JPH0116248B2 - - Google Patents

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JPH0116248B2
JPH0116248B2 JP56157181A JP15718181A JPH0116248B2 JP H0116248 B2 JPH0116248 B2 JP H0116248B2 JP 56157181 A JP56157181 A JP 56157181A JP 15718181 A JP15718181 A JP 15718181A JP H0116248 B2 JPH0116248 B2 JP H0116248B2
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JP
Japan
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caprolactone
polycaprolactone
acid
polyurethane
parts
Prior art date
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Expired
Application number
JP56157181A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5859212A (en
Inventor
Masaharu Watanabe
Takuya Miho
Naoki Nakajima
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Priority to US06/426,453 priority patent/US4439599A/en
Priority to DE3236452A priority patent/DE3236452C2/en
Priority to GB08228039A priority patent/GB2108137A/en
Publication of JPS5859212A publication Critical patent/JPS5859212A/en
Publication of JPH0116248B2 publication Critical patent/JPH0116248B2/ja
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【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は弾性回復性のすぐれたポリウレタン及
びその製造法に関するものである。 従来、線状構造を有するポリウレタンか両末端
に水酸基を有する長鎖のポリオールと有機ジイソ
シアネート及び比較的低分子量の2個の活性水素
を有する鎖延長剤と称するジオール、ジアミン、
アルカノールアミン等とを反応させて合成される
が、かかる両末端に水酸基を有する長鎖のポリオ
ールとしては、ポリエステル系ポリオールとポリ
エーテル系ポリオールが主に使用されている。而
して、ポリエステルポリオールにはエチレングリ
コール又は1,4−ブチレングリコール、1,6
−ヘキサングリコール等とアジピン酸から合成さ
れるポリエステルポリオール、更にはε−カプロ
ラクトンを原料としたポリカプロラクトンポリオ
ールが一般に使用されている。ポリエーテル系ポ
リオールとしてはエチレンオキシドやプロピレン
オキシドの重合体、あるいは共重合体、更にはテ
トラハイドロフランの重合体であるポリテトラメ
チレングリコールが使用される。これらの中では
ポリエーテル系ポリオール、特にポリテトラメチ
レングリコールは耐水性にすぐれているばかりで
なく、これを原料にしたポリウレタンは弾性回復
性がすぐれているため、スパンテツクス即ち弾性
繊維や圧縮永久ひずみの小さい物性を要求される
ウレタンエラストマー等の分野に広く用いられて
いる。 しかしながら、ポリエーテル系ポリオールはそ
のエーテル結合のため酸化劣化しやすく、耐候
性、耐熱性が極めて悪いという欠点がある。 一方、ポリエステル系ポリオールであるエチレ
ングリコールアジペートポリエステルを用いたポ
リウレタンは弾性回復性にすぐれているが、耐水
性が悪く、その製品は1〜2年で使いものになら
なくなるという欠点がある。又1,4−ブチレン
グリコールアジペートポリエスチルはある程度の
耐水性を有するが、そのウレタンの弾性回復性は
極めて悪い。 更にε−カプロラクトンを原料にしたポリカプ
ロラクトンポリオールからのポリウレタンは耐水
性にすぐれているのみならず、ポリエーテル系ポ
リオールの欠点である耐候性、耐熱性が極めてす
ぐれているという特徴がある。しかしながらその
ような特徴にもかかわらず弾性回復性が非常に悪
いという重大な欠点を有するため、スパンデツク
ス等の分野に使用することはできなかつた。 本発明者等はかかるポリカプロラクトン系ウレ
タンの欠陥を解消するため鋭意検討を行なつた結
果、ネオペンチルグリコール、二塩基酸、ε−カ
プロラクトンもしくはオキシカプロン酸から合成
されたポリカプロラクトンポリエステルジオール
からのポリウレタンが従来品には見られない優れ
た弾性回復性を示すことを発見し本発明に至つ
た。 即ち、本発明は有機ジイソシアネートと分子内
に2個以上の活性水素を有する化合物とを反応さ
せてポリウレタンを製造するに当り、上記活性水
素を有する化合物としてネオペンチルグリコー
ル、二塩基酸、そのエステル又はその無水物、ε
−カプロラクトンもしくはオキシカプロン酸より
なる平均分子量500〜5000でε−カプロラクトン
(又はオキシカプロン酸)含量が40〜95重量%の
ポリカプロラクトンポリエステルポリオールとを
用いて得られる弾性回復率が50%以上、好ましく
は70%以上という優れた弾性回復性を有するポリ
ウレタン及びその製造方法を提供するものであ
る。 本発明における平均分子量とはポリカプロラク
トンポリエステルポリオールの水酸基価を測定し
次式により求めた値である。 平均分子量=56.11×N×1000/水酸基価 水酸基価:JIS K−1557の6.4に準じて測定した
値 N:ポリカプロラクトンポリエステルポリオール
の1分子中の水酸基の数 又本発明における弾性回復率とは次の式で算出
したものである。即ち、ポリウレタンを300%伸
張し緊張を開放した後10分間放置した後の回復率
(20℃)であり、以下の式で表わす。 回復率=(1−l′−l/l)×100(%) l:伸張前の標線間の長さ l′:伸張し緊張開放後の標線間の長さ 本発明に於いては二価アルコールとして特に、
ネオペンチルグリコールが用いられるが、二塩基
酸、そのエステル又はその無水物としては特に、
アジピン酸、セバシン酸又はそのエステルを用い
ることが好ましい。 第3の原料であるε−カプロラクトンはシクロ
ヘキサノンを過酸化水素や過酢酸等の過酸でバイ
ヤービリガー反応によつて酸化することによつて
工業的に製造されているものを用いることができ
る。又ε−カプロラクトン又はオキシカプロン酸
以外のトリメチルカプロラクトンやバレロラクト
ンのような他の環状ラクトンやオキシ酸を本発明
の特徴を損わない限り、ε−カプロラクトンと併
用して用いることもできる。多価アルコール、多
塩基酸、ε−カプロラクトン又はオキシカプロン
酸から合成されるポリカプロラクトンポリエステ
ルポリオールは平均分子量が500〜5000、水酸基
価としては14〜140KOHmg/g好ましくは40〜
100KOHmg/g、ε−カプロラクトン又はオキシ
カプロン酸の含量は40〜95重量%、好ましくは60
〜95、更に好ましくは65〜90重量%である。ポリ
カプロラクトンポリエステルポリオールはネオペ
ンチルグリコール、二塩基酸、ε−カプロラクト
ン又はオキシカプロン酸を混合加熱し脱水エステ
ル化反応と開環反応、エステル交換反応とによつ
て合成することができる。あるいはネオペンチル
グリコールと二塩基酸の脱水エステル化反応によ
つて合成されたポリエステルポリオールと多価ア
ルコールにε−カプロラクトンを開環反応させて
合成したポリカプロラクトンポリオールとを混合
した後、両者のエステル交換反応によつて目的物
を得ることもできる。又、分子量の小さいポリエ
ステルポリオールにε−カプロラクトンを開環重
合させることによつても合成できる。 これらの反応は130〜240℃、好ましくは140〜
230℃で行なう。250℃以上では、樹脂が着色する
だけでなく、カプロラクトンの解重合反応が起こ
り目的物を得ることができない。 この反応には触媒を0.05〜1000ppm、好ましく
は0.1〜100ppm用いる。触媒としてはテトラブチ
ルチタネート、テトラプロピルチタネート等の有
