JPWO2010035579A1 - Method for producing polyurethane resin - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリイソシアネートと、多価アルコールと多価カルボン酸とを用いて、エステルカ反応を促進する金属酸化物、ゼオライト、ヘテロポリ酸の酸性塩などから選ばれる固体酸触媒(A)の存在下で製造されたポリエステルポリオールとを含むことを特徴とする着色が少なく耐湿熱強度保持率に優れた硬化物が得られ、ウレタン化反応をコントロール可能なポリウレタン樹脂組成物及びそれを用いて得られた成形品を提供するものである。In the present invention, a polyisocyanate, a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid are used, and in the presence of a solid acid catalyst (A) selected from a metal oxide, zeolite, heteropolyacid acidic salt, etc. that promotes ester reaction. A cured product excellent in moisture and heat resistance retention with little coloration, characterized in that it contains a polyester polyol produced with a polyurethane polyol composition and a polyurethane resin composition capable of controlling the urethanization reaction, and obtained using the same A molded article is provided.

Description

本発明は、着色が少なく耐湿熱強度保持率に優れた硬化物が得られ、ウレタン化反応をコントロール可能なポリウレタン樹脂組成物及びその成形品に関する。   The present invention relates to a polyurethane resin composition capable of controlling a urethanization reaction, and a molded product thereof, which is capable of obtaining a cured product with little coloration and excellent moisture heat resistance retention.

ポリウレタン樹脂は、ポリイソシアネートとポリオールとから製造されており、ポリオールとして特にポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールを用いたポリウレタン樹脂が多くの用途に用いられている。このポリエステルポリオールの製造は、チタン系もしくは錫系の均一系触媒を用いて行われている。このような均一系触媒は、ポリオール中に完全に混合すること、またポリエステルポリオールとポリイソシアネートとのウレタン化反応時においても触媒として機能することにより、ウレタン化反応を制御することが難しいという問題があり、さらに、この残存触媒の影響でウレタン樹脂が着色してしまい、結果、品質が低下するという問題がある。 The polyurethane resin is produced from a polyisocyanate and a polyol, and a polyurethane resin using a polyether polyol or a polyester polyol as the polyol is used in many applications. This polyester polyol is produced using a titanium-based or tin-based homogeneous catalyst. Such a homogeneous catalyst has a problem that it is difficult to control the urethanization reaction by completely mixing in the polyol and also functioning as a catalyst during the urethanization reaction between the polyester polyol and the polyisocyanate. In addition, there is a problem that the urethane resin is colored by the influence of the residual catalyst, resulting in a decrease in quality.

こうしたことから、ポリウレタン樹脂製造用ポリエステルポリオールの製造は、溶媒中プロトン性強酸触媒の存在下でポリエステルポリオールを製造後、塩基性物質を添加し、触媒を沈殿・分離し、さらに洗浄することで触媒を除去することが試みられている(特許文献1)。また、リン化合物を添加して触媒を失活させる方法が試みられている(特許文献2)。しかし、これらの方法は、作業工程が多く、かつ該ポリオール中に残留した触媒を充分に除去、または失活させることができないといった問題がある。
特開平06−256461号公報 特開平05−239201号公報
For this reason, polyester polyols for polyurethane resin production are produced by adding polyesters in the presence of a protonic strong acid catalyst in a solvent, adding a basic substance, precipitating and separating the catalyst, and further washing. Attempts have been made to remove (Patent Document 1). In addition, a method of deactivating a catalyst by adding a phosphorus compound has been attempted (Patent Document 2). However, these methods have a problem that there are many work steps and the catalyst remaining in the polyol cannot be sufficiently removed or deactivated.
Japanese Patent Laid-Open No. 06-256461 JP 05-239201 A

本発明の目的は、残存触媒がないポリエステルポリオールの使用により、触媒フリータイプのポリエステルポリオールを製造することで、耐湿熱強度保持率(耐加水分解性)に優れ、ウレタン化反応の制御が容易、かつ極めて着色の少ないポリウレタン樹脂組成物及びその成形品を提供することにある。   The purpose of the present invention is to produce a catalyst-free type polyester polyol by using a polyester polyol having no residual catalyst, which is excellent in moisture and heat resistance retention (hydrolysis resistance) and easy to control the urethanization reaction. Another object of the present invention is to provide a polyurethane resin composition with very little coloring and a molded product thereof.

本発明者らは、分離可能な触媒を用いて製造したポリエステルポリオールをウレタン原料とすることについて、鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ポリイソシアネートと、多価アルコールと多価カルボン酸とを用いて固体酸触媒(A)の存在下で製造されたポリエステルポリオールとを含むことを特徴とするポリウレタン樹脂組成物及びその成形品に関する。
As a result of intensive studies on the use of a polyester polyol produced using a separable catalyst as a urethane raw material, the present inventors have completed the present invention.
That is, the present invention includes a polyurethane resin composition comprising a polyisocyanate, a polyester polyol produced using a polyhydric alcohol and a polyvalent carboxylic acid in the presence of a solid acid catalyst (A), and It relates to the molded product.

本発明は、固体酸触媒(A)を用いて製造されたポリエステルポリオールを使用することにより、触媒の除去が容易となり、結果、触媒フリーなポリエステルポリオールが得られ、さらに、この触媒フリーなポリエステルポリオールの使用により、ウレタン化反応の制御が容易となり、着色が少なく耐湿熱強度保持率に優れたポリウレタン樹脂を得ることのできるポリウレタン樹脂組成物及びその成形品を提供することができる。   In the present invention, by using the polyester polyol produced using the solid acid catalyst (A), the catalyst can be easily removed, and as a result, a catalyst-free polyester polyol is obtained. The use of can facilitate the control of the urethanization reaction, and can provide a polyurethane resin composition and a molded product thereof that can obtain a polyurethane resin that is less colored and excellent in moisture and heat resistance retention.

