JP7072345B2 - ポリウレタンフォーム形成性組成物 - Google Patents

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本発明は、ポリウレタンフォーム形成性組成物に関する。
ポリアルキレンオキシドはポリウレタンの原料の一つとして頻用され、ポリアルキレンオキシドにイソシアネート化合物と発泡剤を混合し、それらが反応することによって得られるポリウレタンフォームは各種用途に幅広く使用されている。
このポリアルキレンオキシドは、一般に水酸化カリウムを触媒とし、アルキレンオキシドを付加重合することによって工業的に製造される。しかしながら、当該方法で、高分子量のポリアルキレンオキシドを製造した場合、得られるポリアルキレンオキシドには、副生物として片末端二重結合(不飽和基)のモノオールが多量に含まれる。
このポリアルキレンオキシドとイソシアネート化合物と水とを反応させてポリウレタンフォームを得ようとすると、ポリアルキレンオキシド中のモノオールの比率が高いため、ポリウレタンの高分子量化が進まず、成形不良によって良好なフォームが得られない場合がある。また、フォームが得られたとしても、ポリウレタンフォームに引張変形を加えた際の伸びが低下し、結果として引張破断時の強度が小さくなるとともに、引裂強度も小さくなる場合がある。
さらに、モノオールの比率が高いポリアルキレンオキシドとイソシアネート化合物と水とを反応させてポリウレタンフォームを得ようとすると、ポリウレタン中の架橋密度が低下するために、成形不良によって良好なフォームが得られない場合がある。また、フォームが得られたとしても、フォームのセル膜を構成するポリウレタンの架橋密度が低いために、ポリウレタンフォームの特徴である変形後の弾性回復性が乏しくなり、フォームは反発弾性やヒステリシスロス及び圧縮永久歪が低下する場合がある。
したがって、ポリアルキレンオキシドを用いたポリウレタンフォームにおいては、ポリアルキレンオキシド中のモノオールを減らす(不飽和度を下げる)ことが極めて重要になる。なお、モノオールは分子量が低いので、ポリアルキレンオキシド中のモノオールが減れば、ポリアルキレンオキシド中の低分子量成分も少なくなる。
モノオールが少ないポリアルキレンオキシドとしては、例えば、複合金属シアン化物錯体を触媒として用いることで得られるポリアルキレンオキシドが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。しかしながら、特許文献1、2に記載のポリアルキレンオキシドは分子量分布が広く、さらに、特許文献1、2に記載の触媒では、アルキレンオキシドとして本技術分野で頻用されるエチレンオキシドが適応しづらいという課題もある。
また、モノオールが少ないポリアルキレンオキシドとしては、例えば、特定のホスファゼニウム塩を触媒として用いることで得られるポリアルキレンオキシドが知られている(例えば、特許文献3、4、5参照。)。しかしながら、特許文献3、4、5に記載のポリアルキレンオキシドでもモノオールは依然として多くなる。
さらに、モノオールが少ないポリアルキレンオキシドとしては、例えば、ホスファゼン化合物及びトリイソブチルアルミニウムよりなる触媒を用いて得られるポリアルキレンオキシドも知られている(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、非特許文献1に記載のポリアルキレンオキシドは分子量分布が広くなる。
モノオールは少ないが、分子量分布が広いポリアルキレンオキシドとイソシアネート化合物と水とを反応させてポリウレタンフォームを得ようとすると、発泡中の反応によって得られるポリウレタンの分子量分布が広がり、成形不良によって良好なフォームが得られない場合がある。また、フォームが得られたとしても、フォームのセル膜を構成するポリウレタンの架橋構造が不均一(架橋点間の分子量も不揃い)となって製品物性が安定しづらくなる。
米国特許第5235114号明細書 特開平4-59825号公報 特許第3497054号明細書(特開平10-77289号公報) 特許第3905638号明細書(特開平11-106500号公報) 特許第5663856号明細書(特開2010-150514号公報)
Polymer Chemistry,2012,3,1189.
本発明は上記した背景技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な発泡成形を達成し、従来のポリウレタンフォームより引張伸びや引張破断強度及び引裂強度が大きく、変形後の弾性回復力に優れることに基づく反発弾性やヒステリシスロス及び圧縮永久歪も良好で、それらの諸物性が安定的に得られるポリウレタンフォーム形成性組成物、及びその反応生成物からなるポリウレタンフォームを提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は
[1]下記i)からiv)の全てを満たすポリアルキレンオキシド、イソシアネート化合物、及び発泡剤を含有するポリウレタンフォーム形成性組成物。
i)不飽和度が0.020meq/g以下
ii)Mw/Mnが1.10以下
iii)Mh/fが1,000以上
iv)Mh/3以下の分子量の面積比率が2.0%以下
(ただし、ポリスチレンを標準物質としてゲルパーミテーションクロマトグラフィー測定から求めた数平均分子量をMn、重量平均分子量をMw、最も高いピークの分子量をMh、ポリアルキレンオキシドの官能基数をfとする。)
[2]ポリアルキレンオキシドが、JIS K-1557記載の方法により算出したポリアルキレンオキシドの水酸基価と、その官能基数とから算出した分子量が、1000~50000g/molの範囲であることを特徴とする上記[1]に記載の組成物。
[3]イソシアネート化合物が、芳香族イソシアネート化合物、脂肪族イソシアネート化合物、脂環族イソシアネート化合物、及びこれらのポリイソシアネート誘導体からなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の組成物。
[4]発泡剤が水であることを特徴とする上記[1]乃至[3]のいずれかに記載の組成物。
[5]上記[1]乃至[4]のいずれかに記載の組成物の反応生成物からなるポリウレタンフォーム。
本発明のポリウレタンフォーム形成性組成物の反応生成物からなるポリウレタンフォームは、良好な発泡成形が達成され、従来のポリウレタンフォームよりも引張伸びや引張破断強度及び引裂強度が大きく、変形後の弾性回復力に優れることに基づく反発弾性やヒステリシスロス及び圧縮永久歪も良好で、それらの諸物性が安定的に得られる。
実施例におけるポリアルキレンオキシドの低分子量成分の面積比率の算出方法を示す図である。 実施例におけるポリアルキレンオキシドの低分子量成分の面積比率の算出方法を示す図(拡大図)である。
本発明のポリウレタンフォーム形成性組成物は、下記i)からiv)の全てを満たすポリアルキレンオキシド、イソシアネート化合物、及び発泡剤を含有することを、その特徴とする。
i)不飽和度が0.020meq/g以下
ii)Mw/Mnが1.10以下
iii)Mh/fが1,000以上
iv)Mh/3以下の分子量の面積比率が2.0%以下
(ただし、ポリスチレンを標準物質としてゲルパーミテーションクロマトグラフィー測定から求めた数平均分子量をMn、重量平均分子量をMw、最も高いピークの分子量をMh、ポリアルキレンオキシドの官能基数をfとする。)
