JPH0797428A - Production of polyurethane - Google Patents

Production of polyurethane

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JPH0797428A
JPH0797428A JP5241269A JP24126993A JPH0797428A JP H0797428 A JPH0797428 A JP H0797428A JP 5241269 A JP5241269 A JP 5241269A JP 24126993 A JP24126993 A JP 24126993A JP H0797428 A JPH0797428 A JP H0797428A
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polyester polyol
polyester
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通裕 石黒
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Abstract

PURPOSE:To produce a polyurethane excellent in hydrolysis resistance and low-temperature resistance and also in mechanical properties such as strengths and elongation by reacting a polyisocyanate with a specified polyester polyol. CONSTITUTION:A polyurethane is produced by reacting a polyisocyanate with a polyol and optionally a chain extender and/or other components. The polyol comprises a polyester polyol having a number-average molecular weight of 500-10000, mainly consisting of polycarboxylic acid units mainly consisting of dicarboxylic acid units represented bythe formula and low-molecular-weight polyol units mainly consisting of aliphatic or alicyclic low-molecular-weight diol units. The dicarboxylic acid unit of the formula is derived from 2- methyl-1,9-nonane-diol. At most 50mol% of the polyester polyol used in the polyurethane may be replaced by other polycarboxylic acid units.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はポリウレタンの製造方法
に関する。詳細には、耐加水分解性および耐寒性に優れ
ると共に、強度や伸度等の力学的性能にも優れた、各種
の広範な用途に対して極めて有用なポリウレタンを製造
する方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing polyurethane. More specifically, the present invention relates to a method for producing a polyurethane which is excellent in hydrolysis resistance and cold resistance, and also in mechanical properties such as strength and elongation, which is extremely useful for a wide variety of applications.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からポリウレタンは、ポリエステル
ポリオールやポリエーテルポリオール等のポリオールと
ポリイソシアネート、更に必要に応じて活性水素原子を
有する低分子化合物からなる鎖伸長剤等を反応させて製
造されている。このうち、ポリオール成分としてポリエ
ステルポリオールを用いたものは耐加水分解性に劣り、
その結果比較的短時間に表面が粘着性を有するようにな
ったり、または亀裂などを生じて使用上かなり制限され
ることとなる。
2. Description of the Related Art Polyurethanes have hitherto been produced by reacting polyols such as polyester polyols and polyether polyols with polyisocyanates and, if necessary, a chain extender composed of a low molecular weight compound having an active hydrogen atom. . Of these, those using polyester polyol as the polyol component are inferior in hydrolysis resistance,
As a result, the surface becomes sticky in a relatively short time, or cracks are generated, which considerably limits the use.

【0003】ポリエステルポリオールの代りにポリエー
テルポリオールを使用したポリウレタンは耐加水分解性
の点では優れているが、その反面耐光性が非常に悪く、
更に力学的特性、耐摩耗性、耐油・耐溶剤性の点でポリ
エステルポリオールを使用したポリウレタンに比べて劣
っている。
Polyurethanes using polyether polyols instead of polyester polyols are excellent in hydrolysis resistance, but on the other hand, they have very poor light resistance.
Furthermore, it is inferior to polyurethane using polyester polyol in mechanical properties, abrasion resistance, and oil / solvent resistance.

【0004】また、ポリオール成分として例えば1,6
−ヘキサンジオールポリカーボネートのような耐加水分
解性に優れたポリカーボネートポリオールを使用した場
合には、ポリエーテルポリオールを使用した場合に生ず
る上記の欠点が改善されるが、ポリカーボネートポリオ
ールは極めて高価であり、かつ耐寒性に劣っている。
As the polyol component, for example, 1,6
-When a polycarbonate polyol having excellent hydrolysis resistance such as hexanediol polycarbonate is used, the above-mentioned drawbacks caused when a polyether polyol is used are improved, but the polycarbonate polyol is extremely expensive, and Poor cold resistance.

【0005】一方、耐加水分解性の比較的良好なポリエ
ステル系ポリウレタンとして、ポリカプロラクトンポリ
オールや1,6−ヘキサンジオールとネオペンチルグリ
コールおよびアジピン酸より得られるポリエステルポリ
オール等を使用したポリエステル系ポリウレタンが従来
知られているが、これらのポリエステル系ポリウレタン
もその耐加水分解性は未だ十分満足のゆくものではな
い。
On the other hand, as a polyester polyurethane having relatively good hydrolysis resistance, a polyester polyurethane using a polycaprolactone polyol or a polyester polyol obtained from 1,6-hexanediol and neopentyl glycol or adipic acid is conventionally used. Although known, these polyester-based polyurethanes are still not sufficiently satisfactory in hydrolysis resistance.

