JPS6067524A - 超軟質ポリウレタンエラストマ−の耐熱性改良方法 - Google Patents

超軟質ポリウレタンエラストマ−の耐熱性改良方法

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JPS6067524A
JPS6067524A JP58174172A JP17417283A JPS6067524A JP S6067524 A JPS6067524 A JP S6067524A JP 58174172 A JP58174172 A JP 58174172A JP 17417283 A JP17417283 A JP 17417283A JP S6067524 A JPS6067524 A JP S6067524A
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polyurethane elastomer
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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】 本発明は超軟質ポリウレタンエラストマーの耐熱性改良
方法に関する。ポリウレタンエラストマーは機械強度、
耐摩耗性等がゴムに比べ優れておシ、且つ耐候性、耐化
学薬品性が良好で長期間の使用に耐え得るため、従来機
械部品、化学装置材料等の工業用途のはか、印刷ロール
、ソリッドタイヤ等にも多く使用されて来た。
とくに最近ポリウレタンエラストマーの柔軟性を利用し
、防振材、衝撃吸収材等として多方面に使用され始めた
。このような目的に使用するポリウレタンエラストマー
はとくに柔軟な物性を要求され、硬度を極端に下げる必
要がある。
とのよ5な超軟質ポリウレタンエラストマーの製法とし
て従来公知の方法は、高分子量のポリエーテルジオール
を使用し理論対応量の0・2〜0.8に相当する量のポ
リイソシアネートを反応させる方法である。このような
方法により製造した超軟質ポリウレタンは、イソシアネ
ート量不足のため高分子鎖が十分に形成されていない。
従って常温では一応自己の形状を保持し振動吸収性も有
するが、高温の下で使用する場合或い拡振動による発熱
でエラストマーの温度が上昇すると荷重負担能力が低下
し、潰れてしまう点が欠点であった。
このような欠点を除去し耐熱性のよい超軟質ポリウレタ
ンを製造するためには、初期の硬化反応が終了した後の
後硬化の段階において高分子鎖を十分に形成することで
ある。この対策としてウレタン化反応を促進するため通
常使用されている錫触媒またはアミン触媒を増量すると
、原料を混合した後の可使時間(ポットライフ)が著る
しく短くなり、成形作業が困難になる。また錫触媒は生
成したウレタンニジストマーの熱分解を促進する傾向が
あるため、使用量を増加すると逆にエラストマーの耐熱
性を低下することも問題である。
これらの問題点を解決するため、原料混合時に十分な可
使時間を有し、後硬化の段階において高分子鎖を十分に
形成させるような触媒を探索した結果、本発明に到達し
た。
即ち本発明はポリオールとポリイソシアネートを反応さ
せポリウレタンエラストマーを製造するに際し、コバル
ト、ニッケル、マンガン、 鉄、 銅、亜鉛、セリウム
の有機金属化合物ようなる群から選ばれた少くとも1種
の化合物の存在下に後硬化を行うことを特徴とする超軟
質ポリウレタンエラストマーの耐熱性改良方法である。
本発明に使用する有機金属化合物は、アセチルアセトン
;脂肪族、脂環族及び芳香族のカルボン酸;及びフェノ
ール誘導体の金属化合物である。
これを具体的に示せば、例えばコバルトアセチルアセト
ネート、コバルト−2−エチルヘキソエート、コバルト
ステアレート、コバルトオクトエート、コバルトナフチ