本発明において、ポリスチレンを標準物質としてゲルパーミテーションクロマトグラフィー測定から求めた数平均分子量を「Mn」、重量平均分子量を「Mw」、最も高いピークの分子量を「Mh」、ポリアルキレンオキシドの官能基数を「f」とする。
本発明におけるポリアルキレンオキシドのモノオール量は、不飽和度で0.020meq/g以下、好ましくは0.010meq/g以下である。不飽和度が0.020meq/gより大きくなると、イソシアネート化合物と水との反応でポリウレタンフォームを得ようとした際に、ポリウレタンの高分子量化が進まず、架橋密度も低下するので、発泡成形が良好に進まなかったり、フォームが得られたとしても、フォームの引張伸び、引張破断強度、引裂強度が低下し、反発弾性やヒステリシスロス、圧縮永久歪も悪化するため、好ましくない。
本発明におけるポリアルキレンオキシドのMw/Mnは、1.10以下、好ましくは1.08以下である。Mw/Mnが1.10より大きくなると、イソシアネート化合物と水との反応でポリウレタンフォームを得ようとした際に、ポリウレタンの分子量分布も広くなり、発泡成形が良好に進まなかったり、フォームが得られたとしても、フォームのセル膜を構成するポリウレタンの架橋構造が不均一(架橋点間の分子量も不揃い)となって製品物性が安定しづらくなる。
本発明におけるポリアルキレンオキシドのMh/fはポリアルキレンオキシドの分子量に関する指標の一つであり、Mh/fが1,000より小さくなると、イソシアネート化合物と水との反応でポリウレタンフォームを得ようとした際に、フォームのセル膜を構成するポリウレタンの架橋密度が過度に高くなり、ポリウレタンの柔軟性が悪化するためにフォームの柔軟性も悪化し、好ましくない。
本発明におけるポリアルキレンオキシドにおいては、Mh/3以下の分子量の面積比率が、2.0%以下、好ましくは1.0%以下である。Mh/3以下という指標は、モノオールを含めてポリアルキレンオキシド中の低分子量成分の少なさを表しており、Mh/3以下の分子量の面積比率が2.0%より大きくなると、ポリアルキレンオキシド中にモノオールを含む低分子量成分が多くなり、イソシアネート化合物と水との反応でポリウレタンフォームを得ようとした際に、ポリウレタンの高分子量化が進まず、架橋密度も低下するので、発泡成形が良好に進まなかったり、フォームが得られたとしても、フォームの引張伸び、引張破断強度、引裂強度が低下し、反発弾性やヒステリシスロス、圧縮永久歪も悪化するため、好ましくない。
本発明におけるポリアルキレンオキシドは、JIS K-1557記載の方法により算出したポリアルキレンオキシドの水酸基価と、その官能基数とから算出した分子量として、1000~50000g/molであるものが好ましく、3000~30000g/molであるものであることが特に好ましい。
本発明におけるポリアルキレンオキシドは、例えば、ホスファゼン化合物及びルイス酸を含むアルキレンオキシド重合触媒存在下、活性水素含有化合物を開始剤とし、アルキレンオキシドの開環重合を行うことにより得られる。
ホスファゼン化合物としては、例えば、下記一般式(1)で示されるホスファゼニウム塩を挙げることができる。
Figure 0007072345000001
(上記一般式(1)中、R及びRは、各々独立して、水素原子又は炭素数1~20の炭化水素基、RとRが互いに結合した環構造、R同士又はR同士が互いに結合した環構造を表す。Xはヒドロキシアニオン、炭素数1~4のアルコキシアニオン、カルボキシアニオン、炭素数2~5のアルキルカルボキシアニオン、又は炭酸水素アニオンを表す。aはYが炭素原子のとき2であり、Yがリン原子のとき3である。)
炭素数1~20の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、ビニル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、アリル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、へプチル基、シクロヘプチル基、オクチル基、シクロオクチル基、ノニル基、シクロノニル基、デシル基、シクロデシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基等を挙げることができる。
また、RとRが互いに結合し環構造を形成した場合としては、例えば、ピロリジニル基、ピロリル基、ピペリジニル基、インドリル基、イソインドリル基等を挙げることができる。
同士又はR同士が互いに結合した環構造としては、例えば、一方の置換基がエチレン基、プロピレン基、ブチレン基等のアルキレン基となって、他方の置換基と互いに結合した環構造を挙げることができる。
そして、これらの中で、R及びRとしては、特に触媒活性に優れるアルキレンオキシド重合触媒となり、原料の入手が容易という点から、メチル基、エチル基、イソプロピル基であることが好ましい。
また、上記ホスファゼニウム塩におけるXは、ヒドロキシアニオン、炭素数1~4のアルコキシアニオン、カルボキシアニオン、炭素数2~5のアルキルカルボキシアニオン、又は炭酸水素アニオンである。
炭素数1~4のアルコキシアニオンとしては、例えば、メトキシアニオン、エトキシアニオン、n-プロポキシアニオン、イソプロポキシアニオン、n-ブトキシアニオン、イソブトキシアニオン、t-ブトキシアニオン等を挙げることができる。
炭素数2~5のアルキルカルボキシアニオンとしては、例えば、アセトキシアニオン、エチルカルボキシアニオン、n-プロピルカルボキシアニオン、イソプロピルカルボキシアニオン、n-ブチルカルボキシアニオン、イソブチルカルボキシアニオン、t-ブチルカルボキシアニオン等を挙げることができる。
これらの中で、Xとしては、触媒活性に優れるアルキレンオキシド重合触媒となることから、ヒドロキシアニオン、炭酸水素アニオンが特に好ましい。
ホスファゼン化合物としては、具体的には、テトラキス(1,1,3,3-テトラメチルグアニジノ)ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス(1,1,3,3-テトラエチルグアニジノ)ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス(1,1,3,3-テトラ(n-プロピル)グアニジノ)ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス(1,1,3,3-テトライソプロピルグアニジノ)ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス(1,1,3,3-テトラ(n-ブチル)グアニジノ)ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス(1,1,3,3-テトラフェニルグアニジノ)ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス(1,1,3,3-テトラベンジルグアニジノ)ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス(1,3-ジメチルイミダゾリジン-2-イミノ)ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス(1,3-ジメチルイミダゾリジン-2-イミノ)ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス(1,1,3,3-テトラメチルグアニジノ)ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス(1,1,3,3-テトラエチルグアニジノ)ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス(1,1,3,3-テトラ(n-プロピル)グアニジノ)ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス(1,1,3,3-テトライソプロピルグアニジノ)ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス(1,1,3,3-テトラ(n-ブチル)グアニジノ)ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス(1,1,3,3-テトラフェニルグアニジノ)ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス(1,1,3,3-テトラベンジルグアニジノ)ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス(1,3-ジメチルイミダゾリジン-2-イミノ)ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス(1,3-ジメチルイミダゾリジン-2-イミノ)ホスホニウムハイドロゲンカーボネート等のホスファゼニウム塩を例示することができる。
また、テトラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス[トリス(ジエチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス[トリス(ジn-プロピルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス[トリス(ジイソプロピルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス[トリス(ジn-ブチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス[トリス(ジフェニルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス[トリス(1,3-ジメチルイミダゾリジン-2-イミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス[トリス(ジエチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス[トリス(ジn-プロピルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス[トリス(ジイソプロピルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス[トリス(ジn-ブチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス[トリス(ジフェニルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス[トリス(1,3-ジメチルイミダゾリジン-2-イミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムハイドロゲンカーボネート等のホスファゼニウム塩を例示することができる。
また、1-tert-ブチル-4,4,4-トリス(ジメチルアミノ)-2,2-ビス(トリス(ジメチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ)-2λ5,4λ5-カテナジ(ホスファゼン)を例示することができる。
これらの中で、触媒性能に優れるポリアルキレンオキシド製造触媒となることから、テトラキス(1,1,3,3-テトラメチルグアニジノ)ホスファゼニウムヒドロキシド、テトラキス(1,1,3,3-テトラメチルグアニジノ)ホスファゼニウムハイドロゲンカーボネート、テトラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムヒドロキシドが特に好ましい。
ルイス酸としては、例えば、アルミニウム化合物、亜鉛化合物、ホウ素化合物等を挙げることができる。
アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリイソブトキシアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、ジフェニルモノイソブチルアルミニウム、モノフェニルジイソブチルアルミニウム等の有機アルミニウム;メチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、メチル-イソブチルアルミノキサン等のアルミノキサン;塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム等の無機アルミニウムを挙げることができる。
亜鉛化合物としては、例えば、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジフェニル亜鉛等の有機亜鉛;塩化亜鉛、酸化亜鉛等の無機亜鉛を挙げることができる。
ホウ素化合物としては、トリエチルボラン、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、トリイソプロポキシボラン、トリフェニルボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリフルオロボラン等を挙げることができる。
そして、これらの中でも、触媒性能に優れるアルキレンオキシド重合触媒となることから、有機アルミニウム、アルミノキサン、有機亜鉛が好ましく、特に好ましくは、有機アルミニウムが特に好ましい。
アルキレンオキシド重合触媒における、ホスファゼン化合物とルイス酸との割合は、アルキレンオキシド重合触媒としての作用が発現する限りにおいて任意であり、特に限定するものではないが、その中でも特に触媒性能に優れる重合触媒となることから、ホスファゼン化合物:ルイス酸=1:0.002~500(モル比)であることが好ましい。
活性水素含有化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、水、ヒドロキシ化合物、アミン化合物、カルボン酸化合物、チオール化合物、水酸基を有するポリエーテルポリオール等を挙げることができる。
ヒドロキシ化合物としては、例えば、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、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、ソルビトール、シュークローズ、グルコース、2-ナフトール、ビスフェノール等を挙げることができる。
アミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、N,N’-ジメチルエチレンジアミン、ピペリジン、ピペラジン等を挙げることができる。
カルボン酸化合物としては、例えば、安息香酸、アジピン酸等を挙げることができる。
チオール化合物としては、例えばエタンジチオール、ブタンジチオール等を挙げることができる。