【0006】また、ポリエステル系ポリウレタンで、そ
のポリエステル部分におけるエステル基濃度を小さくす
るとポリエステル系ポリウレタンの耐加水分解性を向上
させるのに効果があり、そのために炭素数の多いグリコ
ールやジカルボン酸から得られるポリエステルポリオー
ルを使用してポリウレタンを製造することが好ましい。
しかしながら、この場合にもポリウレタンの耐加水分解
性は向上するものの、結晶化傾向が大きく、低温雰囲気
に放置すると耐屈曲性や柔軟性等で代表される耐寒性・
低温特性が著しく低下する。
Further, in the case of polyester-based polyurethane, reducing the ester group concentration in the polyester portion is effective in improving the hydrolysis resistance of the polyester-based polyurethane, and therefore, it is obtained from glycol or dicarboxylic acid having a large number of carbon atoms. It is preferred to use polyester polyols to make polyurethanes.
However, even in this case, the hydrolysis resistance of polyurethane is improved, but the crystallization tendency is large, and when left in a low temperature atmosphere, the cold resistance represented by bending resistance, flexibility, etc.
The low temperature characteristics are significantly reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は耐加水
分解性に優れると共に耐寒性にも優れ、その上良好な力
学的性能を有し、広範な用途に有効に使用することので
きるポリウレタンを提供することである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the present invention is a polyurethane which is excellent in hydrolysis resistance and cold resistance, has good mechanical properties, and can be effectively used in a wide variety of applications. Is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的のもとに本発
明者らが研究をおこなった結果、ポリカルボン酸単位と
して2−メチルノナン二酸単位を有するポリエステルポ
リオールを使用すると、その結果得られる新規なポリエ
ステル系ポリウレタンが、耐加水分解性に極めて優れ、
しかも耐寒性が非常に良好であり、その上強度や伸度等
の力学的性能にも極めて優れていることを見出して本発
明を完成した。
As a result of the research conducted by the present inventors based on the above-mentioned object, the use of a polyester polyol having a 2-methylnonanedioic acid unit as a polycarboxylic acid unit results in the result. The new polyester-based polyurethane is extremely excellent in hydrolysis resistance,
Moreover, they have found that they have very good cold resistance and also have excellent mechanical properties such as strength and elongation, and completed the present invention.

【0009】すなわち、本発明は、ポリイソシアネー
ト、ポリオール、および必要に応じて鎖伸長剤および/
または他の成分を反応させてポリウレタンを製造する方
法において、上記ポリオールとして、下記の式(I);
That is, the present invention relates to a polyisocyanate, a polyol, and optionally a chain extender and / or
Alternatively, in the method of producing a polyurethane by reacting other components, as the above-mentioned polyol, the following formula (I);

【0010】[0010]

【化2】 で表されるジカルボン酸単位を主体とするポリカルボン
酸単位、および脂肪族または脂環族の低分子ジオール単
位を主体とする低分子ポリオール単位から主としてなる
数平均分子量500〜10000のポリエステルポリオ
ールを使用することを特徴とするポリウレタンの製造方
法である。
[Chemical 2] A polyester polyol having a number average molecular weight of 500 to 10,000 mainly composed of a polycarboxylic acid unit mainly composed of a dicarboxylic acid unit represented by and a low molecular polyol unit mainly composed of an aliphatic or alicyclic low molecular diol unit is used. And a method for producing a polyurethane.

【0011】本発明において、「式(I)で表されるジ
カルボン酸単位を主体とするポリカルボン酸単位」と
は、ポリエステルポリオールを構成するポリカルボン酸
単位の少なくとも50モル%以上、好ましくは60〜1
00モル%が式(I)のジカルボン酸単位、すなわち2
−メチルノナン二酸単位からなっていることを意味す
る。式(I)のジカルボン酸単位の割合が50モル%よ
りも少ないと、得られるポリエステル系ポリウレタンの
耐加水分解性、耐寒性および力学的特性が低下する。こ
こで、式(I)のジカルボン酸単位を構成する2−メチ
ルノナン二酸は、例えば、2−メチル−1,9−ノナン
ジオールから公知の方法により製造することができる。
In the present invention, the "polycarboxylic acid unit mainly composed of a dicarboxylic acid unit represented by the formula (I)" is at least 50 mol% or more, preferably 60% by mole of the polycarboxylic acid unit constituting the polyester polyol. ~ 1
00 mol% is a dicarboxylic acid unit of formula (I), ie 2
-Means to consist of methylnonanedioic acid units. When the proportion of the dicarboxylic acid unit of the formula (I) is less than 50 mol%, the resulting polyester polyurethane has poor hydrolysis resistance, cold resistance and mechanical properties. Here, 2-methylnonanedioic acid constituting the dicarboxylic acid unit of the formula (I) can be produced, for example, from 2-methyl-1,9-nonanediol by a known method.

