JP4931278B2 - 複金属シアン化錯体触媒ポリオキシアルキレンポリオールから製造された成形およびスラブポリウレタンフォームならびにその製造に適したポリオール - Google Patents

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Description

【0001】
(技術分野)
本発明は、向上した加工自由度を示す複金属シアン化錯体触媒ポリエーテルポリオールから製造されるポリウレタン成形およびスラブフォームに関する。本発明は、さらに、ポリウレタン成形およびスラブフォームを製造するための使用に適している加工自由度向上特性を有するポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールを形成するためのアルキレンオキシド混合物の複金属シアン化物錯体(DMC)触媒重合によって調製されるマルチブロックおよび2組成ポリオキシアルキレンポリオールに関する。
【0002】
(背景技術)
ポリウレタンポリマーは、ジ−またはポリイソシアネートを多官能イソシアネート反応性化合物、特にヒドロキシル官能ポリエーテルポリオールと反応させることによって調製される。技術分野で認識された多種のポリウレタンポリマー、例えばキャストエラストマー、ポリウレタンRIM、微孔質エラストマーおよびポリウレタン成形およびスラブフォームが存在する。これらのさまざまなポリウレタンは、配合および加工において特有の問題がある。
【0003】
ポリウレタンポリマーの2つの最も高い体積カテゴリーは、ポリウレタン成形フォームおよびスラブフォームである。成形フォームでは、反応性成分を密閉式金型に供給し、発泡し、スラブフォームでは、反応性成分を可動コンベヤーまたは場合により不連続式開放金型に供給し、自由に膨張させる。得られたフォームスラブは、しばしば6〜8フィート(2〜2.6m)の幅と高さであり、座席クッション、カーペット下敷および他の用途として使用のためにより薄い切片にスライスされうる。成形フォームは、輪郭付けフォーム部品、例えば自動車シートのためのクッションに使用されうる。
【0004】
従来、スラブおよび成形フォーム用途に有用なポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールは、それぞれポリオキシプロピレンジオール、トリオールおよびヘキソールを製造するのに適した水素含有開始剤、例えばプロピレングリコール、グリセリン、ソルビトールなどによる塩基触媒オキシプロピル化によって製造されている。よく記載されているように、塩基触媒オキシプロピル化の間にプロピレンオキシドからアリルアルコールへの転位が生じる。一官能不飽和アリルアルコールが、オキシアルキル化可能なヒドロキシル基を有し、その連続した発生およびオキシプロピル化が、広い分子量分布を有する不飽和ポリオキシプロピレンモノオールをかなり多くの量で生成する。その結果、製造されたポリエーテルポリオールの実際の官能価は、「名目上」または「理論」官能価よりかなり低い。さらに、モノオールの生成は、得られる分子量に比較的低い実質的な限界を与える。例えば、塩基触媒4000Da(ダルトン)分子量(2000Da当量)ジオールは、0.05meq/gの測定不飽和度を有し、したがって、30モル%の不飽和ポリオキシプロピレンモノオール種を有し得る。得られる実際の官能価は、ポリオキシプロピレンジオールに対して予想される「名目上」官能価2ではなく、たった1.7でしかない。この問題は、分子量が増すほど高くなるので、約2200〜2300Daより高い当量を有するポリオキシプロピレンポリオールを製造することは、従来の塩基触媒を用いては実際上不可能である。
【0005】
ポリオキシプロピレンポリオールのモノオール含量を低下させる多くの試みが長年にわたり行われてきた。欧州特許出願公開EP 0 677 543 A1に示されるように、より低い温度および圧力の使用がある改良を生む。しかしながら、モノオール含量は、10〜15モル%の範囲にしか低下しないが、反応速度が低下し、反応時間が伸びるためにコストが著しく上昇する。別の触媒、例えばナフテン酸カルシウムを、場合により4級アミン共触媒と共に使用すると、約0.02〜0.04meq/gの不飽和レベル(10〜20モル%の不飽和モノオールに対する)を有するポリオールが得られる。
【0006】
複金属シアン化物(DMC)触媒、例えばヘキサシアノコバルト酸亜鉛錯体は、1960年代に、オキシプロピル化のための触媒であることが見出された。しかしながら、活性が中程度であり、ポリエーテル生成物からのかなりの量の触媒残渣の除去が困難であることに加えて、高いコストであることにより商業化を妨げられた。これらの触媒によって製造されるポリオキシプロピレンポリオールの不飽和度は、低いが、約0.018meq/gであることが分かっていた。触媒の活性および触媒の除去方法の改良により、1980年代にDMC触媒ポリオールは短期間で商業化されるに至った。しかしながら、良くても経済上はぎりぎりであり、より低いモノオール含量および不飽和のために期待される改良は具体化しなかった。
【0007】
近年、U.S.特許5,470,813、5,482,908および5,545,601によって示されるように、ARCO Chemical Companyの研究者は、予想外の活性を有するDMC触媒を生成し、不飽和度も、0.002〜0.007meq/gという前例のないレベルに低下させた。このようにして製造されたポリオキシプロピレンポリオールは、ある用途、特にキャストエラストマーおよび微孔質フォームにおいて、従来の「低」不飽和ポリオールとは量的に異なる手順で反応することが分かった。
【0008】
認識された利点にかかわらず、商業規模成形およびスラブフォーム配合での塩基触媒類縁物のかわりにそのようなポリオールを用いると、しばしば大きな失敗に至る。成形フォームにおいて、例えば成形後のフォームの必要な圧潰が、不可能でない場合にしても困難であるほどフォームの緻密さが増す。成形フォームおよびスラブフォームの両方で、フォームつぶれがしばしば生じ、そのようなフォームの製造は不可能になる。そのようなポリオールの高い実際の官能価は、塩基触媒ポリオールと同様の実際の官能性を達成するために、より低い官能性ポリオールの添加によって意図どおり低下されるときでさえ、これらの影響が生じる。
【0009】
DMC触媒ポリオキシプロピレンポリオールは、ポリオール試料のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって示されるように予想外に狭い分子量分布を有する。分子量分布は、しばしば同類の塩基触媒ポリオールより、例えばより高い当量範囲においてかなり狭い。1.5未満の多分散性が一般に得られ、1.05〜1.15の多分散性が一般的である。低いレベルの不飽和度および低い多分散性のために、DMC触媒ポリオールは、ポリウレタンフォーム用途において、塩基触媒ポリオールの「臨時の」(drop-in)代替物ではないことが分かっている。現代のDMC触媒によるオキシプロピル化は、かなり効率がよいので、スラブおよび成形ポリウレタンフォーム用途に従来のポリオールを直接置きかえることができるDMC触媒ポリオキシプロピレンポリオールを提供することは非常に望ましい。
【0010】
塩基触媒およびDMC触媒ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラムの比較は、ポリオールの性能に依存する結果としてこれまで認識されていなかった差を示している。例えば、図1の曲線Aで示されるように、塩基触媒ポリオールは、主分子量ピークより前に低分子量オリゴマーおよびポリオキシプロピレンモノオールの顕著な「リード」部分を示す。ピークの後に、より高い分子量種の重量%が急激に低下している。図1の曲線Bにおいて、DMC触媒ポリオールの同様のクロマトグラムは、低分子量の「リード」部分をほとんど有さず、より高い分子量種(「高分子量テール」と呼ばれる)を少量有する狭く中央に位置したピークを示す。高分子量テール部分の低い濃度、通常合計量の2〜3重量%未満のために、多分散性は低いままである。両方の曲線は、例示のために理想化されている。
【0011】
(発明の開示)
驚くべきことに、ポリオキシアルキル化の間に、本明細書に記載されるように、少量ではあるが有効な量のエチレンオキシドまたは他の適した安定化変性用コモノマーを、オキシプロピル化の最も実質的な部分の間にプロピレンオキシドと共重合し、ランダムポリオキシプロピレンコポリマーポリオールを得るならば、塩基触媒類縁物の挙動に似たマルチブロックまたは2組成DMC触媒ポリオキシプロピレンポリオールが得られることが見出された。バッチ式工程または出発物質の連続添加ポリオキシアルキル化工程において、外側ブロック中のエチレンオキシドの量が、内側ブロックに含まれる量より不釣合いなほど大きくないことが好ましい。ここに記載されるように、2組成ポリエーテルは、出発物質の連続添加工程によって製造される。マルチブロックおよび2組成ポリオールの両方は、成形およびスラブフォーム用途での使用に適していることがわかり、塩基触媒類縁物に似た加工自由度を示す。
【0012】
ポリオキシプロピレンポリオールの化学的および物理的性質の広範な研究により、DMC触媒ポリオールの狭い分子量分布および低い多分散性にもかかわらず、少ない高分子量フラクションが、大部分で、過度なフォームの緻密さ(安定化)およびフォームのつぶれの原因となることが見出された。これらの高分子量種は、溶解性、およびそれゆえにイソシアネート−ポリオール反応の間のポリウレタンポリマーの生長の段階的除去を変える界面活性剤様効果を発揮することが推測される。