水酸基を有するポリエーテルポリオールとしては、例えば分子量200~3000のポリエーテルポリオール等を挙げることができる。
そして、これら活性水素含有化合物は、単独で用いても良いし、数種類を混合して用いても良い。
本発明におけるポリアルキレンオキシドを効率よく製造することが可能となることから、活性水素含有化合物中の活性水素1モルに対し、ホスファゼン化合物は0.001~0.1モルが好ましく、0.001~0.05モルであることが特に好ましい。また、本発明におけるポリアルキレンオキシドを効率よく製造することが可能となることから、活性水素含有化合物中の活性水素1モルに対し、ルイス酸は0.001~0.1モルが好ましく、0.001~0.05モルであることが特に好ましい。
アルキレンオキシド重合触媒の調製方法は、本発明におけるポリアルキレンオキシドが可能であれば如何なる方法をも用いることが可能であり、特に限定されない。例えば、ホスファゼン化合物とルイス酸とを混合する方法を挙げることができる。その際には、溶媒として、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、1,4-ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン等を用いても良い。
また、ホスファゼン化合物及びルイス酸を含むアルキレンオキシド重合触媒存在下、活性水素含有化合物を開始剤とし、アルキレンオキシドの開環重合を行う際は、ホスファゼン化合物、ルイス酸、及び活性水素含有化合物を同時に混合する方法、これらのうちの1成分に他の2成分を混合する方法、これらのうちの2成分に他の1成分を混合する方法、等の如何なる方法を用いても良い。
それらの中でも、触媒性能に優れることから、ホスファゼン化合物と活性水素含有化合物とを混合した後に、ルイス酸を混合し、アルキレンオキシドの開環重合を行うことが特に好ましい。その際には、加熱・減圧処理等を行ってもよく、加熱処理の温度としては、例えば50~150℃、好ましくは70~130℃を挙げることができ、また、減圧処理の際の圧力としては、例えば50kPa以下、好ましくは20kPa以下を挙げることができる。
ポリアルキレンオキシドの製造方法において、アルキレンオキシドとしては、特に限定するものではないが、例えば、炭素数2~20のアルキレンオキシドを挙げることができる。具体的には、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、ブタジエンモノオキシド、ペンテンオキシド、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド等が例示される。
これらの中で、アルキレンオキシドの入手が容易で、得られるポリアルキレンオキシドの工業的価値の高いことから、エチレンオキシド、プロピレンオキシドが好ましい。
アルキレンオキシドは、単一で用いても2種以上を混合して用いても良い。2種以上を混合して用いる場合は、例えば、第1のアルキレンオキシドを反応させた後、第2のアルキレンオキシドを反応させても良いし、2種以上のアルキレンオキシドを同時に反応させても良い。
ポリアルキレンオキシドの製造方法において、重合圧力は、0.05~1.0MPaの範囲、好ましくは、0.1~0.6MPaの範囲が良い。ポリアルキレンオキシドの製造において、重合温度は、50~140℃の範囲、好ましくは、60~130℃の範囲が良い。
ポリアルキレンオキシドの製造方法において、重合は、溶媒中又は無溶媒中で行うことができる。使用する溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、1,4-ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン等を挙げることができる。好ましくは、無溶媒中で行うのが良い。
ポリアルキレンオキシドの製造方法においては、効率的なポリアルキレンオキシドの製造方法となることから、触媒活性として200g/mol・min以上を示すものであることが好ましく、特に300g/mol・min以上を示すものであることが好ましい。
本発明において、アルキレンオキシドと組み合わせるイソシアネート化合物は特に限定されず、例えば、芳香族イソシアネート化合物、脂肪族イソシアネート化合物、脂環族イソシアネート化合物、及びこれらのポリイソシアネート誘導体等が挙げられる。
この中で、芳香族イソシアネート化合物としては。例えば、トリレンジイソシアネート(2,4-又は2,6-トリレンジイソシアネ-ト若しくはその混合物)(TDI)、フェニレンジイソシアネート(m-,p-フェニレンジイソシアネート若しくはその混合物、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’-、2,4’又は2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート若しくはその混合物)(MDI)、4,4’-トルイジンイソシアネート(TODI)、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(1,3-又は1,4-キシリレンジイソシアネート若しくはその混合物)(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(1,3-又は1,4-テトラメチルキシリレンジイソシアネート若しくはその混合物)(TMXDI)、ω,ω’-ジイソシアネート-1,4-ジエチルベンゼン、ナフタレンジイソシアネート(1,5-、1,4-又は1,8-ナフタレンジイソシアネート若しくはその混合物)(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、ニトロジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、3,3’-ジメトキシジフェニル-4,4’-ジイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族イソシアネート化合物としては。例えば、トリメチレンジイソシアネート、1,2-プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネ-ト、1,2-ブチレンジイソシアネート、2,3-ブチレンジイソシアネート、1,3-ブチレンジイソシアネート)、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6-ジイソシアネートメチルカプエート、リジンジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
