JP3169995B2 - 一液型熱硬化性弾性ポリウレタン組成物 - Google Patents

一液型熱硬化性弾性ポリウレタン組成物

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一液型熱硬化性弾性ポリ
ウレタン組成物、更に詳しくは、高伸長および高強度の
ゴム弾性硬化物を形成することができ、かつ特定の高分
子可塑剤配合することにより、貯蔵安定性の悪化あるい
はブリード現象を回避した、特にシーリング材や接着剤
に有用な一液型熱硬化性弾性ポリウレタン組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】一液型熱
硬化性弾性ポリウレタン組成物として、固体ポリイソシ
アネート化合物にアミジン化合物やグアニジン化合物な
どの不活性化剤を反応させてイソシアネート基(NCO)
を不活性化した固体ポリイソシアネート化合物を、ポリ
オール成分に分散させたものが知られている(特開昭6
0−252619号公報参照)。しかし、ここでのポリ
オール成分は、分子量62〜400程度の低分子ポリオ
ール、あるいはせいぜい分子量6000までのポリプロ
ピレングリコールが用いられており、この場合に形成さ
れる硬化物はがちがちの物性を示し、本来のウレタンゴ
ム弾性からはほど遠い、極めて実用性に欠けるものであ
った。そこで、本発明者らは、上述の不活性化した固体
ポリイソシアネート化合物とポリオール成分の組合せに
おいて、不活性化率を特定化し、かつポリオール成分と
して架橋点間の鎖長の長い、すなわち分子量が極めて大
きな2官能乃至4官能のポリオール成分を用いれば、特
にシーリング材用途で要求される、高伸長(たとえば伸
び率300%以上)および高強度(たとえば引張強さ50
kg/cm2以上)のゴム弾性硬化物が得られることを見出し
た。しかし、通常、基本物性の改良として伸びの増大お
よびガラス転移点(Tg)の減少のため、可塑剤が配合さ
れるが、可塑剤の種類によっては以下に示す好ましくな
い事態を招くことがわかった。すなわち、通常この種可
塑剤として一般的に用いられるフタル酸エステル類やジ
カルボン酸エステル類などの可塑剤は、固体ポリイソシ
アネート化合物(もしくはその不活性化物)を溶解するた
め貯蔵安定性を著しく悪化せしめ、あるいは固体ポリイ
ソシアネート化合物(もしくはその不活性化物)に対し非
相溶性の可塑剤を用いると、上記2官能乃至4官能のポ
リオール成分にも非相溶性を示すことから、ブリード現
象が顕著となる。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる可
塑剤による貯蔵安定性低下あるいはブリード現象を回避
するため、すなわち、 i)上記2官能乃至4官能のポリオール成分に相溶し、 ii)固体ポリイソシアネート化合物(もしくはその不活性
化物)に対して非相溶性で溶解しない、および iii)可塑剤自体は粘度が低く、可塑化効果を有する ことの要件を全て満足する可塑剤について検討を進めた
ところ、ポリオキシアルキレンエーテル骨格を有し、末
端のヒドロキシル基(OH)をイソシアネート基(NCO)
に対し非反応性とした重合体が上記目的に適合すること
を見出し、本発明を完成させるに至った。
【0004】すなわち、本発明は、(A)固体ポリイソシ
アネート化合物に不活性化剤を反応させてNCOの0.
2〜10%(重量%、以下同様)を部分的に不活性化した
固体ポリイソシアネート化合物(以下、部分的不活性化
固体ポリイソシアネート化合物という)、(B)分子量1
0000〜40000の2官能乃至4官能のポリオキシ
アルキレンエーテルポリオール、および(C)可塑剤とし
て上記2官能乃至4官能のポリオキシアルキレンエーテ
ルポリオールに相溶し、かつ固体ポリイソシアネート化
合物(もしくはその不活性化物)に対して非相溶性で溶
解しない、ポリオキシアルキレンエーテル骨格を有し、
末端のOHをNCOに対し非反応性とした重合体(以
下、高分子可塑剤と称す)から成ることを特徴とする一
液型熱硬化性弾性ポリウレタン組成物を提供するもので
ある。
【0005】本発明で用いる部分的不活性化固体ポリイ
ソシアネート化合物(A)は、固体ポリイソシアネート化
合物に不活性化剤を反応させてNCOの0.2〜10
%、好ましくは0.5〜5%を不活性化することにより
製造される。上記不活性化率が0.2%未満であると、
本発明組成物の貯蔵安定性が悪くなり、粘度上昇乃至ゲ
ル化することがあり、また10%を越えると、本発明組
成物の所望強度が得られなくなる。反応は、通常40〜
60℃で0.5〜3時間の条件で行えばよい。
【0006】上記固体ポリイソシアネート化合物とは、
融点40℃以上、好ましくは80℃以上のポリイソシア
ネート化合物を指称し、たとえば1,5−ナフタレンジ
イソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシア
ネートの二量体、2,4−トリレンジイソシアネートの
二量体、3,3'−ジイソシアネート−4,4'−ジメチル
−N,N'−ジフェニル尿素、N,N'−ビス[4−(4−も
しくは2−イソシアネートフェニルメチル)フェニル)尿
素などが挙げられ、特に2,4−トリレンジイソシアネ
ートの二量体が好ましい。
【0007】上記不活性化剤としては、たとえばエチレ
