JP6585617B2 - ポリエーテルポリオールから作製されるポリウレタン製品のための良好な膨張−ゲル化バランスを提供するポリエーテルポリオール - Google Patents

ポリエーテルポリオールから作製されるポリウレタン製品のための良好な膨張−ゲル化バランスを提供するポリエーテルポリオール Download PDF

Info

Publication number
JP6585617B2
JP6585617B2 JP2016559597A JP2016559597A JP6585617B2 JP 6585617 B2 JP6585617 B2 JP 6585617B2 JP 2016559597 A JP2016559597 A JP 2016559597A JP 2016559597 A JP2016559597 A JP 2016559597A JP 6585617 B2 JP6585617 B2 JP 6585617B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polyol
polyurethane
polymer
polymer polyol
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016559597A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017517586A (ja
Inventor
エスター・クィンタニラ
デイヴィット・エイチ・バンク
エイドリアン・ジェイ・バーチ
フランソワ・エム・カサティ
Original Assignee
ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー, ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー filed Critical ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
Publication of JP2017517586A publication Critical patent/JP2017517586A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6585617B2 publication Critical patent/JP6585617B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • C08G18/50Polyethers having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/5021Polyethers having heteroatoms other than oxygen having nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C215/00Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C215/02Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton
    • C07C215/04Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being saturated
    • C07C215/06Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being saturated and acyclic
    • C07C215/12Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being saturated and acyclic the nitrogen atom of the amino group being further bound to hydrocarbon groups substituted by hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3206Polyhydroxy compounds aliphatic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/63Block or graft polymers obtained by polymerising compounds having carbon-to-carbon double bonds on to polymers
    • C08G18/632Block or graft polymers obtained by polymerising compounds having carbon-to-carbon double bonds on to polymers onto polyethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/26Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
    • C08G65/2603Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen
    • C08G65/2606Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen containing hydroxyl groups
    • C08G65/2609Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen containing hydroxyl groups containing aliphatic hydroxyl groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/26Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
    • C08G65/2618Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing nitrogen
    • C08G65/2621Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing nitrogen containing amine groups
    • C08G65/2624Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing nitrogen containing amine groups containing aliphatic amine groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0008Foam properties flexible
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0083Foam properties prepared using water as the sole blowing agent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Polyethers (AREA)

