JPH0616761A - 立体障害アミンおよびそれを用いるポリ尿素の製造方法 - Google Patents

立体障害アミンおよびそれを用いるポリ尿素の製造方法

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JPH0616761A
JPH0616761A JP5081946A JP8194693A JPH0616761A JP H0616761 A JPH0616761 A JP H0616761A JP 5081946 A JP5081946 A JP 5081946A JP 8194693 A JP8194693 A JP 8194693A JP H0616761 A JPH0616761 A JP H0616761A
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polyol
amine
hydroxyl
polyurea
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JP5081946A
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Robert Allison Grigsby
ロバート・アリソン・グリグスビー
Robert L Zimmerman
ロバート・レロイ・ジマーマン
Michael Cuscurida
マイケル・カスカリダ
George Phillip Speranza
ジョージ・フィリップ・スペランザ
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Texaco Chemical Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • C08G18/50Polyethers having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/5021Polyethers having heteroatoms other than oxygen having nitrogen
    • C08G18/5024Polyethers having heteroatoms other than oxygen having nitrogen containing primary and/or secondary amino groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 構造式: 【化14】 または 【化15】 (式中、少なくとも1個のR´は少なくとも10個の炭
素原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル基であ
る)を有する立体障害されたポリエーテルポリアミン;
その製法;およびそれをポリイソシアナートと反応させ
るポリ尿素エラストマーの製法。 【効果】 ポリ尿素エラストマーの硬化速度を制御で
き、RIM法、RRIM法によるポリ尿素エラストマー
の成形に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な立体障害された
アミンおよびそれを製造する方法に関し、さらに詳しく
は、ひとつの特徴として、反応射出成形(RIM)エラ
ストマーの製造におけるポリイソシアナート類との反応
を遅らせるために、立体障害されたアミンを用いること
に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリオールまたはポリアミン(あるいは
ヒドロキシル官能性とアミン官能性との両方を含有する
化合物)を、第三級アミンまたは金属触媒(たとえばス
ズ)の存在下にポリイソシアナートと反応させて、尿素
結合を有する架橋樹脂を与えることは、合成樹脂製造の
技術ではよく知られている。結果として得られる反応生
成物は、たとえば、軟質フォーム、半硬質フォーム、硬
質フォーム、エラストマーまたはスプレー用ポリ尿素で
ある。ポリ尿素反応射出成形(RIM)材料、および包
埋されたガラス、金属またはプラスチック補強繊維を含
有する補強RIM(RRIM)は、加圧下の加熱型の中
で、必要に応じて触媒とともに、ポリアミンとポリイソ
シアナートを反応させて製造することができる。
【0003】作製する物品を形造るために型を用いると
き、とくにRIMシステムが用いられるときに遭遇する
一般的な問題は、型に充填する速度に適合する速度でた
がいに反応する成分を有することである。たとえば、も
し自動車車体パネルを製造するとき、各成分は、好まし
くは型全体が混合物で満たされるまで、反応を開始して
はならない。もしも反応が早期に起こると、RIM材料
は型の中で部分的に固まり、またはゲル化して、型を液
状物質が完全に満たすのを妨げ、結果として不完全な部
品をもたらす。本発明のひとつの特徴として、この系は
より長い「流動時間」(すなわち、成分が混合された状
態で、反応が起こる前に型に流れ込む時間が長い)が望
ましい。同時に、型を経由する部品のサイクル速度は、
製造コストを減らすように、できるだけ高いことが望ま
