JPS6317919A - ポリウレア−ポリウレタン及びその成形品の製法 - Google Patents

ポリウレア−ポリウレタン及びその成形品の製法

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JPS6317919A
JPS6317919A JP62138824A JP13882487A JPS6317919A JP S6317919 A JPS6317919 A JP S6317919A JP 62138824 A JP62138824 A JP 62138824A JP 13882487 A JP13882487 A JP 13882487A JP S6317919 A JPS6317919 A JP S6317919A
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ヘルベルト・エール・ギリス
ナイザー・ナウハド・ギョウッサイニ
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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、すぐれた引張強度、生強度、耐熱性及び耐湿
性を有する中乃至高モジユラス反応射出成形(R工M)
加工ポリウレア−ポリウレタン、及びその製造に用いら
れるプレポリマーに関する。
ポリウレア−ポリウレタンは短い成形サイクル時間で製
造され、自動車ノミンパー、車体要素、ノミネル、トゝ
ア、エンジンフートゝ、スカート及ヒエアスクープのよ
うな自動車部品に特に有用である。
反応射出成形は、一般にRIM法と称され、ポリウレタ
ン類及びポリウレア類を製造するのに一般的に用いられ
る一重合法である。RIM法においては、反応体の高度
に反応性の二つの流れが小さな混合室中で高圧、約2.
000 psiの下に一緒にされて、そこで二つの流れ
は相互に対向するように噴霧されて衝突混合される。混
合された流れは、直ちに金型中に流入し、そこで化学反
応が完結され、その反応によって得られる物品が硬化さ
れる。
一方の流れは、一般に「成分A」と称され、ポリイソシ
アネートを含んでいる。他方の流れは、一般に「成分B
」と称され、普通は、高分子のポリイソシアネート反応
性ポリエオール、連鎖延長剤及び種々の触媒を含んでい
る。RIM法は周知であり、その技術の詳細な記述は、
例えばワルタ−・E・ベッカ−(Beaker) 編、
パンツストランド・リーンホールトゝ・パブリツシャー
ズ社1979年発行の「リアクション・インジェクショ
ン・モールディング」のような多(の文献に見出される
二つの一般的に用いられるRIM法は、二つの流れを同
時に一緒にして反応させる「ワン・ショット」法、及び
二つまたはそれ以上の成分の部分を予め反応させ、次い
で残部の成分と接触させる「プレポリマー」法である。
R工Mポリウレタンポリマー用のワン・ショット法の一
つは、米国特許第4218543号明細書に記載されて
おり、この方法は、MDIのようなジフェニルメタンジ
イソシアネートを、分子量1.800〜12,000の
ヒドロキシル含有高分子化合物、触媒及び芳香族ジアミ
ン連鎖延長剤と反応させることからなる。使用されるポ
リイソシアネートとポリイソシアネート反応性化合物の
高反応性の故に、反応混合物は、3秒またはそれ以下の
ような短い時間で成形される。上述のような「ワン・シ
ョット」法では、イソシアネートは、高分子ポリオール
と隔離されて保持される。イソシアネートの当量は1.
高分子ポリオールの当量よりもはるかに小さいので、イ
ソシアネートの流れ、及びポリオールとジアミンとの併
合流が混合ヘットゝ中で一緒にされるときのイソシアネ
ートの重量基準の割合は、1:1よシも可成シ低(、イ
ソシアネート流の割合は、他方の流れのほぼ係にすぎな
い。
RIMヘッドの単位時間当シの最大処理量を達成するに
は、一般的には、RIM工程中に高圧混合ヘッドへ供給
される二つの流れは容量で実質的に等しい量であるのが
望ましい。ワン・ショット法においては、二つの流れの
混合は制限を受けるので、ワン・ショット法は得られう
る混合反応体の最大処理量において限定される。かかる
処理量の限定は、生じる反応混合物の極めて短いゲル化
時間に相俟って、所与の金型中へ導入されうる反応体の
合計重量に大きな制限を与える。その結果、ワン・ショ
ット法で製造されうる物品の大きさは、著しい制限を受
けることになる。
米国特許第4374210号明細書には、プレポリマー
法が記載されており、この方法においては、ポリオール
の一部をイソシアネート中へ配合してプレポリマーの形
とする。さらに詳しくは、上記米国特許明細書には、成
分A(すなわち、イソシアネート末端付きプレポリマー
)を、成分B(すなわちポリオール及び連鎖延長剤)と
反応させることからなる方法が記載されている。このプ
レポリマーは、イソシアネートを、官能価2〜3を有す
るポリオールと反応させることにより作られるが、その
ポリオールは、エチレンオキサイド8とプロピレンオキ
サイド9どの分子量1000〜10,000の共重合体
、分子量約600〜約5000のホIJテトラメチレン
グリコール及び分子量約500〜8000のポリエステ
ルポリオールからなる群から選択されるものである。そ
のイソシアネート及びポリオールは、イソシアネート1
当量当シ約0.01〜約0.5当量のJ I7オールの
割反で反応させる。
そのようなプレポリマーを用いることにより、混合ヘッ
ドへ供給される二つの流れの相対比を調節することが可
能であり、その結果として単位時間当り高処理量でのR
IM操作が可能となる。しかし、得られるポリウレア−
ポリウレタンがある種の商業的用途のためには、余りに
も熱及び湿気に対して感受性であるということが判明し
てきている。水分吸収耐性、すなわち防湿性は、自動車
用のポリウレア−ポリウレタンにとって重要な性質であ
る。なんとなれば、過度の水分が吸収されると、成形品
(部品)が変形するからである。約5重量%の水分吸収
は、許容し5る性能のための概略の上限として一般的に
認められているが、水分吸収が可及的に少ないこと、好
ましくは5%よりも可成り低いことが望ましい。
自動車に適当なポリウレア−ポリウレタン成形品を開発
することは望ましく、さらに詳しくは、熱及び水分吸収
に適切な抵抗を示すポリウレア−ポリウレタンを開発す
ることは、望ましい。
本発明は、触媒の存在下に有機ポリイソシアネートプレ
ポリマーを、ポリオール及び適宜な連鎖延長剤と反応さ
せてポリウレア−ポリウレタンを製造するための改良方
法であって、そのプレポリマーが約1.8〜約4.0 
 の数平均のイソシアネート基官能価、約70〜約10
00の当量を有し、少なくとも艶モル%のジイソシアネ
ートを含む芳香族イソシアネートから誘導されるもので
あることを特徴とする上記製造方法を提供する。本発明
に係る有機ポリイソシアネートプレポリマーを製造する
方法は、芳香族イソシアネートを、600〜12000
の分子量及び1.8〜5の官能価のホリオキシプロピレ
ンホIJオール、及び1.85〜2.45の数平均官能
価及び70〜450の分子量を有する低分子量グリコー
ルと、反応させることからなる。グリコール:ポリオキ
シプロピレンポリオールの重量比は0.01ないし1.
