JPH0135006B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0135006B2
JPH0135006B2 JP56026489A JP2648981A JPH0135006B2 JP H0135006 B2 JPH0135006 B2 JP H0135006B2 JP 56026489 A JP56026489 A JP 56026489A JP 2648981 A JP2648981 A JP 2648981A JP H0135006 B2 JPH0135006 B2 JP H0135006B2
Authority
JP
Japan
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molecular weight
weight
polyol
elastomer
parts
Prior art date
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Expired
Application number
JP56026489A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57139115A (en
Inventor
Kozo Ootani
Masahiro Ushio
Yoshimichi Sakurai
Hisateru Adachi
Yoshiharu Ootsuka
Yoshio Yamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Tire Corp
Original Assignee
Toyo Tire and Rubber Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Tire and Rubber Co Ltd filed Critical Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Priority to JP56026489A priority Critical patent/JPS57139115A/en
Publication of JPS57139115A publication Critical patent/JPS57139115A/en
Publication of JPH0135006B2 publication Critical patent/JPH0135006B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は耐熱性に優れ且つ高弾性率を有するウ
レタンエラストマー、更に詳しくは従来のウレタ
ンエラストマーでは得られなかつた高度の曲げ弾
性率と低値の温度指数を有する高生産性のRIM
(Reaction Injection Molding)に好適なウレタ
ンエラストマーに関する。 従来のこの種曲げ弾性率の優れたRIM用ウレ
タンエラストマーとしては高分子量ポリオキシア
ルキレンポリオール又はグラフトコポリマーポリ
オールに対し、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又は1,4−
ブタンジオールのような分子末端に2ケの活性水
素を有する低分子量ヒドロキシ化合物を鎖伸長剤
として混合し、これに芳香族系ポリイソシアネー
トを反応させて得られるエラストマーが用いられ
ていた。しかし斯かるポリウレタンエラストマー
の曲げ弾性率は優れているとしても、せいぜい
5000Kg/cm2程度以下であり、その用途も自動車用
バンパー、マツトガード、サイドシールド等に限
定されている。 一般にウレタンエラストマーの場合、曲げ弾性
率を向上させるためには例えばエチレングリコー
ルのような分子量約200以下の低分子量ヒドロキ
シ化合物を大量に配合してその目的を達成する方
法がとられているが、この方法では高分子量ポリ
オールと低分子量ヒドロキシ化合物の相溶性が著
しく悪く均質な原液状態の保持が困難である。ま
た得られるエラストマーの脆性が増加するので十
分なグリーン強度(例えば脱型時の曲げ強度)が
得にくいため生産性が向上しない等の欠点を有し
ている。 また曲げ弾性率を向上させる他の方法としては
高分子量のポリオキシアルキレンポリオール又は
グラフトコポリマーポリオールに対しエチレング
リコール、1,4−ブタンジオールのような分子
末端に2ケの活性水素を有する低分子量ヒドロキ
シ化合物と補助架橋剤としてのアニリンのアルキ
レンオキサイド付加ポリオール(例えば三井日曹
ウレタン社の「KA−500」)を混合し、これに芳
香族系ポリイソシアネートを反応させる方法があ
り、この方法では該補助架橋剤が低分子量ヒドロ
キシ化合物と高分子量ポリオールの相溶性を改良
するものと考えられ、低分子量ヒドロキシ化合物
を大量に配合可能で、得られるエラストマーの弾
性率も10000Kg/cm2に達することが可能である。
しかしこのエラストマーは耐熱性に劣り且つ弾性
率の温度指数(温度依存性)が大きい欠点を有す
る。この種の高弾性率エラストマーの用途として
自動車のフエンダー等外板があるが、塗装が不可
欠であり、塗装工程の焼付中に製品の変形をもた
らす耐熱性の欠如は致命的な欠点である。 本発明はこれらの従来の欠点を解消するもので
あり、ポリオール成分として特定のポリエステル
ポリオールを存在させることにより、ウレタンエ
ラストマーの微視的構造はより均質化され、更に
高分子量ポリエーテルポリオールとポリエステル
ポリオールが分子状態で混合されるため高弾性率
と優れた耐熱性を有し、且つ弾性率の温度依存性
が低く同時に高生産性RIMに好適なウレタンエ