本発明で使用するポリイソシアネートは、通常ポリウレタン樹脂に使用されるもので、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またはこれらの混合物、m−もしくはp−フェニレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、テトラメチレン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、ジフエニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメチル−ジフェニルメタン−4,4−ビフェニレンジイソシアネート、3,3−ジクロル−4,4−ビフェニレンジイソシアネート、4,4−ビフェニレンジイソシアネートまたは1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリジンシイソシアネート、イホソロンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、トルイジンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、及びジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネートおよびこれらの各種誘導体が挙げられる。また、下記のポリオールと、前記いずれかのポリイソシアネートとを反応させた末端がイソシアネート基であるウレタンプレポリマーも挙げられる。   The polyisocyanate used in the present invention is usually used for polyurethane resins. For example, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate or a mixture thereof, m- or p-phenylene diisocyanate, p -Xylene diisocyanate, ethylene diisocyanate, tetramethylene-1,4-diisocyanate, hexamethylene-1,6-diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, 3,3'-dimethyl-diphenylmethane-4,4-biphenylene diisocyanate, 3,3-dichloro-4,4-biphenylene diisocyanate, 4,4-biphenylene diisocyanate or 1,5-naphthalene diisocyanate, tolidine diisocyanate, ifosolone diisocyanate Cyclohexane diisocyanate, toluidine diisocyanate, crude diphenylmethane diisocyanate, and diphenylmethane diisocyanate are triphenylmethane triisocyanate and their various derivatives. Moreover, the urethane prepolymer whose terminal which made the following polyol and one of the said polyisocyanates react is an isocyanate group is also mentioned.

本発明で使用する固体酸触媒(A)を用いて製造されたポリエステルポリオールとは、通常使用される多価カルボン酸と多価アルコールとを固体酸触媒(A)の存在下で反応させて得られるものである。この触媒(A)は固体であり、ろ過等で容易に分離することができる。ポリエステルポリオールを使用するには、好ましくは、ろ過(吸引ろ過、限外ろ過、加圧ろ過等)又は遠心分離等により、反応生成物であるポリエステルポリオールから固体酸触媒(A)を除いたものである。これにより、触媒のウレタン化反応への影響は全くなく、容易にウレタン化反応の制御が可能となるウレタン樹脂が製造できる。   The polyester polyol produced using the solid acid catalyst (A) used in the present invention is obtained by reacting a commonly used polyvalent carboxylic acid with a polyhydric alcohol in the presence of the solid acid catalyst (A). It is what This catalyst (A) is a solid and can be easily separated by filtration or the like. In order to use the polyester polyol, the solid acid catalyst (A) is preferably removed from the polyester polyol as the reaction product by filtration (suction filtration, ultrafiltration, pressure filtration, etc.) or centrifugation. is there. Thereby, there is no influence on the urethanation reaction of the catalyst, and a urethane resin that can easily control the urethanation reaction can be produced.

前記固体酸触媒(A)とは、エステル化反応を促進させる機能を有し、常温〜300℃の温度領域で固体状であり、その平均粒径は、1μm〜3cmである触媒であればいずれのものでも良い。   The solid acid catalyst (A) has a function of promoting the esterification reaction, is solid in a temperature range of room temperature to 300 ° C., and has an average particle diameter of 1 μm to 3 cm. May be good.

本発明で用いることのできる固体酸触媒(A)としては、金属酸化物、ゼオライト、ヘテロポリ酸の酸性塩などが挙げられる。好ましくは金属酸化物である。 Examples of the solid acid catalyst (A) that can be used in the present invention include metal oxides, zeolites, and acid salts of heteropolyacids. A metal oxide is preferable.

本発明で使用する固体酸触媒(A)が、金属酸化物である場合、金属酸化物担体(A1)表面に担持金属酸化物(A2)を担持してなる複合金属酸化物からなる固体酸触媒(A)、または金属酸化物担体(A1)表面に非金属化合物(A3)を担持してなる金属酸化物からなる固体酸触媒(A)であることが好ましい。この場合、この金属酸化物担体(A1)としては、触媒の設計・装飾の容易性、触媒能を充分に発揮するか否かなどの点から、ジルコニア(二酸化ジルコニウム、ZrO2)、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al23)、チタニア(TiO2)、シリカ・アルミナ(SiO2・Al23)、マグネシア(MgO)、酸化スズ(SnO2、SnO)、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化鉄(Fe23、Fe34)、珪藻土、コージェライト又はゼオライトから少なくとも1種以上を選び用いることができる。これらの使用は、1種だけでなく、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等では2種以上を化学的に複合化した酸化物担体であっても良い。When the solid acid catalyst (A) used in the present invention is a metal oxide, the solid acid catalyst is composed of a composite metal oxide in which the supported metal oxide (A2) is supported on the surface of the metal oxide support (A1). It is preferable that the solid acid catalyst (A) is composed of a metal oxide (A) or a metal oxide carrier (A1) having a nonmetallic compound (A3) supported on the surface thereof. In this case, as the metal oxide support (A1), zirconia (zirconium dioxide, ZrO 2 ), silica (SiO 2 ) are used from the viewpoints of easiness of catalyst design / decoration and whether or not the catalyst ability is sufficiently exhibited. 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), silica-alumina (SiO 2 .Al 2 O 3 ), magnesia (MgO), tin oxide (SnO 2 , SnO), hafnium oxide (HfO 2 ) At least one selected from iron oxide (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ), diatomaceous earth, cordierite, or zeolite can be used. These uses may be not only one type, but also an oxide carrier obtained by chemically combining two or more types of silica, alumina, titania, zirconia and the like.

