JP3316497B2 - エポキシ変性ポリオール - Google Patents

エポキシ変性ポリオール

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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、高スチレン、高固形分
含有量のポリマー・ポリオール用分散剤として有用なエ
ポキシ変性ポリオールに関する。
【0002】
【従来技術】ポリオールとポリイソシアネートを触媒お
よび恐らくその他の成分の存在下で反応させてポリウレ
タンを製造する際にポリオールを用いることは公知であ
る。可撓性ポリウレタン・フォーム、例えばスラブ・ウ
レタン・フォーム用の在来のポリオールは通常多価アル
コールと酸化アルキレン,例えば酸化エチレンおよび/
もしくは酸化プロピレンとを反応させて分子量が約2,
000〜5,000またはそれ以上のものを製造してい
る。これらのポリオールは次いで水、または他の発泡
剤、例えばフルオロカーボンの存在下ポリイソシアネー
トと反応させてポリウレタン・フォームを作る。ポリオ
ールは生成するポリウレタンの性質を改善するためいろ
いろな方法で、例えばポリマー・ポリオールをポリオー
ル成分として用いて変性してきた。在来のポリオールは
これらのポリマー・ポリオールでの分散媒、または基本
ポリオールとして用いられる。
【0003】例えばスチレン、アクリロニトリル、また
はこれら二種の混合物(SANモノマーと略記する)ビ
ニル化合物のポリマー、または在来のポリオール中でト
ルエンジイソシアネート(TDI)とヒドラジンから作
ったようなポリ尿素ポリマーを含有するポリマー・ポリ
オールもこれに含まれていてポリオールの性質、従って
生成するフォームの性質を改善してきた。耐荷重性、例
えばILD−(押込み荷重変形)、CFD(圧縮力変
形)の高いポリウレタン・フォームはこのようにして製
造される。安定性があり、粘度の低いポリマー・ポリオ
ールが製造できることが望ましい。安定性はポリオール
の貯蔵寿命にとって重要であり、ポリオールはポリウレ
タン・フォーム製造で用いられるまで均質を保たねばな
らない。低粘度と小粒径も高品質ポリオールでは重要で
あり、これにより高容積フォーム製造装置に容易にポン
プ供給することができる。
【0004】また、スチレン/アクリロニトリル・ポリ
マー・ポリオールを高SAN比で合成することも望まし
い。これらのポリマー・ポリオールでスチレンをアクリ
ロニトリルに置換することはポリウレタンの硬化中の変
色を防止するのに役立ち、また生成フォームの難燃性を
改善するのに役立つ。しかし、ポリマー・ポリオールの
安定性はスチレンの対アクリロニトリル比が高くなると
低下する。すなわち、これらの成分は貯蔵中に静止して
おくと分離する傾向にある。粘度と粒径もスチレン含有
量が高くなると特徴的に不利になる。
【0005】高スチレン含有量で高固形分含有量の分散
液を製造するには米国特許第3,823,201;4,
454,255;4,690,956等に開示されてい
る誘起不飽和を特定、且つ見掛上臨界量含有するポリオ
ールを用いることが技術的に行われている。また、これ
らの開示の多くはアルキル・メルカプタンのような連鎖
移動剤を使用することを必要としている。米国特許出願
第07/197,868(特許付与済)はエポキシ変性
ポリオールが高スチレン含有量ポリマー・ポリオール製
造用基本ポリオールとして有用であることを見出したも
のである。これらの種類の変性ポリオールとポリマー・
ポリオールに関する特許には米国特許第4,316,9
11;4,539,378;4,539,339;4,
495,341;4,647,624;4,585,8
31、特公昭46−24255がある。
【0006】米国特許出願第07/198,035はエ
ポキシ変性ポリオールが未変性基本ポリオール中に高ス
チレン含有量のポリマー・ポリオールを製造するための
分散剤として有用であることを見出したものである。上
記エポキシ変性ポリオールはポリオールとエポキシ樹脂
との反応により製造される。ポリオールヒドロキシ基の
対樹脂エポキシ基比は比較的高いので、過剰の架橋は起
こらず、生成物の粘度は低かった。
【0007】
【発明の構成】従って、本発明の目的は、高スチレン、
高固形分含有量のポリマー・ポリオール用の分散剤とし
て有用なエポキシ変性ポリオールを提供することであ
る。
【0008】OH/エポキシ比の比較的低いエポキシ変
性ポリオールはOH/エポキシ比の比較的高い本発明者
のこれまでの分散剤と比較してすぐれた分散剤であるこ
とを見出した。これらの分散剤はSAN比が40/60
〜100/0、固形分含有量が55%までのポリマー・
ポリオールの製造に有用である。本発明のエポキシ変性
ポリオールを分散剤として用いると、分散剤が極めて低
水準でもすぐれた性質を有するポリマー・ポリオールを
提供することができる。
【0009】本発明によれば、官能性が3〜8のポリオ
ール開始剤を一種以上の酸化アルキレンとエポキシ含有
化合物と反応させて製造したエポキシ変性ポリオールで
あって、前記エポキシ変性ポリオールはヒドロキシル当
量の対エポキシ当量比が6.8またはそれ以下であるエ
ポキシ変性ポリオールが提供される。
【0010】未変性基本ポリオールと共にエポキシ変性
基本ポリオールを用いることにより、高いスチレン含有
量で高固形分含有量のポリマー・ポリオールを製造でき
ることができる。エポキシ変性ポリオールの分散活性は
ポリオールのヒドロキシル基の樹脂中の対エポキシ基比
(OH/エポキシ)と相関し,エポキシ樹脂の総量とは
相関しないことは意外な発見であった。また、OH/エ
ポキシ比の比較的低いエポキシ変性ポリオールはOH/