Description

本発明は、ポリウレタンポリマー、特にポリウレタンフォームを作製するために有用な、新規の第3級アミン開始剤及びそれから作製されるポリマーポリオール組成物に関し、該ポリウレタンポリマーフォームは、機械的特性、物理的特性、及び低揮発性有機化合物放出の良好なバランスを示す。
アルキレンオキシドの重合に基づくポリエーテルポリオール、及び/またはポリエステルポリオールは、イソシアネートと共にポリウレタン系の主要な構成成分である。ポリオールはまた、SAN(スチレン/アクリロニトリル)、PIPA(ポリイソシアネート重付加)、またはPHD(ポリ尿素)ポリオールなどの充填ポリオールであってもよい。これらの系は概して、膨張剤、架橋剤、鎖延長剤、界面活性剤、気泡調節剤、安定剤、酸化防止剤、難燃性添加剤、最終的に充填剤、ならびに典型的には第3級アミン及び/または有機金属塩などの触媒などの追加の構成成分を含有する。
第3級アミン触媒は概して、強い臭気を有し、多くは、それらの低分子量のため高度に揮発性である。フォーム加工中の第3級アミンの放出は、安全性及び毒性の問題を提示し得、消費者の取り扱い中の残存アミンの放出は望ましくない。ポリウレタン製品中の第3級アミン触媒蒸気の放出はまた、それに曝露されるビニルフィルム及びポリカーボネートシートに有害であることが報告されている。不安定アミンはまた、曇りの問題、すなわち、自動車のフロントガラス上の固体または液膜の堆積と関連する。
このアミン構成成分の揮発度を制限すること、またはポリウレタン配合物中のその使用量を減少させることが望ましい。揮発性有機化合物(VOC)を低減することに加えて、揮発度を減少させること、またはアミン使用レベルを低減することは、作業者の曝露を低減し、安全性を改善し、かつ品質の問題に対処することができる。
第3級アミン基を有する化合物は、ウレタン反応のための有用な触媒であることが既知である。時に自己触媒ポリオールと称されるある特定のポリオールは、ポリウレタンのための配合物中の典型的な第3級アミン触媒の必要性を低減または排除し得る第3級アミン基を含有する。ウレタン反応系の反応性は、低減された第3級アミン触媒レベルで維持され得る。さらに、そのようなポリオール化合物中の複数の第3級アミン基の存在は、例えば、それが、ポリウレタンゲルまたはフォーム架橋反応中に化学的に結合されることを可能にする。得られた生成物は、揮発性アミン放出が実質的にない可能性がある。しかしながら、多くのそのような自己触媒ポリオールは、単独で使用される場合、それから作製されるポリウレタンポリマーが最適な膨張:ゲル化の比を提供せず、不適切な物理的特性及び/または機械的特性を示し得るようになる。例えば、従来の不安定な種類のアミン触媒の添加が特性を改善し得ることを示唆する、米国公開第2009/0227695号を参照されたい。しかしながら、そのような方法は、放出生成物の増加をもたらす。
したがって、ウレタン用途、特にポリウレタンフォーム用途に対して、良好な膨張:ゲル化の比を提供する複数の第3級アミン基を有するポリマーポリオール化合物または組成物を生成し、それが、それから生成されるポリウレタンポリマー中で良好な物理的特性及び機械的特性を提供すると同時に、使用される不安定第3級アミン触媒の量及び揮発性アミン放出の両方を低減または排除することが望ましい。したがって、本発明の新規の第3級アミン開始剤及びそれから作製されるポリマーポリオール組成物が、これらの目標に向けられる。
本発明は、
(i)構造I
によって表されるジヒドロキシ第3級アミン化合物であって、式中、Rは、水素またはC−C直鎖もしくは分枝鎖アルキル基であり、R及びRは独立して、C−C直鎖または分枝鎖アルキル基である、ジヒドロキシ第3級アミン化合物と、
(ii)ポリヒドロキシアルコールと、の反応生成物(複数可)を含むそのようなポリオール開始剤組成物であり、本明細書で上記に記載されるポリオール開始剤に対して、ジヒドロキシ第3級アミン化合物(i)対ポリヒドロキシアルコール(ii)のモル比は、好ましくは、10:1〜1:10であり、好ましくは、Rは、メチルであり、R及びRは両方、エチルであり、ポリヒドロキシアルコールは、グリセリンである。
本発明の別の実施形態は、
(a)本明細書で上記に開示されるポリオール開始剤と、
(b)構造X
を有する少なくとも1つのエポキシド化合物、
もしくは構造XI
を有する少なくとも1つのグリシジルエーテル化合物、
またはこれらの組み合わせと、の反応生成物を含む第1のポリマーポリオール組成物であって、式中、Rは、水素、フェニル、シクロヘキシル、またはC−C18直鎖もしくは分枝鎖アルキルであり、Rは、水素、フェニル、C−C直鎖もしくは分枝鎖アルキル置換フェニル、またはC−C18直鎖もしくは分枝鎖アルキルである。
本発明の別の実施形態は、(A)(i)本明細書で上記に記載される第1のポリマーポリオール組成物を含むポリマーポリオール配合物と、(B)少なくとも1つの有機イソシアネートと、(C)任意に、膨張剤と、(D)任意に、ポリウレタンポリマーの生成でそれ自体が既知の添加剤または助剤とを含む混合物の反応によって、ポリウレタンポリマーを作製するための方法である。
本発明の別の実施形態は、ポリマーポリオール配合物(A)が、(A)(ii)
(c)以下の構造XII
によって表される第2のポリオール開始剤と、
(d)構造Xを有する少なくとも1つのエポキシド化合物、構造XIを有する少なくとも1つのグリシジルエーテル化合物、またはこれらの組み合わせと、の反応生成物を含む第2のポリマーポリオール組成物をさらに含む、本明細書で上記に記載される方法である。
本発明の別の実施形態は、反応が膨張剤の存在下で生じ、ポリウレタンポリマーがポリウレタン可撓性フォームの形態で生成される、本明細書で上記に記載される方法である。
本発明は、ポリエーテルポリオール及びそれから作製されるポリウレタンポリマーの生成のための新規の開始剤組成物を開示する。開始剤組成物は、ジヒドロキシ第3級アミン及びポリヒドロキシアルコールの反応生成物である。好ましくは、ジヒドロキシ第3級アミンは、以下の構造I
を有し、式中、Rは、水素またはC−C直鎖もしくは分枝鎖アルキル基であり、R及びRは独立して、C−C直鎖または分枝鎖アルキル基である。好ましくは、ジヒドロキシ第3級アミンは、N−メチルジエタノールアミン(MDEA)である。
好適なポリヒドロキシアルコールは、2〜8個のヒドロキシル基を有するアルコールであり、それらは、C−C18アルキル、アリール、またはアルカリールであってもよく、それらは、直鎖、分枝鎖、または環状であってもよい。好ましくは、ポリヒドロキシアルコールは、メチレングリコール(MEG)、ジエチレングリコール(DEG)、メチルプロピレングリコール(MPG)、ジプロピレングリコール(DPG)、グリセロール、トリメチロールプロパン(TMP)、ペンタエリトリトール、ならびにスクロース及びソルビトールなどの糖)である。最も好ましいポリヒドロキシアルコールは、グリセリン、グリコール、及び糖である。
スキーム1に示される好ましい開始剤組成物は、MDEA及びグリセリンの反応生成物であり、
式中、xは、好ましくは、1〜10の整数であり、独立して、yは、好ましくは、1〜10の整数である。
ジヒドロキシ第3級アミン及びポリヒドロキシアルコールの反応生成物は、生成物の混合物、ならびに部分的に及び/または完全に未反応の第3級アミン及び/もしくはポリヒドロキシアルコールを含んでもよい。例えば、未反応N−メチルジエタノールアミン及び/またはグリセリンに加えて、N−メチルジエタノールアミン及びグリセリンの反応は、
などのうちの1つ以上を含むがこれらに限定されない生成物の混合物をもたらし得る。
生成物、すなわち、第3級アミン及び/またはポリヒドロキシアルコールを反応させることから得られた1つ以上の反応生成物の混合物は、特定の反応生成物の任意の精製もしくは単離、ならびに/または未反応出発物質(例えば、第3級アミン及び/またはポリヒドロキシアルコール)の回収なしで生成されるような、ポリオール化合物を含むポリマーポリオール組成物を調製するために使用されてもよい。あるいは、未反応出発物質は、反応生成物から除去されてもよく、かつ/または特定の反応生成物は、反応生成物混合物から単離されてもよい。特定の反応生成物が単離される場合、所望に応じて、それらはさらに精製されてもよい。
本発明の一実施形態では、ジヒドロキシ第3級アミン対ポリヒドロキシアルコールのモル比は、10:1〜1:10、好ましくは、5:1〜1:5、さらにより好ましくは、3:1〜1:3である。
本発明の別の実施形態では、ジヒドロキシ第3級アミン対ポリヒドロキシアルコールのモル比は、10:1〜1:1、より好ましくは、5:1〜1:1、さらにより好ましくは、3:1〜1:1である。
本発明の別の実施形態では、ジヒドロキシ第3級アミン対ポリヒドロキシアルコールのモル比は、1:10〜1:1、より好ましくは、1:5〜1:1、さらにより好ましくは、1:3〜1:1である。
特に好ましい開始剤組成物は、ジヒドロキシ第3級アミンとポリヒドロキシアルコール生成物との間の反応生成物の骨格中に、2つ以上の第3級アミン基、好ましくは、N−メチルアミン基がある開始剤組成物である。例えば、構造IIに関して、xは、1よりも大きく、好ましくは、2、3、4、または5である。N−メチルアミンの存在は、マトリックス支援レーザ脱離イオン化法(MALDI)及び核磁気共鳴(NMR)スペクトル測定法によって決定及び定量化され得る。
上記の開始剤組成物は、好ましくは、5,000以下、好ましくは、3,000以下、より好ましくは、1,700以下、及びさらにより好ましくは、1,000以下の平均重量平均分子量(Mw)を有する。上記の開始剤組成物は、好ましくは、180以上、好ましくは、250以上、及びより好ましくは、600以上のMwを有する。本開示に従ったMwデータは、ゲル浸透クロマトグラフィによって決定され得る。
