JPH11189645A - ポリエーテルポリオールの製造方法、および、硬質発泡合成樹脂の製造方法 - Google Patents
ポリエーテルポリオールの製造方法、および、硬質発泡合成樹脂の製造方法Info
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Abstract
樹脂に適したポリエーテルポリオールの製法。 【解決手段】フェノール類、フェノール類の1.35〜
3.0倍モルのアルデヒド、および、アルデヒドの1.
1〜3.0倍モルのアルカノールアミンを反応させた
後、プロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシ
ドを、合量でフェノール類1モルに対し2.8モル以上
付加する、ポリエーテルポリオールの製造方法。
Description
オールの製造方法、および、硬質ポリウレタンフォーム
などの発泡合成樹脂を製造する方法に関する。
物とを触媒および発泡剤の存在下に反応させて発泡合成
樹脂を製造することは、広く行われている。得られる発
泡合成樹脂としては、例えばポリウレタンフォーム、ポ
リイソシアヌレートフォーム、ポリウレアフォームなど
がある。
としては、種々の化合物が知られているが、主にはトリ
クロロフルオロメタン(CFC−11)が使用されてき
た。また、通常CFC−11とともにさらに水が併用さ
れていた。さらに、フロス法などで発泡を行う場合に
は、これらとともにより低沸点の(常温常圧下で気体
の)ジクロロジフルオロメタン(CFC−12)が併用
されていた。
たCFC−11やCFC−12などの大気中できわめて
安定なクロロフルオロカーボンは、分解されないまま大
気層上空のオゾン層にまで達して、そこで紫外線などの
作用により分解され、その分解物がオゾン層を破壊する
のではないかと考えられるようになった。発泡剤として
上記のようなクロロフルオロカーボンを使用した場合に
も、その一部が大気中に漏出するため、その使用はオゾ
ン層破壊の原因の一部になるのではないかと危惧されて
いる。
ら大気上空のオゾン層到達前に分解し、危険性が少ない
と考えられる、1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフ
ルオロエタン(HCFC−123)や1,1−ジクロロ
−1−フルオロエタン(HCFC−141b)、クロロ
ジフルオロメタン(HCFC−22)等のヒドロクロロ
フルオロカーボンが発泡剤として提案され、使用が広ま
っている。さらに発泡剤として機能しうる沸点を有し、
オゾン層破壊のおそれのない化合物として、ヒドロクロ
ロフルオロカーボンの代わりにヒドロフルオロカーボン
や、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンおよびこ
れらの化合物の異性体などの炭化水素がある。
て使用できるが、これらを発泡剤として使用して得られ
る発泡合成樹脂は、従来のCFC−11使用の発泡合成
樹脂と比較すると、物性の低下がみられる。特に、低温
での寸法安定性の劣化、圧縮強度の低下が顕著である。
そして、発泡合成樹脂の性能を維持するためには、密度
を上げる必要が生じるため、物性の低下のみならず、密
度を上げることによるコストアップも重要な問題となっ
てくる。
ルカノールアミンをマンニッヒ縮合反応させて得られる
反応生成物を利用して製造されるポリオール類は、その
機械的強度と難燃性という2つの利点から、高く評価さ
れ、これまでも硬質発泡合成樹脂用の原料として一分野
を占めてきた。そのようなポリオールとしては、例え
ば、特公昭47−35319、特公平1−60463、
特開平8−301963、特開平8−301820に記
載されているポリオールがある。
た、従来のポリオールを用いた場合、得られる発泡合成
樹脂は、寸法安定性が充分ではない、またはポリオール
の粘度が高いことにより、発泡時に原料の混合性不良が
生じ、操作性が悪い問題があった。
決すべくなされた下記の発明である。フェノール類、ア
ルデヒドおよびアルカノールアミンを反応させた後、得
られる反応生成物にアルキレンオキシドを付加してポリ
エーテルポリオールを製造する方法において、フェノー
ル類1モルに対しアルデヒドの使用割合が1.35〜
3.0モルであり、アルデヒド1モルに対しアルカノー
ルアミンの使用割合が1.1〜3.0モルの割合であ
り、アルキレンオキシドの付加量がフェノール類1モル
に対し2.8モル以上であり、かつ、該アルキレンオキ
シドがプロピレンオキシド単独、ブチレンオキシド単独
またはプロピレンオキシドとブチレンオキシドの両方で
あることを特徴とする、ポリエーテルポリオールの製造
方法。
ェノールまたは1つ以上の置換基を有する置換フェノー
ルが挙げられ、置換フェノールが特に好ましい。置換基
のないフェノールを使用した場合には、高温でフェノー