エポキシ比の比較的高い本発明者のこれまでの分散剤と
比べてはるかにすぐれた分散剤であることも意外な発見
であった。これらの新規な分散剤はSAN比が40/6
0〜100/0、固形分含有量が55%までの分散液を
製造することができる。ある場合には連鎖移動剤を追加
的に任意に用いて、ポリマー・ポリオールの外観と濾過
性を改善できる。
【0011】分散剤、またはその他の特別の技術を用い
ないと、特徴的な在来のSAN比はせいぜい約60/4
0〜65/35の範囲にとどまり、固形分含有量は僅か
に20%までであった。これと対照的にエポキシ変性ポ
リオール分散剤を用いたポリマー・ポリオールで得られ
るSAN比は40/60以上から約100/0の範囲に
あり、より一般的には約65/35〜80/20の範囲
である。OH/エポキシ比の比較的低いエポキシ変性ポ
エオールは米国特許出願第07/198,035(これ
はこれを引用することにより本明細書に組入れられるも
のとする)に記載の分散剤に比べてすぐれた分散剤であ
ることを見出した。前記米国特許出願の実施例はOH/
エポキシ比が6.8を超える分散剤を使用しているが、
同一重量パーセント濃度では本発明のエポキシ変性ポリ
オールからなる分散剤は、在来のポリマー・ポリオール
および前記米国特許出願第07/l98,035のもの
に較べて良好な性質、例えば低粘度、小平均粒径、高安
定性のポリマー・ポリオールを提供する。更に、スラブ
原料および成形ポリオールの両方においても高固形分含
有量で高スチレン含有量の分散液の製造が可能である。
これらの分散剤はSAN比が40/60から、更に10
0/0のものまで、固形分含有量が55%までの分散液
を製造できる。本発明のエポキシ変性ポリオールからな
る分散剤は、分散剤が極めて低い水準であっても市販の
材料に匹敵するすぐれた性質のポリマー・ポリオールを
提供するもので、分散液の粘度、粒径、粒径分布が制御
できる。また、先行技術のいくつかの分散剤とはことな
り、これらのEMP分散剤は誘起不飽和がなく、更に連
鎖移動剤は本発明では必要としないが、任意に用いてフ
ォームの外観と濾過性を改善できる。
【0012】一般的にこれらのエポキシ変性ポリオール
はエポキシ樹脂で変性されたものとして知られている任
意のポリオールでよいが、エポキシ樹脂で変性されたポ
リエーテル・ポリオールの好ましい群である。
【0013】本発明の好ましい態様によればエポキシ変
性ポリオールはスペランザ(Speranza)の米国
特許第4,316,991(これはこれを引用すること
により本明細書に組込まれるものとする)に記載の方法
(これを以下第1のエポキシ樹脂変性ポリオール製造方
法、または第1の方法という)によって製造される。簡
単に述べれば、これらのエポキシ樹脂変性ポリオールは
ポリオール開始剤を一種、またはそれ以上の酸化アルキ
レンと反応させてポリオール鎖を延長させ、エポキシ樹
脂はポエオール鎖の長さ方向の選択された箇所で内部的
に付加される。ポリオールのアルコキシ化中にポリキシ
樹脂を付加させると内部エポキシ変性ポリオールが製造
される。
【0014】分散剤として適切なポリオールを製造する
第2の方法は既に内部的にエポキシ変性されたポリオー
ルを更に追加エポキシ樹脂でキャッピング、またはカッ
プリングして変性することである。これにより高度に分
岐したポリオールができる。これらの種類のポリオール
の独特の大きさ、および/または形により分散剤特性が
向上する。エポキシ変性ポリオール製造の第3の方法は
未変性ポリオールをエポキシ樹脂でキャッピング、また
はカップリングさせるだけである。前記のポリオールほ
どには高度に分岐化していないがこれらもまた分散剤と
して有用であることがわかった。
【0015】本発明の方法での好ましい合成法はいくつ
かの理由から前記の第1の方法である。ポリオール合成
は塩基接触であるから、内部的にエポキシ樹脂を付加す
ると予備形成ポリオールの再接触の必要性がなくなる。
また、エポキシ樹脂を内部的に付加するとポリオールは
更に分岐し、粘度が低下する。
【0016】一般的には、本発明のエポキシ変性ポリオ
ールの製造での有用な開始剤は活性水素官能性が約3〜
約8のものである。上記方法で用いる酸化アルキレンは
酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化ブチレン、および
これらの混合物であり、必ずしもこれらに限定されるも
のではない。
【0017】エポキシ樹脂とポリオールとの反応により
ポリオール鎖の架橋が生じ、官能性の高い高分子最ポリ
オール付加物が形成される。ポリオールのヒドロキシル
基の樹脂中の対エポキシ基比(OH/エポキシ)は架橋
量を決め、更に変性ポリオールの分子量と分子量分布を
決める。本発明の変性ポリオールはOH/エポキシ比が
6.8以下、好ましくは6以下、より好ましくは4〜2
であることが必要である。ヒドロキシ当量に較べてエポ
キシ当量があまりに多すぎると過剰架橋により混合物が
ゲル化するので、避ける必要がある。分散剤の粘度は2
5℃で好ましくは30,000cps以下である。架橋
量、また変性ポリオールの分子量と分子量分布もポリオ
ールのアルカリ度、エポキシ付加時間と温度、鎖中での
エポキシ樹脂の位置の如きプロセス条件により微妙に影
響される。本発明のエポキシ変性ポリオール分散剤は高
分子量のポリオール付加物をかなりの量含有している。
一般的には5〜30%が100,000以上のGPC分
子量(ポリプロピレン・グリコール基準)を有し、好ま
しくはこのポリオールの約5〜30%が80,000以
上のGPC分子量を有している。
【0018】本発明のポリマー・ポリオール用基本ポリ
オールは好ましくは分子量が6,500までであり、特