機チタン化合物、ジブチルスズラウレート、オク
チル酸スズ、ジブチルスズオキシド、塩化第1ス
ズ、臭化第1スズ、ヨウ化第1スズ等のスズ化合
物を用いることができる。反応は窒素等の不活性
ガスを通じながら行なうことが樹脂の着色防止等
の点で好ましい。 本発明のポリウレタンの製造に用いる有機ジイ
ソシアネートとしては2,4−トリレンジイソシ
アネート、2,6−トリレンジイソシアネート、
4,4′−ジフエニルメタンジイソシアネート、ト
リジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソ
シアネート、キシレンジイソシアネート、水添
4,4′−ジフエニルメタンジイソシアネート、イ
ソホロンジイソシアネート、1,5−ナフタレン
ジイソシアネート等を挙げることが出来る。本発
明の実施に用いられる鎖延長剤と称される活性水
素を有する低分子化合物としてはエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、1,4−ブチレン
グリコール、2−メチル−1,3プロパンジオー
ル、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、エチレンジアミ
ン、プロピレンジアミン、ヒドラジン、イソホロ
ンジアミン、メタフエニレンジアミン、4,4′−
ジアミノジフエニルメタン、ジアミノジフエニル
スルホン、3,3′−ジクロル−4,4′−ジアミノ
ジフエニルメタン等を用いることができる。 本発明においてポリウレタンを製造する方法と
しては、ポリオールと過剰の有機ジイソシアネー
トを反応させ末端イソシアネート基を有するプレ
ポリマーを製造し、次にジオール、ジアミン等の
鎖延長剤を反応させてポリウレタンとするプレポ
リマー法、あるいは全成分を同時に添加してポリ
ウレタンをつくるワンシヨツト法等いずれの方法
をも採用することができる。これらのポリウレタ
ンの製造は無溶剤で行なうこともできるし、溶媒
中で行なうこともできる。溶剤としては、イソシ
アネートに対して不活性のものを用いる。例えば
トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、
メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、テ
トラハイドロフラン等が使われる。 本発明のポリカプロラクトンポリエステルポリ
オール系ウレタンは耐水性、耐候性、耐熱性にす
ぐれるのみならず、従来品とくらべ弾性回復率が
すぐれている。これはポリカプロラクトンポリオ
ールの分子中に例えばアジペートポリエステルの
如きポリエステル鎖が部分的に挿入されているた
め、ポリカプロラクトンの結晶性が若干みだされ
るため、ポリウレタンの鎖延長剤とジイソシアネ
ートとのくりかえし部分である結晶性架橋点の構
造がより強固となるためであると説明できるが、
この効果はポリエステル鎖形成にネオペンチルグ
リコールを使用した場合、特に顕著である。 本発明のポリウレタンの用途としてはスパンデ
ツクス、熱可塑性ウレタンエラストマー、熱硬化
性ウレタンエラストマー、硬質及び軟質ウレタン
フオーム、接着剤、人工皮革、合成皮革、塗料等
に極めて有利に利用される。 次に実施例及び比較例を挙げて本発明の説明を
行なうが、これらによつて本発明を限定するもの
ではない。例中部は重量部を意味する。 合成例 1 窒素導入管、温度計、エステル生成水除去用コ
ンデンサー及び撹拌装置のついた4ツ口フラスコ
にアジピン酸3540部、ネオペンチルグリコール
3466部、テトラブチルチタネート0.053部と仕込
み、140℃から220℃で27時間脱水エステル化反応
を行ない、酸価0.54KOHmg/g、水酸基価
159.4KOHmg/g(以下単位を省略する)のポリ
エステルポリオールを得た。 このポリエステルポリオール3364部にε−カプ
ロラクトン6236部、テトラブチルチタネート
0.063部を加え、190℃、15時間加熱撹拌しラクト
ンの開環反応とエステル交換反応を行なうことに
より、水酸基価55.4、酸価0.3、融点4〜5℃の
ポリカプロラクトンポリエステルポリオールを得
た。ラクトン含量は65.0重量%であつた。 合成例 2 合成例1で得たアジピン酸とネオペンチルグリ
コールからのポリエステルポリオール2369部、エ
チレングリコール116.2部、ε−カプロラクトン
7918部、テトラブチルチタネート0.08部を混合
し、220℃、8時間加熱撹拌することにより水酸
基価56.3、酸価0.6、融点14〜15℃のポリカプロ
ラクトンポリエステルポリオールを得た。ラクト
ン含量は76.1重量%であつた。 合成例 3 合成例1で得たアジピン酸とネオペンチルグリ
コールからのポリエステルポリオール695部、エ
チレングリコール103部、ε−カプロラクトン
4503部、テトラブチルチタネート0.053部を混合
し200℃で12時間加熱撹拌することにより、水酸
基価55.2、酸価0.34、融点38〜41℃のポリカプロ
ラクトンポリエステルポリオールを得た。ラクト
ン含量は85.0重量%であつた。 合成例 4 市販の1,4ブチレングリコールアジペート
(商品名ニツポランN−4010、水酸基価56.1KOH
mg/g)280部にエチレングリコール65.1部、ε
−カプロラクトン1938.0部、テトラブチルチタネ
ート0.024部を混合し220℃で8時間反応させ、ポ
リカプロラクトンと1,4ブチレンアジペートの
エステル交換反応によるポリカプロラクトンポリ
エステルジオールを得た。水酸基価は54.5、酸価
0.07であつた。ラクトン含量は85%であつた。 合成比較例 1 合成例1と同様の装置にエチレングリコール
632部、ε−カプロラクトン19380部、テトラブチ
ルチタネート0.2部を仕込み170℃で5時間反応さ
せ、水酸基価56.2、酸価0.25のポリカプロラクト
ンジオールを得た。 実施例1、2、3、4及び比較例1 合成例1、2、3、4及び合成比較例1で得ら
れた各々のポリオールに4,4′−ジフエニルメタ
ンジイソシアネート(MDI)と鎖延長剤の1,
4−ブチレングリコールを反応させてポリウレタ
ン樹脂を得た。結果を表1に示す。配合は
NCO/OH=1.05、鎖延長剤/ポリオール=2.0で
ある。
The present invention relates to a polyurethane with excellent elastic recovery properties and a method for producing the same. Conventionally, polyurethanes having a linear structure, long-chain polyols having hydroxyl groups at both ends, organic diisocyanates, and diols and diamines called chain extenders having two relatively low molecular weight active hydrogens,
It is synthesized by reacting with alkanolamine, etc., and polyester polyols and polyether polyols are mainly used as long chain polyols having hydroxyl groups at both ends. Therefore, polyester polyols include ethylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,6