00 である。
従って本発明は、ポリオキシプロピレンポリオールのた
めの開始剤として使用されるエチレングリコールは別と
して、エチレンオキサイドゝ及び/またはエチレングリ
コールの残基全実質的に含まないポリイソシアネートプ
レポリマーを使用してポリウレア−ポリウレタンを製造
する方法を提供する。この方法は、そのようなプレポリ
マーの使用にも拘らず、操作が容易である。
本発明は上記の方法で作られたポリウレア−ポリウレタ
ンを用いて作られたポリウレア−ポリウレタン成形品を
も提供する。
本発明の方法は、当業界で公知の慣用法を用いて、そし
て比較的短い反応時間を使用できる任意の標準的装置を
用いて実施できる。反応時間は、ゲル化時間として約0
.5秒のような短い時間から約加秒までの間で変動しう
る。
本発明の成分は、ポリオキシプロピレンポリオール、少
なくとも1種の低分子量グリコール及び芳香族ポリイソ
シアネートの反応により作られたプレポリマーである成
分Aと、成分Bと、を包含する。成分Bは、ポリオール
、連鎖延長剤、及びイソシアネート基と活性水素含有基
との間の反応のための触媒からなる混合物、及び場合に
より握常用いられるその他の慣用添加剤、を包含する。
ポリウレア−ポリウレタン成形品は、成分Aの流れ(一
般に「流れA」と称される)を成分Bの流れ(一般に「
流れB」と称される)と反応させるRIM法で作られる
。二つの流れは、「流れA中のイソシアネートの当量」
=「流れB中の活性水素含有基の合計当量」の比が約0
.75ないし約1.30となるような割合で一緒にされ
る。
当業者には明かなように、上記の当量相対比は、使用さ
れる種々の成分の当量に依存して広い重量比を包含する
。実際において、流れA:流れBの重量比は、約0.3
 : 1ないし5:1の広範囲にわたって変動しうる。
し外し、RIM装置を用いるときに一層好ましい重量比
の範囲は0.95 + 1ないし1.10 : 1であ
り、若干の場合にはその比が実質的に1:1(重量)で
あるのが好ましい。本発明においては、目的とする特定
の用途に応じて広範囲の反応時間が可能であり、このこ
とは、二つの流れを実質的に等重量比で使用できること
と相俟って、所与の金型中へ供給される物質の量につい
て許容度を高める。
有機ポリイソシアネートプレポリマー(成分A)の製造
は、周知の方法で実施する。例示すれば、芳香族ポリイ
ソシアネート、ポリオキシプロピレンポリオール、及び
低分子量グリコールを適当な反応器中で一緒にし、不活
性雰囲気中で約り0℃〜約150℃の温度に加熱して、
例えばプレポリマー中のイソシアネート基(遊離)の存
在を滴定分析法により測定して反応の完結まで反応を実
施する。
普通、イソシアネート、ポリオキシプロピレンポリオー
ル及びグリコールの量は、プレポリマーの最終の遊離イ
ソシアネート濃度(すべてのヒドロキシル基がウレタン
結合になった後)が、5〜30%、好ましくは10〜2
7%、最も好ましくは14〜24%(重量基準;遊離イ
ソシアネート)となるように選択される。グリコール:
ポリオキシプロピレンポリオールの重量比は、0.01
ないし1、好ましくは0.05ないし0.5、最も好ま
しくは0.1ないし0.30である。
所望の組成で使用されるグリコール及びポリオキシプロ
ピレンポリオールを予め混合してブレンドゝとし、そし
て目的のプレポリマーを作るための所望の条件下でイソ
シアネートにそのブレンド″′を添加するのが好ましい
。このようにすると、関与するすべての化学反応は単一
の工程で完結される。
しかしながら、プレポリマーを段階的に作ることも可能
である。例えばグリコールを最初にイソシアネートと反
応させ、次いでポリオキシプロピレンポリオールを反応
させることができ、あるいはその逆の順序で反応させる
ことができる。
芳香族イソシアネートとヒドロキシル含有化合物との反
応によりプレポリマーを形成するための最適条件は、7
0〜90℃の温度で攪拌下にヒドロキシ含有化合物をイ
ソシアネートに徐々に添加することである。その添加速
度は、制御不能な発熱反応を生じさせないような速度で
あるべきであり、そして反応時間はヒドロキシル基の実
質上完全なウレタン化を達成するのに必要な時間とすべ
きである。
上記のようにして得られたプレポリマーは、そのまま本
発明の反応射出成形法に用いることができ、この場合に
、それは約8000センチボイズ以下の粘度(25℃)
を有するのが有利である。プレポリマーの粘度は300
〜3000センチポイズ(25℃)であるのが好ましい
。そのプレポリマーは約20’C及びそれ以上で安定な
液体であるのが望ましい。
本発明のプレポリマーの製造に用いる芳香族イソシアネ
ートは1.8〜4、好ましくは19〜3、最も好ましく
は2.0〜25  の数平均官能価を有する。またイソ
シアネートは、70〜1000、好ましくは85〜50
01 最も好ましくは87〜350の当量を有する。イ
ソシアネートの混合物を使用してもよ(、その場合に、
その当量及び官能価は、その混合物についての数平均の
当量及び官能価であると理解されるべきである。
その混合物中のイソシアネート含有化合物(すなわち出
発イソシアネート)の少なくともIモル%、好ましくは
少なくとも80モル%、最も好ましくは少なくとも頒モ
ル%はジイソシアネートである。少なくとも51モル%
、好ましくは少なくとも80モル%、最も好ましくは少
なくとも頒モル%のイソシアネート基が芳香族炭素原子
に直接結合しているのが望ましい。ここで使用される「
芳香族イソシアネート」なる用語は、出発イソシアネー
ト中に少量の脂肪族及び/または芳香脂肪族イソシアネ