【0012】上記したように、ポリウレタンに用いるポ
リエステルポリオールは、50モル%以下であれば、他
のポリカルボン酸単位を含むことができるが、該他のポ
リカルボン酸単位としては、下記の式(II);
As described above, the polyester polyol used for polyurethane may contain other polycarboxylic acid units as long as the content is 50 mol% or less. As the other polycarboxylic acid units, the following formula ( II);

【0013】[0013]

【化3】 [式中、R1は炭素数2〜20の2価の飽和脂肪族炭化
水素基(ただし1−メチルヘプタメチレン基を除く)、
飽和脂環族炭化水素基または芳香族炭化水素基を表す]
で示されるジカルボン酸単位が好ましい。そのようなジ
カルボン酸単位の具体例としては、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
ン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸の単位、シクロヘキサ
ンジカルボン酸等の飽和脂環族ジカルボン酸の単位、フ
タル酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカル
ボン酸の単位を挙げることができる。それらのうちで
も、耐加水分解性、低温特性および可撓性に優れるポリ
ウレタンを得るためには、アジピン酸、アゼライン酸、
セバシン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸の単位がこれら
の性能をあまり低下させない点から特に好ましい。式
(I)のジカルボン酸単位と共存させるポリカルボン酸
単位は1種類であってもまたは2種類以上であってもよ
い。また、少量であれば、必要に応じて3官能性以上の
ポリカルボン酸単位を含有させてもよい。
[Chemical 3] [In the formula, R 1 is a divalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms (excluding 1-methylheptamethylene group),
Represents a saturated alicyclic hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group]
The dicarboxylic acid unit represented by is preferable. Specific examples of such a dicarboxylic acid unit include a unit of a saturated aliphatic dicarboxylic acid such as glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid and sebacic acid, and a saturated alicyclic dicarboxylic acid such as cyclohexanedicarboxylic acid. And a unit of an aromatic dicarboxylic acid such as phthalic acid, terephthalic acid or isophthalic acid. Among them, in order to obtain a polyurethane excellent in hydrolysis resistance, low temperature characteristics and flexibility, adipic acid, azelaic acid,
Saturated aliphatic dicarboxylic acid units such as sebacic acid are particularly preferred because they do not significantly reduce their performance. The polycarboxylic acid unit to be coexistent with the dicarboxylic acid unit of the formula (I) may be one type or two or more types. If necessary, a trifunctional or higher polycarboxylic acid unit may be contained as long as it is a small amount.

【0014】また、本発明において、「脂肪族または脂
環族の低分子ジオール単位を主体とする低分子ポリオー
ル単位」とは、ポリエステルポリオールを構成する低分
子ポリオール単位の少なくとも50モル%以上、好まし
くは70〜100モル%が脂肪族または脂環族の低分子
のジオール単位からなっていることを意味する。この低
分子ジオール単位の割合が50モル%よりも少ないと、
得られるポリエステル系ポリウレタンの耐加水分解性、
耐寒性および力学的特性が低下する。
In the present invention, the "low-molecular-weight polyol unit having an aliphatic or alicyclic low-molecular-weight diol unit as a main component" means at least 50 mol% or more, preferably at least 50 mol% of the low-molecular-weight polyol unit constituting the polyester polyol. Means that 70 to 100 mol% is composed of an aliphatic or alicyclic low-molecular diol unit. When the proportion of the low-molecular diol unit is less than 50 mol%,
Hydrolysis resistance of the resulting polyester-based polyurethane,
Cold resistance and mechanical properties are reduced.

【0015】脂肪族または脂環族の低分子ジオール単位
としては、下記の式(III);
The aliphatic or alicyclic low molecular weight diol unit is represented by the following formula (III);

【0016】[0016]

【化4】 (式中、R2は炭素数2〜20の2価の飽和脂肪族炭化
水素基または飽和脂環族炭化水素基を表す)で示される
低分子ジオール単位が好ましい。
[Chemical 4] (In the formula, R 2 represents a divalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms or a saturated alicyclic hydrocarbon group), and a low-molecular diol unit is preferable.

【0017】式(III)で表されるジオール単位の例と
しては、エチレングリコール、プロピレングリコール、
1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、
ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、
3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−
1,8−オクタンジオ−ル、1,9−ノナンジオール、
2−メチル−1,9−ノナンジオール、1,10−デカ
ンジオール等の飽和脂肪族低分子ジオール、シクロヘキ
サンジメタノール、シクロヘキサンジオール等の飽和脂
環族低分子ジオールからなる単位を挙げることができ
る。これらの低分子ジオール単位は単独であっても複数
種を併用してもよい。なお、必要に応じ、低分子ジオー
ル単位として、トリオール等の3官能性以上の低分子ポ
リオールからなる単位を更に少量有していてもよい。
Examples of the diol unit represented by the formula (III) include ethylene glycol, propylene glycol,
1,4-butanediol, 1,5-pentanediol,
Neopentyl glycol, 1,6-hexanediol,
3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-
1,8-octanediol, 1,9-nonanediol,
Examples of the unit include a saturated aliphatic low-molecular diol such as 2-methyl-1,9-nonanediol and 1,10-decanediol, and a saturated alicyclic low-molecular diol such as cyclohexanedimethanol and cyclohexanediol. These low molecular diol units may be used alone or in combination of two or more. If necessary, the low-molecular diol unit may further have a small amount of a unit composed of a trifunctional or higher-functional low-molecular polyol such as triol.