- Polyester polyols synthesized from hexane glycol etc. and adipic acid, and polycaprolactone polyols made from ε-caprolactone are commonly used. As the polyether polyol, a polymer or copolymer of ethylene oxide or propylene oxide, and polytetramethylene glycol, which is a polymer of tetrahydrofuran, is used. Among these, polyether polyols, especially polytetramethylene glycol, not only have excellent water resistance, but also polyurethanes made from these polyols have excellent elastic recovery properties. It is widely used in fields such as urethane elastomers that require small physical properties. However, polyether polyols are susceptible to oxidative deterioration due to their ether bonds, and have the disadvantage of extremely poor weather resistance and heat resistance. On the other hand, polyurethane using ethylene glycol adipate polyester, which is a polyester polyol, has excellent elastic recovery properties, but has the disadvantage of poor water resistance and the product becomes unusable within one to two years. Although 1,4-butylene glycol adipate polyester has a certain degree of water resistance, the elastic recovery properties of its urethane are extremely poor. Furthermore, polyurethane made from polycaprolactone polyol made from ε-caprolactone has not only excellent water resistance but also excellent weather resistance and heat resistance, which are disadvantages of polyether polyols. However, despite these characteristics, it has a serious drawback of very poor elastic recovery, so it could not be used in fields such as spandex. The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the defects of polycaprolactone-based urethanes, and have found that polyurethanes made from polycaprolactone polyester diol synthesized from neopentyl glycol, dibasic acid, ε-caprolactone, or oxycaproic acid. It was discovered that this material exhibits excellent elastic recovery properties not seen in conventional products, leading to the present invention. That is, in producing polyurethane by reacting an organic diisocyanate with a compound having two or more active hydrogens in the molecule, the present invention uses neopentyl glycol, a dibasic acid, an ester thereof, or an ester thereof as the compound having active hydrogen. Its anhydride, ε
- The elastic recovery rate obtained using a polycaprolactone polyester polyol consisting of caprolactone or oxycaproic acid with an average molecular weight of 500 to 5000 and an ε-caprolactone (or oxycaproic acid) content of 40 to 95% by weight is preferably 50% or more. provides a polyurethane having an excellent elastic recovery of 70% or more and a method for producing the same. The average molecular weight in the present invention is a value determined by the following formula by measuring the hydroxyl value of polycaprolactone polyester polyol. Average molecular weight = 56.11 x N x 1000 / hydroxyl value Hydroxyl value: Value measured according to 6.4 of JIS K-1557 N: Number of hydroxyl groups in one molecule of polycaprolactone polyester polyol In addition, the elastic recovery rate in the present invention is as follows. It was calculated using the formula. That is, it is the recovery rate (at 20° C.) after stretching polyurethane by 300% and releasing the tension, and then leaving it for 10 minutes, and is expressed by the following formula. Recovery rate = (1-l'-l/l) x 100 (%) l: Length between the gauge lines before stretching l': Length between the gauge lines after stretching and releasing tension In the present invention, In particular, as a dihydric alcohol,
Neopentyl glycol is used, especially as a dibasic acid, its ester or its anhydride.
Preferably, adipic acid, sebacic acid or an ester thereof is used. As the third raw material, ε-caprolactone, one that is industrially produced by oxidizing cyclohexanone with a peracid such as hydrogen peroxide or peracetic acid by Bayer-Villiger reaction can be used. Further, other cyclic lactones or oxyacids other than ε-caprolactone or oxycaproic acid, such as trimethylcaprolactone and valerolactone, can also be used in combination with ε-caprolactone, as long as they do not impair the characteristics of the present invention. Polycaprolactone polyester polyol synthesized from polyhydric alcohol, polybasic acid, ε-caprolactone or oxycaproic acid has an average molecular weight of 500 to 5000 and a hydroxyl value of 14 to 140 KOHmg/g, preferably 40 to 5000.
