JPH0643450B2 - ポリウレタン変性塩化ビニル重合体の製造法 - Google Patents

ポリウレタン変性塩化ビニル重合体の製造法

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JPH0643450B2
JPH0643450B2 JP57147977A JP14797782A JPH0643450B2 JP H0643450 B2 JPH0643450 B2 JP H0643450B2 JP 57147977 A JP57147977 A JP 57147977A JP 14797782 A JP14797782 A JP 14797782A JP H0643450 B2 JPH0643450 B2 JP H0643450B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリエステルジオールと脂肪族ジイソシアネー
トを反応して得られる塩化ビニルモノマーに可溶な特殊
な熱可塑性ポリウレタン樹脂を塩化ビニルモノマーに溶
解し、次いで該塩化ビニルモノマーをラジカル重合して
なるポリウレタン変性塩化ビニル重合体の製造法に関す
る。
従来より塩化ビニル樹脂はその優れた耐溶剤性、強靱
性、成形加工性、安価であること等から押出成形、射出
成形、カレンダ加工、プロー成形等の各種成形加工法に
より広い分野で使用されている。一方、熱可塑性ポリウ
レタンは一般の熱可塑性樹脂に比較して高価格のため、
ポリ塩化ビニルとのポリマーブレンドという手法により
ポリマー同志を混合、分散させそれぞれの物性を補填し
て、チューブ、ホース、シート、自動車部品、工業部品
等の用途に供されている。しかし、ポリマーブレンドで
は押出機、ミキシングロール、ヘンシエルミキサー、バ
ンバリーミキサー等の混合装置を使用して混合しなけれ
ばならず、期待する安価なコンパウンドを提供出来なか
つた。又、ポリマーブレンドそのものがポリウレタンの
種類によつては装置にベタついたり、出来上がつたコン
パウンドが粘着性を有し、成形加工材料として供給出来
ないという欠点もあつた。更には、出来上がつたコンパ
ウンド自体が不十分な分散のため満足する、透明性は硬
度のものが得られず用途によつては実用に供し得ない場
合もある。
本発明者らは、先に特願昭56-134050号(特開昭58-3701
9号公報)にて塩化ビニルモノマーに可溶な熱可塑性ポ
リウレタンを該モノマーに溶解し、次いでその塩化ビニ
ルモノマーをラジカル重合させることにより上記欠点を
一挙に解決する製造法を提供したが、さらに鋭意研究の
結果、上記ポリウレタン変性塩化ビニル重合体の製造に
際し、ポリエステルジオールと脂肪族ジイソシアネート
から得られる特定の熱可塑性ポリウレタンを用いること
により、更に優れた耐加水分解性、耐寒性、耐候性、柔
軟性を有するポリウレタン変性塩化ビニル重合体を得る
ことを見い出し、本発明を完成するに至つた。即ち本発
明は、(A)アルコール成分が、(a)炭素数4〜12の
側鎖を有しない脂肪族ジオールと (b)炭素数3〜12の側鎖を有する脂肪族ジオールとか
らなり、(a):(b)=4〜30:70〜96(モル%)で
ある脂肪族ジオールの混合物と、 酸成分としてのジカルボン酸とからなるポリエステルジ
オール (B)脂肪族又は脂環式ジイソシアネート とを反応させて得られ、 塩化ビニルモノマー可溶で、 樹脂固型分20重量%のメチルエチルケトン溶液とした
時の粘度が25℃で20〜2000cpsの熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂を、 塩化ビニルモノマーに溶解し、次いで該塩化ビニルモノ
マーをラジカル重合させてなるポリウレタン変性塩化ビ
ニル重合体の製造法を提供するものである。
本発明のポリエステルジオールは、混合された脂肪族ジ
オールとカルボン酸又はその低級アルキルジエステルよ
り得られるものである。その脂肪族ジオールは、(a)炭