しいので、反応は、いったん開始されるとあまり長くか
かってはならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、本発明は、
RIM法でイソシアナート化合物と反応してポリ尿素成
形品を形造るが、イソシアナート/アミン反応が起こる
前に型に正確に充填することを可能にするように、イソ
シアナート化合物とあまり速い速度で反応しないような
ポリアミンを提供するという課題に関する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、2個またはそ
れ以上のヒドロキシル基を有するポリオールを有効量の
長鎖アルキルエポキシドと反応させて、ヒドロキシル末
端を有し、少なくとも部分的に立体障害された中間体を
与え;該中間体のヒドロキシル末端の少なくとも1個を
アミノ化して第一級アミノ基とすることによって得られ
る、立体障害されたポリエーテルポリアミンと;ポリイ
ソシアナートを反応させるポリ尿素エラストマーの製造
方法を提供する。
【0006】本発明はまた、構造式:
【化7】 または
【化8】 (式中、Rはポリオールの中心部分を表し;少なくとも
1個のR´は少なくとも10個の炭素原子を有する直鎖
状または分岐状のアルキル基で、残余が水素原子であ
り;R″は水素原子または1〜2個の炭素原子を有する
アルキル基であり;xは2またはそれ以上であり;yは
20〜80である)を有する新規な立体障害されたポリ
エーテルポリアミンを提供する。
【0007】本発明はまた、一般式:R(OH)xまたは
【化9】 のヒドロキシル化合物を、一般式:
【化10】 (式中、R、R´、R″、xおよびyは請求項3と同じ
意味を有する)の長鎖アルキルエポキシドと反応させ、
ついで得られたポリオールをアミノ化することを特徴と
する立体障害されたポリエーテルポリアミンの製造方法
を提供する。
【0008】これらの目的、および本発明の他の目的を
達成することにより、ひとつの形の、ポリ尿素の製造方
法が提供される。立体障害されたポリエーテルポリアミ
ンは、まず、2個またはそれ以上のヒドロキシル基を有
するポリオールを有効量の長鎖アルキルエポキシドと反
応させて、ヒドロキシル末端を有し、少なくとも部分的
に立体障害された中間体とし;ついで、該中間体のヒド
ロキシル末端をアミノ化して、少なくとも部分的に立体
障害されたポリエーテルアミンとすることによって得ら
れる。ついで、この少なくとも部分的に立体障害された
ポリエーテルポリアミンは、熱の存在下にポリイソシア
ナートと反応して、ポリ尿素エラストマーを生ずる。
【0009】ポリオールが、アンモニアでアミノ化する
前に長鎖アルキルエポキシドでキャッピングされること
によって、立体障害されることが見出された。長鎖アル
キル基は、第一級脂肪族アミンに立体障害を与える。こ
の立体障害は、アミンのポリイソシアナートとの反応性
を遅くさせる。アミノ基のより遅い反応性は、型の中で
反応する前のより長いショット時間ないし流動時間を可
能にするので、RIMまたはRRIMに有用である。
【0010】本発明の立体障害されたアミンは、次の反
応図式によって作ることができる。
【0011】
【化11】
【0012】化合物(I)はポリオールであり、さらに
以下に記すように、RIM合成に通常用いられるどのよ
うなものであってもよい。本発明の好ましい実施態様で
は、ポリオール(I)は、この技術で公知である手順に
従って、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチ
レンオキシドまたはそれらの混合物で、ブロック状また
はランダム状に、すでにポリオキシアルキレン化されて
いる。Rはポリアミンの、開始剤に由来する中心部分を
表し、上記のポリオキシアルキレン生成物に対応する。
開始剤に由来する中心は、開始剤のアルキレンオキシド
との反応の後に残った部分である。xで示されるヒドロ
キシル末端の数は、少なくとも2でなければならず、好
ましくは2〜8、最も好ましくは2〜6である。
【0013】長鎖アルキルエポキシド(II)は、少なく
とも10個、好ましくは10〜20個、最も好ましくは
10〜16個の炭素原子を有する直鎖状または分岐状の
アルキル基R´を有する。ひとつの実施態様では、ポリ
オール(I)に存在するヒドロキシル基あたり少なくと
も1モルの長鎖アルキルエポキシド(II)が反応して、
ポリオキシアルキレン化ポリオール中間体(III)を生
じ、これはアミノ化して、最終的に立体障害されたポリ
エーテルポリアミン(IV)に変わる。他の実施態様で
は、すべてに満たない数のヒドロキシル基が当量の長鎖
アルキルエポキシドと反応する。
【0014】もし先のポリオキシアルキレン化がなされ
ているならば、立体障害されたポリエーテルポリアミン
は、よりいくらか明白に、次の一般式を有することがで
きる。
【0015】
【化12】
【0016】(式中、R、R´およびxは前述のとおり
であり;R″は水素原子または1〜2個の炭素原子を有
するアルキル基であり;yは20〜80である)すべて
に満たない数のヒドロキシル基が当量の長鎖アルキルエ
ポキシドと反応する実施態様では、化合物(IV)または