に複数の反応性水素を有する開始剤と一種またはそれ以
上の酸化アルキレンとの反応により製造される。適切な
開始剤としてはグリセリン、アルカノールアミン、アル
キルアミン、アリールまたは芳香族アミン、スクロー
ス、ソルビトール、トリメチロール・プロパン(TM
P)、α−メチルグルコシド、β−メチルグルコシドま
たはこのほかのメチルグルコシド、フェノール樹脂、ア
ニリン、混合フェノール・アニリン(例えは、メチレン
ジアニリン)、ビスフェノールA、マンニッヒ縮合物、
およびこれらの混合物が例示されるが、これらに限定さ
れるものではない。開始剤はジオールでもよい。基本ポ
リオールは開始剤を所要モル数の酸化アルキレンでアル
コキシ化して製造してもよい。好ましくは、酸化アルキ
レンは炭素数が2〜4であり、従って酸化エチレン(E
O)、酸化プロピレン(PO)、酸化ブチレンまたはこ
れら酸化物の混合物である。これらの酸化物は混合添加
してもよく、また別々にポリオール開始剤鎖に付加して
ブロック、またはキャップを形成してもよい。好ましい
観点によれば、酸化エチレンと酸化プロピレンの混合物
を開始剤に添加する。アルコキシ化は接触でも、非接触
でもよく、KOHが普通用いられる触媒であるが、これ
以外のものも使用できる。例えば、二重金属シアン化物
触媒、特にヘキサシアノコバルト酸亜鉛を用いることが
でき、ポリオールは米国特許第3,029,505:
3,900,518;3,941,049;4,35
5,100)これらはこれを引用することにより本明細
書に取入れられるものとする)により製造してもよい。
これらの同じ開始剤と酸化アルキレンが本発明での分散
剤の製造にも用いることができる。
【0019】各種のエポキシ樹脂が本発明のエポキシ樹
脂変性ポリオールの製造に有用である。ビシナルポリエ
ポキシド物含有組成物は分子当り少なくとも平均1.5
箇の反応性1,2−エポキシ基を有する有機物質であ
る。これらのポリエポキシド物質はモノマー性、もしく
はポリマー性で、飽和もしくは不飽和の脂肪族、脂環
族、芳香族、もしくは複素環化合物であり、必要なら,
エポキシ基以外の他の置換基、例えばヒドロキシル基、
エーテル基、芳香族ハロゲン原子等で置換してもよい。
【0020】好ましいポリエポキシドは対応するアリル
・エーテルのエポキシ化、または公知の方法で1モル過
剰のエピクロロヒドリンと芳香族ポリヒドロキシ化合物
(例えば、イソプロピリデン・ピスフェノール、ノボラ
ック、レゾルシノール、等)の反応により製造されたジ
グリシジル・エーテルのポリエポキシドである。メチレ
ン、またはイソプロピリデン・ピスフェノールのエポキ
シ誘導体が特に好ましい。ビスフェノールAのジグリシ
ジル・エーテルは特に有用である。これらのエポキシ樹
脂のいくつかはエポン(Epon)樹脂の商標名で知ら
れており、シエル・ケミカル・カンパニーから入手でき
る。
【0021】広く用いられる有用なポリエポキシドとし
てはエピハロヒドリン(例えば、エピクロロヒドリン、
等)と多価フェノール、または多価アルコールとの反応
で得られる樹脂状エポキシ・ポリエーテルが例示され
る。適切な多価フェノールは4,4’−イソプロピリデ
ン・ピスフェノール、2、4’−ジヒドロキシジフェニ
ルエチルメタン、3,3’−ジヒドロキシジフエルジエ
チルメタン、3,4’−ジヒドロキシジフェニルメチル
プロピルメタン、2,3’−ジヒドロキシジフェニルエ
チルフェニルメタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニ
ルプロールフェニルメタン、4,4’−ジヒドロキシジ
フェニルブチルフェニルメタン、2,2’−ジヒドロキ
シジフェニルジトリルメタン、4,4’−ジヒドロキシ
ジフェニルジトリルメチルメタン、等が例示され、これ
らはすべてを包括したものではない。またエピハロヒド
リンを反応してこれらのエポキシポリエーテルを作るこ
のほかの多価フェノールとしてはレグルシノール、ハイ
ドロキノン、置換ハイドロキノン(例えば、メチルハイ
ドロキノン)、等の如き化合物が例示される。
【0022】エピハロヒドリンと反応してこれらの樹脂
性エポキシポリエーテルを作ることができる多価アルコ
ールとしてはエチレン・グリコール、プロピレン・グリ
コール、ブチレン・グリコール、ペンダン・ジオール、
ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)ジメチルメタ
ン、l,4−ジメチロールベンゼン、グリセロール、
1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロ
パン、マンニトール、ソルビトール、エリスリトール、
ペンタエリスリトール、これらのダイマー、トリマー、
その他のポリマー(例えばポリエチレン・グリコール、
トリグリセロール、ジプンタエリスリトール、等)、ポ
リアリル・アルコール、多価チオエーナル(例えば硫化
2,2’,3,3’−テトラヒドロキシジプロピル、
等)、メルカプト・アルコール(例えばモノチオグリセ
ロール、ジチオグリセロール、等)、多価アルコール部
分エステル(例えばモノステアリン、一酢酸ペンタエリ
スリトール、等)、ハロゲン化多価アルコール(例えば
グリセロール、ソルビトール、ペンタエリスリトール、
等のモノクロロヒドリン)の如き化合物が例示される。
【0023】アミン硬化される有用なポリマー性ポリエ
ポキシドの別の群としては好ましくは塩基性触媒(例え
ば水酸化ナトリウム、または水酸化カリウム)の存在下
エピハロヒドリン(例えばエピクロロヒドリン)をアル
デヒド(例えばホルムアルデヒド)の樹脂性縮合物およ
び一価のフェノール(例えばフェノールそれ自体)、ま