また、前記担持させる金属酸化物(A2)の金属元素としては、モリブデン、タングステン、タンタルなどが挙げられ、担持金属酸化物(A2)としては、モリブデン酸化物(MoO3など)、タングステン酸化物(WO3など)、タンタル酸化物(Ta25など)等が挙げられる。この担持金属酸化物(A2)は、必要に応じて任意の元素をさらに1種類あるいはそれ以上の種類を併用して担持させ複合化したものであっても良い。これら複合化しても良い任意の元素としてはケイ素、アルミニウム、リン、タングステン、セシウム、ニオブ、チタン、スズ、銀、銅、亜鉛、クロム、テルル、アンチモン、ビスマス、セレン、鉄、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、セリウム、マンガン、コバルト、ヨウ素、ニッケル、ランタン、プラセオジウム、ネオジウム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムなどが挙げられる。非金属化合物(A3)としては、硫酸根含有化合物、またはリン酸根含有化合物のいずれか、またはこれら併用したものである。Examples of the metal element of the metal oxide (A2) to be supported include molybdenum, tungsten, and tantalum. Examples of the supported metal oxide (A2) include molybdenum oxide (such as MoO 3 ) and tungsten oxide ( WO 3 etc.), tantalum oxide (Ta 2 O 5 etc.) and the like. The supported metal oxide (A2) may be a composite in which an arbitrary element is further supported in combination with one or more kinds as required. These optional elements that can be combined include silicon, aluminum, phosphorus, tungsten, cesium, niobium, titanium, tin, silver, copper, zinc, chromium, tellurium, antimony, bismuth, selenium, iron, magnesium, calcium, vanadium. , Cerium, manganese, cobalt, iodine, nickel, lanthanum, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and the like. The nonmetallic compound (A3) is either a sulfate group-containing compound or a phosphate group-containing compound, or a combination thereof.

本発明の固体酸触媒(A)としてヘテロポリ酸の酸性塩を用いる場合、ヘテロポリ酸の酸性塩とは、2種以上の無機酸素酸が縮合して生成した酸の酸性金属塩及び酸性オニウム塩である。このヘテロポリ酸のヘテロ原子としては、リン、ケイ素、ホウ素、アルミニウム、ゲルマニウム、チタニウム、ジルコニウム、セリウム、コバルト、クロム及びイオウが挙げられる。またポリ原子としてはモリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、及びタンタルが挙げられる。これらのヘテロポリ酸は従来公知であり、常法により製造できる。本発明で使用できるヘテロポリ酸としては、公知のヘテロポリ酸が例示でき、例えばリンモリブデン酸、リンタングステン酸、ケイ素モリブデン酸、及びケイ素タングステン酸が挙げられる。これらのヘテロポリ酸の中でもH3PMox12-x40またはH4SiMox12-x40(式中xは1≦x≦12の整数)で表される、ヘテロ原子がリンまたはケイ素、ポリ原子がモリブデンまたはモリブデンとタングステンとの混合配位からなるヘテロポリ酸が、酸性金属塩または酸性オニウム塩とした時のエステル化触媒の性能が良好であり、特に好ましい。When an acid salt of a heteropolyacid is used as the solid acid catalyst (A) of the present invention, the acid salt of a heteropolyacid is an acid metal salt and an acid onium salt of an acid formed by condensation of two or more inorganic oxygen acids. is there. Examples of the heteroatoms of the heteropolyacid include phosphorus, silicon, boron, aluminum, germanium, titanium, zirconium, cerium, cobalt, chromium and sulfur. Poly atoms include molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, and tantalum. These heteropolyacids are conventionally known and can be produced by conventional methods. Examples of the heteropolyacid that can be used in the present invention include known heteropolyacids such as phosphomolybdic acid, phosphotungstic acid, silicon molybdic acid, and silicon tungstic acid. H 3 PMo x W 12-x O 40 or H 4 SiMo x W 12-x O 40 Among these heteropolyacids (wherein x is an integer of 1 ≦ x ≦ 12) represented by a hetero atom phosphorus or The performance of the esterification catalyst when silicon or a heteropolyacid whose polyatom is composed of molybdenum or mixed coordination of molybdenum and tungsten is an acid metal salt or an acid onium salt is particularly preferable.

ヘテロポリ酸の酸性金属塩としては、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、などのアルカリ金属塩、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属塩、銅、銀、亜鉛、水銀などの遷移金属塩、さらにアルミニウム、タリウム、スズ、鉛などの典型元素の塩が挙げられる。また、ヘテロポリ酸の酸性オニウム塩としては、アミン塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩などが挙げられる。なお、ヘテロポリ酸の酸性塩における水素原子の置換数は特に限定されない。その使用法についても特に制限は無く、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、珪藻土、ゼオライト、チタニア、ジルコニア、炭化ケイ素、活性炭などの担体に担持して用いても良い。 Examples of acidic metal salts of heteropolyacid include alkali metal salts such as sodium, potassium, rubidium and cesium, alkaline earth metal salts such as beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium, transitions such as copper, silver, zinc and mercury Metal salts, and salts of typical elements such as aluminum, thallium, tin and lead can be mentioned. Examples of the acidic onium salt of the heteropoly acid include amine salts, ammonium salts, and phosphonium salts. The number of hydrogen atom substitutions in the acid salt of the heteropolyacid is not particularly limited. There are no particular restrictions on the method of use, and it may be supported on a carrier such as silica, alumina, silica alumina, diatomaceous earth, zeolite, titania, zirconia, silicon carbide, activated carbon and the like.

固体酸触媒(A)としてゼオライトを用いる場合、ゼオライトは結晶性のアルミノシリケートであり、その基本構造単位は、ケイ素及びアルミニウム陽イオンと酸素陰イオンの四面体である。これらの四面体は、各酸素陰イオンが、それぞれ他のシリカまたはアルミナ四面体に共有されるように結合していく。三次元的に形成された結晶格子が、ゼオライト骨格の構造単位となる。この規則的な配列により得られる骨格構造は、大きな表面積をもつ細孔構造となる。シリカとアルミナの四面体の幾何学的配列の仕方によって100種類以上のゼオライトがあるが、その中でもモルデナイト型、ZSM−5型、β型、フォージャサイト型などの対イオンが水素であるものが好ましい。 When zeolite is used as the solid acid catalyst (A), the zeolite is a crystalline aluminosilicate, and its basic structural unit is a tetrahedron of silicon and aluminum cations and oxygen anions. These tetrahedra are bound so that each oxygen anion is shared by other silica or alumina tetrahedra. A crystal lattice formed three-dimensionally becomes a structural unit of the zeolite framework. The skeleton structure obtained by this regular arrangement becomes a pore structure having a large surface area. There are more than 100 types of zeolites depending on the geometric arrangement of the tetrahedron of silica and alumina. Among them, mordenite type, ZSM-5 type, β type, faujasite type, etc., whose counter ion is hydrogen. preferable.