ラストマーを提供するものである。 即ち本発明は、 (1) スチレンアクリロニトリルを主体とするビニ
ル化合物をグラフト重合して得られるものであ
つて、その官能基数が2.1〜3であり、且つ平
均分子量が2000〜8000の高分子量重合体ポリオ
ール100重量部、 (2) フタル酸残基を少くとも30重量%及び水酸基
を少くとも2ケ有する平均分子量が300〜2000
であるポリエステルポリオール約10〜40重量
部、 (3) 分子量400以上の鎖伸長剤25〜50重量部、及
び (4) ポリイソシアネートをNCOインデツクスが
約1.05〜1.15となるように調整し必要に応じ反
発泡剤の存在下に反応させることを特徴とする
常温下の曲げ弾性率が5000(Kg/cm2)以上を有
する耐熱・高弾性率ウレタンエラストマーの製
造方法に係るものである。 本発明で用いられるグラフト重合体ポリオール
はスチレン・アクリロニトリルを主体とするビニ
ル化合物をポリエーテルポリオールもしくはポリ
エステルポリオールにグラフト重合して得られる
重合体ポリオールである。上記においてアクリロ
ニトリルはその10重量%以内の範囲においてメチ
ルアクリレート又はメチルメタクリレートで置換
しても良い。また上記ポリオールとしては例えば
ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロ
ピレングリコール、ポリオキシプロピレン・オキ
シエチレングリコール、ポリオキシブチレングリ
コール等のポリエーテルポリオール、ポリエステ
ルポリオール等を例示することができる。 斯かるグラフト重合体ポリオールの官能基数は
2〜3が好適であり、また、その平均分子量は
2000〜8000が好ましい。分子量が2000未満のポリ
オールの場合には生成エラストマーの物性、特に
弾性率の温度指数が顕著に悪く(大きく)なり、
また耐衝撃性の低下もみられる。また分子量が
8000を越えると高分子量すぎてその反応性が低下
し、他成分との反応性のバランスが崩れるという
欠点がある。本発明の上記ポリオールはその末端
基は約20〜100%を1級OH化してその反応性を
高めたものが好ましい。 本発明で用いられるポリエステルポリオールは
フタル酸残基を少くとも30重量%、好ましくは少
なくとも50重量%含み、2〜8個、好ましくは2
〜5個の水酸基を有する、平均分子量が300〜
2000、好ましくは500〜1500のポリヒドロキシ化
合物である。斯かるポリエステルポリオールは例
えば多価の、好ましくは2価の任意的には3〜5
価のアルコールと、フタル酸及び任意的にはその
他の多塩基性の好ましくは二塩基性のカルボン酸
との反応生成物である。ポリエステルポリオール
の製造には、遊離のフタル酸及びポリカルボン酸
を使用する代りに対応する酸無水物又は対応する
低級アルコールの酸エステルを使用してもよい。
フタル酸としてはオルソフタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸を使用できる。その他の任意的
なカルボン酸としては、脂肪族、脂環式、芳香族
であつてもよく、たとえば、アジピン酸、コハク
酸、アゼライン酸、マレイン酸、無水マレイン
酸、フマル酸、セバシン酸などがあげられる。好
適な多価アルコールは、脂肪族、脂環式、複素環
式、芳香族の少なくとも2個の水酸基をもつ化合
物で、たとえば、エチレングリコール、プロピレ
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、1,3−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、ペンタエリスリトール、ネオペン
チルグリコール、マンニトール、ソルビトール、
グルコース、シユクロース、4,4′−ジヒドロキ
シジフエニルプロパンなどが挙げられる。又多価
アルコールとしては、ポリオキシプロピレングリ
コール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオ
キシブチレングリコールのようなポリオールも使
用できる。又ε−カプロラクトンなどのラクトン
又はω−ヒドロキシカプロン酸などのヒドロキシ
カルボン酸も出発原料として使用できる。ポリエ
ステルポリオールの分子量は300未満だと、耐衝
撃性の低下と弾性率の温度依存性が大きくなる。
分子量が2000を越えると他成分との相溶性が低下
する。フタル酸残基含有率が30%未満であれば、
耐熱性が劣化り弾性率も低下する。 本発明で用いられる鎖伸長剤としては、エチレ
ングリコール及び/又は1,4ブタンジオールが
好適である。又任意的には分子量400以下の少な
くとも2個のOH基を含む化合物を、エチレング
リコール及び/又は1,4−ブタンジオールに混
合して使用することができる。上記化合物として
は、1,3−ブタンジオール、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、1,6−ヘキサンジオール、4,4′−ジ
ヒドロキシジフエニルプロパン、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、トリエタノールアミン、
ペンタエリスリトール、ソルビトール、グリコー
ス、シユクロース及びこれらにアルキレンオキサ
イドを付加させて得られる、ポリエチレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレン
グリコールなどが挙げられる。この鎖伸長剤の分
子量は400を越える場合には、弾性率の温度依存
性が大きくなる。好ましい分子量は32〜200の範
囲である。 本発明において好ましい配合比は(1)のポリオー
ル成分100重量部に対して、(2)のポリエステルポ