【0013】
DMC触媒ポリオキシプロピレンポリオールを使用するスラブフォーム配合におけるフォームのつぶれ(不安定化)は、高分子量成分を伴い、成形フォームで経験された圧迫(過度の安定化)の説明は、これまでに示されていなかった。発明者は、驚くべきことに、DMC触媒ポリオキシプロピレンポリオール中に存在する高分子量テール成分が、成形フォームの過度な圧迫ならびにスラブフォームのフォームのつぶれの原因であることを見出した。同じ原因が、スラブフォームの不安定化および成形フォームの過度な安定化の反対の効果を与えることは、最も驚くべきことである。
【0014】
DMC触媒を使用するポリオキシプロピル化の間の高分子量成分の製造を妨げる完全に効果的な方法は見出されていなかった。本発明者は、従来のポリオールおよびDMCの触媒ポリオールの加工性の違いは、より低いおよびより高い分子量種に関してポリオールの相違にあると考えた。ポリウレタン重合の間に生じる硬質および軟質セグメントの複雑な段階除去が、ポリオール分子量によって影響されることは既知であることから、この段階除去は、加工性の差の起こり得る原因として認められた1つの形態である。DMC触媒オキシアルキル化の実質的に大部分の間、最小有効量の共重合可能なモノマー、好ましくはエチレンオキシドを含有する混合物からのポリオキシプロピレンポリオールの製造により、DMC触媒ホモポリマーポリオキシプロピレンポリオールと実質的に同じ分子量分布を保持しながら、塩基触媒ポリオキシプロピレン相当物と同じように成形およびスラブフォーム用途で有用なポリオールが提供されることが、驚くべきことに見出された。
【0015】
DMC触媒ポリオール系スラブフォーム配合でフォームのつぶれ(不安定化)が見られ、同時に成形フォームで緻密さ(過度の安定化)が見られることは最も驚くべきことである。発明者は、驚くべきことに、先に記載したランダム内側エチレンオキシドをDMC触媒ポリオキシプロピレンポリオール中に組み込むことによって、成形フォーム中での過度の緻密さおよびスラブフォームでのフォームのつぶれを防ぐことを見出した。非常に異なる加工困難性を同じ解決策によって解消することは、最も驚くべきことである。
【0016】
たとえフォームの緻密さおよびフォームのつぶれが、ここで記載されたDMC触媒ポリオキシプロピレンポリオールの製造によって避けられるとしても、高分子量テールの量が、かなり変えられるとは考えられず、従って、共重合生成物によって示される予想外の価値ある効果は、他の原因によるに違いない。生じた高分子量種も、コポリマーであり、これらのフラクション中のより親水性のオキシエチレン部分または立体化学的に異なる部分、例えばブチレンオキシドの存在は、ポリウレタン重合の間に生長するポリマー鎖の硬質および軟質セグメントを有するこれらの種の相溶性を変えると考えられている。この変化の機構は知られていない。この変化は、例えば高分子量フラクションの親水性/親油性バランス(HLB)の変化に由来し、ポリウレタン硬質および軟質セグメントと等量のポリエーテルを生成し、または結晶度または立体規則性を変え得るが、ともかく、効果が表面に関連しうると考えられるので、高分子量テールの「表面活性」の変化として示され得る。
【0017】
共重合されるエチレンオキシドの最小量が、プロピレンオキシドにエチレンオキシドを加えた合計供給量に対して約1.5重量%でなければならないことが見出された。1重量%またはそれ未満の量は、DMC触媒ホモポリオキシプロピレンポリオールと実質的に同じ性質を示した。本発明の価値ある効果を達成するために使用されうるエチレンオキシド以外のモノマーは、DMC触媒の存在下でプロピレンオキシドと共重合できるまたはプロピレンオキシドとエチレンオキシドの混合物と共重合できるモノマーである。そのようなモノマーは、限定されないが、置換、例えばハロ置換、または非置換C5〜C20、特にC4〜C12オレフィンオキシド、例えば1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシド(α−オレフィンが好ましい)、オキセタン、メチルオキセタン、例えば3−メチルオキセタン、カプロラクトン、無水マレイン酸、無水フタル酸、ハロゲン化プロピレンおよびブチレンオキシドおよびα−オレフィンオキシドである。スラブフォーム中での使用に適しているポリオールの製造におけるそのようなモノマーの有効量は、目標ポリオールの合成および超臨界フォームテストの性能の評価(以下に記載される)によって容易に確認されうる。一般に、使用される量は、使用されるエチレンオキシドの量とモル対モルに基づいて同等である。しかしながら、高分子量フラクションのポリオール構造をより大きく変える共重合可能なモノマーは、より少ない量で使用されうる。そのようなモノマーの混合物は、特にエチレンオキシドと共にして有用である。これらのモノマーは、高分子量テールの作用を変性するのに効果的であり、ここでは安定化変性用コモノマーとして記載される。エチレンオキシドを以下の記載で使用するが、これらの記載は、特記しないかぎり安定化変性用コモノマーにも当てはまる。
【0018】
うまく利用されうるエチレンオキシドの最大量は、意図された最終用途に依存する。エチレンオキシドの量が上昇するにつれて、ポリオールは、ますます親水性になり、エチレンオキシドが多量で使用される場合、第1級ヒドロキシル含量が上昇する。第1級ヒドロキシル含量の上昇は、エチレンオキシド(EO)キャップポリオールがその後に調製される場合、または重合の最終段階で高いEO/PO比が使用される場合、例えば高い弾性スラブフォームおよびプレポリマーまたはワンショット成形フォームでの使用のために第1級ヒドロキシル含量を意図的に上昇させるために、ほとんど重要ではない。そのような場合、合計オキシエチレン含量は、7〜35重量%、好ましくは7〜30重量%、さらに好ましくは7〜25重量%である。しかしながら、低い第1級ヒドロキシル含量のポリオキシプロピレンホモポリマー模擬物が考えられる場合、合計オキシエチレン含量は、多くの場合20重量%未満、好ましくは15重量%未満、さらに好ましくは10重量%、最も好ましくは約2重量%〜約9重量%である。
【0019】
本発明のポリオールは、「マルチブロック」および「2組成」「分散EOポリオール」と呼ばれる。オキシエチレン部分は、DMC触媒オキシアルキル化によって調製されたポリオール部分全体に「分散」され、または以下に記載のように異なる割合でランダムに分布されるためである
【0020】
過度の安定化ならびにフォームのつぶれの作用は、ポリオールの内側および外側ブロック中に含有されるエチレンオキシドまたは安定化変性用モノマーの割合を変化することによって変えられることが驚くべきことに見出された。フォーム安定化に影響を与えるためにマルチブロックポリオール中のブロック組成を変化することは、いかなる触媒方法によって調製されたポリオールについても報告されていないであろう。
【0021】
本発明のポリオールは、非DMC触媒の存在下で、アルキレンオキシドまたはアルキレンオキシドの混合物によってキャップされたキャップマルチブロックおよび2組成分散EOポリオールである。分散EOポリオールおよびキャップ分散EOポリオールは、DMC触媒の存在下でオキシアルキル化によって調製されたポリオール、非DMC触媒(例えば、塩基触媒、具体的には水化カリウム)を使用するオキシアルキル化によって調製されたポリオキシプロピレンオリゴマーを含む。
【0022】
DMC触媒の存在下で行われるポリオキシアルキル化の最も実質的な部分が、エチレンオキシドまたは他の安定化変性用コモノマーの存在下で行われることは重要である。ポリオキシアルキル化反応器へのエチレンオキシドの供給はときどき中断されることがあり、エチレンオキシドは、そのような中断の間に量が減少するものの、なお最小量で存在する。ここでの用語「最も実質的な部分」は、DMC触媒反応の間にプロピレンオキシドを反応器に供給する全オキシアルキル化時間の5%以下の間、好ましくはこの時間の3%以下の間、特に1%以下の間、エチレンオキシドが存在しないこと、すなわちポリオキシアルキル化反応器中の濃度が0重量%であることを意味する。得られるポリオールのポリオキシアルキレン部分の少なくとも95%が、ランダムに分布したオキシエチレンまたは他の安定化変性用部分を有し、オキシエチレンまたは他のモノマーの最小合計含量は、ホモポリオキシプロピレン「キャップ」を含めて約1.5重量%である。
【0023】
上記の値は、DMC触媒の存在下で行われるオキシアルキル化部分のみに反映し、好ましくはDMC触媒が活性化された場合に活性化時間(誘導時間)も含む。一般に、DMC触媒は、オキシアルキル化の速度が小さいかまたは0である場合初期誘導期間を示す。このことは、開始剤に触媒を添加した後に、アルキレンオキシドを添加して反応器を加圧し、圧力をモニターするバッチ式方法で最も明らかである。誘導時間は、アルキレンオキシドの圧力が低下したときに終了したと考えられる。この圧力降下は、しばしばかなり迅速であり、次いで活性化触媒は高いオキシアルキル化速度を示す。誘導時間の間のエチレンオキシドの濃度は、望ましくは1.5〜15重量%の範囲である。プロピレンオキシドが、エチレンオキシドの不在下で、触媒を活性化するために使用される場合、エチレンオキシドを含有する混合アルキレンオキシド供給物が活性化触媒含有反応器に導入されるまでの時間の長さが、最短化され、プロピレンオキシド単独重合を減少させる。混合供給誘導時間が望まれる一方、誘導時間は、エチレンオキシドまたは他の安定化変性用コモノマーの存在が要求される間にDMC触媒のオキシアルキル化の部分を測定する場合には考慮される必要はない。