本発明で使用するポリエステルポリオールは、前記の金属酸化物担体(A1)と担持する金属元素を含む酸化物(A2)とから得られる固体酸触媒(A)、ヘテロポリ酸、ゼオライトのいずれか又はこれらを2種類以上併用して製造したポリエステルポリオールである。好ましくは金属酸化物担体(A1)と担持する金属酸化物(A2)とを含む固体酸触媒(A)である。   The polyester polyol used in the present invention is one of the solid acid catalyst (A), heteropolyacid, zeolite obtained from the metal oxide carrier (A1) and the oxide (A2) containing the metal element to be supported, or these Is a polyester polyol produced by using two or more of these together. A solid acid catalyst (A) comprising a metal oxide support (A1) and a supported metal oxide (A2) is preferred.

前記固体酸触媒(A)としては、前記固体酸触媒の金属酸化物担体(A1)が、ジルコニアで、担持する金属酸化物(A2)が三酸化モリブデンであるものが特に好ましい。   The solid acid catalyst (A) is particularly preferably one in which the metal oxide support (A1) of the solid acid catalyst is zirconia and the supported metal oxide (A2) is molybdenum trioxide.

前記固体酸触媒(A)の酸強度は、ハメットの酸度関数H0で表すと、H0が−3〜−9である。ハメットの酸度関数H0は、水溶液の酸・塩基の強さがpHで表されるように、固体表面の酸・塩基点の強度を表す指標になる。この関数は、水溶液中ではpH=H0であるため、その強度が直感的に理解され、また、実験操作が簡便であるため広く受け入れられている。H0の値が小さい程強い酸性を示し、H0の値が大きい程強い塩基性を示す。本発明における反応系では、本発明の固体酸触媒(A)のH0が−3より大き過ぎると触媒活性を示さず反応が進行しにくくなる。一方、本発明の固体酸触媒(A)のH0が−9より小さ過ぎるとグリコールの分子内脱水による炭素−炭素二重結合の生成、さらにはこの二重結合とグリコールによるエーテル化反応などの副反応を起こすおそれがあり好ましくないからである。When the acid strength of the solid acid catalyst (A) is expressed by Hammett acidity function H 0 , H 0 is −3 to −9. Hammett's acidity function H 0 is an index representing the strength of acid / base points on the surface of a solid so that the strength of acid / base of an aqueous solution is represented by pH. Since this function is pH = H 0 in an aqueous solution, its strength is intuitively understood, and it is widely accepted because the experimental operation is simple. A smaller H 0 value indicates stronger acidity, and a higher H 0 value indicates stronger basicity. In the reaction system of the present invention, if H 0 of the solid acid catalyst (A) of the present invention is larger than −3, the catalytic activity is not exhibited and the reaction is difficult to proceed. On the other hand, if H 0 of the solid acid catalyst (A) of the present invention is too smaller than −9, a carbon-carbon double bond is generated by intramolecular dehydration of glycol, and further, an etherification reaction by this double bond and glycol, etc. This is because a side reaction may occur, which is not preferable.

前記酸度関数とは、溶液の酸塩基の強さを定量的に表わす数値のひとつで、溶液が水素イオンを与える能力、または水素イオンを受け取る能力を示す関数であり、酸についてはルイス・ハメットによるハメットの酸度関数が一般的に用いられ、溶液が中性塩基にプロトンを移動させる傾向を表現している。
ハメットの酸度関数は、電気的に中性の塩基Bが水溶液中で下記式のように結合する。
B + H+ ⇔ BH+
そして、BH+の酸解離定数をpKBH+とし、Bをある溶液に入れたときH+と結合する割合をCBH+、結合しない割合をCBとすると、ハメットの酸度関数(H0)は下記式で表される。
0=−pKBH+ +log(CBH+/CB)
本発明で使用する固体酸触媒(A)のハメットの酸度関数(H0)は、好ましくは−3〜−9のものである。ハメットの酸度関数(H0)は、水溶液の酸・塩基の強さがpHで表されるように、固体表面の酸・塩基点の強度を表す指標になる。この関数は、水溶液中ではpH=H0であるため、その強度が直感的に理解され、また、実験操作が簡便であるため広く受け入れられている。H0の値が小さい程強い酸性を示し、H0の値が大きい程強い塩基性を示している。
本発明におけるエステル化反応系では、固体酸触媒(A)の酸度関数(H0)が−3より大き過ぎると触媒活性を示さず、エステル化反応が進行しにくくなり、ポリエステル製造触媒として使用できない。一方、本発明の固体酸触媒(A)の酸度関数(H0)が−9より小さ過ぎるとグリコールの分子内脱水による炭素−炭素二重結合の生成、さらにはこの二重結合とグリコールによるエーテル化反応などの副反応を起こすおそれがあり、ポリエステル製造固体酸触媒として好ましくないからである。
The acidity function is a numerical value that quantitatively represents the strength of the acid-base of the solution, and is a function that indicates the ability of the solution to give hydrogen ions or receive hydrogen ions, and the acid is determined by Lewis Hammett. Hammett acidity functions are commonly used to describe the tendency of a solution to transfer protons to a neutral base.
As for Hammett's acidity function, an electrically neutral base B is bonded in an aqueous solution as shown in the following formula.
B + H + B BH +
Then, assuming that the acid dissociation constant of BH + is pKBH +, the ratio of binding B to H + when it is put in a solution is CBH +, and the ratio of nonbonding is CB, Hammett's acidity function (H 0 ) is expressed by the following equation. Is done.
H 0 = −pKBH + + log (CBH + / CB)
The Hammett acidity function (H 0 ) of the solid acid catalyst (A) used in the present invention is preferably -3 to -9. Hammett's acidity function (H 0 ) is an index representing the strength of acid / base points on the surface of a solid so that the strength of acid / base of an aqueous solution is represented by pH. Since this function is pH = H 0 in an aqueous solution, its strength is intuitively understood, and it is widely accepted because the experimental operation is simple. The smaller the H 0 value, the stronger the acidity, and the larger the H 0 value, the stronger the basicity.
In the esterification reaction system in the present invention, if the acidity function (H 0 ) of the solid acid catalyst (A) is more than -3, the catalytic activity is not exhibited, the esterification reaction is difficult to proceed, and it cannot be used as a polyester production catalyst. . On the other hand, if the acidity function (H 0 ) of the solid acid catalyst (A) of the present invention is too smaller than −9, a carbon-carbon double bond is formed by intramolecular dehydration of glycol, and further an ether by this double bond and glycol. This is because there is a risk of causing a side reaction such as a conversion reaction, which is not preferable as a solid acid catalyst for polyester production.