素数4〜12の側鎖を有しない脂肪族ジオールと(b)
炭素数3〜12の側鎖を有する脂肪族ジオールとから成
る混合ジオールであり、その量的割合はモル%で(a):
(b)=4〜30:70〜96である。又、ジカルボン
酸又はその低級アルキルジエステルは、脂肪族ジカルボ
ン酸、特に炭素数6〜12の側鎖を有さない脂肪族ジカ
ルボン酸及びその低級アルキルジエステルが好ましい。
その炭素数6〜12の側鎖を有しない脂肪族ジカルボン
酸及びその低級アルキルジエステルとしては、例えばア
ジピン酸、アゼライン酸、ピメリン酸、セバチン酸、ド
デカン酸及びそれらのジメチル、ジエチル、ジブチルの
低級アルキルジエステルなどが挙げられる。
また、炭素数4〜12の側鎖を有しない脂肪族ジオール
としては、例えば1,4−ブタンジオール、1,6−ヘ
キサンジオール、1,10−デカメチレングライコール
などが挙げられ、炭素数3〜12の側鎖を有する脂肪族
ジオールとしては、例えば1,2−プロピレングライコ
ール、1,3−ブチレングライコール、2,5−ジメチ
ル−2,5−ヘキサンジオール、2,2−ジエチル−
1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグライコール
などが挙げられる。
本発明で用いられるポリエステルジオールの分子量は5
00〜3,000、特に1,000〜2,500のものが好ましい。
本発明の脂肪族又は脂環式ジイソシアネートとは、例え
ばヘキサメリレンジイソシアネート、リジンジイソシア
ネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添
MDI)、2,2,4−又は2,4,4−トリメチルヘキサ
ンメチレンジイソシアネート、イソプロピリデンビス
(4シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘ
キサンジイソシアネート(水添TDI)、イソホロンジ
イソシアネート等が挙げられる。
本発明に於いてジイソシアネート成分として脂肪族、脂
環式ジイソシアネートを使用するのは、他のジイソシア
ネートを用いて得られたポリウレタンで変性された塩化
ビニル重合体が耐候性、耐寒性、柔軟性、透明性等の特
性の不十分なものであるのに比べて諸物性に優れたポリ
ウレタン変性塩化ビニル重合体をもたらすことができる
からである。同じく、ポリオール成分として上述のポリ
エステルジオールを使用するのは、他のポリオールでは
得られたポリウレタン変性塩化ビニル重合体の粘着性、
柔軟性、耐寒性、耐加水分解性等の物性に問題が有るの
に対して諸物性の優れたものをもたらすことができるか
らである。こうして得られたポリエステルジオールと脂
肪族または脂環式ジイソシアネートとの反応割合はジイ
ソシアネート成分1モル当り、ジオール成分0.95〜1.05
モルの割合で反応させるのがよい。
本発明で用いられるポリウレタン樹脂は樹脂固型分20
重量%のメチルエチルケトン溶液とした時粘度が25℃
で20〜2,000cps、特に50〜1,000cpsとなるものが好
ましい。かかる粘度が20cps以下を示すものは生成し
たポリウレタン変性塩化ビニル重合体の加工性、種々の
物性に問題が生じ、又2,000cps以上のものは塩化ビニル
モノマーへの溶解性に問題が生じてくる。
塩化ビニルモノマー可溶熱可塑性ポリウレタンを溶解し
た塩化ビニルモノマーは、通常の塩化ビニル重合体の製
造方法で使用されている重合法により重合される。即
ち、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法、塊
状重合法、沈澱重合法等により重合される。
このうち最も好ましくは、懸濁重合法もしくは乳化重合
法が使用される。
懸濁重合法では、例えば、塩化ビニルモノマーに熱可
塑性ポリウレタン及び重合開始剤を反応容器中で溶解し
た溶液に、懸濁液を含む水を一挙に混合して形成される
分散系で重合を行なうか、塩化ビニルモノマー、熱可
