JP3611932B2 - Process for producing active hydrogen component and polyurethane resin - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規なポリウレタン樹脂製造用ポリエステル系活性水素成分、及びそれを用いたポリエステル系ポリウレタン樹脂の製造方法に関する。さらに詳しくは、耐加水分解性、撥水性に優れた性能を有するポリウレタン樹脂製造用活性水素成分及びそれを用いたポリウレタン樹脂の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ポリエステル系ポリウレタン樹脂は、高分子ポリエステルポリオール、有機ポリイソシアネートおよび必要により鎖伸長剤及び/又は架橋剤を反応させることにより得られることは公知であり、該高分子ポリエステルポリオールとしては、例えばグリコール成分(エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサメチレングリコールなど)と多価カルボン酸(アジピン酸、フタル酸など)とを縮合反応させて得られるポリエステルポリオール、あるいは上記のようなグリコールを開始剤としてラクトンを開環重合して得られるポリラクトンジオール(ポリ−ε−カプロラクトンジオールなど)が使用されるが、これらを用いたポリエステル系ポリウレタン樹脂は耐加水分解性が劣るという問題点を有していた。耐加水分解性を改善する目的で、グリコール成分に3−メチル−1,5−ペンタンジオールを用いた高分子ポリエステルポリオールを使用する方法が提案されている(たとえば特公告平4−58803号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのものでもポリウレタン樹脂の耐加水分解性はまだ不十分である。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決することを目的として、耐加水分解性に優れたポリエステル系ポリウレタン樹脂の製造法について鋭意検討した結果、特定の構造を有するポリエステル系ポリオールを活性水素成分として使用することにより、耐加水分解性に優れるという目的を達成するとともに、さらに撥水性、耐油性にも優れていることを見いだし、本発明に到達した。
【0005】
すなわち本発明は、下記(a1)、(a2)、(a3)、(a11)及び(a13)からなる群より選ばれる1種以上のジオールからなるジオール成分と、ジカルボン酸類(c)とからのポリエステルジオール(A1)、並びに下記_(a2)、(a3)、(a11)、(a12)及び(a13)からなる群より選ばれる1種以上のジオールからなるジオール成分に、ラクトンモノマー(d)が付加されてなるポリラクトンジオール(A2)から選ばれる1種以上のポリエステルジオール(A)からなり、炭素数3〜40の脂肪族炭化水素側鎖を5〜80重量%含有し、数平均分子量が500〜10,000であることを特徴とするポリウレタン樹脂製造用ポリエステル系活性水素成分。
(a1)炭素数5〜42の1,2−アルカンジオール。
(a2)炭素数6〜43のグリセリンモノアルキルエーテル。
(a3)炭素数7〜44のグリセリン脂肪酸モノエステル。
(a11)(a1)、(a2)又は(a3)に、炭素数2〜4のアルキレンオキサイド(b)を付加して得られるジオール。
(a12)炭素数3〜40のアルキルアミン(a4)に炭素数2〜4のアルキレンオキサイド(b)が2モル以上付加されたジオール。
(a13)2個の活性水素原子含有化合物に、炭素数5〜42のα−オレフィンオキサイド(a5)からなるアルキレンオキサイドを付加して得られるジオール。
;並びに、有機ポリイソシアネート(B)と該活性水素成分、及び必要により鎖伸長剤(C)、架橋剤(D)、停止剤(E)とを反応させるポリエステル系ポリウレタン樹脂の製造法である。
【0006】
【発明の実施の形態】
該活性水素成分中の、炭素数3〜40の脂肪族炭化水素側鎖としては、直鎖状、分岐状または脂環式で、飽和もしくは不飽和の炭化水素側鎖が挙げられ、好ましいものは直鎖または分岐した飽和炭化水素側鎖である。
脂肪族炭化水素側鎖の炭素数は、通常3〜40、好ましくは5〜30、より好ましくは8〜20である。炭素数が3未満ではポリウレタン樹脂の耐加水分解性が劣り、40を超えるとポリエステルポリオール製造時のエステル化反応性が低下する。
【0007】
本発明の活性水素成分中の炭素数3〜40の脂肪族炭化水素側鎖の含有量は、通常5〜80重量%、好ましくは10〜70重量%、特に15〜60重量%である。5重量%未満では得られるポリウレタン樹脂の耐加水分解性が劣り、80重量%を超えるとポリエステルポリオール製造時のエステル化反応性が低下する。
【0008】
本発明の活性水素成分の数平均分子量は、通常500〜10,000、好ましくは700〜6,000である。500未満では得られるポリウレタン樹脂が硬くて脆いものとなり、10,000を超えると樹脂が柔らかくなり、強度が低下する。
【0009】
ポリエステルジオール(A)を得るための、ポリオール中に脂肪族炭化水素側鎖を与える化合物の例としては、下記(a1)〜(a5)が挙げられる。
(a1)炭素数5〜42の1,2−アルカンジオール:1,2−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−デカンジオール、1,2−ドデカンジオール、1,2−オクタデカンジオールなど
(a2)炭素数6〜43のグリセリンモノアルキルエーテル:グリセリンモノヘキシルエーテル、グリセリンモノオクチルエーテル、グリセリンモノ−2−エチルヘキシルエーテル、グリセリンモノデシルエーテル、グリセリンモノドデシルエーテル、グリセリンモノオクタデシルエーテルなど
(a3)炭素数7〜44のグリセリン脂肪酸モノエステル:グリセリンヘキサン酸モノエステル、グリセリンオクタン酸モノエステル、グリセリン−2−エチルヘキサン酸モノエステル、グリセリンデカン酸モノエステル、グリセリンドデカン酸モノエステル、グリセリンオクタデカン酸モノエステルなど
(a4)炭素数3〜40のアルキルアミン:ブチルアミン、ヘキシルアミン、2−エチルヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミンなど
(a5)炭素数5〜42のα−オレフィンオキサイド:α−デセンオキサイド、α−ドデセンオキサイド、α−オクタデセンオキサイドなど
【0010】
1,2−アルカンジオール(a1)およびα−オレフィンオキサイド(a5)は、α−オレフィンに酸触媒存在下で酢酸と過酸化水素を反応させる方法などの公知の方法で製造できる。
グリセリンアルカノールモノエーテル(a2)は、例えば、▲1▼長鎖アルキルアルコールをエピクロルヒドリンと反応させた後加水分解する方法;▲2▼グリセリンとハロゲン化アルキルを反応させる方法などで製造できる。
グリセリン脂肪酸モノエステル(a3)は、グリセリンと脂肪酸をアルカリ触媒存在下にエステル化する方法により製造できる。
【0011】
上記の(a1)〜(a5)を用いることにより、さらに得られる(A)の構成単位となるジオールとしては、下記(a11)〜(a13)が挙げられる。
(a11)炭素数5〜42の1,2−アルカンジオール(a1)、炭素数6〜43のグリセリンモノアルキルエーテル(a2)または炭素数7〜44のグリセリン脂肪酸モノエステル(a3)に、炭素数2〜4のアルキレンオキサイド(b)を付加して得られるジオール。
(a12)炭素数3〜40のアルキルアミン(a4)に炭素数2〜4のアルキレンオキサイド(b)が2モル以上付加されたジオール
(a13)2個の活性水素原子含有化合物に、炭素数5〜42のα−オレフィンオキサイド(a5)からなるアルキレンオキサイドを付加して得られるジオール。
【0012】
(a11)および(a12)に使用する炭素数2〜4のアルキレンオキサイド(b)としては、エチレンオキサイド(以下EOと記す)、プロピレンオキサイド(以下POと記す)、ブチレンオキサイドまたはこれらの併用が挙げられる。(a11)、(a12)は従来公知のアルキレンオキサイド付加反応により製造できる。2種以上のアルキレンオキサイドを使用する場合の付加形式はブロックまたはランダムのいずれでもよい。
【0013】
(a13)は2個の活性水素原子含有化合物にα−オレフィンオキサイド(a5)単独付加、又は(a5)と上記アルキレンオキサイド(b)を併用して付加することにより得られる。
2個の活性水素原子含有化合物としては、炭素数9以下の低級ジオール類(エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等)、炭素数10以下のモノアミン類(メチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、2−エチルヘキシルアミンなど)等の液状のものが好適に使用できる。