【0018】本発明で使用する上記のポリエステルポリ
オールの製造法には特に制限がなく、公知のポリエステ
ル縮合手段が適用できる。例えば、2−メチルノナン二
酸またはそれを含有するジカルボン酸混合物と、脂肪族
または脂環族式の低分子ジオールを所望割合で仕込み、
エステル化またはエステル交換反応を行い、得られる反
応生成物を重縮合触媒の存在下に高温、真空下で更に重
縮合反応させることによりポリエステルポリオールを製
造することができる。
The method for producing the above polyester polyol used in the present invention is not particularly limited, and known polyester condensation means can be applied. For example, 2-methylnonanedioic acid or a dicarboxylic acid mixture containing the same and an aliphatic or alicyclic low-molecular diol are charged at a desired ratio,
A polyester polyol can be produced by carrying out an esterification or transesterification reaction, and further subjecting the obtained reaction product to a polycondensation reaction in the presence of a polycondensation catalyst at high temperature and under vacuum.

【0019】そして、本発明で使用する上記のポリエス
テルポリオールは500〜10000の数平均分子量を
有することが必要であり、数平均分子量が500よりも
小さいと得られるポリウレタンの低温特性が不良とな
り、一方10000よりも大きいとポリウレタンの力学
的性能が不良となる。ポリエステルポリオールの数平均
分子量が700〜6000であるのが好ましい。
The above-mentioned polyester polyol used in the present invention must have a number average molecular weight of 500 to 10,000, and if the number average molecular weight is less than 500, the resulting polyurethane will have poor low temperature properties. When it is larger than 10,000, the mechanical performance of polyurethane becomes poor. The number average molecular weight of the polyester polyol is preferably 700 to 6000.

【0020】また本発明では、ポリイソシアネートと反
応させるポリオールとして、式(I)のジカルボン酸単位
と脂肪族または脂環族の低分子ジオール単位を含む上記
したポリエステルポリオールの他に、少量(通常全ポリ
オール基準で40重量%以下)であれば、ポリエーテル
ポリオールやポリカーボネートポリオール等の他のポリ
オールを使用してもよい。
In the present invention, as the polyol to be reacted with the polyisocyanate, in addition to the above-mentioned polyester polyol containing a dicarboxylic acid unit of the formula (I) and an aliphatic or alicyclic low-molecular diol unit, a small amount (usually all Other polyols such as polyether polyol and polycarbonate polyol may be used as long as they are 40% by weight or less based on the polyol.

【0021】本発明ではポリイソシアネートとして、ポ
リウレタンの製造に従来使用されているポリイソシアネ
ートのいずれもが使用できる。ポリイソシアネートの例
としては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシア
ネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、3,
3’−ジクロロ−4,4’−ジフェニルメタンジイソシ
アネート、キシリレンジイソシアネート、トルイレンジ
イソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、ヘキサメ
チレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネー
ト、水添化キシリレンジイソシアネート等の脂肪族また
は脂環式ジイソシアネート等を挙げることができ、これ
らのポリイソシアネートは単独で用いても、または2種
以上を併用してもよい。また、必要に応じてトリイソシ
アネート等の3官能性以上のポリイソシアネートを使用
することができ、その場合には熱硬化性ポリウレタンが
形成される。
In the present invention, as the polyisocyanate, any of the polyisocyanates conventionally used in the production of polyurethane can be used. Examples of polyisocyanates include 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, 3,
Aromatic diisocyanates such as 3'-dichloro-4,4'-diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, toluylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, etc. Examples thereof include aliphatic or alicyclic diisocyanates, and these polyisocyanates may be used alone or in combination of two or more kinds. If necessary, triisocyanate or higher polyisocyanate such as triisocyanate can be used, in which case a thermosetting polyurethane is formed.

【0022】更に、本発明では必要に応じて鎖伸長剤を
使用することができる。鎖伸長剤としては2個以上の活
性水素原子を有する低分子化合物を使用するのがよく、
該低分子化合物の例としては、エチレングリコール、
1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、
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、水、ヒドラジン、エチレンジアミン、プロ
ピレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジア
ミン、ピペラジン、フェニレンジアミン、トリレンジア
ミン、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラ
ジド等を挙げることができる。これらの化合物は単独で
使用しても、または2種以上を併用してもよい。鎖伸長
剤の使用量は、特に限定されることなく、目的とするポ
リウレタンに付与すべき硬度等に応じて適宜選択するこ
とができるが、ポリエステルポリオール1モル当たり、
通常約10モル以下とするのがよく、特に約0.2〜6
モルの割合で使用するのがよい。
Furthermore, in the present invention, a chain extender can be used if necessary. As the chain extender, it is preferable to use a low molecular weight compound having two or more active hydrogen atoms,
Examples of the low molecular compound include ethylene glycol,
1,4-butanediol, 1,6-hexanediol,
1,4-bis (β-hydroxyethoxy) benzene,
1,4-cyclohexanediol, bis (β-hydroxyethyl) terephthalate, diols such as xylylene glycol, water, hydrazine, ethylenediamine, propylenediamine, xylylenediamine, isophoronediamine, piperazine, phenylenediamine, tolylenediamine, adipine Examples thereof include acid dihydrazide and isophthalic acid dihydrazide. These compounds may be used alone or in combination of two or more kinds. The amount of the chain extender used is not particularly limited and can be appropriately selected according to the hardness to be imparted to the target polyurethane, and the like.
Usually, the amount is preferably about 10 mol or less, particularly about 0.2 to 6 mol.
It is preferable to use it in a molar ratio.