(V)は部分的に立体障害される。この場合、結果とし
て得られた分子中の少なくとも1個のR´は、少なくと
も10個、好ましくは10〜20個、最も好ましくは1
0〜16個の炭素原子を有する直鎖状または分岐状のア
ルキル基であり、残余のR´基は水素原子である。ひと
つの実施態様では、少なくとも半数のR´基は、少なく
とも10個の炭素原子を有する直鎖状または分岐状のア
ルキル基である。
【0017】ポリオキシアルキレン化ポリオール(I)
のキャッピングは、触媒なしに、温度100〜150℃
で達成される。触媒が存在してもよく、好ましくはアル
カリ金属水酸化物である。キャッピングの触媒として働
くのに、しばしば、ポリオキシアルキレン化反応から残
存した触媒で十分である。実質的にすべてのヒドロキシ
ル基を長鎖アルキルエポキシドでキャッピングすること
が意図されるとはいえ、より少ない割合のヒドロキシル
基が長鎖アルキルエポキシドと反応して、単に部分的に
上述のような立体障害されたポリエーテルポリアミンを
生ずることは、十分に認識しなければならない。立体障
害されない型の同様なアミンに比べて、ポリエーテルポ
リアミンの反応性を遅くするのに少なくとも十分なだけ
のヒドロキシル基が、部分的に立体障害されなければな
らない。このパーセンテージを、本明細書では有効量と
いう。本発明のひとつの実施態様では、ヒドロキシル基
の20〜100%が長鎖アルキルエポキシドでキャッピ
ングされることが好ましく、50〜100%の範囲がよ
り好ましい。第一級アミノ基の隣のR´基による立体障
害が、その活性をいくらか減少させるであろうことは、
高く評価されるであろう。アミノ基の遅い反応性は、よ
り長いショット時間を可能にするので、RIMまたはR
RIMへの応用に有用である。
【0018】本発明の立体障害されたポリエーテルポリ
アミンを与えるために、アルキレンオキシド、長鎖アル
キルエポキシドおよびアンモニアとの反応に、開始剤と
して用いることのできる多価アルコールは、エチレング
リコール、プロピレングリコール、ブチレングリコー
ル、ペンタンジオール;ビス(4−ヒドロキシシクロヘ
キシル)ジメチルメタン、1,4−ジメチロールベンゼ
ン;グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、ト
リメチロールプロパン;マンニトール、ソルビトール、
エリトリトール、ペンタエリトリトール;これらの二量
体、二量体および高重合体、たとえばポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、トリグリセロー
ル、ジペンタエリトリトール;ポリアリルアルコール;
および多ヒドロキシルチオエーテルを包含するが、これ
らに限定されない。本発明に用いられる立体障害された
ポリエーテルポリアミンの定義に適合するものは、Texa
co Chemical Co. によって製造されるJeffamine(登録商
標)アミンに対応する、立体障害された多価アミンであ
る。Jeffamine D−2000およびT−5000は、ポ
リイソシアナートと反応してより長い流動時間を生ず
る、立体障害された改質ポリエーテルポリアミンに対応
するJeffamine アミンの一例である。本発明の方法に有
用なポリオキシアルキレン化された開始剤は、好ましく
は2,000またはそれ以上の分子量を有する。
【0019】本発明の立体障害されたポリエーテルポリ
アミンと反応するのに用いられるポリイソシアナート
は、芳香族ポリイソシアナートまたは脂肪族ポリイソシ
アナートであることができる。代表的な芳香族ポリイソ
シアナートは、p−フェニレンジイソシアナート、ポリ
メチレンポリ(フェニルイソシアナート)、2,6−ト
ルエンジイソシアナート、ジアニシジンジイソシアナー
ト、ビトリレンジイソシアナート、ナフタレン−1,4
−ジイソシアナート、ビス(4−イソシアナトフェニ
ル)メタン、ビス(3−メチル−3−イソシアナトフェ
ニル)メタン、ビス(3−メチル−4−イソシアナトフ
ェニル)メタンおよび4,4´−ジフェニルジイソシア
ナートを包含する。
【0020】本発明の実施に用いられる他の芳香族ポリ
イソシアナートは、2以上の官能性を有するメチレン架
橋ポリフェニルポリイソシアナート混合物である。これ
らのイソシアナート化合物は、対応するメチレン架橋ポ
リフェニルポリアミンのホスゲン化によって製造され、
該ポリアミンは、通常、塩酸および/または他の酸性触
媒の存在下に、ホルムアルデヒドと、アニリンのような
第一級芳香族アミンとの反応によって製造される。ポリ
アミンおよびそれより得られる対応するメチレン架橋ポ
リフェニレンポリアミンを合成する公知の方法は、米国
特許第2,683,730号明細書、米国特許第2,9
50,263号明細書、米国特許第3,012,008
号明細書、米国特許第3,344,162号明細書およ
び米国特許第3,362,979号明細書に記載されて
いる。
【0021】メチレン架橋ポリフェニルポリイソシアナ
ート混合物は、普通、20〜80重量%のメチレンジフ
ェニルジイソシアナート異性体を含有し、残余はより高
い官能性とより高い分子量を有するポリメチレンポリフ