リオールを約10〜40重量部、(3)の鎖伸長剤を約25
〜50重量部の範囲である。 本発明において用いるポリイソシアネートは、
2,4及び2,6−トリレンジイソシアネートお
よびこれらの異性体混合物(TDI)、4,4′−ジ
フエニルメタンジイソシアネート(MDI)を主
体とするものであり、なかでもMDIが好適であ
る。又特にその一部をカルボジイミド化変性した
液状MDI、またアニリン−ホルムアルデヒド縮
合を行ない次にホスゲン化して得られるポリフエ
ニルポリメチレンポリイソシアネート(粗製
MDI)が好ましく、これらの混合物も好適であ
る。更にポリイソシアネートは上記もしくは低分
子量ポリオールもしくは、ポリエステルポリオー
ルの一部又は全部とのプレポリマーとして用いる
ことも可能である。 本発明においてはポリオール成分とイソシアネ
ート成分の反応比は、この種ウレタンエラストマ
ーにおいて通常用いられる量比でよく、イソシア
ネート基/活性水素の当量比(すなわちNCOイ
ンデツクス)において1.05〜1.15の範囲に調整し
て反応させるのが好ましい。NCOインデツクス
が1.05より低いと得られるエラストマーの機械的
特性が低下し、1.15より高いと衝撃性が著しく低
下し、また離型時の寸法安定性が不良となり、2
次膨張して成型品の金型からの取出しが困難とな
る。 本発明においては低比重のポリウレタンエラス
トマーを得る目的で更に必要に応じて発泡剤の存
在下にエラストマーを製造することができる。発
泡剤としては例えばモノクロルトリフルオロメタ
ン、ジクロロメタンなどのような低沸点有機化合
物が好ましい。 本発明における高弾性率ウレタンエラストマー
の機械的強度を更に向上させるためには、無機系
の補強材を添加することができる。この場合適当
な無機系補強材としては、個々のフイラメントを
短く切つて、ウレタン原料に均一に分散し易くし
たミルドガラス繊維、またはフイラメントの集束
体を短く切つたチヨツプストランドガラス繊維等
がある。これらガラス繊維はシランカツプリング
剤を用いてその表面を処理したものを用いれば更
に物性が向上する。その他好ましい補強材として
はマイカ、ワラストナイト(Wollastonite)、各
種鉱物系繊維、カーボン繊維等がある。これら補
強材の充填量は生成ウレタンエラストマーに対し
約5〜30重量%が好適である。またその楔填方法
としては、ポリオール成分およびポリイソシアネ
ート成分のどちらに添加しても良いが、一般的に
はポリオール成分に配合して用いるのが好まし
い。補強剤を添加する場合は、その添加量にもよ
るがNCOインデツクスは、最大約1.15が好まし
い。これは補強剤に含まれる水分や補強剤表面の
活性水素とイソシアネートが反応するので、その
分NCOインデツクスを高くする必要があるため
である。ウレタンエラストマー成型時には、ポリ
オール成分の活性水素以外に不可避の水分が必ず
あり、これを考慮すれば、等当量となるNCOイ
ンデツクスは、経験的に1.05〜1.15の範囲であ
る。またOH成分とNCO成分の反応にはワンシヨ
ツト法またはプレポリマー法どちらでも選択でき
るが、後者の場合にはポリエステルポリオールの
一部又は全部をポリイソシアネート成分中に加え
ることによつて行うのが好ましい。 次に本発明を実施例にもとずき詳細に説明す
る。使用した配分材料及び試験法は以下のとおり
である。 (1) 配分材料 高分子量重合体ポリオール ポリマーポリオール POP31−28:三井日曹ポリウレタン社製 平均官能基数 約3 平均分子量 約6000 ポリエステルポリオール オルソフタル酸、1,6ヘキサンジオー
ル(55wt%)ジエチレングリコール
(21wt%)、トリメチロールプロパン
(24wt%)より成る、平均官能基数約3、
平均分子量約1150のポリエステルポリオー
ル オルソフタル酸、グルコース(45wt
%)、プロピレングリコール(55wt%)よ
り成る、平均官能基数約5、平均分子量約
650のポリエステルポリオール アジピン酸、ジエチレングリコール
(50wt%)エチレングリコール(50wt%)
より成る、平均官能基数2、平均分子量約
1500の比較用ポリエステルポリオール アニリン・アルキレンオキサイド付加物
KA500:三井日曹ウレタン社製 ポリイソシアネート CL02 三井日曹ウレタン社製、液状変
性MDI NCO 約29% MTL 三井日曹ウレタン社製、液状変
性MDI NCO 約29% (2) 物性試験法 曲げ弾性率;ASTM D790−71に準拠 温度指数;−30℃と70℃に於ける曲げ弾性
率の商(−30℃/70℃) ヒートサグ(加熱垂れ試験) 150mm(長さ)×25mm(巾)×3mm(厚み)
の試験片を100mmオーバーハングして150℃の
恒温槽に水平に放置し、1時間後に取り出し
室温にてそのまま30分間放置後、先端の垂れ
量を測定する。 実施例 1〜4 第1表に記載の各実施例につき、それぞれ各成
分を高圧型射出成形機(Krauss Maffei PU80/
40)を用いて50±5℃に保たれた厚み3mmの平板
形状モールド(鉄製)へ、比重1.00になるように
調製した所要量を混合注型して6種のウレタンエ
ラストマーを得た。得られたウレタンエラストマ
ーより切り出した試験片について、各種物性試験
を行い、その結果を同様に第1表に示した。なお
NCOインデツクスは1.05となるように調整した。 比較例 1〜3 実施例1〜6で用いた配合中のポリエステルポ
リオールの代りに、アニリン・アルキレンオキサ
イド付加物及び/又はアジピン酸系ポリエステル
ポリオールを用いて、他は同様にして行つた結
果を第2表に示す。なお、ポリエステルポリオー
ルは、他のポリオール成分との相溶性が悪いの
で、ポリイソシアネートとあらかじめ50℃で混
合、溶解せしめて後使用した。