塑性ポリウレタン、重合開始剤、懸濁剤及び水を反応容
器内で混合して形成される分散系で重合を行なうか、
塩化ビニルモノマーに熱可塑性ポリウレタン及び重合開
始剤を溶解した溶液を、反応容器内の懸濁剤を含む水の
中に滴々添加して形成される分散系で重合を行なう。い
ずれの場合も、30〜70℃の温度で重合を行なうこと
が好ましい。
ここで言う重合開始剤は、ラジカル触媒である。例え
ば、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサ
イド等の如きジアシルパーオキサイド類;ジイソプロピ
ルパーオキサジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシル
パーオキシジカーボネート、ビス−(4−ターシヤリー
ブチルヘキシル)パーオキシジカーボネート等の如きパ
ーカーボネート類;ターシヤリーブチルパーオキシピバ
レート、ターシヤリーブチルパーオキシオクトエート、
ターシヤリーブチルパーオキシネオデカネート、アセチ
ルシクロヘキサンスルホニルパーオキサイド等の如きア
ルキルパーエステル類;シクロヘキサンパーオキサイ
ド、ターシヤリーブチルハイドロパーオキサイド等の如
きケトンパーオキサイド類或はハイドロパーオキサイド
類;α,α−アゾビスイソプチロニトリル、2,2′−
アオビス−2,4−ジメチルバレロニトリル等の如きア
ゾ化合物等が挙げられる。好ましくはα,α−アゾビス
イソブチロニトリル、2,2′−アゾビス−2,4−ジ
メチルバレロニトリル等のアゾ化合物が使用される。こ
れらのラジカル触媒は単独で使用してもよいし、組合せ
て使用してもよい。これらは、塩化ビニルモノマーに関
して0.01〜5重量%の量で用いる。これらは、反応開始
時に滴下してもよいし、あるいは、あらかじめ水性媒質
or塩化ビニルモノマー液中に添加しておいてもよい。
また、懸濁剤は、通常懸濁重合法で使用されるものであ
れば良い。例えば、ポリビニルアルコール、不完全ケン
化ポリビニルアルコール、水溶性セルロースエーテル
類、酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合物、スチレン−
無水マレイン酸共重合物などの如き水溶性高分子物質あ
るいは炭酸カルシウム、硫酸バリウム、リン酸カルシウ
ム、タルク、ベントナイトなどの如き水不溶性固体粉末
の一種または二種以上が使用される。さらに、脂肪酸石
けん類、アルキル硫酸ナトリウム、アルキルスルホン酸
ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムな
どの如きアニオン系界面活性剤、ソルビタンアルキルエ
ステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルまたはそ
のエステルなどの如きノニオン系界面活性剤を併用して
もよく、これらはモノマー相に対し0.01〜5重量%の量
で用いられる。
本発明の製造方法を乳化重合により行なう場合も、懸濁
重合法の場合と同様に、反応成分を反応容器中に一括し
て仕込んで重合反応を行なつてもよく、また、あらかじ
め熱可塑性ポリウレタンを溶解した塩化ビニルモノマー
を乳化剤、重合開始剤、水等の入つた反応容器中に滴下
しながら重合反応を行なつても良い。この際の反応温度
は、30〜70℃程度が適当である。
乳化重合に用いられる乳化剤としては、例えば、アルキ
ルスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸ナトリウム、ア
ルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどの如きアニオ
ン系界面活性剤、ポリオキシエチレンのアルキルエーテ
ルまたはエステル、ソルビタンアルキルエステル、ポリ
オキシエチレンプロピレングリコールエーテル、高級脂
肪酸、高級アルコールなどの如きノニオン系界面活性剤