たは多価フェノールと八の雨させて得られたエポキシ・
ノボラック樹脂が例示される。これらのエポキシ・ノボ
ラック樹脂の性質と製造についての詳細はエッチ・リー
(H.Lee)等のエポキシ樹脂便覧(Handbook of Ep
oxy Resins)、マグロー・ヒル・ブック・カンパニー
(ニューヨーク)1967年刊から得られる。
【0024】本発明で有用なエポキシ樹脂変性ポリオー
ル製造方法で有用なポリエポキシド組成物は前記のポリ
エポキシドを含有する組成物に限定されるものでなく、
これらのポリエポキシドは全体としてポリエポキシドの
群を単に代表するものであることは当業者がよく理解す
るところのものである。
【0025】温度と圧力の反応条件はSANポリマー・
ポリオール製造用ポリオールが必要とする或る種の仕様
を満足させるよう本発明の実施者により選択されうるも
のである。約50psigfの圧力と約50〜150℃
の温度がエポキシ樹脂変性ポリオール製造の代表的条件
である。
【0026】ポリマー・ポリオール製造では、分散剤は
全組成物基準で約0.5〜30重量%、好ましくは約1
〜10重量%、もっとも好ましくは2〜6重量%の量が
用いられる。固形分含有量は、約10〜約55重量%、
好ましくは20〜45重量%の範囲にある。スチレン/
アクリロニトリル比は固形分含有量で変わり、約40/
60〜100/0の範囲にある。ポリマー・ポリオール
の合成では、ポリオールの遊離ヒドロキシル基と反応し
ないエチレン性不飽和モノマーを用いることが好まし
い。
【0027】ポリマー・ポリオール用基本ポリオールは
使用ポリマー物質の多量部を成し、エポキシ樹脂変性ポ
リオール(EMP)分散剤は使用全ポリオール物質の少
量部を成す。適切な基本ポリオールは上述した。全基本
ポリオール(分割使用時は全部の分割部を含む)の対エ
ポキシ樹脂変性ポリオール分数剤比は約50/50〜約
99/1、好ましくは約70/30〜約99/1の範囲
にある。
【0028】ポリマー・ポリオールの製造は80〜15
0℃、好ましくは約100〜130℃の温度範囲内で実
施される。
【0029】原料供給流の反応器内容物への添加時間は
適切ならば任意であり、例えば添加時間は0.5〜4.
0時間、好ましくはl〜2.5時間の範囲にある。全反
応物質の重量%としての重合開始剤の割合は0.05〜
5.0重量%、好ましくは0.1〜1.0重量%の範囲
になる。
【0030】ポリマー・ポリオール製造反応器は回分式
反応器、半回分式反応器、または一基、またはそれ以上
の連続攪拌増型反応器(CSTR)でもよい。本発明に
よれば若し反応器が半回分式の場合、EMP分散剤は初
期反応器仕込原料のすべてから成るものでもよい。また
は、初期反応仕込原料はEMP分散剤と基本ポリオール
の初回分とから成るものでもよい。このEMP分散剤は
初回分の基本ポリオールで1:50の比まで希釈しても
よく、基本ポリオールの残りは供給原料と共に添加す
る。好ましい実施態様によれば基本ポリオールを2回に
分けて用いるときは、初回分は第2回分よりも少なくす
る。基本ポリオールを2回に分けて用いるときは、初回
分の対第2回分比は1/99〜50/50、好ましくは
10/90〜35/65の範囲でよい。EMP分散剤は
初期反応器仕込原料と共に添加するとき一番効果がある
が、一部を供給原料と共に添加しても効果がある。反応
器での分散剤は初期濃度が高いことが望ましいが、初期
濃度は約5%でも効果があるが、約10〜約30%がよ
い。本発明のもう一つの観点によれば、反応器がCST
Rのときは、基本ポリオールは2回に分けて添加する必
要はなく、1回で添加できる。更にもう一つの観点によ
れば、例えば成分添加を特定の順番で行うときが有効な
ときは、2基、またはそれ以上のCSTRを直列で用い
るのが有効である。本発明の分散剤は性質がすぐれてい
るため、本発明の方法で製造したポリマー・ポリオール
はCSTR1段で実施できるものと考えられる。ある場
合には一基のCSTRを用いることが特に好ましい。
【0031】ポリマー・ポリオールで用いる好ましいモ
ノマーはコモノマーを作るスチレンとアクリロニトリル
の二つである。スチレンの対アクリロニトリルの相対割
合、すなわちSAN比については既に上述したが、以下
実施例で例示する。この外の適切なモノマーはブタジエ
ン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキ
サジエン、1,7−オクタジエン、スチレン、アクリロ
ニトリル、メタクリロニトリル、α−メチルスチレン、
メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、エチルス
チレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、置換
スチレン(例えばシアノスチレン、フェニルスチレン、
シクロスチレン、ベンジルスチレン、ニトロスチレン、
N,N−ジメチルアミノスチレン、アセトキシスチレ
ン、およびハロゲン化スチレンを含む)、4−ビニル安
息香酸メチル、フェノキシスチレン、硫化p−ビニルジ
フエニル、酸化p−ビニルフェニル、アクリルおよび置
換アクリルモノマー(例えばアクリル酸、メタクリル
酸、アクリル酸メチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチ
ル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸
メチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベ
ンジル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸オク
チル、α−エトキシアクリル酸エチル、α−アセトアミ
ノアクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2
−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸
フェニル)、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N
−ジベンジルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミ
ド、メタアクリルホルムアミド、ビニルエステル、ビニ
ルエーテル、ビニルケトン、酢酸ビニル、ビニルアルコ
ール、酪酸ビニル、酢酸イソプペニル、ギ酸ビニル、ア
クリル酸ビニル、メタクリル酸ビニル、メトキシ酢酸ビ
ニル、安息香酸ビニル、ビニルトルエン、ビニルナフタ
レン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、
ビニルプロピルエーテル、ビニルブチルエーテル、ビニ
ル2−エチルヘキシルエーテル、ビニルフェニルエーテ
ル、ビニル2−メトキシエチルエーテル、メトキシブタ
ジエン、ビニル2−ブトキシエチルエーテル、3,4−
ジヒドロ−1,2−ピラン、2−ブトキシー2’−ビニ
ロキキシジエチルエーテル、ビニル2−エチルメルカプ
トエチルエーテル、ビニルメチルケトン、ビニルエチル
ケトン、ビニルフェニルケトン、硫化ビニルエチル、ビ
ニルエチルスルホン、N−メチルーN−ビニルアセトア
ミド、N―ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、硫
化ジビニル、ジビニルスルホキシド、ジビニルスルホ
ン、ビニルイミダゾールナトリウム、硫化ジビニル、ジ
ビニルスルホキシド、ジビニルスルホン、スルホン酸ビ
ニルナトリウム、スルホン酸メチルビニル、N−ビニル
ピロール、フマール酸ジメチル、マレイン酸ジメチル、
マレイン酸、クロトン酸、フマール酸、イタコン酸、イ
タコン酸モノメチル、メタクリル酸t−ブチルアミノエ
チル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸
グリシジル、アリルアルコール、イタコン酸のグリコー
ルモノエステル、ビニルピリジン、無水マレイン酸、マ
レインイミド、N−置換マレインイミド(例えばN−フ
ェニルマレインイミド)、等であるがこれらに限定され
るものではない。
【0032】重合開始剤触媒は用いる特定モノマー用の
適切な開始剤ならばいずれでもよい。ポリマー・ポリオ
ール組成物を製造するのに有用な適切な接触開始剤はフ
リー・ラジカル型のビニル重合触媒であり、例えば過酸
化物、過硫酸塩、過ホウ酸塩、過炭酸塩、アゾ化合物,
等である。特定の例としては2,2’−アゾ−ビス−イ
ソブチロニトリル(AIBN)、過酸化ジベンゾイル、
過酸化ラウロイル、過酸化ジ−t−ブチル、過酸化炭酸
ジイソプロピル、ヘキサン酸t−ブチル・パーオキシ−
2−エチル、過ネオデカン酸t−ブチル、過安息香酸t
−ブチル、過クロトン酸t−ブチル、過イソ酪酸t−フ
チル、過フタール酸ジ−t−ブチル、2,2’−アゾ−
ビス(2−メチルブタンニトリル)が例示されるが、こ
れに限定されるものではない。勿論、このほかの適切な
触媒も用いることができる。
【0033】
【実施例】以下の実施例は本発明の性質を例示するもの
であり、実施例で用いる部、パーセントはすべて重量基
準である。
【0034】分散液の物性測定方法 以下の実施例では分散液の物性は次の方法で測定した。粘度 粘度はブルックフィールド円錐−板型粘度計、ス
ピンドル#CP−52、20秒−1(26℃)を用いて
測定した。粒径 粒径はo−キシレン、またはイソプロピル・アル
コールを分散媒としてコールター4粒径分析計を用いて
測定した。 遠心分離性固形分 分散液試料を約3300rpm、1
470ラジアル遠心「G」力で約24時間遠心分離し
た。遠心分離管を次いで逆にして4時間水切りした。管
底の非流動性ケーキを試験試料の初期重量の重量パーセ
ントで示す。
【0035】方法A 攪拌機、凝縮器、温度計、添加管を備えた3L4つ口樹
脂反応器中に窒素雰囲気下指示量のポリオールと分散剤
を仕込んだ。反応器仕込原料を反応温度に加熱後、供給
原料を指示時間かけて添加して、乳白色の分散液をつく
った。添加完了後、分散液を反応温度に0.5〜l.0
時間保持し、次いで反応混合物からl00〜120℃、
5mmHg以下でl.5〜2.5時間残留モノマーを留
去してポリマー・ポリオール分散液を得た。
【0036】実施例1〜21 (実施例1、3、13は比較例)これらの実施例は内部
的にエポキシ変性したポリオールを分散剤として用いる
ポリマー・ポリオールの製造を示すものである。方法A
を用い、表1−4には使用原料の量と種類、生成ポリマ
ー・ポリオールの性質を示した。例1と3は米国特許出
願第07/198,035に記載の先行発明のEMP分
散剤を用いる低固形分含有量のポリマー・ポリオールの
製造例である。これらの分散剤はOH/エポキシ比が比
較的高い。例2と4は同様のポリマー・ポリオールの製
造でOH/エポキシ比の比較的低い本発明のEMP分散
剤を用いるときに得られる利点を示すものである。例2
と5の比較は類似の性質の生成物を示すものであるが、
固形分含有量は例5では50%向上している。例6〜1
4は固形分含有量の高い分散液の製造でのこれらの新規
分散剤の有用性を示すものである。またこれらの実施例
は分散剤活性は分散剤のOH/エポキシ比と相関し、エ
ポキシ樹脂の総量には相関しないことを示すものであ
る。許容できる固形分含有量の高い分散液を作るには分
