JPH0446918A - 熱可塑性ポリウレタン - Google Patents

熱可塑性ポリウレタン

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JPH0446918A
JPH0446918A JP2156266A JP15626690A JPH0446918A JP H0446918 A JPH0446918 A JP H0446918A JP 2156266 A JP2156266 A JP 2156266A JP 15626690 A JP15626690 A JP 15626690A JP H0446918 A JPH0446918 A JP H0446918A
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Kazuo Tsuchiyama
和夫 土山
Makoto Yamaguchi
真 山口
Makoto Osuga
信 大須賀
Kazuo Yamagata
一雄 山形
Akihiro Niki
章博 仁木
Toranosuke Saito
斉藤 寅之助
Hironori Kadomachi
角町 博記
Daishirou Kishimoto
大志郎 岸本
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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) 本発明は熱可塑性エラストマーとしての性質を有し、耐
熱性および機械的強度に優れた熱可塑性ポリウレタンに
関する。
(従来の技術) 一般に、材料がゴム弾性を示すためには、分子鎖回転の
容易な無定形高分子が部分的に架橋していることが必要
である。例えば、弾性を有するゴムでは硫黄分子が分子
鎖間を化学結合により橋架けして網目構造を形成してい
る。また、ゴム以外にも、種々の高分子化合物と架橋剤
とを組み合わせた材料が提案されている。しかし、これ
らの材料を成形するためには架橋工程を必要とし、化学
的に架橋された後では、熱可塑性を示さないので、架橋
された材料を射出成形や押し出し成形によって成形する
ことはできない。
熱可塑性エラストマーが成形可能な材料として従来より
注目されている。しかし、熱可塑性エラストマーにおい
てその物性は、それに含まれる/%−ドセグメント部分
の水素結合等の物理的拘束によっているため、耐熱性は
ノ・−ドセグメントの軟化溶融点に制約を受けて低い。
熱可塑性エラストマーの耐熱性を高めようとすれば、ハ
ードセグメントの含有割合を多くすればよいが、その場
合には必然的に室温及び低温での硬さが増し、成形体の
柔軟性が低下してしまう。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は上記の実情に着目してなされたものであり、耐
熱性及び機械的物性に優れ、かつ低温及び室温での柔軟
性に優れた熱可塑性ポリウレタンを提供することを目的
とする。
(課題を解決するための手段) p−ターフェニルまたはp−クォーターフェニル骨格を
有するジヒドロキシ化合物もしくはモノヒドロキシ化合
物はその剛直な低分子構造を反映して高温で液晶状態を
とる。しかも、該化合物の結晶状態から液晶状態への転
移温度は極めて高い。本発明者らは、これらの骨格をポ
リウレタンの構成成分とすることにより、水素結合によ
りなされている物理的な架橋に加えて、さらに強い物理
架橋を分子間に導入することができるという考えから本
発明に至った。
すなわち、本発明の熱可塑性ポリウレタンは、(A)一
般式が下式[1)で表わされるジヒドロキシ化合物と下
式(Il]で表わされるモノヒドロキシ化合物のうち少
なくともいずれか一方と、(B)一般式が下式(m)−
(1)〜[m]−(4)で表わされるポリオールのうち
少なくとも一種と、(C)ジイソシアネートと、を構成
成分とし、そのことにより上記目的が達成される。
(I) (R1% R2はそれぞれ独立してアルキレン基を表し
、pは3または4であり、ql rはそれぞれ独立して
0または1以上の整数を表す。) (n) (R3はアルキレン基を表し、aは2または3であり、
1!0または1以上の整数を示す。)HO<−R’−0
)nH[I[I) −1(R4はアルキレン基を表し、
nは1以上の整数を表す。) HO<−R5−C−0)、R’−OH(m )  −2
(R6、R6はそれぞれ独立してアルキレン基を表し、
