JPH0696630B2 - 溶融重合熱可塑性ポリウレタンの製法 - Google Patents

溶融重合熱可塑性ポリウレタンの製法

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JPH0696630B2 JP63171458A JP17145888A JPH0696630B2 JP H0696630 B2 JPH0696630 B2 JP H0696630B2 JP 63171458 A JP63171458 A JP 63171458A JP 17145888 A JP17145888 A JP 17145888A JP H0696630 B2 JPH0696630 B2 JP H0696630B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は優れた耐熱性および低温特性を有すると共に力
学的性質、耐油性および耐加水分解性においても優れた
性能を有する熱可塑性ポリウレタンを溶融重合により製
造する方法に関する。
[従来の技術] 従来より熱可塑性ポリウレタンは高弾性、耐摩耗性およ
び耐油性に優れる等の多くの特長を有するためゴムやプ
ラスチツクの代替材料として注目されており、通常のプ
ラスチツク成形加工法が適用できる成形材料として広範
な用途で多量使用されるようになつてきている。熱可塑
性ポリウレタンは高分子ジオール、有機ジイソシアナー
ト及び1,4−ブタンジオール等の鎖伸長剤から製造さ
れ、その製造方法は原料を混合して重合することによつ
て行なわれているが、均質なポリウレタンを製造するた
めには原料を溶融状態で混合して重合することが好まし
いことが知られている。[例えば、岩田敬治著「ポリウ
レタン樹脂」、(昭和50年7月30日日刊工業新聞社発
行)」。
また熱可塑性ポリウレタンとしてはポリエステル系ポリ
ウレタン、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリカーボネ
ート系ポリウレタン等が知られているが諸性能のバラン
スを鑑みてポリエステル系またはポリカーボネート系が
好適に用いられる。ポリエステル系、またはポリカーボ
ネート系ポリウレタンは高分子ジオールとしてポリエス
テルジオールやポリカーボネートジオールをそれぞれ用
いるが、従来よりポリエステル系は耐加水分解性に、ポ
リカーボネート系は低温での柔軟性に問題があるとされ
てきた。その両者を同時に解決する手段として、高分子
ジオール内に2−メチル−1,8−オクタンジオール残基
を含むポリウレタンの製法が特開昭62−22817号公報に
開示されている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記熱可塑性ポリウレタンを実質的に不
活性溶媒の不存在下に溶融重合で得ると、耐熱性が不十
分であり、したがつて高温での使用などかなり制限され
ることになる。
本発明の目的は溶融重合によるポリウレタンの製法であ
つて、且つ優れた耐熱性、低温特性を有すると共に、力
学的性質、耐油性および耐加水分解性においても優れた
性能を有する熱可塑性ポリウレタンの製法を提供するこ
とにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明によれば上記目的は高分子ジオールおよび有機ジ
イソシアナート所望により追加的に鎖伸長剤を実質的に
不活性溶媒の不存在下で溶融重合して熱可塑性ポリウレ
タンを製造するにあたり、前記高分子ジオール成分が下
記の単位(I)及び(II)を有し単位(I)/(II)の
モル比が60/40〜10/90、数平均分子量が800〜4,000であ
る高分子ジオールを用いる事を特徴とする溶融重合熱可
塑性ポリウレタンの製法によって達成される。
−O−(CH2−O− (II) 本発明において使用する高分子ジオールは、グリコール
残基として前記単位(I)及び(II)で示される基を含
有する高分子ジオールであり、その代表的なものは、ポ
リエステルジオールまたはポリカーボネートジオールで
ある。該高分子ジオールには、前記単位(I)及び(I
I)で表わされる基が存在することが必須である。単位
(I)で示される基を与える代表的な化合物としては2
−メチル−1,8−オクタンジオールが挙げられ、単位(I
I)で示される基を与える代表的な化合物としては1,9−
ノナンジオールが挙げられる。
本発明において、ポリエステルジオール中またはポリカ
ーボネートジオール中の前記単位(I)及び(II)のモ
ル比((I)/(II))は60/40〜10/90の範囲である。
単位(I)が60を越えると耐熱性が劣り、10未満である
と低温特性が悪くなる。
本発明で用いられるポリエステルジオールを製造するた
めのジカルボン酸としては、炭酸数が5〜12の脂肪族ま
たは芳香族ジカルボン酸が好ましい。なかでも脂肪族ジ
カルボン酸が好ましい。脂肪族ジカルボン酸の例として
はグルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、
アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられる。また芳香族
ジカルボン酸の例としてはフタル酸、テレフタル酸、イ
ソフタル酸等が挙げられる。耐加水分解性および低温雰
囲気下における柔軟性が特にすぐれるポリウレタンを得
るためには、アジピン酸、アゼライン酸またはセバシン
酸の使用、とりわけアゼライン酸の使用が好ましい。こ
れらのジカルボン酸は単独で使用しても2種以上を併用
しても良い。
本発明で使用されるポリエステルジオールはいかなる製
造法によつたものでもよい。例えばポリエチレンテレフ
タレートまたはポリブチレンテレフタレートの製造にお
いて用いられる公知の方法と同様の方法、すなわちエス
テル交換または直接エステル化とそれに続く溶融重縮合
反応にて製造可能である。
本発明で使用されるポリカーボネートジオールを製造す
るカーボネートとしてはジアルキルカーボネート、ジア
リールカーボネートまたは、アルキレンカーボネートが
好ましい。
本発明で使用されるポリカーボネートジオールもその製
造法は特に限定されない。例えばジフエニルカーボネー
