JPH0374357A - ポリ尿素ポリウレタンエラストマーおよびその製法 - Google Patents

ポリ尿素ポリウレタンエラストマーおよびその製法

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JPH0374357A
JPH0374357A JP2203744A JP20374490A JPH0374357A JP H0374357 A JPH0374357 A JP H0374357A JP 2203744 A JP2203744 A JP 2203744A JP 20374490 A JP20374490 A JP 20374490A JP H0374357 A JPH0374357 A JP H0374357A
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prepolymer
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amino
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Robson Mafoti
ロブソン・マフォティ
Majid Daneshvar
マジッド・デインシュバー
Robert M Loring
ロバート・エム・ローリング
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野] 本発明は、インシアホー1・含量約5重量%〜約10重
量%、分子量約1000〜約4000のイソシアネート
プレポリマーと、アミノ基以外のイソシアネート反応性
基を含まないジアミン連鎖延長剤とを、アミノ基以外の
イソシアネート反応性基を有する化合物の実質的不存在
下に、反応射出成形技術により密閉型内で反応させるこ
とを含むポリ尿素ポリウレタンエラストマーの製法に関
する。本発明はまた、本発明の方広により製造されたポ
リ尿素ポリウレタンエラストマーに関する。
[従来の技術および発明が解決しようとする課題]注型
技術を用いてイソシアホー1・末端プレポリマーと芳香
族アミン連鎖延長剤とからエラストマ−を調製する方法
か、例えば米国特許第3./I28,61.0号に記載
されている。プレポリマーの調製後にヒドロキシル基含
有化合物か存在しないプレポリマーとアミンとの反応は
、反応射出成形(fRI Ml)法に適していると考え
られていなかった。イソシアネート、ポリヒドロキシル
化合物および芳香族アミンの反応混合物からのエラスト
マーの調製にRIM法を用いることが、例えば米国特許
第4,218,543号に記載されている。しかしなが
ら、RIM法にアミン連鎖延長剤を用いる場合、ヒドロ
キシル基含有化合物の少なくとも一部か、アミンと共に
、およびイソノア不−1・かプレポリマーの場合はプレ
ポリマー成分調製の完了後に添加されていた。
イソシアネート末端プレポリマーと、米国特許第3,4
28,610号および同第4,218.5/13号に記
載されているものと同じ種類のアミンをRIM法におい
て一緒に用いることも、特許文献に広く記載されている
。例えば、米国特許第4296.212号、同第4,2
97.444号、同第4,321,333号および同第
11,374,210号か参照とされる。RIM法にポ
リエステルを用いることは、米国特許第4,590,2
19号および同第4.34.1,875号に広く記載さ
れており、ポリエステル系プレポリマーをRIM法に用
いることか米国特許第4,296,21.2号、同第4
.297./I 44号および同第4,374,210
号に広く記載されている。1988年8月30日出願の
米国特許出願第238./136号には、RIM法にア
ジピン酸ネオペンチル系プレポリマーを用いることが記
動されている。RI Mlノ、:で用いられるプレポリ
マーおよび準プレポリマーのNC○含量は、−船釣には
、少なくとも10重量%、および通常20〜40重量%
である(米国特許第11.631,298号および同第
4,324,867号参照)。
西ドイツ特訂出願P3,827,595.3 (米国特
許出願第07/386.084号に対応すると考えられ
る。)および西ドイツ特許出願P3゜914.718.
5は、イソシアイ、−トセミフレボリマーを出発物質と
してエラストマーを調製する同様のRIM法を記載して
いる。このセミプレポリマーは、分子量約1500〜約
]、 8000、平均ヒドロキシル官能価が少なくとも
2.5のポリオールを用いたものであり、NGO10H
当量比を少なくとも4:1として調製される。このよう
な方法は本発明の対象ではない。
上記引例のいずれも、イソシアホー1・含量か約10%
以下の真プレポリマーが、ヒドロキシル基含有化合物の
不存在下、RIM条件下にシアミン連鎖延長剤と反応す
る方法を開示していない。RIM法において、ヒドロキ
シル基含有化合物の不存在下にジアミン連鎖延長剤を用
いて、NC○含量が約4重量%〜約10重量%のプレポ
リマーを有利に使用できることがわかった。
[課題を解決するための手段] 本発明の要旨は、 (a)(i)少なくとも一種の有機ポリイソシアネート
と(ii)  (A)少なくとも二つのヒドロキシル基
または(B)少なくとも1つのヒドロキイ /ル基および少なくとも1つの第1または第2アミノ基
を有する分子量約750〜3500の少なくとも一種の
ヒドロキシル基含有化合物とを、イソシア不一トプレボ
リマーをNC010I−■比を少なくとも4.1として
調製するときは成分(ii)(A)の分子量は1500
以下でなくてはならないという条件下に反応させて得ら
れたイソシアネート含量が約4重量%〜約10重量%で
、分子量が1000〜4000であるインシア不一トプ
レボリマーと (b)アミノ基以外のイソシアネート反応性基を有さな
い少なくとも一種のジアミン連鎖延長剤とを、 アミノ基以外のイソシアネート反応性基を有する化合物
の実質的不存在下に、イソシアネート指数を約95〜約
110とし、反応射出成形技術により密閉型内部で反応
させることを含むポリ尿素ポリウレタンエラストマーの
製法に存する。
本発明のもう1つの要旨は、上記方法により製造された
ポリ尿素ポリウレタンエラストマーに存する。
本発明の方法は、広い高度範囲にわたって優れた物理的
特性を有するポリ尿素ポリウレタンエラストマーの調製
に有用である。このエラストマーは、動的機械的分光分
析により証明されるように比較的高温で用いることかで
きる。動的機械的分光分析は、ポリマーの動的機械的特
性の決定を含む。分析の結果、動的特性、構造パラメー
ター(例えば、結晶度、分子配向、分子量、共重合、架
橋および可塑化)、および外的変数(温度、圧力、変形
の種類、雰囲気および湿度)の間の関係を説明すること
かできる。ポリマー特性は温度に依存する。可塑性物質