Xは1以上の整数を表す。) (R7、R8はそれぞれ独立してアルキレン基を表し、
yは1以上の整数を表す。) HO(R9−0−C−0)よR9−OH(m) −4(
R9はアルキレン基を表し、Zは1以上の整数を表す。
) 上記式(I)で表されるジヒドロキシ化合物は液晶性を
示す低分子化合物であって、アルキレン基R1およびR
2はエチレン基又はプロピレン基が好ましく、q及びr
は0又は1が好ましく、4.4゛ジヒドロキシ−p−タ
ーフェニル、4.4°°°−ジヒドロキシ−p−クォー
ターフェニル、4.4”’−ジ(2−ヒドロキシエトキ
シ)−p−クォーターフェニル等が好適に使用される。
4.4°°−ジヒドロキシ−p−ターフェニルの結晶状
態から液晶状態への転移温度は260°Cで、4.4°
°°−ジヒドロ牛シーp−クォーターフェニルのそれは
336℃、そして4.4°°°−ジ(2−ヒドロキシエ
トキシ) −p−クォーターフェニルのそれは403℃
である。尚、液晶状態とは、化合物が溶融状態であって
、また分子が配向状態を保持している状態をいう。上記
各ジヒドロキシ化合物[1)はそれぞれ単独で使用して
も良く、あるいは併用しても良い。
液晶性の分子は一般に結晶性が高く、上記したように4
.4°°−ジヒドロキシ−p−9−フェニル、4.4°
°゛−ジヒドロキシ−p−クォーターフェニル及び4.
4°°゛−ジ(2−ヒドロキシエトキシ)−p−クォー
ターフェニル等はその結晶から液晶状態への転移点が高
いために、これらのジヒドロキシ化合物(1)がポリマ
ー鎖中に組み込まれた場合、そのポリマーは特異な性質
を示す。
すなわち、ジヒドロキシ化合物〔■〕が結晶性を示し、
しかもその転移点が高いので、ジヒドロキシ化合物(I
)の配合量が少量の場合でも強固で耐熱性の高い物理的
架橋を形成する。その結果、ソフトセグメントに由来す
る柔軟性を損なうことなく耐熱性の高い熱可塑性ポリウ
レタンが得られるものと推察される。
上式〔■〕で示されるモノヒドロキシ化合物は、パラフ
ェニレン骨格を有する剛直性の低分子化合物であり、そ
の特徴ある分子構造を反映してこれらの化合物の融点は
極めて高い。さらにパラフェニレン骨格は低分子液晶化
合物のメソゲンとして有効であることが知られており、
これは該骨格が固体状態のみならず高温状態(溶融状態
)においても、強い凝集力を有していることを示すもの
である。従って、上記のモノヒドロキシ化合物(n)を
ポリマー末端に組み込んだ場合、 非常に強固で耐熱性
の高い物理的架橋をもたらし、耐熱性に優れた熱可塑性
ポリウレタンが生成する。
上式(II)で示されるモノヒドロキシ化合物において
は% R’はエチレン基またはプロピレン基が好ましく
、aは0または】が好ましい。上記モノヒドロキシ化合
物としては、例えば、4−ヒドロキシ−p−ターフェニ
ル、 4−ヒドロキシ−p−クォーターフェニル、4−
(2−ヒドロキシエトキシ)−p−ターフェニル、4−
(2−ヒドロキシエトキシ)−p−クォーターフェニル
等があげられる。モノヒドロキシ化合物〔■〕は、それ
ぞれ単独で使用しても良く、 あるいはそれらを併用し
ても良い。
上記ポリオール(B)としては、 [III]−(1)
〜(m)−(4)の化合物のうち少なくとも一種を用い
ることができる。
式Cm)−(1)で表されるポリオールは、ポリ(オキ
シアルキレングリコール)であり、それには、例えば、
ポリ(オキシエチレングリフール)、ポリ(オキシプロ
ピレングリコール)、ポリ(オキシテトラメチレングリ
コール)、ポリ (オキシヘキサメチレングリコール)
等があげられ、これらは単独で使用されてもよく、二種
以上が併用されてもよい。ポリ(オキシアルキレングリ
コール)の数平均分子量は小さくなると生成する熱可塑
性ポリウレタンに柔軟性を付与する能力が低下し、大き
くなりすぎると、得られた熱可塑性ポリウレタンの熱安
定性等の物性が低下するので、100〜20、000が
好ましく、より好ましくはSOO〜s、 oooである
式(III)−(2)で表されるポリオールは、ポリ(
ラフ1−ングリコール)であり、それには、例えば、ポ
リ(カプロラクトングリコール)、ポリ(バレロラクト
ングリフール)、ポリ(ブチロラクトングリコール)等
があげられる。これらは単独で使用されてもよく、二種
以上が併用されてもよい。
上記(I ) −(1)と同じ理由で、ポリ(ラクトン
グリコール)の数平均分子量はlOO〜20.000が