ンジアミン、1−アミノ−3,3,5−トリメチル−5−
アミノメチルシクロヘキサン、3,3'−ジメチル−4,
4'−ジアミノジシクロヘキシルメタン、ジエチレント
リアミン、メチルノナンジアミンなどの脂肪族ポリアミ
ン;ヒドラジン水和物、メチルヒドラジン、エチルヒド
ラジン、ヒドロキシエチルヒドラジン、N,N'−ジメチ
ルヒドラジンなどのヒドラジン化合物;カルボヒドラジ
ド、エチレン−ビスカルバジン酸エステル、β−セミカ
ルバジドプロピオン酸ヒドラジド、イソホロン−ビスセ
ミカルバジドなどのヒドラジド化合物;テトラメチルグ
アニジン、ペンタメチルグアニジンなどのグアニジン化
合物;1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジン、1,8
−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデク−7−エン、
1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン−5−エン
などのアミジン化合物等が挙げられ、特に3,3'−ジメ
チル−4,4'−ジアミノジシクロヘキシルメタンが好ま
しい。
【0008】部分的不活性化固体ポリイソシアネート化
合物(A)は、80〜100℃の加熱温度で、NCOが活
性化され、ポリオキシアルキレンエーテルポリオール
(B)のOHとの反応に関与する。
【0009】本発明で用いるポリオキシアルキレンエー
テルポリオール(B)とは、式:
【化1】 (式中、Rは炭素数2〜6のアルキレン、およびαは2
〜4の整数である)の多価ヒドロキシル化合物(たとえば
α=2の場合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、ブチレングリコール、1,
6−ヘキサンジオール;α=3の場合グリセリン、トリ
メチロールプロパン、トリエチレントリオール、1,2,
6−ヘキサントリオール;α=4の場合ペンタエリスリ
トール)の1種または2種以上並びに適当な触媒(たとえ
ば金属触媒)存在下に、プロピレンオキサイド(PO)ま
たはプロピレンオキサイド/エチレンオキサイド(EO)
を開環重合させて得られる、式:
【化2】 または
【化3】 (式中、nは130〜520の整数、mは0〜682の整
数、Rおよびαは前記と同意義である)のポリオキシア
ルキレンエーテルポリオール(たとえばポリオキシプロ
ピレンジオール、ポリオキシプロピレンエチレンジオー
ル、ポリオキシプロピレントリオール、ポリオキシプロ
ピレンエチレントリオール、ポリオキシプロピレンテト
ラオール、ポリオキシプロピレンエチレンテトラオール
など)を指称し、その中で分子量10000〜4000
0、好ましくは10000〜30000のものを使用す
る。上記分子量が8000未満であると、所望の高伸長
および高強度のゴム弾性硬化物が得られず、また400
00を越えると、ポリオール自体の粘度が高くなり、固
体ポリイソシアネート化合物の分散性が悪くなる。
【0010】本発明で用いる高分子可塑剤(C)は、ポリ
オキシアルキレンエーテル骨格を有し、末端のOHをN
COに対し非反応性とした重合体(たとえばポリオキシ
プロピレンエーテル重合体またはポリオキシエチレンプ
ロピレンエーテル重合体)であって、具体的には、 I) ポリオキシプロピレン重合体またはポリオキシエ
チレンプロピレン重合体のOH末端にポリイソシアネー
ト化合物(たとえば2,4−または2,6−トリレンジイ
ソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート(MDI)、1,3−または1,4−キシリレンジイソ
シアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、イ
ソフェロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシ
アネート、テトラメチレンジイソシアネート、およびこ
れらのポリイソシアネートのトリメチロールプロパン付
加体など)を付加反応した後、該ポリイソシアネート化
合物の未反応のNCOをアルコール類やカルボン酸など
で付加反応したもの(部分的不活性化固体ポリイソシア
ネート化合物との安定性より、分子量5000以上のも
のが好ましい、下記IIの場合も同様)、 II) ポリオキシプロピレンエーテル重合体またはポ
リオキシエチレンプロピレンエーテル重合体のOH末端
を無水酢酸等でエステル化したものが挙げられる。かか
る高分子可塑剤(C)の使用量は通常、当該組成物全量中
5〜40%、好ましくは10〜30%の範囲で選定すれ
ばよい。5%未満であると、所望の伸び増大およびTg
減少効果が達成されず、また40%を越えると、所望の
強度が得られない傾向にある。
【0011】本発明に係る一液型熱硬化性弾性ポリウレ
タン組成物は、上述の部分的不活性化固体ポリイソシア
ネート化合物(A)とポリオキシアルキレンエーテルポリ
オール(B)を、通常それらのNCO/OHのモル比が
2.5〜4.0となるように配合し、次いで所定量の高
分子可塑剤(C)を配合した系で構成される。なお、ポリ
オキシアルキレンエーテルポリオール(B)は、部分的不
活性化固体ポリイソシアネート化合物(A)の製造時、す
なわち、固体ポリイソシアネート化合物と不活性化剤を
