JP3265562B2 - 含フッ素熱可塑性ポリウレタン樹脂 - Google Patents

含フッ素熱可塑性ポリウレタン樹脂

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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、表面すべり性の優れた
含フッ素熱可塑性ポリウレタン樹脂に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、熱可塑性ポリウレタン樹脂(以
下、略してTPUという)にすべり性を付与する方法と
してフッ素樹脂を添加する方法が知られていた。しかし
ながら、従来のフッ素樹脂を添加する方法には、フッ素
樹脂とTPUとの相溶性が悪く、例え混和しても経時的
に分離するという問題があった。また、旭硝子製のルミ
フロンLFシリ−ズのような水酸基を有する含フッ素共
重合体をTPUの組成の一つとして用いる方法もある
が、この含フッ素共重合体は1分子中に水酸基が3個以
上ある場合があり、熱可塑性樹脂には使用は難しい。本
発明は、TPUの組成の一つであるジオ−ルオリゴマ−
に含フッ素モノマ−を反応させたものを用いるTPUを
提供することを目的とする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、このよ
うな従来の問題点を解決するため鋭意検討した結果、分
子内に不飽和基を有するジオ−ルに含フッ素ビニ−ルモ
ノマ−を反応させたものをTPUの組成の一つに用いれ
ば経時変化のない、すべり性の優れたTPUが得られる
ことを見出し本発明を完成するに至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、分
子内に不飽和基を有する平均分子量500〜5000の
ジオ−ル100重量部に含フッ素ビニ−ルモノマ−2〜
200重量部を反応させて得られた含フッ素ビニ−ル変
性ジオ−ル、ポリイソシアネ−トおよび鎖延長剤を反応
せしめて得られるすべり性の優れた含フッ素熱可塑性ポ
リウレタン樹脂に関するものである。
【0005】本発明の分子内に不飽和基を有するジオ−
ルとしては、例えば、ポリエステルジオ−ルの場合、通
常原料として使われるグリコ−ル類、二塩基酸類などの
一部に不飽和基含有グリコ−ルあるいは不飽和基含有ジ
カルボン酸を使用して製造したものがあげられる。通常
原料として使われるポリオ−ル類とは、例えば、エチレ
ングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ブチレングリコ
−ル、ヘキサングリコ−ル、ネオペンチ−ルグリコ−
ル、シクロヘキシルジメタノ−ルなどがあげられる。二
塩基酸類とは、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼラ
イン酸、フタ−ル酸などがあげられる。また、分子量3
000以下の水酸基末端ポリエステル、ポリエ−テル、
ポリカ−ボネ−トなどと不飽和基含有ジカルボン酸との
縮合によって得られるジオ−ルなどもあげられる。ここ
で述べた不飽和基含有グリコ−ルの例としては、2−ブ
テン−1,4−ジオ−ル、グリセリンモノアリルエ−テ
ルなどがあげられる。また、不飽和基含有ジカルボン酸
の例としては、マレイン酸、フマ−ル酸、イタコン酸な
どがあげられる。
【0006】分子内に不飽和基を有するジオ−ルの分子
量は500〜5000が好ましい。500未満の場合
は、TPUのソフトセグメントとしての性能が発揮でき
なく、5000を越える場合は、粘度が上昇し作業性が
悪くなるので好ましくない。また、ジオ−ル中の不飽和
基濃度は、ジオ−ル1分子当り不飽和基10個以下が好
ましく、特に、ジオ−ル1分子当り0.1〜2個の範囲
内のものが好ましい。
【0007】本発明の含フッ素ビニ−ルモノマ−として
は、パ−フルオロヘキシルエチレン、パ−フルオロオク
チルエチレンのような含フッ素オレフィン、2,2,
3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタアクリレ−
ト、2−(パ−フルオロオクチル)エチルメタアクリレ
−ト、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタア
クリレ−トのような含フッ素メタクリレ−ト、2,2,
3,3,3−ペンタフルオロプロピルアクリレ−ト、2
−(パ−フルオロヘキシル)エチルアクリレ−ト、1
H,1H,5H−オクタフルオロペンチルアクリレ−ト
のような含フッ素アクリレ−トなどがあげられる。