ートが含まれる場合も包含する意味で用いられている。
従って本発明の範囲にはそのような場合も包含されるも
のである。
適当なイソシアネートの例は、2,4′−及び/または
4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(「純粋
JMDI)、2,4−及び2,6′−トルエンジイソシ
アネート(TD工)及びそれらの混合物、イソフォロン
ジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、
ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート、及び4,4′−ジシクロヘキシルメタン
ジイソシアネートである。−NCO基が芳香族結合して
いるジイソシアネート及び/またはポリイソシアネート
は、特に好ましい。特に有用なものは、1分子当り少な
くとも2個のイソシアネート基及び1モル当り2.1〜
3ffial、多(の場合2.3〜2.7個のイソシア
ネート基の平均官能価を有する混合物であり、当業界で
[粗MDIjと称されているポリメチレンポリフェニル
イソシアネート、及び純粋MDIである。
イソシアネートは、米国特許第4014935  号及
び第4031026  号明細書に記載されるようにし
て製造されるウレトンイミン変性ポリイソシアネート変
性体をさらに含みうる。そのような変性体は、前記のイ
ソシアネートの1種のもののイソシアネート基(単また
は複数)を、適当な触媒の存在下に昇温度において加熱
して、カルボジイミド8基へ転化し、次いでそのカルボ
ジイミド基とイソシアネート基とのアダウドとしてウレ
トンイミン基を形成することにより製造される。
そのような変性体の製造に用いられるイソシアネートは
固体ジフェニルメタンジイソシアネート、例エバジフェ
ニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニル
メタン−2,4′−ジイソシアネート、またはそれらの
混合物(任意にその他の異性体を少量含む)であるのが
好ましい。実質的に純粋なジフェニルメタン−4,4′
−ジイソシアネートを用いるのが好ましく、例えば10
重量%以下、好ましくは3重量%以下のその他の異性体
を含むジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート
を用いることができる。
イソシアネート基をカルボジイミドゝ基に変えるのに適
当な触媒は当業界で周知である。
2種またはそれ以上のジイソシアネートの混合物を用い
てもよい。特に好ましいものは、ウレトンイミン変性ジ
イソシアネート変性体と非変性体(例えば純粋及び/ま
たは粗MDI)との混合物である。
成分Aの製造に用いられるポリオキシプロピレンポリオ
ールは約6C1O〜約12000.好ましくは約100
0〜約4000  の分子量を有する。使用するポリオ
キシプロピレンポリオールが1.8〜5の数平均官能価
を有するのが好ましく、さらに好ましくは2〜3の数平
均官能価を有する。
ポリオキシプロピレンポリオールは、水、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、シフロピレンクリコー
ル、トリフロピレンクリコール、グリセロール、トリメ
チロールプロパン、ビスフェノール類(例:ビスフェノ
ールA)、フェノールとアルデヒドゝ及び/またはケト
ンとのアダクト及びオリゴマー(低分子量ヒドロキシ官
能性)、糖類(グルコース、スクロース等)、上記のモ
ノの混合物等の多官能性開始剤にプロピレンオキサイド
ヲ化学的に付加することによって製造できる。
フC1ヒvンオキサイトゝ以外に、よシ高級なアルキレ
ンオキサイド8の少tvポリオキシプロピレンポリオー
ル構造中に導入してもよい。例えばブチレンオキサイド
8のようなアルキレンオキサイドゞはプロピレンオキサ
イドと一緒にまたはその次にもしくけその前に使用でき
る。ポリオキシプロピレン・ベースのポリオールの存在
下で、スチレン、アクリロニトリル等の重合性単量体を
重合させることにより得られるビニル補強ポリオキシプ
ロピレンポリオールは、特に有用でありうる。
ポリオキシプロピレンポリオールは、エチレンオキサイ
ドまたはそのポリマーを含まないか、実質的に含まない
ことが重要である。ポリオキシプロピレンポリオール類
の混合物を用いて本発明のプレポリマーを製造すること
ができるが、その数平均の分子量及び官能価が前記の範
囲内にあることを条件とする。ポリオキシプロピレンポ
リオール(ポリオール混合物中の個々のポリオール)に
ついての当量は(分子量÷官能価)は、300〜120
00、好ましくは500〜2500 、最も好ましくは
1000〜2000である。
成分Aは、さらにグリコールまたはグリコール混合物を
含む。ここに「グリコール」なる用語は、ジオールまた
はジオール混合物を含むものとする。
好ましいグリコール混合物の一例は、トリプロピレング
リコールとシフロピレングリコールの50:50(重量
/重量)混合物である。使用しうるグリコール類で、単
独または上記のものと一緒に使用されるものの例として
は、450以下、好ましくは350以下の分子量を有す
るプロピレンオキサイドゝまたはプロピレンオキサイド
″″/ブチレンオキサイドゝのオリゴマー類、1..3
−ブタンジオール、2,3−メタンジオール、N、N−
ジ(2−ヒト80キシプロピル)アニリン、1.2−フ
チレンゲリコール、1.3−7’ロビレンクリコール、
1.2−iロピレンy IJコール、1,4−ブタンジ