好ましく、より好ましくはSOO〜s、 oooである
式([1−(3)で表されるポリオールは、二塩基酸と
アルキレングリコールとの重合体であり、それには、例
えば、ポリ(エチレンアジペート)、ポリ(プロピレン
アジペート)、ポリ(ブチレンアジペート)、ポリ(エ
チレンセバケート)、ポリ(プロピレンセバケート)、
ポリ(ブチレンセバケート)等があげられる。これらは
単独で使用されてもよ(、二種以上が併用されてもよい
。上記(I ]−(1)と同じ理由で、この重合体の数
平均分子量は100〜20.000が好ましく、より好
ましくはsoo 〜s、 oooテある。
式(m)−(4)で表されるポリオールは、ポリ(アル
キレンカーボネートグリコール)であり、それには、例
えば、ポリ(エチレンカーボネートグリコール)、ポリ
(プロピレンカーボネートグリコール)、ポリ(テトラ
メチレンカーボネートグリコール)、ポリ(ヘキサメチ
レンカーボネートグリコール)等があげられる。これら
は単独で使用されてもよく、二種以上が併用されてもよ
い。
上記(I )−(1)と同じ理由で、この重合体の数平
均分子量は100〜20,000が好ましく、より好ま
しくは500〜s、oooである。
上記インシアネート化合物(C)としては、脂肪族ジイ
ソシアネート、芳香族ジイソシアネート、脂肪層族ジイ
ソシアネートのいずれも用いることができる。
脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、l。
2−エチレンジイソシアネート、1.3−プロピレンジ
イソシアネート、1.4−ブタンジイソシアネート、1
.6−へキサメチレンジイソシアネート、1.10−デ
カンジイソシアネート等があげられる。脂環式ジイソシ
アネートとしては、例えば、1.4−シクロへ牛すンジ
イソシアネー)、4,4°−シクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート等があげられる。また、芳香族ジイソシア
ネートとしては、例えば、4.4−ジフェニルメタンジ
イソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフタレ
ン1.5−ジイソシアネート等があげられる。
また、これらのジイソシアネートの付加化合物、例えば
、1.6−ヘキサンジイソシアネートとフェノールとの
付加物等を用いることもできる。
上記ジヒドロキシ化合物(13とポリオール(B)とジ
イソシアネート(C)よりなる熱可塑性ポリウレタンは
、ジヒドロキシ化合物(1)の含有量が少なくなると耐
熱性が低下し、多くなると弾性率が高くなり柔軟性が低
下し、熱可塑性ポリウレタンとしての性質に劣る。従っ
て、ポリオールの構成単位を1モノマーとして数えた場
合(例えば、重合度10のポリ(オキシアルキレングリ
コール)はlOモノマーとして数える)、上記ジヒドロ
キシ化合物[1)の含有量は、ポリウレタンを構成する
全モノマー中の0.1〜30モル%が好ましく、より好
ましくは0.5〜20モル%であり、さらに好ましくは
1.0〜lOモル%である。
また、上記モノヒドロキシ化合物(n)を用いる場合に
は、ABA型のトリブロックコポリマーとなり、(II
)にはさまれたポリオールとジイソシアネートよりなる
ブロック部分の長さはすでに前述した各成分よりなるも
のであれば差しつかえない。
特に、上記ジヒドロキシ化合物(1)とモノヒドロキシ
化合物(II)とを併用する場合には、ジヒドロキシ化
合物(1)とモノヒドロキシ化合物〔■〕の割合は 0< (II) / (1) + (II) <2/3
を満たす範囲が好ましい。
さらに、上記熱可塑性ポリウレタンに、鎖延長剤として
上記以外の適当なジヒドロキシ化合物を構成成分として
加えてもよい。
このジヒドロキシ化合物としては、ヒドロキノン、レゾ
ルシン、クロロヒドロキノン、ブロモヒドロキノン、メ
チルヒドロキノン、フェニルヒドロキノン、メトキシヒ
ドロキノン、フェノキシヒドロキノン、4.4−ジヒド
ロキシビフェニル、4.4−ジヒドロキシジフェニルエ
ーテル、4.4−ジヒドロキシジフェニルサルファイド
、4.4°−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4.4
−ジヒドロ牛ジベンゾフェノン、4.4’−ジヒドロキ
シジフェニルメタン、ビスフェノールA、 1.1−ジ
 (4−ヒドロキシフェニル) シクロへ牛サン、1.