【0023】また、本発明では、ポリウレタンの製造に
おいて通常使用されている触媒、反応促進剤、発泡剤、
内部離型剤、充填剤、補強剤、染顔料、安定剤等の任意
の成分を必要に応じて使用することができる。
Further, in the present invention, a catalyst, a reaction accelerator, a foaming agent, which are usually used in the production of polyurethane,
Any components such as an internal release agent, a filler, a reinforcing agent, a dye / pigment, a stabilizer and the like can be used if necessary.

【0024】ポリウレタンの製造に当たっては、ポリエ
ステルポリオール、鎖伸長剤およびその他の成分が有し
ている活性水素原子の全量に基づいて、該活性水素原子
1当量当たり、イソシアネート基当量が約0.9〜1.
5、特に1程度になるようにしてポリイソシアネートを
使用するのがよい。ポリウレタンの製造法としては、公
知のウレタン化反応技術のいずれもが使用でき、プレポ
リマー法およびワンショット法のいずれもが使用でき
る。
In the production of polyurethane, based on the total amount of active hydrogen atoms contained in the polyester polyol, the chain extender and other components, the isocyanate group equivalent is about 0.9 to about 1 equivalent of the active hydrogen atoms. 1.
It is preferable to use the polyisocyanate so as to have a ratio of 5, especially about 1. As a method for producing polyurethane, any known urethanization reaction technique can be used, and both the prepolymer method and the one-shot method can be used.

【0025】本発明のポリウレタンの製造法の例を挙げ
ると、ポリエステルポリオールと活性水素原子を有す
る低分子化合物とを混合して40〜100℃に加熱した
後、これらの混合物における活性水素原子とイソシアネ
ート基のモル比が1:1〜1:1.5となる割合の量の
ポリイソシアネートを加えて短時間攪拌した後に例えば
50〜160℃に加熱してポリウレタンを製造する方
法、ポリエステルポリオール、活性水素原子含有低分
子化合物およびポリイソシアネートの混合物を高温(例
えば180〜260℃)で混練してポリウレタンを製造
する方法、多軸スクリュー型押出機等の押出機にポリ
エステルポリオール、活性水素原子含有低分子化合物お
よびポリイソシアネート等を連続的に供給して高温(例
えば180〜260℃)で連続溶融重合してポリウレタ
ンを製造する方法、ポリエステルポリオール、活性水
素原子含有低分子化合物およびポリイソシアネートによ
るポリウレタン形成反応を有機溶媒中で行う方法等があ
るが、勿論これらの方法に限定されない。
To give an example of the method for producing the polyurethane of the present invention, a polyester polyol and a low molecular weight compound having an active hydrogen atom are mixed and heated to 40 to 100 ° C., and then the active hydrogen atom and the isocyanate in the mixture are mixed. A method for producing a polyurethane by adding polyisocyanate in an amount such that the molar ratio of the group becomes 1: 1 to 1: 1.5 and stirring for a short time and then heating to, for example, 50 to 160 ° C., polyester polyol, active hydrogen Method for producing polyurethane by kneading a mixture of atom-containing low molecular weight compound and polyisocyanate at high temperature (for example, 180 to 260 ° C.), polyester polyol, active hydrogen atom-containing low molecular weight compound in extruder such as multi-screw extruder And polyisocyanate etc. are continuously supplied at high temperature (eg 180 to 260 ° C.) Method for producing polyurethane and continue melt polymerization, the polyester polyol, although the active hydrogen atom-containing low molecular compound and a method for performing a polyurethane-forming reaction by the polyisocyanate in an organic solvent, not of course limited to these methods.

【0026】特に、上記の方法により行う場合は、有
機溶媒としてジメチルホルムアミド、ジメチルアセトア
ミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ト
ルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、イソプロパ
ノール、エチルセロソルブ等を使用することができる。
これらの溶媒は単独で使用しても、2種以上を併用して
もよい。有機溶媒中でポリウレタンの製造反応を行う場
合は、10〜40重量%の濃度範囲にして行うと高分子
量のポリウレタンを製造することができ好都合である。
In particular, when the above method is used, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, toluene, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, isopropanol, ethyl cellosolve and the like can be used as the organic solvent.
These solvents may be used alone or in combination of two or more. When carrying out the production reaction of polyurethane in an organic solvent, it is convenient to produce a polyurethane having a high molecular weight by setting the concentration in the range of 10 to 40% by weight.