【0008】本発明の含フッ素ビニ−ル変性ジオ−ルを
得るための、分子内に不飽和基を有するジオ−ルと含フ
ッ素ビニ−ルモノマ−の反応方法は特に制限はなく、反
応開始剤としてラジカル開始剤などを用いる通常のエチ
レン性モノマ−の重合法が利用できる。この反応に際し
ては、必要に応じて溶媒を用いることができる。溶媒と
しては、例えば、酢酸ブチル、シクロヘキサン、キシレ
ンなどがあげられる。反応後これらの溶媒は必要に応じ
て除去する。
【0009】分子内に不飽和基を有するジオ−ルと含フ
ッ素ビニ−ルモノマ−の仕込み割合は、ジオ−ル100
重量部に対して、モノマ−2〜200重量部が好まし
い。モノマ−が2重量部未満の場合は、得られた含フッ
素TPUのすべり性が十分でなく、モノマ−が200重
量部を越える場合は、含フッ素ビニ−ル変性ジオ−ルの
粘度が高くなり作業性が悪く好ましくない。
【0010】本発明のポリイソシアネートとしては、フ
ェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネー
ト、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシレ
ンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、ジ
フェニルメタンジイソシアネートなどおよびこれら異性
体からなる芳香族系ジイソシアネート、1,6−ヘキサ
メチレンジイソシアネート、1,12−ドデカンジイソ
シアネートなどの脂肪族ジイソシアネート、シクロヘキ
サンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソ
シアネート、イソホロンジイソシアネートなどの脂環式
ジイソシアネートなどを挙げることができる。また、こ
れらの化合物と活性水素基含有化合物との反応によるイ
ソシアネート基末端化合物、あるいは、これらの化合物
の反応、例えばカルボジイミド化反応によるイソシアネ
ート変性体なども挙げることができる。
【0011】本発明の鎖延長剤としては、エチレングリ
コール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサン
ジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビス(β
−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、シクロヘキシルジメ
タノ−ルなどがあげられる。ヘキサメチレンジアミン、
イソホロンジアミン、トリレンジアミン、モノエタノ−
ルアミンなどのようなアミン類も一部併用して用いるこ
とができる。
【0012】本発明の含フッ素TPUを得るために、含
フッ素ビニ−ル変性ジオ−ル(A)、ポリイソシアネ−
ト(B)、および鎖延長剤(C)を反応させる。反応方
法は、通常のTPUの製造で用いられる方法を全て利用
することができる。A、B、Cの仕込み割合は、含フッ
素TPUの使用目的により異なるので限定できないが、
C/Aのモル比は0.1〜10であり、Bのイソシアネ
ート基とAおよびCの水酸基のモル比は0.8〜1.2
である。反応は任意の段階で必要に応じて従来公知のウ
レタン化触媒を使用することができる。また、必要に応
じて、溶剤を用いることができる。溶剤としては、例え
ば、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、シク
ロヘキサノン、メチルエチルケトン、酢酸ブチルなどが
あげられる。
【0013】本発明の含フッ素TPUをうる反応に際し
て、分子内に不飽和基を有するジオ−ルの一部に、他の
ポリエステルポリオ−ル、ポリエ−テルポリオ−ル、ポ
リカ−ボネ−トポリオ−ルなどを添加することができ
る。これらのポリオ−ル類は、通常ポリイソシアネート
の反応相手に用いられる分子量500〜5000のもの
が全て使用できる。添加量は、ジオ−ル/他のポリオ−
ル=20/80〜100/0(重量部)の範囲内であ
る。本発明によって得られる含フッ素TPUの分子量は
通常10000〜200000の範囲である。これらの
分子量はイソシアネート基と水酸基の仕込みモル比を変
えることにより得られる。
【0014】本発明によって得られる含フッ素TPU
は、必要に応じて他の樹脂を添加することができる。他
の樹脂として例えば、ABSポリマー、スチレンアクリ
ロニトリル(SAN)ポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリ
スチレン、ポリアセタール、ナイロン、ポリエステル、