【0024】
キャップポリオキシアルキレンポリオールを製造する必要がときどきある。塩基触媒ポリオールの場合、キャッピングは、プロピレンオキシドまたはプロピレンオキシド/エチレンオキシド混合物の供給を止め、エチレンオキシドのみの供給を続けることによって一般に行われる。この方法は、ポリオキシエチレンキャップを有するポリオールを生成し、ポリオール反応性を上昇させる高い第1級ヒドロキシル含量を与える。ある塩基触媒コポリマーポリオールでは、全プロピレンオキシドによる「仕上」は、高い第2級ヒドロキシル含量、すなわち3モル%未満の第1級ヒドロキシル含量を有するポリオールを製造するのに使用されうる。DMC触媒ポリオールでは、キャッピングが、より低いおよびより高い第1級ヒドロキシル含量を有するポリオールを製造するために行われるが、エチレンオキシドキャッピングは、一般にDMC触媒を使用しては行われない。DMC触媒は、ポリオキシプロピレンキャップを調製するのに使用されうるが、このキャップは、5重量%未満でなければならず、好ましくはDMC触媒を使用してキャップを調製した場合存在しない。
【0025】
DMC触媒ポリオールをプロピレンオキシドまたはエチレンオキシドによって、非DMC触媒を用いてキャップするために、DMC触媒を最初に除去、分解または不活性化しなければならない。これは、最も一般的には、アンモニア、有機アミン、または好ましくはアルカリ金属水酸化物を添加することによって行われる。アルカリ金属水酸化物、例えばKOHを過剰に添加すると、DMC触媒の触媒活性は消失され、過剰のKOHが、キャッピングのための従来の塩基触媒として作用する。用語「キャップポリオール」は、非DMC触媒の存在下でさらにオキシアルキル化されたDMC触媒ポリオールも含む。この用語は、その後DMC触媒の存在下で、すべてのプロピレンオキシドとその後反応するDMC触媒PO/EOランダムコポリマーを含まない。そのようなポリオールは、全オキシアルキル化が、5%以下、好ましくは1%以下の単独ポリオキシプロピル化しか含まない先に記載の限定を満たさなければならない。さもなければ、得られた生成物はうまく加工処理されない。
【0026】
先に記載したように、分散EOポリオールおよびキャップ分散EOポリオールの性質は、オキシアルキル化のさまざまな部分で添加されるエチレンオキシドの相対量を変化させることによって変え得ることがさらに見出された。例えば、スラブポリオールの調製において、同じ合計オキシエチレン含量で、ポリオキシアルキル化の初期工程の間に多量に、最終工程において比較的少量にエチレンオキシドを組み込むことによって調製されるポリオールは、初期オキシアルキル化の間に対応して少ない量のエチレンオキシドで調製されたポリオールよりスラブフォーム系においてつぶれ傾向が低いポリオールであることが驚くべきことに見出された。
【0027】
したがって、本発明のポリオールは、実質的にポリオキシプロピレン、少なくとも約1.5重量%のオキシエチレンまたは他の安定化変性用コノマー誘導部分を有するマルチブロックまたは2組成ポリオールであり、これらのポリオールは、全オキシプロピル化の5%以下、好ましくは3%以下が、プロピレンオキシドだけで行われるような方法で得られる。従来のバッチ式工程において、本発明の利点を得るために、少なくともジ−ブロックランダムポリオキシプロピレンポリオールが調製されることを必要とする。スラブフォームでは、ポリオールの外側部分が、内側部分より重量に基づいて少ない量のオキシエチレン部分を有することが一般に望ましい。例えば、バッチ式方法において、12重量%オキシエチレン部分を有する1500Da分子量ポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレントリオールが、重量に基づいて少量のエチレンオキシドを含有する混合物の存在下で、さらにオキシアルキル化され、12重量%より少ないオキシエチレン含量を有するポリオール生成物を製造する。そのような生成物は、外側ランダムブロックが、内側ブロックと同じまたはそれ以上の量のオキシエチレン部分を有する場合の同様のオキシエチレン含量のポリオールと比べて、スラブフォーム系で優れた性能を与える。しかしながら、成形フォームのためのポリオールでは、ポリオール先端が、ポリオール内部より高いオキシエチレン含量を有する場合のポリオールによって向上された加工性が見られる。
【0028】
出発物質の連続添加工程において、バッチ式および連続式の両方で、優れた特性を有するポリオールが、オリゴマー出発物質オキシエチレン部分と合計オキシエチレン部分の重量%の比が0.30より大きい場合に得られることが見出された。言いかえれば、プロピレンオキシド/エチレンオキシド供給物中のエチレンオキシドの量は、出発物質中のオキシエチレン部分の重量%より不釣合なほどに大きくすべきではない。出発物質EO対外側ブロックEOの比は、0.6より大きく、好ましくは0.9またはそれ以上である。
【0029】
出発物質の連続添加工程において、オリゴマー開始剤は、塩基触媒ホモポリオキシプロピレン開始剤、実質的にあらゆるポリオキシエチレン含量、好ましくは20重量%未満を有する塩基触媒ポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンブロックまたはランダム開始剤であってよく、または少なくとも1.5重量%、好ましくは2〜20重量%、さらに好ましくは2〜15重量%、最も好ましくは2〜約10重量%のオキシエチレン部分を有する条件でDMC触媒ポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンランダムコポリマーであってよい。
【0030】
マルチブロックおよび2組成分散EOポリオールおよびキャップ分散EOポリオールの合成は、触媒を用いてU.S.特許5,470,813、5,482,908、5,545,601および5,689,012ならびに同時係続特許No.08/597,781に一般に記載される方法によって達成される。一般に、DMC触媒は、オキシアルキル化触媒のために、上記のU.S.特許および特許出願ならびにU.S.特許5,100,997、5,158,922および4,472,560に記載されるものを含んで、使用されうる。DMC触媒の活性化は、プロピレンオキシドを、好ましくは少量のエチレンオキシドと共に添加して行われる。
【0031】
従来のバッチ式工程において、DMC触媒は、所望の量の開始剤と共に反応器に導入され、開始剤は、一般に200〜700Daの当量を有するオリゴマーである。使用される1種またはそれ以上の開始剤は、少なくとも1.5、好ましくは2〜8のオキシアルキル化可能な水素原子の平均官能価を有し得る。顕著な量のモノマー出発物質、例えばプロピレングリコールおよびグリセリンは、触媒の活性化を遅らす傾向にあり、全く活性化を妨げるか、反応が進むにつれて触媒を不活性化しうる。オリゴマー出発物質は、塩基触媒オキシプロピル化によってまたはDMC触媒によって調製されうる。DMC触媒による場合、誘導時間以外のすべては、約1.5重量%またはそれ以上のエチレンオキシドの存在下で行われる。
【0032】
反応器を、例えば110℃に加熱して、プロピレンオキシドまたはプロピレンオキシドと少量のエチレンオキシドを含有する混合物を添加して、反応器を、一般に約10psigに加圧する。圧力の迅速な低下は、誘導時間が終了し、触媒が活性であることを示す。次いで、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドの混合供給物を、所望の分子量が得られるまで添加する。PO/EO比は、ジブロックポリオールが調製される反応の間で変化されうる。
【0033】
従来の連続工程において、先に活性化した出発物質/触媒混合物を、連続反応器、例えば連続攪拌タンク反応器(CSTR)またはチューブ状反応器に連続的に供給する。バッチ式工程で記載されたものと同じ触媒/開始剤の条件を適用する。プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドの共供給物を反応器に導入し、生成物を連続的に取り出す。その後の共供給物は、例えば、連続チューブ状反応器に沿ったさらなる点で、最初の供給物とは異なるエチレンオキシドの濃度を有している。
【0034】
出発物質の連続添加工程において、バッチ式操作または連続操作が行われ得る。バッチ式工程において、触媒およびDMC触媒は、従来のバッチ式工程のように活性化される。しかしながら、所望のモル量の生成物に対して少ないモル量の開始剤が使用される。出発物質のモル不足量が、徐々に、例えばPO/EO供給物で、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリンなどのような低分子量出発物質として供給される。
【0035】
出発物質の連続添加工程において、触媒活性化の後に、モノマー出発物質の連続添加はPO/EO供給を伴う。生成物の取り出しも連続的であり、一般に付加的な触媒の導入もそうである。好ましくは、反応器からの取り出し流れは、付加的なDMC触媒を活性化するのに使用される。このようにして、最初のラインアウトの後に、分子全体にEO分散を有するランダムのPO/EOから完全になる生成物が得られ得る。