散剤はOH/エポキシ比が8以下、好ましくは4以下で
なければならない。例l5〜21は本発明の分散剤を用
いて極めてスチレン含有量の高い、または普通ではない
全部スチレンの分散剤を示すものである。付記A,Bは
それぞれ用いた分散剤と基本ポリオールの説明用のもの
である。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】
【0040】
【表4】
【0041】実施例22 基本処理ポリオールEの製造 攪拌磯、温度計、添加管を備えた3L反応器に窒素雰囲
気下ポリオールE2000g、KOH16.54g、水
11.68gを仕込んだ。室温で15分間攪拌したの
ち、この混合物を真空下110℃に加熱した。110℃
で1時間保ったのち、トルエン25gを添加し、真空留
去を更に1.25時間続けた。更にトルエン25gを添
加し、混合物をもう一度真空下1.25時間加熱した。
混合物を真空下冷却した。
【0042】実施例23〜26 これらの実施例は末端、またはキャッピングでエポキシ
変性したポリオール分散剤の製造を示すものである、例
26の生成物は粘度が高すぎて分散剤として不安定であ
った。これらの実施例の生成物は方法Bを用いて製造し
た。量および原料は表5に示した。
【0043】方法B 攪拌機,温度計、添加管を備えた2−1反応器に窒素雰
囲気下指示量のアルコキシ化ポリオールを仕込み、内容
物をll0℃に加熱した。供給原料を1〜2分間かけて
添加したケイ酸マグネシウム30gを添加し、反応混合
物を更に1時間上記温度に保持した。この混合物を50
℃に冷却し、濾過した。次いで濾液は溶媒を留去した。
【0044】
【表5】
【0045】実施例27〜29 これらの実施例は例23〜25の末端、またはキャッピ
ング・エポキシ変性ポリオールを分散剤として用いたポ
リマー・ポリオールの製造例である。方法Aを用い、表
5に使用した原料の量と種類、生成ポリマー・ポリオー
ルの性質を示した。また、これらの実施例はOH/エポ
キシ比が低い分散剤が分散液を製造する際重要であるこ
とを示している。
【0046】
【表6】
【0047】実施例30〜33 表7の例30〜31は連鎖移動剤、例えばデシルメルカ
プタンを任意に用いると生成ポリマー・ポリオールの濾
過性が改善することを示すものである。篩上の残留パー
セントとして測定する濾過性(残留%)は一定量(例え
ば1800g)の分散液を140メッシュ篩の一定の断
面積(例えば8インチ直径)を濾過させて測定する。こ
の分散液を若干の吸収下で高温濾過(100〜110
℃)する。この140メッシュ篩は106ミクロンの平
均メッシュ開口の平方形メッシュである。篩上の残留物
の量を%モノマー基準重量%として示す。
【0048】
【表7】
【0049】ポリウレタン・フォームの合成 本明細書に記載のポリエーテル・ポリオールはポリウレ
タン・フォームを作るのに用いられる。これらは酸化エ
チレン(EO)キャッピングのポリマー・ポリオールと
EOキャッピングしていないポリマー・ポリオールを含
んでおり、一つの観点によればポリオールは典型的には
複数の反応性水素を有する開始剤と一種、またはそれ以
上の酸化アルキレンとの反応で製造される。適切な開始
剤としてはグリセリン、アルカノールアミン、アルキル
アミン、アリールまたは芳香族アミン、スクロース、ソ
ルビトール、トリメチロールプロパン(TMP)、α−
メチルグルコシド、p−メチルグルコシド、またはその
外のメチルグルコシド、フェノール樹脂、アニリン、混
合フェノール・アニリン(例えばメチレンジアニリン)
またはビスフェノールA、マンニッヒ縮合物およびこれ
らの混合物が例示されるが、これらに限定されるもので
はない。基本ポリオールは開始剤を所要モル数の酸化ア
ルキレンでアルコキシ化して製造できる。好ましくは、
酸化アルキレンは炭素数が2〜4であり、従って酸化エ
チレン、酸化プロピレン、酸化ブチレン、またはこれら
酸化物の混合物である。これらの酸化物は混合付加して
もよく、または別々にポリオール開始剤鎖に付加してブ
ロック、またはキャップを形成してもよい。一つの観点
によれば、酸化エチレンと酸化プロピレンの混合物を開
始剤に添加する、アルコキシ化は接触でも、非接触でも
よく、KOHは普通用いられる触媒であるが、別のもの
を用いてもよい。例えば、二重金属シアン化物触媒、特
にヘキサシアノコバルト酸亜鉛を用いてもよく、ポリオ
ールは米国特許第3,029,505:3,900,5
18:3,941,049:4,355,100(これ
らはこれらを引用することにより本明細書に取入れられ
るものとする)の方法で製造できる。成型ポリウレタン
・フォームを希望するときは選択ポリオールは成型フォ
ームにより適切に適した官能性を有するものである。ま
たは、各種のポリマー・ポリオールも完全置換として、
または適切をポリオール成分と共に用いてもよい。
【0050】在来の方法でポリウレタン・フォームを製
造する際、触媒を用いる。このような触媒には下記の一
種、またはそれ以上のものが含まれる。
【0051】(a)第3級アミン、例えばトリメチルア
ミン、トリエチルアミン、N−ブチルモルホリン、N−
エチルモルホリン、N,N−ジメチルベンジルアミン、
N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N,N’,
N’−テトラメチル−1,3−ブタレジアミン、N,N
−ジメチルピペラジン、1,4−ジアゾビシクロ〔2,
2,2〕オクタン等。 (b)第3級ホスフィン、例えばトリアルキルホスフィ
ン、ジアルキルベンジルホスフィン、等。 (c)強酸塩、例えばアルカリおよびアルカリ土類金属
の水酸化物、アルコキシド、フェノキシド。 (d)強酸の酸性金属塩、例えば塩化第2鉄、塩化第2
