JP3009087B2 JP 3009087 B2 JP3009087 B2 JP 3009087B2 JP 5282108 A JP5282108 A JP 5282108A JP 28210893 A JP28210893 A JP 28210893A JP 3009087 B2 JP3009087 B2 JP 3009087B2
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性ポリウレタン
エラストマーに関し、更に詳しくは耐熱性、耐摩耗性等
に優れた熱可塑性ポリウレタンエラストマーに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ーは、ソフトセグメントに相当する高分子ポリオール
と、ハードゼグメントに相当するポリイソシアネートと
の反応によって得られており、例えば、シール材、ガス
ケット、ベルト、パッキン、靴底、防振材、ヒールトッ
プ、ソリッドタイヤ、印刷ロール、送りロール等の如く
広い分野に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとしている問題点】上記の如き従来
のポリウレタンエラストマーは、以上の如く広汎な用途
に使用されているが、例えば、乾燥機のベルト、電動工
具のショックアブソーバー等の用途の如くかなりの高温
雰囲気において使用される場合には、ハードセグメント
までが熱変形し、塑性変形に至るという耐熱性の問題が
あり、又、ベルト、靴底、ヒールトップ、ソリッドタイ
ヤ、印刷ロール、送りロール等の如き高い耐摩耗性が要
求される用途においては、ハードセグメントの凝集力が
低い為に耐摩耗性が不十分であるという問題がある。
【0004】この様な問題点を解決する方法として、ウ
レタン結合や尿素結合の量を多くしてハードセグメント
を強化する方法もあるが、この場合には弾性が不足し、
その上、耐熱性や耐摩耗性の向上効果は僅かであり、所
望の性能が得られないという問題がある。従って、本発
明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、弾性に優
れると共に、耐熱性及び耐摩耗性にも優れた新規な熱可
塑性ポリウレタンエラストマーを提供することである。
【0005】
【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、ポリカーボネー
トジオールからなるソフトセグメントと芳香族及び/又
は脂環式ポリイソシアネート残基及び、イミド結合又は
イミド結合及びアミド結合を有する少なくとも一種の下
記構造の原子団からなるハードセグメントとからなる熱
可塑性ポリウレタンエラストマーにおいて、上記原子団
間の分子量が1000〜4000で、ポリウレタン分子
中の上記ハードセグメントの含有量が10〜60重量%
であることを特徴とする熱可塑性ポリウレタンエラスト
マー、及びその製造方法である。
【化2】
【0006】
【作用】ポリウレタンエラストマーのハードセグメント
にイミド結合又はイミド結合及びアミド結合を包含させ
ることによって、弾性に優れると共に、耐熱性及び耐摩
耗性にも優れた新規な熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ーを提供することが出来る。
【0007】
【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて本
発明を更に詳しく説明する。本発明の熱可塑性ポリウレ
タンエラストマーは、高分子ポリオールとポリイソシア
ネートからなる末端イソシアネート基を有するプレポリ
マーを作製し、該プレポリマーと3官能以上の芳香族ポ
リカルボン酸とを反応させることによって目的物が得ら
れる。ポリウレタンエラストマーのソフトセグメントを
構成するポリオール成分としては、ポリカーボネート
オールが使用される。
【0008】一方、ポリイソシアネート成分としては、
TDI、4,4′−MDI、1,5−NDI、3,3′
−TDI、IPDI、XDI、PPDI、CHDI等
の汎用の芳香族及び/又は脂環式ポリイソシアネートが
使用される。本発明では、先ず上記高分子ポリオールと
ポリイソシアネートとを、好ましくOH/NCO=1:
1.5〜1:3.5の当量比で反応させて末端にイソシ
アネート基を有するプレポリマーを調製し、該プレポリ
マーと3官能以上の芳香族ポリカルボン酸とを反応させ
ることによって得られる。
【0009】上記プレポリマーの調製反応に際しては必
要に応じて鎖延長剤として、1,4−ブタンジオールの
様な単分子グリコール、ハイドロキノンジエチロールエ
ーテル等の単分子ポリオール、3,3−ジクロロ−4,
4´ジアミノジフェニルメタン(MOCA)等のグリコ
ールやジアミンを使用してプレポリマーの分子量を大に
することが出来る。この様にして得られるプレポリマー
の分子量は約1,000〜4,000程度が好ましい範
囲であり、分子量が低過ぎると、得られる熱可塑性ポリ
ウレタンエラストマーの弾性が不足し、又、分子量が大
きすぎると、得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ーの耐熱性や耐摩耗性が不足する。
【0010】本発明において好ましく使用される3価カ
ルボン酸或いはそれの誘導体の例としては、例えば、ト
リメリット酸、トリメミン酸、ヘミメリット酸、1,
2,5−ナフタリントリカルボン酸、2,3,6−ナフ
タリントリカルボン酸、1,8,4−ナフタリントリカ
ルボン酸、3,4,4’−ジフェニールトリカルボン
酸、3,4,4’−ジフェニールメタントリカルボン
酸、3,4,4’−ジフェニールエーテルトリカルボン
酸、3,4,4’−ベンゾフェノントリカルボン酸或は
そらの酸無水物等が挙げられ、特に有用なものはトリメ
リット酸又はその酸無水物である。
【0011】又、4官能の芳香族カルボン酸としては、
例えば、ピロメリット酸、メロファニ酸、2,3,6,
7−ナフタリンテトラカルボン酸、1,8,4,5−ナ
フタリンテトラカルボン酸、1,2,5,6−ナフタリ
ンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジフェニー
ルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジフェニー
ルエーテルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジ
フェニールメタンテトラカルボン酸、3,3’,4,
4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸及びそれらの酸
無水物等が挙げられ、特に有用なものはピロメリット酸
又はその無水物である。
【0012】前記末端イソシアネートプレポリマーと上
記ポリカルボン酸との反応は、可能であれば無溶剤で行
ってもよいが、通常ポリカルボン酸は反応混合物中に溶
解しにくいので、ポリカルボン酸をアセトン、メチルエ
チルケトン、テトラヒドロフタル酸等の汎用溶剤に溶解
し、均一系で行うことが好ましい。両者の反応は必要に
応じてアミン、金属、金属化合物等の反応触媒の存在
下、例えば、100〜150℃の温度で約1〜24時間
反応させることよって完了する。この際プレポリマーと
芳香族ポリカルボン酸との使用量も重要であって、最終
的に得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマー中にお
いて、ポリイソシアネート残基を含めたハードセグメン
トの重量比が10〜60重量%の範囲になる割合が好ま
しい。ハードセグメントの割合が10重量%未満である
と、得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーの耐熱
性及び耐摩耗性の向上効果が充分ではなく、一方、60
重量%を越えると得られる熱可塑性ポリウレタンエラス
トマーの弾性が不十分となるので好ましくない。
【0013】尚、プレポリマーのイソシアネート基と芳
香族ポリカルボン酸との反応は下記式の如く行われる。
【化3】 以上の如くして得られる本発明の熱可塑性ポリウレタン
エラストマーは、耐熱性、耐摩耗性、弾性及び成形性に
優れており、例えば、油圧シリンダー、建築機械等の機
械類のパッキン、乾燥機のベルト等の用途に有用であ
る。
【0014】
【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に
具体的に説明する。尚、文中部又は%とあるのは特に断
りのない限り重量基準である。実施例1分子量2,00
0のポリカーボネートジオール1,540部とMDI
340部とを混合して撹拌しながら80〜100℃で1
時間反応させ、次にピロメリット酸無水物121部をテ
トラヒドロフラン360部に溶解した溶液及びトリメチ
ルアミン4部を加えて充分に混合する。この混合液を1
00℃で5時間、次いで120〜150℃で12時間反
応させた。この間に溶剤であるテトラヒドロフランは全
て留去された。上記で得られた熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーの中のハードセグメントの割合は21重量%
である。この熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用い
てノズル温度220〜240℃で射出成形して試験片を
作製し、各種物性値(3回テストの平均値)を測定した
ところ、下記表1の通りであった。
【0015】
【表1】 尚、比較例1は芳香族ポリカルボン酸の代わりに1,4
ブタンジオール50部を使用し、他は実施例1と同様に
して合成した熱可塑性ポリウレタンエラストマーであ
る)。
【0016】実施例2〜3下記表2の各原料を使用し、
他は実施例1と同様にして本発明の熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマーを合成し、実施例1と同様にして、得ら
れた熱可塑性ポリウレタンエラストマーの物性値を測定
したところ、下記表2の結果が得られた。
【0017】
【表2】 上記表1〜2の結果によれば、本発明の熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーは、従来の熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーに比べて特に耐熱性及び耐摩耗性に優れてい
ることが分かる。
【0018】
【効果】以上の如き本発明によれば、ポリウレタンエラ
ストマーのハードセグメントにイミド結合又はイミド結
合及びアミド結合を包含させることによって、弾性に優
れると共に、耐熱性及び耐摩耗性にも優れた新規な熱可
塑性ポリウレタンエラストマーを提供することが出来
る。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリカーボネートジオールからなるソ
    フトセグメントと芳香族及び/又は脂環式ポリイソシア
    ネート残基及び、イミド結合又はイミド結合及びアミド
    結合を有する少なくとも一種の下記構造の原子団からな
    るハードセグメントとからなる熱可塑性ポリウレタンエ
    ラストマーにおいて、上記原子団間の分子量が1000
    〜4000で、ポリウレタン分子中の上記ハードセグメ
    ントの含有量が10〜60重量%であることを特徴とす
    る熱可塑性ポリウレタンエラストマー。 【化1】
  2. 【請求項2】 ポリカーボネートジオールと芳香族及び
    /又は脂環式ポリイソシアネートとから末端イソシアネ
    ート基を有する分子量が1000〜4000のプレポリ
    マーを形成させ、該プレポリマーと3官能以上の芳香族
    ポリカルボン酸とを反応させることを特徴とする熱可塑
    性ポリウレタンエラストマーの製造方法。
  3. 【請求項3】 ポリウレタン分子中の上記ポリイソシア
    ネート残基及び上記芳香族ポリカルボン酸と上記イソシ
    アネート基の反応で形成される原子団の含有量が10〜
    60重量%となるように反応させる請求項2に記載の熱
    可塑性ポリウレタンエラストマーの製造方法。
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