100KOHmg/g, the content of ε-caprolactone or oxycaproic acid is 40-95% by weight, preferably 60
-95% by weight, more preferably 65-90% by weight. Polycaprolactone polyester polyol can be synthesized by mixing and heating neopentyl glycol, a dibasic acid, ε-caprolactone, or oxycaproic acid, and performing a dehydration esterification reaction, a ring opening reaction, and a transesterification reaction. Alternatively, a polyester polyol synthesized by a dehydration esterification reaction of neopentyl glycol and a dibasic acid is mixed with a polycaprolactone polyol synthesized by ring-opening reaction of ε-caprolactone with a polyhydric alcohol, and then the two are transesterified. The desired product can also be obtained by reaction. Alternatively, it can be synthesized by ring-opening polymerization of ε-caprolactone to a polyester polyol having a small molecular weight. These reactions are carried out at 130-240°C, preferably 140-240°C.
Perform at 230℃. If the temperature exceeds 250°C, not only the resin will be colored, but also a depolymerization reaction of caprolactone will occur, making it impossible to obtain the desired product. This reaction uses 0.05 to 1000 ppm of catalyst, preferably 0.1 to 100 ppm. As the catalyst, organic titanium compounds such as tetrabutyl titanate and tetrapropyl titanate, and tin compounds such as dibutyltin laurate, tin octylate, dibutyltin oxide, stannous chloride, stannous bromide, and stannous iodide may be used. Can be done. It is preferable to carry out the reaction while passing an inert gas such as nitrogen from the viewpoint of preventing coloring of the resin. The organic diisocyanates used in the production of the polyurethane of the present invention include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate,
Examples include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, toridine diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, xylene diisocyanate, hydrogenated 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, and 1,5-naphthalene diisocyanate. Examples of low molecular weight compounds having active hydrogen called chain extenders used in the practice of the present invention include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, Pentanediol, 1,6-hexanediol, ethylenediamine, propylenediamine, hydrazine, isophoronediamine, metaphenylenediamine, 4,4'-
Diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane, etc. can be used. The method for producing polyurethane in the present invention is to react a polyol with an excess organic diisocyanate to produce a prepolymer having terminal isocyanate groups, and then react with a chain extender such as a diol or diamine to produce a prepolymer that is made into a polyurethane. Any method can be employed, such as a method or a one-shot method in which polyurethane is produced by adding all the components at the same time. These polyurethanes can be produced without a solvent or in a solvent. As the solvent, one that is inert to isocyanate is used. For example, toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate,
Methyl ethyl ketone, dimethylformamide, tetrahydrofuran, etc. are used. The polycaprolactone polyester polyol urethane of the present invention not only has excellent water resistance, weather resistance, and heat resistance, but also has an excellent elastic recovery rate compared to conventional products. This is because polyester chains, such as adipate polyester, are partially inserted into the polycaprolactone polyol molecule, which causes polycaprolactone to exhibit some crystallinity. This can be explained by the fact that the structure of the crystalline crosslinking point becomes stronger.