ェニルジイソシアナート類である。これらの代表的なも
のは、20〜100重量%のメチレンジフェニルジイソ
シアナート異性体を含有し、その20〜95重量%が
4,4´−異性体であり、残余がより高い分子量と官能
性のポリメチレンポリフェニルポリイソシアナート類で
あり、その平均官能性が2.1〜3.5であるメチレン
架橋ポリフェニルポリイソシアナートの混合物である。
これらのイソシアナート混合物は商業的に入手でき、米
国特許第3,362,979号明細書に記載された方法
によって合成できる。
【0022】最も好ましい芳香族ポリイソシアナートは
メチレンビス(4−フェニルイソシアナート)またはM
DIである。純MDI、MDIの準プレポリマー、およ
び改質された純MDIが、すべてRIMエラストマーの
合成に有用である。純MDIは固体であって、それゆえ
用いるのにしばしば不便なので、MDIに基づく液状生
成物がしばしば用いられ、そして、本明細書ではMDI
またはメチレンビス(4−フェニルイソシアナート)と
いう用語の範囲の中に包含される。より一般的に、ウレ
トンイミン改質純MDIもまた包含される。この生成物
は、蒸留された純MDIを触媒の存在下に加熱して、純
MDIと改質MDIの混合物を得ることによって製造さ
れる。好ましくは、用いられるイソシアナートの量は、
組成中のすべての成分を基準にして、化学量論的な量で
あるか、化学量論的な量より多い。このタイプの市販さ
れている物質の例は、Dow Chemical Co.のIsonate(登録
商標)125M(純MDI)およびIsonate 143L
(液状MDI)である。
【0023】本発明の実施にとって必然ではないが、ポ
リ尿素エラストマーの色相や性質を向上させる添加剤を
用いてもよい。たとえば、寸断または磨砕されたガラス
繊維、あるいは寸断または磨砕された炭素繊維および/
または鉱物繊維が有用である。それに加えて、DETD
A(ジエチルトルエンジアミン)のような鎖長延長剤、
ならびに内部離型剤、発泡剤および他の従来からの添加
剤を用いてもよい。
【0024】本発明のポリ尿素エラストマーRIM製品
は、従来法により、温度25〜225℃の型の中で作製
され、ついで225〜400℃、好ましくは225〜3
50℃の温度で後硬化される。本発明のひとつの実施態
様では、立体障害されたポリエーテルポリアミンとポリ
イソシアナートの反応は、25〜130℃の温度および
0.1〜27.7MPa(0〜4,000psi)の圧力で実施
する。立体障害されたポリエーテルポリアミンのポリイ
ソシアナートに対する当量比は、0.05〜1:1であ
ってよい。ポリ尿素エラストマーが一般にこのようなガ
イドラインで合成されて、該ポリ尿素エラストマーは必
ずしもRIMの技術と装置を用いるRIMエラストマー
である必要はないということは、評価すべきである。
【0025】後硬化温度が400℃またはそれ以上に近
づくにつれて必要となることがある他のタイプの添加剤
は、抗酸化剤である。当業者に抗酸化剤として周知の物
質は、立体障害されたフェノール類などである。
【0026】RIM物質の製造に触媒は必要ではない
が、立体障害されたポリエーテルポリアミンが加熱した
型の中で良好にポリイソシアナートと反応するには、触
媒を用いることが望ましい。このような触媒としては、
下記の1種またはそれ以上が包含される。 (a)トリメチルアミン、トリエチルアミン、N−メチ
ルモルホリン、N−エチルモルホリン、N,N−ジメチ
ルベンジルアミン、N,N−ジメチルエタノールアミ
ン、N,N,N´,N´−テトラメチル−1,3−ブタ
ンジアミン、N,N−ジメチルピペラジンおよび1,4
−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンのような第三
級アミン; (b)トリアルキルホスフィンおよびジアルキルベンジ
ルホスフィンのような第三級ホスフィン; (c)アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、ア
ルコキシドおよびフェノキシドのような強塩基; (d)塩化鉄(III)、塩化スズ(IV)、塩化スズ(I
I)、三塩化アンチモンおよび硝酸ビスマスまたは塩化
ビスマスのような強酸の酸性金属塩; (e)アセチルアセトン、ベンゾラクトン、トリフルオ
ロアセチルアセトン、アセト酢酸エチル、サリチルアル
デヒド、シクロペンタノン−1−カルボン酸エステル、
アセチルアセトンイミン、ビス(アセチルアセトン)ア
ルキレンジアミンおよびサリチルアルデヒドイミンと、
Be、Mg、Zn、Cd、Pd、Ti、Zr、Sn、A
s、Bi、Cr、Mo、Mn、Fe、CoおよびNiの
ような各種金属から得られるような、各種金属キレー
ト; (f)Ti(OR)4、Sn(OR)4およびAl(OR)3
(式中、Rはアルキルまたはアリールである)のような
各種金属のアルコラートおよびフェノラート;ならびに
アルコラートとカルボン酸、β−ジケトンおよび2−
(N,N−ジアルキルアミノ)アルカノールとの反応生
成物; (g)たとえば酢酸ナトリウム、オクタン酸スズ、オレ
イン酸スズ、オクタン酸鉛およびナフテン酸マンガンや
ナフテン酸コバルトのような金属ドライヤーを包含す