は室温(すなわち約22°C)では硬質で剛性を有し、
高温(例えば約150’c)では柔軟になる。同様に、
コムは、室温で弾性を有し柔軟であるが、低温(例えば
約−75°C)では硬くなる。この硬さまたは剛性は、
特定の変形状態における、弾性率、応力対歪比として測
定される。動的機械的分光分析に関するより詳細な説明
は、「タイナミック・メカニカル・アナリシス・オブ・
ポリメリック・マテリアル(Dynamic Mech
anical Analysis of Polyme
ric Material)Jムラヤマ(M uray
ama)、エルセウ゛イア・ヅイエンテイフイック・ハ
フリッンング・カンパニー(E 1sevierSci
entific PublishingCo、)、二、
S−ヨーク(1,978年)に見ることかできる。
本発明の方法により、RIM法を用いて、」二記プレポ
リマーと芳香族シアミン連鎖延長剤とをまたは芳香族シ
アミン連鎖延長剤およびアミン末端ポリエーテルの両方
とを反応させることにより、ポリ尿素ポリウレタンエラ
ストマーを調製することかてきる。
本発明のプレポリマー成分の調製には、当業者に知られ
ている有機ジイソシアネートまたは高官能(好ましくは
4官能以下の)ポリイソシアネートから選択されるイソ
シアイ、−トか必要である。そのようなイソシアネート
は、芳香族、脂肪族、脂環式、またはヨークケン(S 
1efken)、ユストウス・リービッヒス・アナーレ
ン・デア・ヘミ−(Justusl、 iehigs八
nnalへn der Chemie)、562巻、7
5〜136頁に記載されているような複素環式イソシア
ホー1・てあってよい。プレポリマー成分の調製に用い
られる好ましいイソシアネート・は、メチレンビス(フ
ェニルイソ/アネート)、ポリメチレンポリ(フェニル
イソノア不−1−)ヲ含み、種々のフェニル置換誘導体
およびそれらの異性体混合物、およびそれらイソシアホ
ー1・の混合物も含む。
メチレンビス(フェニルイソシアネート)は、22°−
異性体、2.4’−異性体、4,4”−異性体、および
それらの混合物を含むが、4,4゛−異性体が好ましい
。適当なポリメチレンポリ(フェニルイソシアネート)
は、ホスゲンとアニリン−ホルムアルデヒド縮合物との
反応により調製される一般的に知られた化合物である。
アニリンーホルl\アルデヒド縮合物を調製する既知の
方法および得られたポリイソシアネートが、文献ならび
に、例えば米国特許第2,683,730号、同第2,
950.263号、同第3,012,008号、同第3
゜344 162号および同第3,362,979号を
含む特許に記載されている。プレポリマー成分の調製に
用いられる、適当てはあるが特には好ましくないイソシ
アネートは、トリレンジイソシアネートおよびナフタレ
ンジイソ/アネートを含む。
適当なヒドロキシル基含有化合物は、ポリウレタン化学
で一般的に使用されているものであり、ヒドロキシル基
含有ポリエーテル、ポリエステル、ポリアセタール、ポ
リカーホ不−1へ、ポリエステルエーテル、ポリチオエ
ーテル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ボリンロキ
サン、ポリブタジェンおよびポリアセトンが含まれ、要
すれば一種またはそれ以上のイソシアネート反応性アミ
ノ基を含んでよい。適当なヒドロキシル基含有化合物は
、平均分子量が約750〜約3500 (好ましくは約
1ooo〜約3000)の範囲にあり、2または3個の
反応性ヒドロキシル基、またはあまり好ましくないか1
〜3個の反応性ヒドロキシル基および1〜3個の反応性
第1または第2アミノ基を含む。特に好ましいヒドロキ
シル基含有化合物は、イソシアホー1・反応性ヒドロキ
シル基を2〜3個、好ましくは2個有するポリエーテル
またはポリエステルを含む。
適当なヒドロキシル基含有ポリエステルは既知であり、
要すればBF、の存在下に例えばエチレンオキノド、プ
ロピレンオキリド、プチレンオキント、テトラヒドロフ
ラン たはエピクロルヒドリンのようなエポキンドを重合する
ことにより、もしくはそのようなエボキンドを混合して
または順次、水、アルコールまたはアミンのような反応
性水素原子を含む出発成分に化学的に付加することによ
り調製することができる。そのような出発成分の例は、
エチレングリコール、113−または1.2−プロパン
ジオール、1、2−、1,3−または1,4−ブタンジ
オール、トリメチロールプロパン、4,4  −シヒI
・ロキシジフェニルフロパン、アニリン、アンモニア、
エタノールアミン、もしくはエチレンジアミンを含む。
例えば、西ドイツ公告特許第1,176、358号およ
び同第1.、064,938号に記載されている種類の
シュクロースポリエーテルを、本発明に用いることもて
きる。第1ヒドロキシル基を主に(ポリエーテル中のヒ
ドロキシル基の合計に対して約90重重%まで)含むポ
リエーテルもしばしば好ましい。例えば、ポリエーテル
の存在下にスチレンとアクリロニ1ーリルを重合するこ
とにより得られるビニルポリマーにより改質されたポリ
エーテル(例えば、米国特許第3,383.351号、
同第3,304,273号、同第3, 5 2 3, 
093号および同第3.1.10,695号ならひに西
l・イソ特許第1,152,536号に記載)も好適で
あり、ヒドロキンル基含有ポリブタジェンも好ましい。
特に好ましいポリエーテルは、ポリオキソアルキレンポ
リエーテルポリオール、例えばポリオキンエチレンジオ
ール、ポリオキシプロピレンジオール、ポリオキシブチ
レンジオールおよびポリテトラメチレンジオールを含む
適当なヒドロキシル基含有ポリエステルは、要すれば3
価アルコールを添加した多価アルコール(好ましくはジ
オール)と多塩基(好ましくは2塩基)カルボン酸との
反応生成物を含む。遊離ポリカルボン酸の代わりに、相
当する5!lt水ポリカル1− ボン酸もしくは相当するポリカルボン酸の低級アルコー
ルエステルまたはそれらの混合物を、ポリエステルの調
製に用いることができる。ポリカルボン酸は、脂肪族、
脂環式、芳香族、複素環式であってよく、例えばハロゲ
ン原子により置換されていてよく、不飽和であってもよ
い。適当なポリカルボン酸は、コハク酸、アジピン酸、
スヘリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イ
ソフタル酸、トリメリド トラヒドロフタル酸、無水へキサヒドロフタル酸、無水
テトラクロロフタル酸、無水エンドメチレンテトラヒド
ロフタル酸、無水グルタル酸、マレイン酸、無水マレイ
ン酸、フマル酸、脂肪酸二量体または三量体、ジメチル
テレフタル酸およびテレフタル酸ビスグリコールエステ
ルを含む。適当な多価アルコールは、エチレングリコー
ル、1.、2=および1.3−プロパンジオール、1.