【0036】
分散EOポリオールを調製するために有用な出発物質分子は、工程の性質に依存する。バッチ式ではオリゴマー出発物質が好ましい。オリゴマー出発物質は、塩基触媒によって調製され、好ましくは200Da〜700Daの当量を有するホモポリマーおよびコポリマーPO/EOポリオール、または誘導時間以外の最も実質的な部分のオキシアルキル化の間に共供給されたプロピレンオキシドおよびエチレンオキシドを使用して調製され、オキシエチレン部分を少なくとも1.5重量%含有するDMC触媒PO/EOコポリマーポリオールである。
【0037】
出発物質の連続添加工程において、バッチ式または連続式の両方で、出発物質は、先に記載したものと同じであってよく、より低分子量のオリゴマー、モノマー開始剤分子、例えば非限定的に、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、ソルビトールまたはそのようなモノマー開始剤の混合物であり、モノマーおよびオリゴマー開始剤の混合物を、場合によりそれ自体の工程からの再循環流(この再循環流は、目標重量のポリオール、好ましくはポリマーの目標重量に対してオリゴマーであるポリオールを含む)共に含んでよい。
【0038】
本発明のポリオールは、成形およびスラブフォームにおける使用に適した官能価、分子量およびヒドロキシル価を有する。名目上の官能価範囲は、通常2〜8である。一般に、ポリオールブレンドの平均官能価は、約2.5〜4.0である。ポリオール当量は、ポリオールの不飽和度が0.02meq/g未満である場合一般に約800Da〜約5000Daである。不飽和度は、好ましくは0.015meq/gまたはそれ以下、さらに好ましくは約0.002〜0.008meq/gである。ヒドロキシル価は、約10〜60であってよく、24〜56のヒドロキシル価がさらに好ましい。プレポリマー誘導成形フォームにおいて、低いヒドロキシル価が、一般に好ましく、約20〜35、有利には約24〜約28である。30重量%を超える、さらに好ましくは50重量%またはそれ以上のエチレンオキシドを含有する末端ブロックが特に有用である。ブレンドは、当然のことながら、より低いおよびより高い両方の官能価、当量およびヒドロキシ価を有しうる。ブレンドは、非分散EOのDMC触媒ポリオール、例えばDMC触媒ホモポリマーポリオキシプロピレンポリオールまたは5重量%を超えるオキシプロピレンブロック有するDMC触媒ポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンコポリマーポリオールを、20重量%を超えて含有しない。
【0039】
スラブフォームで使用のためのマルチブロックおよび2組成分散EOポリオールおよびキャップ分散EOポリオールの性能は、これらのポリオールを「超臨界フォームテスト(Supercritical Foam Test)(SCFT)」で試験することによって確かめられる。このテストに合格するポリオールが、フォームのつぶれなしに、商業的な用途で性能を発揮することが分かっている。SCFTは、ポリオール挙動の差を大きくするように特に設計された配合物を使用して、ポリウレタンフォームを調製することからなる。成形フォームポリオールにとって、ベントのつぶれおよび圧潰性が、単独で、またはSCFTと共にポリオール性能を評価するのに使用されうる因子である。
【0040】
SCFTにおいて、あるポリオールから調製されたフォームは、フォーム表面が発泡後凸状である場合「沈降した」(settled)として報告され、発泡後凹状である場合潰れたとして報告される。つぶれの量は、フォームを横切る横断面積のパーセント変化を計算することによって相対量で報告される。フォームの配合は、以下のとおりである:ポリオール100部、水6.5部、塩化メチレン15部、Niax(登録商標)A1アミンタイプ触媒0.10部、T-9錫触媒0.34部、L-550シリコーン界面活性剤0.5部。フォームをインデックス110で2,4−および2,6−トルエンジイソシアネートの80/20混合物と反応させる。フォームを、通常どおり、標準1立方フィートのケーキボックス、または標準1ガロンアイスクリーム容器に注いだ。この配合で、従来どおり調製された、すなわち、高い第2級ヒドロキシルを有する塩基触媒ポリオールは、フォームをおよそ15±3%沈降させ、実質的にホモポリオキシプロピレンの高分子量テールを示すDMC触媒で調製されたポリオールでは、フォームは約35〜70%で潰れる。
【0041】
本発明を一般的に記載したが、特定の具体的な実施例を参照してさらなる理解が得られる。実施例は、特記しないかぎり、単に例示の目的だけであって、限定を意図するものではない。
【0042】
参考例1、3および4、実施例2および5並びに比較例C1〜C3
これらの例は、塩基触媒、DMC触媒ホモポリオキシプロピレンポリオールおよび分散EOポリオール間の重要かつ驚くべき差を示す。塩基触媒ポリオールは、KOHを使用して従来どおり塩基触媒されたヒドロキシル価56のグリセリン開始ホモポリマーポリオキシプロピレンポリオール(ARCOL(登録商標)5603)であった。比較的低い当量の結果、約8.2モル%のモノオール含量および2.83の実際の官能価になった。DMC触媒ポリオールは、ポリオール加工の比較をできるかぎり正確にするために、塩基触媒対照品の実際の官能価に近い実際の官能価を得るために、グリセリンおよびプロピレングリコールを含有する開始剤から調製した。出発物質のバッチ式および連続添加方法を、DMC触媒ポリオールの製造に用い、2組成ポリオールの製造に用い、連続式添加は、表1に「連続」として示されている。ポリオールは、先に記載されたSCFTにおいて加工自由度で評価され、沈降率によって対照品と比較される。KOH触媒フォームは、規則正しく、15%±3%の沈降度を示す。データを、表1にまとめて示す。参考例1、3および4は、本発明の範囲に含まれないが、DMC触媒スラブおよび成形ポリオールに付随した問題を例示するために存在する。
【0043】
Figure 0004931278
【0044】
上記の実施例および比較例は、分散EOを含有するポリオキシアルキレンポリオールの重要性ならびにつぶれなしのフォーム製造に適しているポリオールを製造するのに要求される最小量の臨界性を示している。比較例C1では、SCFTで、KOH触媒ポリオールは、13%の沈降でうまく機能した。15〜20%の沈降を示すDMC触媒ポリオールは問題なく商業的に生産できることがわかった。35%を超える沈降を示すフォームは、ほとんど必ずつぶれを生じる。25%を超えるSCFT沈降を有するフォームは、低密度フォームには適さないが、より高密度の用途に適していることがある。
【0045】
比較例C2およびC3は、比較例1と同様に、すなわちすべてプロピレンオキシドから調製されたバッチ式および連続DMC触媒ポリオールであった。これらのフォームが、対照KOH触媒ポリオールより3倍以上高い、かなりの沈降率32%および36%を示した。比較例C4およびC5の両方のDMC触媒バッチ式ポリオールにおいて、非常に少量である、0.5重量%と1.0重量%のエチレンオキシドは、プロピレンオキシドと共供給され、ランダムコポリマーを生成した。しかしながら、これらのポリオールから調製されたフォームは、すべてプロピレンオキシドの場合(比較例C2およびC3のDMC触媒ポリオール)よりかなり大きい沈降率それぞれ43%および40%を示した。
【0046】
実施例1において、しかしながら、均一に共重合されたエチレンオキシド1.75重量%を含有するDMC触媒バッチ式ポリオールは、KOH触媒対照品と視覚的に同じ沈降度を有するフォームを得た(19%対18%)。18%は、実施例1の誘導フォームと同じ日に得られた対照KOHポリオールの実際の値であることは注意すべきことである。同じ優れた性能が、実施例2〜5のDMC触媒ポリオールで2.4〜6.4重量%で達成された。実施例2の2組成ポリオールが、それぞれ多少の分散EOを有する実施例1および3の「単一組成」分散EOポリオールより良好に行うことに気づくべきである。
【0047】
実施例6ならびに比較例C6およびC7
2組成ポリオールを、出発物質のバッチ式連続添加工程を用いて調製した。1.5kDaポリオキシアルキル化グリセリン出発物質を、DMC触媒と共に反応器に添加し、触媒を活性化し、オキシアルキル化を、連続添加出発物質としての、グリセリンを含有するプロピレンオキシドおよびエチレンオキシドの混合物によって続けた。得られたポリオールは、2組成であり、1.5kDa出発物質から誘導される分子の第1母集団(マルチブロックポリオール)を有し、出発物質EO含量と同じEO含量を有する内側ブロックおよびEO供給組成物と同じEO含量を有する外側ブロックを有していた。分子の第2母集団(コポリマーポリオール)は、連続的添加グリセリンをオキシアルキル化することによって得られるモノブロックポリオールであり、EO/PO供給物のEO含量と同じEO含量をいたるところで有している。比較例C7は、従来の塩基触媒ポリオールであった。
【0048】
【表2】
Figure 0004931278
【0049】