る、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Al、Sn、P
b、Mn、Co、NiおよびCuのような各種金属の有
機酸塩;および (h)四価のスズ、三価や五価のAs、SbおよびBi
の有機金属誘導体;ならびに鉄およびコバルトの金属カ
ルボニル。
【0027】もちろん、上記の触媒のいかなる組合せも
使用することができる。通常、触媒の量は、もし使用す
るのであれば、ポリアミン100重量部あたり0.1〜
5.0重量部である。多くの場合、触媒の量は0.2〜
2.0重量部である。
【0028】
【発明の効果】本発明によって、ポリエーテルの末端
に、少なくとも部分的に長鎖アルキル基により立体障害
された少なくとも2個の第一級アミノ基を有する、新規
なポリエーテルポリアミンおよびその製造法が提供され
る。さらに、本発明によって、このような少なくとも部
分的に立体障害されたポリエーテルポリアミンを用い
て、制御された硬化速度を有するポリ尿素エラストマー
を製造することができる。このような立体障害されたポ
リエーテルポリアミンおよびそれを用いるポリ尿素エラ
ストマーの製造方法は、RIMまたはRRIM法による
ポリ尿素エラストマー部品の製造に有用である。
【0029】
【実施例】価値あるRIMエラストマーの合成は、以下
に例示する例に記載されるとおりである。
【0030】物質リスト DETDA:Ethyl Corp. 製のジエチルトルエンジアミ
ン; Jeffamine D−2000:Texaco Chemical Co. より販
売される、下記の構造のジアミン;
【0031】
【化13】
【0032】Jeffamine T−3000:全アセチル化分
1.0meq/g 、全アミン含有量0.99meq/g 、および
第一級アミン含有量0.93meq/g の部分アミノ化ポリ
オール; Jeffamine T−5000:全アセチル化分0.55meq/
g 、全アミン含有量0.48meq/g 、および第一級アミ
ン含有量0.43meq/g の部分アミノ化ポリオール; Isonate 143L:Dow Chemical Co.より販売される、
液体化したジフェニルメタンジイソシアナート; PPG−2000:平均分子量約2,000のポリプロ
ピレングリコール; Thanol(登録商標)SF−5505:ARCO Chemical C
o. 製の、グリセリンを開始剤とする高反応性トリオー
ル; ステアリン酸亜鉛:Witco Chemical Corp.より販売され
るED級(超密度)ステアリン酸亜鉛。
【0033】改質ポリエーテルポリアミン アミンA:アミノ化の前にヒドロキシル基の半数がC16
エポキシドと反応した三官能性ポリエーテルポリアミン
で、全アミノ価は0.622meq/g ; アミンB:分子量2,000のポリオキシプロピレンジ
オールをC16エポキシドでキャッピングしたもので、全
アミノ価は0.963meq/g ; アミンC:分子量3,000のポリオキシプロピレント
リオールをC16エポキシドでキャッピングしたもので、
全アミノ価は0.975meq/g ; アミンD:α−メチルグルコキシドとプロピレンオキシ
ドから合成したポリオールを、アミノ化の前にC16エポ
キシドでキャッピングし、アミノ化して合成したもの;
分析の結果、アセチル化分含有量0.71meq/g 、全ア
ミン含有量0.548meq/g 、略号はAMG−C16; アミンE:α−メチルグルコキシドとプロピレンオキシ
ドから合成したポリオールを、アミノ化の前にC10エポ
キシドでキャッピングし、アミノ化して合成したもの;
分析の結果、アセチル化分含有量0.68meq/g 、全ア
ミン含有量0.567meq/g 、略号はAMG−C10; アミンF:α−メチルグルコキシドとプロピレンオキシ
ドから合成した四官能性ポリオールをアミノ化して合成
した比較例アミン;分析の結果、アセチル化分含有量
0.72meq/g 、全アミン含有量0.622meq/g 、略
号はAMG−C1。
【0034】アミンA〜Fは、表1の組成を有してい
た。
【0035】
【表1】
【0036】A成分の合成 準プレポリマーNo. 1 標準の準ポリマーNo. 1を下記のように合成した。Ison
ate 143Lを136.2kg(300ポンド)仕込んだ
ドラムに、PPG−2000を90.8kg(200ポン
ド)添加した。ドラムの内容を数時間回転によって混合
した。数日間静置した後、生成物をそのまま使用に供し
た。
【0037】準プレポリマーNo. 2 標準の準ポリマーNo. 2を下記のように合成した。Ison
ate 143Lを136.2kg(300ポンド)仕込んだ
ドラムに、ThanolSF−5505を90.8kg(200
ポンド)添加した。ドラムの内容を数時間回転によって
混合した。数日間静置した後、生成物はそのまま使用に
供した。
【0038】流動時間の測定 下記のいくつかの例で、ポリ尿素RIM系について、ゴ
ムチューブ流動時間を測定した。この試験は、ゲル化時
間以上の流動粘性を測定するが、それはなお、型の中の
実際の流動特性に関係する。
【0039】この試験では、A成分とB成分を混合した