The present invention is a urethane elastomer that has excellent heat resistance and a high elastic modulus, and more specifically, a highly productive RIM that has a high flexural modulus and a low temperature index that have not been obtained with conventional urethane elastomers.
The present invention relates to a urethane elastomer suitable for (Reaction Injection Molding). Conventional urethane elastomers for RIM with excellent flexural modulus include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, or 1,4-
An elastomer obtained by mixing a low molecular weight hydroxy compound having two active hydrogen atoms at the molecular end, such as butanediol, as a chain extender and reacting the mixture with an aromatic polyisocyanate has been used. However, even if the flexural modulus of such polyurethane elastomers is excellent, it is at best
It is approximately 5000Kg/cm 2 or less, and its uses are limited to automobile bumpers, pine guards, side shields, etc. Generally speaking, in the case of urethane elastomers, in order to improve the flexural modulus, a large amount of a low molecular weight hydroxy compound with a molecular weight of about 200 or less, such as ethylene glycol, is blended in to achieve this objective. In this method, the compatibility between the high molecular weight polyol and the low molecular weight hydroxy compound is extremely poor and it is difficult to maintain a homogeneous stock solution state. Further, since the brittleness of the obtained elastomer increases, it is difficult to obtain sufficient green strength (for example, bending strength during demolding), so that productivity cannot be improved. Other methods for improving the flexural modulus include using ethylene glycol, 1,4-butanediol, and other low-molecular-weight hydroxyl compounds with two active hydrogen atoms at the molecular ends, for example, for high-molecular-weight polyoxyalkylene polyols or graft copolymer polyols. There is a method of mixing a compound and an alkylene oxide addition polyol of aniline (for example, "KA-500" manufactured by Mitsui Nisso Urethane Co., Ltd.) as an auxiliary crosslinking agent, and reacting the mixture with an aromatic polyisocyanate. It is thought that the crosslinking agent improves the compatibility between the low molecular weight hydroxy compound and the high molecular weight polyol, and it is possible to incorporate a large amount of the low molecular weight hydroxy compound, and the elastic modulus of the resulting elastomer can reach 10,000 kg/ cm2 . be.