上記の開始剤組成物は、好ましくは、34以上、好ましくは、56以上、より好ましくは、99以上、及びさらにより好ましくは、169以上の平均ヒドロキシル価(mg KOH/gとして報告される)を有する。上記の開始剤組成物は、好ましくは、935以下、好ましくは、674以下、及びより好ましくは、280以下の平均ヒドロキシル価を有する。ヒドロキシル価は、ASTM D4274 Dによって測定される。
本明細書で上記に記載されるようなジヒドロキシ第3級アミンI及びポリヒドロキシアルコールの反応生成物を含む開始剤組成物は、ポリマーポリオール化合物を含む新規のポリマーポリオール組成物を生成するのに有用である。第1の高分子ポリマー組成物は、構造X
を有する少なくとも1つのエポキシド化合物、
もしくは、構造XI
を有する少なくとも1つのグリシジルエーテル化合物、
またはこれらの組み合わせとの本明細書で上記に記載されるような開始剤組成物の反応生成物(複数可)であり、
式中、Rは、水素、フェニル、シクロヘキシル、またはC−C18直鎖もしくは分枝鎖アルキルであり、
は、水素、フェニル、C−C直鎖もしくは分枝鎖アルキル置換フェニル、またはC−C18直鎖もしくは分枝鎖アルキルである。
式X中、Rは、水素、フェニル、シクロヘキシル、またはC−C18直鎖もしくは分枝鎖アルキルであってもよい。本発明の一態様によると、Rは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシル、ヘプチル、2−エチルへキシル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、またはオクタデシルである。別の態様では、Rは、水素、フェニル、またはシクロヘキシルであってもよい。さらに別の態様では、Rは、水素、メチル、またはフェニルである。本態様では、Rが水素、メチル、ブチル、またはフェニルである場合、式Xのエポキシド化合物は、それぞれ、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、またはスチレンオキシドである。
式XI中のRは、水素、フェニル、C−C直鎖もしくは分枝鎖アルキル置換フェニル、またはC−C18直鎖もしくは分枝鎖アルキルであってもよい。例えば、Rは、本発明の一態様において、水素、フェニル、またはC−C直鎖もしくは分枝鎖アルキル置換フェニルであってもよい。Rは、本発明の別の態様において、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシル、ヘプチル、2−エチルへキシル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、またはオクタデシルである。なお、Rは、本発明のさらに別の態様において、フェニルまたはブチル置換フェニルであってもよい。
上記の得られたポリマーポリオール組成物は、好ましくは、8,000以下、好ましくは、7,000以下、及びさらにより好ましくは、6,000以下のMwを有する。上記の得られたポリマーポリオール組成物は、好ましくは、2,000以上、好ましくは、3,000以上、及びより好ましくは、4,000以上のMwを有する。
本発明の一態様によると、本明細書で上記に開示されるポリマーポリオール組成物は、800mg KOH/g以下、好ましくは、300以下、より好ましくは、170以下、より好ましくは、100以下、及びさらにより好ましくは、75mg KOH/g以下のヒドロキシル価を有する。本明細書で上記に開示される得られたポリマーポリオール組成物は、15mg KOH/g以上、好ましくは、20以上、より好ましくは、25以上、より好ましくは、35以上、及びさらにより好ましくは、50mg KOH/g以上のヒドロキシル価を有する。ヒドロキシル価は、ASTM D 4274に従って決定される。
本発明の別の態様では、本明細書の上記のポリマーポリオール組成物は、8以下、好ましくは、7以下、より好ましくは、6以下、より好ましくは、5以下、及びさらにより好ましくは、4以下の平均官能基数(F)を有する。好ましくは、上記のポリマーポリオール組成物は、2以上、及びより好ましくは、3以上の平均官能基数を有する。
本発明のポリマーポリオール組成物はまた、窒素含有量を特徴とし得る。例えば、本明細書で上記に開示されるポリマーポリオール組成物のアミン価は、5mg/g以下、好ましくは、4以下、より好ましくは、3以下、より好ましくは、2mg KOH/g以下である。窒素含有量は、ASTM D 6979に従って決定され、%の窒素として報告される。
本発明のポリウレタンポリマーの作製で使用するための別の好適なポリマーポリオール組成物は、以下の構造XII
によって表される開始剤と、本明細書で上記に開示される構造Xを有する少なくとも1つのエポキシド化合物、本明細書で上記に開示される構造XIを有する少なくとも1つのグリシジルエーテル化合物、またはこれらの組み合わせとの反応生成物から得られるポリマーポリオール組成物である。
開始剤XIIを含む上記の得られたポリマーポリオール組成物は、好ましくは、20,000以下、好ましくは、15,000以下、より好ましくは、10,000、以下、より好ましくは、8,000以下、より好ましくは、6,000以下、より好ましくは、5500以下、より好ましくは、5,000以下、及びさらにより好ましくは、4,500以下のMwを有する。上記の得られたポリマーポリオール組成物は、好ましくは、400以上、好ましくは、500以上、好ましくは、600以上、より好ましくは、700以上、より好ましくは、800以上、好ましくは、900以上、好ましくは、1,000以上、及びさらに好ましくは、1,500以上のMwを有する。本開示に従ったMwデータ及び以下に続く実施例に示されるデータは、ゲル浸透クロマトグラフィによって決定され得る。
本発明の一態様によると、本明細書で上記に開示されるポリマーポリオール組成物は、600mg KOH/g以下、好ましくは、550以下、より好ましくは、500以下、より好ましくは、450以下、及びさらにより好ましくは、400mg KOH/g以下のヒドロキシル価を有する。本明細書で上記に開示される得られたポリマーポリオール組成物は、5mg KOH/g以上、好ましくは、10以上、より好ましくは、15以上、より好ましくは、20以上、及びさらにより好ましくは、30mg KOH/g以上のヒドロキシル価を有する。
本発明の別の態様では、本明細書の上記のポリマーポリオール組成物は、12,000以下、好ましくは、10,000以下、より好ましくは、6,000以下、より好ましくは、4,000以下、及びさらにより好ましくは、2,000以下のヒドロキシル当量(EW)を有することができる。本明細書の上記の得られたポリマーポリオール組成物は、75以上、好ましくは、100以上、より好ましくは、125以上、より好ましくは、150以上、及びさらにより好ましくは、200以上のヒドロキシル当量を有する。
本発明のポリマーポリオール組成物はまた、アミン価を特徴とし得る。例えば、本明細書で上記に開示されるポリマーポリオール組成物のアミン価は、800mg KOH/g以下、好ましくは、700以下、より好ましくは、600以下、及びさらにより好ましくは、500mg KOH/g以下である。本明細書で上記に開示されるポリマーポリオール組成物のアミン価は、10mg KOH/g以上、好ましくは、25以上、より好ましくは、50以上、及びさらにより好ましくは、75mg KOH/g以上である。
ポリマーポリオール組成物の作製は、当該技術分野において周知であり、上記の開始剤I及び/または開始剤XIIからポリマーポリオール組成物を作製するための任意の好適な方法が許容される。例えば、開始剤I及び/または開始剤XIIは、触媒と混合され得、この混合物は続いて、約100℃〜160℃に及ぶ温度で、エチレンオキシドまたはプロピレンオキシドと反応させられる。この反応で使用され、かつ当業者に既知の従来の触媒は、KOHである。他のBa(バリウム)またはSr(ストロンチウム)ベースのアルカリ性水酸化物または水酸化物水和物触媒が、アルコキシ化触媒として採用され得、従来のKOH触媒を使用して生成される生成物よりも不飽和が少ない生成物を生成する。BaまたはSr触媒を使用してポリオールを生成するための方法は、米国特許第5,070,125号、同第5,010,187号、及び同第5,114,619号に記載され、それらの開示の全体が参照により組み込まれる。特に高当量のポリオールと合わせた、高い不飽和レベルは、ポリウレタンフォーム生成において連鎖停止剤として作用し、例えば、不十分な圧縮強度、不十分な引張強度、反応性の低減、及び高湿度条件下での老化性能の低減を生じさせる。Ba及びSr触媒はまた、使用されるエチレンオキシドの同じ重量パーセントに対して改善された主なヒドロキシルキャッピング効率性を提供する。BaまたはSr触媒を使用するとき、開始剤とのエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドの反応中に水が添加され得る。この水添加は、最終ポリオール生成物中の不飽和の量を低減し得る。ポリオールを生成するために使用され得る別の触媒は、複金属シアン化物(DMC)触媒であり、KOHを使用して達成され得る分子量分布とは異なるポリマーポリオール組成物の分子量分布を提供し得る。複金属シアン化物触媒の例は、米国特許第5,470,813号、同第5,589,431号、及び同第6,008,263号に提供され、それらの開示の全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