2〜ビス (4−ヒドロキシフェノキシ)エタン、l、
4−ジヒドロキシナフタリン、2.6−ジヒドロキシナ
フタリンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物や;エチレン
グリコール、プロピレングリフール、ブチレングリコー
ル、シクロヘキサン−1,4−ジメタツールなどの脂肪
族、脂環族ジヒドロキシ化合物などがある。
このような構成成分から成る熱可塑性ポリウレタンは、
一般に知られている以下のような方法で製造することが
できる。
(i)2段階反応: ■1当量のポリオールと2当量のジイソシアネートとを
反応させて両末端がインシアネート基を有するプレポリ
マーを合成する。
■ ■で合成したプレポリマーと相当スるヒドロキシ化
合物との反応により熱可塑性ポリウレタンを得る。
(iiH段階反応: 全てのモノマーを実質的に同時に仕込み、重合反応を行
う。
上記(i)の方法を用いた場合には、ハードセグメント
、ソフトセグメントの配列が規則的になるのに対し、(
ii)の方法ではその配列がランダムになる。従って、
柔軟性と耐熱性を有するエラストマーを得るためには分
子の配列が制御された(i)の方法が望ましい。
ヒドロキシ化合物としてジヒドロキシ化合物〔I〕のみ
を使用する場合には、上記反応(i)で、2段階口(■
)において、プレポリマーとほぼ同モル数の(1)が必
要であり、(1)は鎖延長剤として機能する。
一方、モノヒドロキシ化合物(II)のみを使用する場
合には、プレポリマーの約2倍モルのモノヒドロキシ化
合物[11)が必要であり、 〔■〕は末端封止剤とし
て機能する。この際に生成するポリマーはABA型トリ
ブロックコポリマーである。また、ジヒドロキシ化合物
(Hの一部に置き換えて、その物性を低下させない範囲
で鎖延長剤として前述の他のジヒドロキシ化合物を加え
てもよい。
上記ジヒドロキシ化合物〔夏〕 とモノヒドロキシ化合
物(n)とを併用する場合には、はじめにCI)を反応
系に添加してジイソシアネートと反応させた後に、(I
I)を反応させる必要がある。
そうでないと、充分な分子量を有する熱可塑性ポリウレ
タンを得ることはできない。
重合においては一般にポリウレタンを合成するのに使用
されている触媒が用いられてよい。すなわち、ジ−n−
ブチルスズジラウレート、スタナスオクトエート、トリ
エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチルア
ミン、ナフテン酸金属塩、オクチル酸金属塩などのウレ
タン用触媒である。
重合反応はモノマーに対する溶解力が大きくかつ本重合
反応に不活性の溶媒中で行うことができる。例えば、テ
トラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルア
セトアミド、ジメチルスルホアミド、N−メチルピロリ
ドン、ジフェニルスルホン、N、 N’−ジメチルイミ
ダゾリジノン等が好適に用いられる。重合反応温度は通
常約100°C以下であり、反応時間は上記(+)−〇
が1−10時間、(i)−■が1−1o時間、(ii)
が1〜15時間が好適である。
本発明の熱可塑性ポリウレタンには、その実用性を損な
わない範囲で、さらに、以下の添加剤が添加されてもよ
い。
■無機繊維;ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、炭化
硅素繊維、アルミナ繊維、アモロファス繊維、シリコン
・チタン・炭素系繊維等 ■有機繊維:アラミド繊維等 ■無機充填剤:炭酸カルシウム、酸化チタン、マイカ、
タルク等 ■熱安定剤: トリフェニルホスファイト、トリラウリ
ルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、
2−tert−ブチル−α−(3−tert−ブチル−
4−ヒドロキシフェニル)−p−クメニルビス(p−ノ
ニルフェニル)ホスファイト等 ■難燃剤:へキサブロモシクロドデカン、トリス−(Z
、3−ジクロロプロピル)ホスフェート、ペンタブロモ
フェニル了りルエーテル等 ■紫外線吸収剤’ p−tert−プチルフェニルサリ
シレート、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノ
ン、2−ヒドロキン−4−メトキシ−2゛−カルボキシ
ベンゾフェノン、2,4゜5−トリヒドロキシブチロフ
ェノン等■酸化防止剤ニブチルヒドロキシアニソール、
ブチルヒドロキントルエン、ジステアリルチオジプロピ
オネート、ジラウリルチオジプロピオネート、ヒンダー
ドフェノール系酸化防止剤等 ■帯電防止剤:N、N−ビス(ヒドロキシエチル)アル
キルアミン、アルキルアリルスルホネート、アルキルス
ルファネート等 ■無機物:硫酸バリウム、アルミナ、酸化珪素等0高級
脂肪酸塩ニステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸バリ
ウム、パルミチン酸ナトリウム等0その他の有機化合物
:ベンジルアルコール、ベンゾフェノン等 0結晶化促進剤;高結晶化したポリエチレンテレフタレ
ート、ポリトランス−シクロへ牛サンジメタツールテレ
フタレート等 さらに本発明の熱可塑性ポリウレタンは、他の熱可塑性
樹脂、例えば、ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、
ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリス
ルフォン、ポリエステル等と混合し、あるいはゴム成分
と混合してその性質を改質して使用してもよい。
本発明の熱可塑性ポリウレタンは、プレス成形、押出成
形、射出成形、ブロー成形等の溶融成形方法により成形
体とされる。成形体の物性はその構成成分及びその配合
割合等によって任意に変化し得る。熱可塑性ポリウレタ
ンは、自動車部品、ホース、ベルト、パツキン、靴底等
の柔軟性および耐熱性を要する成形体や、塗料、接着剤
等に好適に用いることができる。
(実施例) 以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。
支五匠上 数平均分子量2,000のポリ(オキシエチレングリフ
ール) 200g (0,1■ol)と、それに対して
2倍モルに相当する量のトリレンジイソシアネート28
.8g (0,2■ol)とを500園βの乾燥DMF
に溶かした。系内を窒素で置換した後触媒としてジ−n
−ブチルスズジラウレートを0.2g加えて80℃で2
時間反応させた。
42、6g (0,l■ol)の4.4°°°−ジ(2
−ヒドロキシエトキシ) −p−クォーターフェニルを
5OO1ft O) DMFに100℃で溶かしく窒素
下)、これに上記の溶液を1時間かけて滴下した後、さ
らに3時間、100℃で攪拌を続けた。
反応終了後、溶液を室温にもどし、ILのメタノールを
加えて生成したポリマーを析出させた。
ポリマーはよく乾燥して評価用サンプルとした。
宜W 平均分子量2.000のポリ(オキシエチレングリフー
ル) 200g (0,1■ol)と、それに対して2
倍モルに相当する量のトリレンジイソシアネート28.
ag(0,2園o1)と1、および4,4°°°−ジ(
2−ヒドロキシエトキシ) −p−ターフェニル35.
