JPS61176625A - ウレタン‐およびビユレツト構造を有するポリウレタンの製造方法 - Google Patents

ウレタン‐およびビユレツト構造を有するポリウレタンの製造方法

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JPS61176625A
JPS61176625A JP61012293A JP1229386A JPS61176625A JP S61176625 A JPS61176625 A JP S61176625A JP 61012293 A JP61012293 A JP 61012293A JP 1229386 A JP1229386 A JP 1229386A JP S61176625 A JPS61176625 A JP S61176625A
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tensile
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フエリツクス・シユミツト
リヒアルト・ブラウンシユタイン
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Huels AG
Chemische Werke Huels AG
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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】 他のグループの現代の合成樹脂では不可能であるが、ポ
リウレタンでは、性質像および用途工業において必要と
される実用的性質に適応することおよび装置的加工事実
に適合させることが可能である。
ポリウレタンを製造する為に今日自由に用いられる原料
に非常に広い多様性がある他に、何よりも先ず第一にこ
れを可能とするポリウレタン化学における化学反応に多
様性がある。
架橋したポリウレタン(PUR)−塗料を含む熱硬化性
−または熱可塑性PUR合成樹脂を製造する公知のあら
ゆる方法において、梁構反応において遊離のあるいは潜
伏性のブロックされたイソシアネート基と反応する成分
によって種々の反応機構が進行する。この場合、化学反
応または反応成分の種類は非常に種々のもので有り得る
特に遊離インシアネート基とPUR−原料とが適切でな
い関係の場合には、衛生的に有害な影響    ゛が生
じ得ることが知られている。更に、イソシアネート基含
有化合物を貯蔵する際に何らかの予防処置をとる必要が
あり、特に湿気の侵入を完全に避けなければならない。
本発明は、梁構して熱硬化性−または熱可塑性ポリウレ
タンとした後に、ウレタン化学にとって通例の構造を有
するが遊離イソシアネート基を介しては反応しない脂肪
族−あるいは脂環式ジイソシアネートを基礎とするポリ
ウレタンに関する。
ブロックされたイソシアネート基を有する芳香族系イソ
シアネートを基礎とするかかる生成は公知であり、この
場合例えばフェノール系ブロック剤が用いられる。かか
る樹脂はアミン官能基含有硬化剤にて50℃以下の比較
的低い温度のもとで梁構される。かかる技術をブロック
された脂肪族−あるいは脂環式ポリイソシアネート−こ
のものは特定の性質、例えば光安定性および耐候性に関
して芳香族系のものより優れている−に通用した場合、
この樹脂は50℃未満の温度のもとて安定であり且つア
ミンにて実工業的に用いられている。その際に勿論、高
温のもとてのこの化合物の不安定さが利用される。
即ち梁構反応の為に、高温のもとて再分解する該環中の
両方のイソシアネート基が役立つ。
従って本発明の対象は、ポリオール類と1.3−シアザ
ー2.4−ジオキソ−シクロブタン構造を有するポリイ
ソシアネートとより成るポリウレタンと第一および第二