我々は、開始剤Iに基づく1つ以上のポリマーポリオール組成物を含むポリマーポリオール組成物が、ポリウレタンポリマー、特に良好な機械的特性、良好な物理的特性を有し、かつ低放出生成物を有するポリウレタンフォームポリマーを作製するのに特に有用であることを発見した。さらに、我々は、開始剤Iに基づく1つ以上の第1のポリマーポリオール組成物と、1つ以上の追加のポリマーポリオール組成物とを含むポリマーポリオール配合物が、ポリウレタンポリマー、特に良好な機械的特性、良好な物理的特性を有し、かつ低放出生成物を有するポリウレタンフォームポリマーを作製するのに特に有用であることを発見した。さらに、我々は、開始剤Iに基づく1つ以上の第1のポリマーポリオール組成物と、開始剤XIIを含む1つ以上のポリマーポリオール組成物とを含むポリマーポリオール配合物が、ポリウレタンポリマー、特に良好な機械的特性、良好な物理的特性を有し、かつ低放出生成物を有するポリウレタンフォームポリマーを作製するのに特に有用であることを発見した。
ポリオール配合物中、2つ以上のポリマーポリオール組成物が使用される場合、第1のポリマーポリオール組成物対少なくとも1つの第2のポリオールの重量比は、50:1〜1:5,000に及び得る。他の態様では、ポリオール配合物中の第1のポリマーポリオール組成物対少なくとも1つの第2のポリオールの重量比は、10:1〜1:1,000、5:1〜1:500、または4:1〜1:250に及び得る。さらに、他の態様では、他の態様では、第1のポリマーポリオール組成物対少なくとも1つの第2のポリオールの重量比は、3:1〜1:100または2:1〜1:50の範囲内である。
組成物及び方法が様々な構成成分またはステップを「含むこと」の観点から記載されているが、組成物及び方法はまた、様々な構成成分またはステップ「から本質的になる」、または「からなる」ことができる。
概して、ポリウレタンフォーム触媒系は、膨張(水−イソシアネート)及びゲル化(ポリオール−イソシアネート)反応の両方を加速させる化合物を含む。許容できる特性を有する良質のフォームを生成するために、これらの反応のバランスを取ることが有益である。本発明の組成物及び配合物は、膨張及びゲル化反応の両方を加速させるが、適度なバランスに保つ単一の化合物を含むことができる。あるいは、本組成物は、膨張反応を主に加速させる少なくとも1つの触媒(膨張触媒)、もしくはゲル化反応を主に加速させる少なくとも1つの触媒(ゲル化触媒)、またはこれらの組み合わせを含むことができる。本明細書に記載されるように、膨張触媒は、膨張反応を主に加速させるが、ある特定の状況において、より小さい程度ではあるがゲル化反応も加速させることができる触媒である。同様に、ゲル化触媒は、ゲル化反応を主に加速させるが、ある特定の状況において、より小さい程度ではあるが膨張反応も加速させることができる触媒である。驚くべきことに、我々は、開始剤Iに基づく1つ以上のポリマーポリオール組成物と、開始剤XIIを含む1つ以上のポリマーポリオール組成物とを含むポリマーポリオール配合物が、ポリマーポリオールの該混合物から作製されるポリウレタンポリマー、特にポリウレタンフォームポリマーが、非常に良好な機械的特性及び物理的特性を有し、かつ低レベルの放出生成物を示すように、良好な膨張:ゲル化の比を提供するということを発見した。
本発明のポリマーポリオール組成物中の複数の第3級アミン基の存在は、ポリウレタンポリマーまたはポリウレタンポリマーフォームを配合するときに従来の不安定ウレタン触媒を含む必要性を低減するか、または排除するかのいずれかが可能である。しかしながら、本発明の他の態様では、従来のウレタン触媒は、そのようなポリマーポリオール組成物と共に、組成物または配合物中で採用され得る。
本明細書で上記に開示されるポリマーポリオール組成物に加えて、1つ以上の追加のポリオールが、本発明のポリウレタンポリマーの作製で使用するためのポリマーポリオール配合物中で使用されてもよい。本明細書で使用される場合、ポリオールという用語は、イソシアネートとの反応を起こすことが可能な活性水素原子を含有する少なくとも1つの基を有する材料である。そのような化合物の中で好ましいのは、1分子当たり、少なくとも2つのヒロドキシル、第1級もしくは第2級、または少なくとも2つのアミン、第1級もしくは第2級カルボン酸、またはチオール基を有する材料である。1分子当たり、少なくとも2つのヒドロキシル基または少なくとも2つのアミン基を有する化合物は、ポリイソシアネートとのそれらの望ましい反応性により、特に好ましい。
本発明のポリウレタンフォームを生成するために使用され得る好適なポリオールは、当該技術分野において周知であり、本明細書に記載されるポリオール、ならびに任意に他の市販のポリオール、及び/またはSAN、PIPA、もしくはPHDコポリマーポリオールを含む。そのようなポリオールは、G.Oertel,Hanser publishersによる“Polyurethane Handbook”に記載される。1つ以上のポリオール及び/または1つ以上のコポリマーポリオールの混合物もまた、本発明に従ったポリウレタン製品を生成するために使用され得る。
代表的なポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリヒドロキシ末端アセタール樹脂、ヒロドキシル末端アミン、及びポリアミンが挙げられる。天然油系ポリオールもまた使用され得る。これら及び他の好適なイソシアネート反応材料の例は、米国特許第4,394,491号により十分に記載される。使用され得る大体のポリオールとしては、ポリアルキレンカーボネート系ポリオール及びポリリン酸系ポリオールが挙げられる。好ましいのは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、またはこれらの組み合わせなどのアルキレンオキシドを、開始剤または開始剤のブレンドに添加して、2〜8、好ましくは、2〜6個の活性、より好ましくは、2.1〜4個の活性水素原子を有する公称官能基数を最終ポリオールに与えることによって調製されるポリオールである。この重合の触媒作用は、KOH、CsOH、三フッ化ホウ素などの触媒、または亜鉛ヘキサシアノコバルテート、または第4級ホスファゼニウム化合物などの複シアニド錯体(DMC)触媒を用いて、アニオン性またはカチオン性のいずれかであり得る。アルカリ性触媒の場合、これらは、合体、ケイ酸マグネシウム(マグシル)分離、イオン交換、またはあまり好ましくはないが、酸中和によるなど、適切な仕上げステップによって生成の終わりにポリオールから排除される。DMC触媒生成ポリオールの場合、仕上げステップは、回避され得る。
採用されるポリオールまたはこれらのブレンドは、生成されるポリウレタンフォームの最終用途によって決まる。採用されるポリオール(複数可)のヒドロキシル価及び分子量は、それに応じて、広範囲にわたって異なり得る。概して、可撓性または粘弾性フォームの生成で使用するために採用されるポリオールのヒドロキシル価は、15〜300に及んでもよい。
可撓性ポリウレタンフォームの生成において、ポリオールは、好ましくは、ポリエーテルポリオール、及び/もしくはポリエステルポリオール、またはポリエーテルエステルポリオールである。ポリオールは、概して、2〜5、好ましくは、2〜4に及ぶ平均官能基数、及び15〜300mg KOH/g、好ましくは、20〜200、及びより好ましくは、20〜70mg KOH/gに及ぶ平均ヒドロキシル価を有する。より精密なものとして、特定のフォーム用途は、同様に、ベースポリオールの選択に影響を及ぼす。一例として、成形フォームに関して、ベースポリオールのヒドロキシル価は、エチレンオキシド(EO)キャッピングを有して、約20〜60であってもよく、スラブストックフォームに関して、ヒドロキシル価は、約25〜75であってもよく、混合供給EO/PO(プロピレンオキシド)であるか、またはEOでわずかにのみキャッピングされているか、もしくは100%POベースであるかのいずれかである。
粘弾性フォームの生成において、可撓性フォームに関する官能基数を有するポリオールが使用され得るが、ポリオールまたはポリオールブレンドは、好ましくは、150〜300mg KOH/gのヒドロキシル価を有するポリオールを含有する。半硬質フォームまたは半硬質フォームまたは微細セルエラストマーの生成に対して、30〜80のヒドロキシル価を有する三官能ポリオールを使用することが好ましい。
本発明で使用され得るイソシアネートとしては、脂肪族、脂環式、アリール脂肪族、及び芳香族イソシアネートが挙げられる。スラブストックフォームの生成に対して、芳香族イソシアネートが好ましい。
好適な芳香族イソシアネートの例としては、ジフェニルメタンジイソシアント(diisocyante)(MDI)の4,4’−、2,4’、及び2,2’−異性体、これらのブレンド、ならびにポリマー及びモノマーMDIブレンドトルエン−2,4−及び2,6−ジイソシアネート(TDI)、m−及びp−フェニレンジイソシアネート、クロロフェニレン−2,4−ジイソシアネート、ジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアネート−3,3’−ジメチルジフェニル(dimehtyldiphenyl)、3−メチルジフェニル−メタン−4,4’−ジイソシアネート、ならびにジフェニルエーテルジイソシアネート、ならびに2,4,6−トリイソシアナートトルエン、ならびに2,4,4’−トリイソシアナートジフェニルエーテルが挙げられる。
