JPH07179548A - イソシアナートプレポリマーの製造方法 - Google Patents

イソシアナートプレポリマーの製造方法

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JPH07179548A
JPH07179548A JP5323757A JP32375793A JPH07179548A JP H07179548 A JPH07179548 A JP H07179548A JP 5323757 A JP5323757 A JP 5323757A JP 32375793 A JP32375793 A JP 32375793A JP H07179548 A JPH07179548 A JP H07179548A
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JP
Japan
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polyester polyol
isocyanate prepolymer
diisocyanate
organic polyisocyanate
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JP5323757A
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Yasuhiro Matsuzaka
康弘 松坂
Makoto Maruyama
誠 丸山
Toshikazu Nakajima
利和 中島
Hiroshi Takayanagi
弘 高柳
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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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
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4205Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups
    • C08G18/4208Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups
    • C08G18/4211Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】分子内にエーテル結合とエステル結合を有する
ポリオールと、有機ポリイソシアナートとを反応させ
て、イソシアナートプレポリマーを製造する際に、加圧
下で反応させることを特徴とするイソシアナートプレポ
リマーの製造方法。 【効果】通常のプレポリマー合成法ではにごりや微小ポ
リマーが生成するような系において、加圧して反応させ
ることを特徴とする本発明方法により、にごりも微小ポ
リマーも無いイソシアナートプレポリマーを得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はポリウレタン樹脂用プ
レポリマーの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリエーテルポリオールやポリエステル
ポリオールは、有機ポリイソシアナートと適当な助剤下
においてポリウレタン樹脂の製造に用いられることは広
く知られている。また、粘度やポリマーの一次構造を制
御する目的でポリエーテルポリオールや、ポリエステル
ポリオールとをあらかじめ反応させておくプレポリマー
化という手法を用い、プレポリマーを併用したウレタン
樹脂製造法もまた広く知られている。
【0003】ポリエステルポリオールを用いたポリウレ
タン樹脂製造の製造法については、例えば、米国特許
4,816,529の中では、ポリアルキレンカーボネ
ートのエステル変性ポリアルコールを用いたウレタン樹
脂の製造法における実施例の中でプレポリマーの製造方
法について述べており、プレポリマー化は常圧下窒素気
流中で80℃で1時間反応させると言う記載がある。ま
た、米国特許4,636,530の中ではフライアビリ
ティの低いイソシアヌレートフォームについて述べられ
ており、プレポリマー化は窒素気流中でDMTを加える
前に50〜70℃に加熱しておき、15分から1時間か
けて装入し、その後、80℃に温度を増してゆくという
記載がある。
【0004】また、ポリエステルポリオールにより変性
されたイソシアナートプレポリマーの製造方法において
は、例えば、特開昭63−199720に開示されてい
るように、イソシアナート基を持つプレポリマーの製造
方法において、ポリエステルポリオールを有機ジイソシ
アナートと反応させる条件が、出発成分のa)(有機ジ
イソシアナート)、b)(ポリエステルポリオール)
を、最初、均一に攪拌された状態で反応し、また、不活
性溶剤中で反応を進行させるという記載がある。また、
特開平05−25241に開示されているように、エー
テル結合とエステル結合を有するイソシアナートプレポ