これらに、(a5)単独又は(a5)と(b)を付加する方法は公知の方法でよく、2種以上付加する場合の付加形式はブロックまたはランダムのいずれでもよい。
【0014】
該ポリエステルジオール(A1)は、上記の(a1)、(a2)、(a3)、(a11)、及び(a13)からなる群より選ばれる1種以上のジオールからなるジオール成分と、ジカルボン酸類(c)とを反応させて得られる。
【0015】
(A1)におけるジオール成分として、他のジオール類を用いてもよい。他のジオール類としては、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、ジプロピレングリコール、数平均分子量500未満のポリプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、3,3,5−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、シクロヘキシルジメタノール、ビス(ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、ビスフェノール類のEOまたはPOの低モル付加物で、数平均分子量500未満のもの及びこれらの2種以上の併用が挙げられる。
【0016】
他のジオールを用いる場合、(a1)、(a2)、(a3)、(a11)、及び(a13)からなる群より選ばれる1種以上のジオ−ルと他のジオールとの比率は、結果として本発明の活性水素成分中の炭素数3〜40の脂肪族炭化水素側鎖の含有量が、前記のように通常5〜80重量%、好ましくは10〜70%、特に15〜60%となる比率であればよい。
【0017】
(A1)におけるジカルボン酸類(c)としては、例えば、下記(c1)、(c2)及びこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(c1)炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸(アジピン酸、コハク酸、セバチン酸、アゼライン酸、フマル酸、マレイン酸など)又はそのエステル形成性誘導体(無水物、低級アルキルエステルなど)
(c2)芳香族ジカルボン酸(フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸など)またはそのエステル形成性誘導体
これらのうちで好ましいものは、炭素数6〜10の脂肪族または芳香族ジカルボン酸、特にアジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、テレフタル酸、イソフタル酸およびこれらのエステル形成性誘導体である。
(A1)は従来公知の方法で製造でき、例えば、過剰モル量のジオール成分と、ジカルボン酸類(c)とから脱水縮重合又はエステル交換反応を行い、末端ヒドロキシル基のポリエステルを得る方法などにより得られる。
【0018】
該ポリラクトンジオール(A2)は、上記の_(a2)、(a3)、(a11)、(a12)および(a13)からなる群より選ばれる1種以上のジオールからなるジオール成分に、ラクトンモノマー(d)を付加させて得られる。
【0019】
(A2)に使用するラクトンモノマー(d)としては、ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトンなどが挙げられる。(A2)は、ジオール成分にラクトンモノマーを付加する従来公知の方法で製造できる。
【0020】
本発明のポリウレタン樹脂の製法において、活性水素成分として(A)以外に、本発明の活性水素成分中の炭素数3〜40の脂肪族炭化水素側鎖の含有量が、前記のように通常5〜80重量%、好ましくは10〜70%、特に15〜60%となる比率の範囲で、必要により他のポリエステルポリオールを1種又は2種以上併用することができる。
他のポリエステルポリオールとしては、公知のポリエステルポリオール(ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリ3−メチルペンチレンアジペートジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールなど)が挙げられる。
【0021】
本発明の製法における有機ポリイソシアネート(B)としては、例えば下記(B1)〜(B5)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
(B1)炭素数(NCO基中の炭素を除く;以下のイソシアネートも同様)6〜16の芳香族ジイソシアネート[2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)など];
(B2)炭素数6〜10の脂肪族ジイソシアネート[ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、リジンジイソシアネートなど];
(B3)炭素数6〜16の脂環式ジイソシアネート[イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、ノルボルナンジイソシアネートなど];
(B4)炭素数8〜12の芳香脂肪族ジイソシアネート[キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)など];
(B5)これらの有機ジイソシアネートの変性体(例えばイソシアヌレート、ビュレット、カーボジイミドなどの変性体)
【0022】
本発明のポリウレタン樹脂の製法において、任意成分として、鎖伸長剤(C)、架橋剤(D)及び停止剤(E)のうちの1種又は2種以上を使用することもできる。
該(C)としては、例えば、下記(C1)〜(C3)およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
(C1)平均分子量500未満の低分子ポリオール:前記(A1)を構成する他のジオール類として例示した化合物、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、ジメチロールプロピオン酸など
(C2)ポリアミン化合物:脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)、脂環式ジアミン(イソフォロンジアミン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、ノルボルナンジアミンなど)、芳香族ジアミン(4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど)、芳香脂肪族ジアミン(キシリレンジアミンなど)、ヒドラジンもしくはその誘導体など
(C3)アルカノールジアミン:ヒドロキシルエチルエチレンジアミン、N,N’−ジヒドロキシエチルエチレンジアミンなど
【0023】
該(D)としては、
(D1)アルカノールアミン:トリエタノールアミン、ジエタノールアミンなど
(D2)平均分子量500未満の多価アルコール:トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シュークローズなど
が挙げられる。
【0024】
該(E)としては、モノアルコール(メタノール、ブタノールなど)、モノアミン(ブチルアミン、ジブチルアミンなど)、アルカノールアミン(モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなど)が挙げられる。
【0025】
本発明の製法における鎖伸長剤(C)、架橋剤(D)及び停止剤(E)の各成分の使用量は次の通りである。
(C)は、本発明の活性水素成分100重量部当り、通常0〜30重量部、好ましくは2〜25重量部である。
(D)は、本発明の活性水素成分100重量部当り、通常0〜30重量部、好ましくは0〜20重量部である。
(E)は、本発明の活性水素成分100重量部当り、通常0〜20重量部、好ましくは0〜15重量部である。
【0026】
本発明のポリウレタン樹脂の製法は、ポリエステルポリオール(A)からなる活性水素成分を用いることを要件とする以外は、公知の方法で、この活性水素成分と有機ポリイソシアネート(B)とのウレタン化反応を行わせればよい。
例えば、
▲1▼該ポリエステル系活性水素成分と、任意成分である(C)、(D)、(E)の各成分に有機ポリイソシアネート(B)を加え一度に反応させるワンショット法
▲2▼該活性水素成分と任意成分の活性水素化合物の一部と該(B)とを反応させてNCO末端プレポリマ−を形成した後、残りの活性水素化合物を反応させる多段法
などが挙げられる。