単環式脂環族イソシアネート化合物としては、例えば、1,3-シクロペンタンジイソシアネート、1,3-シクロペンテンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート(1,4-シクロヘキサンジイソシアネ-ト、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート)、3-イソシアネートメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート(4,4’-、2,4’-又は2,2’-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート若しくはこれらの混合物)(水添MDI)、メチルシクロヘキサンジイソシアネート(メチル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネート、ビス(イソシネートメチル)シクロヘキサン(1,3-又は1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン若しくはその混合物)(水添XDI)、ダイマー酸ジイソシアネート、トランスシクロヘキサン1,4-ジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート(水添TDI)、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート(水加TMXDI)等が挙げられる。
架橋環式脂環族イソシアネート化合物としては、例えば、ノルボルネンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートメチル、ビシクロヘプタントリイソシアネート、シイソシアナートメチルビシクロヘプタン、ジ(ジイソシアナートメチル)トリシクロデカン等が挙げられる。
また、これらのポリイソシアネートの誘導体としては、例えば、上記イソシアネート化合物の多量体(2量体、3量体、5量体、7量体、ウレチジンジオン、ウレイトンイミン、イソシヌレート変性体、ポリカルボジイミド等)、ウレタン変性体(例えば、上記イソシアネート化合物又は多量体におけるイソシアネート基の一部をモノオールやポリオールで変性又は反応したウレタン変性体等)、ビウレット変性体(例えば、上記イソシアネート化合物と水との反応により生成するビウレット変性体等)、アロファネート変性体(例えば、上記イソシアネート化合物とモノオール又はポリオール成分との反応により生成するアロファネート変性体等)、ウレア変性体(例えば、上記イソシアネート化合物とジアミンとの反応により生成するウレア変性体等)、オキサジアジントリオン(例えば、上記イソシアネート化合物と炭酸ガス等との反応により生成するオキサジアジントリオン等)等を挙げることができる。
なお、上記のイソシアネート化合物又はその誘導体は単独で用いてもよいし、2種以上で用いてもよい。
本発明において、発泡剤としては、特に限定するものではないが、例えば、水、液化炭酸ガス、沸点が-5~70℃の低沸点化合物等が挙げられ、水が好ましく用いられる。
低沸点化合物としては、例えば、水素原子含有ハロゲン化炭化水素、低沸点炭化水素等が挙げられる。水素原子含有ハロゲン化炭化水素及び低沸点炭化水素としては、具体的には、塩化メチレン、HCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)、HFC(ハイドロフルオロカーボン)、ブタン、ペンタン及びシクロペンタン等が例示される。
本発明の組成物をより良好に反応、発泡させ、ポリウレタンフォームを得るために、必要に応じて、触媒、整泡剤、架橋剤、連通化剤、発泡剤を配合することができる。
また、本発明における組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で各種添加剤を含有してもよく、結果として得られたポリウレタンフォームには配合した添加剤の効果が期待される。各種の添加剤としては、例えば、染料、有機顔料、無機顔料、無機補強材、可塑剤、アクリル系加工助剤等の加工助剤、紫外線吸収材、光安定剤、滑剤、ワックス、結晶核剤、離型剤、加水分解防止剤、防曇剤、防塵剤、防錆剤、イオントラップ剤、難燃剤、難燃助剤、無機充填材、有機充填材等を挙げることができる。さらに、これらの添加剤については、イソシアネートと反応しうる活性水素基を有していなければ、イソシアネートに予め配合して使用することもできる。
本発明におけるポリウレタンフォームの製造方法について記述する。ポリウレタン系のフォームは、軟質系と硬質系に大別されるが、当該組成物を用いて、ポリウレタンフォームを得ようとすると、軟質、硬質いずれにおいても、従来公知の製造方法が適用できる。
例えば、軟質系のフォームを得ようとする際には、本発明の組成物に、必要に応じて、触媒、整泡剤、架橋剤、発泡剤、連通化剤を配合した室温液状の混合液を撹拌混合した後に、適当な金型内に注入し、発泡硬化させる方法が挙げられる。
ここで、発泡(反応)前の撹拌混合液を金型内に注入する際の金型温度としては、30~80℃が一般的で、好ましくは、45~65℃である。金型温度が30℃未満であると、ポリアルキレンオキシドとイソシアネート化合物と水の反応速度が低下し、生産速度の低下に繋がる。一方、金型温度が80℃より高いと、ポリアルキレンオキシドとイソシアネート化合物の反応に対し、水とイソシアネート化合物の反応が過度に進行し、その結果、発泡途中においてフォームが崩れたり(成形不良)、ウレア結合の局所的な増大に基因してフォームの弾性回復性や触感が悪化する場合がある。
また、上記の軟質系フォームを工業的な規模で製造するには、従来公知の高圧発泡機や低圧発泡機を用いて、本発明の組成物、及び必要に応じて各種配合剤を混合することができる。この際に、本発明の組成物におけるポリアルキレンオキシドとイソシアネート化合物とは発泡(反応)直前に混合することが好ましいが、それ以外の配合剤は組成物全体の貯蔵安定性や反応性の経時変化に影響しない範囲で、ポリアルキレンオキシド又はイソシアネート化合物と予め混合しておくこともできる、それらの事前混合物は、混合後直ちに使用しても、貯留した後に必要量を適宜使用してもよい。また、2成分を超える材料を同時に投入できる材料混合部を有する発泡装置では、ポリアルキレンオキシド、イソシアネート化合物、水、その他配合剤を個別に混合部に投入することもできる。
さらに、材料の混合方法としては、発泡装置のマシンヘッド混合室内で混合を行うダイナミックミキシング、送液配管内で混合するスタテイックミキング等、従来公知のいずれの方法でもよく、両者を併用してもよい。
上記の撹拌混合液を金型に注入し、金型内で発泡硬化させた後に脱型し、フォームを得ることになるが、脱型を円滑に行うために、予め金型に離型剤を塗布しておくことも好適である。なお、その際に使用される離型剤は、プラスチックの成形加工分野で一般的に用いられるものでよい。
なお、脱型後のフォームは、そのままでも製品として使用できるが、適用される用途によっては、従来公知の圧縮又は減圧下でフォームのセル膜に孔を空け、製品外観や製品寸法を安定させることが好ましい。
本発明の組成物は、利用される用途に特別な制限が加わるものでなく、本発明の組成物の反応生成物からなるポリウレタンフォームの特徴から、自動車・車両用のシートや枕、家具・インテリア、寝装具、シューソール、スポンジ、各種クッション、テニスボール、着地マット等、軟質系のポリウレタンフォームが適用される用途に用いることができる。
