JPH06502674A - シアン化金属複錯体触媒により造られた低不飽和レベルのポリオールを使用して製造される熱可塑性のポリウレタン系エラストマー及びポリ尿素系エラストマー - Google Patents

シアン化金属複錯体触媒により造られた低不飽和レベルのポリオールを使用して製造される熱可塑性のポリウレタン系エラストマー及びポリ尿素系エラストマー

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JPH06502674A JP4502229A JP50222992A JPH06502674A JP H06502674 A JPH06502674 A JP H06502674A JP 4502229 A JP4502229 A JP 4502229A JP 50222992 A JP50222992 A JP 50222992A JP H06502674 A JPH06502674 A JP H06502674A
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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】 シアン化金属複錯体触媒により造られた低不飽和レベルのポリオールを使用して 製造される熱可塑性のポリウレタン系エラストマー及びポリ尿素系エラストマ一 本発明は、一般に、熱可塑性のポリウレタン系エラストマー(“TPU“)及び ポリ尿素系エラストマーの製造、更に特定的にはシアン化金属複錯体の触媒作用 により製造される低不飽和レベルのポリオールを使用する軟質エラストマーの製 造に関する。
高分子量ポリオールの製造におけるシアン化金属複錯体触媒(double m etal cyanide catalyst )の使用はこの技術分野で十分 に確立されている。例えば、ジェネラル タイヤ アンド ラバー社(Gene ral Tire & RubberCompany )に誼渡された米国特許 第3,829.505号明細書には、これらの触媒を使用する高分子量のジオー ル、トリオール等の製造が開示される。これらの触媒を使用して製造されるポリ オールは一般的に使用されたKOH触媒を使用して製造することができるよりも 高い分子量と少量の末端基不飽和を存するように造ることができる。上記米国特 許第3,829,505号明細書には、これら高分子量のポリオール生成物はノ ニオン系表面活性剤、潤滑剤と冷却液、繊維材料用サイズ剤、包装用フィルムの 製造において、またポリイソシアネートとの反応による固体又は可撓性のポリウ レタンの製造において有用であることか開示される。
D M C触媒により造られたトリオールを用いて製造されるある特定の熱硬化 性ポリウレタンエラストマーも公知である。更に特定的に述べると、米国特許第 4,242.490号明細書には、DMC触媒により製造された分子量か7.0 00〜14.000のポリプロピレンエーテルトリオール、エチレングリコール 及びトルエンジイソシアネートを記載されるモル比の範囲でプレポリマー法か“ ワン−ショット“法を用いて反応させることによるそのようなエラストマーの製 造が開示される。
TPUエラストマーを製造する方法論はこの技術分野で十分に確立されている。
実例として挙げると、米国特許第4.202.957号明細書には、選択された 一部のポリプロピレンオキシドーポリエチレンオキシドブロックコポリマーを使 用して製造される、ポリウレタンポリエーテルベースのエラストマーが開示され る。この特許明細書は、このエラストマーは熱可塑性で、リサイクル可能であり 、かつ高温耐分解性を有し、かくして射出成型による成型か可能であると述べる 。残念ながら、米国特許第4.202,957号明細書に開示されるもののよう な従来法により製造されたTPUエラストマーは、一般に、所望とされるほど軟 質ではない。
シアン化金属複錯体触媒を鎖延長剤と組み合わせて使用して製造される高分子量 ポリオールの熱可塑性エラストマー、特に、向上した軟らかさを特徴とする熱可 塑性エラストマーの製造における使用は本発明者の知る限りにおいて従来知られ ていなかった。このような軟質エラストマーの発見はエラストマーの製造業界が 強く望んているものであろう。
本発明は、1つの面において、ポリエーテルポリオール、ジイソシアネート及び 二官能性のイソシアナト−反応性鎖延長剤を“ワン−ショット”法(好ましくは 連続ワンショット法)で反応させることによって製造される熱可塑性のポリウレ タン系又はポリ尿素系エラストマーに関する。ここで、ポリエーテルポリオール はシアン化金属複錯体触媒を用いて製造される分子量か約2,000〜約20, 000(有利には2,000〜10,000、更に有利には4,000〜10, 000)のものであり、そのポリオールは末端基の不飽和レベルがポリオールの ダラム当たり0.04ミリ当量以下であり、ジイソシアネート上のNCO基対ポ リオールプラス鎖延長剤上の活性水素基の当量比は約1:0.7〜約1:1.3 (好ましくはI:0.9〜0.9:1、更に好ましくは1:0.95〜0.95 :1)であり、そして鎖延長剤対ポリオールのモル比は約0.15:l〜約75 :1である。
もう1つの面において、本発明は、イソシアネート末端基付きプレポリマーを二 官能性のイソシアナト−反応性鎖延長剤と反応させることによって製造される熱 可塑性のポリウレタン系又はポリ尿素系エラストマーに関する。ここで、イソシ アネート末端基付きプレポリマーはポリイソシアネートと、シアン化金属複錯体 触媒を用いて製造される分子量か約2,000〜約20,000(有利には2, 000〜io、ooo、更に有利には4゜000〜10,000)であるポリエ ーテルポリオールとの反応生成物であり、そのポリオールは末端基の不飽和レベ ルかポリオールのダラム当たり0.04ミリ当量以下であり、ジイソシアネート 上のNCO基対ポリオールプラス鎖延長剤上の活性水素基の当量比は約l二0゜ 7〜約1:1.3(好ましくは1:0.9〜0゜9:l、更に好ましくは1:0 .95〜0.95:l)であり、そして鎖延長剤対ポリオールのモル比は約0. 15:1〜約75=lである。