反応させる系中に配合しておいてもよい。
【0012】本発明組成物において、必要に応じて充填
剤(たとえば、それぞれ含水率0.05%以下に予備乾
燥した、ファーネスブラック、サーマルブラックなどの
カーボンブラック、無水ケイ酸、炭酸カルシウム、脂肪
酸で表面処理した炭酸カルシウム、クレー、タルク
等)、発泡抑制剤、硬化触媒、粘度調整用溶剤、揺変
剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、染顔料、シランカップ
リング剤などの密着剤等を適宜配合されてよい。
【0013】
【発明の効果】以上の構成から成る本発明組成物によれ
ば、特にシーリング材用途で要求される高伸長および高
強度のゴム弾性硬化物を形成することができると共に、
特定の高分子可塑剤(C)の使用によって、貯蔵安定性低
下(たとえば50℃で3日後にゲル化)あるいはブリード
現象を回避することができ、また比較的低温加熱下(8
0〜100℃)で速硬化性を示し、さらにたとえば40
℃で3ケ月以上あるいは50℃で1ケ月以上にわたり、
クリアーな状態を維持し、かつ粘度変化率も±10%以
内であることが認められる。
【0014】
【実施例】次に実施例および比較例を挙げて、本発明を
より具体的に説明する。 実施例1 分子量12500のポリオキシプロピレンエチレントリ
オール(旭硝子(株)製、X−8805、EO分12%、
OH価13.8)1000gおよび分子量30000のポ
リオキシプロピレントリオール(旭硝子(株)製、X−8
705、OH価6.1)1000gを混合し、これに真空
脱泡下不活性化剤として脂環式ジアミン(BASF社
製、ラロミンC−260、分子量237.2)6.88g
を分散せしめ、次いで2,4−トリレンジイソシアネー
トの二量体(バイエル社製、Desmodur TT、分子量3
48、融点140〜150℃)261gを加え、50℃で
2時間不活性化反応を行う(この場合の不活性率2.7
%)。一方、分子量7000のポリオキシプロピレンエ
チレントリオール(旭硝子(株)製、X−7031、3官
能、OH価24)1100g、高分子可塑剤としてポリオ
キシプロピレンエーテル共重合体のOH末端にポリイソ
シアネート化合物を付加反応し、次いで末端NCOをメ
タノールで付加反応したもの(分子量約7000)200
gおよび硬化触媒10gを混合し、これに真空脱泡下で発
泡抑制剤50g、炭酸カルシウム300g、およびカーボ
ンブラック600gを分散せしめ、次いでこの分散混合
物を先の不活性化反応生成物全量に加え、真空混合およ
び脱泡分散を行って、一液型熱硬化性弾性ポリウレタン
組成物を得る。
【0015】比較例1〜2 実施例1において、高分子可塑剤としてポリオキシプロ
ピレンエーテル共重合体のヒドロキシル基をイソシアネ
ート基に対し非反応性としたものに代えて、フタル酸エ
ステル系可塑剤(ジ2−エチルヘキシルフタレート)(比
較例1)またはジカルボン酸エステル類(ジオクチルアジ
ペート)(比較例2)を用いる以外は、実施例1と同様に
して一液型熱硬化性弾性ポリウレタン組成物を得る。
【0016】性能試験 実施例1、比較例1〜2で得たポリウレタン組成物につ
いて、下記項目の性能試験に供し、結果を下記表1に示
す。 (1)硬化物性 100℃/7日硬化後のダンベル試験により、伸び率
(%)、引張強さ(kg/cm2)および硬度(JIS A)を測
定する。 (2)貯蔵安定性 B型粘度計(20℃)を用い、初期粘度(cps)と50℃/
7日放置後の粘度(cps)を測定し、貯蔵安定性を評価す
る。
【0017】 表1 実施例 比較例 (1)硬化物性 伸び率(%) 600 650 550 引張強さ(kg/cm2) 45 47 48 硬 度(JIS A) 46 47 48 (2)貯蔵安定性 初期粘度(cps) 400,000 280,000 210,000 50℃/7日放置 後の粘度(cps) 380,000 ゲル化 ゲル化
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−225637(JP,A) 特開 平2−38455(JP,A) 特開 昭50−4149(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 18/48,18/80 C08L 75/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)固体ポリイソシアネート化合物に不
    活性化剤を反応させてイソシアネート基の0.2〜10
    重量%を部分的に不活性化した固体ポリイソシアネート
    化合物、 (B)分子量10000〜40000の2官能乃至4官能
    のポリオキシアルキレンエーテルポリオール、および (C)可塑剤として上記2官能乃至4官能のポリオキシア
    ルキレンエーテルポリオールに相溶し、かつ固体ポリイ
    ソシアネート化合物(もしくはその不活性化物)に対し
    て非相溶性で溶解しない、ポリオキシアルキレンエーテ
    ル骨格を有し、末端のヒドロキシル基をイソシアネート
    基に対し非反応性とした重合体から成ることを特徴とす
    る一液型熱硬化性弾性ポリウレタン組成物。
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