また製造されるポリウレタン樹脂は、該活性水素成分と(B)〜(E)の如何により熱可塑性、熱硬化性の何れも得ることができる。
【0027】
該ポリウレタン樹脂の製造に際しての(B)のイソシアネート基と、本発明の活性水素成分、(C)、(D)及び(E)の活性水素基の合計(水発泡、湿気硬化等の場合の水も含む)との当量比は、通常1:(0.70〜2.0)、好ましくは1:(0.80〜1.3)である。
【0028】
該ポリウレタン樹脂の製造に際して、ウレタン化反応温度は通常30〜200℃、好ましくは60〜160℃で行われる。(ただし鎖伸長剤(C)等としてアミン化合物を反応させる場合は通常0〜150℃、好ましくは30〜100℃での温度で行われる。)
【0029】
また必要によりウレタン化反応を促進させるため、通常のウレタン反応において使用される触媒[アミン触媒(トリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミンなど)、錫系触媒(ジブチル錫ジラウリレート、ジオクチル錫ジラウリレート、オクチル酸錫など)、チタン系触媒(テトラブチルチタネートなど)]などを使用してもよい。
【0030】
また、必要によりウレタン化反応を有機溶剤[ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、エステル類(酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブアセテートなど)、エーテル類(ジオキサン、テトラハイドロフラン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなど)、炭化水素類(n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、テトラリン、トルエン、キシレンなど)、アルコール類(メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブタノール、tert−ブタノールなど)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)、N−メチルピロリドンなど]中で行ってもよく、該有機溶剤は反応途中または反応後に加えてもよい。
【0031】
本発明のポリウレタン樹脂の製法において、必要により補助配合剤を、予め原料に配合しておくか、ウレタン化反応後に配合して用いてもよい。該補助配合剤としては、たとえば着色剤(染料、顔料など)、無機充填剤(微粉末シリカなど)、有機改質剤(シリコンオイルなど)、安定剤(耐候性安定剤、酸化防止剤など)、可塑剤(フタル酸エステル、脂肪酸エステルなど)などが挙げられる。
【0032】
本発明の活性水素成分を用いて、本発明の方法で得られるポリエステル系ポリウレタン樹脂の使用方法について以下に例を示す。例えば▲1▼実質的に線状の高分子量化した熱可塑性のポリウレタン樹脂を合成し、これをペレット化したものを加熱溶融して、射出成形し加工する方法;▲2▼この熱可塑性のポリウレタン樹脂を溶媒に溶解して樹脂溶液とし、弾性繊維用原料や合成皮革や繊維等へのコ−ティング剤、含浸剤等として使用する方法;▲3▼官能基(OH、NH、NH2 、COOHなど)を導入した熱可塑性ポリウレタン樹脂を、硬化剤の使用あるいは不使用下で塗料、インキ等に使用する方法;▲4▼本発明のポリエステル系活性水素成分と過剰当量の有機ポリイソシアネ−トとから末端イソシネ−ト基のプレポリマ−を合成し、湿気硬化型塗料、接着剤、シ−リング剤等として使用する方法;▲5▼この末端イソシアネ−ト基プレポリマ−に硬化剤(ポリオ−ル、芳香族ポリアミン等)を配合して、熱硬化性の注型エラストマ−製品とする方法;▲6▼本発明のポリエステル系活性水素成分と有機ポリイソシアネ−トおよび発泡剤を配合し、フォ−ム製品とする方法などが挙げられる。
【0033】
本発明の方法を用いて得られるポリウレタン樹脂の具体的な用途としては、シート、フィルム、ロール、ホース、タイヤ、ベルト、防振材、自動車用部品、パッキング材、弾性繊維、合成皮革、人工皮革、靴底、繊維処理剤、クッション材、塗料、接着剤、インキバインダー、シーリング剤、ポッティング剤、防水剤、床材などが挙げられる。
【0034】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下において「部」は重量部、「%」は重量%を示す。
【0035】
[ポリエステルジオール(A)の合成]
合成例1
還流器、温度計、窒素導入管、撹拌機の付いた四つ口フラスコに、「リニアレン12」〔分子量168、1−ドデセン;出光石油化学(株)製〕254部、酢酸159部、硫酸3部を仕込み、温度を85℃に保ちながら徐々に60%過酸化水素水を滴下反応させた。
その後、トルエン271部、水酸化ナトリウム90部、水200部を加え、中和および加水分解を行い、さらに塩酸11部を加えた後に分液ロートにて分液を行い、上澄みのトルエン溶液520部を得た。これを別の四つ口フラスコに移しトルエンを除去後、減圧蒸留により精製し、1,2−ドデカンジオール220部を得た。
別の四つ口フラスコに、上記1,2−ドデカンジオール200部およびアジピン酸140部を仕込み、常圧下に窒素ガスを通じ、190〜210℃で水を留去しながらエステル化を行った。
生成ポリエステルの酸価が1以下になったところで、減圧度を上げ反応を完結させた。得られたポリエステル〔以下ポリエステルジオール[1]と記す〕の水酸基価は55.2、酸価は0.3、分子量は2020であった。
【0036】
合成例2
還流器、温度計、窒素導入管、撹拌機の付いた四つ口フラスコに、「リニアレン18」〔分子量252、1−オクタデセン;出光石油化学(株)製〕381部、酢酸159部、硫酸3部を仕込み、温度を85℃に保ちながら徐々に60%過酸化水素水を滴下反応させた。
その後、トルエン271部、水酸化ナトリウム90部、水200部を加え中和および加水分解をし、さらに塩酸11部を加えた後に分液ロートにて分液を行い、上澄みのトルエン溶液520部を得た。これを別の四つ口フラスコに移しトルエンを除去後、減圧蒸留により精製し、1,2−オクタデカンジオール340部を得た。
別の四つ口フラスコに、上記1,2−オクタデカンジオール200部およびアジピン酸94部を仕込み、常圧下に窒素ガスを通じ、190〜210℃で水を留去しながらエステル化を行った。
生成ポリエステルの酸価が1以下になったところで、減圧度を上げ反応を完結させた。得られたポリエステル〔以下ポリエステルジオール[2]と記す〕の水酸基価は56.5、酸価は0.3、分子量は1975であった。
【0037】
合成例3
還流器、温度計、窒素導入管、撹拌機の付いた四つ口フラスコに、1−ドデカノール186部、エピクロルヒドリン138部およびトルエン200部を仕込み、温度を35℃に保ちながら徐々に水酸化ナトリウム60部を加え反応させた。
その後、水200部を加え分液ロートにて分液を行い、上澄みのトルエン溶液を得た。
これを別の四つ口フラスコに移し、硫酸1部を加え、温度85℃で5時間水和反応させた。40℃まで冷却後、水酸化ナトリウム1部を加え中和し、分液ロートにて分液を行い、上澄みのトルエン溶液500部を得た。
これを別の四つ口フラスコに移しトルエンを除去後、減圧蒸留により精製し、グリセリンドデカノールモノエーテル220部を得た。
別の四つ口フラスコに、上記グリセリンドデカノールモノエーテル200部およびアジピン酸92部を仕込み、常圧下に窒素ガスを通じ、190〜210℃で水を留去しながらエステル化を行った。
生成ポリエステルの酸価が1以下になったところで、減圧度を上げ反応を完結させた。得られたポリエステル〔以下ポリエステルジオール[3]と記す〕の水酸基価は57.0、酸価は0.2、分子量は1970であった。
【0038】
合成例4
別の四つ口フラスコに、合成例2で得られた1,2−オクタデカンジオール286部、ε−カプロラクトンモノマー714部及びテトラブチルチタネート0.02部を仕込み、常圧下に窒素ガスを通じ、反応温度160〜180℃で6時間反応させた。得られたポリラクトンジオール〔以下ポリラクトンジオール[4]と記す〕の水酸基価は112.0、酸価は0.1、分子量は1002であった。
【0039】
合成例5
オートクレーブに、オクタデシルアミン269部を仕込み、温度110℃にてEO 88部を圧入して反応させて、130℃にて熟成を行い、N−オクタデシル−ジエタノールアミンを得た。
これにε−カプロラクトンモノマー643部およびテトラブチルチタネート0.02部を仕込み、常圧下に窒素ガスを通じ、反応温度160〜180℃で6時間反応させた。得られたポリラクトンジオール〔以下ポリラクトンジオール[5]と記す〕の水酸基価は112.0、酸価は0.1、分子量は1002であった。
【0040】
[ポリウレタン樹脂の製造]