However, this elastomer has the drawbacks of poor heat resistance and a large temperature index (temperature dependence) of the elastic modulus. This type of high modulus elastomer is used for the exterior panels of automobile fenders, etc., but painting is essential, and the lack of heat resistance, which causes deformation of the product during baking in the painting process, is a fatal drawback. The present invention eliminates these conventional drawbacks, and by including a specific polyester polyol as a polyol component, the microscopic structure of the urethane elastomer is made more homogeneous, and furthermore, the microscopic structure of the urethane elastomer is made more homogeneous. The present invention provides a urethane elastomer that has a high elastic modulus and excellent heat resistance because it is mixed in the molecular state, and has a low temperature dependence of the elastic modulus, and is suitable for high-productivity RIM. That is, the present invention provides: (1) A high molecular weight polymer obtained by graft polymerization of a vinyl compound mainly composed of styrene acrylonitrile, the number of functional groups thereof is 2.1 to 3, and the average molecular weight is 2000 to 8000. 100 parts by weight of polyol, (2) having at least 30% by weight of phthalic acid residues and at least 2 hydroxyl groups and an average molecular weight of 300 to 2000;
about 10 to 40 parts by weight of a polyester polyol, (3) 25 to 50 parts by weight of a chain extender having a molecular weight of 400 or more, and (4) polyisocyanate so that the NCO index is about 1.05 to 1.15, and as necessary. The present invention relates to a method for producing a heat-resistant, high-modulus urethane elastomer having a flexural modulus of 5000 (Kg/cm 2 ) or more at room temperature, which is characterized in that the reaction is carried out in the presence of a repellent foaming agent. The graft polymer polyol used in the present invention is a polymer polyol obtained by graft polymerizing a vinyl compound mainly composed of styrene/acrylonitrile to a polyether polyol or a polyester polyol. In the above, acrylonitrile may be replaced with methyl acrylate or methyl methacrylate within 10% by weight. Examples of the polyols include polyether polyols such as polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polyoxypropylene/oxyethylene glycol, and polyoxybutylene glycol, and polyester polyols. The number of functional groups of such a graft polymer polyol is preferably 2 to 3, and the average molecular weight is
2000-8000 is preferred. In the case of a polyol with a molecular weight of less than 2000, the physical properties of the produced elastomer, especially the temperature index of the elastic modulus, will be significantly worse (larger).
There is also a decrease in impact resistance. Also, the molecular weight
If it exceeds 8,000, the molecular weight is too high and its reactivity decreases, resulting in a disadvantage that the balance of reactivity with other components is lost. The polyol of the present invention preferably has about 20 to 100% of its terminal groups converted into primary OH to increase its reactivity. The polyester polyol used in the present invention contains at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight, of phthalic acid residues, with 2 to 8, preferably 2
~Has 5 hydroxyl groups, average molecular weight ~300
2000, preferably 500 to 1500 polyhydroxy compounds. Such polyester polyols are, for example, polyvalent, preferably divalent, optionally 3 to 5
It is the reaction product of a hydric alcohol with phthalic acid and optionally other polybasic, preferably dibasic, carboxylic acids. Instead of using free phthalic acid and polycarboxylic acid, the corresponding acid anhydrides or the corresponding acid esters of lower alcohols may be used in the production of polyester polyols.
Orthophthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid can be used as the phthalic acid. Other optional carboxylic acids may be aliphatic, cycloaliphatic, aromatic, such as adipic acid, succinic acid, azelaic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, sebacic acid, etc. can give. Suitable polyhydric alcohols are aliphatic, cycloaliphatic, heterocyclic, aromatic compounds having at least two hydroxyl groups, such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, 1,4-
Butanediol, 1,3-butanediol, 1,
6-hexanediol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, neopentyl glycol, mannitol, sorbitol,
Examples include glucose, sucrose, 4,4'-dihydroxydiphenylpropane, and the like. Further, as the polyhydric alcohol, polyols such as polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene glycol, and polyoxybutylene glycol can also be used. Lactones such as ε-caprolactone or hydroxycarboxylic acids such as ω-hydroxycaproic acid can also be used as starting materials. If the molecular weight of the polyester polyol is less than 300, the impact resistance will decrease and the temperature dependence of the elastic modulus will increase.
When the molecular weight exceeds 2000, compatibility with other components decreases. If the phthalate residue content is less than 30%,
Heat resistance deteriorates and elastic modulus also decreases. As the chain extender used in the present invention, ethylene glycol and/or 1,4 butanediol are suitable. Optionally, a compound containing at least two OH groups having a molecular weight of 400 or less can be used mixed with ethylene glycol and/or 1,4-butanediol. The above compounds include 1,3-butanediol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,6-hexanediol, 4,4'-dihydroxydiphenylpropane, glycerin, trimethylolpropane, triethanolamine,
Examples include pentaerythritol, sorbitol, glycose, sucrose, and polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polybutylene glycol obtained by adding alkylene oxide to these. When the molecular weight of the chain extender exceeds 400, the temperature dependence of the elastic modulus becomes large. The preferred molecular weight ranges from 32 to 200. In the present invention, the preferred blending ratio is about 10 to 40 parts by weight of the polyester polyol (2) and about 25 parts by weight of the chain extender (3) to 100 parts by weight of the polyol component (1).
~50 parts by weight. The polyisocyanate used in the present invention is
It mainly consists of 2,4 and 2,6-tolylene diisocyanate, their isomer mixtures (TDI), and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), with MDI being particularly preferred. In particular, liquid MDI partially modified by carbodiimide, and polyphenylpolymethylene polyisocyanate (crude) obtained by aniline-formaldehyde condensation and then phosgenation.