ル類のアルデヒドによる樹脂化が起こるので、好ましく
ない。
アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン
原子などが挙げられる。アルキル基が好ましく、炭素数
1〜15のアルキル基がより好ましい。置換基としてア
ルキル基を有する、アルキルフェノールとしては、クレ
ゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、オクチ
ルフェノール、ノニルフェノール、ドデシルフェノール
等が挙げられる。炭素数8以上のアルキル基を有するア
ルキルフェノールが好ましく、ノニルフェノールが特に
好ましい。
ムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒ
ドなどが挙げられ、ホルムアルデヒドが特に好ましい。
ホルムアルデヒドはどのような形で使用してもよく、ホ
ルマリン水溶液、メタノール溶液、パラホルムアルデヒ
ドとして使用できるが、これらの場合、使用量は、ホル
ムアルデヒド換算のモル数で計算する。
は、モノアルカノールアミン、ジアルカノールアミンな
どがある。ジアルカノールアミンが好ましく、ジエタノ
ールアミン、ジプロパノールアミンなどがあり、ジエタ
ノールアミンが特に好ましい。
ドおよびアルカノールアミンをマンニッヒ縮合反応によ
り反応させる。
モルに対し1.35〜3.0モルであり、1.35〜
2.0モルが好ましく、1.4〜1.7モルが特に好ま
しい。アルデヒドが1.35モル未満であると、マンニ
ッヒ縮合反応により得られる反応生成物の平均官能基数
が小さくなり、このため、得られるポリエーテルポリオ
ールを硬質発泡合成樹脂の製造に使用する場合、硬質発
泡合成樹脂の架橋が不充分となり、低密度発泡合成樹脂
では収縮しやすくなる。アルデヒドが3.0モル超であ
ると未反応のアルデヒドが残存しやすい。また、フェノ
ール類の分子間架橋が起こって粘度が高くなり、硬質発
泡合成樹脂の原料として使用すると、原料の混合性不良
が生じやすい。
ヒド1モルに対し1.1〜3.0モルであり、1.1〜
2.0モルであることが好ましく、1.1〜1.8モル
であることが特に好ましい。3.0モル超であると、マ
ンニッヒ縮合反応時、未反応のアルカノールアミンが多
く残存する。このため平均官能基数が小さくなり、得ら
れるポリエーテルポリオールを硬質発泡合成樹脂の製造
に使用すると、発泡合成樹脂の架橋が不充分となり、低
密度発泡合成樹脂では収縮しやすくなる。1.1モル未
満であると、未反応のホルムアルデヒドが残り、低密度
発泡合成樹脂では収縮しやすくなる。また、フェノール
類の分子間架橋が起きて粘度が高くなり、硬質発泡合成
樹脂の原料として使用すると、原料の混合性不良が生じ
やすい。
アルデヒドおよびアルカノールアミンを混合し、50℃
〜150℃、好ましくは80℃〜130℃の温度で加熱
することにより反応させることが好ましい。混合方法と
しては、フェノール類およびアルカノールアミンの混合
物にアルデヒドを混合させる方法が好ましい。
で、また、ホルマリン水溶液を使用した場合には反応生
成物中に水が存在するので、適切な方法で反応生成物か
ら水を除去することが好ましい。水を除去する工程は、
アルキレンオキシドを付加させる工程の前でも後でも行
うことができ、アルキレンオキシドを付加させる工程の
前に行うことが好ましい。
加するアルキレンオキシドの付加量は、マンニッヒ縮合
反応に使用したフェノール類1モルに対して2.8モル
以上であり、4モル以上が好ましい。22モル以下が好
ましく、10モル以下がより好ましく、7モル以下が特
に好ましい。得られるポリエーテルポリオールの水酸基
価は200〜800mgKOH/gであることが好まし
く、350〜550mgKOH/gであることが特に好
ましい。
ーテルポリオールの水酸基価および粘度が高くなり、硬
質発泡合成樹脂の原料として使用すると、原料の混合性
不良が生じる。22モル超であると、得られるポリエー
テルポリオールを硬質発泡合成樹脂の製造に使用する場
合、発泡合成樹脂が収縮しやすくなる。
ドはプロピレンオキシド単独、ブチレンオキシド単独ま
たはプロピレンオキシドとブチレンオキシドの両方であ
る。付加するアルキレンオキシドとしてエチレンオキシ
ドを併用すると、フォーム強度が低下し、低密度ではフ
ォームが収縮しやすくなるため、エチレンオキシドは併
用しないことが必要である。
併用する場合は、別々に付加してもよく混合して付加し
てもよい。ブチレンオキシドとしては1,2−ブチレン
オキシド、2,3−ブチレンオキシドが挙げられる。ア
ルキレンオキシドとしては、プロピレンオキシド単独が
特に好ましい。
ンオキシドのみからなるアルキレンオキシドの付加反応
は、50℃〜130℃、好ましくは80℃〜140℃の
温度で行うことが好ましい。上記の方法で製造したポリ