実施例1
四つ口フラスコに合成例1で得られたポリエステルジオール[1]200部、1,4−ブタンジオール36部、MDI 125部およびDMF842部を仕込み溶解して30%濃度溶液とし、反応温度70℃で溶液粘度が100ポイズ(25℃)になるまで反応させた。得られたポリウレタン樹脂の数平均分子量は45,000であった。
【0041】
実施例2
四つ口フラスコに合成例2で得られたポリエステルジオール[2]200部、1,4−ブタンジオール36部、MDI 125部およびDMF842部を仕込み溶解して30%濃度溶液とし、反応温度70℃で溶液粘度が70ポイズ(25℃)になるまで反応させた。得られたポリウレタン樹脂の数平均分子量は35,000であった。
【0042】
実施例3
四つ口フラスコに合成例3で得られたポリエステルジオール[3]200部、1,4−ブタンジオール36部、MDI 125部およびDMF842部を仕込み溶解して30%濃度溶液とし、反応温度70℃で溶液粘度が80ポイズ(25℃)になるまで反応させた。得られたポリウレタン樹脂の数平均分子量は40,000であった。
【0044】
実施例5
四つ口フラスコに合成例5で得られたポリラクトンジオール[5]200部、1,4−ブタンジオール25部、MDI 120部およびDMF805部を仕込み溶解して30%濃度溶液とし、反応温度70℃で溶液粘度が300ポイズ(25℃)になるまで反応させた。得られたポリウレタン樹脂の数平均分子量は42,000であった。
【0045】
比較例1
四つ口フラスコに分子量2000のポリ(3−メチルペンチレンアジペート)ジオール〔「クラポールP−2010」;クラレ(株)製〕200部、1,4−ブタンジオール36部、MDI 125部およびDMF842部を仕込み溶解して30%濃度溶液とし、反応温度70℃で溶液粘度が500ポイズ(25℃)になるまで反応させた。得られたポリウレタン樹脂の数平均分子量は42,000であった。
【0046】
比較例2
四つ口フラスコに分子量2000のポリネオペンチルアジペートジオール200部、1,4−ブタンジオール36部、MDI 125部およびDMF842部を仕込み溶解して30%濃度溶液とし、反応温度70℃で溶液粘度が800ポイズに(25℃)なるまで反応させた。得られたポリウレタン樹脂の数平均分子量は40,000であった。
【0047】
[樹脂の性能評価]
試験例
実施例1〜5および比較例1、2で得られたポリウレタン樹脂溶液ををガラス板上に乾燥後の膜厚が100μとなるように塗布し、80℃で60分乾燥して得られたポリウレタンフィルムを用いて下記の試験方法により性能評価を行った。
評価結果を表1に示す。
【0048】
<試験方法および評価>
(1)耐加水分解性試験
試験片を100℃の熱水中に1週間浸漬した後、試験前の引張強度に対する試験後の強度保持率(%)を測定した。
引張強度測定条件
JIS K6301(3号ダンベル使用、引張速度:500mm/分)
(2)耐汚染性
試験片の表面に事務用の青インキをスポイドで0.1ml落とし、4時間放置後、家庭用洗剤液で拭き取り、表面を観察した。
評価基準 ○:汚れなし △:少し汚れが残る ×:汚れが残る
(3)撥水性試験
試験片を45゜の傾斜した板に固定し、上からスプレーにて水を30秒間散布した後、表面の湿潤状態を観察した。
評価基準
○:表面に付着湿潤なし △:水滴状に湿潤あり ×:全体に湿潤あり
(4)接触角の測定
試験片の表面と水との接触角(°)を、協和界面科学株式会社製の接触角計を用いて測定した。
【0049】
【表1】

Figure 0003611932
【0050】
【発明の効果】
本発明の活性水素成分を用いて、本発明の方法で得られるポリエステル系ポリウレタン樹脂は、従来のものに比べて耐加水分解性に優れ、さらに撥水性、耐汚染性にも優れた性能を有する。
上記効果を奏することから、本発明の方法により得られるポリウレタン樹脂は合成皮革、塗料、インキ、接着剤、エラストマー、フォーム、繊維処理剤用などの原料として広く利用できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel polyester-based active hydrogen component for producing a polyurethane resin and a method for producing a polyester-based polyurethane resin using the same. More specifically, the present invention relates to an active hydrogen component for producing a polyurethane resin having performances excellent in hydrolysis resistance and water repellency, and a method for producing a polyurethane resin using the active hydrogen component.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, polyester polyurethane resins are known to be obtained by reacting polymer polyester polyols, organic polyisocyanates and, if necessary, chain extenders and / or crosslinking agents. Examples of the polymer polyester polyols include glycols. A polyester polyol obtained by condensation reaction of a component (ethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexamethylene glycol, etc.) and a polyvalent carboxylic acid (adipic acid, phthalic acid, etc.), or Polylactone diols (poly-ε-caprolactone diol, etc.) obtained by ring-opening polymerization of lactones using the above glycols as initiators are used. Polyester polyurethane resins using these are resistant to hydrolysis. The problem of inferiority The had. For the purpose of improving hydrolysis resistance, a method of using a high-molecular polyester polyol using 3-methyl-1,5-pentanediol as a glycol component has been proposed (for example, Japanese Patent Publication No. 4-58803). .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in these, the hydrolysis resistance of the polyurethane resin is still insufficient.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied a method for producing a polyester-based polyurethane resin excellent in hydrolysis resistance, and as a result, use a polyester-based polyol having a specific structure as an active hydrogen component. As a result, the present invention has achieved the object of excellent hydrolysis resistance, and has also been found to be excellent in water repellency and oil resistance, and has reached the present invention.