ポリカーボネート、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、フェノ
ール樹脂などが挙げられる。本発明によって得られる含
フッ素TPUは、必要に応じて他の物質、例えば酸化防
止剤、紫外線吸収剤、耐熱性向上剤、着色剤、無機およ
び有機充填剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、補強材など
を添加することができる。
【0015】
【発明の効果】本発明の含フッ素TPUは、表面すべり
性、耐摩擦性、撥水性、耐汚染性、表面抵抗性などを向
上させることができる。本発明の含フッ素TPUは、ペ
レット、フレ−クなどの形で提供され、射出成形、押出
し成形、カレンダ−成形などにより成形品、フィルム、
シ−トが生産され、自動車の内外装材、各種ロ−ル、電
気製品、皮革、医療器具など各方面に利用される。溶液
の場合は、溶液のまま、あるいは溶剤を除去した形で、
塗料、含浸剤、バインダ−などに用いられる。
【0016】
【実施例】本発明について、実施例および比較例により
さらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限
定されるものではない。実施例および比較例において、
「部」は全て「重量部」を意味し、「%」は全て「重量
%」を意味する。
【0017】実施例1 「不飽和基含有ジオ−ルの合成(BA2)」 3000mlの4っ口フラスコに攪拌機、温度計、留出
塔、窒素導入口を付け、アジピン酸1216部、1,4
−ブタンジオ−ル952部、フマ−ル酸136部および
アセチルアセトンスズ0.02部を仕込み、徐々に加熱
して220℃、10時間反応させた後、徐々に減圧し、
25mmHgで15時間反応させた。水酸基価55mgKOH/
g、酸価0.2mgKOH/gのジオ−ル(BA2)を得た。
【0018】「含フッ素ビニ−ル変性ジオ−ルの合成
(BA2X)」 1000mlの4っ口フラスコに攪拌機、温度計、還流
塔、窒素導入および滴下ロ−トを付け、上記BA2を3
00部仕込み、窒素を流しながら95℃に加熱した。
2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタクリ
レ−ト120部とベンゾイルパ−オキサイド1.8部の
混合溶解物を滴下ロ−トから1時間かけて滴下した。そ
の後100℃で1時間、さらに120℃で2時間反応さ
せて、反応生成物411部を得た(BA2X)。BA2
Xの水酸基価は40mgKOH/gである。
【0019】「含フッ素TPUの合成」 700mlのニ−ダ−に100℃の上記BA2X 280
部および1,4−ブタンジオ−ル27部を仕込み混合
後、50℃のジフェニルメタンジイソシアネ−ト(MD
Iと略す)100部を仕込み120℃に昇温して1時間
後冷却した。反応物を取出し、粉砕機にかけ粉末化し
た。この粉末を20mmの単軸押出機(東洋精機製、ラボ
プラストミル)を用いて180〜200℃で再練りしペ
レット化した。含フッ素ビニ−ル分を18.6%含んだ
TPUを得た。 このTPUをテトラヒドロフラン/ジメチルホルムアミ
ド=1/1の混合溶剤に溶かし10%溶液とした。この
溶液をガラス板上に塗布し乾燥し、フィルムを得た。す
べり性および撥水性を評価するため、水滴による接触角
を接触角計(協和界面科学製、CA.DT.A型、20
℃、60%相対湿度)で測定した結果、103°であっ
た。
【0020】実施例2 「不飽和基含有ジオ−ルの合成(BA1)」 実施例1と同じフラスコに、アジピン酸1149部、
1,4−ブタンジオ−ル1008部、無水マレイン酸1
18部およびアセチルアセトンスズ0.02部を仕込
み、徐々に加熱して220℃、10時間反応させた後、
徐々に減圧し、25mmHgで13時間反応させた。水酸基
価110mgKOH/g、酸価0.5mgKOH/gのジオ−ル(BA
1)を得た。
【0021】「含フッ素ビニ−ル変性ジオ−ルの合成
(BA1Y)」 1000mlの4っ口フラスコに攪拌機、温度計、還流
塔、窒素導入および滴下ロ−トを付け、上記BA1を3
00部仕込み、窒素を流しながら95℃に加熱した。1
H,1H,5H−オクタフルオロペンチルメタクリレ−
ト300部とベンゾイルパ−オキサイド4.5部の混合
溶解物を滴下ロ−トから2時間かけて滴下した。その後
100℃で1時間、さらに120℃で2時間反応させ
て、反応生成物582部を得た(BA1Y)。BA1Y
の水酸基価は57mgKOH/gである。
【0022】「含フッ素TPUの合成」 500mlのポリプロピレン製ビ−カ−に100℃の上記
BA1Y 102部および1,4−ブタンジオ−ル9.