の一種または二種以上が使用される。好ましくは、アル
キルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアニオン系界
面活性剤が使用される。この重合反応に用いられるラジ
カル開始剤としては、例えばα,α′−アゾビスイソプ
チロニトリルなどの如き油溶性のアゾ化合物が挙げられ
る。これらは、モノマー相に対して0.01〜5重量%の量
で用いられる。
熱可塑性ポリウレタンを溶解する塩化ビニルモノマーに
は、塩化ビニルモノマー単独又は、塩化ビニルモノマー
と共重合し得る単量体、例えば酢酸ビニル、アクリロニ
トリル、塩化ビニリデン、メチルアクリレート、メチル
メタクリレート、スチレン、エチレン、プロピレン等を
共存させて塩化ビニルモノマーを得られるポリウレタン
変性塩化ビニル重合体の物性を損わない範囲でラジカル
重合させても良い。
本発明のポリウレタン変性塩化ビニル重合体中の熱可塑
性ポリウレタン樹脂と塩化ビニルとの組成重量比は任意
に選択することができるが、好ましくは塩化ビニル重合
体30〜70重量%に対して熱可塑性ポリウレタン樹脂
70〜30重量%である。熱可塑性ポリウレタンが30
重量%以下では耐寒性、柔軟性に問題が生じ、70重量
%以上ではコスト、成形加工性に問題が生じてくる。
本発明の塩化ビニル重合体はフタル酸エステル等の可塑
剤を使用することなく、充分に透明、軟質であるため、
可塑剤の抽出、移行、毒性等の問題は生じない。しか
も、強伸度、耐寒性、耐摩耗性、耐候性、耐加水分解
性、加工性に優れたものである。又、必要に応じて、可
塑剤、滑剤、安定剤、充填剤、顔料、難燃剤、帯電防止
剤等を添加することも出来る。
本発明によるポリウレタン系塩化ビニル重合体は、耐加
水分解性、耐候性、耐寒性、柔軟性、作業性、透明性に
優れている。
従つてその優れた物性により、食品用器具、医療用器
具、あるいは部品、包装材料、一般工業用品具あるいは
部品、各種成形品例えば、ホース、チユーブ、ベルト、
シート、フイルム等の製造に有用なものである。
以下に、合成例、実施例に従つて本発明を詳述するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。文中「部」
は重量基準である。
(ポリウレタンの合成及びその物性) 合成例1 1,4−ブタンジオールとネオペンチルグライコールの
モル%が90:10の混合ジオールとアジピン酸とから
なる分子量2,000ポリエステルジオールを合成した。こ
のポリエステルジオール1モルを70℃に加温し、ヘキ
サメチレンジイソシアネート1モルを加えて高速攪拌の
のち、予め用意しておいて160℃乾燥機中のバツトの
上に広げ、30分間放置し、反応を完結させた。乾燥機
から取り出したポリウレタンを室温まで冷却した後、粉
砕機にかけフレーク状態とした。このフレークサンプル
をポリウレタンAとした。
合成例2 合成例1の1,4−ブタンジオールの代りに1,6−ヘ
キサンジオールに代えた以外は合成例1と同様にして分
子量2,000のポリエステルグライコールを合成した。以
下合成例1と同様の手法でポリウレタンの合成を行なつ
た。得られたポリウレタンをフレーク化し、ポリウレタ
ンBとした。
合成例3 1,4−ブタンジオールとアジピン酸とからなる分子量
2,000のポリエステルグライコールを合成し、以下合成
例1と同様の手法でポリウレタンフレークを得た。この
フレークサンプルをポリウレタンCとした。
合成例4 合成例1で合成したポリエステルグライコール1モルに
ヘキサメチレンジイソシアネート1.03モルを使用して、
合成例1と同様にポリウレタンを合成し、ポリウレタン
フレークを得た。このものをポリウレタンDとした。
合成例5 合成例1においてヘキサメチレンジイソシアネートの代
わりに4,4′−ジフエニルメタンジイソシアネートを
1モル使用したほかは合成例1と全く同様の手法で行な
つた。得られたポリウレタンフレークをポリウレタンE
とした。