オール、ネオペンチルグリコール、ジプロポキシル化ビ
スフェノールA、上記のものの混合物等がある。グリコ
ールまたはグリコール混合物を使用する場合、それはエ
チレンオキサイドオリゴマーを実質的に含まないように
すべきであり、70〜450、好ましくは100〜25
0、最も好ましくは100〜200の数平均分子量を有
すべきである。
グリコール組成物の数平均当量は100以下、好ましく
は(資)以下、最も好ましくは(イ)付近またはそれ以
下である。このようにすると、ポリウレア−ポリウレタ
ンの耐熱性がさらに改善される。
3種またはそれ以上のグリコールの混合物を用いてもよ
い。その混合物中に含まれる3種またはそれ以上のグリ
コールの相対割合は広範囲に変えることができ、その割
合は使用される個々のグリコールによって二部左右され
うる。好適なグリコール混合物は、グリコールのうちの
任意の一つのもののモル%が70%以下かつ15%以上
(使用されるグリコールの合計に基いて)であるもので
あるが、この範囲外のものも使用できる。いづれか任意
のグリコールのモル%がゲルコール全体の50%以下か
つ25%以上であるグリコール組成物は本発明において
特に有用である。3種よりも多(のグリコールが用いら
れる場合、そのアルキレングリコール混合物の成分は、
2種よシ多(のグリコールがジプロピレングリコール、
トリプロピレングリコールまたはより高級なポリプロピ
レングリコール以外のものであるように選択されるのが
好ましい。
好ましいグリコール混合物は、ジプロピレングリコール
またはトリプロピレングリコールと、それぞれ少なくと
も1個の第2級ヒドロキシル基を有する他の2種のアル
キレングリコールとの混合物である。そのような混合物
において、ジプロピレングリコールまたは)’Jプロピ
レングリコールカ全グリコールの2′7〜45モル%、
例えハ30〜40モル%の量で存在し、そして二つの他
のグリコールがほぼ等モル量であるのが好ましい。
ゲルコールはさらに高官能価の低分子量ポリオールを少
量含んでいてもよい。そのようなポリオールの例として
は、グリセロール、トリメチロールプロパン、ジブロバ
ノールアミン、ペンタエリスリトール、これらの混合物
等がある。これらの高官能価低分子量ポリオール類の数
平均官能価は2〜5、好ましくは2〜4、最も好ましく
は2〜3である。
グリコール中に用いられる上記低分子量ポリオールの最
高分子量は450を越えるべきでな(、好ましくは30
0を越えるべきでない。これらの高官能価ポリオールの
各々の当量は50〜100であるのが好ましく、さらに
好ましくは60〜100である。
上記の「グリコール」中に配合されるそのような高官能
価ポリオールの合計量は、最終グリコール組成物の数平
均官能価が約1.85〜約2.45、さらに好ましくは
約195〜約220の範囲内となるような量である。
本発明の方法で成分Aとして用いられるプレポリマーは
、19〜25、好ましくは2.0〜23、最も好ましく
は2.01〜225の最終数平均イソシアネート官能価
を有するのが望ましい。
ポリオール、連鎖延長剤及び触媒を含む成分Bは、それ
らの成分を一緒にして均質なブレンドまたは安定分散物
が得られるまで一加℃〜150℃、好ましくは加〜(資
)℃の温度で混合するだけで作られる。このB成分ブレ
ンドは不活性乾燥雰囲気中で調製すべきである。
本発明で使用する連鎖延長剤は、02〜C3o脂肪族、
04〜C3o 環式脂肪族、芳香族、または芳香脂肪族
のポリアミンまたはそれらの組合せであってよい。脂肪
族及び環式脂肪族アミンとして好適に使用されるものは
、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレン
トリアミン、ヘキサメチレンジアミン、アミン末端付き
の分子量500以下のポリオキシプロピレンオリゴマー
、トリメチルへキサメチレンジアミン、イソフオロ/ジ
アミン、1−アミノ−3−アミノ−3,5,5−)リメ
チルシクロヘキサン、完全または部分水素化ジ(アミノ
フェニル)メタン、ピRラジン、水素化メチレンジアミ
ン、ジアミノメタン、及び水素化トルエンジアミンであ
る。これらの中で最も有用なものは、約110℃以下で
液体であるものである。
芳香族ジアミンは好ましい連鎖延長剤である。
一つのアミノ基に対してオルト位置に少なくとも1個の
線状アルキル置換基、及び他方のアミノ基の両オルト位
置に2個の線状アルキル置換基(好ましくは1〜3個の
炭素原子を有するもの)を有する芳香族ジアミンを使用
するのが好ましい。最も好ましいのは、両方のアミン基
のすべてのオルト位置にアルキル置換基を有するもので
ある。
芳香族ジアミンは、他の芳香族及び/または脂肪族ジア
ミンとの混合物としても使用できる。そのような連鎖延
長剤内のイソシアネート反応性芳香族アミン基の主要割
合(50モル%以上)が−級アミン基であるのが好まし
い。しかし、小割合のイソシアネート反応性芳香族アミ
ン基が二級アミンであるような連鎖延長剤を用いること
は、本発明の範囲内である。適当な二級アミンの例とし
ては、N、N’−ジメチルメチン/ジアニリン、N−モ
ノメチル−2,6−)ルエンジアミン、これらの混金物
等がある。
本発明の実施に使用する連鎖延長剤組成物について好ま
しいアミン当量の範囲は、約あ〜約500゜さらに好ま
しくは約50〜約250、最も好ましくは約ω〜約20
0である。これらの当量値は数平均である。本発明の連
鎖延長剤組成物について好ましい数平均のイソシアネー
ト反応性アミン官能価の範囲は、1.8〜3.0、さら
に好ましくは19〜25、最も好ましくは2.0〜2.