エーテルポリオールの25℃における粘度は、500ポ
アズ以下が好ましく、300ポアズ以下が特に好まし
い。
ールは、ポリウレタンの原料として使用できる。発泡合
成樹脂の原料として適し、特に硬質発泡合成樹脂の原料
として適する。本発明は上記ポリエーテルポリオールを
使用した下記の硬質発泡合成樹脂の製造方法をも提供す
る。
を発泡剤の存在下で反応させて硬質発泡合成樹脂を製造
する方法において、ポリオール類の少なくとも一部が、
上記製造方法により製造したポリエーテルポリオールで
あることを特徴とする硬質発泡合成樹脂の製造方法。
フォーム、ポリイソシアヌレートフォーム、ポリウレア
フォームなどがある。本発明はポリウレタンフォームの
製造方法に特に適する。
ンニッヒ縮合反応による反応生成物を残基として有し、
該残基はポリオール類とポリイソシアネートとの触媒作
用を有すると考えられる。したがって、反応性の高いポ
リオール原料が要求される硬質発泡合成樹脂の原料とし
て特に適する。具体的にはスプレーフォーム用、連続生
産ボードフォーム用、または連続生産サイディングフォ
ーム用に特に適する。
て、ポリオール類として、本発明における上記ポリエー
テルポリオールを単独で使用できる。また、他のポリオ
ール類を併用してもよい。全ポリオール類における上記
ポリエーテルポリオールの割合は、20〜100重量%
が好ましく、50〜100重量%が特に好ましい。併用
しうるポリオール類としては、次に挙げるポリエーテル
系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、多価アルコ
ール、水酸基含有ジエン系ポリマーなどがある。
アルコール、糖類、脂肪族アミン、芳香族アミンまたは
これらに少量のアルキレンオキシドを付加して得られる
比較的低分子量のポリエーテルポリオールをイニシエー
タとして、アルキレンオキシドを付加して得られるポリ
エーテルポリオールが好ましい。
レングリコール、プロピレングリコール、ジエチレング
リコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリ
メチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビト
ール、シュークロース、エチレンジアミン、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、トルエンジアミン、ジフェニルメタンジアミン等、
がある。アルキレンオキシドとしては、プロピレンオキ
シド、エチレンオキシド、ブチレンオキシドが挙げられ
る。
反応による反応生成物と上記イニシエータを混合した混
合イニシエータにプロピレンオキシドとブチレンオキシ
ドを付加させることもできる。
アルコールと多価カルボン酸縮合系のポリオールや環状
エステル開環重合体系のポリオールなどがある。多価ア
ルコールとしては、ジオールが好ましく、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコールなどが挙げられる。多価カ
ルボン酸としてはジカルボン酸が好ましく、アジピン
酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル
酸などが挙げられる。環状エステルとしてはカプロラク
トンなどが挙げられる。
ール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロール
プロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シュ
ークロース、ジエタノールアミン、トリエタノールアミ
ン、が挙げられる。
トポリオールと呼ばれる主にポリエーテル系ポリオール
中にビニルポリマーの微粒子が分散したポリオール組成
物を使用することもできる。
基価は100〜800mgKOH/gが好ましい。30
0〜700mgKOH/gが特に好ましい。
外の活性水素化合物を少量併用してもよい。併用しうる
活性水素化合物としては、ポリアミンや2個以上のフェ
ノール性水酸基を有する化合物(例えば、フェノール樹
脂初期縮合物)などが挙げられる。これらの使用量はポ
リオール類100重量部に対して、20重量部以下であ
ることが好ましく、10重量部以下であることが特に好
ましい。
モノエタノールアミントルエンジアミン、ジフェニルメ
タンジアミン等、がある。2個以上のフェノール性水酸
基を有する化合物としては、フェノール類をアルカリ触
媒の存在下で過剰のホルムアルデヒドと縮合結合させた
レゾール型初期縮合物、このレゾール型初期縮合物を合
成する際に非水系で反応させたベンジリック型初期縮合
物、過剰のフェノール類を酸触媒の存在下でホルムアル
デヒドと反応させたノボラック型初期縮合物などがあ