This effect is particularly pronounced when neopentyl glycol is used to form polyester chains. The polyurethane of the present invention is very advantageously used in spandex, thermoplastic urethane elastomers, thermosetting urethane elastomers, hard and soft urethane foams, adhesives, artificial leathers, synthetic leathers, paints, and the like. Next, the present invention will be explained with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited by these. Example Chubu means parts by weight. Synthesis Example 1 3540 parts of adipic acid and neopentyl glycol were placed in a 4-necked flask equipped with a nitrogen inlet tube, thermometer, condenser for removing ester-formed water, and stirring device.
3466 parts and 0.053 parts of tetrabutyl titanate were charged, and the dehydration and esterification reaction was carried out at 140°C to 220°C for 27 hours, resulting in an acid value of 0.54KOHmg/g and a hydroxyl value.
A polyester polyol of 159.4 KOHmg/g (units will be omitted below) was obtained. 3364 parts of this polyester polyol, 6236 parts of ε-caprolactone, and tetrabutyl titanate.
A polycaprolactone polyester polyol having a hydroxyl value of 55.4, an acid value of 0.3, and a melting point of 4 to 5°C was obtained by adding 0.063 parts and heating and stirring at 190°C for 15 hours to perform a ring-opening reaction and a transesterification reaction of the lactone. The lactone content was 65.0% by weight. Synthesis Example 2 2369 parts of polyester polyol from adipic acid and neopentyl glycol obtained in Synthesis Example 1, 116.2 parts of ethylene glycol, ε-caprolactone
A polycaprolactone polyester polyol having a hydroxyl value of 56.3, an acid value of 0.6, and a melting point of 14 to 15°C was obtained by mixing 7918 parts of tetrabutyl titanate and 0.08 parts of tetrabutyl titanate and heating and stirring at 220°C for 8 hours. The lactone content was 76.1% by weight. Synthesis Example 3 695 parts of polyester polyol from adipic acid and neopentyl glycol obtained in Synthesis Example 1, 103 parts of ethylene glycol, ε-caprolactone
By mixing 4,503 parts of tetrabutyl titanate and 0.053 parts of tetrabutyl titanate and heating and stirring at 200°C for 12 hours, a polycaprolactone polyester polyol having a hydroxyl value of 55.2, an acid value of 0.34, and a melting point of 38 to 41°C was obtained. The lactone content was 85.0% by weight. Synthesis Example 4 Commercially available 1,4-butylene glycol adipate (trade name Nitsuporan N-4010, hydroxyl value 56.1KOH
mg/g) 280 parts to 65.1 parts of ethylene glycol, ε
- 1938.0 parts of caprolactone and 0.024 parts of tetrabutyl titanate were mixed and reacted at 220°C for 8 hours to obtain polycaprolactone polyester diol by transesterification of polycaprolactone and 1,4-butylene adipate. Hydroxyl value is 54.5, acid value
It was 0.07. The lactone content was 85%. Synthesis Comparative Example 1 Ethylene glycol was added to the same equipment as Synthesis Example 1.
632 parts of ε-caprolactone, 19,380 parts of ε-caprolactone, and 0.2 parts of tetrabutyl titanate were charged and reacted at 170°C for 5 hours to obtain polycaprolactone diol having a hydroxyl value of 56.2 and an acid value of 0.25. Examples 1, 2, 3, 4 and Comparative Example 1 Each polyol obtained in Synthesis Examples 1, 2, 3, 4 and Comparative Synthesis Example 1 was treated with 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) for chain extension. Agent 1,
A polyurethane resin was obtained by reacting 4-butylene glycol. The results are shown in Table 1. The composition is
NCO/OH=1.05, chain extender/polyol=2.0.