[0005]
That is, the present invention provides a diol component consisting of one or more diols selected from the group consisting of the following (a1), (a2), (a3), (a11) and (a13), and dicarboxylic acids (c). The lactone monomer (d) is added to a polyester diol (A1) and a diol component comprising at least one diol selected from the group consisting of the following _ (a2), (a3), (a11), (a12) and (a13) Is composed of one or more polyester diols (A) selected from polylactone diols (A2) to which is added, contains 5 to 80 wt% of aliphatic hydrocarbon side chains having 3 to 40 carbon atoms, and has a number average molecular weight Is a polyester-based active hydrogen component for producing a polyurethane resin, characterized by being from 500 to 10,000.
(A1) 1,2-alkanediol having 5 to 42 carbon atoms.
(A2) Glycerin monoalkyl ether having 6 to 43 carbon atoms.
(A3) Glycerin fatty acid monoester having 7 to 44 carbon atoms.
(A11) A diol obtained by adding an alkylene oxide (b) having 2 to 4 carbon atoms to (a1), (a2) or (a3).
(A12) A diol obtained by adding 2 moles or more of an alkylene oxide (b) having 2 to 4 carbon atoms to an alkylamine (a4) having 3 to 40 carbon atoms.
(A13) A diol obtained by adding an alkylene oxide composed of an α-olefin oxide (a5) having 5 to 42 carbon atoms to two active hydrogen atom-containing compounds.
And a method for producing a polyester-based polyurethane resin in which an organic polyisocyanate (B) is reacted with the active hydrogen component and, if necessary, a chain extender (C), a crosslinking agent (D), and a terminator (E).
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the aliphatic hydrocarbon side chain having 3 to 40 carbon atoms in the active hydrogen component include linear, branched or alicyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon side chains. A straight-chain or branched saturated hydrocarbon side chain.
The carbon number of the aliphatic hydrocarbon side chain is usually 3 to 40, preferably 5 to 30, and more preferably 8 to 20. When the number of carbon atoms is less than 3, the hydrolysis resistance of the polyurethane resin is inferior, and when it exceeds 40, the esterification reactivity during the production of the polyester polyol is lowered.
[0007]
The content of the aliphatic hydrocarbon side chain having 3 to 40 carbon atoms in the active hydrogen component of the present invention is usually 5 to 80% by weight, preferably 10 to 70% by weight, particularly 15 to 60% by weight. If it is less than 5% by weight, the resulting polyurethane resin has poor hydrolysis resistance, and if it exceeds 80% by weight, the esterification reactivity during the production of the polyester polyol is lowered.
[0008]
The number average molecular weight of the active hydrogen component of the present invention is usually 500 to 10,000, preferably 700 to 6,000. If it is less than 500, the resulting polyurethane resin is hard and brittle, and if it exceeds 10,000, the resin becomes soft and the strength decreases.
[0009]
The following (a1)-(a5) is mentioned as an example of the compound which gives an aliphatic hydrocarbon side chain in a polyol for obtaining polyester diol (A).
(A1) 1,2-alkanediol having 5 to 42 carbon atoms: 1,2-hexanediol, 1,2-octanediol, 1,2-decanediol, 1,2-dodecanediol, 1,2-octadecanediol Such
(A2) C6-C43 glycerol monoalkyl ether: glycerol monohexyl ether, glycerol monooctyl ether, glycerol mono-2-ethylhexyl ether, glycerol monodecyl ether, glycerol monododecyl ether, glycerol monooctadecyl ether, etc.
(A3) Glycerin fatty acid monoester having 7 to 44 carbon atoms: glycerin hexanoic acid monoester, glycerin octanoic acid monoester, glycerin-2-ethylhexanoic acid monoester, glycerin decanoic acid monoester, glycerin dodecanoic acid monoester, glycerin octadecane Acid monoester etc.
(A4) C3-C40 alkylamine: butylamine, hexylamine, 2-ethylhexylamine, octylamine, dodecylamine, stearylamine, etc.
(A5) α-olefin oxide having 5 to 42 carbon atoms: α-decene oxide, α-dodecene oxide, α-octadecene oxide, etc.
[0010]
The 1,2-alkanediol (a1) and the α-olefin oxide (a5) can be produced by a known method such as a method of reacting acetic acid with hydrogen peroxide in the presence of an acid catalyst.
The glycerin alkanol monoether (a2) can be produced by, for example, (1) a method in which a long-chain alkyl alcohol is reacted with epichlorohydrin and then hydrolyzing; and (2) a method in which glycerin is reacted with an alkyl halide.
The glycerin fatty acid monoester (a3) can be produced by a method of esterifying glycerin and a fatty acid in the presence of an alkali catalyst.
[0011]
By using the above (a1) to (a5), the following (a11) to (a13) may be mentioned as the diol that is a structural unit of (A) obtained.
(A11) 1,2-alkanediol (a1) having 5 to 42 carbon atoms, glycerol monoalkyl ether (a2) having 6 to 43 carbon atoms or glycerol fatty acid monoester (a3) having 7 to 44 carbon atoms, Diol obtained by adding 2-4 alkylene oxide (b).
(A12) A diol obtained by adding 2 moles or more of an alkylene oxide (b) having 2 to 4 carbon atoms to an alkylamine (a4) having 3 to 40 carbon atoms
(A13) A diol obtained by adding an alkylene oxide composed of an α-olefin oxide (a5) having 5 to 42 carbon atoms to two active hydrogen atom-containing compounds.
[0012]
Examples of the alkylene oxide (b) having 2 to 4 carbon atoms used in (a11) and (a12) include ethylene oxide (hereinafter referred to as EO), propylene oxide (hereinafter referred to as PO), butylene oxide, or a combination thereof. It is done. (A11) and (a12) can be produced by a conventionally known alkylene oxide addition reaction. When two or more kinds of alkylene oxide are used, the addition form may be either block or random.
[0013]
(A13) can be obtained by adding α-olefin oxide (a5) alone to two active hydrogen atom-containing compounds or by adding (a5) and the alkylene oxide (b) in combination.
Examples of the two active hydrogen atom-containing compounds include lower diols having 9 or less carbon atoms (ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, etc.), monoamines having 10 or less carbon atoms (methylamine, ethylamine, butylamine, 2-ethylhexyl). Liquids such as amines can be suitably used.
A method of adding (a5) alone or (a5) and (b) to these may be a known method, and the addition format when adding two or more types may be either block or random.
[0014]
The polyester diol (A1) comprises a diol component composed of one or more diols selected from the group consisting of (a1), (a2), (a3), (a11), and (a13), and dicarboxylic acids ( obtained by reacting with c).
[0015]
Other diols may be used as the diol component in (A1). Other diols include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol having a number average molecular weight of less than 500, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 3-methyl-1,5- Pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 2,2,4-trimethyl-1, 6-hexanediol, 3,3,5-trimethyl-1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, cyclohexyldimethanol, bis (hydroxyethoxy) benzene, low molar adduct of EO or PO of bisphenols , Number average molecular weight less than 500 and these 2 It is mentioned or in combination.
[0016]
When other diols are used, the ratio of one or more diols selected from the group consisting of (a1), (a2), (a3), (a11), and (a13) to other diols is the result. As described above, the content of the aliphatic hydrocarbon side chain having 3 to 40 carbon atoms in the active hydrogen component of the present invention is usually 5 to 80% by weight, preferably 10 to 70%, particularly 15 to 60% as described above. Any ratio may be used.
[0017]
Examples of the dicarboxylic acids (c) in (A1) include the following (c1) and (c2) and combinations of two or more thereof.