る。これらの初期縮合物の分子量は、200〜1000
0程度のものが好ましい。
好ましい。水を使用する場合の使用量はポリオール類1
00重量部に対して0.2〜10重量部が好ましい。ま
た本発明においては、発泡剤として水のみを使用しても
よく、発泡剤として水と低沸点ハロゲン化炭化水素とを
併用してもよい。
限定しないがHCFC−123、HCFC−141b、
クロロジフルオロメタン(HCFC−22)、1,1,
1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)、
1−クロロ−1,1−ジフルオロエタン(HCFC−1
42b)、1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペ
ンタフルオロプロパン(HCFC−225ca)、1,
3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプ
ロパン(HCFC−225cb)、ペンタフルオロエタ
ン(HFC−125)、1,1,2−トリフルオロエタ
ン(HFC−143)、1,1,1−トリフルオロエタ
ン(HFC−143a)、1,1−ジフルオロエタン
(HFC−152a)、1,1,1,3,3−ペンタフ
ルオロプロパン(HFC−245fa)、1,1,2,
2,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245c
a)、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロプロパ
ン(HFC−236ea)、1,1,1,4,4,4−
ヘキサフルオロブタン(HFC−356mff)等が挙
げられる。
ないハロゲン化炭化水素や、ブタン、シクロペンタン、
n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン等炭素数
10以下の炭化水素、空気や窒素、炭酸ガス等の不活性
ガスも発泡剤として併用できる。水以外の発泡剤の使用
量は、ポリオール類100重量部に対して1〜50重量
部であることが好ましい。
シアネート基を平均して2個以上有する芳香族系、脂環
族系、または脂肪族系のポリイソシアネート、それら2
種以上の混合物、およびそれらを変性して得られる変性
ポリイソシアネートがある。具体的には、例えばトリレ
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、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート(通称ク
ルードMDI)、キシリレンジイソシアネート、イソホ
ロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
トなどのポリイソシアネートやそれらのプレポリマー型
変性体、ヌレート変性体、ウレア変性体などがある。
ソシアネート化合物を反応させる際、通常、触媒の使用
が必要とされる。触媒としては、活性水素含有基とイソ
シアネート基の反応を促進させる有機スズ化合物、有機
鉛化合物などの金属化合物系触媒やトリエチレンジアミ
ンなどの3級アミン触媒などが使用され得る。また、カ
ルボン酸金属塩などのイソシアネート基どうしを反応さ
せる多量化触媒も目的に応じて使用されうる。
剤も多くの場合使用される。整泡剤としては、例えばシ
リコーン系整泡剤や含フッ素化合物系整泡剤などがあ
る。その他、任意に使用しうる配合剤としては、例えば
充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤などがある。
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。例1〜3はポリオールの製造の実施例、例4〜7
はポリオール製造の比較例である。例8〜12、例19
〜23および例30〜34は硬質合成発泡樹脂製造の実
施例であり、例13〜18、例24〜29および例35
〜40は硬質合成発泡樹脂製造の比較例である。
(以下NPHと略す)1018g(4.6モル)、とジ
エタノールアミン(以下DEAと略す)1164g(1
1.1モル)を入れた後、反応器内の空気を窒素で置換
した後、70℃で30分混合撹拌した。ついで、92%
のパラホルムアルデヒド211g(ホルムアルデヒド換
算で6.5モル)を加え、再度反応器内の窒素置換を行
い、70℃で1時間反応させた。その後120℃に昇温
させて3時間反応させた。
まで減圧脱水し、残存水分量を約1重量%とした。得ら
れた反応生成物にプロピレンオキシド(以下POと略
す)1607g(27.7モル)を120℃の温度で供
給して反応させ、ポリオールAを得た。ポリオールAの
分析結果は、水酸基価が490mgKOH/g、25℃
における粘度が90ポアズであった。
ル)を表1のとおりにする以外は例1と同様に行い、ポ