0g (0,1i+ol)を1λの乾燥DMFに溶かし
た。系内を窒素で置換した後触媒としてジ−n−ブチル
スズジラウレートをσ、2g加、tて100℃で4時間
反応させた。
反応終了後、溶液を室温にもどし、lLのメタノールを
加えて生成したポリマーを析出させた。
ポリマーはよく乾燥して評価用サンプルとした。
之蚊五 4.4°゛°−ジ(2−ヒドロキシエトキシ)−p−ク
ォーターフェニル200g (0,1■ol)のかわり
に、鎖延長剤として1.4−ブタンジオール9.0 (
0,1■ol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応
を行った。
反応終了後、溶液を室温にもどし、ljZのメタノール
を加えて生成したポリマーを析出させた。
ポリマーはよく乾燥して評価用サンプルとした。
実施例1.2および比較例により得られたポリマーは、
いずれも室温で柔軟性を有する熱可塑性ポリウレタンで
あった。これらのポリマーを用いてプレス成形により厚
さ5 am、 10+amX 10s+iの成形体を作
成した。IKg荷重でその成形体のビカット軟化温度を
測定した(JIS [7206)。その結果を表1に示
す。
表1 表1から、ジヒドロキシ化合物(4,4°゛°−ジ(2
−ヒドロキシエトキシ)−p−クォーターフェニルまた
は4.4” ”−ジ(2−ヒドロキシエトキシ) −p
−ターフェニル)を含む熱可塑性ポリウレタンは柔軟で
、かつ耐熱性に優れていることがわかる。
(発明の効果) 本発明の熱可塑性ポリウレタンは、結晶性が高く、融点
の高いジヒドロキシ化合物やモノヒドロキシ化合物に基
づくハードセグメントが導入されているので、耐熱性、
機械的物性、成形加工性等に優れた各種部材に使用でき
る熱可塑性ポリウレタンエラストマーを提供することが
できる。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(A)一般式が下式〔 I 〕で表わされるジヒドロ
    キシ化合物と下式〔II〕で表わされるモノヒドロキシ化
    合物のうち少なくともいずれか一方と、(B)一般式が
    下式〔III〕−(1)〜〔III〕−(4)で表わされるポ
    リオールのうち少なくとも一種と、(C)ジイソシアネ
    ートと、 を構成成分とする熱可塑性ポリウレタン: ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔 I 〕 (R^1、R^2はそれぞれ独立してアルキレン基を表
    し、pは3または4であり、q、rはそれぞれ独立して
    0または1以上の整数を表す。) ▲数式、化学式、表等があります▼〔II〕 (R^3はアルキレン基を表し、lは2または3であり
    、mは0または1以上の整数を示す。)▲数式、化学式
    、表等があります▼〔III〕−1 (R^4はアルキレン基を表し、nは1以上の整数を表
    す。) ▲数式、化学式、表等があります▼〔III〕−2 (R^5、R^6はそれぞれ独立してアルキレン基を表
    し、xは1以上の整数を表す。)▲数式、化学式、表等
    があります▼〔III〕−3 (R^7、R^8はそれぞれ独立してアルキレン基を表
    し、yは1以上の整数を表す。)▲数式、化学式、表等
    があります▼〔III〕−4 (R^9はアルキレン基を表し、zは1以上の整数を表
    す。)。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04325406A (ja) * 1991-03-07 1992-11-13 Peroxid Chemie Gmbh 半導体技術で使用するための僅少量だけが溶解した無機および/または有機汚染物質を含有する過酸化水素を後処理する方法
JPH10500729A (ja) * 1994-06-03 1998-01-20 ヘンケル・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチエン 迅速硬化ポリウレタン溶融接着剤
US6914117B2 (en) 2001-05-21 2005-07-05 Huntsman International Llc Elastomeric polyurethane material
JP2019003009A (ja) * 2017-06-14 2019-01-10 コニカミノルタ株式会社 複合樹脂

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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