ネート、コバルトヒドロキシナフチネート、コバルトベ
ンゾエート、コバルト−2,2’−スルホニルビス(p
−ノニルフェルレート)などのコバルト化合物;ニッケ
ルアセチルアセトネート、ニッケルオクトエート、ニッ
ケルパルぐテート、ニッケルステアレート、ニッケルナ
フチネート、ニッケルー2.2′−スルホニルビス(p
−)”fシルフェルレート)、ニッケルー2゜2′−チ
オビス(p−オクチルフェルレート)などのニッケル化
合物:マンガンアセチルアセトネート、マンガン−2−
エチルヘキソエート、マンガンオクトエート、マンガン
リル−ト、マンガンステアレート、マンガンナフチネー
ト、マンガンベンゾエートなどのマンガン化合物;鉄ア
セチルアセトネート、鉄ベンゾエートなどの鉄化合物;
銅アセチルアセトネート、銅オクトエート、銅ラウレー
ト、銅ステアレート、銅ナフチネートなどの銅化合物;
亜鉛アセチルアセトネート、亜鉛オクトエート、亜鉛−
2−エチルヘキソエート、亜鉛ラウレート、亜鉛パルミ
テート、亜鉛リル−ト、亜鉛ナフチネート、亜鉛ベンゾ
エート、亜鉛サリチレート、亜鉛−8−ヒドロキシキノ
リネートなどの亜鉛化合物;セリウムアセチルアセトネ
ートなどのセリウム化合物である これらの有機金属化合物は単独または2種以上混合して
使用し、以下に記載する公知のウレタン化触媒と併用す
ることもできる。
本発明においてこれらの有機金属化合物の使用量はポリ
オールの総量100重量部に対し0・O1〜5.0重量
部が適当であって、とくに0.1〜3゜0重量部が好適
である。この範囲よシ少ないと後硬化の際効果が認めら
れず、またこの範囲より多いト超軟質ポリウレタンニジ
ストマーの物性を低下させる。
つぎにポリオールのうち本発明に適当なものは2乃至8
官能性のポリエーテルポリオールまたは5− ポリエステルポリオールでその分子量は400乃至6,
000 が適当である。これらのポリエーテルポリオー
ルのうち本発明に使用するものは例えば。
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、1.4−7”チレングリコール、ジヒド
ロキシ−ジフェニルプロパン、グリセリン、ヘキサント
リオール、トリメチロールプロパン、ヘンタエリスリト
ール、ソルビトール、スクロース、ジプロピレングリコ
ール、ジヒドロキシ管ジフェニルプロパン、ジヒドロキ
シ・ジフェニルメタン、ジヒドロキシジフェニルエーテ
ル、ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、レゾル
シン、ナフタレンジオール、アミノフェノール、アミノ
ナフトール、フェノールホルムアルデヒド縮金物、フロ
ログルシン、メチルジェタノールアミン、エチルジイソ
プロパノールアミン、トリエタノールアミン、エチレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ビス(p−アミノ
シクロヘキサン)、トリレンジアミン、ジフェニルメタ
ンジアミン、ナフタレンジアミンなどにエチレンオキサ
イド、プロ6− ピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキ
サイドなどを1種または2種以上(以下単にアルキレン
オキサイドと略記する。)付加せしめて得られるポリエ
ーテルポリオールである。
ポリエステルポリオールとしては例えば、エチレングリ
コール、ジエチレングリコール、グロピレングリコール
、シクロピレングリコール、トリメチレングリコール、
1・3−または1・4−ブチレングリコール、ネオペン
チルグリコール、1・6−へキサメチレングリコール、
デカメチレングリコール、ビスフェノールA、 ビスフ
ェノール2%p−キシリレングリコール、1−4−シク
ロヘキサンジオール、1・4−シクロヘキサンジメタツ
ール。
クリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオ
ール、ペンタエリスリットのアルキレンオキサイド付加
物などの1種または2種以上と、マロン酸、マレイン酸
、コノ・り酸、アジピン酸、グルタル酸、ピメリン酸、
セバシン酸、シュウ酸、フタル酸、イソフタル酸、テレ
フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸などの1種または2種
以上とからのポリエステルポリオール、またはプロピオ
ラクトン、ブチロラクトン、カプロラクトンなどの環状
エステルを開環重合したポリオール;さらに上記ポリオ
ールと環状エステルとより製造したポリエステルポリオ
ール、及び上記ポリオール、2塩基酸、環状エステル3
種よシ製造したポリエステルポリオールが使用できる。
本発明で用いるポリオールとして、また1・2−ポリブ
タジェンポリオール、1・4−ポリブタジェンポリオー
ル、ポリクロロプレンポリオール、ブタジェン−アクリ
ロニトリル共重合体ポリオール。
ポリジメチルシロキサンシカルビノールなども用いられ
る。
以上のほか、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、
及(jヒマシ油のようなリシノール酸エステルも使用で
きる。
さらに前記のポリエーテルポリオールないしポリエステ
ルポリオールに、アクリロニトリル、スチレン、メチル
メタアクリレートの如キエチレン性不飽和化合物をグラ
フト重合させて得たポリマーポリオールも使用できる。
これらのポリオールは単独または2種以上混合して使用
する。
本発明で用いる有機ポリインシアネートは、例えば2・
4−トリレンジイソシアネート、2・6−トリレンジイ
ソシアネート、及びその混合物(TDI)、ジフェニル
メタン−4・4′−ジイソシアネート(MDI)、ナフ
タレン−1・5−ジイソシアネート(MDI)、3・3
′−ジメチル−4・4′−ピフエニレンジイソシアネー
) (TODI)、キシリレンジインシアネート(XD
I)、ジシクロヘキシルメタン−4・4′−ジイソシア
ネート(尿素化MD I ) 、イソホロンジイソシア
ネート(IPDI)、 ヘキサメチレンジイソシアネー
ト(MDI)、水素化キシリレンジイソシアネート(H
XDI)、粗製TDI、ポリメチレン・ポリフェニルイ
ソシアネート(粗製MDI)、及びこれらのイソシアネ
ート類のインシアヌレート化変性品、カルボジイミド化
変性品、ビユレット化変性品などである。
有機ポリイソシアネートの使用量はその中に含9− 有するNGO基の量がポリオール中に含有するOH基の
総量に対し0,4乃至1.4当量比さらに好ましくは0
.5乃至1.2当量比となるようにする。この範囲以上
になるとポリウレタンエラストマーは柔軟性を失ない、
またこの範囲以下ではポリウレタンエラストマーの物性
が低下する。
これらのインシアネート類は単独または2種以上混合し
て使用する。使用するに際してはそのま且 ま使用する場合と、□−Nプレポリマー化した後、使用
する場合とがある。プレポリマー化する場合にはNGO
基の一部を予じめ前記のポリオール類と反応させてプレ
ポリマーとし、成形に使用する。
プレポリマー法はポリウレタン高分子鎖を規則正しく形
成するため、超軟質ポリウレタンの物性に好影響を与え
る場合が多い。
本発明を実施するに際し公知のウレタン化触媒を有機金
属化合物と併用することができる。これらの触媒のうち
第3級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン、ト
リプロピルアミン、トリイソプロパツールアミン、トリ
ブチルアミン、トリオ10− クチルアミン、ヘキサデシルジメチルアミン、Nアミン