ものを、内径2.4mm(3/32インチ)および外径
9.5mm(3/8インチ)を有するラテックスゴムチュ
ーブにショットした。チューブをヘッドのノズルに直接
結合した。600g/s の一定流量で、すべての流れが止
まった後に球を残さずに物質がチューブを流れるよう
に、ショット時間を調節した。もし、あまりに多量の物
質がチューブにショットされたならば、先導する流動前
線の固化が、入ってくる物質がヘッドの近くに球を残す
原因となる。もしこのことが起こると、次のショット時
間を減少させて、球が残らなくなるまでこの工程を繰返
した。この試験によって測定した最大時間を、ゴムチュ
ーブ流動時間として記録した。
【0040】ポリ尿素RIMエラストマーの製造 下記の例は、ポリ尿素RIMエラストマーを製造するた
めの改質アミンの使用を例示する。例1および例2は、
例1に用いた改質ポリエーテルポリアミンが、例2(比
較例)に用いた標準Jeffamine アミン生成物よりも硬化
が遅いことを例証する。例3の物質はボディパネル処方
として用いた。例4はこの物質の幕面処方の使用を例示
する。例5(比較例)は標準的なJeffamine アミン製品
を用いた以外は例4と同様である。例4では、ポリエー
テルポリアミンのアミノ基の数半数がC16アルキル基に
隣り合っているだけであるが、このRIM系の流動時間
(0.38秒)は、比較試料の結果(0.36秒)より
長い。例6は改質ポリエーテルポリアミンを用いた非充
填ボディパネル物質を製造する別の例である。各例に用
いられた平板型は、457×457×3mm(18×18
×1/8インチ)の寸法を有していた。
【0041】例1 DETDA(13.5重量部)、Jeffamine D−200
0(10.0重量部)、アミンC(40.0重量部)お
よびステアリン酸亜鉛(1.21重量部)からなる組成
物18.2kg(40ポンド)を、Hi-Tech RIM機のB
成分供給槽に仕込んだ。この槽の内容物を54℃(13
0°F)に加熱した。RIM機のA成分槽には、準プレポ
リマーNo. 1を仕込み、53℃(128°F)に加熱し
た。A成分側、B成分側とも17.3MPa(2,500ps
i)まで加圧して、両成分をゴムチューブに射出し、この
物質の流動時間を測定した。チューブ内の測定した流動
時間は0.32秒であった。該物質を同様に、71℃
(160°F)に予熱しておいた平板型にも射出した。型
中で30秒置いて、部品を取出した。結果として得られ
たエラストマーを、121℃(250°F)で1時間、後
硬化を行った。該エラストマーの物理的性質を表2に示
す。
【0042】例2(比較例) DETDA(13.5重量部)、Jeffamine D−200
0(10.0重量部)、Jeffamine T−3000(4
0.0重量部)およびステアリン酸亜鉛(1.21重量
部)からなる組成物18.2kg(40ポンド)を、Hi-T
ech RIM機のB成分供給槽に仕込んだ。この槽の内容
物を54℃(130°F)に加熱した。RIM機のA成分
槽には、準プレポリマーNo. 1を仕込み、53℃(12
8°F)に加熱した。A成分側、B成分側とも17.3MP
a(2,500psi)まで加圧して、両成分をゴムチューブ
に射出し、この物質の流動時間を測定した。チューブ内
の測定した流動時間は0.24秒であった。該物質を同
様に、71℃(160°F)に予熱しておいた平板型にも
射出した。この系の非常に速い硬化速度のために、有用
な板は得られなかった。物質は型を一様に満たしてはい
なかった。
【0043】例3 DETDA(13.5重量部)、アミンC(25.0重
量部)およびアミンB(25.0重量部)からなる組成
物18.2kg(40ポンド)を、Hi-Tech RIM機のB
成分供給槽に仕込んだ。この槽の内容物を46℃(11
5°F)に加熱した。RIM機のA成分槽には、準プレポ
リマーNo. 2を仕込み、49℃(121°F)に加熱し
た。A成分側を13.5MPa(1,950psi)、B成分側
を14.9MPa(2,150psi)まで加圧して、100.
5℃(213°F)に予熱しておいた平板型に両成分を射
出した。型中で30秒置いて、部品を取出した。結果と
して得られたエラストマーを、115℃(311°F)で
30分、後硬化を行った。該エラストマーの物理的性質
を表2に示す。
【0044】例4 DETDA(13.5重量部)、アミンA(47.77
重量部)およびステアリン酸亜鉛(1.14重量部)か
らなる組成物18.2kg(40ポンド)を、Hi-Tech R
IM機のB成分供給槽に仕込んだ。この槽の内容物を5
2℃(125°F)に加熱した。RIM機のA成分槽に
は、準プレポリマーNo. 1を仕込み、53℃(128°
F)に加熱した。A成分側、B成分側とも20.1MPa
(2,900psi)まで加圧して、71℃(160°F)に
予熱しておいた平板型に両成分を射出した。型中で30
秒置いて、部品を取出した。結果として得られたエラス
トマーを121℃(250°F)で1時間、後硬化を行っ
た。該エラストマーの物理的性質を表2に示す。
【0045】例5(比較例) DETDA(13.5重量部)、Jeffamine T−500
0(45.99重量部)およびステアリン酸亜鉛(1.