【0027】使用するポリエステルポリオール、ポリイ
ソシアネート、鎖伸長剤の種類や分子量、それらの使用
割合等に応じて得られるポリウレタンの分子量や粘度が
異なってくるが、ポリウレタンを0.5g/dlのジメ
チルホルムアミド溶液として30℃で測定したときの対
数粘度が0.5〜2.0g/dlになるようにしてポリ
ウレタンの製造をするのが、得られるポリウレタンの力
学的性能や耐加水分解性などの点から好ましい。しかし
ながら、これに限定されるものではなく、種々の分子量
や粘度のポリウレタンを製造することができる。
Although the molecular weight and viscosity of the resulting polyurethane differ depending on the type and molecular weight of the polyester polyol, polyisocyanate and chain extender used, and the ratio of their use, 0.5 g / dl of dimethylformamide is used for polyurethane. The polyurethane is produced in such a manner that the logarithmic viscosity of the solution is 0.5 to 2.0 g / dl when measured at 30 ° C. from the viewpoint of mechanical performance and hydrolysis resistance of the obtained polyurethane. preferable. However, the present invention is not limited to this, and polyurethanes having various molecular weights and viscosities can be produced.

【0028】本発明により製造されるポリウレタンは、
耐加水分解性および耐寒性に極めて優れていると共に、
強度や伸度等の力学的性能にも優れていることから、シ
ート、フイルム、ロール、ギア、ソリッドタイヤ、ベル
ト、ホース、チューブ、パッキング材、防振材、靴底、
スポーツ靴、機械部品、自動車部品、スポーツ用品、弾
性繊維、人工皮革、繊維処理剤、接着剤、コーキング
剤、バインダー、塗料などの広範な各種の用途に有効に
使用することができる。以下に本発明を実施例等により
具体的に説明するが、本発明はそれにより限定されな
い。
The polyurethane produced according to the present invention is
Extremely excellent in hydrolysis resistance and cold resistance,
It has excellent mechanical properties such as strength and elongation, so it can be used for seats, films, rolls, gears, solid tires, belts, hoses, tubes, packing materials, vibration-proof materials, shoe soles,
It can be effectively used for a wide variety of applications such as sports shoes, machine parts, automobile parts, sports goods, elastic fibers, artificial leather, fiber treatment agents, adhesives, caulking agents, binders and paints. Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and the like, but the present invention is not limited thereto.

【0029】[0029]

【実施例】以下の実施例、比較例および参考例におい
て、ポリエステルポリオールの数平均分子量およびポリ
ウレタンの対数粘度の測定、並びにポリウレタンの力学
的性能(破断強度および破断伸度)、耐加水分解性およ
び耐寒性の評価は、下記の方法にしたがって行った。
EXAMPLES In the following Examples, Comparative Examples and Reference Examples, the number average molecular weight of polyester polyol and the logarithmic viscosity of polyurethane were measured, and the mechanical properties of polyurethane (breaking strength and breaking elongation), hydrolysis resistance and Evaluation of cold resistance was performed according to the following method.

【0030】数平均分子量の測定:ポリエステルジオー
ルの水酸基価により計算して求めた。対数粘度の測定 :ポリウレタンを濃度0.5g/dlに
なるようにジメチルホルムアミドに溶解し、その溶液の
30℃における対数粘度を測定した。
Measurement of number average molecular weight : Calculated by the hydroxyl value of polyester diol. Measurement of logarithmic viscosity : Polyurethane was dissolved in dimethylformamide to a concentration of 0.5 g / dl, and the logarithmic viscosity of the solution at 30 ° C was measured.

【0031】力学的性能の評価:JIS K7311に
規定された方法にしたがって評価した。すなわち、厚さ
100μmのポリウレタンフイルムをつくり、このフイ
ルムからダンベル状試験片を作製し、これを用いて引張
速度30cm/分で破断強度および破断伸度を測定し、
これらにより力学的性能を評価した。
Evaluation of mechanical performance : The mechanical performance was evaluated according to the method defined in JIS K7311. That is, a polyurethane film having a thickness of 100 μm was prepared, a dumbbell-shaped test piece was prepared from this film, and the breaking strength and the breaking elongation were measured at a pulling speed of 30 cm / minute using this.
The mechanical performance was evaluated by these.

【0032】耐加水分解性の評価:厚さ100μmのポ
リウレタンフイルムを形成させ、そのフイルムを70
℃、95%の相対湿度下に28日間放置し、その前後で
のフイルムの破断強度を測定し、該放置前の強度に対す
る放置後の強度保持率(%)を求めて評価を行った。
Evaluation of hydrolysis resistance : A polyurethane film having a thickness of 100 μm was formed, and the film was 70
The film was allowed to stand for 28 days at 95 ° C. and 95% relative humidity, the rupture strength of the film was measured before and after the test, and the strength retention rate (%) after the standing with respect to the strength before the standing was determined and evaluated.