リマーの製造方法において、ポリウレタン化学で使用さ
れる公知の触媒を使用し、また、必要に応じて不活性溶
剤や可塑剤を併用して、40〜140℃において反応さ
せるという記載がある。また、これらの他にも、プレポ
リマーの製造方法については、特開平01−6961
8、特開平02−251509、特開平04−1174
19等に開示されている。
【0005】これらの従来用いられているプレポリマー
の製造方法は常温で混合、ないしは80℃以下において
混合し、昇温、反応温度は140℃以下であり、必要に
応じて触媒、不活性溶剤や可塑剤の存在下で、また、不
活性の窒素気流下で常圧において反応させている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリオ
ール内にエステル結合を有する特定のポリエステルポリ
オールをプレポリマー化すると、従来の製造方法では反
応生成物に濁りを生じたり、微小なポリマーが析出する
ということが起こり、物性的にもプロセス的にも好まし
いものとは言えず、大きな課題となっている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上述の課題
を解決するために鋭意検討した結果、有機ポリイソシア
ナートとポリエステルポリオールを加圧下で反応させる
ことにより、にごり、微小ポリマーを生成しないプレポ
リマーを製造する方法を見い出し、本発明に到達した。
【0008】すなわち、本発明は次の(1)〜(7)の
通りである。 (1)有機ポリイソシアナートとポリエステルポリオー
ルとを反応させて、イソシアナートプレポリマーを製造
する際に、加圧下で反応させることを特徴とするイソシ
アナートプレポリマーの製造方法。 (2)有機ポリイソシアナートがトリレンジイソシアナ
ート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ポリメチレ
ンポリフェニルポリイソシアナート、ヘキサメチレンジ
イソシアナート、ノルボルネンジイソシアナート、キシ
レンジイソシアナートからなる群より選ばれた1種以上
の化合物である(1)記載のイソシアナートプレポリマ
ーの製造方法。 (3)ポリエステルポリオールが、ポリカルボン酸と活
性水素を2個以上有する化合物とのエステル化反応によ
り得られたポリエステルポリオールである(1)記載の
イソシアナートプレポリマーの製造方法。 (4)ポリカルボン酸が、無水フタル酸、無水マレイン
酸、無水コハク酸、テレフタル酸からなる群より選ばれ
た1種以上の化合物である(3)記載のイソシアナート
プレポリマーの製造方法。 (5)活性水素を2個以上有する化合物がエチレングリ
コール、ジエチレングリコール、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、ソルビトール、シュークロース及びそ
のアルキレンオキサイド付加物からなる群より選ばれた
1種以上の化合物である(3)記載のイソシアナートプ
レポリマーの製造方法。 (6)有機ポリイソシアナートとポリエステルポリオー
ルの重量比が、有機ポリイソシアナート100重量部あ
たり、ポリエステルポリオール1〜90重量部である
(1)記載のイソシアナートプレポリマーの製造方法。 (7)加圧が、ゲージ圧で0.1kgG/cm2以上、
10kgG/cm2 以下である(1)記載のイソシアナ
ートプレポリマーの製造方法。
【0009】有機ポリイソシアナートとしては、2,4
−トリレンジイソシアナート、2,6−トリレンジイソ
シアナートおよびこれらの混合物、未蒸留のトリレンジ
イソシアナート、アニリンとホルムアルデヒドとの低重
縮合物とホスゲンとの反応によって得られるポリメチレ
ンポリフェニルポリイソシアナート(いわゆるポリメリ
ックMDI)、ジフェニルメタンジイソシアナート(p
ureMDI)、ナフタレンジイソシイアナート(ND
I)ヘキサメチレンジイソシアナート(HDI)、イソ
ホロンジイソシアナート(IPDI)、MDIの核水添
MDI(H12MDI)、ノルボルネンジイソシアナート
(NBDI)等が挙げられ、これらのポリイソシアナー
トはそれぞれ単独、又はそれぞれの混合物として使用す
ることができる。
【0010】ポリエステルポリオールはポリカルボン酸
と活性水素を2個以上持つ化合物を重縮合してエステル
化したポリエステルポリオールや、ポリカルボン酸にア
ルキレンオキシドを付加重合してできたポリエステルポ
リオールを使用できる。
【0011】ポリエステルポリオール合成に用いられ
る、ポリカルボン酸としては、例えば無水フタル酸、マ
レイン酸、無水コハク酸、テレフタル酸、ジメチルテレ
フタル酸、イソフタル酸、フマル酸、シュウ酸、マロン
酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、クエン酸、トリメリッ
ト酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸などが挙げ
られる。また、同様に用いられる、活性水素を2個以上
有する化合物としては、例えばエチレングリコール、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、ブチレ
ングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、
ソルビトール、ペンタエリスリトール、シュークロー
ス、ジグリセリン、ジプロピレングリコール、1,3−
または1,4ブタンジオール、1,5−ペンタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール1,2−シクロヘキサン
ジオール等が挙げられ、また、これらにエチレンオキシ
ド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドのようなア
ルキレンオキシドを付加した化合物や、モノエタノール
アミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、
トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミ
ンなどのアルカノールアミン類、エチレンジアミン、ジ
エチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪
族ポリアミン類、2,4−トリレンジアミン、2,6−
トリレンジアミン、アニリン、4,4’−ジフェニルメ
タンジアミン等の芳香族ポリアミン等にアルキレンオキ
シドを付加重合して得られた化合物等も使用できる。ま
た、これらの活性水素を有する化合物はそれぞれ単独
で、又はそれぞれの混合物として使用することができ
る。
【0012】本発明に用いられるポリエステルポリオー
ルの水酸基価は特に限定されるものではないが10〜6
00mgKOH/gのものが、ポリウレタン樹脂の製造
に、特に好適に使用される。
【0013】有機ポリイソシアナートと、ポリエステル
ポリオールの重量比は使用原料系により異なるが、有機
ポリイソシアナートを100重量部としたとき、ポリエ
ステルポリオールが1重量部以下では、ウレタン樹脂製
造上、プレポリマー化することの効果が見られず、ま
た、90重量部を超えると粘度が急激に上昇し、プレポ
リマー製造上好ましくない。すなわち、ポリエステルポ
リオールの重量比は、有機ポリイソシアナートを100
重量部としたとき、1〜90重量部が用いられる。
【0014】本発明方法に用いられる反応器、あるいは
加圧法については、特に限定されないが、例えば、密閉
した反応器に不活性気体を導入し、加圧する装置でもよ
く、また、シリンダー状の加圧装置を用いてもよい。ま
た、加圧はゲージ圧で0.1kgG/cm2以下では加
圧の効果が見られず、また、10kgG/cm2以上で
は効果に大きな変化はなく、反応器に高い耐圧度が要求
されるため実用上好ましくない。そのため、反応圧力は
ゲージ圧で0.1〜10kgG/cm2、好ましくは
0.5〜5kgG/cm2で反応を行わせるのが好まし
い。
【0015】反応温度は特に限定されないが160℃を
超えると反応系中に生成したウレタン結合にさらにイソ
シアナート基が反応するアロファネート結合などの副生
成反応が起こりやすくなり、プレポリマーの物性を低下
させる恐れがあるため好ましくない。常温〜160℃が
好ましく、さらに好ましくは80〜120℃である。
【0016】プレポリマー化反応は、有機ポリイソシア
ナートを反応釜に装入し、窒素置換を行った後に所定の
温度に調節しておく。また、その時必要があれば、ポリ
エステルポリオールも所定の温度に調節しておく。その
後、有機ポリイソシアナートの入っている反応器に、ポ
リエステルポリオールを装入して反応を開始させる。装
入時、反応時の圧力は、常圧のまま装入し、装入後はす
ぐに加圧して反応させるか、あるいは有機ポリイソシア
ナートを加圧状態のまま試料を装入して反応させてもど
ちらでもよい。反応時間は原料系、温度、圧力により決
定され、好ましく用いられるのは15分ないしは10時
間で反応させる方法である。
【0017】
【実施例】次に実施例、比較例においてこの発明を詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例により、制限さ
れない。
【0018】使用した有機ポリイソシアナートは以下の
通りである。 イソシアナートA;ポリメチレンポリフェニルポリイソ
シアナート(NCO%;31.1,粘度;185cps/2
5℃)(商品名;コスモネートM−200,三井東圧化
学社製) イソシアナートB;ポリメチレンポリフェニルポリイソ
シアナート(NCO%;31.1,粘度;85cps/25
℃)(商品名;コスモネートM−50,三井東圧化学社
製) 使用したポリエステルポリオールは以下の通りである。 ポリオールA;無水フタル酸とグリコールにより反応さ
せたカルボン酸エステルとエチレングリコールを脱水縮
合させることにより得られた水酸基価587(mgKO
H/g),粘度97000(cps/25℃)のポリエ
ステルポリオール。 ポリオールB;無水フタル酸とプロピレンオキシドを付
加したグリセリンにより反応させたカルボン酸エステル
とエチレングリコールを脱水縮合させることにより得ら
れた水酸基価584(mgKOH/g),粘度2200
0(cps/25℃)のポリエステルポリオール。 ポリオールC;無水フタル酸とトリメチロールプロパン