<NH3−TPD測定によるハメットの酸度関数(H0)の測定方法>
(測定方法):
試料として固体酸触媒 0.1gを日本ベル製TPD-AT-1型昇温脱離装置の石英セル(内径10 mm)にセットし、ヘリウムガス (30 cm3 min-1, 1 atm)流通下で423 K (150℃)まで5 K min-1で昇温し、423 Kで3時間保った。その後ヘリウムガスを流通させたまま373 K (100℃)まで7.5 K min-1で降温した後に真空脱気し、100 Torr (1 Torr = 1/760 atm = 133 Pa)のNH3を導入して30分間吸着させ、その後12 分間脱気した後に水蒸気処理を行った。水蒸気処理としては、373 Kで約25 Torr (約3 kPa)の蒸気圧の水蒸気を導入、そのまま30分間保ち、30分間脱気、再び30分間水蒸気導入、再び30分間脱気の順に繰り返した。その後ヘリウムガス 0.041 mmol s-1 (298 K, 25℃, 1 atmで60 cm3 min-1に相当する)を減圧(100 Torr)を保ちながら流通させ、373 Kで30分間保った後に試料床を10 K min-1で983 K (710℃)まで昇温し、出口気体を質量分析計(ANELVA M-QA 100F)で分析した。
測定に際しては質量数(m/e) 2, 4, 14, 15, 16, 17, 18, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 44のマススペクトルを全て記録した。終了後に1 mol %-NH3/He標準ガスをさらにヘリウムで希釈してアンモニアガス濃度0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 mol %、合計流量が0.041 mmol s-1となるようにして検出器に流通させ、スペクトルを記録し、アンモニアの検量線を作成して検出器強度を補正した。昇温脱離時に測定した主な各質量スペクトルのアンモニア離脱TPDスペクトルから、実測に基づく1点法で、ピーク面積から酸量、ピーク位置などから平均酸強度を決定する。酸量と酸強度(ΔH)を算出し、酸度関数(H0)を計算して求める。
<Measurement method of Hammett acidity function (H 0 ) by NH 3 -TPD measurement>
(Measuring method):
Set 0.1 g of solid acid catalyst as a sample in a quartz cell (inner diameter: 10 mm) of TPD-AT-1 thermal desorption equipment manufactured by Nippon Bell, and helium gas (30 cm 3 min -1 , 1 atm) under flow The temperature was raised to 423 K (150 ° C.) at 5 K min −1 and kept at 423 K for 3 hours. Then, while helium gas was circulated, the temperature was lowered to 7.5 K min -1 to 373 K (100 ° C), vacuum degassing, and 100 Torr (1 Torr = 1/760 atm = 133 Pa) NH 3 was introduced. It was allowed to adsorb for 30 minutes and then degassed for 12 minutes before steaming. As the steam treatment, steam at a pressure of about 25 Torr (about 3 kPa) was introduced at 373 K, kept for 30 minutes, degassed for 30 minutes, again introduced with water vapor for 30 minutes, and again degassed for 30 minutes. Then, helium gas 0.041 mmol s -1 (corresponding to 60 cm 3 min -1 at 298 K, 25 ° C, 1 atm) was circulated while maintaining a reduced pressure (100 Torr), and kept at 373 K for 30 minutes, Was heated to 983 K (710 ° C.) at 10 K min −1 and the outlet gas was analyzed with a mass spectrometer (ANELVA M-QA 100F).
In the measurement, all mass spectra of mass numbers (m / e) 2, 4, 14, 15, 16, 17, 18, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 44 were recorded. After completion, the 1 mol% -NH 3 / He standard gas is further diluted with helium to give an ammonia gas concentration of 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 mol% and a total flow rate of 0.041 mmol s -1 in the detector. The spectrum was recorded, and an ammonia calibration curve was prepared to correct the detector intensity. From the ammonia desorption TPD spectrum of each main mass spectrum measured at the time of temperature-programmed desorption, the average acid strength is determined from the peak area, acid amount, peak position, etc. by a one-point method based on actual measurements. The acid amount and acid strength (ΔH) are calculated, and the acidity function (H 0 ) is calculated.