08重量部)からなる組成物15.9kg(35ポンド)
を、Hi-Tech RIM機のB成分供給槽に仕込んだ。この
槽の内容物を58℃(137°F)に加熱した。RIM機
のA成分槽には、準プレポリマーNo. 1を仕込み、54
℃(129°F)に加熱した。A成分側を20.8MPa
(3,000psi)、B成分側を22.9MPa(3,300p
si)まで加圧して、71℃(160°F)に予熱しておい
た平板型に両成分を射出した。型中で30秒置いて、部
品を取出した。結果として得られたエラストマーを12
1℃(250°F)で1時間、後硬化を行った。該エラス
トマーの物理的性質を表2に示す。
【0046】例6 DETDA(38.7重量部)、アミンA(47.77
重量部)およびステアリン酸亜鉛(2.20重量部)か
らなる組成物18.2kg(40ポンド)を、Hi-Tech R
IM機のB成分供給槽に仕込んだ。この槽の内容物を5
4℃(130°F)に加熱した。RIM機のA成分槽に
は、準プレポリマーNo. 1を仕込み、53℃(128°
F)に加熱した。A成分側、B成分側とも20.1MPa
(2,900psi)まで加圧して、110℃(230°F)
に予熱しておいた平板型に両成分を射出した。型中で3
0秒置いて、部品を取出した。結果として得られたエラ
ストマーを155℃(311°F)で1時間、後硬化を行
った。該エラストマーの物理的性質を表2に示す。
【0047】
【表2】
【0048】アミンB(例3)が二官能性ポリオールを
ベースにしたのに対して、アミンA(例4と例6)およ
びアミンC(例1と例3)は三官能性ポリオールをベー
スにした。四官能性ポリオールのようなより高い官能性
のポリオールもまた本発明に用いられることを例証する
ために、アミンD、EおよびFもまた合成され、それら
は物質リストに記載され、例7〜11に用いられる。
【0049】例7〜11 例7と例8は、これらの改質ポリエーテルポリアミドの
使用を示す。優れた外観の板が、該改質アミンによって
作られた。例9は、立体障害のない四官能性アミンが、
RIMによる板を作るのに用いられた比較実験である。
例10は、三官能性アミンを、他の3個の例と比較した
ものである。わずかに長いゲル化時間が、改質アミンを
用いて実現した。例11は、高モジュラスの物質が作ら
れるような別の処方における、改質アミンの使用を例示
する。
【0050】例7 DETDA(4.10kg/9.04ポンド)および四官
能性アミノ基末端ポリエーテルであるアミンD(AMG
−C16)(14.06kg/30.96ポンドを、Accu
ratio RIM機のB成分供給槽に仕込んだ。槽の内容物
を46℃(115°F)に加熱した。RIM機のA成分槽
に、準プレポリマーNo. 2を仕込んで、47℃(116
°F)に加熱した。A成分側を14.5MPa(2,100ps
i)、B成分側を13.1MPa(1,900psi)に加圧し
て、72℃(161°F)に予熱しておいた平板型に両成
分を射出した。型中に30秒置いて、部品を取出した。
部品の外観は優れていた。板には不十分な混合の形跡は
見られなかった。結果として得られたエラストマーを、
121℃(250°F)で1時間、後硬化を行った。該エ
ラストマーの物理的性質を、処方とともに表3に示す。
【0051】例8 DETDA(4.10kg/9.04ポンド)および四官
能性アミノ基末端ポリエーテルであるアミンE(AMG
−C10)(14.06kg/30.96ポンドを、Accu
ratio RIM機のB成分供給槽に仕込んだ。槽の内容物
を49℃(120°F)に加熱した。RIM機のA成分槽
に、準プレポリマーNo. 2を仕込んで、48℃(118
°F)に加熱した。A成分側を14.5MPa(2,100ps
i)、B成分側を13.4MPa(1,950psi)に加圧し
て、72℃(161°F)に予熱しておいた平板型に両成
分を射出した。型中に30秒置いて、部品を取出した。
部品の外観は優れていた。板には不十分な混合の形跡は
見られなかった。結果として得られたエラストマーを、
121℃(250°F)で1時間、後硬化を行った。該エ
ラストマーの物理的性質を、処方とともに表3に示す。
【0052】例9(比較例) DETDA(3.08kg/6.78ポンド)ならびにα
−メチルグルコシドおよびプロピレンオキシドから合成
された四官能性アミノ基末端ポリエーテルであるアミン
F(AMG−C1)(10.54kg/23.22ポン
ド)を、Accuratio RIM機のB成分供給槽に仕込ん
だ。槽の内容物を54℃(130°F)に加熱した。RI
M機のA成分槽に、準プレポリマーNo. 2を仕込んで、
54℃(130°F)に加熱した。A成分側、B成分側と
も13.8MPa(2,000psi)に加圧して、71℃(1
60°F)に予熱しておいた平板型に両成分を射出した。
型中に30秒置いて、部品を取出した。部品の外観は非
常に悪かった。部品全体に、混合が不十分なためのすじ
状が見られた。
【0053】例10(比較例) DETDA(4.14kg/9.11ポンド)およびJeff
amine T−5000(14.02kg/30.89ポン