(C1) C4-C10 aliphatic dicarboxylic acids (adipic acid, succinic acid, sebacic acid, azelaic acid, fumaric acid, maleic acid, etc.) or ester-forming derivatives thereof (anhydrides, lower alkyl esters, etc.)
(C2) Aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, etc.) or ester-forming derivatives thereof
Among these, preferred are aliphatic or aromatic dicarboxylic acids having 6 to 10 carbon atoms, particularly adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, and ester-forming derivatives thereof.
(A1) can be produced by a conventionally known method. For example, it can be obtained by a method of dehydrating polycondensation or transesterification from an excess molar amount of the diol component and the dicarboxylic acid (c) to obtain a terminal hydroxyl group polyester. It is done.
[0018]
The polylactone diol (A2) is a lactone monomer in addition to a diol component consisting of one or more diols selected from the group consisting of the above-mentioned _ (a2), (a3), (a11), (a12) and (a13). It is obtained by adding (d).
[0019]
Examples of the lactone monomer (d) used in (A2) include ε-caprolactone and δ-valerolactone. (A2) can be produced by a conventionally known method of adding a lactone monomer to a diol component.
[0020]
In the process for producing the polyurethane resin of the present invention, the content of the aliphatic hydrocarbon side chain having 3 to 40 carbon atoms in the active hydrogen component of the present invention is usually 5 as described above in addition to (A) as the active hydrogen component. Other polyester polyols can be used alone or in combination of two or more, if necessary, within a range of -80% by weight, preferably 10-70%, particularly 15-60%.
Other polyester polyols include known polyester polyols (polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyethylene butylene adipate diol, polyneopentyl adipate diol, poly-3-methylpentylene adipate diol, polycaprolactone diol, polyvalerolactone diol, Polyhexamethylene carbonate diol).
[0021]
Examples of the organic polyisocyanate (B) in the production method of the present invention include the following (B1) to (B5) and a mixture of two or more thereof.
(B1) C6-C16 aromatic diisocyanate [2,4- and / or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4 ′ -Diphenylmethane diisocyanate (MDI) and the like];
(B2) C6-C10 aliphatic diisocyanate [hexamethylene diisocyanate (HDI), lysine diisocyanate, etc.];
(B3) C6-C16 alicyclic diisocyanate [isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate (hydrogenated MDI), norbornane diisocyanate, etc.];
(B4) an araliphatic diisocyanate having 8 to 12 carbon atoms [xylylene diisocyanate (XDI), α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), etc.];
(B5) Modified products of these organic diisocyanates (for example, modified products of isocyanurate, burette, carbodiimide, etc.)
[0022]
In the process for producing the polyurethane resin of the present invention, one or more of chain extender (C), crosslinking agent (D) and terminator (E) can be used as an optional component.
Examples of (C) include the following (C1) to (C3) and combinations of two or more thereof.
(C1) Low molecular polyol having an average molecular weight of less than 500: compounds exemplified as other diols constituting the above (A1), alkylene oxide adducts of bisphenols, dimethylolpropionic acid, etc.
(C2) Polyamine compound: aliphatic diamine (ethylenediamine, hexamethylenediamine, etc.), alicyclic diamine (isophoronediamine, 4,4′-dicyclohexylmethanediamine, norbornanediamine, etc.), aromatic diamine (4,4′- Diaminodiphenylmethane), araliphatic diamines (xylylenediamine, etc.), hydrazine or its derivatives, etc.
(C3) Alkanoldiamine: hydroxylethylethylenediamine, N, N′-dihydroxyethylethylenediamine, etc.
[0023]
As (D),
(D1) Alkanolamine: triethanolamine, diethanolamine, etc.
(D2) Polyhydric alcohol having an average molecular weight of less than 500: trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, sorbitol, shoelace, etc.
Is mentioned.
[0024]
Examples of (E) include monoalcohol (such as methanol and butanol), monoamine (such as butylamine and dibutylamine), and alkanolamine (such as monoethanolamine and diethanolamine).
[0025]
The amounts of the chain extender (C), the crosslinking agent (D) and the terminator (E) used in the production method of the present invention are as follows.
(C) is usually 0 to 30 parts by weight, preferably 2 to 25 parts by weight, per 100 parts by weight of the active hydrogen component of the present invention.
(D) is usually 0 to 30 parts by weight, preferably 0 to 20 parts by weight, per 100 parts by weight of the active hydrogen component of the present invention.
(E) is usually 0 to 20 parts by weight, preferably 0 to 15 parts by weight, per 100 parts by weight of the active hydrogen component of the present invention.
[0026]
The process for producing the polyurethane resin of the present invention is a urethanation reaction between the active hydrogen component and the organic polyisocyanate (B) by a known method except that an active hydrogen component comprising the polyester polyol (A) is used. You just have to do.
For example,
(1) One-shot method in which organic polyisocyanate (B) is added to the polyester-based active hydrogen component and optional components (C), (D), and (E) and reacted at once.
(2) A multi-stage method in which the active hydrogen component, a part of the active hydrogen compound as an optional component, and (B) are reacted to form an NCO-terminated prepolymer, and then the remaining active hydrogen compound is reacted.
Etc.
In addition, the polyurethane resin to be produced can be obtained either thermoplastic or thermosetting depending on the active hydrogen component and (B) to (E).
[0027]
The total of the isocyanate group of (B) and the active hydrogen component of the present invention and the active hydrogen groups of (C), (D) and (E) in the production of the polyurethane resin (water in the case of water foaming, moisture curing, etc.) The equivalent ratio is usually 1: (0.70 to 2.0), preferably 1: (0.80 to 1.3).
[0028]
In the production of the polyurethane resin, the urethanization reaction temperature is usually 30 to 200 ° C, preferably 60 to 160 ° C. (However, when an amine compound is reacted as the chain extender (C) or the like, the reaction is usually performed at a temperature of 0 to 150 ° C., preferably 30 to 100 ° C.)
[0029]
In addition, in order to accelerate the urethanation reaction as necessary, catalysts used in ordinary urethane reactions [amine catalysts (triethylamine, N-ethylmorpholine, triethylenediamine, etc.), tin-based catalysts (dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, octylic acid) Tin, etc.), titanium-based catalysts (tetrabutyl titanate, etc.)] and the like may be used.
[0030]
If necessary, the urethanization reaction may be carried out with organic solvents [ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), esters (ethyl acetate, butyl acetate, ethyl cellosolve acetate, etc.), ethers (dioxane, tetrahydrofuran, ethyl cellosolve, etc.) , Butyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, etc.), hydrocarbons (n-hexane, n-heptane, cyclohexane, tetralin, toluene, xylene, etc.), alcohols (methanol, ethanol, isopropyl alcohol, isobutanol, tert-butanol, etc.) Amides (dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.), N-methylpyrrolidone, etc.], and the organic solvent may be added during or after the reaction.
[0031]
In the process for producing the polyurethane resin of the present invention, an auxiliary compounding agent may be blended in advance with the raw material, if necessary, or may be blended after the urethanization reaction. Examples of the auxiliary compounding agents include colorants (dyes, pigments, etc.), inorganic fillers (fine powder silica, etc.), organic modifiers (silicon oil, etc.), stabilizers (weather resistance stabilizers, antioxidants, etc.). And plasticizers (phthalic acid esters, fatty acid esters, etc.).