【表】 表1より本発明のポリウレタンはすぐれた弾性
回復性を有していることがわかる。 本発明のポリウレタンは優れた弾性回復性を有
するため弾性糸として有用であることを先に述べ
たが、以下にこの応用に関して詳述する。弾性糸
として利用する場合次のような範囲が特に実用的
である。 即ち、有機ジイソシアネートと分子内に2個以
上の活性水素を有する化合物とを反応させて得た
ポリウレタンより弾性糸を製造するに当り、上記
活性水素を有する化合物として、2価アルコー
ル、2塩基酸、そのエステル又はその無水物、ε
−カプロラクトン又は(及び)オキシカプロン酸
よりなり、且つ水酸基価35〜150KOHmg/g、好
ましくは40〜100KOHmg/g、更に好ましくは40
〜60KOHmg/gで、ε−カプロラクトン及びオ
キシカプロン酸含量が60〜95、好ましくは65〜90
重量%のポリカプロラクトンポリエステルジオー
ルを用いることを特徴とする弾性回復性が特に優
れ、耐熱性、耐アルカリ性の優れたポリウレタン
弾性糸の製造方法である。2価アルコールとして
は特にネオペンチルグリコール、1,4−ブチレ
ングリコール、1,6−ヘキサンジオールが好ま
しい。2塩基酸としてはアジピン酸、セバシン酸
又はそのエステルが好ましい。 触媒としてチタン化合物を選択すると、より弾
性回復性に優れた糸を提供できる。 特に弾性糸として優れた範囲について述べる
と、先に述べた合成反応によつて得られる本発明
のポリカプロラクトンポリエステルジオールは2
価アルコールと2塩基酸からなるポリエステルジ
オール末端にカプロラクトンが開環重合したポリ
カプロラクトン連鎖とポリエステル連鎖から成る
完全なブロツク共重合体構造ではない。ポリカプ
ロラクトン重合体の中に2価アルコールと2塩基
酸の残基がエステル交換反応によつてランダムに
分布したランダム共重合体構造を含む。このこと
は2価アルコールと2塩基酸からなるポリエステ
ルジオールにε−カプロラクトンを開環させて得
たブロツク共重合体を更に加熱すると、融点及び
溶融粘度が次第に低下し、一定の値になることに
よつて証明できる。即ち、ブロツク共重合体がエ
ステル交換反応によつてランダム共重合体構造に
変化し、共重合体の結晶性が低下するためであ
る。 以上のようなポリカプロラクトンポリエステル
ジオールを通常の方法で紡糸すればよい。 また、ポリウレタン弾性糸の安定剤として、通
常の酸化防止剤、紫外線吸収剤、防カビ剤、熱劣
化安定剤、加水分解防止剤等、更に、酸化チタン
等のフイラー、顔料等の添加も行なうことができ
る。 特に加水分解防止剤としては、カルボジイミド
系化合物、例えばスタバツクゾールI、P(バイ
エル(株)の商品名)等の添加が有効である。 常法の如くして合成した線状ポリウレタン弾性
重合体は、湿式法、乾式法及び溶融法のいずれの
方法でも紡糸することができる。 本発明のポリカプロラクトンポリエステルジオ
ール系ウレタン弾性糸は耐水性、耐候性、耐熱性
にすぐれているのみならず、従来品と比べ弾性回
復率がすぐれている。これはポリカプロラクトン
ジオールの分子中に例えばアジペートポリエステ
ルの如きポリエステル鎖の構成成分である2価ア
ルコール残基、2塩基酸残基がランダムに部分的
に挿入されているため、ポリカプロラクトンの結
晶性が若干みだされるため、ポリウレタンの鎖延
長剤とジイソシアネートとのくりかえし部分であ
る結晶性架橋点の構造がより強固となるためであ
ると説明できる。 本発明のポリウレタン弾性糸は衣料用として単
独もしくは他の繊維と混紡し、くつ下、女性の下
着であるブラジヤー、パンテイー等のフアンデー
シヨン、更には工業用の弾性布等広い用途に用い
ることができる。 次に本発明によつて紡糸する応用例を示す。 応用例1〜3及び応用比較例1、2 合成例1、3、4で得られたポリカプロラクト
ンポリエステルジオール、合成比較例1のポリカ
プロラクトンジオール及び後述する合成比較例2
のポリエチレンアジペートジオールに4,4′−ジ
フエニルメタンジイソシアネート(MDI)と連
延長剤の1,4−ブチレングリコールを135℃で
ウレタン化反応を行ないポリウレタンエラストマ
ーを得た。これらはイソシアネート基/水酸基=
1.05(当量比)、鎖延長剤/長鎖ジオール=1.19
(モル比)になるように配合した。こうして得ら
れたポリウレタンエラストマーは押出機を用いて
溶融紡糸を行なつた。紡糸温度を180〜220℃の範
囲で調節し、糸の伸度が400%になるようにした。
更に押出速度と引取り速度の比を調節し、5倍延
伸された1.4万デニールのウレタン弾性糸を得た。
これらの弾性糸の物性及び耐熱性、耐アルカリ性
を測定し表2、3に示した。尚合成例1、合成例
3、合成例4で得た生成物のラクトン含量は各々
65.0%、85.0%、85.0%であつた。 合成比較例 2 合成例1と同様の装置にエチレングリコール
750部、アジピン酸1537部、テトラブチルチタネ
ート0.023部と仕込み、170℃で30時間脱水エステ
ル化反応を行ない、酸価0.70、水酸基価53.4のポ
リエステルジオールを得た。
Table 1 shows that the polyurethane of the present invention has excellent elastic recovery properties. It was mentioned above that the polyurethane of the present invention has excellent elastic recovery properties and is therefore useful as an elastic yarn, and this application will be described in detail below. When used as an elastic yarn, the following range is particularly practical. That is, when producing elastic threads from polyurethane obtained by reacting an organic diisocyanate with a compound having two or more active hydrogens in the molecule, the active hydrogen-containing compounds include dihydric alcohols, dibasic acids, its ester or its anhydride, ε
- consists of caprolactone or (and) oxycaproic acid, and has a hydroxyl value of 35 to 150 KOHmg/g, preferably 40 to 100 KOHmg/g, more preferably 40
~60KOHmg/g, ε-caprolactone and oxycaproic acid content 60-95, preferably 65-90
This method uses polycaprolactone polyester diol in an amount of % by weight, and has particularly excellent elastic recovery properties, as well as excellent heat resistance and alkali resistance. As the dihydric alcohol, neopentyl glycol, 1,4-butylene glycol, and 1,6-hexanediol are particularly preferred. The dibasic acid is preferably adipic acid, sebacic acid or an ester thereof. When a titanium compound is selected as a catalyst, a yarn with better elastic recovery can be provided. In particular, to describe the range of excellent elastic yarns, the polycaprolactone polyester diol of the present invention obtained by the above-mentioned synthesis reaction has 2