錫、塩化第一錫、三塩化アンチモン、硝酸ビスマス、塩
化ビスマス、等。
【0052】(e)各種金属のキレート、例えばアセチ
ルアセトン、ベンゾイルアセトン、トリフルオロアセチ
ルアセトン、アセト酢酸エチル、サルチルアルデヒド、
シクロペンタメン−1−カルボキシレート、アセチルア
セトンイミン、ビスアセチルアセトンアルキレンジアミ
ン、サリチルアルデヒドイミン、等と各種金属、例えば
Be,Mg、Zn、Cd、Pd、Ti、Zr,Sn,A
s、Bi、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Niとから
得られるもの。
【0053】(f)各種金属のアルコレートとフェノレ
ート、例えばTi(OR)4、Sn(OR)4、Al(O
R)3等、(式中Rはアルキル、またはアリールであ
る)、およびアルコレートとカルボン酸、ベータジケト
ン、2−(N,N−ジアルキルアミノ)アルカノールと
の反応生成物。
【0054】(g)有機酸と各種金属、例えばアルカリ
金属、アルカリ土類金属、Al、Sn、Pb、Mn、C
o、Ni、Cuとの塩で、例えば酢酸ナトリウム、オク
タン酸第1錫、オレイン酸第1錫、オクタン酸鉛、金属
乾燥剤(例えばナフテン酸マンガン、ナフテン酸コバル
ト)等。
【0055】(h)4価の錫、3価と5価のAs、S
b、Biの有機金属誘導体、および鉄、コバルトの金属
カルボニル。
【0056】勿論、上記ポリウレタン触媒の任意の組合
せも用いる事が出来る。普通用いる触媒量はポリオール
100重量部基準で約0.01〜約5.0重量部の範囲
にある。よく用いる触媒量は0.2〜2.0重量部であ
る。
【0057】ポエウレタン・フォーム用ポリオール成分
は在来の方法により一種またはそれ以上の触媒の存在下
ポリイソシアネートと反応させる。用いるポリイソシア
ネートは任意の芳香族、または脂防族ポリイソシアネー
ト、例えばトルエン・ジイソシアネート(TDI)、ポ
リマー性イソシアネート、脂肪族ジイソシアネートであ
る。典型的な芳香族ポリイソシアネートとしてはm-フ
ェニレン・ジイソシアネート、p−フェニレン・ジイソ
シアネート、ポリメチレン・ポリフェニルイソシアネー
ト、2,4−トルエン・ジイソシアネート、2,6−ト
ルエン・ジイソシアネート、ジアニシジン・ジイソシア
ネート、ビトリレン・ジイソシアネート、ナフタレン−
1,4−ジイソシアネート、ジフェニレンー4,4’−
ジイソシアネート、脂肪族−芳香族ジイソシアネート、
例えばキシリレン−1,4−ジイソシアネート、キシリ
レン−1,2−ジイソシアネート、キシリレン−1,3
−ジイソシアネート、ビス(4一イソシアネートフェニ
ル)−メタン、ビス(3−メチルー4―イソシアネート
ヤェニル)メタン、4,4’−ジフエニルプロパン・ジ
イソシアネートが例示されるが、これらに限定されるも
のではない。適切な脂肪族ジイソシアネートとしてはイ
ソホロン・ジイゾシアネート、ヘキサメチレン・ジイソ
シアネート、メチレン−ビス−シクロヘキシルイソシア
ネートが例示される。本発明の一つの観点によればトル
エン・ジイソシアネートが好ましい。
【0058】使用に適した芳香族ポリイソシアネートと
しては官能性が約2〜約4のメチレン−架橋ポリフェニ
ル・ポリイソシアネート混合物が例示される。これら後
者のイソシアネート化合物一般には塩酸、および/もし
くはその他の酸性触媒の存在下ホルムアルデヒドと第1
級芳香族アミン、例えばアニリンの反応で在来法で製造
した相当するメチレン架橋ポリフェニルポリアミンのホ
スゲン化で製造される。
【0059】発泡は水と、必要あれば追加有機発泡剤の
存在下で実施される。通常、水はポリマー・ポリオール
と存在する任意の追加ポリオールの100重量部基準で
0.5〜15重量部、好ましくは1.0〜10重量部の
量が用いられる。水と共に任意に用いられる有機発泡剤
は技術上公知であり、例えばモノフルオロトリクロロメ
タン、ジフルオロジクロロメタン、塩化メチレン、およ
びその他の一般に技術上公知のものである。細胞の大き
さと細胞構造を制御するための添加剤、例えばジメチル
ポリシロキサンのようなシリコーン界面活性剤を発泡混
合物に添加してもよい。公知の充填剤、染料、難燃性添
加剤、または可塑剤も勿論用いることができる。これら
の添加剤、その他の添加剤は当業者には公知である。
【0060】ポリウレタン、特に可撓性ポリウレタンに
ついてのより詳しい常法は米国特許第4,338,40
8:4,342,687;4,381,353(これら
はこれらを引用することにより本明細書に組入れられる
ものとする)を参照されたい。在来の反応条件を本発明
のポリウレタン・フォーム製造に用いることができる。
【0061】用語 エポン(R)328:シエル・ケミカル・カンパニー製
造のビスフェノールAのジグリシジル・エーテル azo(R)67:イー・アイ・デュホン・ド・ヌムー
ル・アンド・カンパニー製造の2,2’−アゾビス(2
−メチルブタンニトリル)重合触媒
【0062】請求項に記載の本発明の精神と範囲から逸
脱せずに本発明のポリマー・ポリオールの変性はいろい
ろと行うことができる。例えば当業者はある縮合環の反
応条件、または反応の順序、または特定の成分、または
割合がある縮合環の優れた性質を有するポリマー・ポリ
オールを製造することを見出すことができる。
【0063】付記A 分散剤の説明 分散剤1〜8は内容的にエポキシ変性ポリオールであっ
て米国特許第4,316,991に記載のようにして製
造した。分散剤1、2は米国特許出願第07/198,
035に記載してある。
【0064】分散剤1 酸化エチレンでキャッピングした酸化プロピレンのグリ
セリン出発ポリエーテル:酸化エチレン含有量:14.