トルエンジイソシアント(diisocyante)の2,4−及び2,6−異性体の市販の混合物など、イソシアネートの混合物が使用され得る。トルエンジアミンの混合物のホスゲン化によって得られる粗トルエンジイソシアネート、または粗メチレンジフェニルアミンのホスゲン化によって得られる粗ジフェニルメタンジイソシアネートなど、粗ポリイソシアネートもまた、本発明の実施で使用され得る。TDI/MDIブレンドもまた使用され得る。開始剤(I)を含むポリマーポリオール組成物及び/もしくは開始剤(XII)を含むポリマーポリオール組成物、または前述の任意の他のポリオールのいずれかを用いて作製される、MDIまたはTDIベースのプレポリマーもまた使用され得る。イソシアネート末端プレポリマーは、アミノ化ポリオールもしくはそのイミン/エナミン、またはポリアミンを含むポリオールと、過剰なポリイソシアネートを反応させることによって調製される。
脂肪族ポリイソシアネートの例としては、エチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサン1,4−ジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、上記の芳香族イソシアネートの飽和類似体、及びこれらの混合物が挙げられる。
可撓性フォームの生成に対して、好ましいポリイソシアネートは、トルエン−2,4−及び2,6−ジイソシアネート、もしくはMDI、もしくはTDI/MDIの組み合わせ、またはそれらから作製されるプレポリマーである。
ポリウレタン系フォームを生成するために、膨張剤が概して必要とされる。可撓性ポリウレタンフォームの生成において、水は、膨張剤として好ましい。水の量は、好ましくは、100重量部のポリオールに基づき0.5〜10重量部、より好ましくは、2〜7重量部の範囲内であり、さらにより好ましくは、水は、100分のポリオール当たり2〜5部である。いくつかの用途において、水は、好ましくは、3重量部のポリオール中に存在する。いくつかの好ましい実施形態では、水は、ポリオールの重量によって6部またはそれ以下で存在する。水が3分未満で存在するとき、小さい従来のアミン触媒が使用されて、その系の反応性を増強することができる。そのような配合物中に含まれる従来のアミン触媒の量は、概して、ポリオールの0.01〜0.1重量%である。揮発性アミンのレベルをさらに低減するために、そのような触媒は、ポリオールの0.05重量%未満として使用される。好ましくはないが、他の膨張剤は、液体または気体二酸化炭素、塩化メチレン、アセトン、ペンタン、イソペンタン、シクロペンタン、メチラール、またはジメトキシメタン、炭酸ジメチルであってもよい。米国第5,194,453号に開示されるような人工的に低減または増加された大気圧または起泡の使用もまた、本発明で考えられ得る。
上記の重要な構成成分に加えて、多くの場合、ポリウレタンポリマーの調製においてある特定の他の成分を採用することが望ましい。これらの追加の成分の中には、触媒、界面活性剤、防腐剤、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、強化剤、安定剤、及び充填剤、再生ポリウレタン粉末がある。
ポリイソシアネートとポリオールの反応のための1つ以上の触媒が使用され得る。イソシアネート反応基を有する第3級アミン化合物及び有機金属化合物を含む、任意の好適なウレタン触媒が使用されてもよい。好ましくは、反応は、アミンもしくは有機金属触媒の非存在下で、または上記のように低減された量で実施される。例示的な第3級アミン触媒としては、トリエチレンジアミン、N−メチルモルホリン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、N−エチルモルホリン、ジメチルエタノールアミン、N−ココモルホリン、1−メチル−4−ジメチルアミノエチル−ピペラジン、3−メトキシ−N−ジメチルプロピルアミン、N,N−ジメチル−N’,N’−ジメチルイソプロピルプロピレンジアミン、N,N−ジエチル−3−ジエチルアミノ−プロピルアミン、及びジメチルベンジルアミンが挙げられる。例示的な有機金属触媒としては、有機水銀、有機鉛、有機鉄、及び有機スズ触媒が挙げられ、有機スズ触媒がこれらの中で好ましい。好適なスズ触媒としては、塩化第一スズ、ジブチルスズジラウレートなどのカルボン酸のスズ塩、及び第一スズオクトアート、ならびに米国特許第2,846,408号に開示されるような他の有機金属化合物が挙げられる。アルカリ金属アルコキシドなど、ポリイソシアヌレートをもたらすポリイソシアネートの三量体形成のための触媒もまた、本明細書で任意に採用され得る。アミン触媒の量は、配合物中で0.02〜5%と異なってもよく、配合物中0.001〜1%の有機金属触媒が使用され得る。
本発明の1つの好ましい実施形態では、フォームは、スズ触媒を含む触媒パッケージを用いて生成される。好ましくは、そのような配合物は、従来のアミン触媒を含有しない。
ポリウレタンフォームの作製において、概して、発泡反応混合物が硬化するまでそれを安定させるために、ある量の界面活性剤を採用することが好ましい。そのような界面活性剤は、有利に、液体または固体有機シリコーン界面活性剤を含む。他の界面活性剤としては、長鎖アルコールのポリエチレングリコールエーテル、長鎖アルキル酸硫酸エステル、アルキルスルホン酸エステル、及びアルキルアリールスルホン酸の第3級アミンまたはアルカノールアミン塩が挙げられる。そのような界面活性剤は、崩壊及び大きく不均一な気泡の形成に対して発泡反応混合物を安定させるのに十分な量で採用される。典型的には、100重量部の全ポリオール(b)当たり0.2〜3分の界面活性剤がこの目的に対して十分である。
架橋剤または鎖延長剤が必要に応じて添加されてもよい。架橋剤または鎖延長剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、及びグリセリンなどの低分子量多価アルコール、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンなどの低分子量アミンポリオール、エチレンジアミン、キシレンジアミン(xlylenediamine)、及びメチレン−ビス(o−クロロアニリン)などのポリアミンが挙げられる。そのような架橋剤または鎖延長剤の使用は、米国特許第4,863,979号、同第4,883,825号、及び同第4,963,399号、ならびに欧州特許第549,120号に開示されるように、当該技術分野において既知である。
輸送で使用するためのフォームを調製するとき、難燃剤が時に添加剤として含まれる。任意の既知の液体または固体難燃剤は、本発明の自己触媒ポリオールと共に使用され得る。概して、そのような難燃剤は、ハロゲン置換フォスフェート及び無機防炎加工剤である。一般的なハロゲン置換フォスフェートは、トリクレジルフォスフェート、トリス(1,3−ジクロロプロピルフォスフェート、トリス(2,3−ジブロモプロピル)フォスフェート、及びテトラキス(2−クロロエチル)エチレンジフォスフェートである。無機難燃剤としては、赤リン、酸化アルミニウム水和物、三酸化アンチモン、硫酸アンモニウム、膨張黒鉛、尿素、もしくはメラミンシアヌレート、または少なくとも2つの難燃剤の混合物が挙げられる。概して、存在するとき、難燃剤は、100重量部の存在する全ポリオール当たり、5〜50重量部、好ましい5〜25重量部の難燃剤のレベルで添加される。
ポリウレタンフォーム形成組成物中で使用される特定のポリオール、ポリオール混合物、及びポリオール量は、所望のポリウレタンフォーム特性及び/またはフォーム生成物の特定の最終用途などの要素に基づき選択され得る。分子量またはヒドロキシル価などのポリオールの特性は、低密度、高密度フォーム、従来の、高弾性、高温成形、冷間成形、可撓性、及び硬質、ならびにこれらの所望の組み合わせから選択されるフォーム特徴を提供するように選択され得る。多くの用途またはフォーム特性に対して、ポリオールのヒドロキシル価は、約15〜約800の範囲内である。
可撓性ポリウレタンフォームの生成のための組成物は、典型的には、ポリエーテルポリオール及び/またはポリエステルポリオールを含む。ポリオールは概して、2〜5、好ましくは、2〜4に及ぶ平均官能基数、及び20〜100mg KOH/g、好ましくは、20〜75mgKOH/gに及ぶ平均ヒドロキシル価を有する(例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第7,361,695号を参照されたい)。
成形フォームに関して、ベースポリオールのヒドロキシル価は、エチレンオキシド(EO)キャッピングを有して、約20〜約60の範囲内であってもよく、スラブストックフォームに関して、ヒドロキシル価は、約25〜約75の範囲内であってもよい(例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第7,361,695号を参照されたい)。
ポリウレタンフォーム生成物を生成するための方法は、当該技術分野において周知である。概して、ポリウレタン形成反応混合物の構成成分は、任意の従来の方法で、例えば、G.Oertel,Hanser publisherによるPolyurethane Handbookにあるような従来技術において記載される混合装置のうちのいずれかを使用することによって、混合され得る。
ポリウレタン製品は、注入、鋳込み、噴霧、鋳造、カレンダー成形などによって、連続的または断続的に生成され得る。フォームは、フリーライズもしくは成形条件下で、大気圧、低減もしくは増加された気圧において、離型剤、型内被覆ありもしくはなしで、または金型中に入れられた任意のインサートもしくはスキンを用いて、作製され得る。可撓性成形フォームは、単一硬度または二重硬度であってもよい。
例えば、本発明のポリウレタンポリマーは、開始剤(I)を含むポリマーポリオール組成物を含むポリマーポリオール配合物と、少なくとも1つの有機イソシアネートと、任意に、膨張剤と、任意に、ポリウレタンポリマーの生成でそれ自体が既知の添加剤または助剤、例えば、触媒、界面活性剤、防腐剤、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、強化剤、安定剤、充填剤、及び再生ポリウレタン粉末とを含む、混合物の反応によって作成されてもよい。