トとビスフエノールAからのポリカーボネートの製造に
おいて用いられている公知の方法と同様の方法、すなわ
ちエステル交換反応にて製造可能である。
本発明で使用される高分子ジオールの平均分子量は800
〜4,000の範囲内にあるのが好ましい。800より小さいと
低温特性が低下し4,000より大きいと力学的性能が低下
する。
本発明において使用される適当な有機ジイソシアナート
としては、当業界で公知の脂肪族、脂環族もしくは芳香
族の有機ジイソシアナートが挙げられ、具体的には4,
4′−ジフエニルメタンジイソシアナート、p−フエニ
レンジイソシアナート、トルイレンジイソシアナート、
1,5−ナフチレンジイソシアナート、キシリレンジイソ
シアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホ
ロンジイソシアナート、4,4′−ジシクロヘキシルメタ
ンジイソシアナート等のジイソシアナートが例示され
る。
また本発明において所望により適当な鎖伸長剤を使用し
ても良い。該鎖伸長剤としてはポリウレタン業界におけ
る常用の連鎖成長剤、すなわちイソシアナートと反応し
得る水素原子を少なくとも2個含有する分子量400以下
の低分子化合物、例えばエチレングリコール、1,4−ブ
タンジオール、プロピレングリコール、1,6−ヘキサン
ジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,4−
ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4−シク
ロヘキサンジオール、ビス(β−ヒドロキシエチル)テ
レフタレート、キシリレングリコール等のジオール類や
水、ヒドラジン、エチレンジアミン、ピペラジン等が挙
げられる。これらの化合物は単独でまたは、2種以上を
混合して使用してもよい。最も好ましい鎖伸長剤は1,4
−ブタンジオールおよび1,4−ビス(β−ヒドロキシエ
トキシ)ベンゼンである。
高分子ジオールおよび有機ジイソシアナート所望により
追加的に鎖伸長剤を実質的に不活性溶媒の不存在下で溶
融重合して熱可塑性ポリウレタンを製造する方法に関し
ては、公知のウレタン化反応の技術を採用することがで
きる。本発明者らの研究によればなかでも多軸スクリユ
ー型押出機を用いる連続幼溶融重合が好ましいことが判
明した。
重合温度は特に制限されないが200℃以上240℃以下が好
ましい。240℃以下に保つことにより耐熱性が増大し、2
00℃以上に保つことにより成形加工性の良い熱可塑性ポ
リウレタンを造ることが可能となる。
本発明の製造法によつて得られる熱可塑性ポリウレタン
は、耐熱性が著しく改良されるばかりではなく耐加水分
解性、低温特性、力学的性能においても優れた性能を有
する。
本発明の製造法によつて得られる熱可塑性ポリウレタン
は、上記性能を生かし、シート、フイルム、チユーブ、
ホース、ロール、ギア、パツキング材、防振材、ベル
ト、ラミネート製品、自動車部品、スポーツ用品等に使
用されるが、さらに当技術分野で知られているかまたは
これから開発される種々の用途にも使用可能なることが
理解される。
また本発明の製造法によつて得られる熱可塑性ポリウレ
タンは、目的に応じ充填材、強化材、着色剤、安定剤等
を混合して用いることもできる。
さらに本発明の製造法によつて得られる熱可塑性ポリウ
レタンは、耐久性、成形性、耐熱性などに優れる特徴を
生かして各種熱可塑性樹脂およびエラストマーとの各種
複合が可能である。すなわち、本発明の製造法によつて
得られる熱可塑性ポリウレタンは例えば、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアセタール(POM)、ABS樹脂、AES樹脂、MBS樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、PMMA、ポリプ
ロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフイン、エバー
ル樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル樹
脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、エポキシ樹脂、塩化
ビニリデン樹脂などの樹脂、ポリウレタンエラストマ
ー、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマ
ー、SBS、SIS、SEBS、SEPS、NBR、SBR、カルボキシル変
性SBS、SISなどとの複合により、従来から熱可塑性ポリ
ウレタンとの複合材が用いられていた各種射出成形用
途、押出成形用途、カレンダー成形用途、接着剤やコー
テイングなどの溶液用途分野への展開が可能である。
[実施例] 次に実施例および比較例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はそれらによつて何ら限定されない。
なお実施例および比較例中、ポリウレタンの対数粘度η
inhは30℃ジメチルホルムアミド(DMF)溶液中0.5g/100
mlの濃度で測定した。
耐熱性についてJIS K6202にもとずき熱変形温度を測定
し、ビカツト軟化温度を求めた。
またポリウレタンの耐加水分解性はジヤングルテストに
より評価した。ジヤングルテストは70℃、95%の相対湿
度下に100μの厚みのポリウレタン皮膜を28日間放置
し、ジヤングルテスト前後のフイルムの引張強度保持率
で評価した。
また動的粘弾性については、動的粘弾性測定装置
((株)レオロジ製DVEレオスペクトラー)(11Hz)に
より温度分散を測定した。
なお実施例および比較例において用いた原料を略号をも
つて示す場合がある。略号と化合物の関係を表1に示
す。
参考例1 (ポリエステルジオールの製造) 2−メチル−1,8−オクタンジオールと1,9−ノナンジオ
ールの混合物(モル比:35/65)1600g及びアジピン酸146
0g(ジオール/アジピン酸のモル比:1、3/1)を常圧下
に窒素ガスを通じつつ約220℃の温度で縮合水を留去し
ながらエステル化を行なつた。ポリエステルの酸価が0.