、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メ
チルジェタノールアミン、N、N−ジメチルエタノール
アミン、ジエチレントリアミン、N、 N、 N’、 
N’−テトラメチルエチレンジアミン。
N、 N、 N’、 N’−テトラメチルプロピレンジ
アミン、N、 N、 N’、 N/−テトラメチルブタ
ンジアミン、N。
N、 N’、 N’−テトラメチル−1,3−ブタンジ
アミン、N、 N、 N’、 N’−テトラメチルへキ
サメチレンジアミン、ビス(2−(N、N−ジメチルア
ミノ)エチルフェーテル、N、 N−ジメチルベンジル
アミン。
N、N−ジメチルベンジルアミン、N、N−ジメチルシ
フ筒ヘキシルアミン、 N、 N、 N’、 N九N“
−ペンタメチルジエチレントリア叱ン、トリエチレンジ
アミン、トリエチレンジアミンのギ酸塩及び他の塩、第
−及び第二アミンのアミノ基オキシアルキレン付加物、
N、N−ジアルキルピペラジン類のよりなアザ環化合物
1種々のN、 N’、 N“−トリアルキルアミノアル
キルへキサヒドロトリアジン類、特公昭52−4351
7のβ−アミノカルボニル触媒、特公昭53−1427
9のβ−アミンニトリル触媒等である。
また有機金属系ウレタン化触媒としては酢酸錫、オクタ
ン酸錫、オレイン酸錫、ラウリン酸錫、ジブチル錫ジア
セテート、ジプチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジクロ
ライド、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛、などである。
本発明では各種の有機及び無機の充填剤及び顔料を使用
することができる。
これらのうち無機物としては例えば、炭酸カルシウム、
タルク、クレー、マイカ、グラファイト、水酸化アルミ
ニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸
カルシウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン
、酸化鉄、無水ケイ酸、ガラスフレーク、カーボンブラ
ック、珪石、岩綿などがある これらの形状は、粉状、
鱗片状、繊維状を呈し、そのまま使用することもできる
が、予じめその表面にチタン処理、シリコン処理などを
行えば超軟質ポリウレタンの物性を向上することができ
る。
また有機物として祉瀝青物、松脂、樹脂粉、木粉、動植
物繊維、人造繊維などがある。
以上のほか微小な中空球例えば、シリカバルーン、ガラ
スバルーン、フェノール樹脂バルーン、塩化ビニリデン
樹脂バルーン、シラスバルーン、パーライトなども使用
することができる。
本発明においては可塑剤を使用することができる。これ
らの可塑剤は例えばジブチルフタレート、ジオクチル7
タレート、トリクレジルホスペード、トリス(2−クロ
ロエチル)ホスペード、トリス(クロロプロピル)ホス
ペード、トリス(2,3−ジクロロプロピル)ホスペー
ド、トリス(2,3−ジブロモプロピル)ホスペード、
ジオクチルアジペート、ジブチルセパケート、などであ
る。
また本発明においては製品の耐久性を増加するため、安
定剤として酸化防止剤、紫外線吸収剤及び紫外線安定剤
の1種また祉2種以上を使用することができる。
13− 酸化防止剤として線位置障害形フェノール類を使用し1
例えば商品名イルガノックス1010゜イルガノックス
1076(チバガイギー社製)および商品名ヨシノック
スBHT、 ヨシノックスBB1ヨシノックスGSY−
930(吉富製薬社製)などがこれに相当する。
紫外線吸収剤としては、例えば商品名チヌビンP1チヌ
ビン327、チヌビン32g(チバガイギー社製)など
のベンゾトリアゾール類、または商品名トミソープ80
0(吉富製薬社製)などのベンゾフェノy類を使用し得
る。
1+紫外線安定剤としては、例えば商品名サノールLS