ポリアミン、場合によではそれらのシッフ塩基の状態の
もの、またはアミノオリゴアミドとを、ウレトジオン環
の分解温度以下の温度のもとで反応させることによって
得られるウレタン−およびとュレソト構造を有するポリ
ウレタンである。
別の対象はかかるポリウレタンの製造方法に関である。
イソホロンジイソシアネートのウレトジオンが特に適し
ている。他の適するジイソシアネートにはへキサメチレ
ンジイソシアネート−1,6,2,2,4/2,4.4
− )リメチルへキサメチレンジイソシアネー)−1,
6,3−メチルペンタンジイソシアネート1,5.2−
エチルブタンジイソシアネー)−1,4,4,4°−ジ
シクロヘキシルメタンジイソシアネートがある。ジアミ
ンとしては例えばインホロンジアミン、2.2.4 /
2,4.4−1−リメチルへキサメチレンジアミン−1
,6,4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、ジ
エチレントリアミンおよびトリエチレンテトラミンがあ
る。
適するアミノオリゴアミドには、末端位に実質的にカル
ボキシル基を有しておらず実質的に専らアミン官能基で
終わっていることを特徴とする350〜5.000g1
モルの分子量を有する生成物、殊に800〜2.000
g1モルの分子量を有する生成物がある。アミノオリゴ
アミドとする重縮合反応の為の原料では、特に炭素原子
数4〜12のジカルボン酸、炭素原子数4〜12のジア
ミンおよびラクタム類例えばカプロラクタムおよびラウ
リンラクタムが適している。
従って、ウレタン化学の分野においておよび工業分野で
既に用いられているポリウレタン原料にて、適用する際
に遊離イソシアネート基を生じずそしてそれ故にインシ
アネートに起因する衛生上のあらゆる危険が排除されて
いる脂肪族系あるいは脂環式イソシアネートを基礎とす
るポリウレタンを製造することを許容している化学構造
および化学的反応が見出されのである。
フェノール類でブロックした芳香族系ポリイソシアネー
トに比べての技術的進歩性は、この技術を用いて脂肪族
系および脂環式インシアネートを用いることによって耐
光性で且つ耐候性である生成物を製造することがでえき
ることにある。周知のように芳香族系ポリウレタンは黄
変および化学分解する傾向が強い。
更にアミン構造を有するウレトジオン環の化学反応は、
いかなる分解生成物も生ずることなしに進行し、一方芳
香族系の場合にはフェノール類が公知の必然的結果(衛
生上の危険性、梁構、した生成物の末端特性への害)を
伴って分解する。
ポリウレタンの分解に必要とされる通例のウレタン反応
(イソシアネート基と水酸基との反応)に比べて本発明
の領すウレタンの別の長所は特に二つの点にある: 1、既に記したように、本発明のポリウレタンの場合に
は遊離のイソシアネート基を必要としない。
2、ウレタン反応は20℃以下の温度のもとでは遅い速
度でしか進行しないのに、本発明の梁構反応は比較的低
い温度でも好都合な完全硬化を保証する。このことがか
かるウレタン樹脂を20℃以下の温度のもとでも使用で
きることを明らかに許容している。
本発明に従い構成されたポリウレタンの用途分野は充填
物および目地用充填物の分野並びに接着剤の分野である
。これらの場合、最適な結果は二成分構成物を用いた場
合に最も容易に達成されるので、先ず第一に工業的用途
が認識できる。
特に塗料を用いる場合イソシアネート基含有霧状物との
接触を防ぐことが困難なので、この技術が、危険のない
ポリウレタン塗料に加工することを初めて可能とした。
これが原因となり塗料分野で広く用途分野が開かれた。
非常に興味のある用途はエポキシ樹脂の分野にもある。
周囲の温度のもとで用いられる場合のエポキシ樹脂は、
アミンおよびアミン形成物−いわゆる硬化剤−にて通例
のように梁構する。本発明のポリウレタン樹脂は、硬化
速度に影響お及ぼすことなくエポキシ樹脂を柔軟性化せ