更に他の面において、本発明は (a)分子量が約2,000〜約20,000(有利には4,000〜12.0 00)であり、かつ末端基の不飽和レベルがポリオールのダラム当たり0.04 ミリ当量以下であるポリオールをシアン化金属複錯体触媒の存在下て製造し、 (b)そのポリオールをジイソシアネートと反応させてイソシアネート末端基付 きプレポリマーを生成させ、そして (C)そのイソシアネート末端基付きプレポリマーを二官能性のイソシアナト− 反応性鎖延長剤と金型内又は押出機内で反応させてンヨアA硬度か約lO〜約7 0、有利には約40〜約60であることを特徴とする軟質エラストマーを生成さ せる 工程を含んで成り、 ここで、ポリオールの分子量か4,000未満であるとき、ポリオールのエチレ ンオキシド含量はそのポリオールの重量に基づいて35重量未満である熱可塑性 エラストマーの製造法に関する。
これらの及びその他の面は本発明の次の詳細な説明を読むと明らかになるだろう 。
本発明によれば、鵞くへきことに、シアン化金属複錯体触媒により製造されたポ リオールを用いると、約10〜約70、有利には約40〜約60の範囲のショア A硬度を存する軟質の熱可塑性エラストマーが製造されることかここに見いださ れた。これらの軟質エラストマーは優れた物理的、化学的性質を示す。これらの エラストマーはポリエーテルベースのポリウレタンか一般に示す加水分解安定性 を有すると共に、優れた構造強度と安定性特性も示す。加えて、これらのエラス トマーはリサイクル可能で、かつ再成型することかできる。
本発明の熱可塑性エラストマーはプレポリマー法か又はワン−ショット法で製造 することかできる。使用されるイソシアネート末端基付きポリウレタンプレポリ マーは、本発明によるプレポリマー法を用いる場合、有機ポリイソシアネートを ポリアルキレンエーテルポリオール(類)と約15:l〜約1.2:1(好まし くは7:l〜3:1)のNCO基対OH基の当量比で標準的な手順を用いて反応 させることによって製造され、制御された分子量を有するイソシアネート末端基 付きプレポリマーを生成させる。反応は触媒を用いることによって加速すること ができる。一般的なウレタン用触媒はこの技術分野で周知であり、それには多数 の有機金属化合物やアミンかあり、例えば第三アミン並びにオクタン酸鉛、琥珀 酸水銀、オクタン酸第〜錫又はジブチル錫ジラウレート等の金属化合物が使用で きる。任意の触媒量か使用できる。例示的に説明すると、その量は使用される特 定の触媒に依存してポリウレタンプレポリマーの約0.01重量%から約2重量 %まで変化する。
好ましいポリオール反応体はポリエーテルジオール類及びそれらの組み合わせで ある。適当なポリエーテルジオールに、好ましくはエチレンオキシド(“EO”  )をポリオールの重量に基づいて約5〜約40重量%、更に好ましくは約15 〜約30重量%の量で食前する種々のポリオキシアルキレンジオール及びそれら の組み合わせがある。適当なポリオールは、好ましくは約30〜約95%、更に 好ましくは約50〜約95%の第一ヒドロキシル基含量を存するものである。ポ リオールについてのエチレン性不飽和のレベルは、好ましくはポリオールのダラ ム当たり0.04ミリ当量以下、更に好ましくは0゜025ミリ当量未満である 。ポリオール中の残留アルカリ金属触媒の量は25ppm以下であるのか好まし く、そして更に好ましくは8 ppm以下、最も好ましくは5 ppm以下であ る。ポリオール中の残留アルカリ金属触媒の潜在的な悪影響は前動量の酸、例え ば燐酸で中和することによって克服することかできる。
ポリオールは周知の方法に従って、アルキレンオキシド又はアルキレンオキシド 混合物をランダム付加反応又は段階的付加反応を採用して多価アルコール開始剤 又は開始剤混合物と縮合させることによって製造することかできる。アルキレン オキシドの実例を挙げると、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、アミレンオキシド、アルアルキレンオキシド類、例えばスチレンオキ シド、及びハロゲン化アルキレンオキシド類、例えばトリクロロブチレンオキラ ド等々がある。最も好ましいアルキレンオキシドはプロピレンオキシド又はプロ ピレンオキシドのエチレンオキシドとの混合物で、その場合ランダムな又は段階 的なオキシアルキル化が用いられる。
ポリエーテルジオール反応体を製造する際に使用される多価アルコール開始剤に は次のもの及びそれらの混合物かある: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、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、 ブタンジオール類、ベンタンジオール類、水、それらの組み合わせ及び同様のジ オール。
アルキレンオキシド−多価アルコール開始剤の縮合反応はシアン化金属複錯体触 媒の存在下で行うのか好ましい。何等かの特定の理論によって縛られることは望 むものではないか、本発明者は不飽和末端基かエラストマーの形成に際して連鎖 停止剤として作用する一官能性の種をもたらすと推測している。KOH触媒によ るポリオールの合成においては、形成される不飽和は当量の一次関数として増加 する。結局は、プロピレンオキシドの付加か更に行われても、分子量を増加させ ない条件か確立される。言い換えると、高分子量のヒドロキシ末端基付きポリオ キシプロピレンエーテルを生成させるアルカリ触媒を使用することは、ヒドロキ シ官能価の実質的な損失をもたらすものである。シアン化金属複錯体触媒によれ ば、はるかに少ない不飽和しか形成されず、より高当量のポリオールか製造され る。
使用に適したシアン化金属複錯体の8群の触媒及びそれらの製造はシェル ケミ カル社(Shell ChemicalCompany )に付与された米国特 許第4,472.560号及び同第4,477.589号明細書並びにザ ジェ ネラル タイヤ アンド ラバー社に付与された米国特許第3.941,849 号、同第4.242,490号及び同第4,335,188号明細書に記載され る。
使用に特に適していることか見いだされた1つのシアン化金属複錯体触媒は式: %式% を存する亜鉛へギサシアノメタレ−1−(zinchexacyanometa llate)である。ここで、式中のMはC0(I[)若しくはCr(III) 又はFe(I[)或いはFe(III)であることかでき;x、y及び2は分数 ても、整数でも、或いはセロでもよく、そしてそれらはこの錯体の厳密な製造法 に依存して変わる。