4−および2,3−ブタン/オール、1.6−ヘキサン
ジオール、1.、8−オクタンジオール、不ペンチルグ
リコール、シクロヘキサンンメタノール、l,/12 ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、2−メチル
−1.3−プロパンジオール、グリセロール、トリメチ
ロールプロパン、1.、2.6−ヘキサンジオール、1
,2.4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、
ペンタエリスリトール、キニト−ル、マンニトール、ソ
ルビトール、メチルグリコシド、ジエチレングリコール
、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール
、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ジエチレングリコールおよ
びポリブチレングリコールを含む。ポリエステルは、部
分的にカルボキシル末端基を含んでもよい。ε−カプロ
ラクトンのようなラクトンのポリエステルまたはω−オ
キシカプロン酸のようなオキシカルボン酸のポリエステ
ルを使用することもできる。最終生成物の加水分解安定
性に関する最大の利益を得るために加水分解安定性ポリ
エステルが好ましく使用される。好ましいポリエステル
は、アンピン酸またはイソフタル酸と直鎖状または分岐
状ジオールから得られるポリエステル、および好ましく
は、カプロラクトンと7オールから得られるラクトンポ
リエステルを含む。
適当なポリアセタールは、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、44−ジヒドロキンジフェニルメ
タンおよびヘキサンンオールのようなグリコールとホル
ムアルテヒトどの縮合、または!・リオキサンのような
環状アセタールの重合により得られる。
適当なポリカーホネートは、l、3−プロパンジオール
、1.4−ブタンジオール、1.6−ヘキサンンオール
、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テ
トラエチレングリコールまたはチオジグリコールのよう
なジオールとホスケンまたはジフェニルカーホ不−1・
のようなンアリールカーホ不一トとの反応により調製さ
れる(1)EB  1,694,080.1..915
□908および2,22’l、751、DE−A 2,
605,024)ものを含む。
適当なポリチオエーテルは、チオジグリコールの単独ま
たは他のグリコール、ジカルホン酸、キルムアルテヒド
、アミ/カルボン酸またはアミノアルコールどの反応に
より得られる縮合生成物を含む。得られる生成物は、用
いる成分によりポリチオ−混合エーテル、ポリチオエー
テルエステルまたはポリチオエーテルエステルアミドで
ある。
適当なポリエステルアミドおよびポリアミドは、例えば
、飽和および不飽和の多塩基カルボン酸または無水物と
、飽和または不飽和の多価アミノアルコール、ジアミン
、ポリアミンおよびそれらの混合物とから得られた主に
直鎖状の縮合物を含む。
他の適当なヒドロキシル基含有化合物は、ウレタンまた
は尿素基を含むポリヒドロキシル化合物および改質また
は非改質天然ポリオールを含む。
フェノールホルトアミド ミド樹脂へのアルキレンオキシド付加生成物も好適であ
る。さらに、例えばDE−A  2.559372に記
載されているようにポリヒドロキシル化合物にアミド基
を導入してよい。
分子量が約750〜約3500ならば、重付加物、重縮
合物またはポリマーを細かく分散または5− 溶解した状態で含んでいるポリヒドロキシル化合物を本
発明に用いることもできる。この秤頒のボノヒドロキ/
ル化合物は、例えば、」1記ヒドロキシル基含有化合物
中における重イ」加反応(ポリイソシアネーI−とアミ
ノ官能化合物との反応)または重縮合反応(ポルムアル
デヒドとフェノールまたはアミンとの反応)により得る
ことかできる。
この種の方性は、例えば、DE−B  L168075
および1  260.12/l、ならびにDEA  2
,324,134、2,423,984、2,51 2
、 3 8 5、2,513,8]5、2,550,7
96、2, 5 5 0, 7 9 7、2,550,
833、25 5 0、 8 6 2、2,633.2
93および2,639、254に記載されている。適当
な化合物は、米国特許第3,869,413号または同
第2,550、860号に従って、予め調製した水性ポ
リマー分散液をポリヒト゛ロキシル化合物と混合し、次
に混合物から水を除去することにより得ることもできる
例えば、ポリカーボネートポリオールの存在下6 にスチレンおよびアクリロニドニルを重合することによ
り得られるビニルポリマーで改質されたポリヒドロキシ
ル化合物(西ドイツ特許第1.769795号および米
国特許第3,637.909号)も、本発明の方法に適
当なプレポリマーの調製に好適である。DE−A  2
,4 4 2, 10 1、2,644、141および
2,646,141に従ってグラフト重合によりビニル
ホスポン酸エステルおよび要すれば(メタ)アクリロニ
ドニル、(メタ)アクリルアミド、またはヒトワキン官
能化(メタ)アクリル酸エステルで改質されたポリエー
テルポリオールを用いることによりさらに難燃性を有す
る合成樹脂を得ることかできる。
特に好ましいとはいえないが適当なヒドロキシル基含有
化合物は、二つの末端イソンア不ート反応性基および構
造単位−O  Si(R)3[式中、RはCl〜C4ア
ルキル基またはフェニル基、好ましくはメチル基を表す
。〕を含む有機官能ポリンロキサンを含む。有機官能末
端基を有する既知の純ポリシロキサン、および有機官能
末端基を有する既知のシロキサンポリオキシアルキレン
コポリマーのいずれも、本発明の好適な出発物質である
芳香族的または脂肪族的(好ましくは脂肪族的)に結合
した第1または第2(好ましくは第1)アミノ基を有す
るいわゆるアミン末端ポリエーテルも好適である。アミ
ノ末端基を含む化合物をウレタンまたはエステル基を介
してポリエーテル鎖に結合させることもできる。これら
のアミン末端ポリエーテルは、当業界で既知の幾つかの
方法のいずれによっても調製することかできる。例えば
、アミン末端ポリエーテルは、ラニーニッケルおよび水
素の存在下にアンモニアと反応させることによりポリヒ
ドロキシポリエーテル(例えばポリプロピレングリコー
ルエーテル)から調製することができる(ベルキー特許
第634,741号)。ポリオキシアルキレンポリアミ
ンは、ニッケル、銅、クロム触媒の存在下に相当するポ
リオールをアンモニアおよび水素と反応させることによ
り調製することかてきる(米国特許第3.654,37
0号)。
シアノエチル化ポリオキシプロピレンエーテルの水素化
によりアミノ末端基を含むポリエーテルを調製する方法
か西ドイツ特許第1,193,671号に記載されてい
る。ポリオキシアルキレン(ポリエーテル)アミンを調
製する他の方法か、米国特許第3,155,728号お
よび同第3,236゜895号、ならひに色囲特許第1
,551,605号に記載されている。色囲特許第1,
466.708号は、第2アミノ末端基を含むポリエー
テルの調製を開示している。米国特許第4,396,7
29号、同第4./133,067号、同第11 、4
.4491、0号および同第4,530,941号に記
載のポリエーテルポリアミンも有用である。
本発明の方法に適当な比較的高分子量のポリヒドロキン
ポリエーテルを、無水イサト酸と反応させることにより
相当するアントラニル酸エステルに転化することができ
る。芳香族アミノ末端基を含むポリエーテルを調製する
方法が西ドイツ公開特許第2.019,432号および
同第2.619840号、および米国特許第3,808
,250号、同第3,975,428号および同第4,
016.19 43号に開示されている。比1咬的高分子量のアミノ末
端基含有化合物は、西ドイツ公開特許第2546.53
6号または米国特許第3.865.791号に従って、
ポリヒドロキンルボリエーテル系イソシアネートプレポ
リマーをヒドロキシル含有エナミン、アルフミンまたは
ケチミンと反応させ、反応生成物を加水分解することに
より得ることもできる。
イソシアネート末端基含有化合物の加水分解により得ら
れるアミノポリエーテルが好ましいアミン末端ポリエー
テルである。例えば、西ドイツ公開特許第2,948.
/119号に記載の方法において、ヒドロキシル基(好
ましくは2または3個のヒドロキシル基)を含むポリエ
ーテルかポリイソシアネートと反応してイソシアネート
プレポリマーを形成し、そのイソシアネート基は第2の
工程において加水分解によりアミノ基となる。好ましい
アミン末端ポリエーテルは、イソシアホー1・基金量が
0.5〜40重量%のイソンア不−1・化合物を加水分
解することにより調製される。最も好0 ましいポリエーテルは、まず2〜4個のヒドロキシル基
を含むポリエーテルと過剰の芳香族ポリイソシアネート
と反応させてイソシアネート末端プレポリマーを形成し
、次にイソシアネート基を加水分解によりアミノ基に転
化することにより調製される。イソシアホー1・加水分
解技術を用いて有用なアミン末端ポリエーテルを製造す
る方法が、米国特許第4,386,218号、同第4.
456730号、同第4,472,568号、同第4,
501.8’73号、同第4.515,923号、同第
4.525,534号、同第4.5/10,720号、
同第4,578,500号および同第4..565,6
45号、ヨーロッパ特許第097,299号、西ドイツ
公開特許第2,948,419号に記載されている。同
様の方法が、米国特許第4,506,039号、同第4
,525.590号、同第4,532.266号および
同第4,532,317号、米国特許出願第437,6
41号(1982年10月19日出願)、第778,6
56号(1,985年9月23日出願)、第895,6
29号(1986年8月11日出願)、第908,53
5号(1986年97116日出願)および第916.