しめそして更に、低温硬化に於けるエポキシ系の基本的
弱点を克服する手助けをする。これは、エポキシ樹脂に
僅かな量のポリウレタン樹脂を添加しそしてアミン系硬
化剤の量をかかる調整物に連合させることによって簡単
に可能となる。
実施例 インホロンジイソシアネート(3−イソシアネートメチ
ル−3,5,5−)リメチルーシクロへキシルイソシア
ネート)の二量体化は公知の方法で実施する。
この目的のために、37.5χのイソシアネート基含有
量のインホロンジイソシアネート1 、000gをトリ
ス−(ジメチルアミノ)−ホスフィン20gと一緒に強
力に混合しそして周囲温度(約20℃)のもとて10時
間放置しておく。この時間の後に、NGO−含有量の分
析にて31.Oχのイソシアネート濃度が測定される。
この混合物を今度は実験室用薄膜式装置において後処理
する(即ち二量体から未反応の原料(単量体のIPDI
)を除く)。
この処理は0.lmmHgの減圧下に140℃のもとで
行う。
分離した二量体化IPDIは17.3χの遊離イソシア
ネート含有量を有している。30分に渡って180℃の
もとでの熱再分解では37.Oχ(NGO)の値が得ら
れる。この値によれば、得られるオリゴマーは95χよ
り多い二量体−(ウレトジオン−)−構造で構成されて
いる。
実施例1〜6についての一般的な製法説明へ重量部のポ
リオールを8重量部の二量体イソホロンジイソシアネー
トと、二本スクリュ一式Z型ニーグーにおいて約85℃
のもとて0.1重量%の触媒としてのジブチル−錫−ジ
ラウレート(DBTI)の添加下に反応させる。反応時
間は2〜3時間である。計算で確認されたイソシアネー
ト値の下5〜20χにあるNC0−値(イソシアネート
含有量)に達した後に、C重量部の2−エチルヘキサノ
ールを実際に測定されるイソシアネート値に相応して添
加する。85℃で3時間の反応時間の後に生成物を搬出
用スクリューによってニーダ−から搬出する。
実施例1: アジピン酸、ヘキサンジオール−1,6およびネオペン
チルグリコールで4:2:3のモル比で構成され且つ1
05mg (KOH) /gのOH−価を有する1、1
10g(A重量部)の水酸基含有ポリエステルを、75
4gのウレトジオンおよび135gの2−エチルヘキサ
ノール(へ重量部)と上記の方法に従って反応させてポ
リウレタン樹脂とする。残留NGO−含有量は0.3χ
である。
こうして製造される樹脂を、ブチルアセテート、エチル
アセテート、トルエンの1:1:1の重量比の溶剤混合
物に溶解して30χ濃度溶液とする。
100gのこの溶液を2.35gのイソホロンジアミン
(3〜アミノメチル−3,5,5−1−リメチルシクロ
ヘキシルアミン)と混合しそしてドクターブレードで、
離型剤で予め処理されているガラス製板に塗布する。
7日に渡って標準的気候条件のもとで乾燥した塗膜の機
械的性質を測定した際に、以下の結果が得られる: ショアー硬度:A 851048 DIN 53,504に従う引っ憂り試験抗張カニ  
4ON/+n’ 破断時伸び率:280χ この実施例に記載のポリウレタン系に、用いる結合剤を
基準として10重量%のブチルベンジルフタレートを添
加した場合、硬化した塗膜を試験すると以下の結果が得
られる: ショアー硬度:A75 DIN 53,504に従う引っ張り試験“ 抗張カニ
  3ON/fl12 破断時伸び率:300χ 実施例2: 2、000g1モルの分子量および56mg(KOH)
/gの水酸基価を有する1 、 400g (A重量部
)ポリカプロラクトンを、508gのウレトジオン(8
重量部)および91gの2−エチルヘキサノール(C重
量部)と、一般的製造処方に相応して反応させてポリウ
レタン樹脂とする。生成物の搬出後、NGO−含有量は
0.05χである。
実施例1に記載されているように、塗膜を製造する。そ
の際に30χ濃度溶液100gを1.58gのイソホロ
ンジアミンにて二成分系物質を調製する。23℃で7日