適当なとのような存機ジイソシアネート又はノイソシアネート混合物も本発明の エラストマー形成法で使用することかできる。実例を挙げると次のものかある: トルエンジイソシアネート、例えば2,4−及び2,6−異性体の80:20混 合物及び65:35混合物、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシア ネート、メチレン−ビス(4−フェニル)イソシアネート(ジフェニルメタンジ イソシアネート又はMDIとも称される)、ジベンジルジイソシアネート、キシ レンジイソシアネー1−(XDI)、イソホロンジイソシアネー1−(IPDI )、3.3’−ビストルエン−4,4′ −ジイソシアネート、ヘキサメチレン ジイソシアネー)(HDI)、水素化〜iDI、水素化XD I、シクロヘキサ ンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、それらの混合物及び誘 導体並びに同様のジイソシアネート。本発明の他の宥和な態様では、2.4−ト ルエンジイソシアネート対2.6−)ルエンジイソシアネートの重量比か約60 :40〜約90+10、更に好ましくは約65:35〜約80・20である2、 4−異性体と2,6−異性体の異性体混合物並びにMDIを用いるのか適当であ る。
本発明において有用な鎖延長剤には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、ジ−プロピレングリコール、ブタンジオール、ベンタ ンジオール、3−メチルペンタン−1,5−ジオール、ヘキサンジオール、オキ シアルキル化ヒドロキノン、レゾルシノール、ビスフェノールA1水素化ビスフ エノールA、1.4−シクロヘキサンジメタツール又は分子量か100〜500 のポリアルキレンオキシドジオール、ジエチルトルエンジアミン、エチレンジア ミン、4,4′ −メチレンビス(2−クロロアニリン)(“MOCA”) 、 ヒドラジン、UOP社(UOP、 Inc、 )の製品であるユニリンク(UN ILINK ) 4200として市販される製品のような置換芳香族ジアミン、 ダウ ケミカル社(Dow ChemicalCorp、 )の製品であるイソ ノール([5ONOL) 100として市販されるN、N−ビス(2−ヒドロキ シプロピル)−アニリン等、及びそれらの組み合わせのようなジオール及びジア ミンがある。鎖延長はプレポリマーの形成中にその反応の場で、或いは別個の反 応工程のいずれにおいても行うことかできる。
ポリウレタンエラストマー及び/又はポリ尿素エラストマーを製造する際に、ポ リエーテルポリオール(類)、ポリイソシアネート(類)、鎖延長剤(類)及び その他の成分を、典型的には、昇温条件下で反応させる。所望とされる熱可塑性 エラストマーを形成する1つの好ましい方法は米国特許第3,642.964号 明細書か例証するように押出機を用いて連続処理することによるものである。別 法として、バッチ処理を行い、続いて形成されたプレポリマーをこの技術分野で 周知のようにして粉砕及び押し出すことを含む方法かある。プレポリマー法又は ワン−ショット法のいずれも使用できるけれども、ワン−ショット法か好ましい 。ワン−ショット法には、ジイソシアネートをポリウレタン形成反応の実施に先 立って少量(即ち、当量基準で約10%以下)のポリオールとの反応により疑似 プレポリマーに転化させる方法も包含されるものとする。
エラストマーを製造する際には、ウレタン形成用触媒のみならず、通常の配合成 分、例えば酸化防止剤又は他の劣化防止剤も使用することができる。典型的な酸 化防止剤には立体障害フェノール、ブチレート化ヒドロキシトルエン(“BHT ”)等がある。その他の任意成分に例えば、クレー、シリカ、煙霧シリカ、カー ボンブラック、タルク、フタロシアニンブルー又は同グリーン、T i O2の ような可塑剤、接着促進剤、充填剤及び顔料、U−V吸収剤、M g COs  、Ca CO2等かある。これらの配合成分、例えば充填剤はエラストマー中で その重量に基づいて0〜約75重量%の量で使用するのが適当である。重合反応 は塊状重合か溶液重合のいずれかを用いて、単一の反応(ワン−ショット法)で 、又はlもしくは2以上の逐次工程(プレポリマー法)で実施することかできる 。溶液重合を用いる場合、典型的には、極性溶剤、例えばテトラヒドロフラン( “THF”)、ジメチルホルムアミド(“DMF”)及びジメチルアセトアミド (“DMAC”)か用いられる。ワン−ショット法では、すべてのイソシアネー ト反応性成分を同時にポリイソシアネートと反応させる。このような方法におい ては、ポリイソシアネートを除く全成分をブレンドして“B−サイド(B−si de) ”混合物を形成し、次いてこの混合物をポリイソシアネートと反応させ てポリウレタンエラストマー及び/又はポリ尿素エラストマーを形成するのが普 通のやり方である。しかし、全成分が存在する前にそれら成分が所望とされない 反応を行わない限りは、混合の順序は重要ではない。次いで、反応混合物を通常 は金型に入れるか、又は押出機を通して押し出し、そして適当な温度で硬化させ る。ブレンド操作及び重塁操作に使用される装置は特に重要ではない。手動混合 、常用の機械混合、及び所謂反応射出数W(RIM)の装置が全て適当である。
プレポリマー法においては、イソシアネート反応性物質の1種又は2種以上の一 部又は全部を化学量論的に過剰のポリイソシアネートと反応させてイソシアネー ト末端基付きプレポリマーを形成する。このプレポリマーを次に残りのイソシア ネート反応性物質と反応させてポリウレタンエラストマー及び/又はポリ尿素エ ラストマーを製造する。プレポリマーはポリエーテル若しくは鎖延長剤又は両者 の混合物のいずれを用いても製造することかできる。