923号(1986年10月9日出願)にも記載されて
いる。
本発明で用いられるアミン末端ポリエーテルは、多くの
場合、上記化合物との混合物である。これらの混合物は
、通常、(統31的平均値で)2〜3個のイソシアネー
ト反応性アミノ末端基を有すべきである。
本発明で使用することのできる代表的ヒドロキシル基含
有化合物は、例えば、ボリウ″レタンズ、ケミストリー
・アント・チクノロノー (P olyurethan
es、 Chemistry and Technol
ogy)、サウンターズーフリソシュ(S aunde
rs−F riscb)、インターサイエンス・パブリ
ッンヤーズ(I nterscienceP ubl 
1shers)、ニューヨーク、ロンドン、第1巻、1
962年、32〜712頁および44〜54頁、同第■
巻、1964年、5〜6頁および198〜199頁、な
らびにクンストンユトッフーハンドブーフ(K uns
tstofT−Handbuch)、第■巻、フィーヘ
ーク・ラント・ホッヒトレン(V ieweg and
+−1ochtlen)、カール−ハンセルーフェルラ
ーク(CarlHanser−V erlag)、ミュ
ンヘン、1966年、715〜71頁に記載されている
フレポリマーは、未反応のヒドロキシ化合物か実質的に
残らず、それによりプレポリマーと芳香族アミンとの反
応が未反応ヒドロキシル基含有化合物の実質的不存在下
に行われるような条件下に、ポリイソシアネートをヒド
ロキシル基含有化合物と反応させることにより調製され
る。適当なプレポリマーは少量の残留ポリイソシアネー
ト・前駆体モノマーを含むことかでき、セミプレポリマ
ーを含む。しかしながら、残留ポリイソシアネートモノ
マーの量は、インンア不−ト含量が約4重量%〜約10
重量%の範囲外とならにょうにしなくてはならない。好
ましいプレポリマーは約5重量%〜約9重量%のイソシ
アネート基を含む。プレポリマーの調製には約25°C
〜約125°Cの温度が好ましい。
本発明の方法で用いられるイソシア不一トプレボリマー
は、RIM技術を用いて型内において、3 /アミン連鎖延長剤ど、または特に好ましくはなイカン
アミン連鎖延長剤およびアミン末端ポリエーテルの両方
と反応させることかできる。適当な連鎖延長剤は、アミ
ノ基を含むがそれ以外のイソノア不−1・反応性基は含
まない芳香族、脂肪族または脂環式化合物である。好ま
しいシアミン連鎖延長剤は芳香族ジアミン連鎖延長剤で
ある。好ましい芳香族ジアミン連鎖延長剤は、通常、分
子量か約108〜400であり、好ましくは芳香族結合
第1または第2(好ましくは第1)アミノ基を含む。よ
り好ましい芳香族ジアミンは、アミノ楚に対して少なく
とも−っのオルト位にアルキル置換基を有する。最も好
ましい芳香族ジアミンは、1つのアミノ基に対するオル
ト位に少なくとも1つの01〜C3アルキル置換基を存
し、他のアミノ基に対するオルト位に2つのC1〜C3
アルキル置換基を有する。特に好ましい芳香族シアミン
は、そのようなオルト位の少なくとも一箇所にエチル、
プロピル及び/又はイソプロピル置換基を有し、要すれ
ば他のオルト位にメチル置換基が存在する。
4 もちろん、そのような芳香族シアミンの混合物も好適で
ある。好ましい芳香族ジアミンは、2,4ジアミノメシ
チレン、1,3.5−トリエチル2.4−ジアミノベン
ゼン、1,3.5−1−リインプロピル−2,4−ジア
ミノベンセン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4
−ジアミノベンセン、1−メチル−3,5−ジエチル−
26−ジアミノベンゼン、4,6−ジメチル−2−エチ
ル−1,3ジアミノペンセン、3,5.3’、5″−テ
トラエチル−4,4−ジアミノジフェニルメタン、3,
53.5”−テトライソプロピル−44′−ジアミノジ
フェニルメタン、および35−ジエチル3”、5′−ジ
イソプロピル−4+4−ジアミノジフェニルメタンを含
む。特に好ましくはないが好適な他のシアミンは、1.
.4−ジアミノヘンセン、24−ンアミノトルエン、2
,4−または4,4ジアミノジフエニルメタン、3,3
°−ジメチル4.4−ジアミノジフェニルメタン、4,
4°−シアミノンフェニルプロパンー(2,2)、t−
ブチルトルエンンアミン、1−メチル−3,5−ビス−
(メチルチオ)−2,4−または−2,6−ジアミノヘ
ンセン、およびそのようなジアミンの混合物を含む。特
に好ましいジアミンは、1−メチル−35−7エチルー
2.4−ジアミノヘンセンを含み、単独でまたは1−メ
チル−3,5−ジエチル−26−ンアミノベンセンとd
合して用いられる。
特に好ましくはないが好適なシアミン連鎖延長剤は、プ
レポリマー成分との反応速度かRIM法における使用を
妨げるはと早くない脂肪族または脂環式ジアミンを含む
。そのような脂肪族または脂環式シアミンは、各アミノ
基に隣接して立体的に込み合っていることか多い。
シアミン連鎖延長剤とプレポリマーとの反応は好ましく
は他の反応性成分の不存在下に行われるが、そのような
連鎖延長剤とある種のアミン末端ポリエーテルとの混合
物を使用することができる。
適当なアミン末端ポリエーテルは、プレポリマー成分の
調製に用いるものとして上述したものを含み得るが、ヒ
ドロキシル基またはアミノ基以外のイソシアネート反応
性基を有してはならない。好ましいアミン末拓111ボ
l)エーテルは、通常、末端位に少なくとも二つの芳香
族または脂肪族結合イソシアネート反応性基を有する。
そのようなポリエーテルの平均分子量(官能価およびイ
ソンアネート反応性基含量から算出)は、約1800〜
約12000、好ましくは2000〜8000である。
本発明で用いられるアミン末端ポリエーテルは、多くの
場合、混合物である。この混合物は、通常、(統耐的平
均で)2〜3個のイソシアイ・−ト反応性アミノ末端基
を有すべきである。そのようなポリエーテル混合物を用
いる場合、混合物の平均分子量か1800〜12000
であるならは、混合物の個々の成分の分子量は1800
以下(例えば500〜1800)であってよい。しかし
なから、個々の成分の分子量か1800以下の混合物を
用いることは好ましくない。
上記成分に加えて、種々の助剤および添加剤を添加して
よい。しかしなから、−υ、イソシア不−1とヒトロキ
ンル基含有化合物との反応によりプレポリマー成分か調
製されると、全ての後続の7 反応はアミ/基以外のイソシアネート反応性剋を含むい
かなる化合物も実質的に存在しない状態で行われる。
他の成分の使用は好ましくないか、使用された場合、そ
のような成分はある種の加工」二の利益または他の利益
を与えることがある。例えば、いわゆる外部離型剤が通
常好ましいが、優れた離型特性を有する成形品を製造す
るために既知の内部離型剤を使用することもできる。外
部離型剤は本発明の方法で有利に使用される助剤の1つ
である。
原理的には、当業者に知られている任意の離型剤を本発
明で使用することかできるか、シリコーン系外部離型剤
のような外部離型剤が好ましい。
例えば西1ζイツ公開特許第1,953,637号(米
国特許第3.726.952号)、西ドイツ公開特許第
2,121,670号(英国特許第3.365215号
)、西ドイツ公聞特ボ1゛第2,43]、968号(米
国特許第4,098,731号)または西ドイツ公開特
許第2,404.3]0号(米国特許第4.058,4
92号)に記載されている内部離型8 剤を用いることか好ましい。好ましい離型剤は、少なく
とも12個の脂肪族炭素原子を有する脂肪酸と、2個ま
たはそれ以上の炭素原子を有する第1モノ、ジもしくは
ポリアミンまたはアミドもしくはエステル基を有し、少
なくとも1つの第1、第2もしくは第37ミノ基を有す
るアミンとの塩(少なくとも25個の脂肪族炭素原子を
含有)、カルボン酸と第3アミンとの他の塩、飽和また
は不飽和カルボキシル基またはヒドロキシル基を含みヒ
ドロキシル価または酸価が少なくとも5である多官能ア
ルコールと単官能もしくは多官能カルボン酸とのエステ
ル、リシノール酸と長鎖脂肪酸とのエステル型反応生成
物、および天然または合成油、脂肪またはワックスを含
む。特に好ましい離型剤はN−ジメチルアミノプロピル
アミンとオレイン酸またはタルhl+脂肪酸との反応に
より得られたアミド含有アミンのオレイン酸またはタル
油脂肪酸塩を含む。
原理的には、当業者に既知の他の離型剤を、単独でまた
は好ましい上記離型剤と混合して使用することかできる
。他の離型剤は、例えば、脂肪酸エステルとポリイソシ
アネートとの反応生成物(西ドイツ公開特許第2,31
9,648号)、反応外水素原子を含むボリシロキづン
とモノまたはポリイソシアネートとの反応生成物(西ド
イツ公開特許第2,356,692号(米国特許第4.