リオールB〜Gを得た。なお、「BO」は1,2−ブチ
レンオキシド、「EO」は、エチレンオキシドを示す。
また、92%のパラホルムアルデヒドにおけるホルムア
ルデヒドのモル数を換算したものを「FA」の欄に表示
した。さらに、「水酸基価」の単位はmgKOH/gで
あり、「粘度」は25℃における粘度を示し、単位はポ
アズである。
た。すなわち、表2〜4に示すポリオールA〜G100
重量部に対し、シリコーン系整泡剤2重量部、表2〜4
に示す重量部の水(発泡剤)、触媒としてトリエチレン
ジアミン溶液(DABCO 33LV、エアプロダクト
アンドケミカルズ社製)をゲルタイムが45秒となるた
めの必要量、難燃剤としてトリス(2−クロロプロピ
ル)ホスフェート(TMCPP、大八化学社製)10重
量部、表2〜4に示す種類と重量部の発泡剤からなるポ
リオール混合液(X)を調合した。
イソシアネート(ミリオネートMR−200、日本ポリ
ウレタン工業社製)を、イソシアネートインデックス=
110となるよう、液温20℃で混合し、縦200mm
×横200mm×高さ200mmの木製のボックス内に
投入し、発泡させた。使用した発泡剤は、発泡剤a:H
CFC−141b、発泡剤b:HCFC−22、発泡剤
c:HFC−134a、発泡剤d:HFC−245fa
である。
高さ方向の圧縮強度(単位:kg/cm2 )を評価し、
結果を表に示した。また、−20℃で48時間放置後の
寸法収縮率(低温収縮度)または、常温で48時間放置
後の寸法収縮率(常温収縮度)を測定した。低温収縮度
または常温収縮度(単位:%)を表2〜4に示した。さ
らに、フォーム混合性、すなわち、ポリオール混合液と
イソシアネートとの混合性を評価した。均一に混合した
場合に○、均一に混合せず、ムラなどが生じた場合を
×、とした。
23、例30〜34において、ポリオール混合液(X)
に、さらに2−エチルヘキサン酸鉛(鉛20%、商品名
ニッカオクチックス鉛20%、日本化学産業社製)を、
液温5℃でのライズタイムが15秒となるための必要量
を加えて、ポリオール混合液(Y)とした。ポリオール
混合液(Y)とポリメチレンポリフェニルイソシアネー
ト(C−1130、日本ポリウレタン工業社製)とをガ
スマー社製発泡機を用いて液温45℃、気温5℃の下、
スプレー発泡したところ、良好なスプレー状態を示し、
得られた硬質ポリウレタンフォームは、圧縮強度、寸法
安定性、フォーム混合性とも問題ないレベルであった。
ールを使用すれば、オゾン層破壊のおそれのあるCFC
−11などのクロロフルオロカーボンを実質的に使用す
ることなく、低温/常温における寸法安定性、圧縮強度
に優れた硬質発泡合成樹脂を製造できる。本発明の硬質
発泡合成樹脂はスプレーフォーム用、連続生産ボードフ
ォーム用、連続生産サイディングフォーム用としても適
する。
Claims (5)
- 【請求項1】フェノール類、アルデヒドおよびアルカノ
ールアミンを反応させた後、得られる反応生成物にアル
キレンオキシドを付加してポリエーテルポリオールを製
造する方法において、フェノール類1モルに対しアルデ
ヒドの使用割合が1.35〜3.0モルであり、アルデ
ヒド1モルに対しアルカノールアミンの使用割合が1.
1〜3.0モルの割合であり、アルキレンオキシドの付
加量がフェノール類1モルに対し2.8モル以上であ
り、かつ、該アルキレンオキシドがプロピレンオキシド
単独、ブチレンオキシド単独またはプロピレンオキシド
とブチレンオキシドの両方であることを特徴とする、ポ
リエーテルポリオールの製造方法。 - 【請求項2】アルデヒドの使用割合が、フェノール類1
モルに対し1.35〜2.0モルである、請求項1に記
載の製造方法。 - 【請求項3】アルカノールアミンの使用割合が、アルデ
ヒド1モルに対し1.1〜2.0モルである、請求項1
または2に記載の製造方法。 - 【請求項4】ポリオール類とポリイソシアネート化合物
を発泡剤の存在下で反応させて硬質発泡合成樹脂を製造
する方法において、ポリオール類の少なくとも一部が、
請求項1、2または3に記載の製造方法により製造した
ポリエーテルポリオールであることを特徴とする硬質発
泡合成樹脂の製造方法。 - 【請求項5】硬質発泡合成樹脂がスプレーフォーム用、
連続生産ボードフォーム用、または連続生産サイディン
グフォーム用である、請求項4に記載の製造方法。
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JP35978097A JP4402179B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | ポリエーテルポリオールの製造方法、および、硬質発泡合成樹脂の製造方法 |
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