上記の実施例6および比較例C6〜C7からわかるように、出発物質の連続添加方法において、分子の2組成母集団が得られる場合、同じ目標のオキシエチレン含量を達成するためにより高いオキシエチレン含量の開始剤をオキシアルキル化することは、塩基触媒対照物と比べてより低い%の沈降によって明らかになるように、向上された加工自由度を有するポリオールを製造する。比較例C6において、出発物質EOと合計EOの比は、0.3より低く、フォームつぶれが見られる。この比は、0.3より高く保持されなければならない。
【0050】
実施例7〜15および比較例C8〜C12
さまざまなヒドロキシル価を有するDMC触媒ポリオールが、出発物質の連続添加工程で、さまざまなオキシエチレン含量を有するポリオキシアルキル化グルセリンオリゴマー開始剤を用いて調製され、目標合計オキシエチレン含量が、オキシアルキル化アルキレンオキシド混合物のエチレンオキシド含量を調節することによって一定に保持された。そのようにして調製されたポリオールは、同じオキシエチレン含量の標準塩基触媒スラブポリオールと比較される。比較例塩基触媒ポリオールC8およびC9は、第1級ヒドロキシル含量を低下させるために6.5重量%のポリオキシプロピレンキャップを有する。結果を表3に示す。
【0051】
【表3】
Figure 0004931278
【0052】
表3の結果は、出発物質のオキシエチレン含量と合計オキシエチレン含量の比が少なくとも0.30であるときに有益な結果が得られたことを示す。実施例7において、0.31の比で、フォーム沈降が許容されるが、より高いほうが望ましい。比較例C10およびC12において、許容できない沈降(フォームのつぶれ)が生じた。
【0053】
以下の実施例において、ポリウレタン成形フォームが、EO含量の効果および成形フォームのポリオキシプロピレンポリオールの位置を確かめるために調製された。フォームを、U.S.特許5,700,847に記載される方法によって調製した。イソシアネート末端プレポリマーは、考慮されているベースポリオール75部および分散相としての43重量%のアクリロニトリル/スチレン固体を含有するポリマーポリオール25部と80/20のTDI/MDI混合物58部を反応させることによって調製されたNCO末端プレポリマーである。プレポリマー158部に、DC 5043シリコーン発泡調節剤(界面活性剤)1部、NIAX(登録商標)A1 アミン触媒0.25部および水5部を添加した。激しく混合した反応性成分を、標準型に導入して、型を閉じ、成分を反応させて発泡してフォームを製造した。ベントのつぶれは注目されたが、力が、注目された3つの圧潰サイクルのそれぞれでフォームを圧潰するのに要求された。
【0054】
比較例16および17ならびに比較例C13およびC14
比較例16および比較例C13のポリオールは、グリセリン連続添加出発物質の共供給物として少量の水を組み込んだ出発物質の連続添加工程によって調製された。結果として、ポリオールは、塩基触媒対照物と類似の実際の官能価、すなわち2.7に近い値を有していた。両方のポリオールは、DMC触媒され、約2000Daの当量を有していた。比較例C13ポリオールは、内側EOブロックを有さず、「主鎖」を調製するための初期重合は、POだけで行われた。C13のポリオールの外側「先端」または「キャップ」は、45/55のEO/PO比でDMC触媒を使用して調製された。合計EO含量は、15重量%であり、その100%は、外側ブロック(先端)にあった。比較例16ポリオールは、主鎖の調製の間に、エチレンオキシドを組み込むことによって調製され、その後合計EOの25%が主鎖にあり、合計EOの75%が先端にあるようにEO/PO比を45/55に変えた。比較例17ポリオールは、比較例16ポリオールと同様に調製されたが、連続的に水を添加せず、わずかな低いEO含量を有していた。したがって、比較例16ポリオールは、比較例C13の15重量%キャップと同様に15重量%のキャップを有していたが、5%の内側EOを有していた。比較例17ポリオールは、C13とC14のポリオールと同じ合計EOを有していた。ベースポリオールの詳細およびフォーム特性(ベントのつぶれ、圧潰力)を表4にまとめて示す。
【0055】
【表4】
Figure 0004931278
【0056】
表4に示された結果は、成形ポリオールのポリマー主鎖の製造の間にエチレンオキシドを組み込むと、反応性に影響がないにもかかわらず、ポリオールが既に充分に反応したプレポリマー配合物で使用されるので、かなり低い圧潰力を要する一方で、フォームのベントの安定性を保持する成形フォームを得ることを示す。
【0057】
比較例18〜21
比較例16と17と同様な方法で、水を吹き込んだプレポリマー誘導フォームを、ベースポリオール75部、ポリマーポリオール25部およびTDI/MDIの80/20混合物42部からなるイソシアネート末端反応生成物からなるプレポリマーから製造した。プレポリマーを、NIAX(登録商標)A1アミン触媒0.25部を含有する水3.5部と激しく混合した。ベースポリオール特性およびフォーム特性を以下の表5に示す。
【0058】
【表5】
Figure 0004931278
【0059】
表5の結果は、フォーム加工性を変えるためにどのようなエチレンオキシド分布が使用できるかを示す。比較例18〜20で、主鎖および先端のエチレンオキシドパーセントを変えることによって、圧潰力がかなり変わる。比較例18の低い圧潰力の値は、特に価値がある。
【0060】
比較例22ならびに比較例C15およびC16
ワンショット成形フォームで使用されるベースポリオール3種を製造した。比較例22のベースポリオールの主鎖は、DMC触媒と、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの共供給物を使用して製造した。次いで、ポリオキシエチレンキャップをKOH触媒を用いて付加した。というのは、DMC触媒が、許容できる方法で、すべてのエチレンオキシドを重合するのには効果的でないからである。比較例C15ポリオールを、同様の方法で調製したが、DMC触媒ポリマー主鎖には内側ランダムEOを有さなかった。比較例16ポリオールは、通常どおり、KOH触媒ポリオールの主鎖およびキャップであった。それぞれののベースポリオール75部を、ポリマーポリオール25部、水(発泡剤)4.25部、ジエタノールアミン1.5部、NIAX(登録商標)A1 0.1部およびNIAX(登録商標)A-33アミン触媒0.3部ならびにDC 5043シリコーン界面活性剤1.0部と混合し、密閉式金型で105のインデックスのTDIと反応させた。ベースポリオール組成物および成形フォームを表6に示す。
【0061】
【表6】
Figure 0004931278
【0062】
表6で示された結果は、本発明のポリオールと比較ポリオールの実質的な相違を示す。ワンショット系において、プレポリマー系とは違って、ポリオールの反応性は重要であり、この理由から、高い第1級ヒドロキシル含量を有するポリオールが要求される。DMC触媒ポリオールを製造するためのこれまでの試みは、KOH触媒類縁物に従って調製され、すなわち、主鎖は、KOHの存在下でその後EOによってキャップされたホモポリオキシプロピレンポリオールであり、ポリオキシエチレンキャップされた高い第1級ヒドロキシル含量のポリオールを供給する。しかしながら、表6に示されるように、そのようなポリオールは、成形フォームには適していない。反応性は、許容できるが、ホモポリオキシプロピレン主鎖含有DMC触媒ポリオール(比較例C15)は、許容できるフォームを製造できない。圧潰力の値は、望ましく低いようであるが、気泡寸法は非常に粗く、約1cmの寸法の気泡が形成される。したがって、圧潰力の値は、要求された均一な微細な気泡フォームよりむしろスポンジ様生成物から予想されるものである。DMC触媒主鎖生成の間にエチレンオキシドの一部を添加すると、普通の微細な気泡フォームを形成する。
【0063】
本発明のポリオールを、フォームのつぶれまたは過度のフォームの安定化に寄与しないポリマーポリオールを製造するのに使用することができる。そのようなポリマーポリオールは、本発明のポリオールであるベースポリオールにその場で、1種またはそれ以上のビニルモノマーと重合することによって調製される。その場でのビニル重合は周知な方法であり、例えば予備形成された安定剤または安定剤先駆物質を使用されうる。好ましいビニルモノマーは、スチレン、アクリロニトリル、メチルメタクリレート、塩化ビニリデンなどである。調製される固体含量は、30重量%〜50重量%またはそれ以上である。
【0064】
用語「向上した加工自由度」および「加工自由度の向上」ならびに同様の用語は、問題となるポリオールが、DMC触媒ホモポリオキシプロピレン類縁物によって示されるものより優れた超臨界フォームテストでの性能を示し、スラブフォーム配合物に使用されるとき35%未満の沈降パーセント、好ましくは25%未満、最も好ましくは対照となる塩基触媒ポリオールの沈降度と同じまたはそれ未満の沈降度を有することを意味する。
【0065】
ここで使用される「多量」および「少量」は、特記しなければ、50%またはそれ以上および50%未満を意味する。「開始剤」および「出発物質」は、特記しなければ互換的に用いられ、同じ意味を示す。請求の範囲の「a」または「an」は、言語が明らかに反対の意味を示さなければ、1またはそれ以上を意味する。分子の2組成母集団のEO組成に適用される用語「単一性」は、マルチブロックポリエーテルおよびモノブロックポリエーテルの両方が、同じアルキレンオキシド供給物と同じ反応器で重合することによって同一になるEO/PO比または安定化変性用コモノマー/PO比を有するブロックを有することを意味する。ここでの分子量および当量は、特記しないかぎり数平均分子量および当量である。用語「エチレンオキシド目標含量」および類似の用語は、製造されるポリオールのオキシエチレン含量の重量に基づく合計パーセントを意味する。