また、本発明の組成物の反応生成物からなるポリウレタンフォームは、断熱・保冷材、防振・吸音材、緩衝材、浮力材等の硬質系のポリウレタンフォームが適用される用途に用いることができる。例えば、漁船・大型船・冷凍貨物船・LNG船、LPG船、液化ガス船、コンテナーの断熱材やFRPボートの芯材、大型船舶・救命艇・ブイ・浮き類の浮力材として船舶用に、冷凍車・保冷車・鉄道のコンテナー、タンクローリーの断熱材、車両・トラックの天井の断熱材としての車両用に、化学工業設備タンク・配管の断熱材、重油タンク・配管等の保温材、LPG・LNG低温液化ガス保冷・配管の断熱材、断熱カバー、タンク蓋用としてプラント用に、冷蔵庫・冷凍機の断熱材、エアコンの断熱部材、ショーケース・ストッカー・自動販売機・温水器・貯湯槽等の各種断熱機器の断熱材用に、さらに、住宅・オフィスビルの断熱材(壁、床下、天井、屋根下等)、断熱建材(ラミネートボード、複合パネル、サイデイング材等)、浴槽(ステンレス・FRP・ほうろう)の断熱材、冷凍倉庫・冷蔵倉庫・農業倉庫・畜舎等の断熱材、ボイド充填(断熱サッシ)、恒温室・地域集中冷暖房の断熱材としての建築・建材用に、道路床の断熱材や振動防止材としての土木用に、その他として、椅子芯材、ドアーパネル、装飾工芸品、娯楽用具(クーラーボックス・水筒)、教材(立体地図等)、型材・治具関係、サーフィンの芯材、RIM方式製品(スキー芯材・ラケット芯材・ハウジング類)、梱包材等が挙げられる。
本発明の組成物の反応生成物からなるポリウレタンフォームは、例えば、本発明の組成物に含まれるポリアルキレンオキシドとイソシアネート化合物と発泡剤の存在下に反応させ発泡させることにより製造することができる。
以下、実施例により本発明を説明するが、本実施例は何ら本発明を制限するものではない。初めに、ポリアルキレンオキシドの分析方法を記述する。
(1)ポリアルキレンオキシドの分子量(単位:g/mol)
ゲル・パーミェション・クロマトグラフ(GPC)(東ソー社製、HLC8020)を用い、テトラヒドロフランを溶媒として、40℃で測定を行い、標準物質としてポリスチレンを用い、ポリアルキレンオキシドの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、最も高いピークの分子量(Mh)を算出した。
また、JIS K-1557記載の方法により、ポリアルキレンオキシドの水酸基価d(単位:mgKOH/g)を測定した。得られるポリアルキレンオキシドの官能基数をeとし、次式によりポリアルキレンオキシドの分子量を算出した。
分子量=(56100/d)×e。
(2)ポリアルキレンオキシドの分子量分布(単位:無次元)
上記方法で算出したMn、Mwから、ポリアルキレンオキシドの分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
(3)ポリアルキレンオキシドの低分子量成分の面積比率(単位:%)
上記方法で算出したMhを3で除した分子量(Mh/3)以下である低分子量成分の面積比率を算出した。
(4)ポリアルキレンオキシドの不飽和度(単位:meq/g)
JIS K-1557記載の方法により、ポリアルキレンオキシドの不飽和度を算出した。
ここで、実施例に用いたホスファゼニウム塩の合成例を記述する。
<合成例1> : ホスファゼニウム塩Aの合成
攪拌翼を付した2リットルの4つ口フラスコを窒素雰囲気下とし、五塩化リン96g(0.46mol)、脱水トルエン800mlを加え、20℃で攪拌した。攪拌を維持したまま、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン345g(2.99mol)を滴下した後、100℃に昇温し、さらに1,1,3,3-テトラメチルグアニジン107g(0.92mol)を滴下した。得られた白色のスラリー溶液を100℃で14時間攪拌した後、80℃まで冷却し、イオン交換水250mlを加え、30分間攪拌した。攪拌を止めると、スラリーは全て溶解し、2相溶液が得られた。得られた2相溶液の油水分離を行い、水相を回収した。得られた水相にジクロロメタン100mlを加え、油水分離を行い、ジクロロメタン相を回収した。得られたジクロロメタン溶液をイオン交換水100mlで洗浄した。
得られたジクロロメタン溶液を、攪拌翼を付した2リットルの四つ口フラスコに移液し、2-プロパノール900gを加えた後、常圧下で温度を80~100℃に昇温し、ジクロロメタンを除去した。得られた2-プロパノール溶液を攪拌しながら内部温度を60℃に放冷した後、85重量%水酸化カリウム31g(0.47mol)を加えて、60℃で2時間反応した。温度を25℃まで冷却し、析出した副生塩を濾過により除去することによって、目的とするホスファゼニウム塩A[上記一般式(1)におけるRがメチル基、Rがメチル基、Xがヒドロキシアニオン、Yが炭素原子、aが2に相当するホスファゼニウム塩]の2-プロパノール溶液860gを、濃度25重量%、収率92%で得た。
<合成例2> : ホスファゼニウム塩Bの合成
磁気回転子を付した100mlシュレンク管を窒素雰囲気下とし、テトラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムクロリド5.7g(7.4mmol、Aldrich社製)、2-プロパノール16mlを加え、25℃で攪拌し溶解させた。攪拌を維持したまま、85重量%水酸化カリウム0.53g〔8.1mmol、テトラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]ホスホニウムクロリドに対して1.1mol当量〕を2-プロパノールに溶解した溶液を加えた。25℃で5時間攪拌後、析出した副生塩を濾過により除去することによって、目的とするホスファゼニウム塩B[上記一般式(1)におけるRがメチル基、Rがメチル基、Xがヒドロキシアニオン、Yがリン原子、aが3に相当するホスファゼニウム塩]の2-プロパノール溶液32.7gを、濃度17重量%、収率98%で得た。
さらに、実施例に用いたポリアルキレンオキシドの重合例を記述する。
<重合例1> : ポリアルキレンオキシド[A1]の重合例
攪拌翼を付した0.2リットルのオートクレーブを窒素雰囲気下とし、ポリエーテルポリオール(三洋化成工業社製、サンニックスGP1000)18g(活性水素量54mmol)、合成例1で得られたホスファゼニウム塩Aの25重量%2-プロパノール溶液0.90g(0.45mmol)を加えた。内温を80℃とし、0.5kPaで減圧処理を行った。その後、トリイソブチルアルミニウム(TIBAL)の1.0mol/lトルエン溶液1.35ml(1.35mmol)を加え、内温を80℃とし、0.5kPaで減圧処理を行い、アルキレンオキシド重合触媒を得た。
得られたアルキレンオキシド重合触媒存在下、オートクレーブの内温を90℃とし、プロピレンオキシド92gを反応圧力0.3MPa以下を保つように間欠的に供給しながら、反応させた。反応終了後、0.5kPaの減圧下で残留プロピレンオキシドの除去をおこなった。続いて、オートクレーブの内温を110℃とし、エチレンオキシド18gを反応圧力0.25MPa以下を保つように間欠的に供給しながら、反応させた反応終了後、0.5kPaの減圧下で残留エチレンオキシドの除去をおこない、無色無臭のポリアルキレンオキシド127gを得た。得られたポリアルキレンオキシドの不飽和度は0.006meq/g、分子量分布は1.06、Mh/fは3,700g/mol、Mh/3以下の低分子量成分の面積比率は0.1%であった。得られたポリアルキレンオキシドを[A1]とした。
<重合例2> : ポリアルキレンオキシド[A2]の重合例
攪拌翼を付した0.2リットルのオートクレーブを窒素雰囲気下とし、ポリエーテルポリオール(三洋化成工業社製サンニックスGP1000)18g(活性水素量54mmol)、合成例1で得られたホスファゼニウム塩Aの25重量%2-プロパノール溶液0.90g(0.45mmol)を加えた。内温を80℃とし、0.5kPaで減圧処理を行った。その後、アルミニウムイソプロポキシド(Al(OiPr))の1.0mol/lヘキサン溶液1.35ml(1.35mmol)を加え、内温を80℃とし、0.5kPaで減圧処理を行い、アルキレンオキシド重合触媒を得た。