MDI) are preferred, and mixtures thereof are also suitable. Furthermore, the polyisocyanate can also be used as a prepolymer with part or all of the above-mentioned or low molecular weight polyols or polyester polyols. In the present invention, the reaction ratio between the polyol component and the isocyanate component may be a ratio commonly used in this type of urethane elastomer, and the isocyanate group/active hydrogen equivalent ratio (i.e., NCO index) may be adjusted to a range of 1.05 to 1.15. It is preferable to react. If the NCO index is lower than 1.05, the mechanical properties of the resulting elastomer will deteriorate, and if it is higher than 1.15, the impact strength will be significantly reduced, and the dimensional stability during mold release will be poor, resulting in
The product then expands, making it difficult to remove the molded product from the mold. In the present invention, in order to obtain a polyurethane elastomer having a low specific gravity, the elastomer may be produced in the presence of a blowing agent if necessary. The blowing agent is preferably a low boiling point organic compound such as monochlorotrifluoromethane or dichloromethane. In order to further improve the mechanical strength of the high modulus urethane elastomer in the present invention, an inorganic reinforcing material can be added. In this case, suitable inorganic reinforcing materials include milled glass fiber, which is made by cutting individual filaments into short pieces to facilitate uniform dispersion in the urethane raw material, or chipped strand glass fiber, which is made by cutting a bundle of filaments into short pieces. . If the surface of these glass fibers is treated with a silane coupling agent, the physical properties will be further improved. Other preferred reinforcing materials include mica, Wollastonite, various mineral fibers, and carbon fibers. The loading amount of these reinforcing materials is preferably about 5 to 30% by weight based on the urethane elastomer produced. As for the wedge-filling method, it may be added to either the polyol component or the polyisocyanate component, but it is generally preferable to use it by blending it into the polyol component. When adding a reinforcing agent, the NCO index is preferably about 1.15 at most, although it depends on the amount added. This is because the isocyanate reacts with the water contained in the reinforcing agent and the active hydrogen on the surface of the reinforcing agent, so it is necessary to increase the NCO index accordingly. When molding a urethane elastomer, there is inevitably moisture in addition to the active hydrogen of the polyol component, and taking this into account, the NCO index for equivalence is empirically in the range of 1.05 to 1.15. Further, for the reaction of the OH component and the NCO component, either the one-shot method or the prepolymer method can be selected, but in the latter case, it is preferable to carry out the reaction by adding part or all of the polyester polyol to the polyisocyanate component. Next, the present invention will be explained in detail based on examples. The distribution materials and test methods used are as follows. (1) Distribution material High molecular weight polymer polyol Polymer polyol POP31-28: Manufactured by Mitsui Nisso Polyurethane Co., Ltd. Average number of functional groups: Approx. 3 Average molecular weight: Approx. 6000 Polyester polyol Orthophthalic acid, 1,6 hexanediol (55wt%), diethylene glycol (21wt%) , consisting of trimethylolpropane (24wt%), with an average functional group number of about 3,
Polyester polyol with average molecular weight of approximately 1150 Orthophthalic acid, glucose (45wt
%), propylene glycol (55wt%), average number of functional groups approximately 5, average molecular weight approximately
650 Polyester Polyol Adipic Acid, Diethylene Glycol (50wt%) Ethylene Glycol (50wt%)
consisting of an average number of functional groups of 2 and an average molecular weight of approx.
1500 comparative polyester polyol Aniline alkylene oxide adduct
KA500: Polyisocyanate manufactured by Mitsui Nisso Urethane Co., Ltd. CL02 Manufactured by Mitsui Nisso Urethane Co., Ltd., liquid modified MDI NCO approximately 29% MTL manufactured by Mitsui Nisso Urethane Co., Ltd., liquid modified MDI NCO approximately 29% (2) Physical property test method Flexural modulus; Conforms to ASTM D790-71 Temperature index: Quotient of flexural modulus at -30℃ and 70℃ (-30℃/70℃) Heat sag (heat sag test) 150mm (length) x 25mm (width) x 3mm ( thickness)
The test piece was left horizontally in a constant temperature bath at 150°C with a 100 mm overhang, and after 1 hour it was taken out and left at room temperature for 30 minutes, after which the amount of sag at the tip was measured. Examples 1 to 4 For each example listed in Table 1, each component was placed in a high-pressure injection molding machine (Krauss Maffei PU80/
Six types of urethane elastomers were obtained by mixing and casting the required amount prepared to have a specific gravity of 1.00 into a 3 mm thick flat plate mold (made of iron) kept at 50±5°C using 40). Various physical property tests were conducted on test pieces cut from the obtained urethane elastomer, and the results are also shown in Table 1. In addition
The NCO index was adjusted to 1.05. Comparative Examples 1 to 3 In place of the polyester polyol in the formulation used in Examples 1 to 6, aniline/alkylene oxide adduct and/or adipic acid polyester polyol was used, and the other results were the same. It is shown in Table 2. Since polyester polyol has poor compatibility with other polyol components, it was mixed with polyisocyanate at 50° C. and dissolved before use.