固体酸触媒(A)の形状としては、粉末状、球形粒状、不定形顆粒状、円柱形ペレット状、押し出し形状、リング形状等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、数オングストローム程度もしくはそれ以上の大きさの細孔を有するものであっても良く、反応場がその細孔内で空間を制御した状態であっても良い。これらの固体酸触媒(A)の大きさも特に限定されないが、ポリエステルを合成した後に触媒を単離することを考慮すると、担体は比較的粒子径が大きいものが好ましい。反応に際して固定床流通式反応器を用いる際は、担体が球状である場合、その粒子直径が極端に小さいと反応物を流通させる時に大きな圧力損失が生じ、有効に反応物が流通できなくなる恐れがある。また、粒子径が極端に大きいと反応原料物が固体酸触媒(A)と効率良く接触しなくなり、有効に触媒反応が進まなくなる恐れがある。そこで、本発明の固体酸触媒(A)のサイズは、触媒を充填するカラムの大きさと、最適な空隙率により決定することが好ましく、本発明の触媒の光散乱法(マイクロトラックX100装置)もしくはふるい分け法での平均粒径は、1μm〜3cmが好ましい。さらに好ましくは0.5mm〜8mmの顆粒状の金属酸化物担体(A1)に、egg shell型(外層担持)に金属酸化物(A2)を担持したものが好ましい。   Examples of the shape of the solid acid catalyst (A) include, but are not limited to, powder, spherical particles, irregular granules, cylindrical pellets, extruded shapes, and ring shapes. Further, it may have pores with a size of several angstroms or more, and the reaction field may be in a state where the space is controlled in the pores. The size of the solid acid catalyst (A) is not particularly limited, but a carrier having a relatively large particle size is preferable in consideration of isolating the catalyst after synthesizing the polyester. When using a fixed bed flow reactor for the reaction, if the support is spherical, if the particle diameter is extremely small, a large pressure loss may occur when the reactant is circulated, and the reactant may not be circulated effectively. is there. On the other hand, if the particle size is extremely large, the reaction raw material may not come into efficient contact with the solid acid catalyst (A), and the catalytic reaction may not proceed effectively. Therefore, the size of the solid acid catalyst (A) of the present invention is preferably determined by the size of the column packed with the catalyst and the optimum porosity, and the light scattering method (Microtrack X100 apparatus) of the catalyst of the present invention or The average particle size in the sieving method is preferably 1 μm to 3 cm. More preferably, a metal oxide carrier (A1) having a granular shape of 0.5 mm to 8 mm, in which a metal oxide (A2) is supported in an egg shell type (supporting an outer layer), is preferable.

前記のポリエステルポリオールとは、多価アルコールと多価カルボン酸とを固体酸触媒の存在下で縮合反応してエステル結合を有したものであればいずれのものでもよく、ポリエーテルエステルポリオール、ポリカーボネートポリエステルポリオール等も含まれる。前記ポリエステルポリオールは、好ましくはポリスチレン換算のGPCによる数平均分子量が、500〜5000のものであり、特に好ましくは1000〜3000である。   The polyester polyol may be any one as long as it has an ester bond by subjecting a polyhydric alcohol and a polyvalent carboxylic acid to a condensation reaction in the presence of a solid acid catalyst. Polyols and the like are also included. The polyester polyol preferably has a number average molecular weight by GPC in terms of polystyrene of 500 to 5000, particularly preferably 1000 to 3000.

前記多価アルコールとしては、好ましくは主鎖炭素数2〜15の直鎖グリコール、具体的にはエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,5−ペンタメチルグリコール、1,6−ヘキサメチレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼンもしくはp−キシレングリコールなどのグリコール類の炭化水素を主鎖にするものである。炭素原子総数が好ましくは3〜34、より好ましくは3〜17のもので、例えば1,2−プロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ジ−1,2−プロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,3,5−ペンタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル−2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロパネート、ネオペンチルグリコール、2−ノルマルブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、3−エチル−1,5−ペンタンジオール、3−プロピル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、3−オクチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、3−ミリスチル−1,5−ペンタンジオール、3−ステアリル−1,5−ペンタンジオール、3−フエニル−1,5−ペンタンジオール、3−(4−ノニルフエニル)−1,5−ペンタンジオール、3,3−ビス(4−ノニルフェニル)−1,5−ペンタンジオール、1,2−ビス(ヒドロキシメチル)シクロプロパン、1,3−ビス(ヒドロキシエチル)シクロブタン、1,3−ビス(ヒドロキシメチル)シクロペンタン、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシエチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシプロピル)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシエチル)シクロヘブタン、1,4−ビス(ヒドロキシメトキシ)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシエトキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(4’−ヒドロキシメトキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4’−ヒドロキシエドキシシクロヘキシル)プロパン、トリメチロールプロパンなどが挙げられ、これらを単独、または2種以上で用いることができる。   The polyhydric alcohol is preferably a linear glycol having 2 to 15 main chain carbon atoms, specifically ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,5-pentamethyl. The main chain is a hydrocarbon such as glycol, 1,6-hexamethylene glycol, bishydroxyethoxybenzene or p-xylene glycol. The total number of carbon atoms is preferably 3 to 34, more preferably 3 to 17, such as 1,2-propylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, di-1,2-propylene glycol, 1, 2-butylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,3-butylene glycol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,3 , 5-pentanetriol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl-2,2-dimethyl-3 -Hydroxypropanate, neopentyl glycol, 2-normalbutyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 3-ethyl-1,5-pen Diol, 3-propyl-1,5-pentanediol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 3-octyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 3- Myristyl-1,5-pentanediol, 3-stearyl-1,5-pentanediol, 3-phenyl-1,5-pentanediol, 3- (4-nonylphenyl) -1,5-pentanediol, 3,3- Bis (4-nonylphenyl) -1,5-pentanediol, 1,2-bis (hydroxymethyl) cyclopropane, 1,3-bis (hydroxyethyl) cyclobutane, 1,3-bis (hydroxymethyl) cyclopentane, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 1,4-bis (hydroxyethyl) cyclohexane, 1,4-bis Hydroxypropyl) cyclohexane, 1,4-bis (hydroxyethyl) cyclohebutane, 1,4-bis (hydroxymethoxy) cyclohexane, 1,4-bis (hydroxyethoxy) cyclohexane, 2,2-bis (4′-hydroxymethoxycyclohexyl) ) Propane, 2,2-bis (4′-hydroxyedoxycyclohexyl) propane, trimethylolpropane and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.