に渡って乾燥した後に、反応したポリウレタン物質は以
下の機械的性質を有しているニ ショアー硬度=A54 抗張カニ  4ON/龍2 破断時伸び率:400χ 実施例3: 約2.000g/ モルo)分子量および58mg (
KOH) /gの水酸基価を有するl 、 390g 
(A重量部)ポリテトラヒドロフランポリエーテルを、
520gのウレトジオン(8重量部)および93gの2
−エチルヘキサノール(C重量部)と、上記のように反
応させてポリウレタン樹脂とする。最終生成物は0.2
χNC0−含有量うを有する。
ポリエステル−クリアー塗膜フィルムを製造す為に、樹
脂をブチルアセテート/エチルアセテート/ トルエン
に溶解した30χ濃度溶液100gを1.62gのイソ
ホロンジアミンと混合しその後に7日に渡って乾燥し硬
化した後に、機械的性質の試験に委ねる: ショアー硬度:八61 DIN 53,504に従う引っ張り試験抗張カニ  
27N/mm2 破断時伸び・率:360χ 実施例4: 実施例1に記載のポリエステル930g (A重量部)
を、843gのウレトジオン(8重量部)および227
gの2−エチルヘキサノール(C重量部)と、上記のよ
うに反応させてポリウレタン樹脂とする。
この樹脂の30χ濃度溶液100gを2.62gのイソ
ホロンジアミンで調製し二成分系ポリウレタン系とし、
そして既に記したように塗布する。
機械的性質は次の通りであるニ ショアー硬度:A 93/D 60 DIN 53.504に従う引っ張り試験50%伸び率
テノ抗張カニ  12N/R2100χ伸び率での抗張
カニ  13.5N/鰭フ破断での抗張カニ  30.
ON/+n’破断時伸び率:260χ 実施例5: 2、000g1モルの分子量および58mg (KQH
) /gの水酸基価を有する1 、 240g (A重
量部)ポリプロピレンオキサイドポリエステルを、60
0gの二量体化イソホロンジイソシアネートン(8重量
部)および160gの2−エチルヘキサノール(C重量
部)と85℃のもとで、上記のように反応させてポリウ
レタン樹脂とする。この樹脂のNGO−含有量は、0.
2χ(NGO)である。
イソホロンジアミン(IPD)で硬化したポリウレタン
を試験する為に、この樹脂の30χ濃度溶液100gを
1゜86gのインホロンジアミンと混合し、上記のよう
にして透明なフィルムを製造する。
機械的性質は以下の通りである: ショアー硬度:A40 DIN 53.504に従う引っ張り試験抗張カニ  
14N/llm2 破断時伸び率:450χ 実施例6: 実施例1に記載の30χ濃度ポリウレタン樹脂溶液を、
アミノオリドアミドおよびトリメチルヘキサンアミドよ
り成る硬化剤組み合わせ物と混合する。この二成分系ポ
リウレタン混合物から前述の如く透明な塗膜(フィルム
) を製造する。
ポリウレタン樹脂溶液(実施例1) : 95.4χ処
方: ポリウレタン樹脂溶液(実施例1) : 95.4χ、
tlJ:l’7ミ)”(当量ウレタ7=640g/Va
l) :2.8%2.2.4/2,4.4− トリメチ
ルヘキサンアミン−1,6:      1.8 X標
準的気候条件のもとて7日に渡って乾燥した塗膜の機械
的性質を試験すると、以下のデータが得られる: ショアー硬度:A 85/ 41 D DIN 53,504に従う引っ張り試験抗張カニ  
36N/n+2 破断時伸び率:330χ このオリゴマーは、ラウリルラクタム、ドデカンジカル
ボン酸およびイソホロンジアミンで2:4:4のモル比
で構成されている。この場合分子量分布を調整する為に
約20χ過剰のイソホロンジアミンを用いる。
ポリウレタン/エポキシ−組み合わせ:実施例7: 実施例5に記載のポリウレタン樹脂を原料として、次の
処方によって透明な組成物を製造する: ポリウレタン樹脂(ポリプロピレン グリコールエーテル/ウレトジオン、 2−エチルヘキサノール) :      40.4χ