反応体の混合は(25°Cのオーダーの)外囲温度で行うことかでき、得られた 混合物を次に約40〜約130°Cのオーダーの温度、好ましくは約90〜約1 20°Cの温度に加熱する。別法として、そして好ましくは、反応体の1種又は 2種以上を混合を行う前に上記範囲内の温度に予熱する。宥和には、バッチ操作 において、反応が起こる前に空気、水又は他のガスの随伴気泡を除去するために 、それらの加熱された反応成分を脱ガス処理に付す。この脱ガス処理は圧力を下 げ、その圧力の下にそれら成分を更なる気泡の発生か起こらなくなるまで保持す ることによって好適に達成される。脱ガスされた反応成分を次に混合し、適当な 金型若しくは押出機又は同様の装置に移送し、そして約20〜約115°Cのオ ーダーの温度て硬化させる。硬化の所要時間は、この技術分野において知られて いるように、硬化温度に応じて、また何個の組成物の性質と共に変わる。
本明細書で用いられている“分子量”なる用語は数平均分子量を示すものとする 。
2ガロンのオートクレーブに分子量】000のポリオキシプロピレンジオールで あるポリ−〇 (Poly−G:登録商標)20−112・550gとシアン化 金属複錯体触媒2,2gを充填した。触媒は1.2−ジメトキシエタン(グリム )との亜鉛コバルチへキサシアネート(ZincCobalt 1hexacy anate)錯体である。反応器を閉じ、窒素で3回フラッシュし、次いで10 0°Cまて加熱した。そ−の時点で、プロピレンオキシドを合計150g加える と、20分後に、圧力降下か証明する通り、反応が始まった。
次いで、プロピレンオキシド3850gをプロピレンオキシドの分圧30pSi において4時間にわたり加えた。
圧力がtopSiまで降下したとき、KOH16gを反応器に導入し、次いでエ チレンオキシド680gを70ps1において5時間反応させた。未反応のエチ レンオキシドを排気し、そして反応器を冷却し、開口した。反応器に珪酸マグネ シウム100g及び濾過助剤のスーパセル(Supercell ) 100  gを加えた。オートクレーブの内容物を次に100°Cまて2時間加熱し、その 時間の後水柱25″の真空を1時間印加した。そのポリオールを5ミクロンの紙 フィルターが入っている余熱された小さいフィルタープレスを40psi、10 0°Cにおいて押し通した。分析すると、そのポリオールはエチレンオキシドを 9%含有し、16mgKOH/gのOH#を存し、かつ70%の第−OHを存し ていることが示された。不飽和値は0.0175ミリ当量/gであり、Zn、C o及びKの含量は2 ppm以下であった。KOHは2.80〜6.54ppm であった。使用したポリオールの物性をまとめて表Iに示す。
■、低不飽和含量、高分子量のポリオール(OH#28.3、MW3965)か らの熱可塑性ポリウレタンの製造 上記Iと同様の製造において、ポリオールを製造した。
この場合分析は、その物質かエチレンオキシドを23%含有し、そして28.3 mgKOH/gのoH#を有していることを示した。不飽和値は0.015ミリ 当量7/gであり、そして残留KOHは2.66ppmであった。
2000m1の重合フラスD (resin flask )に上記のポリオー ル1106.33g、0.2790モルを仕込んだ。このポリオールを85%H 2PO,のPG55−56(MW2000のポリオール)中0.5重量%溶液1 .036gで処理した。加えて、トリフェニルホスファイト0.55g、0.0 5重量%を添加し、その混合物を+10°C10、2mmHgで2時間真空乾燥 した。
2000m1の重合フラスコに上記のKOH調整されたポリオール900g、0 227モルを仕込んだ。加えて、1.4−ブタンジオール63.33g、0.7 03モル、並びにフェノール系酸化防止剤、アミド系離型剤及びその他の加工助 剤の混合物1重量%未満を添加した。
この混合物を85℃、1〜2 mmHgの真空下で2時間脱水し、その期間後3 00gづつに分けて秤取し、これらを適当なイソシアネートと混合する前に90 °Cのオーブンに入れておいた。
ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)73゜88g、0.295モルを 秤取し、混合に先立って90°Cに保持した。熱可塑性ポリウレタンを製造する ために、前記ポリオールにオクタン酸第−錫0.053gを加え、混合した。次 に、MDIを加え、その混合物をそれか濃化する(thicken )まで(1 5〜20秒)急速に撹拌し、その時点てそれをテフロン(Teflon:登録商 標)被覆か施されたパンに注ぎ込み、そして硬化させた。硬化後、そのエラスト マーを粒状化し、100°C10、3mmHgで14〜18時間乾燥した。その 乾燥ポリマーを3/4′の一軸スクリュウ押出機で33rpm及び183〜19 4°Cの溶融温度分布で溶融処理した。その押出物を粒状化し、100°C,0 ,3mmHgで14〜18時間乾燥し、そして390°Fで圧縮成形した。外囲 温度で5日間放置した後その成型ブラックから引っ張り、ダイC及び割り裂き( split tear)用試験片をダイカット(die cut )した。
ショアA硬度69及び引張強度2375 psiのエラストマーが得られる。従 来のポリオールにより製造されたTPU類から59〜62のショアA硬度と48 0〜7゜Opsiの引張強度か得らたことを示す表2の実施例■a及びmbと比 較されたい。これらの改良された性質は低不飽和含量のポリオールの利点をはっ きり証明している。
試験結果二表2のIIAを参照されたい。
10100Oの重合フラスコに前記ポリオール551゜5g、0.139モルを 仕込んだ。加えて、l、4−ブタンジオール37.56g(0,417モル)、 並びにフェノール系酸化防止剤、アミド系離型剤及びその他の加工助剤の混合物 1重量96未満を添加した。この混合物を85°C,1〜2 mmHgの真空下 で2時間脱水し、その期間後277.4gづつに及び304.9gづつに分けて 秤取し、それらを適当なイソシアネートと混合する前に90℃のオーブンに入れ ておいた。
メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(H12MD I)68. 83g、0.262モル及び75゜66g、0.288モルを秤取し、混合に先 立って90°Cに保持した。熱可塑性ポリウレタンを製造するために。