得られたアルキレンオキシド重合触媒存在下、オートクレーブの内温を90℃とし、プロピレンオキシド92gを反応圧力0.3MPa以下を保つように間欠的に供給しながら、反応させた。反応終了後、0.5kPaの減圧下で残留プロピレンオキシドの除去をおこなった。続いて、オートクレーブの内温を110℃とし、エチレンオキシド18gを反応圧力0.25MPa以下を保つように間欠的に供給しながら、反応させた反応終了後、0.5kPaの減圧下で残留エチレンオキシドの除去をおこない、無色無臭のポリアルキレンオキシド127gを得た。得られたポリアルキレンオキシドの不飽和度は0.005meq/g、分子量分布は1.08、Mh/fは3,500g/mol、Mh/3以下の低分子量成分の面積比率は1.4%であった。得られたポリアルキレンオキシドを[A2]とした。
<重合例3> : ポリアルキレンオキシド[A3]の重合例
攪拌翼を付した0.2リットルのオートクレーブを窒素雰囲気下とし、ポリエーテルポリオール(三洋化成工業製サンニックスGP1000)18g(活性水素量54mmol)、合成例2で得られたホスファゼニウム塩Bの17重量%2-プロパノール溶液2.0g(0.45mmol)を加えた。内温を80℃とし、0.5kPaで減圧処理を行った。その後、トリイソブチルアルミニウム(TIBAL)の1.0mol/lトルエン溶液1.35ml(1.35mmol)を加え、内温を80℃とし、0.5kPaで減圧処理を行い、アルキレンオキシド重合触媒を得た。
得られたアルキレンオキシド重合触媒存在下、オートクレーブの内温を90℃とし、プロピレンオキシド92gを反応圧力0.3MPa以下を保つように間欠的に供給しながら、反応させた。反応終了後、0.5kPaの減圧下で残留プロピレンオキシドの除去をおこなった。続いて、オートクレーブの内温を110℃とし、エチレンオキシド18gを反応圧力0.25MPa以下を保つように間欠的に供給しながら、反応させた反応終了後、0.5kPaの減圧下で残留エチレンオキシドの除去をおこない、無色無臭のポリアルキレンオキシド127gを得た。得られたポリアルキレンオキシドの不飽和度は0.006meq/g、分子量分布は1.06、Mh/fは3,700g/mol、Mh/3以下の低分子量成分の面積比率は0.1%であった。得られたポリアルキレンオキシドを[A3]とした。
上記重合例の結果を表1に併せて示す。
Figure 0007072345000002
<組成物の作製>
表2に示すアルキレンオキシドと水を混合し、さらに、その混合物に、触媒としてトリエチレンジアミンをジプロピレングリコールに33重量%の濃度で溶かした溶液(東ソー社製、TEDA-L33)とビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテルをジプロピレングリコールに70重量%の濃度で溶かした溶液(東ソー社製、TOYOCAT-ET)、ポリマーポリオールとして三洋化成工業製のサンニックスFA-728R、シリコーン系の整泡剤として東レ・ダウコーニング社製のSZ-1327、連通化剤として、東邦化学工業社製トーホーポリオールQB8000を混合し、それらの混合物を小型の高速撹拌機(プライミクス社製PRIMIX)を用いて毎分2000回転で20分間撹拌混合し、イソシアネート化合物を除く撹拌混合物(以下、プレミックスと記す)を得た。
上記プレミックスにイソシアネート化合物を混合することで、全ての必須成分を含む組成物となるが、そのイソシアネート化合物には、トリレンジイソシアネート(TDI)とポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネートが80重量%と20重量%の比率となる混合物(東ソー社製、コロネートC-1021)を用いた。C-1021のNCO基の含有量率は44.8重量%であった。
実施例に用いた組成物を構成する材料とその配合量に関する一覧を表2に記す。
Figure 0007072345000003
なお、上記組成物では、組成物中のイソシアネート基の全量(NCO基)と水に含まれる水酸基(OH基)を含めて当該NCO基と反応しうるイソシアネート基反応性基(NCO反応性基)の比率、すなわちNCO/NCO反応性基=1.0となるようにイソシアネート化合物を配合した。
<ポリウレタンフォームの作製>
金型サイズに応じた所定量のプレミックスに所定量のイソシアネート化合物を混合し、小型の高速撹拌機(プライミクス株式会社製PRIMIX)を用いて3800回転で5秒間混合撹拌し、撹拌後の混合物を所定の温度に設定した金型に10秒間投入した。その後、所定の時間、金型内に保持し、反応に伴う発泡を進め、脱型することでフォームを得た。発泡に用いた具体的な条件を下記する。
金型形状:300mm×300mm×高さ100mm
金型材質:アルミニウム
金型温度:55~60℃
金型内保持時間:4分。
<ポリウレタンフォームの物性測定方法>
得られたポリウレタンフォームは、下記の方法で、諸物性を測定した。
空隙を含むフォームとしての密度 :JIS K6400記載の方法に準拠
引張破断伸び、引張破断強度 : JIS K6400記載の方法に準拠
引裂強度 : JIS K6400記載の方法に準拠
反発弾性率 : JIS K6400記載の方法に準拠
湿熱圧縮残留(永久)歪 :JIS K6400記載の方法に準拠
ヒステリシスロス率 : JIS K6400記載のB法に準拠。
実施例1.
表2に示すように、ポリアルキレンオキシドとして[A1]を用い、表2に記載の組成物(A1-組成物)を上記の方法でフォームとし、上記の方法でフォームの物性を測定した。得られたフォームの物性を表3に記す。
Figure 0007072345000004
実施例2.
表2に示すように、ポリアルキレンオキシドとして[A2]を用い、表2に記載の組成物(A2-組成物)を上記の方法でフォームとし、上記の方法でフォームの物性を測定した。得られたフォームの物性を表3に記す。
実施例3.
表2に示すように、ポリアルキレンオキシドとして[A3]を用い、表2に記載の組成物(A3-組成物)を上記の方法でフォームとし、上記の方法でフォームの物性を測定した。得られたフォームの物性を表3に併せて記す。
次に、比較例に用いたポリアルキレンオキシドの重合例を記す。
<重合例4> : 比較例に用いたポリアルキレンオキシド[B1]の重合例
0.2リットルのオートクレーブを窒素雰囲気下とし、ポリエーテルポリオール(三洋化成工業社製、サンニックスGP1000)18g(18mmol)、合成例1で得られたホスファゼニウム塩Aの25重量%2-プロパノール溶液0.54g(0.27mmol)を加えた。内温を80℃とし、0.5kPaで減圧処理を行い、アルキレンオキシド重合触媒を得た。
得られたアルキレンオキシド重合触媒存在下、オートクレーブの内温を90℃とし、プロピレンオキシド92gを反応圧力0.3MPa以下を保つように間欠的に供給しながら、反応させた。反応終了後、0.5kPaの減圧下で残留プロピレンオキシドの除去をおこなった。続いて、オートクレーブの内温を110℃とし、エチレンオキシド18gを反応圧力0.25MPa以下を保つように間欠的に供給しながら、反応させた反応終了後、0.5kPaの減圧下で残留エチレンオキシドの除去をおこない、無色無臭のポリアルキレンオキシド127gを得た。得られたポリアルキレンオキシドの不飽和度は0.026meq/g、分子量分布は1.12、Mh/fは3,300g/mol、Mh/3以下の低分子量成分の面積比率は3.7%であった。得られたポリアルキレンオキシドを[B1]とした。