[0032]
An example is shown below about the usage method of the polyester-type polyurethane resin obtained by the method of this invention using the active hydrogen component of this invention. For example, (1) a method of synthesizing a substantially linear high molecular weight thermoplastic polyurethane resin, and heat-melting the pelletized product, followed by injection molding and processing; (2) this thermoplastic polyurethane A method in which a resin is dissolved in a solvent to form a resin solution, which is used as a coating agent, an impregnating agent, etc. for raw materials for elastic fibers, synthetic leather and fibers, etc .; (3) Functional groups (OH, NH, NH2, COOH, etc.) ) Is used for paints, inks and the like with or without a curing agent; (4) the terminal from the polyester-based active hydrogen component of the present invention and an excess equivalent amount of organic polyisocyanate; A method of synthesizing a prepolymer having an isocyanate group and using it as a moisture curable coating material, an adhesive, a sealing agent, etc .; (5) a curing agent (polymer) is added to this terminal isocyanate group prepolymer. Lyol, aromatic polyamine, etc.) to form a thermosetting cast elastomer product; (6) the polyester active hydrogen component of the present invention, an organic polyisocyanate and a foaming agent; For example, a method for forming a foam product.
[0033]
Specific applications of the polyurethane resin obtained by using the method of the present invention include sheets, films, rolls, hoses, tires, belts, vibration-proof materials, automotive parts, packing materials, elastic fibers, synthetic leather, artificial leather , Shoe soles, fiber treatment agents, cushioning materials, paints, adhesives, ink binders, sealing agents, potting agents, waterproofing agents, flooring materials and the like.
[0034]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to this. In the following, “parts” represents parts by weight, and “%” represents% by weight.
[0035]
[Synthesis of Polyester Diol (A)]
Synthesis example 1
In a four-necked flask equipped with a reflux, thermometer, nitrogen inlet tube, and stirrer, “Linearene 12” (molecular weight 168, 1-dodecene; manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) 254 parts, acetic acid 159 parts, sulfuric acid 3 60% hydrogen peroxide solution was gradually dropped and reacted while maintaining the temperature at 85 ° C.
Thereafter, 271 parts of toluene, 90 parts of sodium hydroxide and 200 parts of water were added, neutralized and hydrolyzed, and further 11 parts of hydrochloric acid was added, followed by separation in a separatory funnel, and 520 parts of a supernatant toluene solution. Got. This was transferred to another four-necked flask and toluene was removed, followed by purification by distillation under reduced pressure to obtain 220 parts of 1,2-dodecanediol.
In another four-necked flask, 200 parts of 1,2-dodecanediol and 140 parts of adipic acid were charged, and esterification was carried out while distilling off water at 190 to 210 ° C. through nitrogen gas under normal pressure.
When the acid value of the produced polyester became 1 or less, the degree of vacuum was increased to complete the reaction. The obtained polyester [hereinafter referred to as polyester diol [1]] had a hydroxyl value of 55.2, an acid value of 0.3, and a molecular weight of 2020.
[0036]
Synthesis example 2
In a four-necked flask equipped with a reflux condenser, thermometer, nitrogen inlet tube, and stirrer, 381 parts of “Linearene 18” (molecular weight 252, 1-octadecene; manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.), 159 parts of acetic acid, 3 sulfuric acid 60% hydrogen peroxide solution was gradually dropped and reacted while maintaining the temperature at 85 ° C.
Thereafter, 271 parts of toluene, 90 parts of sodium hydroxide and 200 parts of water were added for neutralization and hydrolysis, and after 11 parts of hydrochloric acid was further added, the mixture was separated in a separatory funnel, and 520 parts of the supernatant toluene solution was added. Obtained. This was transferred to another four-necked flask and toluene was removed, followed by purification by distillation under reduced pressure to obtain 340 parts of 1,2-octadecanediol.
In another four-necked flask, 200 parts of 1,2-octadecanediol and 94 parts of adipic acid were charged, and esterification was performed while distilling off water at 190 to 210 ° C. through nitrogen gas under normal pressure.
When the acid value of the produced polyester became 1 or less, the degree of vacuum was increased to complete the reaction. The obtained polyester [hereinafter referred to as polyester diol [2]] had a hydroxyl value of 56.5, an acid value of 0.3, and a molecular weight of 1975.
[0037]
Synthesis example 3
A four-necked flask equipped with a reflux, thermometer, nitrogen inlet tube, and stirrer was charged with 186 parts of 1-dodecanol, 138 parts of epichlorohydrin and 200 parts of toluene, and while maintaining the temperature at 35 ° C., sodium hydroxide 60 was gradually added. Part was added and reacted.
Then, 200 parts of water was added and liquid separation was performed with a separatory funnel to obtain a supernatant toluene solution.
This was transferred to another four-necked flask, 1 part of sulfuric acid was added, and the mixture was hydrated at a temperature of 85 ° C. for 5 hours. After cooling to 40 ° C., 1 part of sodium hydroxide was added for neutralization, followed by liquid separation using a separatory funnel to obtain 500 parts of a supernatant toluene solution.
This was transferred to another four-necked flask and toluene was removed, followed by purification by distillation under reduced pressure to obtain 220 parts of glycerin dodecanol monoether.
In a separate four-necked flask, 200 parts of the glycerin dodecanol monoether and 92 parts of adipic acid were charged, and esterification was performed while distilling off water at 190 to 210 ° C. through nitrogen gas under normal pressure.
When the acid value of the produced polyester became 1 or less, the degree of vacuum was increased to complete the reaction. The obtained polyester (hereinafter referred to as polyester diol [3]) had a hydroxyl value of 57.0, an acid value of 0.2, and a molecular weight of 1970.
[0038]
Synthesis example 4
In another four-necked flask, 286 parts of 1,2-octadecanediol obtained in Synthesis Example 2, 714 parts of ε-caprolactone monomer and 0.02 part of tetrabutyl titanate were charged, and nitrogen gas was passed under normal pressure to react the reaction temperature. It was made to react at 160-180 degreeC for 6 hours. The obtained polylactone diol [hereinafter referred to as polylactone diol [4]] had a hydroxyl value of 112.0, an acid value of 0.1, and a molecular weight of 1002.
[0039]
Synthesis example 5
In an autoclave, 269 parts of octadecylamine was charged, and 88 parts of EO was injected and reacted at a temperature of 110 ° C., followed by aging at 130 ° C. to obtain N-octadecyl-diethanolamine.
This was charged with 643 parts of ε-caprolactone monomer and 0.02 part of tetrabutyl titanate, and allowed to react at a reaction temperature of 160 to 180 ° C. for 6 hours by passing nitrogen gas under normal pressure. The obtained polylactone diol [hereinafter referred to as polylactone diol [5]] had a hydroxyl value of 112.0, an acid value of 0.1, and a molecular weight of 1002.
[0040]
[Manufacture of polyurethane resin]
Example 1
In a four-necked flask, 200 parts of the polyester diol [1] obtained in Synthesis Example 1, 36 parts of 1,4-butanediol, 125 parts of MDI and 842 parts of DMF were charged and dissolved to obtain a 30% concentration solution. The solution was allowed to react until the solution viscosity reached 100 poise (25 ° C.). The number average molecular weight of the obtained polyurethane resin was 45,000.