前記ポリオールにオクタン酸第−錫0.224〜0.252gを加え、混合した 。次に、H1□MDIを加え、その混合物をそれが濃化するまで(25〜40秒 )急速に撹拌し、その時点てそれをテフロン(登録商標)被覆が施されたパンに 注ぎ込み、そして硬化させた。硬化後、そのエラストマーを粒状化し、100° C10、3mmHgで14〜18時間乾燥した。その乾燥ポリマーを3/4″の 一軸スクリュウ押出機で31rpm及び165〜181°Cの溶融温度分布で溶 融処理した。その押出物を粒状化し、100°C10、3mmHgで14〜18 時間乾燥し、そして380°Fで圧縮成形した。外囲温度で5日間放置した後そ の成型ブラックから引っ張り、ダイC及び割り裂き用試験片をダイカットした。
ショアA硬度66及び引張強度1146psiのエラストマーか得られる。従来 のポリオールにより製造された一TPUから65のショアA硬度と715 ps iの引張強度か得られたことを示す表2の実施例mcと比較されたい。
この場合もポリオールの低不飽和の利点かはっきり証明されている。
試験結果:表2のIIBを参照されたい。
■、比較例−常法により製造されたポリオール(OH#27.7、MW4050 、不飽和0.0615ミリ当量/g、残留KOH7,76ppm)からの熱可塑 性ポリウレタンの製造 2000m1の重合フラスコに標記のポリオール1075、Ig、0.2654 モルを仕込んだ。加えて、1゜4−ブタンジオール71.66g、0.7963 モル、並びにフェノール系酸化防止剤、アミド系離型剤及びトリフェニルホスフ ァイトの混合物1重量%未満を添加した。この混合物を90°C,1〜2 mm Hgの真空下で2時間脱水し、その期間後200gづつに分けて秤取し、これら をイソシアネートと混合する前に90°Cのオーブンに入れておいた。
ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を47゜40g、0.1892モ ルづつに分けて秤取し、混合に先立って90°Cに保持した。熱可塑性ポリウレ タンを製造するために、複数の前記ポリオール試料にオクタン酸第−錫を0.0 12〜0.026g加え、混合した。次に、MDIを加え、その混合物をそれか 濃化するまで(10〜17秒)急速に撹拌し、その時点てそれをテフロン(登録 商標)被覆か施されたパンに注ぎ込み、そして硬化させた。硬化後、そのエラス トマーを粒状化し、100℃、0.3mmHgで14〜18時間乾燥した。その 乾燥ポリマーを3/4#の一軸スクリュウ押出機て28rpm及び175〜19 6℃の溶融温度分布で溶融処理した。その押出物を粒状化し、100℃、0.3 mmHgで14〜18時間乾燥し、そして380c′Fで圧縮成形した。
外囲温度で5日間放置した後その成型ブラックから引っ張り、ダイC及び割り裂 き用試験片をダイカットした。
ショアA硬度59及び引張強度5121]Siのエラストマーが得られる。II aと比較すると、このエラストマーは性質が劣る。
試験結果:表2のI[IAを参照されたい。
2、KOH調整あり 2000m1の重合フラスコに前記ポリオールl 330゜3g、0.3284 モルを仕込んだ。このポリオールを8596HzPO4のPO25−56(MW 2000のポリオール)中0.5重量%溶液3.863gて処理した。
加えて、トリフェニルホスファイト0.70g、0.05重量96を添加し、そ の混合物を110°C,1〜2 mmHgて2〜3時間真空乾燥した。
2000m1の重合フラスコに前記ポリオール900゜Og、0.222モルを 仕込んだ。加えて、1.4−ブタンジオール63.25g、0.702モル、並 びにフェノール系酸化防止剤、エステル系離型剤及びトリフェニルホスファイト の混合物1重量%未満を加えた。この混合物を85°C11〜2 mmHgの真 空下て2時間脱水し、その期間後300gづつに分けて秤取し、これらをイソシ アネートと混合する前に90℃のオーブンに入れておいた。
ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を73゜45g、0.294モル づつに分けて秤取し、混合に先立って90°Cに保持した。熱可塑性ポリウレタ ンを製造するために、複数の前記ポリオール試料にオクタン酸第−錫Q、080 gを加え、混合した。次に、MDIを加え、その混合物をそれが濃化するまで( 6〜10秒)急速に撹拌し、その時点でそれをテフロン(登録商標)被覆が施さ れたパンに注ぎ込み、そして硬化させた。硬化後、そのエラストマーを粒状化し 、100℃、0.3mmHgで14〜18時間乾燥した。その乾燥ポリマーを3 /4“の−軸スクリュウ押出機で3Orpm及び175〜199°Cの溶融温度 分布で溶融処理した。その押出物を粒状化し、100°C10,3mmHgで1 4〜18時間乾燥し、そして380°Fで圧縮成形した。外囲温度で5日間放置 した後その成型ブラックから引っ張り、ダイC及び割り裂き用試験片をダイカッ トした。
ショアA硬度62及び引張強度691 psiのエラストマーか得られる。この 比較例は未調整ポリオールに対してKOH調整された通常ポリオールの使用か有 利であることを証明しているが、その効果はその高不飽和レベルの故に限界であ る。
試験結果:表2のII[Bを参照されたい。
2000m1の重合フラスコに前記ポリオール1075゜Ig、0.2654モ ルを仕込んだ。加えて、1.4−ブタンジオール71.66g、0.7963モ ル、並びにフェノール系酸化防止剤、アミド系離型剤及びトリフェニルホスファ イトの混合物1重量%未満を添加した。
この混合物を90°C,1〜2 mmHgの真空下で2時間脱水し、その期間後 200gづつに分けて秤取し、それらをイソシアネートと混合する前に90″C のオーブンに入れておいた。
メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(H,2MDI)を48. 61g、0.1855%ルづつ秤取し、混合に先立って90℃に保持した。熱可 塑性ポリウレタンを製造するために、前記ポリオールにオクタン酸第−錫を0. 084〜0.168g加え、混合した。
次に、Hl 2 M D Iを加え、その混合物をそれが濃化するまて(15〜 20秒)急速に撹拌し、その時点でそれをテフロン(登録商標)被覆が施された パンに注ぎ込み、そして硬化させた。硬化後、そのエラストマーを粒状化し、1 00°C10,3mmHgで14〜18時間乾燥した。