3以下になつたとき真空ポンプにより徐々に真空度を上
げ反応を完結させた。こうして水酸基価56、酸価0.12の
ポリエステル(以下、ポリエステルAと記す)を得た。
このポリエステルAの分子量は2000であつた。
参考例2〜6 酸成分及びジオール成分として各々表2に示したものを
用いること以外は参考例1と同様にして各々表2に示し
たポリエステル(ポリエステルB〜F)を得た。
参考例7 (ポリカーボネートジオールの製造) 窒素気流下、2−メチル−1,8−オクタンジオール(MO
D)と1,9−ノナンジオール(ND)の混合物(MOD/NDのモ
ル比:35;65)1730gおよびジフエニルカーボネート2140g
よりなる混合物を加熱し、200℃で反応系よりフエノー
ルを留去した。温度を徐々に210〜220℃に上げ、フエノ
ールをほとんど留去させたあと真空にし、6〜10mmHgの
真空下210〜220℃で残りのフエノールを完全に留去し
た。その結果水酸基価56、分子量2000のポリカーボネー
ト(ポリカーボネートA)を得た。
参考例8〜9 ジオール成分として表2に示した化合物を用いる以外は
参考例7と同様にして表2に示すポリカーボネートを得
た。
実施例1 ポリエステルAとBDとからなり30℃に加熱された混合物
と50℃に加熱溶融したMDIとをポリエステル/MDI/BDの使
用モル比が1/5/4となる量で定量ポンプにより同方向に
回転する二軸スクリユー押出機に連続的に仕込み、連続
溶融重合をおこなつた。このとき前記押出機の中を前
部、中間部および後部の三つの帯域に分け中間部の温度
(重合温度)を230℃とした。生成したポリウレタンを
ストランド状で水中へ連続的に押し出し、次いでペレタ
イザーでペレツトに成形した。さらに熱プレスによりペ
レツトを成形し100μのフイルムを得、耐熱性、耐加水
分解性、動的粘弾性を測定した。第1図及び表3にその
結果を示すように、得られたポリウレタンは耐加水分解
性および耐熱性が共に良好であつた。
実施例2〜6 表3に示した原料組成および重合条件に従つて実施例1
と同様にしてポリウレタン(ペレツト)を製造し、成形
して各種性能評価した。その結果、耐熱性および耐加水
分解性共に良好な値を示した。
比較例1 ポリエステルAの代わりにポリエステルEを用いること
以外は実施例1と同様にして、ポリウレタンを製造し
た。結果を表3および第1図に示す。実施例1との対応
より、溶融重合法においては、ポリエテルジオールの原
料組成比を限定することにより、耐熱性が向上すること
が認められる。
比較例2および3 表3に示した原料組成および重合条件に従つて実施例1
と同様にしてポリウレタンを製造し、物性を評価した。
結果を表3に示す。比較例2より、通常使用されるポリ
エステルジオールより得られるポリウレタンは耐加水分
解性が極めて低いことが理解される。また比較例3と実
施例5との対応より、ポリカーボネートジオールの原料
組成比を特定化した溶融重合法は、得られたポリウレタ
ンの耐熱性を著しく向上させることが理解できる。
[発明の効果] 本発明の製造法によるポリウレタンは良好な耐加水分解
性を示すと共に耐熱性においても著しい向上が見られ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1と比較例1で得られたポリウレタンの
動的粘弾性を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高分子ジオールおよび有機ジイソシアナー
    ト所望により追加的に鎖伸長剤を実質的に不活性溶媒の
    不存在下で溶融重合して熱可塑性ポリウレタンを製造す
    るにあたり、前記高分子ジオール成分が下記の単位
    (I)および(II)を有し、単位(I)/(II)のモル
    比が60/40〜10/90、数平均分子量が800〜4000である高
    分子ジオールを用いる事を特徴とする溶融重合熱可塑性
    ポリウレタンの製法。 −O−(CH2−O− (II)
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