【0066】
本発明に必要な性質が存在するならば、ここに記載され、請求される態様は、記載および/または請求されない態様または性質を排除して使用されうる。本発明の必要な性質は、DMC触媒のオキシアルキル化の少なくとも95%、好ましくは97%の間、エチレンオキシドの存在下で、オキシプロピル化を行うこと、ポリオキシエチレンキャップに関してキャップ作用触媒の存在下で付加されたキャップおよびDMC触媒の存在下で調製された5重量%未満のポリオキシプロピレンキャップを除いたポリオールの重量に対する1.5重量%の最小オキシエチレン含量、ならびにマルチブロック構造および/または2組成母集団の存在である。
【0067】
本発明は充分に記載されているが、当業者にはあきらかなように、多くの変化および改変を、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに行うことができる。
また、本発明の好適な実施態様には、以下のものが含まれる。
〔1〕 i)DMC触媒または非DMC触媒の存在下で、1種またはそれ以上の開始剤を、プロピレンオキシドおよび少なくとも1種の共重合可能なコモノマーを含んでなる第1オキシアルキル化混合物でオキシアルキル化することによって調製され、オキシプロピレン単位および共重合されたコモノマー単位を含んでなる内側ブロック;ならびに
ii)i)を、プロピレンオキシドおよび少なくとも1種の共重合可能なコモノマーを含んでなる第2オキシアルキル化混合物でオキシアルキル化することによって調製され、オキシプロピレン単位および共重合されたコモノマー単位を含んでなる少なくとも1つの外側ブロックを含んでなる、
オキシプロピレン単位含有マルチブロックDMC触媒ポリオールであって、
第2混合物の少なくとも1種のコモノマーの濃度および/または性質が、第1混合物のものと異なり、
重合されたオキシプロピレン単位の少なくとも95重量%が、内側ブロックおよび外側ブロックの両方のコモノマー単位にランダムに共重合されたマルチブロックポリオール。
〔2〕 内側ブロック中に共重合されたコモノマー含量が、少なくとも1.5重量%、例えば3重量%より大きく、具体的には1.5〜20重量%である上記〔1〕に記載のマルチブロックポリオール。
〔3〕 外側ブロック中に共重合されたコモノマー含量が1.5〜20重量%である上記〔1〕または〔2〕に記載のマルチブロックポリオール。
〔4〕 外側ブロック中に共重合されたコモノマー含量が、内側ブロック中より少ない上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のマルチブロックポリオール。
〔5〕 合計共重合コモノマー含量が、少なくとも1.5重量%、例えば2〜9重量%である上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のマルチブロックポリオール。
〔6〕 a)
i)触媒が非DMC触媒である場合の上記〔1〕のi)に記載されたまたは触媒がDMC触媒である場合の上記〔2〕に記載された、オリゴマー開始剤から誘導された内側ブロック;および
ii)上記〔1〕に記載の少なくとも1種の外側ブロック;
を含んでなる第1マルチブロックポリオール;ならびに
iii)a)i)のオリゴマー開始剤、または200Daより大きい当量のオリゴマー開始剤のいずれかから誘導される内側ブロックを有さず、コモノマー含量がa)ii)と同じであるオキシプロピレン単位およびランダムに共重合されたコモノマー単位を含んでなる少なくとも1種のポリオールを含んでなる上記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の2組成DMC触媒ポリオール。
〔7〕 a)i)がホモポリマーポリオキシプロピレン部分から誘導される変性を含む上記〔6〕に記載の2組成DMC触媒ポリオール。
〔8〕 オリゴマー開始剤中の共重合コモノマーとポリオール中の合計共重合コモノマー含量の重量比が少なくとも0.3、例えば少なくとも0.4である上記〔6〕または〔7〕に記載の2組成DMC触媒ポリオール。
〔9〕 オリゴマー開始剤が200〜700Daの当量を有する上記〔6〕〜〔8〕のいずれかに記載の2組成DMC触媒ポリオール。
〔10〕 b)中の共重合コモノマー含量が1.5〜20重量%である上記〔6〕〜〔9〕のいずれかに記載の2組成DMC触媒ポリオール。
〔11〕 第1マルチブロックポリオールが、2組成ポリオールの1〜60重量%である上記〔6〕〜〔10〕のいずれかに記載の2組成DMC触媒ポリオール。
〔12〕 キャップされており、キャップコモノマーが合計ポリマー重量の30重量%まで、適切には10〜30重量%まで、例えば15重量%未満、具体的には5重量%未満である上記〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載のポリオール。
〔13〕 キャップが、DMC触媒によって調製されたポリオキシプロピレンキャップであり、合計ポリオール重量の5重量%未満であるか、またはキャップが、キャップ作用触媒によって調製されたポリオキシエチレンキャップであり、合計ポリオール重量の30重量%まで、具体的には15重量%までである上記〔12〕に記載のポリオール。
〔14〕 合計共重合コモノマーの5〜40重量%、適切には8〜35重量%、好ましくは12〜25重量%が内側ブロックに含まれる上記〔1〕〜〔13〕のいずれかに記載のポリオール。
〔15〕 マルチブロックポリオール中の合計共重合コモノマーが、合計ポリオール重量の2〜35重量%、例えば7〜35重量%または2〜15重量%、適切には7〜30重量%、好ましくは7〜25重量%である上記〔1〕〜〔14〕のいずれかに記載のポリオール。
〔16〕 外側ブロック中の共重合モノマー対プロピレンオキシドの比が20:80〜80:20、適切には30:70〜80:20、好ましくは40:60〜75:25である上記〔1〕〜〔15〕のいずれかに記載のポリオール。
〔17〕 コモノマーがエチレンオキシドを含んでなる上記〔1〕〜〔16〕のいずれかに記載のポリオール。
〔18〕 コモノマーが、置換または非置換C 4 −C 20 アルキレンオキシド、オキセタン、メチルオキセタン、共重合可能な内部カルボン酸エステルまたは分子内カルボン酸無水物またはそれらの混合物である上記〔1〕〜〔17〕のいずれかに記載のポリオール。
〔19〕 オキシプロピレン単位に共重合された少なくとも2つの異なるコモノマーが存在する上記〔1〕〜〔18〕のいずれかに記載のポリオール。
〔20〕 超臨界フォームテスト(SCFT)で35%未満、例えば25%未満の沈降を示す上記〔1〕〜〔19〕のいずれかに記載のポリオール。
〔21〕 a)活性化DMC触媒/開始剤混合物を反応器に供給する工程、
b)オキシアルキル化の間のコモノマーの濃度が、全オキシアルキル化の少なくとも95%で0より多くなるように、プロピレンオキシドおよび少なくとも1種の重合可能なコモノマーを含有するオキシアルキル化混合物で該開始剤をポリオキシアルキル化し、中間体コポリマーポリオールを製造する工程、
c)工程(c)の少なくとも1種のコモノマーの濃度および/または性質が工程(b)とは異なるように、少なくとも1種の重合可能なコモノマーとプロピレンオキシドを含有するオキシアルキル化混合物で該中間体コポリマーポリオールをポリオキシアルキル化する工程、ならびに
d)共重合コモノマーの含量が少なくとも1.5重量%であるポリマーを回収する工程を含む、上記〔1〕〜〔20〕のいずれかに記載のDMC触媒ポリオールの製造方法。
〔22〕 a)オリゴマー開始剤が上記〔6〕または〔7〕に記載のものである活性化DMC触媒/オリゴマー開始剤を反応器に供給する工程、
b)プロピレンオキシドおよび少なくとも1種の重合可能なコモノマーを含有するオキシアルキル化混合物で、工程(a)で使用されるものとは異なる開始剤の存在下で、該オリゴマー開始剤をポリオキシアルキル化する工程、および
c)2組成DMC触媒ポリオールを回収する工程
を含む、上記〔6〕〜〔20〕のいずれかに記載の2組成DMC触媒ポリオールの製造方法。
〔23〕 オリゴマー開始剤が、200Daより大きい当量を有する上記〔22〕に記載の方法。
〔24〕 工程(b)で使用される開始剤が、200Daより小さい当量を有する上記〔22〕〜〔23〕に記載の方法。
〔25〕 オキシアルキル化混合物中のコモノマー、例えばエチレンオキシドの濃度が、オキシアルキル化の間少なくとも0.5重量%のレベルに保持されている上記〔21〕〜〔24〕のいずれかに記載の方法。
〔26〕 付加的な開始剤分子が、連続的にまたは漸増的に反応器に添加される連続工程である上記〔21〕〜〔25〕のいずれかに記載の方法。
〔27〕 付加的な開始剤分子が、100Daまたはそれ未満の当量を有する上記〔26〕に記載の方法。
〔28〕 通常の発泡剤、触媒、連鎖延長剤、架橋剤、界面活性剤、添加剤および助剤の存在下で、ジ−またはポリイソシアネートをポリエーテルポリオールと反応させることによるポリウレタンスラブまたは成形フォームの製造方法であって、
該ポリオール成分の少なくとも1部として上記〔1〕〜〔20〕のいずれかに記載のまたは上記〔21〕〜〔27〕のいずれかに記載の方法によって調製された、加工自由度の向上したDMC触媒ポリオキシポリプロピレンポリオールを選択し、