77G、サノールLS744.チヌビン144(チバガ
イギー社製)などの位置障害形アミン類。
または商品名チヌビン120、イルガスタブ2002(
チバガイギー社製)などが好ましい。
以上の各種添加剤のはか、シリコンまたはチタンカップ
リング剤を添加して充填剤のウレタンに対する親和性を
増すことによシ物性を改良することもでき、消泡剤、表
面改質剤などを添加すること14− もできる。
本発明を適用するにはポリオール、触媒、可塑剤、充填
剤、などをロールで混合しA液とする。
−1− もこのA液をポリイソシアネートと混合し、常温乃至7
0℃の金型に注入し、80乃至90℃で10乃至30分
加熱し、硬化したエラストマーを型から取り出す。次に
このエラストマーを90℃で24時間または150℃で
30分加熱し、後硬化を行う。
得られた超軟質ポリウレタンエラストマーの物性のうち
硬度はアスカ−硬度計のCスケールによシ測定し、その
他の機械的強度はJIS K−6301によシ測定した
これらのエラストマーは極めて柔軟で硬度C−5乃至C
−70,100Nモジエラス0゜5乃至10kg/c−
である。
本発明によるエラストマーは100℃で数日乃至2週間
加熱した後も寸法変化を起さず、硬度変化も殆んどない
。従って高温の下で長期間にわたり優れた振動吸収性能
を発揮することができる。
これに対し通常のウレタン触媒を使用して得たエラスト
マーは100℃ア長時間放置すると溶融乃至甚だしい変
形を起し、また本発明において後硬化を省略すると加熱
放置後硬度低下を起すことは、下記参考例に示す通シで
ある。
以下に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する
実施例1 グリセリンをベースとした分子量3,000 の3官能
ポリエーテルポリオール600 f(0,2モル)、グ
リセリンをベースとした分子量700のポリエーテルト
リオール200 f (0,29モル)、ジオクチルフ
タレー) 100 f、炭酸カルシウム100f1ニツ
ケルアセチルアセトネート4fをロールで混練した後、
さらに減圧下に加熱攪拌して得た混合物をA−1液とし
た。
とのA−1液をジフェニルメタン−4,4′−ジイソシ
アネートのプレポリマー(NCO基含有量28%f’)
11(lと混合し60℃に加熱した金型に注入した。こ
れを80℃で10分加熱した後、硬化したエラストマー
を金型から取9出し、さらに100℃で12時間加熱し
後硬化を行った。
本実施例においてNGO基とOH基との当量比は0.5
であった。
得られた超軟質ポリウレタンエラストマーハ硬度C−2
0,100%モジ具ラス2.8kg/cm2、引張強さ
21 kg/cm”、伸び500%であった。
この超軟質ポリウレタンエラストマーブロックは100
℃に2週間放置した後も寸法変化がなく、放置後の硬度
はC−20であった。
実施例2゜ グリセリンをベースとした分子量3,000の3官能性
ポリエーテルポリオール2.53Of(0,8モル)、
グリセリンをベースとした分子量1,500の3官能性
ポリエーテルポリオール1oot(0,07モル)、グ
リセリンをベースとした分子量700の3官能性ポリエ
ーテルポリオール950f(1,4モル)、ジオクチル
フタレート3,020?。
炭酸カルシウム3.02Of、マンガンナフテネー17
− ト18f1カーボンブラック163tをロールで十分に
混練しさらにプラネタリ−ミキサー中で減之 圧下に加熱攪拌して得た混合物t−A−X液とした。
λ このA−J液をi、ooot取シ、2.4−及び2.6
−トリレンジイソシアネートの80 :20混合物53
2fと混合し、70℃に加熱した金型に流し込み、80
℃で10分加熱し硬化させた後脱型し、さらに100℃
で12時間後硬化させた。
本実施例においてはNGO基とOH基との当量比は0.