その乾燥ポリマーを3/4″の一軸スクリュウ押出機で34rpm及び145〜 148℃の溶融温度分布で溶融処理した。その押出物を粒状化し、100℃、0  、 3 mmHgで14〜18時間乾燥し、そして300°Fで圧縮成形した 。外囲温度で5日間放置した後その成型ブラックから引っ張り、ダイC及び割り 裂き用試験片をダイカットした。
ショアA硬度65及び引張強度715 psiのエラストマーが得られる。この 場合も、高不飽和含量のポリオールは劣ったポリマーを与える。
試験結果二表2の■Cを参照されたい。
■、低不飽和含量、高分子量のポリオール(OH# 16、MW7012)から の軟質の熱可塑性ポリウレタンの製造 10100Oの重合フラスコに実施例1で製造したポリオール794.44g、 0.1133モルを仕込んだ。
加えて、1.4−ブタンジオール34.68g、0.3853モル、並びにフェ ノール系酸化防止剤、アミド系離型剤及びその他の加工助剤の混合物1重量%未 満を添加した。この混合物を85°C11〜2 mmHgの真空下で2時間脱水 し、その期間後200gづつに分けて秤取し、これらを適当なイソシアネートと 混合する前に90°Cのオーブンに入れておいた。
A、ジフェニルメタンジイソシアネートジフェニルメタンジイソシアネート(M DI)30゜66g、0.123モルを秤取し、混合に先立って90°Cに保持 した。熱可塑性ポリウレタンを製造するために、前記ポリオールにオクタン酸第 −錫0.026gを加え、混合した。次に、MDIを加え、その混合物をそれか 濃化するまて(14〜18秒)急速に撹拌し、その時点でそれをテフロン[デュ ポン社(DuPont Corporation)の登録商標]被覆か施された パンに注ぎ込み、そして硬化させた。硬化後、そのエラストマーを粒状化し、1 00”C,0,3++++nHgで14〜18時間乾燥した。その乾燥ポリマー を3/4“の−軸スクリュウ押出機で28rpm及び155〜160°Cの溶融 温度分布で溶融処理した。その押出物を粒状化し、100℃、0 、 3 mm Hgで14〜18時間乾燥し、そして350°Fで圧縮成形した。外囲温度で5 日間放置した後その成型ブラックから引っ張り、ダイC及び割り裂き用試験片を ダイカットした。
ショアA硬度43及び引張強度405 pSiのエラストマーか得られる。
試験結果 表3のIVAを参照されたい。
メチレンヒス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(H12MDI)31.5 2g、0.120モルを秤取し、混合に先立って90°Cに保持した。熱可塑性 ポリウレタンを製造するために、前記ポリオールにオクタン酸第−錫0.140 gを加え、混合した。次に、H1□MDIを加え、その混合物をそれが濃化する まで(40〜45秒)急速に撹拌し、その時点てそれをテフロン(登録商標)被 覆か施されたパンに注ぎ込み、そして硬化させた。
硬化後、そのエラストマーを粒状化し、100°C10゜を粒状化し、100° C10、3mmHgで14〜18時間乾燥し、そして300°Fで圧縮成形した 。外囲温度で5日間放置した後その成型ブラックから引っ張り、ダイC及び割り 裂き用試験片をダイカットし、た。
ショアA硬度50及び引張強度585 psiのエラストマーか得られる。
試験結果−表3のIVBを参照されたい。
実施例IVA及びIVBO熱可塑性ポリウレタンについて独特な点は、通常の技 術では非常に高い不飽和レベルを存することなくこのMWを有するポリオールを 製造することはできず、従ってそのTPUも得ることができないと言うことであ る。
■、低不飽和含量、高分子量のポリオール(OH#9゜9、MW11333)か らの熱可塑性ポリウレタンの製造 上記工と同様の製造において、ポリオールを製造した。
この場合、分析は、その物質かエチレンオキシドを10゜3%含有し、89.7 %の第−OHを有し、そして9゜9mgKOH/gのOH#を存していることを 示した。不飽和値は0.018ミリ当量/gであり、そしてKOH残分は7.4 8ppmであった。
500m1の重合フラスコに上記ポリオール559.90g、0.0494モル を仕込んだ。加えて、■、4−ブタンジオール37.86g、0.4207モル 、並びにフェノール系酸化防止剤、エステル系離型剤及びその他の加工助剤の混 合物1重量%未満を添加した。この混合物を85°C,1〜2 mmHgの真空 下で2時間脱水し、その期間後290gづつに分けて秤取し、これらをイソシア ネートと混合する前に90°Cのオーブンに入れておいた。
A、ジフェニルメタンジイソシアネートジフェニルメタンジイソシアネート(M DI)を58゜22g、0.228モルづつ秤取し、混合に先立って90°Cに 保持した。熱可塑性ポリウレタンを製造するために、複数の前記ポリオール試料 にオクタン酸第−錫を0゜040〜0.66gを加え、混合した。次に、MDI を加え、その混合物をそれか濃化するまで(11−15秒)急速に撹拌し、その 時点てそれをテフロン(登録量ll!!り被覆が施されたパンに注ぎ込み、そし て硬化させた。
硬化させると、幾らかの未反応ポリオール混合物か混合ビーカーの底になお存在 することか認められた。また、キャスティグ物の色々な部分にゴム性の領域か認 められた。ポリオールの比較的高いKOH含量か平均しない反応を引き起こした のである。この反応から得られた生成物はそれ以上処理しなかった。
2000m1の重合フラスコに前記ポリオール1100゜Og、0.0971モ ルを仕込んだ。このポリオールを85%H*PO4のPO25−56(MW20 00のポリオール)中0.5重量%溶液2,904gで処理した。
加えて、トリフェニルホスファイト0.55g、0.05重量%を添加し、その 混合物を110°C10,2n++nHgて2時間真空乾燥した。
2000m1の重合フラスコに上記のKOH調整されたポリオール900g、0 .079モルを仕込んだ。加えて、1,4−ブタンジオール60.88g、0. 676モル、並びにフェノール系酸化防止剤、アミド系離型剤及びその他の加工 助剤の混合物1重量%未満を添加した。
この混合物を85°C,1〜2 mmHgの真空下で2時間脱水し、その期間後 300gづつに分けて秤取し、これらを適当なイソシアネートと混合する前に9 0°Cのオーブンに入れておいた。
ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)60゜16g、0.233モルを 秤取し、混合に先立って90°Cに保持した。熱可塑性ポリウレタンを製造する ために、前記ポリオールにオクタン酸第−錫0.063gを加え、混合した。次 に、MDIを加え、その混合物をそれか濃化するまで(15〜20秒)急速に撹 拌し、その時点てそれをテフロン(登録商標)被覆か施されたパンに注ぎ込み、 そして硬化させた。硬化後、そのエラストマーを粒状化し、100°C10、3 mmHgで14〜18時間乾燥した。その乾燥ポリマーを3/4#の一軸スクリ ュウ押出機で31rpm及び200〜213℃の溶融温度分布で溶融処理した。
その押出物を粒状化し、100°C10゜3 mmHgで14〜18時間乾燥し 、そして390°Fで圧縮成形した。外囲温度で5日間放置した後その成型ブラ ックから引っ張り、ダイC及び割り裂き用試験片をダイカットした。
ショアA硬度47及び引張強度464 psiのエラストマーか得られる。
試験結果二表3のVAを参照されたい。
500m1の重合フラスコに前記ポリオール647.12g、0.0571モル を仕込んだ。加えて、l、4−ブタンジオール42.29g、0.4699モル 、並びにフェノール系酸化防止剤、エステル系離型剤及びその他の加工助剤の混 合物1重量%未満を添加した。この混合物を85°C,1〜2 mmHgの真空 下で2時間脱水し、その期間後287.5gづつ2個秤取し、これらをイソシア ネートと混合する前に90°Cのオーブンに入れておいた。
メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(H,□MDI)57.6 4g、0.2197モルの2バツチを秤取し、混合に先立って90℃に保持した 。熱可塑性ポリウレタンを製造するために、前記ポリオールにオクタン酸第−錫 0.168〜0.252gを加え、混合した。次に、H1□MDIを加え、その 混合物をそれが濃化するまで(30〜60秒)急速に撹拌し、その時点でそれを テフロン(登録商標)被覆が施されたパンに注ぎ込み、そして硬化させた。硬化 後、そのエラストマーを粒状化し、100°C,0,3mmHgで14〜18時 間乾燥した。その乾燥ポリマーを3/4#の一軸スクリュウ押出機で3Orpm 及び155〜162°Cの溶融温度分布で溶融処理した。その押出物を粒状化し 、100 ”C10゜3 mmHgで14〜18時間乾燥し、そして300°F で圧絵成形した。外囲温度で5日間放置した後その成型ブラックから引っ張り、 ダイC及び割り裂き用試験片をダイカットした。
ショアA硬度49及び引張強度573 psiのエラストマーが得られる。
試験結果二表3のVBを参照されたい。
実施例IVA及びIVBの熱可塑性ポリウレタンに関してと同様に、この実施例 のものも、独特さの程度が高い点て違うが、同じ理由で独特である。その高MW ポリオールは通常の技術では得ることができず、従ってTPUも得ることかでき ない。
表1 ポリオールの性質 It−ル MW 不飽和 KO)(、PPM EO,$ トoH1%ポ1It4 A 3965 0.015 2.66 23.0 −−−−ポリオールB 40 50 0.06+5 7゜76 21.0 82.0ボ+)t−1kC7010 0,(11752,809,(170,11111−ルD +1333 0.0 18 7.48 7.0 78.0国際調査報告 フロントベージの続き (81)指定−EP(AT、BE、CH,DE。
DK、 ES、 FR,GB、 GR,IT、 LU、 NL、 SE)、0A (BF、BJ、CF、CG、CI、CM、GA、 GN、 ML、 MR,SN 、 TD、 TG)、 AU、 BB、 BG、 BR,CA、 FI、 HU 、JP、 KP、 KR。
LK、 MC,MG、 MW、 No、 PL、 RO,SD、 S(72)発 明者 レイスク、ジョン ダブリュ。
アメリカ合衆国06437 コネチカット州ギルフォード、ホワイト バーチ  ドライブ(72)発明者 チャンダリア、キラン ビー。
アメリカ合衆国06410 コネチカット州チェシャー、ノース コート20 (72)発明者 オコナー、ジェームズ エム。
アメリカ合衆国06405 コネチカット州ブランフォード、タードル ベイ  ドライブ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.ポリエーテルジオール、ジイソシアネート及び二官能性のイソシアナトー反 応性鎖延長剤を“ワン−ショット”法で反応させていることを特徴とする熱可塑 性のポリウレタン系エラストマー又はポリ尿素系エラストマーにして、該ポリエ ーテルジオールはシアン化金属複錯体触媒を用いて製造された約2,000〜約 20,000の分子量を有するものであり、該ジオールは末端基の不飽和レベル がジオールのグラム当たり0.04ミリ当量以下であり、該ジイソシアネート上 のNCO基対該ジオールプラス鎖延長剤上の活性水素基の当量比は約1:0.7 〜約1:1.3であり、そして鎖延長剤対ジオールのモル比は約0.15:1〜 約75:1である前記エラストマー。
  2. 2.鎖延長剤がジオール、ジアミン及びそれらの組み合わせより成る群から選択 されたものであることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のエラストマー。
  3. 3.鎖延長剤が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、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、3−メチ ルベンタン−1,5−ジオール、ヘキサンジオール、オキシアルキル化ヒドロキ ノン、レゾルシノール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールA、1,4− シクロヘキサンジメタノール、分子量が100〜500のポリアルキレンオキシ ドジオール、ジエチルトルエンジアミン、エチレンジアミン、4,4′−メチレ ンビス(2−クロロアニリン)(“MOCA”)、ヒドラジン、置換芳香族ジア ミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アニリン及びそれらの組み合わ せより成る群から選択されたものであることを特徴とする、請求の範囲第1項に 記載のエラストマー。