2である。
連鎖延長剤組成物中の単官能価成分の濃度は、全体の1
5モル%以下であるのが好ましい。単官能価成分の濃度
は10モル%以下であるのがさらに好ましく、最も好ま
しくは5モル%以下である。
普通広く用いられる連鎖延長剤は、種々の特許文献、例
えば米国特許第3428610 ; 4218543 
;4374210 ; 4396729 ; 4288
564; 4298701 ;4296212 ; 4
379105及び4442235号明細書に記載されて
いる。ジアミン連鎖延長剤の例としては、トルエンジア
ミン(2,4−及び2,6−ジアミノトルエン)、25
−ジアミノキシレン、1.3−ジエチル−2,4−ジア
ミノベンゼン、1,3−ジメチル−2,4−ジアミノベ
ンゼン、2,4−ジアミノメシチレン、1−エチル−2
,6−ジアミノベンゼン、1−メチル−3,5−ジエチ
ル−2,4−ジアミノベンゼン、1−メチル−3,5−
ジエチル−2,6−ジアミノベンゼン、1,3.5− 
)ジエチル−2,6−ジアミツベンゼン、3 、5 、
3’ 、 5’−テトラエチル−4,4’−0アミノジ
フエニルメタン、2,6−ジエチルナフチレン−1,5
−ジアミン、2−エチル−1,3−ジアミノベンゼン、
4.4’−ジアミノジフェニルメタン、1,2−または
1,3−または1,4−7エニレンジアミン、2,4′
−または4.4′−ジアミノジフェニルメタン、ナフチ
レン−1,5−ジアミン、トリフェニルメタン−4,4
’−4“−トリアミン、がある。さらに好ましい連鎖延
長剤は、1,3,5−)ジエチル−2,6−ジアミツベ
ンゼンである。最も広(使用されるアミン連鎖延長剤は
、3,5−ジエチル−2,4−ジアミノトルエンと3,
5−ジエチル−2,6−ジアミノトルエンとの80 :
20 (w/w )混合物である。この混合物は一般に
DETDEと称される。
成分Bにおいて連鎖延長剤と共に用いられるポリオール
は約1000〜約io、oooの分子量を有しており、
約2.0〜約4.0  の官能価を有する当業界周知の
ポリオールのいずれでもよい。所与の組成配合において
使用されるべきポリオールの選択は、最終製品において
要求される特定の高分子物性によって左右される。一般
的には、好ましい官能価は約2.0〜約3.0であり、
そして好ましい分子量は約2000〜約16000であ
る。
使用しうるポリオールとしては、これらに限定されない
が例えば、ポリオキシアルキレンポリエーテル、ポリエ
ステルポリオール、ポリプロピレンオキサイド8と、メ
チレンジアニリン及び/またはポリメチレンポリフェニ
ルアミン類の混合物との反応から誘導されたポリオール
アダクト類(米国特許第3423344 号明細書参照
)、フェノール化合物とホルムアルデヒド及びアルカノ
ールアミンとのマンニッヒ縮合、それに続(プロピレン
オキサイドとの反応により得られるポリオール(例えば
米国特許第3297597  号明細書参照)、ビニル
補強ポリエーテルポリオール(例えばポリエーテルの存
在下にスチレン、またはアクリロニトリル、または類似
のビニルモノマーの重合により得られるもの)、ポリア
セタール類(例えばジエチレングリコールのようなグリ
コールとホルムアルデヒド゛から得られるもの)、ポリ
カーボネート類(例えばブタンジオールとジアリールカ
ーボネートとの反応から誘導されるもの)、ポリエステ
ルアミドゝ類、レゾールポリオール類にュウ・ヨーク、
インターサイエンス社1961年発行W、RoSore
nson等の[Prep、 Methods of P
olymerChem、J、第293頁参照)、及びポ
リブタジェンとブタジェン−アクリロニトリル共重合体
樹脂で第一級ヒドロキシル基を有するもの、がある。
その他の適当なポリオール類の例としては、エチレンオ
キサイド8及びプロピレンオキサイドゝを、開始剤とし
て水、アンモニア、エチレングリコール、フロピレンゲ
リコール、トリメチロールプロパン、アニリン、エタノ
ールアミン、これらの混合物等を用いて(開始剤は後か
ら用いても、−緒に用いてもよい)反応させて得られる
、プロピレノキシーポリエチレノキシでキャンプされた
ジオール類及びトリオール類;スクシン酸、アジピン酸
、セバシン酸、アゼライン酸、フタル酸、イソフタル酸
等の二塩基酸とアルキレングリコール類との反応で得ら
れるポリエステルジオール類:それらの二塩基酸とオキ
シアルキレングリコール類との反応で得られるポリエス
テルポリオール類;(上記二つの場合対応するポリアル
キレンエステルジオール、ポリオキシアルキレンエステ
ルジオール、またはそれらの共重合体が生成する);脂
肪族、芳香族、芳香脂肪族のポリオールと、ホスゲンま
たは環式有機カーボネートとの重合から得られるポリカ
ーボネートジオール及び/またはポリオール類;ビニル
樹脂補強プロピレノキシエエレノキシ・キャップ付きジ
オール及びトリオール類、特にポリアクリロニトリルま
たはスチレン−アクリロニトリル共重合体で補強された
ポリエーテル類、がある。
上記のポリオール類のうちの任意の二つまたはそれ以上
の混合物も使用できる。
成分B中で使用される好ましいポリオールは、ビニル樹