多価アルコール成分としては、水酸基数3以上の化合物を併用できる。併用し得る化合物としては、一般にポリエステルポリオールに使用されるものであればよく、例えば、グリセリン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミンなどの多官能ポリヒドロキシ化合物が挙げられる。   As the polyhydric alcohol component, a compound having 3 or more hydroxyl groups can be used in combination. The compound that can be used in combination may be any compound that is generally used for polyester polyols, and examples thereof include polyfunctional polyhydroxy compounds such as glycerin, hexanetriol, triethanolamine, pentaerythritol, and ethylenediamine.

前記の多価カルボン酸とは、例えばコハク酸、マレイン酸、アジピン酸、グルタル酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナメチレンジカルボン酸、1,10−デカメチレンジカルボン酸、1,11−ウンデカメチレンジカルボン酸、1,12−ドデカメチレンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、又、芳香族系ジカルボン酸としては例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸又はそれらの無水物等を単独あるいは2種以上併用して用いることができる。工業的見地からは主にアジピン酸が使用される。トール油脂肪酸の重合によって得られるダイマー酸等も使用できる。トール油脂肪酸としてはオレイン酸、リノール酸等の不飽和酸とパルチミン酸、ステアリン酸等の混合物である。   Examples of the polyvalent carboxylic acid include succinic acid, maleic acid, adipic acid, glutaric acid, pimelic acid, speric acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,9-nonamethylenedicarboxylic acid, and 1,10-decamethylenedicarboxylic acid. Acid, 1,11-undecamethylene dicarboxylic acid, 1,12-dodecamethylene dicarboxylic acid, dodecanedicarboxylic acid, and aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, hexahydroterephthalic acid, hexa Hydroisophthalic acid or anhydrides thereof can be used alone or in combination of two or more. From an industrial point of view, adipic acid is mainly used. Dimer acid obtained by polymerization of tall oil fatty acid can also be used. The tall oil fatty acid is a mixture of an unsaturated acid such as oleic acid or linoleic acid and palmitic acid or stearic acid.

本発明のポリウレタン樹脂組成物は、前記ポリエステルポリオールと共に他の高分子量ポリオール、必要により鎖伸長剤を併用することができる。その高分子量ポリオールとは、ポリスチレン換算でGPCによる数平均分子量1000〜5000、好ましくは1200〜3000のもので、例えば、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリシロキサンポリオール、フッ素系ポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリエステルポリオール、ポリエーテルエステルポリオール、ポリカーボネートポリエステルポリオール等から選択される1種以上のものである。   The polyurethane resin composition of the present invention can be used in combination with other polyester polyols and other high molecular weight polyols, and if necessary, chain extenders. The high molecular weight polyol has a number average molecular weight of 1000 to 5000, preferably 1200 to 3000 in terms of polystyrene, for example, polyether polyol, acrylic polyol, polybutadiene polyol, polysiloxane polyol, fluorine-based polyol, and polycarbonate polyol. , One or more selected from polycaprolactone polyester polyol, polyether ester polyol, polycarbonate polyester polyol and the like.

前記ポリエーテルポリオールとは、活性水素を2個以上、好ましくは2〜6個有する化合物、例えば、前記多価アルコール、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、マンニトール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール等にアルキレンオキサイドに対し、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等を単独又は2種以上、好ましくは2〜9モル付加重合して得られるポリオールである。その数平均分子量は、好ましくは1200〜3000で、水酸基価は好ましくは250〜750である。   The polyether polyol is a compound having 2 or more, preferably 2-6 active hydrogens, for example, the polyhydric alcohol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, mannitol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol. For example, it is a polyol obtained by addition polymerization of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide or the like alone or in combination of 2 to 9 moles with respect to alkylene oxide. The number average molecular weight is preferably 1200 to 3000, and the hydroxyl value is preferably 250 to 750.

前記ポリカプロラクトンポリエステルポリオールとしては、例えば、ε−カプロラクトン等のラクトン類を開環重合して得られるラクトン系ポリエステルジオール類も用いる事が出来る。このラクトン系ポリエステルジオール類としては、先に述べた多価アルコールにε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン等の一種又は二種以上を付加重合させたものがいずれも使用出来る。   As the polycaprolactone polyester polyol, for example, lactone polyester diols obtained by ring-opening polymerization of lactones such as ε-caprolactone can also be used. Examples of the lactone polyester diols include those obtained by addition polymerization of one or more of ε-caprolactone, δ-valerolactone, β-methyl-δ-valerolactone and the like to the polyhydric alcohol described above. Can be used.

前記ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、低分子ポリオールとジアルキルカーボネートとを縮合反応させ得られるものである。前記低分子ポリオールとしては、例えば1,6−ヘキサンジオール、1,5−ペンタンジオール等が挙げられる。また、ジアルキルカーボネートとしては、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート等が挙げられる。   As said polycarbonate polyol, for example, a low molecular polyol and a dialkyl carbonate can be obtained by a condensation reaction. Examples of the low molecular polyol include 1,6-hexanediol and 1,5-pentanediol. Examples of the dialkyl carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate.

また、ポリカーボネートポリオールとしては、例えばポリカーボネートポリオールに更にラクトンを開環付加重合して得られるラクトン変性ポリカーボネートポリオールや、他のポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオール等とポリカーボネートポリオールとを共縮合させた共縮合ポリカーボネートポリオールが挙げられる。   Examples of the polycarbonate polyol include a lactone-modified polycarbonate polyol obtained by further ring-opening addition polymerization of a lactone to a polycarbonate polyol, and a co-condensed polycarbonate polyol obtained by co-condensing a polycarbonate polyol with another polyester polyol or polyether polyol. Is mentioned.