スラブストックフォームは従来、フォーム成分を混合し、それらを、反応混合物が反応し、大気に対して自由に上昇し(時に、フィルムまたは他の可撓性被覆下で)、かつ硬化する槽または他の領域内に分注することによって調製される。一般的な商業規模のスラブストックフォーム生成において、フォーム成分(またはこれらの様々な混合物)は、混合ヘッドに独立して送り込まれ、そこで、それらは混合され、紙またはプラスチックで裏打ちされたコンベヤ上に分注される。発泡及び硬化がコンベヤ上で生じて、フォームバンを形成する。得られたフォームは、典型的には、約10kg/m〜最大で80kg/mである。好ましい範囲は、密度が10kg/m〜70kg/m、及びより好ましくは、10kg/m〜60kg/mである。さらにより好ましい実施形態では、スラブストックフォームは、40kg/m以下の密度を有する。
好ましいスラブストックフォーム配合物は、大気圧において高当量ポリオール100重量部当たり使用される、3〜6、好ましくは、4〜5重量部の水を含有する。低減または増加された圧力において、これらのレベルは、それに応じて調節されて、目標の密度を得て、すなわち、低減された圧力は、概して、密度を減少させる。
本発明のポリマーポリオール組成物を使用して生成されるポリウレタンフォームは、本産業において既知の用途で使用され得る。例えば、可撓性、半可撓性フォーム、及びは、シート、サンバイザー、肘掛け、ドアパネル、遮音及び断熱部品、ダッシュボード、または計器パネルなどの車両用途などの用途に応用される。フォームの例示的な配置は、カーペットの下もしくは車内の他の部品中、またはエンジン室内などの位置を含む。本発明のフォームはまた、靴底、被服用芯地、電化製品、家具、及び寝具などの多くの家庭用用途で使用され得る。
本発明のポリウレタンフォームは、任意に、密度、押込力撓み(IFD)、たるみ係数、回収率、ガイド係数、圧縮荷重撓み(CLD)、パーセント圧縮セット、引張強度、伸長、及び引裂強度が挙げられるがこれらに限定されない、1つ以上のフォーム特性を特徴としてもよい。
密度は、密度(重量/体積)であり、典型的には、lbs/ft(pcf)またはg/Lとして表される。例示的な密度は、約20g/L〜約80g/Lの範囲内、またはより具体的には、約25g/L〜約32g/Lの範囲内である。
ISO 3386/1規格によって測定されるような圧縮力撓み(CFD)は、フォームの圧縮応力/歪み(ある特定の圧縮百分率において試料の表面積によって割られる荷重)特徴を測定するように設計される試験規格である。CFDはまた、硬度の基準であり、所与の百分率の撓みにおいて、ポンド/平方インチ(psi)で表される。例示的な密度は、約20g/L〜約80g/Lの範囲内、またはより具体的には、約25g/L〜約32g/Lの範囲内である。
ISO 1856規格によって測定されるようなパーセント圧縮セット(CS)は、フォームが制御された期間及び温度条件にわたって2つの金属板間で圧縮された後の、フォームの永久歪みの基準である。標準条件は、70℃(158°F)で22時間である。例示的な圧縮セット値は、約1〜約20の範囲内であり、またはより具体的には、約5〜約7の範囲内である。
引張特性は、ISO 1798に従った基準であり、引張強度は、フォームが引き離されるときのフォームの面積を破断するために必要とされる力の量であり、概して、ポンド/平方インチ(psi)で表される。フォーム組成物は、所望の引張強度、または所望の範囲内の引張強度を有するフォームを提供するように調製され得る。
ISO 1798規格によって測定されるような伸長は、フォームが破断する前にフォームが延伸され得る程度の基準であり、その元の長さの百分率として表される。伸長は、引張強度が決定されるのと同時に測定され、したがって、試料サイズは同じである。例示的な伸長値は、約50〜約200の範囲内であり、またはより具体的には、約110〜約130の範囲内である。
ASTM D3574規格によって測定されるような引裂強度は、分裂が開始した後のフォーム中の引裂を継続させるために必要とされる力の基準であり、ポンド/リニアインチ(pli)で表される。例示的な引裂強度は、約50〜約350の範囲内であり、またはより具体的には、約195〜約230の範囲内である。
VDA 278(Thermal Desorption Analysis of Organic Emissions for the Characterization of Non−Metallic Materials for Automobiles)の公式のプロトコル:−VOC値:揮発性有機化合物(90℃、30分)に従って、放出測定が行われ、放出限度は、自動車の製造業者によって決まり、例えば、Daimler VOC≦100μg/gである。
以下の実施例は、本発明を例示するために示され、いかなる方法でも制限するものと解釈されるべきではない。特に指定のない限り、全ての部及び百分率は、重量によって示される。
実施例で使用される原料の説明は以下の通りである。
特性は、以下の通り決定される。
実施例1
ジヒドロキシ第3級アミン及びポリヒドロキシアルコールの反応生成物である開始剤組成物の合成
1967gのN−メチルジエタノールアミン(MDEA)、25.8gのNaCO、及び3055gのグリセリンが高温反応のために適合される反応器内に充填される。重縮合によって形成される水は、ドライアイス中の外部冷却トラップ内で回収される。MDEA及び微量のグリセリンもまた、縮合反応中にトラップ内でよく見られる。未反応モノマーは、それらを反応器内に再び充填して戻すことによって、2回再生される。反応は、190℃で5時間、次いで、210℃で7時間、及び次いで230℃で8時間の合計20時間にわたって進行する。20時間の終わりに、未反応MDEAは、窒素パージを使用して反応器から取り除かれ、反応生成物は、さらに仕上げられることはない。反応生成物は、793mg/gのヒドロキシル価、0.376%の水、0.181meq/gの全不飽和、14630ppmのNa、及び8.7のpHを有する。
実施例2
実施例1の開始剤組成物からのエチレンオキシドキャップされたポリオキシプロピレンポリオールの合成
実施例1の本明細書で上記に記載されるMDEA及びグリセリンの反応生成物は、プロピレンオキシド及び3%KOHでアルコキシル化され、3時間、115℃で消化し、130℃において18%エチレンオキシドでキャップされ、115℃で30分間の最終消化を伴う。生成物は濾過され、500ppmのIRGANOX(商標)1076を添加して仕上げられる。4800のMw、41.7mg/gのヒドロキシル価、0.094meq/gの全不飽和、及び804cStの25℃での粘度を有する、4500gのポリオールが得られる。
比較例A〜Cならびに実施例3及び4
表Iに示される配合物を使用した手動混合フォーム。
手動混合フォームは、ポリオール、水、界面活性剤、触媒を予めブレンドすることによって作製され、イソシアネートは、ポリオールブレンドに添加され、混合物は、2,000RPMで5秒間撹拌される。発泡パラメータは、20×20×20の段ボール箱内に反応物を注入することによって決定され、フリーライズする。フォーム特性及び放出は、65℃の温度で設定される正方形金型(9リットル)内で成形されるフォームから得られる。
(態様)
(態様1)
(i)構造I
によって表されるジヒドロキシ第3級アミン化合物であって、式中、R は、水素またはC 〜C 直鎖もしくは分枝鎖アルキル基であり、
及びR は、独立して、C 〜C 直鎖または分枝鎖アルキル基である、ジヒドロキシ第3級アミン化合物と、
(ii)ポリヒドロキシアルコールと、の反応生成物(複数可)を含む、ポリオール開始剤組成物。
(態様2)
ジヒドロキシ第3級アミン化合物対ポリヒドロキシアルコールのモル比は、10:1〜1:10である、態様1に記載のポリオール開始剤。
(態様3)
は、メチルであり、R 及びR は両方、エチルであり、ポリヒドロキシアルコールは、グリセリンである、態様1または2に記載のポリオール開始剤。
(態様4)
(a)態様1、2、または3に記載の前記ポリオール開始剤と、
(b)構造X
を有する少なくとも1つのエポキシド化合物、
もしくは構造XI
を有する少なくとも1つのグリシジルエーテル化合物、
またはこれらの組み合わせと、の反応生成物を含む第1のポリマーポリオール組成物であって、式中、R は、水素、フェニル、シクロヘキシル、またはC 〜C 18 直鎖もしくは分枝鎖アルキルであり、
は、水素、フェニル、C 〜C 直鎖もしくは分枝鎖アルキル置換フェニル、またはC 〜C 18 直鎖もしくは分枝鎖アルキルである、第1のポリマーポリオール組成物。
(態様5)
(A)(i)態様4に記載の前記第1のポリマーポリオール組成物を含む、ポリマーポリオール配合物と、
(B)少なくとも1つの有機イソシアネートと、
(C)任意に、膨張剤と、
(D)任意に、ポリウレタンポリマーの生成でそれ自体が既知の添加剤または助剤と、を含む混合物の反応によって、ポリウレタンポリマーを作製するための方法。
(態様6)
前記ポリマーポリオール配合物(A)は、
(A)(ii)(c)以下の構造XII:
によって表される第2のポリオール開始剤と、
(d)前記構造Xを有する少なくとも1つのエポキシド化合物、前記構造XIを有する少なくとも1つのグリシジルエーテル化合物、またはこれらの組み合わせと、の反応生成物を含む第2のポリマーポリオール組成物をさらに含む、態様5に記載の方法。
(態様7)
前記反応は、膨張剤の存在下で生じ、前記ポリウレタンポリマーは、ポリウレタン可撓性フォームの形態で生成される、態様5または6に記載の方法。