6%;水酸価:25.3;不飽和含有量:0.010m
g/g:エポン828変性:1.0wt.%;OH/エ
ポキシ比:6.9;100K(100,000)以上G
PC%=0。
【0065】分散剤2(タノール(Thanol)55
07:商標名) 酸化エチレンでキャッピングした酸化プロピレンのグリ
セリン出発ポリエーテル;酸化エチレン含有量:16
%;水酸価:34;エポン828変性:1.0wt%;
OH/エポキシ比:1.9;100K以上のGPC%=
0。
【0066】分散剤3 酸化プロピレンのグリセリン出発ポリエーテル;水酸
価:33;エポン828変性:3.0wt.%:OH/
エポキシ比:2.3;100K以上のGPC%=26。
【0067】分散剤4 酸化プロピレンのグリセリン出発ポリエーテル;水酸
価:27.1;エポン828変性:2.6wt.%;O
H/エポキシ比:2.7;100K以上のGPC%=2
8。
【0068】分散剤5 酸化プロピレンと酸化エチレンのグリセリン出発ポリエ
ーテル;EO含有量:15.0wt.%;水酸価:2
3.0;エポン828変性:1.5wt.%;OH/エ
ポキシ比:3.5;100K以上のGPC%=14。
【0069】分散剤6 酸化プロピレンと酸化エチレンのグリセリン出発ポリエ
ーテル:EO含有量:15.8wt.%:水酸価:2
1.5;エポン828変性:1.8wt.%;OH/エ
ポキシ比:2,9;100K以上のGPC%=16。
【0070】分散剤7(タノール3502) 酸化プロピレンのグリセリン出発ポリエーテル;水酸
価:49.8;エポン828変性:2.0wt,%;O
H/エポキシ比:8.2;100K以上のGPC%=
0。
【0071】分散剤8 酸化プロピレンのグリセリン出発ポリエーテル;水酸
価:54.0;エポン828変性:4.0wt.%:O
H/エポキシ比:4.0:100K以上のGPC%=
5。
【0072】付記B 基本ポリオールの説明ポリオールA(アルコール1130:商標名) 酸化プロピレンと酸化エチレンのグリセリン出発ポリエ
ステル;ランダム酸化エチレン含有量:10%;水酸
価:48。
【0073】ポリオールB(アルコール1131:商標
名) 酸化プロピレンと酸化エチレンのグリセリン出発ポリエ
ステル:ランダム酸化エチレン含有量:12%;水酸
価:48。
【0074】ポリオールC(タノール5505:商標
名) 酸化エチレンでキャッピングした酸化プロピレンのグリ
セリン出発ポリエステル;酸化エチレン含有量:2l
%;水酸価:34。
【0075】ポリオール(アルコールl342:商品
名) 酸化スチレンでキャツピングした酸化プロピレンのトリ
メチロールプロパン出発ポリエーテル;酸化エチレン含
有量:14%;水酸価:34。
【0076】ポリオールE 酸化プロピレンと酸化エチレンのグリセリン出発ポリエ
ステル;ランダム酸化エチレン含有量:8%;水酸価:
56。
フロントページの続き (73)特許権者 591063187 D−51368 Leverkusen,G ermany (56)参考文献 特開 昭57−53528(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 18/00 - 18/87 C08G 59/14,65/48

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 官能性が3〜8のポリオール開始剤を一
    種以上の酸化アルキレンとエポキシ含有化合物と反応さ
    せて製造したエポキシ変性ポリオールであって、前記エ
    ポキシ変性ポリオールはヒドロキシル当量の対エポキシ
    当量比が6.8またはそれ以下であるエポキシ変性ポリ
    オール。
  2. 【請求項2】 前記エポキシ変性ポリオールは、ポリオ
    ールのアルコキシ化中にエポキシ樹脂を付加して内部的
    に存在するエポキシ樹脂を有するエポキシ変性ポリオー
    ルを作ることから成る方法で製造したものである請求項
    1記載のエポキシ変性ポリオール。
  3. 【請求項3】 前記エポキシ変性ポリオールは、活性水
    素官能性が3〜8のポリオール開始剤と一種以上の酸化
    アルキレンとをエポキシ樹脂に、エポキシ樹脂が生成エ
    ポキシ変性ポリオールの長さ方向で内部的に付加される
    ように反応させて製造したものである請求項1記載のエ
    ポキシ変性ポリオール。
  4. 【請求項4】 前記エポキシ変性ポリオールは、ポリオ
    ール開始剤のアルコキシ化中、およびポリオール開始剤
    のアルコキシ化後にエポキシ樹脂を付加して内部的に存
    在するエポキシ樹脂およびエポキシ変性ポリオール上に
    キャップまたはカップラーとして存在するエポキシ樹脂
    を有するエポキシ変性ポリオールを作ることから成る方
    法で製造したものである請求項1記載のエポキシ変性ポ
    リオール。
  5. 【請求項5】 前記エポキシ変性ポリオールは、活性水
    素官能性が3〜8のポリオール開始剤と一種以上の酸化
    アルキレンとをエポキシ樹脂に、エポキシ樹脂が生成エ
    ポキシ変性ポリオールの長さ方向で内部的に付加される
    ように反応させて製造し、またエポキシ樹脂を酸化アル
    キレン付加後キャップまたはカップラーとして付加した
    ものである請求項1記載のエポキシ変性ポリオール。
  6. 【請求項6】 前記エポキシ変性ポリオールは、ポリオ
    ール開始剤のアルコキシ化後エポキシ樹脂を付加してア
    ルコキシ化ポリオールの末端にキャップまたはカップラ
    ーとしてのみ存在するエポキシ樹脂を有するエポキシ変
    性ポリオールを作ることから成る方法で製造したもので
    ある請求項1記載のエポキシ変性ポリオール。
  7. 【請求項7】 前記エポキシ変性ポリオールは、活性水
    素官能性が3〜8のポリオール開始剤を一種以上の酸化
    アルキレンと反応させ、次いで酸化アルキレン付加後カ
    ップラー、またキャップとしてエポキシ樹脂を付加して
    製造したものである請求項1に記載のエポキシ変性ポリ
    オール。
  8. 【請求項8】 前記エポキシ変性ポリオールのヒドロキ
    シル/エポキシ当量比が6.8〜2である請求項1記載
    のエポキシ変性ポリオール。
  9. 【請求項9】 請求項1記載のエポキシ変性ポリオール
    を含む高スチレン高固形分含有ポリマー・ポリオール用
    分散剤。
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