It does not have a complete block copolymer structure consisting of a polycaprolactone chain and a polyester chain, in which caprolactone is ring-opened and polymerized at the end of a polyester diol consisting of a hydrolic alcohol and a dibasic acid. The polycaprolactone polymer contains a random copolymer structure in which dihydric alcohol and dibasic acid residues are randomly distributed through transesterification. This means that when a block copolymer obtained by ring-opening ε-caprolactone in a polyester diol consisting of a dihydric alcohol and a dibasic acid is further heated, its melting point and melt viscosity gradually decrease until they reach a constant value. I can prove it. That is, the block copolymer changes into a random copolymer structure through the transesterification reaction, and the crystallinity of the copolymer decreases. The polycaprolactone polyester diol as described above may be spun by a conventional method. In addition, as stabilizers for polyurethane elastic threads, usual antioxidants, ultraviolet absorbers, antifungal agents, heat deterioration stabilizers, hydrolysis inhibitors, etc., as well as fillers such as titanium oxide, pigments, etc. should be added. Can be done. Particularly effective as a hydrolysis inhibitor is the addition of carbodiimide compounds such as Stavaxol I, P (trade name of Bayer AG). A linear polyurethane elastic polymer synthesized by a conventional method can be spun by any of the wet method, dry method, and melt method. The polycaprolactone polyester diol-based urethane elastic yarn of the present invention not only has excellent water resistance, weather resistance, and heat resistance, but also has a higher elastic recovery rate than conventional products. This is because dihydric alcohol residues and dibasic acid residues, which are components of polyester chains such as adipate polyester, are partially inserted at random into the polycaprolactone diol molecule, which reduces the crystallinity of polycaprolactone. This can be explained by the fact that the structure of the crystalline crosslinking point, which is a repeating portion of the chain extender and diisocyanate of the polyurethane, becomes stronger. The polyurethane elastic yarn of the present invention can be used alone or mixed with other fibers for clothing, and can be used in a wide range of applications such as foundations such as socks, women's underwear such as bras and panties, and even industrial elastic fabrics. . Next, an application example of spinning according to the present invention will be shown. Application Examples 1 to 3 and Application Comparative Examples 1 and 2 Polycaprolactone polyester diol obtained in Synthesis Examples 1, 3, and 4, polycaprolactone diol of Synthesis Comparative Example 1, and Synthesis Comparative Example 2 described below
A polyurethane elastomer was obtained by subjecting polyethylene adipate diol to a urethane reaction with 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and 1,4-butylene glycol as a chain extender at 135°C. These are isocyanate group/hydroxyl group =
1.05 (equivalent ratio), chain extender/long chain diol = 1.19
(molar ratio). The polyurethane elastomer thus obtained was melt-spun using an extruder. The spinning temperature was adjusted in the range of 180 to 220°C so that the elongation of the yarn was 400%.
Furthermore, the ratio of extrusion speed and take-up speed was adjusted to obtain a urethane elastic yarn of 14,000 denier that had been stretched five times.
The physical properties, heat resistance, and alkali resistance of these elastic yarns were measured and shown in Tables 2 and 3. The lactone content of the products obtained in Synthesis Example 1, Synthesis Example 3, and Synthesis Example 4 is
They were 65.0%, 85.0%, and 85.0%. Synthesis Comparative Example 2 Ethylene glycol was added to the same equipment as Synthesis Example 1.
750 parts of adipic acid, 1537 parts of adipic acid, and 0.023 parts of tetrabutyl titanate, and a dehydration esterification reaction was carried out at 170°C for 30 hours to obtain a polyester diol having an acid value of 0.70 and a hydroxyl value of 53.4.