脂で補強したプロピレノキシーエチレノキシ・キャップ
付きのジオール及びトリオール類である。
該ホリプロビレノキシーポリエチレノキシ・キャップ付
きジオール類のポリプロピレノキシ部分の位置は、純粋
な「基本」ポリオール及びそのビニル樹脂補強誘導体の
両者におけるポリエーテル鎖の端部(OH端部)にある
のが望ましい。そのポリエーテルポリオールの中間部、
すなわち主鎖部は、エチレンオキサイド8単位を含んで
いないこと、エチレンオキサイドのキャップの濃度(量
)は可及的に低いことが望ましいが、ヒト80キシル基
端基の主要部分(すなわち少なくともwモル%、好まし
くは少なくとも75モル%、最も好ましくは少なくとも
あモル%)が第一級ヒドロキシル基(少量部分が第二級
ヒドロキシル基)であるようにするのが好ましい。ポリ
オール中のエチレンオキサイド(「キャップ」)の濃度
は、最終ポリオール中の全アルキレンオキサイド8セグ
メントの5重量%以下であるのが好ましい。かかるキャ
ップの濃度は15%(Wl )以下であるのがさらに好
ましい。
本発明の別の一態様においては、B成分を調製するのに
用いるポリマーまたはポリマーブレンド中のヒト80キ
シル基の少量部分をイソシアネート反応性のアミン基で
置き換える。アミン基はポリオールまたはポリオールブ
レンド8のイソシアネート反応性官能価の艶モル%以下
である。これは、例えば、米国特許第3654370号
明細書に記載されたものと類似の方法によってポリオキ
シプロピレンポリオールを部分アミン化することによっ
て達成できる。別法として、少量のアミン末端付きポリ
オキシプロピレンポリエーテルを、成分Bの調製に使用
されるポリオールブレンド中に配合してもよい。
ポリオールブレンドの最終の数平均官能価(ヒドロキシ
ル及びアミン官能価の合計)は、19〜4であるのが好
ましく、さらに好ましくは2〜3であり、そのポリオー
ルブレンド中の単官能価成分の濃度はそのブレンドの加
モル%以下であるのが好ましく、さらに好ましくは10
モル%以下、最も好ましくは5モル%以下である。
成分Bにおいて使用されうる連鎖延長剤及びポリオール
の割合は、広範囲に変わりうるが、成分A及びBの混合
比は、成分B中の活性水素含有基の当量と成分A中のイ
ソシアネート基の合計当量との全体的な比が約0.7〜
1.30の範囲内となるような混合比であることを条件
とする。
本発明の成分B中にはポリオール及び連鎖延長剤以外に
、ヒト80キシル基とイソシアネート基との間の反応の
ための触媒も使用される。一般的には、この触媒は、R
IM工程下で使用されている時の成分B中にそれを導入
することにより添加される。
当業界で慣用されるいずれの触媒も、本発明の目的のた
めに使用できる。例えばサランダース(Saunder
s)等の「ポリウレタンズ、ケミストリィ・アントゝ・
チクノロシイ」、パート■にュウ・ヨーク、インターサ
イエンス社発行、1963年)第228〜232頁、及
びプリティン(Britain)等の「ジャーナル・オ
ズ・アプライド・ポリマー・サイエンス」4巻第207
〜211頁(1960年)参照。
そのような触媒の例としては、ビスマス、鉛、すす、鉄
、アンチモン、ウラニウム、カド8ミウム、コバルト、
トリウム、アルミニウム、水銀、亜鉛、ニッケル、セリ
ウム、モリブデン、バナジウム、銅、マンガン及びジル
コニウムの有機及び無機酸の塩類ならびに有機金属誘導
体;ホスフィン類;及び有機第三級アミン類がある。代
表的な有機すず触媒はオクタン酸第−すず、オレイン酸
第−すず、ジプチルすずジアセテート、ジプチルすずジ
オクトエート、ジプチルすずジラウレート、ジプチルす
ずジラレ−ト、ジプチルすずメルカプトプロピオネート
、ジプチルすずジドデシルメルカプチド、及びジプチル
すずビス(イソオクチルチオグリコレート)である。代
表的な第三級有機アミン触媒は、トリエチルアミン、ト
リエチレンジアミン、N、N、N’、N’−テトラメチ
ルエチレンジアミン、N、N、N’、N’−テトラエチ
ルエチレンジアミン、N−メチルモルホリン、N−エチ
ルモルホリン、N、N、N’、 N’、 W’ −ペン
タメチルグアニジン、N、N、N’、N’−テトラメチ
ル−1,3−ブタンジアミン、N、N−ジメチルエタノ
ールアミン、N、N −uエチルエタノールアミン、N
−メチルジェタノールアミン、N、N−ジメチルシクロ
ヘキシルアミン、上記のものの任意の組合せ混合物であ
る。
好ましい触媒は、オルガノ金属化合物であり、特に上記
のジプチルすず化合物のようなジアルキルすず塩である
。オルガノすず化合物と1種またはそれ以上の第三級ア
ミン触媒との混合物を使用するのが好ましく、そのすず
:第三級アミン窒素の比は、0.01ないし100、好
ましくは0.1ないし10である。
ある特定の場合に用いられる触媒の量は、混合物中のそ
の他の成分の種類、所望の反応時間、及びその他の反応
条件、例えば温度及び混合圧力等によって左右されるこ
とになる。一般的には、使用される触媒の量は、反応混
合物の全重量に基いて、0.01〜5重量%、好ましく
は0.05〜2重量%、あるいは成分Bの全重量の0.