【表】【table】

【表】 本発明のポリエステルポリオールを用いて反応
させたウレタンエラストマーでは、第1表に示し
たごとく従来にない、耐熱性かつ高弾性を特徴と
する、諸特性のバランスがとれたウレタンエラス
トマーを得ることができる。すなわち、 鎖伸長剤の溶解性改良 高弾性率のウレタンエラストマーの重合に際
しては高分子量ポリオールに対して20重量%以
上の鎖伸長剤を添加する場合が多いが、従来の
配合系では、これが溶解せず分離する傾向が大
きく、均質な原液の保持が困難であつた。この
ためアミン系ポリオールなどを併用せずには、
大量の鎖伸長剤を配合して高弾性率のエラスト
マーを得ることは不可能であつた。しかし本発
明におけるフタル酸系ポリエステルポリオール
を混合して用いると、鎖伸長剤のポリオール成
分に対する溶解性が改良されるので、大量の伸
長剤を使用しても均質な原液の保持が容易に行
われる。 高弾性率の改良 本発明においては、鎖伸長剤とフタル酸系ポ
リエステルポリオールの相乗効果により耐熱性
及び弾性率の温度依存性を改良すると同時に、
高弾性率が得られる。比較例3および4に示し
たようにアジピン酸系ポリエステルポリオール
では、このような相乗効果は発現せず、弾性率
の向上は望めない。従来の高分子量ポリオール
と鎖伸長剤の組合せよりなるウレタンエラスト
マーでは、曲げ弾性率5000Kg/cm2を越えること
が困難視されていた。又比較例1に示したよう
にアミン系ポリオールを併用すれば、高弾性率
が得られるが、逆に、耐熱性が極端に悪くな
り、かつ弾性率の温度依存性も悪くなる。 耐熱性の改良 上述したようにアミン系ポリオールを併用し
たウレタンエラストマーでは、曲げ弾性率はか
なり高くできるが耐熱性が悪い。たとえば比較
例1および2では、150℃のヒートサグがそれ
ぞれ43mm、64mmもあり耐熱性に劣る。アジピン
酸系ポリエステルポリオールを使用した場合、
たとえば比較例3および4においてもヒートサ
グが大きく耐熱性が改良されていない。本発明
のウレタンエラストマーでは、実施例のごとく
鎖伸長剤とフタル酸系ポリエステルポリオール
の相乗効果で、耐熱性が改良されたことは明ら
かである。 弾性率の温度依存性が低い 従来のウレタンエラストマーにおけるる曲げ
弾性率における温度指数(−30℃/70℃)は、
比較例ではいずれも5を越えて温度の変化によ
る影響が大きかつたが、本発明のエラストマー
ではいずれも3以下であり、極めて低い温度指
数を有しており、これは、弾性率の温度依存性
の低いことを示している。 高生産性 本発明によればグリーン強度(たとえば脱型
時の引裂強度、極限伸度)が高いので、脱型時
間が早く、30〜60秒で脱型可能である。これは
フタル酸系ポリエステルポリオールの高い凝集
力および、ポリエステルの添加により形態学的
に見て均一な重合物が得られるためである。こ
れに対したとえばエチレングリコールを鎖伸長
剤として30部以上配合しポリエステルポリオー
ルを使用しないと脱型時間は少くなくとも5
倍、普通10倍以上を要す。本発明は、RIMに
好適な早い脱型時間を有すので、高い生産性が
可能となる。 このように本発明のウレタンエラストマーはす
ぐれた特性を有しているのでその用途としては、
たとえば自動車用フエンダー、グリルオープニン
グパネル、デツクリツド、フードなどの成型用に
極めて好適である。
[Table] As shown in Table 1, the urethane elastomer reacted using the polyester polyol of the present invention yields a urethane elastomer with a well-balanced property, characterized by heat resistance and high elasticity, which is unprecedented. be able to. In other words, improving the solubility of chain extenders When polymerizing high modulus urethane elastomers, chain extenders are often added in an amount of 20% by weight or more based on the high molecular weight polyol, but in conventional compounding systems, this is difficult to dissolve. There was a strong tendency for the solution to separate, making it difficult to maintain a homogeneous stock solution. Therefore, without using amine-based polyols etc.,
It has been impossible to obtain an elastomer with a high elastic modulus by incorporating a large amount of chain extender. However, when the phthalic acid-based polyester polyol of the present invention is mixed and used, the solubility of the chain extender in the polyol component is improved, so even if a large amount of extender is used, a homogeneous stock solution can be easily maintained. . Improvement of high elastic modulus In the present invention, the synergistic effect of the chain extender and the phthalic acid polyester polyol improves the temperature dependence of heat resistance and elastic modulus, and at the same time,
High elastic modulus can be obtained. As shown in Comparative Examples 3 and 4, adipic acid-based polyester polyols do not exhibit such a synergistic effect and cannot be expected to improve the elastic modulus. With conventional urethane elastomers made from a combination of high molecular weight polyols and chain extenders, it has been difficult to achieve a flexural modulus exceeding 5000 Kg/cm 2 . Further, as shown in Comparative Example 1, if an amine polyol is used in combination, a high elastic modulus can be obtained, but on the contrary, the heat resistance becomes extremely poor and the temperature dependence of the elastic modulus also worsens. Improvement of Heat Resistance As mentioned above, the urethane elastomer combined with an amine polyol can have a considerably high flexural modulus, but has poor heat resistance. For example, in Comparative Examples 1 and 2, the heat sag at 150° C. was 43 mm and 64 mm, respectively, resulting in poor heat resistance. When using adipic acid polyester polyol,