3部を仕込み均一に混合した。50℃のMDI38.8
部を仕込み1分間攪拌した後、テフロン加工したバット
に流してシ−ト状にした。このシ−トを80℃で2日間
硬化して、含フッ素ビニ−ル分を32.6%含んだTP
Uを得た。すべり性および撥水性を評価するため、水滴
による接触角を実施例1と同じ接触角計(20℃、60
%相対湿度)で測定した結果、104°であった。
【0023】比較例1 「TPUの合成」 500mlのポリプロピレン製ビ−カ−に100℃のポリ
(ブチレンアジペ−ト)ジオール(水酸基価56mgKOH/
g )102.4部および1,4−ブタンジオ−ル9.2
部を仕込み均一に混合した。50℃のMDI 38.4
部を仕込み1分間攪拌した後、テフロン加工したバット
に流してシ−ト状にした。このシ−トを80℃で2日間
硬化して、フッ素分のないTPUを得た。すべり性およ
び撥水性を評価するため、水滴による接触角を実施例1
と同じ接触角計(20℃、60%相対湿度)で測定した
結果、76°であった。
【0024】実施例3 「不飽和基含有ジオ−ルの合成(PT2)」 実施例1と同じフラスコに、分子量1000のポリ(テ
トラメチレン)グリコ−ル2000部、無水マレイン酸
118部およびアセチルアセトンスズ0.005部を仕
込み、徐々に加熱して180℃、5時間反応させた後、
徐々に減圧し、25mmHgで5時間反応させた。水酸基価
55mgKOH/g、酸価2.2mgKOH/gのジオ−ル(PT2)
を得た。
【0025】「含フッ素ビニ−ル変性ジオ−ルの合成
(PT2X)」 1000mlの4っ口フラスコに攪拌機、温度計、還流
塔、窒素導入および滴下ロ−トを付け、上記PT2を3
00部仕込み、窒素を流しながら95℃に加熱した。
2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタクリ
レ−ト150部とベンゾイルパ−オキサイド2.3部の
混合溶解物を滴下ロ−トから1時間かけて滴下した。そ
の後100℃で1時間、さらに120℃で2時間反応さ
せて、反応生成物438部をえた(PT2X)。PT2
Xの水酸基価は38mgKOH/gである。
【0026】「含フッ素TPUの合成」 2000mlのニ−ダ−に100℃の上記PT2X 34
2部、70℃の分子量2000のポリ(テトラメチレ
ン)グリコ−ル456部および1,4−ブタンジオ−ル
30.8部を仕込み混合後、50℃のMDI 171部
を仕込み120℃に昇温して1時間後冷却した。反応物
を取出し、粉砕機にかけ粉末化した。この粉末を20mm
の単軸押出機(東洋精機製、ラボプラストミル)を用い
て180〜200℃で再練りしペレット化した。含フッ
素ビニ−ル分を10.9%含んだTPUを得た。このT
PUを220℃に設定した射出成形機(3オンス、山城
精機製作所)を用いてシ−トを作成した。シ−ト表面の
離型剤を酢酸エチルで除去した後、すべり性および撥水
性を評価するため、水滴による接触角を接触角計(実施
例1と同じ、20℃、60%相対湿度)で測定した結
果、94°であった。
【0027】実施例4 「含フッ素TPUの合成」 2000mlのニ−ダ−に100℃の実施例1のBA2X
206部、80℃の分子量2000のポリ(ポリロラ
クトン)ジオ−ル441部、1,4−ブタンジオ−ル1
06部およびジブチルチンジラウレ−ト0.08部を仕
込み混合後、ヘキサメチレンジイソシアネ−ト247部
を仕込み120℃に昇温して2時間後冷却した。反応物
を取出し、粉砕機にかけ粉末化した。この粉末を20mm
の単軸押出機(東洋精機製、ラボプラストミル)を用い
て180〜200℃で再練りしペレット化した。含フッ
素ビニ−ル分を5.6%含んだTPUを得た。このTP
Uを220℃に設定した射出成形機(3オンス、山城精
機製作所)を用いてシ−トを作成した。シ−ト表面の離
型剤を酢酸エチルで除去した後、すべり性および撥水性
を評価するため、水滴による接触角を接触角計(実施例
1と同じ、20℃、60%相対湿度)で測定した結果、
96°であった。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分子内に不飽和基を有する平均分子量5
    00〜5000のジオ−ル100重量部に含フッ素ビニ
    −ルモノマ−2〜200重量部を反応させて得られた含
    フッ素ビニ−ル変性ジオ−ル、ポリイソシアネ−トおよ
    び鎖延長剤を反応せしめて得られる含フッ素熱可塑性ポ
    リウレタン樹脂。
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CN111117548B (zh) * 2018-10-30 2022-04-05 浙江华峰热塑性聚氨酯有限公司 一种热塑性聚氨酯粘合剂及其制备
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