033゜912号))、モノまたはポリカルボン酸どヒ
ドロキシメチル基含有ボップロキサンどのエステル(西
ドイツ公開特許第2,363,452号(米国特許第4
..024,090号))、アミノ基含有ポリ70キサ
ンと脂肪酸との塩(西ドイツ公開特許第2,417.2
72号または同第2,431.968号(米国特許第4
,098,731号))を含む。米国9、デ許第11,
581.386号および同第4.519 965号に記
載のステアリン酸亜鉛のような亜鉛塩も好ましい。内部
離型剤を使用する場合、それは、通常、合計で反応混合
物全体の01〜0.25重量%、好ましくは1〜10重
量%の量で使用される。
本発明の好ましい態様において、反応体のイソ/アネー
ト基とイソシアネート反応性基との反応に触媒を必要と
しない。しかしなから、ポリウレタンフォームおよび微
孔性エラストマーの製造に一般的に用いられる既知の触
媒か、本発明に適当な助剤および添加剤からなるI;丁
に含まれる。
適当な触媒は、トリエチルアミン、トリブチルアミン、
N−メチルモルホリン、N−エチルモルボリン、N−コ
コモルホリン、N、N、N 、Nテトラメチレンジアミ
ン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、
N−メチル−N゛−ジメチルアミノエチルピペリジン、
N、N−ジメチルペンシルアミン、ビス(N、N〜ンエ
チルアミノエチル)アジペート、N、N−ジエチルベン
ジルアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、N、
Nジメチルンクロヘキシルアミン、NNNN゛−テトラ
メチル−1,3−ブタンンアミン、12−ジメチルイミ
タソールおよび2−メチルイミタソールのような第3ア
ミンを含む。
本発明の方法でイ丁機金属触媒を用いることもできる。
特にを用な有機企属触媒は、カルボン酸の1 錫(Ii)塩〔例えば、酢酸錫(■)、オクタン酸錫(
IT)、エチルへ牛すン酸錫(IT)およびラウリン酸
錫(II))およびカルボン酸のジアルキル錫塩(例え
ば、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート
、ジブチル錫マレエートまたはジオクチル錫ジアセテー
1・)の単独または第3 y ミンとの組合已゛のよう
な有機錫触媒を含む。他の適当な触媒およびそれら触媒
の活性に関する詳細が、クンストシュトツフ・ハンドブ
ーツ第■巻、フィーヴエーク・ラント・ホンヒトレン出
版、カール・ハンセル・フェルラーク、ミュンヘン、1
966年、例えば96〜102頁に記載されている。
触媒を用いる場合、その量は成分(1)に対して約00
01〜10重量%、好ましくは0.03〜1重量%が適
当である。
本発明の方法による生成物は好ましくは緻密な成形品で
ある。しかしなから、発泡剤を用いて緻密な表面と気泡
状内部を有する成型品を製造することかできる。他用す
る発泡剤は、水、易揮発性有機物質、溶角ゲした不活外
カスまたはそれらの混2 合物である。適当な有機発泡剤は、アセトン、酢酸エチ
ル、メタノール、エタノール、ハロケン置換アルカン、
例えば塩化メヂレン、クロロホルム、塩化エチリデン、
塩化ビニリチン、モノフルオロトリクロロメタン、クロ
ロジフルオロメタンおよびジクロロジフルオロメタン、
比較的沸点の低いアルカン、例えばブタン、ヘキサンお
よびヘプタン、ならびにジエチルエーテルを含む。適当
な不活性ガス発泡剤は、窒素、空気および二酸化炭素を
含む。発泡剤の効果は、室温より高い温度で分解してガ
ス、例えば窒素を発生ずる化合物の添加により得ること
もできる。そのような化合物の例として、アソイソ酪酸
ニトリルのようなアゾ化合物が挙げられる。発泡剤の他
の例および発泡剤の使用に関する詳細か、タンストシュ
トソフ・ハンドブーツ第■巻、フィーヴエーク・ラント
・ホノヒトレン出版、カール・ハンセル・フェルラーク
、ミュンヘン、1966年、例えば108.109.4
53〜455および507〜510頁に記載されている
本発明の方法において反応混合物成分として界面活性添
加剤(乳化剤および整泡剤)を使用することもできる。
適当な乳化剤は、リシノールスルホ不−1・または脂肪
酸のすトリウム塩、またはオレイン酸ジエチルアミンま
たはステアリン酸ジェタノールアミンのような脂肪酸と
アミンの神々の塩を含む。スルホン酸(例えばドテシル
ベンゼンスルホン酸またはジナフチルメタンシスルポン
酸)、リシノール酸のような脂肪酸またはポリマー脂肪
酸のアルカリ金属塩またはアンモニラ塩を界面活性添加
剤として使用することもできる。整泡剤を用いる場合、
それは水溶性ポリエーテルンロキサンであることか好ま
しい。これらの化合物は、通常、ポリジメチルシロキサ
ン基に結合したエチレンオキシドおよびプロピレンオキ
ニドのコポリマーである。この種の整泡剤は米国特許第
2,764.565号に記載されている。
場合により本発明の方法で使用することのできる他の助
剤および添加剤は、パラフィン、脂肪アルコールまたは
ジメチルポリ/口牛サンのような既知の気泡制御剤、既
知の顔料および染料、トリスクロロエチルホスフェート
およびアンモニウムホスフェートまたはポリホスフェー
トのような難燃剤、削老化および嗣候安定化剤、可塑剤
、制激おまひ制菌性物質、硫酸バリウム、カラス繊維、
珪藻上のような充填剤を含む。
好適な界面活性添加剤、および整泡剤、難燃剤、可塑剤
、染料、充填剤および制激および制菌性物質、ならびに