<重合例5> : 比較例に用いたポリアルキレンオキシド[B2]の重合例
0.2リットルのオートクレーブを窒素雰囲気下とし、ポリエーテルポリオール(三洋化成工業社製、サンニックスGP1000)18g(活性水素量54mmol)、水酸化カリウム(KOH)の50重量%水溶液500mg(4.5mmol)を加えた。内温を80℃とし、0.5kPaで減圧処理を行い、アルキレンオキシド重合触媒を得た。
得られたアルキレンオキシド重合触媒存在下、オートクレーブの内温を110℃とし、プロピレンオキシド108gを反応圧力0.3MPa以下を保つように間欠的に供給しながら、反応させた。反応終了後、0.5kPaの減圧下で残留プロピレンオキシドの除去をおこなった。無色無臭のポリアルキレンオキシド125gを得た。得られたポリアルキレンオキシドの不飽和度は0.090meq/g、分子量分布は1.32、Mh/fは3300g/mol、Mh/3以下の低分子量成分の面積比率は13.0%であった。得られたポリアルキレンオキシドを[B2]とした。
<重合例5> : 比較例に用いたポリアルキレンオキシド[B3]の重合例
0.2リットルのオートクレーブを窒素雰囲気下とし、ポリエーテルポリオール(三洋化成工業社製、サンニックスGP1000)6g(活性水素量18mmol)、及びホスファゼンP4塩基である1-tert-ブチル-4,4,4-トリス(ジメチルアミノ)-2,2-ビス(トリス(ジメチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ)-2λ5,4λ5-カテナジ(ホスファゼン)の1.0mol/lのヘキサン溶液18ml(18mmol)を加えた。内温を80℃とし、0.5kPaで減圧処理を行った。その後、トリイソブチルアルミニウム(TIBAL)の2.0mol/lトルエン溶液18ml(36mmol)を加え、内温を80℃とし、0.5kPaで減圧処理を行い、アルキレンオキシド重合触媒を得た。
得られたアルキレンオキシド重合触媒存在下、オートクレーブの内温を20℃とし、プロピレンオキシド37gを反応圧力0.3MPa以下を保つように間欠的に供給しながら、反応させた。反応終了後、0.5kPaの減圧下で残留プロピレンオキシドの除去をおこなった。無色無臭のポリアルキレンオキシド42gを得た。触媒活性は10g/mol・min、得られたポリアルキレンオキシドの不飽和度は0.016meq/g、分子量分布は1.36、Mh/fは3,300g/mol、Mh/3以下の低分子量成分の面積比率は3.7%であった。得られたポリアルキレンオキシドを[B3]とした。
上記重合例の結果を表4に併せて記す。
Figure 0007072345000005
表5に示すポリアルキレンオキシドを用いる以外は、上記<組成物の作製>と同様にして、組成物を得た。比較例に用いた組成物を構成する材料とその配合量に関する一覧を表5に併せて記す。
Figure 0007072345000006
なお、上記組成物も実施例と同様に、組成物中のイソシアネート基の全量(NCO基)と当該NCO基と反応しうるイソシアネート基反応性基(NCO反応性基)の比率、すなわちNCO/NCO反応性基=1.0となるようイソシアネート化合物を配合した。
上記組成物から実施例と同じ方法と条件でポリウレタンフォームを作製し、実施例と同じ方法でポリウレタンフォームの物性を測定した。
比較例1.
表6に示すように、ポリアルキレンオキシドとして[B1]を用い、表5に記載の組成物(B1-組成物)を実施例と同じ方法でフォームとし、実施例と同じ方法でフォームの物性を測定した。得られたフォームの物性を表6に記すが、[B1]は不飽和度、Mw/Mn、Mh/3以下の低分子成分の面積比率が請求範囲より大きく、同じ密度のフォームでも、実施例に比べて、フォームの引張破断伸び、引張破断強度、引裂強度、反発弾性率が小さく、湿熱圧縮残留歪、ヒステリシスロス率が大きくなった。
Figure 0007072345000007
比較例2.
表6に示すように、ポリアルキレンオキシドとして[B2]を用い、表5に記載の組成物(B2-組成物)を実施例と同じ方法でフォームとし、実施例と同じ方法でフォームの物性を測定した。得られたフォームの物性を表6に記すが、[B2]も不飽和度、Mw/Mn、Mh/3以下の低分子成分の面積比率が請求範囲より大きく、同じ密度のフォームでも、実施例に比べて、フォームの引張破断伸び、引張破断強度、引裂強度、反発弾性率が小さく、湿熱圧縮残留歪、ヒステリシスロス率が大きくなった。
比較例3.
表6に示すように、ポリアルキレンオキシドとして[B3]を用い、表5に記載の組成物(B3-組成物)を実施例と同じ方法でフォームとし、実施例と同じ方法でフォームの物性を測定した。得られたフォームの物性を表6に記すが、[B3]はMw/MnとMh/3以下の低分子成分の面積比率が請求範囲より大きく、同じ密度のフォームでも、実施例に比べて、フォームの引張破断伸び、引張破断強度、引裂強度、反発弾性率が小さく、湿熱圧縮残留歪、ヒステリシスロス率が大きくなった。
本発明におけるポリアルキレンオキシドとイソシアネート化合物と水からなる組成物及び当該組成物が反応した結果として得られるポリウレタンフォームは、硬質系では、当該分野で既に使用されている断熱・保冷材、防振・吸音材、緩衝材、浮力材用に、軟質系でも、当該分野で既に使用されている自動車・車両用のシート、寝装具、枕、家具・インテリア等への展開が期待される。さらに、上記用途以外の新たな用途で、引張伸びや引張破断強度及び引裂強度が大きく、変形後の弾性回復力に優れることが利点に繋がる用途への展開が期待される。

Claims (5)

  1. 下記i)からiv)の全てを満たすポリアルキレンオキシド、イソシアネート化合物、及び発泡剤を含有するポリウレタンフォーム形成性組成物。
    i)不飽和度が0.006meq/g以下
    ii)Mw/Mnが1.08以下
    iii)Mh/fが1,000以上
    iv)Mh/3以下の分子量の面積比率が2.0%以下
    (ただし、ポリスチレンを標準物質としてゲルパーミテーションクロマトグラフィー測定から求めた数平均分子量をMn、重量平均分子量をMw、最も高いピークの分子量をMh、ポリアルキレンオキシドの官能基数をfとする。)
  2. ポリアルキレンオキシドが、JIS K-1557記載の方法により算出したポリアルキレンオキシドの水酸基価と、その官能基数とから算出した分子量が、1000~50000g/molの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
  3. イソシアネート化合物が、芳香族イソシアネート化合物、脂肪族イソシアネート化合物、脂環族イソシアネート化合物、及びこれらのポリイソシアネート誘導体からなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の組成物。
  4. 発泡剤が水であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の組成物。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の組成物の反応生成物からなるポリウレタンフォーム。
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