Claims (7)

  1. (i)構造I
    によって表されるジヒドロキシ第3級アミン化合物であって、式中、R、C 〜C直鎖もしくは分枝鎖アルキル基であり、
    及びRは、独立して、C〜C直鎖または分枝鎖アルキル基である、ジヒドロキシ第3級アミン化合物と、
    (ii)ポリヒドロキシアルコールと、の反応生成物(複数可)を含み、前記ポリヒドロキシアルコールは、メチレングリコール、ジエチレングリコール、メチル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、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、または糖である、ポリオール開始剤組成物。
  2. ジヒドロキシ第3級アミン化合物対ポリヒドロキシアルコールのモル比は、10:1〜1:10である、請求項1に記載のポリオール開始剤組成物
  3. は、メチルであり、R及びRは両方、エチルであり、ポリヒドロキシアルコールは、グリセリンである、請求項1または2に記載のポリオール開始剤組成物
  4. (a)請求項1、2、または3に記載の前記ポリオール開始剤組成物と、
    (b)構造X
    を有する少なくとも1つのエポキシド化合物、
    もしくは構造XI
    を有する少なくとも1つのグリシジルエーテル化合物、
    またはこれらの組み合わせと、の反応生成物を含む第1のポリマーポリオール組成物であって、式中、Rは、水素、フェニル、シクロヘキシル、またはC〜C18直鎖もしくは分枝鎖アルキルであり、
    は、水素、フェニル、C〜C直鎖もしくは分枝鎖アルキル置換フェニル、またはC〜C18直鎖もしくは分枝鎖アルキルである、第1のポリマーポリオール組成物。
  5. (A)(i)請求項4に記載の前記第1のポリマーポリオール組成物を含む、ポリマーポリオール配合物と、
    (B)少なくとも1つの有機イソシアネートと、
    (C)任意に、膨張剤と、
    (D)任意に、ポリウレタンポリマーの生成でそれ自体が既知の添加剤または助剤と、を含む混合物の反応によって、ポリウレタンポリマーを作製するための方法。
  6. 前記ポリマーポリオール配合物(A)は、
    (A)(ii)(c)以下の構造XII:
    によって表される第2のポリオール開始剤と、
    (d)前記構造Xを有する少なくとも1つのエポキシド化合物、前記構造XIを有する少なくとも1つのグリシジルエーテル化合物、またはこれらの組み合わせと、の反応生成物を含む第2のポリマーポリオール組成物をさらに含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記反応は、膨張剤の存在下で生じ、前記ポリウレタンポリマーは、ポリウレタン可撓性フォームの形態で生成される、請求項5または6に記載の方法。
JP2016559597A 2014-04-01 2015-03-27 ポリエーテルポリオールから作製されるポリウレタン製品のための良好な膨張−ゲル化バランスを提供するポリエーテルポリオール Active JP6585617B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461973328P 2014-04-01 2014-04-01
US61/973,328 2014-04-01
PCT/US2015/022890 WO2015153316A1 (en) 2014-04-01 2015-03-27 Polyether polyol providing good blow-gel balance for polyurethane products made therefrom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017517586A JP2017517586A (ja) 2017-06-29
JP6585617B2 true JP6585617B2 (ja) 2019-10-02