  4. 4.酸化防止剤、可塑剤、uv安定剤、接着促進剤、充填剤及び顔料より成る群 から選択され、かつ組成物の全重量に基づいて0〜約75重量%の量で使用され る少なくとも1種の配合成分を更に含有することを特徴とする、請求の範囲第1 項に記載のエラストマー。
  5. 5.ジオールが4,000〜10,000の分子量を有することを特徴とする、 請求の範囲第1項に記載のエラストマー。
  6. 6.ジオールの分子量が4,000未満である場合、該ジオールは35重量%未 満のエチレンオキシド含量を有することを特徴とする、請求の範囲第1項に記載 のエラストマー。
  7. 7.イソシアネート末端基付きプレポリマーを二官能性のイソシアナトー反応性 鎖延長剤と反応させていることを特徴とする熱可塑性のポリウレタン系エラスト マー又はポリ尿素系エラストマーにして、該イソシアネート末端基付きプレポリ マーはポリイソシアネートと、シアン化金属複錯体触媒を用いて製造された分子 量が約2,000〜約20,000であるポリエーテルジオールとの反応生成物 であり、該ジオールは末端基の不飽和レベルがジオールのグラム当たり0,04 ミリ当量以下であり、該ジイソシアネート上のNCO基対該ジオールプラス鎖延 長剤上の活性水素基の当量比は約1:0.7〜約1:1.3であり、そして鎖延 長剤対ジオールのモル比は約0.15:1〜約75:1である前記エラストマー 。
  8. 8.鎖延長剤がジオール、ジアミン及びそれらの組み合わせより成る群から選択 されたものであることを特徴とする、請求の範囲第7項に記載のエラストマー。
  9. 9.鎖延長剤が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、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、3−メチ ルベンタン−1,5−ジオール、ヘキサンジオール、オキシアルキル化ヒドロキ ノン、レゾルシノール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールA、1,4− シクロヘキサンジメタノール、分子量が100〜500のポリアルキレンオキシ ドジオール、ジエチルトルエンジアミン、エチレンジアミン、4,4′−メチレ ンビス(2−クロロアニリン)(“MOCA”)、ヒドラジン、置換芳香族ジア ミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アニリン及びそれらの組み合わ せより成る群から選択されたものであることを特徴とする、請求の範囲第7項に 記載のエラストマー。
  10. 10.酸化防止剤、可塑剤、uv安定剤、接着促進剤、充填剤及び顔料より成る 群から選択され、かつ組成物の全重量に基づいて0〜約75重量%の量で使用さ れる少なくとも1種の配合成分を更に含有することを特徴とする、請求の範囲第 7項に記載のエラストマー。
  11. 11.ジオールが4,000〜10,000の分子量を有することを特徴とする 、請求の範囲第7項に記載のエラストマー。
  12. 12.ジオールの分子量が4,000未満である場合、該ジオールは35重量% 未満のエチレンオキシド含量を有することを特徴とする、請求の範囲第7項に記 載のエラストマー。
  13. 13.(a)分子量が約2,000〜約20,000であり、かつ末端基の不飽 和レベルがジオールのグラム当たり0.04ミリ当量以下であるジオールをシア ン化金属複錯体触媒の存在下で製造し、 (b)該ジオールをジイソシアネートと反応させてイソシアネート末端基付きプ レポリマーを生成させ、そして (c)該イソシアネート末端基付きプレポリマーを二官能性のイソシアナトー反 応性鎖延長剤と金型内又は押出機内で反応させてショアA硬度が約10〜約70 であることを特徴とする軟質エラストマーを生成させる工程を含んで成り、 ここで、該ジオールの分子量が4,000未満である場合、該ジオールはその重 量に基づいて35重量%未満のエチレンオキシド含量を有する ことを特徴とする熱可塑性エラストマーの製造法。
  14. 14.鎖延長剤がジオール、ジアミン及びそれらの組み合わせより成る群から選 択されるたものであることを特徴とする、請求の範囲第13項に記載の方法。
  15. 15.鎖延長剤が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、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ベンタンジオール、3−メ チルペンタン−1,5−ジオール、ヘキサンジオール、オキシアルキル化ヒドロ キノン、レゾルシノール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールA、1,4 −シクロヘキサンジメタノール、分子量が100〜500のポリアルキレンオキ シドジオール、ジエチルトルエンジアミン、エチレンジアミン、4,4′−メチ レンビス(2−クロロアニリン)(“MOCA”)、ヒドラジン、置換芳香族ジ アミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アニリン及びそれらの組み合 わせより成る群から選択されたものであることを特徴とする、請求の範囲第13 項に記載の方法。
  16. 16.ジオールが4,000〜12,000の分子量を有することを特徴とする 、請求の範囲第13項に記載の方法。
  17. 17.酸化防止剤、可塑剤、uv安定剤、接着促進剤、充填剤及び顔料より成る 群から選択される少なくとも1種の配合成分を更に含有することを特徴とする、 請求の範囲第13項に記載の方法。
  18. 18.配合成分を組成物の全重量に基づいて0〜約75重量%の量で使用するこ とを特徴とする、請求の範囲第17項に記載の方法。
  19. 19.工程(b)及び(c)を同時に行うことを特徴とする、請求の範囲第13 項に記載の方法。
  20. 20.ショアA硬度が約40〜約60であることを特徴とする、請求の範囲第1 3項に記載の方法。
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