合成例6 1,6−ヘキサジオールと1,3−ブタンジオールのモ
ル%か70:30の混合ジオールとアジピン酸とからな
る分子量2000のポリエステルグライコールを合成
し、以下合成例1と同様の手法でポリウレタンフレーク
を得た。このフレークサンプルをポリウレタンFとし
た。
合成例1〜6で合成したポリウレタンフレークA〜Fの
一部をメチルエチルケトンに樹脂固型分20重量%とな
るように溶解し、この溶液粘度をB型回転粘度計を用い
て25℃にて測定した。この結果を表1に示す。
実施例1〜5及び比較例1〜4 ポリウレタンA〜F1,000部、塩化ビニルモノマー1,000
〜1,700部、水3,500部、α,α′−アゾジイソプチロニ
トリル3部(重合開始剤)、ポリビニルアルコール5部
(分散剤)を攪拌機を備えたオートクレーブ中に仕込
み、室温で3時間攪拌してポリウレタンを溶解し、次い
で60℃で15時間重合させた。得られた懸濁状の生成
物を減圧下40℃で乾燥し、パウダー状の重合体を得
た。これらのものは表1に示す構成成分を有する重合体
であつた。次いでこのパウダー状重合体100部にエポ
キシ化大豆油3部、ステアリン酸カルシウム1部、ステ
アリン酸亜鉛1部を加えて蒸気加熱式8インチミキシン
グロール(蒸気圧6〜7kg/cm2、ロール温度140〜1
50℃)を使用して5分間混練後、ロールからシート状
に取り出し、2mm厚のシートにプレス成形した。又、比
較例2の配合のようにポリウレタンAと市販の塩化ビニ
ル樹脂(:1050)とをドライブレンドし、上記と
同様に混合物100部に対して、エポキシ化大豆油3
部、ステアリン酸カルシウム1部、ステアリン酸亜鉛1
部を加えて、ロール加工を経て2mm厚シートをプレス成
形した。プレス条件は全て下記の通りである。
プレス温度:150〜160℃ 金型及び試料加熱時間:5分 プレス時間及び圧力:100〜120kg/cm2×5分 冷却時間及び圧力:110〜130kg/cm2×5分 物性試験 成形シート(2mm厚)を用いて下記の物性試験を試み
た。
1)硬度……JIS K−6301に準じる 2)抗張力……JIS K−6723に準じる 3)100%モジユラス… 〃 4)破断伸度……JIS K−6723に準じる 5)耐摩耗性……JIS K−7204 (テーパー摩耗、摩耗論(S−1
7)) 6)耐加水分解機……70℃×95%RH2週間後の抗張力
保持率(%) 7)低温脆化温度……JIS K−6723に準じる 8)ロール加工での剥離性評価:ロール上での剥れ易さを
下記のごとく数値化し、作業性を評価した。
0:ロール上にフイルムが全部付着してしまい剥れない 1:ロールミキシング部よりロール円周の3/4の位置で
剥れる 3: 〃 1/2 〃 5: 〃 1/4 〃 以上の結果を表1に示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)アルコール成分が、(a)炭素数4〜
    12の側鎖を有しない脂肪族ジオールと (b)炭素数3〜12の側鎖を有する脂肪族ジオールとか
    らなり、(a):(b)=4〜30:70〜96(モル%)で
    ある脂肪族ジオールの混合物と、 酸成分としてのジカルボン酸とからなるポリエステルジ
    オール (B)脂肪族又は脂環式ジイソシアネート とを反応させて得られ、 塩化ビニルモノマー可溶で、 樹脂固型分20重量%のメチルエチルケトン溶液とした
    時の粘度が25℃で20〜2000cpsの熱可塑性ポリ
    ウレタン樹脂を、 塩化ビニルモノマーに溶解し、次いで該塩化ビニルモノ
    マーをラジカル重合させてなるポリウレタン変性塩化ビ
    ニル重合体の製造法。
JP57147977A 1982-08-26 1982-08-26 ポリウレタン変性塩化ビニル重合体の製造法 Expired - Lifetime JPH0643450B2 (ja)

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