ド)を、Accuratio RIM機のB成分供給槽に仕込ん
だ。槽の内容物を48℃(118°F)に加熱した。RI
M機のA成分槽に、準プレポリマーNo. 2を仕込んで、
49℃(120°F)に加熱した。A成分側を14.5MP
a(2,100psi)、B成分側を13.1MPa(1,900
psi)に加圧して、71℃(160°F)に予熱しておいた
平板型に両成分を射出した。型中に30秒置いて、部品
を取出した。結果として得られたエラストマーを、12
1℃(250°F)で1時間、後硬化を行った。該エラス
トマーの物理的性質を、処方とともに表3に示す。
【0054】例11 DETDA(6.95kg/15.3ポンド)、四官能性
アミノ基末端ポリエーテルであるアミンD(AMG−C
16)(8.55kg/18.84ポンド)およびステア
リン酸亜鉛(0.39kg/0.86ポンド)を、Hi-Tec
h RIM機のB成分供給槽に仕込んだ。槽の内容物を5
1℃(124°F)に加熱した。RIM機のA成分槽に、
準プレポリマーNo. 1を仕込んで、54℃(129°F)
に加熱した。A成分側を15.2MPa(2,200psi)、
B成分側を15.9MPa(2,300psi)に加圧して、1
10℃(230°F)に予熱しておいた平板型に両成分を
射出した。型中に30秒置いて、部品を取出した。部品
の外観は優れていた。板には不十分な混合の形跡は見ら
れなかった。結果として得られたエラストマーを、15
5℃(311°F)で1時間、後硬化を行った。該エラス
トマーの物理的性質を、処方とともに表3に示す。
【0055】
【表3】
【0056】たとえば、ある種の立体障害されたポリエ
ーテルポリアミンのある種の組合せまたは比率が物性上
の利益を与え、または立体障害されたポリエーテルポリ
アミンを立体障害されないポリアミンとともに用いるこ
とによって、ある種の望ましい結果が得られることを、
当業者は見出すであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・レロイ・ジマーマン アメリカ合衆国、テキサス 78759、オー スチン、コルドバ 4202 (72)発明者 マイケル・カスカリダ アメリカ合衆国、テキサス 78731、オー スチン、グレイストーン・ドライブ 3543 (72)発明者 ジョージ・フィリップ・スペランザ アメリカ合衆国、テキサス 78757、オー スチン、シルバーリーフ・サークル 2800

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリエーテルポリアミンをポリイソシア
    ナートと反応させて尿素エラストマーを製造する方法で
    あって、ポリエーテルポリアミンが、2個またはそれ以
    上のヒドロキシル基を有するポリオールを有効量の長鎖
    アルキルエポキシドと反応させて、ヒドロキシル末端を
    有し、少なくとも部分的に立体障害された中間体を与
    え;該中間体のヒドロキシル末端の少なくとも1個をア
    ミノ化して第一級アミノ基とすることによって得られる
    立体障害されたポリエーテルポリアミンであることを特
    徴とするポリ尿素エラストマーの製造方法。
  2. 【請求項2】 立体障害されたポリエーテルポリアミン
    が、構造式: 【化1】 または 【化2】 (式中、Rはポリオールの中心部分を表し;少なくとも
    1個のR´は少なくとも10個の炭素原子を有する直鎖
    状または分岐状のアルキル基で、残余が水素原子であ
    り;R″は水素原子または1〜2個の炭素原子を有する
    アルキル基であり;xは2またはそれ以上であり;yは
    20〜80である)を有する請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 構造式: 【化3】 または 【化4】 (式中、Rはポリオールの中心部分を表し;少なくとも
    1個のR´は少なくとも10個の炭素原子を有する直鎖
    状または分岐状のアルキル基で、残余が水素原子であ
    り;R″は水素原子または1〜2個の炭素原子を有する
    アルキル基であり;xは2またはそれ以上であり;yは
    20〜80であることを特徴とする)を有する立体障害
    されたポリエーテルポリアミン。
  4. 【請求項4】 一般式:R(OH)xまたは 【化5】 のヒドロキシル化合物を、一般式: 【化6】 (式中、R、R´、R″、xおよびyは請求項3と同じ
    意味を有する)の長鎖アルキルエポキシドと反応させ、
    ついで得られたポリオールをアミノ化することを特徴と
    する請求項3記載の立体障害されたポリエーテルポリア
    ミンの製造方法。
JP5081946A 1992-04-08 1993-04-08 立体障害アミンおよびそれを用いるポリ尿素の製造方法 Pending JPH0616761A (ja)

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