これらの添加剤の用途および作用態様力、クンストンニ
ド フィーウ゛エーク・ラント・ポッヒトレン出版、カール
・ハンセル・フェルラーク、ミュンヘン、1966年、
例えば1. 0 3〜113頁に記載されている。
本発明の方法を実施する際、プレポリマーの量は、反応
解合物中のイソシアネート指数か約95〜約110とな
るようにすべきである。「イソシアネート指数」は、イ
ソシアネート基の数をイソシアネート反応性基を数で割
った商を100倍した値を示す。イソシアネート指数を
算出するとき、5 離型剤中に存在する可能性のあるあらゆるイソ/アネー
ト反応性基(例えはカルホキシル基)が考慮に入れられ
る。
本発明の方法は、既知の反応射出成型技術、すなわちR
IM法により行われる。この成形技術において通常、二
つの流れか用いられる。本発明において、プレポリマー
か第1の流れであり、ジアミン連鎖延長剤が第2の流れ
である。助剤または添加剤を使用した場合、それらは通
常、連鎖延長剤に混合される。しかしなから、イソシア
ネート基を含む離型剤を用いる場合、例えば、RIM法
を実施する前に離型剤をプレポリマーに混入することが
有利となり得る。原理的には、個々の成分の予備混合が
必要とならないように3または4の別々の成分を同時に
導入することのできる混合ヘッドを用いることがてきる
。型に導入される反応混合物の量は、通常、成形品の密
度か約0 8〜約].4g/cm’、好ましくは0.9
〜].2g/cm3となるように計算される。しかしな
がら、鉱物充填剤を用いる場合、成型品の密度は]、2
g/cm3よ6 り大きくてよい。成型品は、約5〜約90秒、好ましく
は20〜60秒の時間後に型から取り出すことがてきる
。反応体d合物は、通常、約10〜約60’C,好まし
くは20〜5 0 ’Cの出発温度で型内に導入される
。型自体の温度は、通常、約40〜約100°C、好ま
しくは50〜70’Cである。
本発明により製造された成型品は、ヒドロキシル基含有
化合物または他の非アミン威勢の不存在下に低イソシア
不−トプレボリマーとジアミン連鎖延長剤を直接反応さ
せることにより得られたにもかかわらず、驚くほど優れ
た弾性特性を有する。
イソシアネート含量が約10%より大きいプレポリマー
は、生成物の脆性故にそのような条件下でのRIM加工
に不適である。イソシアネート含量か約4%より少ない
プレポリマーもジアミン連鎖延長剤を用いたRIM加工
に不適である。なぜならば、利用できるRIM装置にお
いては、その物質は加工が極めて困難であるかまたは全
く加工することができないからである。
本発明の方法により得ることのできる成型品は、柔軟な
自動車バンパーまたは車体部分、およびポース、ファン
ベルト等の製造に特に好適である。
本発明の方法は、高温で用いる部品の製造に適している
。出発成分を適当に変えることにより、他の商品、例え
ば良好な耐摩耗性および優れた機械的特性を有する軟質
靴底を製造することかできる。
[実施例] 以下の実施例により、本発明の方法をさらに詳細に説明
する。特記しない限り、温度はセ氏てあり、すへての%
は重量基準である。
実施例で使用したイソンアネートプレボリマーを以Fに
示ず。
プレポリマーA : 4.4’−メチレンビス(フェニ
ルイソシアネート)と分子量2000のポリテトラメチ
レンジオールとのNGO含量576%の反応生成物 プレポリマーB : 4.4’−メチレンビス(フェニ
ルイソシアネート)と分子m 1.000のポリフチレ
ンアンペートジオールとのNC01fi8.1%の反応
生成物 プレポリマー04,4“−メチレンビス(フェニルイソ
シア不−1−)と分子量1000のポリプロピレンジオ
ールとのNGO含量922%の反応生成物 プレポリマーD・4,4′−メチレンビス(フェニルイ
ソシアネート)と分子量2000のポリエチレンアジベ
ートンオールとのNGO含16.57%の反応生成物 プレポリマーE : 4.4″−メチレンビス(フェニ
ルイソシアネート)と分子ff12000のポリエチレ
ンアジペートシオールどのNC○affi146%の反
応生成物 シアミン連鎖延長剤は、1−メチル−35ジエチル−2
,4−および−2,6−ジアミノベンゼンの混合物(r
DETDAjと言う)である。
大塵鮭−レI土 ポリウレタンパネルの形成 実験室用ピストン流量調整装置およびクランプ装置を用
いてRIMプラークを形成した。流量調整装置は、最大
流量が0.6Qの2戊分系装置であ9 る。
試験パネルを形成する前に、最良の機械加工を保証する
ためにサーボタイン活性法(servodyncact
ivity method)を用いて試験系の流通特性
を決定した。反応成分の混合と完全に固体のポリマーの
形成の間の時間を測定するためにヅーボタインを用いた
。サーボダイン活性が約1.5秒の系は優れた加工性を
提供することが知られている。以下の実施例に示す系に
おいて、理想的なサーボタイン活性は約2〜約4秒であ
る。
300mmX 200mmX 3mmの直方体の型を用
いて、以下の条件下にサンプルを成形した。
プレポリマー温度      90°C連鎖延長剤温度
       50°Cインシアネー!・指数    
105 型温度          65°C 離型時間          45秒 MR51,5外部離型剤〔ケムトレンド(ChemT 
rend)かる入手される〕を型に吹き付けた。
材料は良好に加工され、パネルは離型時に優れ0 た未硬化強度を示した。全てのづンプルを後硬化した。
実施例1〜4で調製したポリウレタンパネルの熱機械的