により反応させたカルボン酸エステルとエチレングリコ
ールを脱水縮合させることにより得られた水酸基価56
7(mgKOH/g),粘度100000(cps/2
5℃)のポリエステルポリオール。 ポリオールD;無水フタル酸とプロピレンオキシドを付
加したトリメチロールプロパンにより反応させたカルボ
ン酸エステルとエチレングリコールを脱水縮合させるこ
とにより得られた水酸基価485(mgKOH/g),
粘度42000(cps/25℃)のポリエステルポリ
オール。
【0019】実施例1〜5 500gの有機ポリイソシアナートを内容積2リット
ル、耐圧15kgG/cm2のオートクレーブに入れ、
常圧から4.5kgG/cm2において窒素置換を3〜
5回行った後に、加熱して温度調節した。一方、ポリエ
ステルポリオールも加熱して、温度調節した。加熱、温
度調節後、ポリエステルポリオールをオートクレーブ内
に装入し、すぐに窒素を導入し、圧力をかけて反応させ
た。反応時間は1時間で、降温後釜を開け、100およ
び200メッシュのステンレス製の網を通し、釜への付
着度と微小ポリマーの量の評価を行った。
【0020】比較例1〜5 実施例1〜5と同一の反応器、前準備をした後、圧力を
かけずに窒素気流中で反応を行わせた。実施例及び比較
例の評価の基準を表1に、結果を表2に示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】通常のプレポリマー合成法ではにごりや
微小ポリマーが生成するような系において、加圧して反
応させることを特徴とする本発明方法により、にごりも
微小ポリマーも無いイソシアナートプレポリマーを合成
することができる。本発明方法により製造したイソシア
ナートプレポリマーは、ポリエステルポリオールを用い
たポリウレタン樹脂製造に好適に使用できるものであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高柳 弘 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機ポリイソシアナートと分子内にエー
    テル結合とエステル結合を有するポリオール(以下、ポ
    リエステルポリオールと称する)とを反応させて、末端
    イソシアナート基を有するプレポリマー(以下、イソシ
    アナートプレポリマーと称する)を製造する際に、加圧
    下で反応させることを特徴とするイソシアナートプレポ
    リマーの製造方法。
  2. 【請求項2】 有機ポリイソシアナートがトリレンジイ
    ソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ポ
    リメチレンポリフェニルポリイソシアナート、ヘキサメ
    チレンジイソシアナート、ノルボルネンジイソシアナー
    ト、キシレンジイソシアナートからなる群より選ばれた
    1種以上の化合物である請求項1記載のイソシアナート
    プレポリマーの製造方法。
  3. 【請求項3】 ポリエステルポリオールが、ポリカルボ
    ン酸と活性水素を2個以上有する化合物とのエステル化
    反応により得られたポリエステルポリオールである請求
    項1記載のイソシアナートプレポリマーの製造方法。
  4. 【請求項4】 ポリカルボン酸が、無水フタル酸、無水
    マレイン酸、無水コハク酸、テレフタル酸からなる群よ
    り選ばれた1種以上の化合物である請求項3記載のイソ
    シアナートプレポリマーの製造方法。
  5. 【請求項5】 活性水素を2個以上有する化合物がエチ
    レングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、
    トリメチロールプロパン、ソルビトール、シュークロー
    ス及びそのアルキレンオキサイド付加物からなる群より
    選ばれた1種以上の化合物である請求項3記載のイソシ
    アナートプレポリマーの製造方法。
  6. 【請求項6】 有機ポリイソシアナートとポリエステル
    ポリオールの重量比が、有機ポリイソシアナート100
    重量部あたり、ポリエステルポリオール1〜90重量部
    である請求項1記載のイソシアナートプレポリマーの製
    造方法。
  7. 【請求項7】 加圧が、ゲージ圧で0.1kgG/cm
    2以上、10kgG/cm2 以下である請求項1記載の
    イソシアナートプレポリマーの製造方法。
JP5323757A 1993-12-22 1993-12-22 イソシアナートプレポリマーの製造方法 Pending JPH07179548A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11292946A (ja) * 1998-04-07 1999-10-26 Nippon Mektron Ltd 熱可塑性ポリウレタン造粒物の製造法
CN111484729A (zh) * 2020-06-16 2020-08-04 江苏科技大学 一种三网络共聚的母线槽用浇注料

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