02〜10重量%、好ましくは0,04〜6重量%、最
も好ましくは0.10〜4重世%の範囲内となろう。
さらに加うるに、本発明方法によれば、RIMタイプの
反応における成分Aと成分Bとの広い範囲の重量比を可
能とし、また前記範囲のゲル化時間に調和しうる高圧混
合を行なうその他のいずれのタイプの加工操作において
も成分Aと成分Bとの広い範囲の重量比の使用を可能と
する。従って、反応混合物で使用されるプレポリマーと
ジアミン及びポリオールとの比は種々の因子の一つまた
はそれ以上を調節することにより変えることができる。
これらの因子としては、プレポリマーの遊離イソシアネ
ート含量の調節があシ、プレポリマーのイソシアネート
含量が多くなると、ポリオール及びジアミンの組合せ中
の必要な活性水素含有物質の割合は、前述の範囲内の所
望のイソシアネート:活性水素含有基の比を達成するに
は、高(なる。当業者が容易に認識するその他の因子は
、ポリオールの分子量、成分を調製するのに用いられた
グリコールの分子量、ジアミンの分子量、反応混合物中
に存在するジアミン及びポリオールの割合等である。
本発明方法で使用される前述の反応成分以外に、一般的
には成分B中には、RIM法操作の場合に、分散剤、安
定剤、界面活性剤、難燃剤、顔料、補強剤、繊維、酸化
防止剤のようなその他の随意添加剤が存在してもよい。
そのような任意成分の使用は当業者に周知である。
以下の実施例は本発明によって達成される改善を例示す
るものである。しかし、これらの実施例は、本発明の範
囲を限定するためのものではない。
以下に実施例で使用の用語の定義を述べる。
DETDA:  3,5−ジエチル−2,4−ジアミノ
トルエン及び3,5−ジエチル−2,6−ジアミノトル
エンの80 :20 (w/w )混合物。
この型品はエチル(Ethyl)  社から市販されて
いる。
UL−28:  ライトコ(Witoco)社から入手
できるオルガノすず触媒。
DABCO33ニジプロピレングリコール中のトリエチ
レンジアミンの33%溶液。エア・プロダクツ(Air
 ProductS)社の製品。
LF−168:約143の平均NGO当量を有するウレ
トンイミン変性4,4′−ジフェニルメタンジイソシア
ネート。ルビコン・ケミ カルス(Rubicon Chemicals)社の製
品。
G−5000:分子量500のグリセロール開始ポリオ
キシプロピレントリオール。テキサコ・ケミカル社の製
品。
純粋4.4’−MDI:ルビコン・ケミカルス社から入
手しうる4、4’−)フェニルメタンジイソシアネート
混合グリコールl)ジプロピレングリコール/プロピレ
ングリコール/ブチレンクリ コールの混合物。当量基準で110.810.8そして
重量基準で3.16/1.0/1.8゜トリプロピレン
グリコール: ダウ・ケミカル社から入手。
XAS−10887,00:金型離型剤を含むエチレン
オキサイド8・キャップ・ポリエーテルポリオール。ダ
ウ・ケミカル社から入手。
XAS−10887,01:離型剤を含むエチレンオキ
サイド・キャップ・ポリエーテルポリオ ール。ダウ・ケミカル社から入手。
XAS −10888,02:離型剤を含むエチレンオ
キサイド・キャップ・ポリエーテルポリオ ールのブレンドゝ。ダウ・ケミカル社から入手。
LHT −34:分子量5000のポリオキシプロピレ
ントリオール。ユニオン・カーバイト9社から入手。
実施例1〜3 実施例1のプレポリマー(成分A)を下記のようにして
製造した。純粋4,4/−MDI  を87.38ポン
)゛(51,4部)ヲ加ガロン・ステンレス鋼釜に仕込
み、これを80℃に加熱した。12.4  ポンドゝ(
7゜3部)のトリプロピレングリコール、456s、1
ントゝ(26,85部)のrXAs −10887,0
1」  ポリオール及び7.6ポ7 )゛(7,47m
 ) (7) rXAs −10887,OOJ 、N
リオールからなるポリオールをブレンド8し、その混合
物を上記MDIへ添加した。得られた反応混合物を80
℃(176下)に1時間維持し、その後にその混合物’
1140”Fまで冷却した。この混合物が140下まで
冷却した後に、17ポン)S(10,0部)のウレトン
イミン変性4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネー
) 「LF−168J を添加した。この混合物を約5
分後に55ガロン・ドラム中へ流出取り出した。同じ原
料及び操作の仕込も実施した。これら二つの仕込から得
られたプレポリマーを混合した。
実施例2の成分Aは、実施例1のプレポリマーの製造に
用いたのと同じ操作で製造したが、原料の量は下記の通
、シに変えて実施した。
重量(ポンド)   部 純粋4.4’ −MDI       72.76  
   42.8トリプロピレングリコール     1
0.06       5.92XAS−10887,
0145,6526,85XAS−10887,007
,604,47LP−16834,020,0 実施例2の成分Aは一つの仕込のみで製造した。
実施例3の成分Aは、下記の通りに製造した。
100ガロンの反応器に、236.9ポンド(47,3
8部)の[純粋j 4,4’−MDI  を仕込み、次
いで150下に加熱した。23.1ポン)”(4,62
部)の混合グリコール、及び140ポンド″(28,0
部)のG−5000(グリセロール開始ポリオキシプロ
ピレン)からなるポリオールを5分間にわたり反応器へ
添加し、次いで仕込物の温度ヲ80℃(176下)に上
げた。しかし、発熱反応のために仕込物の温度は176
下・から上方へ184下まで、下方へ170下まで45
分間の間に変動した。仕込物が170下になったときに
、100ポンド”(20部)のウレトンイミン変性4.