9であった。
得られた超軟質ポリウレタンエラストマーは硬度C−5
6,100Nモジエラス5−3 kg/cm”、引張強
さ23 kg/cm−伸び420%であった。
この超軟質エラストマーブロック社100℃に2週間放
置した後も寸法変化がなく、放置後の硬度はC−54で
あった。
実施例3゜ エチレングリコールをベースとした分子量2,000の
2官能ポリエーテルポリオール540f(0,27モル
)、グリセリンをベースとした分子量3,00018− の3官能ポリエーテルポリオール601(0,02モル
)、グリセリンをベースとした分子量700のポリエー
テルトリオール20 t (0,03モル)、ジヒドロ
キシジフェニルプロパンヲヘーストシタ分子量400の
ポリエーテルジオール180f(0,45r−ル)、ジ
オクチル7タレート100 f1炭酸カルシウム100
?、コバルトナフチネートこのA−に液と実施例1に使
用したジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート
プレポリマー1601とを実施例1と同様に処理しエラ
スト・マ比紘0.7であった。
得うれた超軟質ポリウレタンエラストマーは硬度C−1
5,100χモジユラス2 、5 kf/cm”、引張
り強さ20 kg/cm”、伸び600Xであった。
この超軟質ポリウレタン工2ストマーブロックは100
℃に2週間放置した後も寸法変化がなく、放置後の硬度
はC−15であった。
実施例4゜ グリセリンをベースとした分子量3.000の3官能、
ポリエーテルポリオール609(0,02モル)、エチ
レングリコールをベースとした分子量2.000の2官
能ポリエーテルポリオール540f(0゜27モル)、
グリセリンをベースとした分子量700のポリエーテル
トリオール230f(0,33モル)、ジオクチルフタ
レー)100F、炭酸カルシウム100?、 コバルト
ナフチネート2.5f、鉄アセチルアセトネー)1.7
fを実施例1と同様に処理しA−4液とした。
とのA−4液と実施例1に使用したジフェニルメタン−
4,4′−ジイソシアネートプレポリマ−1651とを
実施例1と同様に処理しエラストマーを得た。このエラ
ストマーをさらに120cで1時間加熱し後硬化を行っ
た。
本実施例において、NGO基とOH基の当量比は0.7
であった。
後硬化を終了した超軟質ポリウレタンエラストマーは硬
度C−32,100%モジュラス3.1kg/cm”、
引張り強さ24kg/amへ伸び550%であった。
この超軟質ポリウレタンニジストマーブロックは100
℃に2週間放置した後も寸法変化がなく、放置後の硬度
はC−32であった。
参考例1 実施例1においてニックルアセチルアセトネートの代漫
にジブチル錫ジラウレ−1−4tを使用し、以下実施例
1と同様に処理し、硬化したエラストマーを金型から取
シ出した。
このエラストマーは後硬化を行うため100℃で加熱す
る際溶融した。
参考例2 実施例3においてコバルトナフチネートの代シ施例\と
同様に処理し、硬化したエラストマーを金型から取り出
した。
このエラストマーを100℃で12時間後後硬化% 硬
Wc −i sの超軟質ポリウレタンエラストマーを得
た。この超軟質ポリウレタンエラストマ21− 一ブロックは100℃で2週間加熱すると、甚しく変形
を生じた。
参考例3 実施例2において後硬化を行なわない場合には、得られ
た超軟質ポリウレタンエラストマーハ硬度C−12であ
った。
このエラストマーブロックを100℃に2週間放置する
と、硬度がC−2まで低下した。
特許出願人 三井日盲ウレタン株式会社 22− 手続補正書(自発) 昭和59年12月5日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第174172号 2、発明の名称 超軟質ポリウレタンニジストマーの耐熱性&長方法 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 4 補正の対象 発明の詳細な説明の欄において、 (1) 第9頁、第3行と第4行と間に次の文章を挿入
する。
「ポリオールを2種以上混合する場合、本発明にとくに
適したポリオール混合物は特開昭59−176315号
に記載した混合物である。
すなわち分子量1,500以下の低分子量トリオールま
たは該低分子量トリオールと芳香環を含む分子量400
〜1,500の低分子量ジオールとの合計量と分子量2
,000〜6,000の高分子量ポリオールとのモル比
が35対65〜70対30の混合物である」 (2)第12頁、第5行〜第9行 「また有機金属系ウレタン化触媒としては・・・・・・
(中略)・・・・・・ナフテン酸鉛、などである。」を
削除する。
(以上) 2−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ポリオールとポリイソシアネートを反応させポリウレタ
    ンエラストマーを製造するに際し、コバルト、ニッケル
    、マンガン、鉄、銅、亜鉛、セリウムの有機金属化合物
    よりなる群から選ばれた少くとも1種の化合物の存在下
    に後硬化を行うことを特徴とする超軟質ポリウレタンエ
    ラストマーの耐熱性改良方法。
JP58174172A 1983-09-22 1983-09-22 超軟質ポリウレタンエラストマ−の耐熱性改良方法 Granted JPS6067524A (ja)

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