【0033】耐寒性の評価:厚さ100μmのポリウレ
タンフイルムを形成し、このフイルムから作製した試験
片の動的粘弾性を周波数11Hzで測定し、その動的損
失弾性率E”がピークとなる温度(Tα)を求め、それ
により耐寒性を評価した。
Evaluation of cold resistance : A polyurethane film having a thickness of 100 μm was formed, the dynamic viscoelasticity of a test piece prepared from this film was measured at a frequency of 11 Hz, and the temperature at which the dynamic loss elastic modulus E ″ peaked. (Tα) was determined, and thereby the cold resistance was evaluated.

【0034】 《参考例 1》[ポリエステルポリオールの製造] 1,4−ブタンジオール1100gおよび2−メチルノ
ナン二酸1880gを反応器に仕込み、常圧下、210
℃で生成する水を系外に留去しながらエステル化反応を
行った。約250gの水が留出した時点でテトライソプ
ロピルチタネート120mgを加え、200〜100m
mHgに減圧しながら反応を続けた。酸価が1.0にな
った時点で真空ポンプにより徐々に真空度を上げて反応
を完結させた。その結果、水酸基価56.2、酸価0.
10および数平均分子量2000のポリエステルジオー
ル(ポリエステルポリオールA)を得た。
Reference Example 1 [Production of Polyester Polyol] 1,100 g of 1,4-butanediol and 1880 g of 2-methylnonanedioic acid were charged in a reactor, and the mixture was heated under normal pressure at 210 g.
The esterification reaction was carried out while distilling the water generated at ° C out of the system. When about 250 g of water was distilled, 120 mg of tetraisopropyl titanate was added, and 200-100 m
The reaction was continued while reducing the pressure to mHg. When the acid value reached 1.0, the degree of vacuum was gradually raised by a vacuum pump to complete the reaction. As a result, the hydroxyl value was 56.2 and the acid value was 0.
A polyester diol having 10 and a number average molecular weight of 2000 (polyester polyol A) was obtained.

【0035】《参考例2〜6》下記の表1に示したジカ
ルボン酸および低分子ジオールを用いた以外は参考例1
と同様にしてエステル化反応および重縮合反応を行っ
て、各々対応するポリエステルジオール(ポリエステル
ポリオールB〜F)を得た。
Reference Examples 2 to 6 Reference Example 1 except that the dicarboxylic acids and low molecular weight diols shown in Table 1 below were used.
An esterification reaction and a polycondensation reaction were carried out in the same manner as in 1. to obtain the corresponding polyester diols (polyester polyols B to F).

【0036】なお、表1においてジカルボン酸および低
分子ジオールはそれぞれ次の略号により示した。 MNA:2−メチルノナン二酸 ADA:アジピン酸 SBA:セバシン酸 BD :1,4−ブタンジオール MPD:3−メチル−1,5−ペンタンジオール ND :1,9−ノナンジオール
In Table 1, dicarboxylic acids and low molecular weight diols are indicated by the following abbreviations. MNA: 2-methylnonanedioic acid ADA: adipic acid SBA: sebacic acid BD: 1,4-butanediol MPD: 3-methyl-1,5-pentanediol ND: 1,9-nonanediol

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】《実施例1〜4および比較例1〜3》参考
例1〜6で得られたポリエステルポリオールA〜F、お
よびポリカプロラクトンジオール(ポリエステルポリオ
ールGとする:数平均分子量2000)の各々を用いて
下記の方法によりそれぞれのポリウレタンを製造した。
すなわち、ポリエステルポリオールA〜Gの各0.02
モル(40g)、1,4−ブタンジオール0.06モル
(5.4g)を三口フラスコにとって80℃に保ち、こ
れに4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート0.
08モル(20g)を加えて30秒間攪拌した後、23
0℃に保ったラボプラストミルに移して5分間混合し
た。その後、80℃で12時間熟成してポリウレタンを
得た。各ポリウレタンの対数粘度を上記した方法により
測定した。上記で得たポリウレタンの各々を240℃で
熱プレスして厚さ100μmのフイルムを作製し、この
フイルムを用いて上記した方法により力学的性能、耐加
水分解性および耐寒性の評価を行った。その結果を下記
の表2に示す。
<< Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 >> Polyester polyols A to F obtained in Reference Examples 1 to 6 and polycaprolactone diol (polyester polyol G: number average molecular weight 2000) were prepared. Each polyurethane was produced by the following method.
That is, 0.02 of each of polyester polyols A to G
Mol (40 g) and 1,4-butanediol (0.06 mol) (5.4 g) were placed in a three-necked flask and kept at 80 ° C., and 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (0.04 mol) was added thereto.
After adding 08 mol (20 g) and stirring for 30 seconds, 23
Transferred to Labo Plastomill kept at 0 ° C. and mixed for 5 minutes. Then, it was aged at 80 ° C. for 12 hours to obtain polyurethane. The inherent viscosity of each polyurethane was measured by the method described above. Each of the polyurethanes obtained above was hot-pressed at 240 ° C. to prepare a film having a thickness of 100 μm, and the mechanical performance, hydrolysis resistance and cold resistance were evaluated by using the film according to the method described above. The results are shown in Table 2 below.