For example, in Comparative Examples 3 and 4, the heat sag was large and the heat resistance was not improved. It is clear that the heat resistance of the urethane elastomer of the present invention was improved due to the synergistic effect of the chain extender and the phthalic acid polyester polyol as shown in the examples. Low temperature dependence of elastic modulus The temperature index (-30°C/70°C) of the bending elastic modulus of conventional urethane elastomers is
In the comparative examples, the temperature index exceeded 5 and the influence of temperature change was large, but the elastomer of the present invention had an extremely low temperature index of 3 or less, which is due to the temperature dependence of the elastic modulus. It shows a low level of sexuality. High Productivity According to the present invention, since the green strength (for example, tear strength and ultimate elongation upon demolding) is high, demolding time is fast, and demolding can be performed in 30 to 60 seconds. This is because the phthalic acid polyester polyol has a high cohesive force and the addition of polyester makes it possible to obtain a morphologically uniform polymer. On the other hand, if 30 parts or more of ethylene glycol is added as a chain extender and no polyester polyol is used, the demolding time will be at least 5 parts.
It usually takes 10 times more. Since the present invention has a fast demolding time suitable for RIM, high productivity is possible. Since the urethane elastomer of the present invention has excellent properties as described above, its uses include:
For example, it is extremely suitable for molding automobile fenders, grill opening panels, deck lids, hoods, etc.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (1) スチレンアクリロニトリルを主体とする
ビニル化合物をグラフト重合して得られるもの
であつて、その官能基数が2.1〜3であり、且
つ平均分子量が2000〜8000の高分子量重合体ポ
リオール100重量部、 (2) フタル酸残基を少くとも30重量%及び水酸基
を少くとも2ケ有する平均分子量が300〜2000
であるポリエステルポリオール約10〜40重量
部、 (3) 分子量400以下の鎖伸長剤25〜50重量部、及
び (4) ポリイソシアネートをNCOインデツクスが
約1.05〜1.15となるように調整し必要に応じ発
泡剤の存在下に反応させることを特徴とする常
温下の曲げ弾性率が5000(Kg/cm2)以上を有す
る耐熱・高弾性率ウレタンエラストマーの製造
方法。
[Scope of Claims] 1 (1) A high molecular weight product obtained by graft polymerization of a vinyl compound mainly composed of styrene acrylonitrile, which has a functional group number of 2.1 to 3 and an average molecular weight of 2000 to 8000. 100 parts by weight of a polymer polyol, (2) having an average molecular weight of 300 to 2000, containing at least 30% by weight of phthalic acid residues and at least 2 hydroxyl groups;
about 10 to 40 parts by weight of a polyester polyol, (3) 25 to 50 parts by weight of a chain extender having a molecular weight of 400 or less, and (4) polyisocyanate, adjusted as necessary so that the NCO index is about 1.05 to 1.15. A method for producing a heat-resistant, high-modulus urethane elastomer having a flexural modulus of 5000 (Kg/cm 2 ) or more at room temperature, which comprises reacting in the presence of a foaming agent.
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