ビス−フェノールAを基礎とするエ ポキシ樹脂(エポキシ当量:190g/val) :4
0.4χ2.2.4−/2,4.4−  トリメチルヘ
キサンジアミン−1,6:         、   
10.8χベンジルアルコール:         7
.8Zサリチル酸:1.0χ 後に挙げた三種の化合物から、先ず第一に硬化剤調製物
(成分B)を製造し、次いでこれをエポキシ樹脂とポリ
ウレタン樹脂とより成る成分へと上記の割合で激しく混
合する。加工処理時間は20分である。
この組成物の一部を予め準備した型でカスチング成形し
て5m+*の厚さの板を得、他の部分は混合M eにブ
チルアセテート/エチルアセテート/トルエン(1:l
:l)に溶解し50χ濃度の溶液としそして既に前の実
施例に記した如く塗膜材料として用いる。
溶剤不合被覆用組成物の硬化過程: 標準的気候条件で7日間硬化させた後にDIN53.5
04に従う引っ張り試験の利用下での塗膜の機械的デー
タの試験にて、19N/mmにの抗張力および60χの
破断時伸び率が測定される。
実施例8: 溶剤不含の被覆層および塗料塗膜の実施例7に記載の製
法と他の点では全く同じ方法で、この実施例でも、反応
性希釈剤(即ち、炭素原子数12〜14の脂肪族グリシ
ジルエーテル)と85:15の割合で混合したビス−フ
ェノール−八−タイツノエポキシ樹脂を同様に用いる。
エポキシ当量は200 g/vaIである。加工処理時
間は50分である。
処方: 実施例5に従うポリウレタン樹脂:  40.8χエポ
キシ樹脂(上記のもの):     40.8χ2.2
.4−/2,4.4− トリメチルヘキサンジアミン−
L6 :             10.4χベンジ
ルアルコール:         7.1$サリチル酸
:0.9χ 溶剤不含の被覆剤の硬化過程: DIN 53,504に従う塗膜の測定にて以下のデー
タが得られる: 抗張カニ              17N/mm破
断時伸び率:120χ 実施例9: 実施例7に記載の方法に従って以下の処方によりエポキ
シ樹脂/ポリウレタン樹脂−組成物を製造し、塗布しそ
して試験する。加工処理時間は20分である。
処方: 実施例1に従うポリウレタン樹脂:  40.5χ実施
例8に従う処方どうりのエポ キシ樹脂、             40.5χ2.
2.4−/2,4.4−  )リメチルヘキサンジアミ
ン−1,6、11・0χ ベンジルアルコールニア、0χ サリチル酸:1.0χ 溶剤不含の被覆剤の硬化過程: DIN 53,504に従う塗膜の測定にて以下のデー
タが得られる: 抗張カニ              24N/mm破
断時伸び率:135χ 実施例10: 実施例9に記載のポリウレタン−およびエポキシ樹脂を
用いて、硬化剤としての3.3′−ジメチル−4,4′
−ジアミノジシクロへキシル−メタンの使用下にポリウ
レタン−/エポキシ樹脂−組成物を調製し、塗布しそし
て試験する: 実施例1に従うポリウレタン樹脂:  37.0χ実施
例8に従う処方通りのエポキ シ樹脂:               37.0χ3
.3”−ジメチル−4,4゛−ジアミノジシクロへキシ
ル−メタン:     15.0χベンジルアルコール
:9.7χ サリチル酸:1.3χ 溶剤不含の被覆剤の硬化過程: DIN 53,504に従う塗膜の測定にて以下のデー
タが得られる: 抗張カニ              19N/mm破
断時伸び率:22χ 化学的反応を完結する為に塗膜を150°Cのもとて3
時間の加熱状態で貯蔵した場合には、DIN53.50
4に従う引っ張り試験において以下の結果が得られる: 抗張カニ             44N/mm破断
時伸び率:20χ 実施例Il: エポキシ基含有ポリウレタン樹脂の製造の脱型: 2、000g1モルの分子量および56mg (KOH
) /gのOH−価を有する505gのポリプロピレン