ジ−またはポリイソシアネートと該ポリオールを反応させて、ポリウレタンスラブまたは成形フォームを製造する工程を含んでなる方法。
〔29〕 通常の発泡剤、触媒、連鎖延長剤、架橋剤、界面活性剤、添加剤および助剤の存在下で、ジ−またはポリイソシアネートをポリオール成分と反応させることによるポリウレタンスラブまたは成形フォームの製造方法であって、改良が
該ポリオール成分の少なくとも1部として、名目上官能価2またはそれ以上およびランダムオキシエチレン含量1.5重量%またはそれ以上を有する加工自由度の向上したDMC触媒分散EOポリオキシポリプロピレンポリオールを選択することを含んでなり、
該分散EOポリオールが、
a)約1.5重量%〜約20重量%のオキシエチレン含量の内側ブロック、および約1.5重量%超〜約20重量%のオキシエチレン含量の該内側ブロックの外側にある第2ブロックを有するマルチブロックポリオキシプロピレンポリオール;および
b)オリゴマー出発物質分子から誘導される約1.5重量%〜20重量%のオキシエチレン部分を有する内側ブロックおよび約1.5重量%〜約20重量%のオキシエチレン部分を有する少なくとも1つの外側ブロック(該少なくとも1つの外側ブロックのオキシエチレン含量が内側ブロックのオキシエチレン含量と異なる)を有する分子の第1モード、
ならびにオリゴマー出発物質分子から誘導される内側ブロックを有さず、オキシエチレン部分約1.5重量%〜約20重量%を有する分子の第2モードによって特徴づけられ、
出発物質オキシエチレン含量と2組成マルチブロックポリオキシプロピレンポリオールの合計オキシエチレン含量の比が、0.30より大きい、
2組成マルチブロックポリオキシプロピレンポリオールからなる群から選択される1種またはそれ以上のポリオールを含んでなり、
少なくとも95%のDMC触媒オキシプロピル化が、エチレンオキシドの存在下で行われる、方法。
〔30〕 分散EOポリオキシプロピレンポリオールが、2重量%〜35重量%の合計オキシエチレン含量を有する上記〔29〕に記載の方法。
〔31〕 分散EOポリオキシプロピレンポリオールが、DMC触媒によって調製されたポリオキシプロピレンキャップを5重量%未満有する上記〔29〕に記載の方法。
〔32〕 分散EOポリオキシプロピレンポリオールが、超臨界フォームテストで約35%未満の沈降を示す上記〔29〕に記載の方法。
〔33〕 分散EOポリオキシプロピレンポリオールが、超臨界フォームテストで約25%未満の沈降を示す上記〔29〕に記載の方法。
〔34〕 ポリウレタン成形およびスラブフォーム系で使用される場合に向上した加工自由度を有するDMC触媒ポリオキシプロピレンポリオールの製造方法であって、
a)活性化DMC触媒/開始剤混合物を、反応器に供給する工程、
b)ポリオールが、ランダムオキシエチレン部分を約1.5重量%またはそれ以上有し、DMC触媒オキシアルキル化の間のエチレンオキシドの濃度が、全オキシアルキル化の少なくとも95%で0より高いように、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドを含有するアルキレンオキシド混合物によって開始剤をポリオキシアルキル化し、最終生成物DMC触媒ポリオキシプロピレンポリオールのオキシエチレン目標含量より大きいオキシエチレン含量を有するポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレン中間体コポリマーポリオールを製造する工程、
c)工程(b)の中間体コポリマーポリオールを、最終生成物DMC触媒ポリオキシプロピレンポリオールのオキシエチレン目標含量よりも低いエチレンオキシド含量を有するエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの混合物によってオキシアルキル化する工程、ならびに
d)マルチブロック分散EOポリオキシプロピレンポリオールを回収する工程
を含んでなり、
分散EOポリオキシプロピレンポリオールが、1.5重量%より大きい目標オキシエチレン含量を有する方法。
〔35〕 分散EOポリオキシプロピレンポリオールが、超臨界フォームテストにおいて約35%より低い沈降を示す上記〔34〕に記載の方法。
〔36〕 分散EOマルチブロックポリオキシプロピレンポリオールが、超臨界フォームテストで約25%より低い沈降を示す上記〔34〕に記載の方法。
〔37〕 アルキレンオキシド供給物のエチレンオキシドの濃度が、すべてのオキシアルキル化の間に0.5重量%またはそれ以上のレベルで保持される上記〔34〕に記載の方法。
〔38〕 分散EOポリオールが、キャップされたポリオキシプロピレンであり、該ポリオキシプロピレンキャップがDMC触媒の存在下でプロピレンオキシドでキャップすることによって調製された場合に、該ポリオキシプロピレンキャップが、該分散EOポリオキシアルキレンポリオールの5重量%未満を占める上記〔34〕に記載の方法。
〔39〕 オキシエチレン部分の重量%が、2重量%〜15重量%である上記〔38〕に記載の方法。
〔40〕 工程が、付加的な開始剤分子を、連続的または漸増的に反応器に添加する連続工程である上記〔34〕に記載の方法。
〔41〕 付加的な開始剤分子が、100Daまたはそれ未満の当量を有する上記〔40〕に記載の方法。
〔42〕 ポリウレタン成形およびスラブフォーム系で使用する際に向上した加工自由度を有するDMC触媒ポリオキシプロピレンポリオール組成物の製造方法であって、方法は、
a)オリゴマー開始剤が、DMC触媒の存在下でエチレンオキシド1.5重量%またはそれ以上含有するプロピレンオキシドの混合物によって適した出発物質分子をオキシアルキル化することによって得られたポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンランダムコポリマーポリオール、非DMC触媒の存在下で適した出発物質分子をオキシアルキル化することによって調製されたポリオキシプロピレンホモポリマーまたはポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンコポリマーポリオールからなる群から選択されるオリゴマーを含んでなり、該開始剤が200Daより大きい当量を有する、活性化DMC触媒/オリゴマー開始剤混合物を反応器に供給する工程、
b)200Daより小さい当量を有する付加的な出発物質を反応器に連続的に添加しながら、DMC触媒の存在下で、エチレンオキシド1.5重量%またはそれ以上含有するプロピレンオキシドおよびエチレンオキシドの混合物によって、該オリゴマー開始剤をオキシアルキル化する工程、
c)該オリゴマー開始剤に対応する内側ブロックおよび工程b)においてDMC触媒の存在下での該オリゴマー開始剤のオキシアルキル化によって調製された1種またはそれ以上の外側ブロックを有するマルチブロックポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンコポリマーポリオールc)i)、ならびに該オリゴマー開始剤に対応する内側ブロックを有さない少なくとも1種のコポリマーポリオールc)ii)を有する2組成ポリオール組成物を回収する工程を含んでなり、
該オリゴマー開始剤が、DMC触媒によって調製されたポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンオリゴマーである場合、少なくとも1つの外側ブロックは、該オリゴマー開始剤のオキシエチレン含量と異なるオキシエチレン含量であり、少なくとも0.30の該オリゴマー開始剤オキシエチレン含量対合計オキシエチレン含量の比を有する、方法。
〔43〕 超臨界フォームテストにおいて約35%より低い沈降率を示す上記〔42〕に記載の2組成ポリオール組成物。
〔44〕 超臨界フォームテストにおいて沈降率が25%より低い上記〔42〕に記載の方法。
〔45〕 DMC触媒ポリオールが、約10〜60のヒドロキシル価を有するポリオキシプロピレントリオールであり、オリゴマー開始剤オキシエチレン含量対合計オキシエチレン含量の比が0.4より大きい上記〔42〕に記載の方法。
〔46〕 エチレンオキシドが、キャップ作用触媒の存在下でポリオールをキャップするために使用され、形成されたポリオキシエチレンキャップの量が、合計組成物重量の約30重量%またはそれ未満である上記〔42〕に記載の方法。
〔47〕 ポリオールc)i)が、2組成組成物の約1重量%〜60重量%を構成する上記〔42〕に記載の方法。
〔48〕 工程b)のプロピレンオキシド/エチレンオキシド混合物中のエチレンオキシドの重量%が、オリゴマー開始剤中のエチレンオキシドの重量%より大きい上記〔42〕に記載の方法。
〔49〕 ポリウレタンフォーム配合物中で広い加工自由度を示すマルチブロックDMC触媒ポリオキシプロピレンポリオールであって、該ポリオールは、2つまたはそれ以上のオキシアルキル化可能な水素原子を有する開始剤分子またはそれらの混合物のオキシアルキル化によって調製され、該オキシアルキル化は、DMC触媒存在下で、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドの第1混合物によってオキシアルキル化反応器中で行われ、第1混合物は、1.5重量%またはそれ以上のエチレンオキシドを有し、その後プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドの第2混合物によってオキシアルキル化され、第2混合物中のエチレンオキシドの濃度は、第1混合物中のエチレンオキシドの濃度と異なり、該ポリオールが、1.5重量%を超える合計オキシエチレン含量を有し、該反応器中のエチレンオキシドの濃度が、第1混合物および第2混合物の両方による全オキシアルキル化の5%未満で実質的に0であるポリオール。