特性を熱機械的分析(r’[’ M A J)により決
定した。’FMA測定において、プローブのサンプルへ
の貫入を温度の関数として測定した。直径0548mm
の半球状石英プローブを取り付けたパーキンーエルマ(
Perkin−Elmer)TMS−2を用いた。プロ
ーブへの荷重は100gとし、加熱速度は100C/分
とした。サンプルを20ffff/分でヘリウムパー7
した。軟化点は、プローブがサンプルをO,Imm貫入
した温度とした。
下記第1表に、プレポリマーおよびDETDA連鎖延長
剤の実施例1〜4での使用量(重量部)および形成した
ポリウレタンパネルのTMAの結果を示す。
実施例5(比較例) 274重里部のプレポリマーEおよび]、 O0重量部
のDETD八を用いて、実施例1〜4の方法によりRI
M法を実施した。反応生成物は脆く、型を開いたときに
破砕片として得られた。プレポリマーEは本発明の方法
の条件下におけるtM加工には不適であった。
以下に本発明の好ましい態様を列記する。
1、ンアミン連鎖延長剤として芳香族ジアミンを用いる
請求項1記載の製法。
2、  (a)(i)メチレンビス(フェニルイソシア
ネート)と(ii)ポリテトラメチレンジオールまたは
アジピン酸と1つのジオールもしくは2つのジオールの
混合物とのポリエステルである分子量約750〜約35
00のヒドロキシル基含有化合物とを、イソ/アネート
プレポリマーをNC○/○H比を少なくとも4.1とし
て調製するときは成分(ii)の分子量は1500以下
でなくてはならないとい・5条件下に反応させて得られ
たイソシアネート含量約4重量%〜約10重量%、分3 子量約1000〜約4000のイソシアネートプレポリ
マーと (b)1−メチル−3,5−ジエチル−2,4−ジアミ
ノベンセンまたは1−メチル−35−ジエチル−24−
ジアミノベンセンと1−メチル3.5−ジエチル−26
−ジアミノベンゼンの混合物とを、 アミノ基以外のイソシアネート反応性基を有する化合物
の実質的不存在下に、イソシアネート指数約95〜約1
10として、反応射出成形技術により密閉型内で反応さ
せることを含む請求項1記載のポリ尿素ポリウレタンエ
ラスI・マーの製法。
3 更なる成分として、アミノ基以外のイソ/アネート
反応性基またはヒドロキシル基を実質的に含まないアミ
ン末端ポリエーテルからなる成分(C)を含む請求項1
記載の製法。
4、成分(a)と(b)との反応を、一種またはそれ以
上の助剤または添加剤(d)の存在下に行う請求項1記
賊の製法。
5 成分(a)、(b)および(C)の反応を4 一種またはそれ以−1−の助剤または添加剤(d)の存
在下に行う上記3記載の製法。
6、  (a)(i)少なくともと一種の有機ポリイソ
シアネートと(ii)  (A)少なくとも二つのヒド
ロキシル基または(B)少なくとも1つのヒドロキシル
基および少なくとも1つの第1または第2アミノ基を有
する分子量約750〜約3500の少なくとも一種のヒ
ドロキシル基含有化合物とを、イソシアネートプレポリ
マーをN C010H比を少なくとも4.1として反応
させるときは成分(ii)  (A)の分子量は150
0以下でなくてはならないという条件下に反応させて得
られた、イソン”rネート含量約4重量%〜約10重量
%、分子量約1ooo〜約4.000のイソシアネート
フレポリマーと (b)アミノ基以外のイソシアネート反応性基を有さな
い少なくとも一種の芳香族ジアミン連鎖延長剤および (C)アミノ基以外のイソシアネート反応性基またはヒ
ドロキシル基を実質的に有さないアミン末立:1j1ボ
リヱーテルとを、 一種またはそれ以上の助剤または添加剤(d)の存在下
に、 アミノ基以外のイソシアホー1・反応性基の実質的不存
在下にイソンア不−I・指数約95〜約110として、
反応射出成型技術により密閉型内で反応さぜることを含
む請求項1記戦の製法。
7 請求項1、上記2または上記6に記載の製法により
調製されたポリ尿素ポリウレタンエラストマー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(a)(i)少なくとも一種の有機ポリイソシアネ
    ートと(ii)(A)少なくとも二つのヒドロキシル基
    または(B)少なくとも1つのヒドロキシル基および少
    なくとも1つの第1または第2アミノ基を有する分子量
    750〜3500の少なくとも一種のヒドロキシル基含
    有化合物とを、イソシアネートプレポリマーをNCO/
    OH比を少なくとも4:1として調製するときは成分(
    ii)(A)の分子量は1500以下でなくてはならな
    いという条件下に反応させて得られたイソシアネート含
    量4重量%〜10重量%、分子量1000〜4000の
    イソシアネートプレポリマーと(b)アミノ基以外のイ
    ソシアネート反応性基を有さない少なくとも一種のジア
    ミン連鎖延長剤とを、 アミノ基以外のイソシアネート反応性基を有する化合物
    の実質的不存在下に、イソシアネート指数を95〜11
    0とし、反応射出成形技術により密閉型内で反応させる
    ことを含むポリ尿素ポリウレタンエラストマーの製法。
JP2203744A 1989-07-28 1990-07-30 ポリ尿素ポリウレタンエラストマーおよびその製法 Pending JPH0374357A (ja)

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