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】上記表2の結果から、式(I)で表される
ジカルボン酸単位(すなわち2−メチルノナン二酸単
位)から主としてなるポリカルボン酸単位と、脂肪族ま
たは脂環族の低分子ジオール単位とからなるポリエステ
ルポリオールA〜Dを使用している本発明の実施例1〜
4と、2−メチルノナン二酸単位を含まずアジピン酸単
位からなるポリカルボン酸単位を含むポリエステルポリ
オールEを使用している比較例1とを対比した場合に
は、得られるポリウレタンの耐寒性は実施例1〜4およ
び比較例1のポリウレタンにおいてほぼ同程度である
が、実施例1〜4で得られたポリウレタンは特に耐加水
分解性に優れ、しかも力学的性能も良好であることがわ
かる。
From the results in Table 2 above, a polycarboxylic acid unit mainly composed of a dicarboxylic acid unit represented by the formula (I) (that is, a 2-methylnonanedioic acid unit) and an aliphatic or alicyclic low-molecular diol unit Examples 1 to 1 of the present invention using polyester polyols A to D consisting of
4 was compared with Comparative Example 1 in which the polyester polyol E containing a polycarboxylic acid unit composed of an adipic acid unit without a 2-methylnonanedioic acid unit was used, cold resistance of the resulting polyurethane was Although the polyurethanes of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 are about the same, it is understood that the polyurethanes obtained in Examples 1 to 4 are particularly excellent in hydrolysis resistance and have good mechanical performance.

【0041】ポリカルボン酸単位としてセバシン酸単位
を含むポリエステルポリオールFを使用して得られた比
較例2のポリウレタンは、耐加水分解性は実施例1〜4
のポリウレタンとほぼ同程度であるものの、実施例1〜
4のポリウレタンに比べて、耐寒性および破断伸度が極
めて劣っていることがわかる。また、表2の結果から、
ポリエステルポリオールとしてポリカプロラクトンジオ
ールを用いている比較例3の場合には、得られるポリウ
レタンの力学的性能および耐寒性は実施例1〜4のポリ
ウレタンとほぼ同様であるが、耐加水分解性が著しく劣
っていることがわかる。
The polyurethane of Comparative Example 2 obtained by using the polyester polyol F containing a sebacic acid unit as a polycarboxylic acid unit has hydrolysis resistance of Examples 1 to 4.
Although almost the same as the polyurethane of Example 1,
It can be seen that cold resistance and elongation at break are extremely inferior to the polyurethane of No. 4. In addition, from the results of Table 2,
In the case of Comparative Example 3 in which polycaprolactone diol was used as the polyester polyol, the mechanical properties and cold resistance of the obtained polyurethane were almost the same as those of Examples 1 to 4, but the hydrolysis resistance was extremely poor. You can see that

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の方法による場合は、耐加水分解
性および耐寒性に優れると共に、強度や伸度等の力学的
性能にも優れた、各種性能のバランスのとれた良好な品
質のポリウレタンを得ることができ、このポリウレタン
は種々の広範な用途に有効に使用することができる。
EFFECT OF THE INVENTION According to the method of the present invention, a polyurethane of good quality, which is excellent in hydrolysis resistance and cold resistance as well as in mechanical properties such as strength and elongation, is well balanced in various performances. The polyurethane can be effectively used in various wide applications.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリイソシアネート、ポリオール、およ
び必要に応じて鎖伸長剤および/または他の成分を反応
させてポリウレタンを製造する方法において、上記ポリ
オールとして、下記の式(I); 【化1】 で表されるジカルボン酸単位を主体とするポリカルボン
酸単位、および脂肪族または脂環族の低分子ジオール単
位を主体とする低分子ポリオール単位から主としてなる
数平均分子量500〜10000のポリエステルポリオ
ールを使用することを特徴とするポリウレタンの製造方
法。
1. In a method for producing a polyurethane by reacting a polyisocyanate, a polyol, and optionally a chain extender and / or other components, as the above-mentioned polyol, the following formula (I): A polyester polyol having a number average molecular weight of 500 to 10,000 mainly composed of a polycarboxylic acid unit mainly composed of a dicarboxylic acid unit represented by and a low molecular polyol unit mainly composed of an aliphatic or alicyclic low molecular diol unit is used. A method for producing a polyurethane, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115160534A (en) * 2021-04-01 2022-10-11 财团法人工业技术研究院 Aqueous polyurethane

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