4’−ジフェニルメタンジイソシアネート「LP−16
8jを添加した。加分後、仕込物が150下に冷却し、
次いでこれ全55ガロンのドラムに流出取り出した。
実施例1,2及び3の成分Bは、下表に示した量の成分
のブレンドゝであった。[シンシナチ・ミリクロン・ミ
ニ・リム(cincinati MilicronMi
ni Rim) 90 J機〔ファイヤ・バード(Fi
rebird)  ファシア具付属〕の上に配置したそ
れぞれの貯槽に成分A及び成分B6移した。本発明の成
分A及びB’(H約95下に維持した。金型温度を15
5〜160下に維持した。射出流量は5゜5であった。
成形品を下表に示した時間で金型から突き出した。成形
品は下表に示した特性を示した。
実施例 純粋4.4’−MDI51,4   42,8   4
7.38混合グリコールl      −−−−4,6
2トリプロピレングリコール   7.3     5
.92LP−168102020 LHT−3428 XAS−10887,0026,8526,85XAS
−10887,014,474,47−−NCO含量(
%)      16.25   16.67   1
7.85粘度;センチポイズ(25℃)2665   
 1909    2493成分B(重量%) XAS−10888,02*78.82   78.2
8   80.00DETDA         21
.18   21.72   20.00UL−280
,0750,0750,075DABCO33LV  
    O,0750,0750,075ノート8ブロ
ツク %       42.6      42.8
      419A/B比 A/B      O,
8200,8170,727加工処理 成分A 温度″F     83    85    
95成分B 温度下    115    113  
  95金型温度下    150−155  150
−155 155−160射出速度(ポンド″/秒) 
   6.0     6.0     5.5離型時
間(秒)      30    30    20−
30二回折シ試験 微細ひび  なし 有  なし 遅(なし 非常に遅(
ひび割れ  なし 有  なし なし  なし  なし
性質 伸率%    312 277 312硬度(ショアD
)     48−50 50−55 48−54曲げ
モジュラスpsi X 103 73下        27.6   27.9   
31.6158下        17.1   19
.2   21.1−20下        54,3
   54.1   55.1曲げモジ−ラス比 (−20/150下)       3.17   2
.82   2.61上記実施例1及び2は先行技術の
処方組成のものであるが、実施例3は本発明による処方
組成のものである。本発明によるポリウレア−ポリウレ
タン成形品は改善された熱たわみ特性ならびに増大した
曲げモジ−ラスを有する。
手続補正書 昭和62年特許願第138824号 2、発明の名称 ポリウレア−ポリウレタン及びその成形品の製法3゜補
正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 名 称  アイシーアイ・アメリカス中インコーポレー
テッド4、代理人 住 所  東京都千代田区大手町二丁目2番1号新大手
町ビル 206号室 5、補正の対象 出願人の代表者基を記載した願書 委任状及訳文

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)触媒の存在下に、 (a)ポリオール、 (b)適宜な連鎖延長剤、及び (c)約1.4〜約4.0の数平均イソシアネート官能
    価及び70〜約100の当量を有し、かつ少なくとも5
    0モル%のジイソシアネートを含む芳香族ポリイソシア
    ネートから誘導された有機ポリイソシアネートプレポリ
    マー を反応させることからなるポリウレア−ポリウレタンの
    製法であって: 有機ポリイソシアネートプレポリマーは、芳香族ポリイ
    ソシアネートを、 (i)600〜12000の分子量及び1.8〜5の数
    平均官能価を有するポリオキシプロピレンポリオール及
    び (ii)約70〜約450の数平均分子量を有するグリ
    コールを、 上記(ii)のグリコール:上記(i)のポリオキシプ
    ロピレンポリオールの重量比を約0.01ないし約1.
    00として反応させることからなる方法により作られた
    ものであることを特徴とする上記ポリウレア−ポリウレ
    タンの製法。
  2. (2)グリコールは、グリコール以外に450以下の分
    子量及び2〜5の数平均官能価を有するポリオールを含
    む組成であり、かつそのポリオールがその組成の数平均
    ヒドロキシル官能価を約1.85〜約2.45とするよ
    うな量で存在する特許請求の範囲第1項記載の製法。
  3. (3)連鎖延長剤は芳香族ジアミンよりなる特許請求の
    範囲第1または2項記載の製法。
  4. (4)グリコールはトリプロピレングリコールとジプロ
    ピレングリコールとの混合物からなる特許請求の範囲第
    1、2または3項記載の製法。
  5. (5)グリコールは3種のグリコールの混合物からなり
    、各々のグリコールがそのグリコール混合物の少なくと
    も15モル%をなす特許請求の範囲第1〜4項のいずれ
    かに記載の製法。
  6. (6)グリコール:ポリオキシプロピレングリコールの
    重量比は、約0.05ないし約0.50である特許請求
    の範囲第1〜5項のいずれかに記載の製法。
  7. (7)有機ポリイソシアネートプレポリマーは、約19
    〜約25の最終数平均イソシアネート官能価を有し;芳
    香族イソシアネートは約1.9〜3.0のイソシアネー
    ト基数平均官能価及び約85〜約500の当量を有しそ
    して少なくとも80モル%のジイソシアネートを含み;
    ポリオキシプロピレンポリオールは1000〜4000
    の当量及び2〜3の数平均官能価を有し;そしてグリコ
    ールは約100〜250の分子量を有する特許請求の範
    囲第1〜6項のいずれかに記載の製法。
  8. (8)有機ポリイソシアネートプレポリマーは約2.0
    〜約2.3の最終数平均イソシアネート官能価を有し;
    芳香族イソシアネートは約2.0〜約2.5のイソシア
    ネート基数平均官能価、約87〜約350の当量を有し
    そして少なくとも90モル%のジイソシアネートを含み
    ;そしてグリコール:ポリオキシプロピレンポリオール
    の重量比は約0.1ないし約0.3である特許請求の範
    囲第7項に記載の製法。
  9. (9)(i)約1.8〜4.0の数平均イソシアネート
    官能価、約70〜約1000の当量を有し、少なくとも
    50モル%のジイソシアネートを含む芳香族ポリイソシ
    アネート、 (ii)約600〜12000の分子量及び約1.8〜
    約5の数平均官能価を有するポリオキシプロピレンポリ
    オール、及び (iii)約60〜450の数平均分子量を有するグリ
    コール、からなり、(iii)のグリコール:(ii)
    のポリオキシプロピレンポリオールの重量比が約0.0
    1〜約1.00である反応体の反応生成物である有機ポ
    リイソシアネートプレポリマーを含む流れA;と 約1000〜約10,000の分子量及び2.0〜4.
    0の官能価を有するポリオール、連鎖延長剤及び、ヒド
    ロキシル基とイソシアネート基との間の反応のための触
    媒を含む流れB; とを高圧下に反応射出成形工程で混合することからなり
    、 かつ流れAとBとを、流れBの1重量部当り流れAが約
    0.3〜約3.0重量部となり、そして「流れA中のイ
    ソシアネート基」:「流れB中の活性水素含有基の合計
    」の比が約0.75〜約1.30であるような重量比で
    混合し、反応させることを特徴とするポリウレア−ポリ
    ウレタン成形品の製法。
  10. (10)連鎖延長剤は芳香族及び脂肪族ポリアミンの混
    合物であり、約1.90〜2.25の数平均アミン官能
    価及び250またはそれ以下の数平均アミン当量を有す
    る特許請求の範囲第9項に記載の製法。
JP62138824A 1986-06-02 1987-06-02 ポリウレア−ポリウレタン及びその成形品の製法 Pending JPS6317919A (ja)

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