Family

ID=53005643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016559597A Active JP6585617B2 (ja) 2014-04-01 2015-03-27 ポリエーテルポリオールから作製されるポリウレタン製品のための良好な膨張−ゲル化バランスを提供するポリエーテルポリオール

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20170058077A1 (ja)
EP (1) EP3126428B1 (ja)
JP (1) JP6585617B2 (ja)
KR (1) KR102360642B1 (ja)
CN (1) CN106103521B (ja)
BR (1) BR112016022662B1 (ja)
TR (1) TR201905777T4 (ja)
WO (1) WO2015153316A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6970129B2 (ja) * 2016-06-13 2021-11-24 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 自己触媒性ポリオール
JP7470636B2 (ja) 2017-11-10 2024-04-18 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー ポリウレタン発泡体系
BR112020008298A2 (pt) 2017-11-10 2020-10-20 Dow Global Technologies Llc sistema de espuma de poliuretano
CN110078885B (zh) * 2019-05-27 2021-06-18 江苏钟山化工有限公司 一种具有阻燃及自催化性能的组合聚醚多元醇及其应用
EP3760659A1 (de) 2019-07-01 2021-01-06 Covestro Deutschland AG Amingestartete polyole als einbaubare katalysatoren im hr-schaum

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2846408A (en) 1954-01-19 1958-08-05 Bayer Ag Cellular polyurethane plastics of improved pore structure and process for preparing same
US4394491A (en) 1980-10-08 1983-07-19 The Dow Chemical Company Addition polymerizable adduct of a polymeric monoahl and an unsaturated isocyanate
CA1333822C (en) 1986-11-07 1995-01-03 Robert S. Beyersdorf Latex compositions useful as binders in composite board having dimensional stability and strength
US4963399A (en) 1987-03-31 1990-10-16 Union Carbide Chemicals And Plastics Company, Inc. Polyurethane foam with low vinyl-staining tendencies
US4883825A (en) 1987-12-30 1989-11-28 Union Carbide Chemicals And Plastics Company Inc. Process for the manufacture of low density, flexible polyurethane foams
US5070125A (en) 1988-11-18 1991-12-03 The Dow Chemical Company Production of polyether polyols with reduced unsaturation
US5114619A (en) 1989-07-14 1992-05-19 The Dow Chemical Company Production of polyether polyols with reduced unsaturation
US5010187A (en) 1988-11-18 1991-04-23 Dow Chemical Company Production of polyether polyols with reduced unsaturation
BE1004588A3 (nl) 1990-09-14 1992-12-15 Recticel Werkwijze voor het vervaardigen van soepel polyurethaanschuim.
GB9126741D0 (en) 1991-12-17 1992-02-12 Ici Plc Polyurethane foams
US5470813A (en) 1993-11-23 1995-11-28 Arco Chemical Technology, L.P. Double metal cyanide complex catalysts
US6008263A (en) 1998-04-03 1999-12-28 Lyondell Chemical Worldwide, Inc. Molded and slab polyurethane foam prepared from double metal cyanide complex-catalyzed polyoxyalkylene polyols and polyols suitable for the preparation thereof
CA2399835C (en) * 2000-02-10 2009-11-03 The Dow Chemical Company Low emission polyurethane polymers made with autocatalytic polyols
US6762274B2 (en) * 2000-02-10 2004-07-13 Dow Global Technologies Inc. Low emission polyurethane polymers made with autocatalytic polyols
TW592813B (en) 2001-08-15 2004-06-21 Dow Global Technologies Inc Process to manufacture polyurethane products
KR20040045040A (ko) * 2001-10-01 2004-05-31 다우 글로벌 테크놀로지스 인크. 겔화 특성을 갖는 자기촉매적 폴리올 및 이로부터 제조된폴리우레탄 생성물
JP4771367B2 (ja) * 2003-10-28 2011-09-14 三井化学株式会社 軟質ポリウレタンフォームおよびその用途
ES2294699T3 (es) * 2004-03-31 2008-04-01 Dow Global Technologies Inc. Composicion de isocianato modificada con uretano y producto de poliuretano obtenido a partir de esta.
BRPI0709350A2 (pt) * 2006-03-23 2011-07-12 Dow Global Technologies Inc Processo para a construção de um produto de poliuretano e espuma de poliuretano
WO2007111828A2 (en) * 2006-03-23 2007-10-04 Dow Global Technologies Inc. Low density, natural oil based polyurethane foam without silicone based cell stabilizing additive
US8367870B2 (en) 2007-09-19 2013-02-05 Air Products And Chemicals, Inc. Autocatalytic polyols
JP2009249500A (ja) * 2008-04-07 2009-10-29 Hakuto Co Ltd 重合性高分岐ポリマー及びその製造方法
AU2010221725A1 (en) * 2009-03-05 2011-10-06 Dow Global Technologies Inc. Polyols from HPPO and polyurethane products made therefrom
US20140206787A1 (en) * 2010-02-25 2014-07-24 Dow Global Technologies Llc Polyfunctional Polyglycerine Initiated Polyether Polyols and High Resilience Polyurethane Slabstock Therefrom
US20110218324A1 (en) * 2010-03-02 2011-09-08 Basf Se Preparing polyether alcohols
CN103221445B (zh) * 2010-10-01 2015-02-04 陶氏环球技术有限责任公司 制造低密度高弹性软质聚氨酯泡沫的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102360642B1 (ko) 2022-02-09
BR112016022662A2 (pt) 2017-08-15
WO2015153316A1 (en) 2015-10-08
CN106103521B (zh) 2019-12-10
CN106103521A (zh) 2016-11-09
KR20160140748A (ko) 2016-12-07
EP3126428A1 (en) 2017-02-08
US20170058077A1 (en) 2017-03-02
EP3126428B1 (en) 2019-02-06
JP2017517586A (ja) 2017-06-29
TR201905777T4 (tr) 2019-05-21
BR112016022662B1 (pt) 2021-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2104696B1 (en) Polyurethane catalysis based on the combination of autocatalytic polyol and urea
CA2455503C (en) Process to manufacture flexible polyurethane foams
KR100743734B1 (ko) 자가촉매성 폴리올로 제조된 저 방출 폴리우레탄 중합체
US6762274B2 (en) Low emission polyurethane polymers made with autocatalytic polyols
JP5567242B2 (ja) 自己触媒特性をもったポリオールおよびこれから製造されたポリウレタン製品
CN103221445B (zh) 制造低密度高弹性软质聚氨酯泡沫的方法
JP2009530472A (ja) ポリウレタン起泡のための固有界面活性性を有する天然油系ポリオール
JP6585617B2 (ja) ポリエーテルポリオールから作製されるポリウレタン製品のための良好な膨張−ゲル化バランスを提供するポリエーテルポリオール
CN103534263B (zh) 用于聚氨酯泡沫体的含磷阻燃剂
EP3044244B1 (en) Pipa polyol based conventional flexible foam
US20110319572A1 (en) Polyols from hppo and polyurethane products made therefrom
EP3359582B1 (en) High resiliency polyurethane foams made with high functionality, high equivalent weight polyols with mainly secondary hydroxyl groups
JP6970129B2 (ja) 自己触媒性ポリオール
MXPA04003069A (es) Polioles autocatalitico con caracteristicas de gelificacion y productos de poliuretanos hechos de los mismos.

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20161019

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20161019

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170221

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180313

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181113

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190221

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190905

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6585617

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250