〔50〕 超臨界フォームテストにおいて約35%またはそれ未満の沈降率を示す上記〔49〕に記載のポリオール。
〔51〕 超臨界フォームテストにおいて約25%またはそれ未満の沈降率を示す上記〔49〕に記載のポリオール。
〔52〕 ポリオールが、約2重量%〜9重量%のオキシエチレン含量を有する上記〔49〕に記載のポリオール。
〔53〕 合計オキシエチレン部分の5〜40重量%が、内側ブロックに含まれ、合計オキシエチレン部分の95〜60重量%が、外側ブロックに含まれ、マルチブロックポリオールの合計オキシエチレン含量が、合計ポリオール重量に対して7〜35重量%であり、外側ブロックのEO/PO比が20/80〜80/20である上記〔49〕に記載のポリオール。
〔54〕 合計オキシエチレン部分の8〜35重量%が、内側ブロックに含まれ、合計オキシエチレン部分の92〜65重量%が、外側ブロックに含まれ、マルチブロックポリオールの合計オキシエチレン含量が合計ポリオール重量の7〜30重量%であり、外側ブロックのEO/PO比が30/70〜80/20である上記〔49〕に記載のポリオール。
〔55〕 合計オキシエチレン部分の12〜25重量%が、内側ブロックに含まれ、合計オキシエチレン部分の88〜75重量%が、外側ブロックに含まれ、マルチブロックポリオールの合計オキシエチレン含量が合計ポリオー重量の7〜25重量%であり、外側ブロックのEO/PO比が40/60〜75/25である上記〔49〕に記載のポリオール。
〔56〕 合計ポリオール重量の約10重量%〜約30重量%を構成するポリオキシエチレンキャップをさらに含んでなる上記〔53〕に記載のポリオール。
〔57〕 ポリウレタンフォーム配合物において広い加工自由度を示すDMC触媒ポリオールであって、ポリオールが、
a)
a)i)非DMC触媒によって低分子量出発物質分子をオキシアルキル化することによって調製されたホモポリマーポリオキシプロピレンまたはポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンコポリマーオリゴマー出発物質、またはDMC触媒によって低分子量出発物質分子をオキシアルキル化することによって調製された少なくとも1.5重量%のオキシエチレン部分を有するポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンコポリマー出発物質から誘導された内側ブロック、および
a)ii)内側ブロックa)i)のオキシエチレン部分の重量%とは異なるオキシエチレン部分の重量%を有するランダムポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンブロックである、少なくとも1つの外側ブロック
を有する第1マルチブロックポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンコポリマー;ならびに
b)該オリゴマー出発物質から誘導される内側ブロックを有さず、マルチブロックポリオールa)の外側ブロックa)ii)のオキシエチレン含量と同じであり、1.5重量%を超えるオキシエチレン含量を有する、少なくとも1つのポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンランダムコポリマーポリオールを含んでなる2組成組成物であり、
該オリゴマー出発物質中のオキシエチレン部分と該DMC触媒ポリオールの合計オキシエチレン含量の重量比が少なくとも0.3であるDMC触媒ポリオール。
〔58〕 超臨界フォームテストにおいて約35%未満の沈降率を示す上記〔57〕に記載のDMC触媒ポリオール。
〔59〕 超臨界フォームテストにおいて約25%未満の沈降率を示す上記〔57〕に記載のDMC触媒ポリオール。
〔60〕 オリゴマー出発物質が、3重量%を超えるオキシエチレン部分および約200Da〜約700Daの当量を有するポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンランダムコポリマーポリオールを含んでなる上記〔57〕に記載のDMC触媒ポリオール。
〔61〕 オリゴマー出発物質中のオキシエチレン部分とDMC触媒ポリオールの合計オキシエチレン含量の重量比が少なくとも0.4である上記〔57〕に記載のDMC触媒ポリオール。
〔62〕 マルチブロックポリオールa)が、2組成組成物の約1重量%〜約60重量%を構成する上記〔57〕に記載のDMC触媒ポリオール。
〔63〕 DMC触媒ポリオール組成物の約15重量%またはそれ未満の量を構成するポリオキシエチレンキャップを含んでなり、該ポリオキシエチレンキャップが、キャップ作用触媒によって調製される上記〔57〕に記載のDMC触媒ポリオール。
〔64〕 ポリウレタンフォーム配合物中で広い加工自由度を示すマルチブロックDMC触媒ポリオキシプロピレンポリオールであって、該ポリオールは、2つまたはそれ以上のオキシアルキル化可能な水素原子を有する開始剤分子またはそれらの混合物のオキシアルキル化によって調製され、該オキシアルキル化は、DMC触媒の存在下で、プロピレンオキシドとエチレンオキシドおよび安定化変性用コモノマーの両方または一方との第1混合物を用いて、オキシアルキル化反応器中で行われ、該第1混合物は、安定化に有効な量のエチレンオキシドまたは安定化変性用コモノマーを有し、その後プロピレンオキシドとエチレンオキシドおよび安定化変性用コモノマーの両方または一方との第2混合物によってオキシアルキル化され、該第2混合物中のエチレンオキシドまたは安定化変性用コモノマーの濃度は、第1混合物中のその濃度と異なり、該反応器中のエチレンオキシドまたは安定化変性用コモノマーの濃度が、第1混合物および第2混合物の両方との全オキシアルキル化の5%未満で実質的に0であるマルチブロックDMC触媒ポリオール。
〔65〕 超臨界フォームテストにおいて、35%より低い沈降率を示す上記〔64〕に記載のマルチブロックDMC触媒ポリオール。
〔66〕 ポリウレタンフォーム配合物で広い加工自由度を示す2組成DMC触媒ポリオールであって、ポリオールは、
a)
i)非DMC触媒オキシプロピレン含有ブロック;または
ii)エチレンオキシド、安定化変性用コモノマーおよびそれらの混合物からなる群から選択される共重合されたコモノマーをさらに含んでなるDMC触媒オキシプロピレン含有ブロックであって、オキシエチレン部分のみがコモノマーとして存在するとき、それらは約1.5重量%を超える量で存在する、ブロック
を含んでなる第1ブロック、および
iii)プロピレンオキシドと安定化に有効な量のエチレンオキシドおよび安定化変性用コモノマーの両方または一方とのDMC触媒混合物を含んでなる第2外側ブロックを少なくとも1つ有する第1のマルチブロックポリオール、ならびに
b)200Daより大きい当量を有するオリゴマー出発物質分子から誘導される内側ブロックを有さず、a)iii)のモノマー分布と同じモノマー分布を有するランダムポリオキシプロピレンコポリマーポリオール
を有する2組成DMC触媒ポリオール。
〔67〕 オキシプロピレン単位およびランダム共重合されたコモノマー単位を含んでなるDMC触媒ポリオールのポリウレタンスラブまたは成形フォームの製造における使用。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の塩基触媒ポリオール(曲線A)とDMC触媒ポリオール(曲線B)の仮説分子量分布カーブを示す。

Claims (1)

  1. i)DMC触媒または非DMC触媒の存在下で、1種またはそれ以上の開始剤を、プロピレンオキシドと、安定化変性用コモノマーとして、エチレンオキシドとを含んでなる第1オキシアルキル化混合物でオキシアルキル化することによって調製され、オキシプロピレン単位および共重合されたコモノマー単位を含んでなる内側ブロック;ならびに
    ii)DMC触媒の存在下で、i)を、プロピレンオキシドと、安定化変性用コモノマーとして、エチレンオキシドとを含んでなる第2オキシアルキル化混合物でオキシアルキル化することによって調製され、オキシプロピレン単位および共重合されたコモノマー単位を含んでなる少なくとも1つの外側ブロックを含んでなる、
    オキシプロピレン単位含有マルチブロックDMC触媒ポリオールであって、
    第2混合物の少なくとも1種のコモノマーの濃度が、第1混合物のものと異なり、
    重合されたオキシプロピレン単位の少なくとも95重量%が、内側ブロックおよび外側ブロックの両方のコモノマー単位にランダムに共重合され、
    外側ブロック中に共重合されたコモノマー含量が、内側ブロック中のコモノマー含量よりも少なく、
    ただし、コモノマーとしてのオキシエチレン部分は、含有されるエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの合計量の少なくとも1.5重量%である、
    マルチブロックDMC触媒ポリオール。
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