オキシトーホリエーテルを、触媒としての0.i 重量
%の0BTLの添加下に244gの二量体インホロンジ
イソシアネートとttK式反応器において85℃のもと
で反応させる。この反応を溶剤中で実施する。この目的
の為にエチルアセテート、ブチルアセテートおよびトル
エンを1:1:1の割合で用いる。樹脂濃度は50重量
%である。3時間の反〜応時間の後に実質的NGO−価
は1.3zである。
このNGO−含有量に相応して化学量論量比で34gの
2.3−エポキシプロパノールを添加する。75°Cで
3時間の反応時間の後に、得られた生成物を更に加工す
る為に取り出す。NGO−含有量は0.2χ(NCO)
である。
機械的性質を測定する為に以下の処方の塗膜を製造しそ
して測定する。
塗膜の機械的性質は以下の通りである:実施例12: 二成分系ポリウレタン樹脂塗料 実施例1に記載のポリウレタン樹脂を、ブチルアセテー
ト/キシレン(1: L)に溶解し50χ濃度溶液とす
る。この溶液を通例q方法でTie。
(ルチル型)にて17のPVKに相応して顔料化しそし
て下記の処方に従ってイソホロンジアミンあるいは2,
2.4−/2,4.4−  )リメチルヘキサンジアミ
ン−1,6を用いて調製して二成分系ポリウレタン樹脂
塗料とする。
ドクターブレードによって1mmのスチール製薄板に塗
布しそして色々な硬化条件下に硬化させる。以下の表に
主要な加工処理データ並びに重要な塗料特性を総括掲載
する。
実施例13: 二成分系ポリウレタン樹脂塗料: 樹脂の製造: 実験室用ガラス製槽詳式反応器で31On+g (KO
H)7gのOH−価を有する324gの三官能性ポリカ
プロラクトンを、n−ブチルアセテートおよび炭素原子
数9710の芳香族系化合物混合物より成る510gの
溶剤混合物の存在下に865gのイソホロンジイソシア
ネートと約80℃のもとで反応させる。この反応は0.
2gのDBTLを用いて接触的に行う。2時間後に4.
45χのNGO−含有量が達成される。今度は235g
の2−エチルヘキサノールを100gの上記溶剤混合物
と一緒に添加し、その反応混合物を更に3時間約80℃
のもとに維持する。その時NGO−含有量は0.4χで
ある。
塗料の調製: 両方の以下の処方に従って三種類の透明なポリウレタン
樹脂塗料を調製し、IITlmの厚さの燐酸塩処理した
スチール製薄板に塗布しそして標準的気候条件のもとで
硬化させる。
遊離アミン基を有する二つのポリアミンを用いる他に、
処方■において、ブロックされたアミン、1モルのイソ
ホロンジアミンと2モルのイソ−ブチルアルデヒドとの
縮合反応によって製造されるシッフ塩基を用いる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ポリオール類および1,3−ジアザ−2,4−ジオ
    キソ−シクロブタン構造を有するポリイソシアネートよ
    り成るポリウレタンと第一および第二ポリアミン、場合
    によてはそれらのシッフの塩基、またはアミノオリゴア
    ミドとを、ウレトジオン環の再分解温度以下の温度のも
    とでビュレット構造の形成下に反応させることを特徴と
    する、ウレタン−およびビュレット構造を有するポリウ
    レタンの製造方法。 2)1,3−ジアザ−2,4−ジオキソ−シクロブタン
    構造を有するポリイソシアネートがイソフォロンジイソ
    シアネートのウレトジオンである特許請求の範囲第1項
    記載の製造方法。 3)ポリアミンがイソフォロンジアミンである特許請求
    の範囲第1項記載の製造方法。
JP61012293A 1985-01-26 1986-01-24 ウレタン‐およびビユレツト構造を有するポリウレタンの製造方法 Pending JPS61176625A (ja)

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