【表】【table】

【表】 以上の応用例において用いた評価の方法につい
て説明する。 注(A) 100%伸長時応力保持率 試験片を100%伸長した状態で10分間保持し
た時の応力保持率であり、以下の式で表わす。 100%伸長時応力保持率=100%伸長したまま10分
間経過後の応力/100%伸長した直後の応力×100(%)
注(B) 200%伸長20℃長時間伸長歪 試験片を200%伸長した状態で20℃で24時間
保持した後、緊張を開放し、一定時間経過後の
歪を測定したものであつて、24−10′は緊張開
放後10分間経過したときの歪であり24−24は緊
張開放後24時間経過したときの歪であり、次式
で表わす。 200%伸長20℃長時間伸長歪 =l′−l/l×100(%) l:伸長前の標線間の長さ l′:伸長し、緊張開放後、一定時間経過後の標
線間の長さ 注(C) 繰返し伸長歪 最大伸長で20回繰返し伸長した後、緊張を開
放して10分後の歪を測定したものであり、次式
で表わす。 繰返し伸長歪=l″−l/l×100(%) l:伸長前の標線間の長さ l″:20回繰返し伸長した後、緊張を開放して10
分後の標線間の長さ 注(D) クリープ 試験片に応力が1g/1000dになるように荷
重をかけ、昇温してゆき伸度が40%伸べた時の
温度を測定する。 注(E) 切断温度 試験片に応力が1g/1000dになるように荷
重をかけ温度上昇(任意の速度)を行ない試験
片が切断する時の温度を測定する。 注(F) 破断伸度及び伸長時応力 JIS K6301−1に準ずる。 注(G) 耐アルカリ性 10%カセイソーダ水溶液中に3時間煮沸す
る。その後注(A)の処方において200%伸長し100
%応力保持率を測定する。 表2及び表3より本発明のポリウレタン弾性糸
はすぐれた弾性回復性を有し、且つすぐれた耐熱
性、耐アルカリ性を有していることがわかる。
[Table] The evaluation method used in the above application example is explained. Note (A) Stress retention rate at 100% elongation This is the stress retention rate when a test piece is held at 100% elongation for 10 minutes, and is expressed by the following formula. Stress retention rate at 100% elongation = Stress after 10 minutes of 100% elongation / Stress immediately after 100% elongation x 100 (%)
Note (B) Long-term elongation strain at 200% elongation at 20°C. After holding the test piece at 20°C for 24 hours at 200% elongation, the tension was released and the strain was measured after a certain period of time. 24-10' is the strain when 10 minutes have passed after releasing the tension, and 24-24 is the strain when 24 hours have passed after releasing the tension, which is expressed by the following equation. 200% elongation at 20℃ long-term elongation strain = l' - l/l x 100 (%) l: Length between the marked lines before elongation l': Between the marked lines after a certain period of time after elongation and tension release Length Note (C) Repeated extension strain The strain was measured 10 minutes after the tension was released after 20 repeated extensions at maximum extension, and is expressed by the following formula. Cyclic elongation strain = l″-l/l×100 (%) l: Length between gauge lines before elongation l″: After 20 repeated elongations, release the tension and
Length between marked lines after minutes Note (D) Creep A load is applied to the test piece so that the stress becomes 1 g/1000 d, and the temperature is measured when the elongation increases by 40% as the temperature increases. Note (E) Cutting temperature: Apply a load to the test piece so that the stress becomes 1 g/1000 d, raise the temperature (at an arbitrary speed), and measure the temperature when the test piece cuts. Note (F) Elongation at break and stress at extension Based on JIS K6301-1. Note (G) Alkali resistance Boil in 10% caustic soda aqueous solution for 3 hours. After that, the prescription for Note (A) increased by 200% to 100%.
Measure the % stress retention. Tables 2 and 3 show that the polyurethane elastic yarn of the present invention has excellent elastic recovery properties, as well as excellent heat resistance and alkali resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 有機ジイソシアネートと分子内に2個以上の
活性水素を有する化合物とを反応させてポリウレ
タンを製造するに当り、上記活性水素を有する化
合物として、ネオペンチルグリコールとアジピン
酸の脱水エステル化反応によつて合成されたポリ
エステルポリオールとε−カプロラクトンとのエ
ステル交換反応により得られた、平均分子量500
〜5000で、ε−カプロラクトン含量が40〜95重量
%のポリカプロラクトンポリエステルポリオール
を用いることを特徴とする弾性回復性のすぐれた
ポリウレタンの製造方法。
1. When producing polyurethane by reacting an organic diisocyanate with a compound having two or more active hydrogens in the molecule, the above-mentioned active hydrogen-containing compound is produced by a dehydration esterification reaction of neopentyl glycol and adipic acid. An average molecular weight of 500 obtained by the transesterification reaction of synthesized polyester polyol and ε-caprolactone.
5,000 and an ε-caprolactone content of 40 to 95% by weight.
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