[0041]
Example 2
Into a four-necked flask, 200 parts of the polyester diol [2] obtained in Synthesis Example 2, 36 parts of 1,4-butanediol, 125 parts of MDI and 842 parts of DMF were charged and dissolved to obtain a 30% concentration solution. The solution was allowed to react until the solution viscosity became 70 poise (25 ° C.). The number average molecular weight of the obtained polyurethane resin was 35,000.
[0042]
Example 3
In a four-necked flask, 200 parts of the polyester diol [3] obtained in Synthesis Example 3, 36 parts of 1,4-butanediol, 125 parts of MDI, and 842 parts of DMF were charged and dissolved to obtain a 30% concentration solution. The solution was allowed to react until the solution viscosity reached 80 poise (25 ° C.). The number average molecular weight of the obtained polyurethane resin was 40,000.
[0044]
Example 5
In a four-necked flask, 200 parts of the polylactone diol [5] obtained in Synthesis Example 5, 25 parts of 1,4-butanediol, 120 parts of MDI and 805 parts of DMF were charged and dissolved to obtain a 30% concentration solution. The reaction was continued until the solution viscosity was 300 poise (25 ° C.). The number average molecular weight of the obtained polyurethane resin was 42,000.
[0045]
Comparative Example 1
In a four-necked flask, 200 parts of poly (3-methylpentylene adipate) diol (“Kurapol P-2010”; manufactured by Kuraray Co., Ltd.) 200 parts, 36 parts of 1,4-butanediol, 125 parts of MDI and 842 parts of DMF Was dissolved to give a 30% concentration solution, and the reaction was carried out at a reaction temperature of 70 ° C. until the solution viscosity became 500 poise (25 ° C.). The number average molecular weight of the obtained polyurethane resin was 42,000.
[0046]
Comparative Example 2
In a four-necked flask, 200 parts of polyneopentyl adipate diol having a molecular weight of 2000, 36 parts of 1,4-butanediol, 125 parts of MDI and 842 parts of DMF were dissolved to form a 30% concentration solution. The reaction was allowed to reach 800 poise (25 ° C). The number average molecular weight of the obtained polyurethane resin was 40,000.
[0047]
[Resin performance evaluation]
Test example
Polyurethanes obtained by applying the polyurethane resin solutions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 onto a glass plate so that the film thickness after drying was 100 μm and drying at 80 ° C. for 60 minutes. Performance evaluation was performed by the following test method using the film.
The evaluation results are shown in Table 1.
[0048]
<Test method and evaluation>
(1) Hydrolysis resistance test
After the test piece was immersed in hot water at 100 ° C. for 1 week, the strength retention (%) after the test with respect to the tensile strength before the test was measured.
Tensile strength measurement conditions
JIS K6301 (No. 3 dumbbell used, tensile speed: 500 mm / min)
(2) Pollution resistance
0.1 ml of office blue ink was dropped on the surface of the test piece with a dropper, left for 4 hours, wiped off with a household detergent, and the surface was observed.
Evaluation criteria ○: No dirt △: Some dirt remains ×: Some dirt remains
(3) Water repellency test
The test piece was fixed on a 45 ° inclined plate, sprayed with water from above for 30 seconds, and then the wet state of the surface was observed.
Evaluation criteria
○: No adhesion on the surface △: Wet in the form of water drops ×: Wet on the whole
(4) Contact angle measurement
The contact angle (°) between the surface of the test piece and water was measured using a contact angle meter manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.
[0049]
[Table 1]
Figure 0003611932
[0050]
【The invention's effect】
The polyester-based polyurethane resin obtained by the method of the present invention using the active hydrogen component of the present invention is superior in hydrolysis resistance compared to conventional ones, and further has excellent performance in water repellency and stain resistance. .
Due to the above effects, the polyurethane resin obtained by the method of the present invention can be widely used as a raw material for synthetic leather, paints, inks, adhesives, elastomers, foams, fiber treatment agents and the like.

Claims (2)

下記(a1)、(a2)、(a3)、(a11)及び(a13)からなる群より選ばれる1種以上のジオールからなるジオール成分と、ジカルボン酸類(c)とからのポリエステルジオール(A1)、並びに下記_(a2)、(a3)、(a11)、(a12)及び(a13)からなる群より選ばれる1種以上のジオールからなるジオール成分に、ラクトンモノマー(d)が付加されてなるポリラクトンジオール(A2)から選ばれる1種以上のポリエステルジオール(A)からなり、炭素数3〜40の脂肪族炭化水素側鎖を5〜80重量%含有し、数平均分子量が500〜10,000であることを特徴とするポリウレタン樹脂製造用ポリエステル系活性水素成分。
(a1)炭素数5〜42の1,2−アルカンジオール。
(a2)炭素数6〜43のグリセリンモノアルキルエーテル。
(a3)炭素数7〜44のグリセリン脂肪酸モノエステル。
(a11)(a1)、(a2)又は(a3)に、炭素数2〜4のアルキレンオキサイド(b)を付加して得られるジオール。
(a12)炭素数3〜40のアルキルアミン(a4)に炭素数2〜4のアルキレンオキサイド(b)が2モル以上付加されたジオール。
(a13)2個の活性水素原子含有化合物に、炭素数5〜42のα−オレフィンオキサイド(a5)からなるアルキレンオキサイドを付加して得られるジオール。
Polyester diol (A1) from a diol component consisting of one or more diols selected from the group consisting of the following (a1), (a2), (a3), (a11) and (a13), and dicarboxylic acids (c) And a lactone monomer (d) is added to a diol component consisting of one or more diols selected from the group consisting of the following _ (a2), (a3), (a11), (a12) and (a13) It consists of one or more polyester diols (A) selected from polylactone diol (A2), contains 5 to 80% by weight of aliphatic hydrocarbon side chains having 3 to 40 carbon atoms, and has a number average molecular weight of 500 to 10, A polyester-based active hydrogen component for producing a polyurethane resin, characterized in that it is 000.
(A1) 1,2-alkanediol having 5 to 42 carbon atoms.
(A2) Glycerin monoalkyl ether having 6 to 43 carbon atoms.
(A3) Glycerin fatty acid monoester having 7 to 44 carbon atoms.
(A11) A diol obtained by adding an alkylene oxide (b) having 2 to 4 carbon atoms to (a1), (a2) or (a3).
(A12) A diol obtained by adding 2 moles or more of an alkylene oxide (b) having 2 to 4 carbon atoms to an alkylamine (a4) having 3 to 40 carbon atoms.
(A13) A diol obtained by adding an alkylene oxide composed of an α-olefin oxide (a5) having 5 to 42 carbon atoms to two active hydrogen atom-containing compounds.
有機ポリイソシアネート(B)と請求項1記載の活性水素成分、及び必要により鎖伸長剤(C)、架橋剤(D)、停止剤(E)とを反応させるポリエステル系ポリウレタン樹脂の製造法。A process for producing a polyester-based polyurethane resin comprising reacting an organic polyisocyanate (B) with the active hydrogen component according to claim 1 and, if necessary, a chain extender (C), a crosslinking agent (D), and a terminator (E).
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