本発明のポリウレタン樹脂組成物が熱可塑性ポリウレタンエラストマーである際には、鎖伸長剤を用いることができる。好ましくは、炭素数2〜10の低分子量直鎖ジオールが使用される。その代表例としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、2,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、2,2’−ジメチル−1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、1,5ペンタメチレングリコール、1,6−ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサン1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4ジオール、シクロヘキサン−1,4ジメタノールなどの単独あるいは混合物が挙げられる。特に1,4−ブタンジオールが好ましい。   When the polyurethane resin composition of the present invention is a thermoplastic polyurethane elastomer, a chain extender can be used. Preferably, a low molecular weight linear diol having 2 to 10 carbon atoms is used. Typical examples thereof include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 2,3-butylene glycol, 1,4-butylene glycol, 2,2′-dimethyl-1,3-propanediol. , Diethylene glycol, 1,5 pentamethylene glycol, 1,6-hexamethylene glycol, cyclohexane 1,4-diol, cyclohexane-1,4 diol, cyclohexane-1,4 dimethanol and the like. 1,4-butanediol is particularly preferable.

本発明のポリウレタン樹脂組成物は、ウレタンエラストマーのみならず水性ポリウレタン樹脂、水系ポリウレタン樹脂とすることができる。このポリウレタン樹脂組成物は、水分散するために親水性基として、アニオン性基、カチオン性基、及びノニオン性基等1種以上を導入するものである。この際、固体酸触媒を用いて製造されたポリエステルポリオールに親水性基を持つ鎖伸長剤を使用しても良いし、固体酸触媒を用いて製造したポリエステルポリオールの原料として親水性基を含むグリコール及び/または親水性基を含む二塩基酸を一部使用することで親水化したポリエステルポリオールを製造して使用し、公知の手法を用いて水系あるいは水性ポリウレタン樹脂組成物することができる。 The polyurethane resin composition of the present invention can be not only a urethane elastomer but also an aqueous polyurethane resin or a water-based polyurethane resin. This polyurethane resin composition introduces one or more types such as an anionic group, a cationic group, and a nonionic group as a hydrophilic group in order to disperse in water. At this time, a chain extender having a hydrophilic group may be used for the polyester polyol produced using the solid acid catalyst, or a glycol containing a hydrophilic group as a raw material for the polyester polyol produced using the solid acid catalyst. In addition, a polyester polyol hydrophilized by partially using a dibasic acid containing a hydrophilic group can be produced and used, and a water-based or aqueous polyurethane resin composition can be obtained using a known technique.

その製造方法としては、例えば、(i)固体酸触媒を用いて製造された親水性基を含有しないポリエステルポリオールを使用し、イソシアネート基と反応し得る水酸基、アミン基を一分子内に少なくとも1つ以上含み、且つアニオン性基、カチオン性基、及びノニオン性基から選ばれる親水性基を一分子中に一つ以上含む化合物を使用し、水系あるいは水性ポリウレタン樹脂を製造する方法、 As a production method thereof, for example, (i) a polyester polyol produced using a solid acid catalyst and containing no hydrophilic group is used, and at least one hydroxyl group or amine group capable of reacting with an isocyanate group is present in one molecule. A method for producing an aqueous or aqueous polyurethane resin using a compound containing one or more hydrophilic groups selected from anionic groups, cationic groups, and nonionic groups in one molecule,

(ii)アニオン性基、カチオン性基、及びノニオン性基やそれら中和塩に代表される親水性基を含有するポリオール及び/又は前記親水性基を含有するポリカルボン酸もしくはそのエステル誘導体を必須成分とするポリオールとジカルボン酸とを使用して、固体酸触媒を用いて親水性基を含有するポリエステルポリオールを製造し、これを使用した水系あるいは水性ポリウレタン樹脂を製造する方法を採用することができる。 (Ii) An anionic group, a cationic group, a nonionic group, a polyol containing a hydrophilic group represented by a neutralized salt thereof, and / or a polycarboxylic acid containing the hydrophilic group or an ester derivative thereof is essential. A method for producing a polyester polyol containing a hydrophilic group using a solid acid catalyst using a polyol and a dicarboxylic acid as components, and producing an aqueous or aqueous polyurethane resin using the polyester polyol can be employed. .

前記親水性基としてのアニオン性基は、カルボキシル基、カルボキシレート基、スルホン酸基、スルホネート基等が好ましく挙げられ、カチオン性基は、3級アミノ基、その一部又は全てを酸性化合物で中和するか、もしくは公知の4級化剤で4級化したものが好ましく挙げられ、ノニオン性基は、ポリエチレングリコール及びその共重合体が好ましく挙げられる。   Preferred examples of the anionic group as the hydrophilic group include a carboxyl group, a carboxylate group, a sulfonic acid group, and a sulfonate group. The cationic group is a tertiary amino group, part or all of which is an acidic compound. Preferred are those that are summed or quaternized with a known quaternizing agent, and the nonionic group is preferably polyethylene glycol or a copolymer thereof.

前記アニオン性基、カチオン性基は、それらの一部または全部が公知の塩基性化合物或いは酸性化合物によって中和されているものでも良いし、カチオン性基としての3級アミノ基を4級化剤で4級化したものでもよい。   The anionic group and the cationic group may be partially or wholly neutralized with a known basic compound or acidic compound, and a tertiary amino group as a cationic group is converted into a quaternizing agent. The quaternized product may be used.

前記アニオン性基を含有するポリエステルポリオールとしては、例えばカルボキシル基含有ポリエステルポリオールや、スルホン酸基含有ポリエステルポリオールを挙げることができる。   Examples of the polyester polyol containing an anionic group include a carboxyl group-containing polyester polyol and a sulfonic acid group-containing polyester polyol.

本発明のポリウレタン樹脂は、固体酸触媒を用いて製造されたポリエステルポリオールとポリイソシアネートと反応して、その末端イソシアネート基にヒドロキシ(メタ)アクリレートを反応したもの、即ちウレタンアクリレート樹脂も含むものである。こうした樹脂は、ラジカル重合開始剤、例えば、有機過酸化物等、また、光・UV等電子線重合開始剤、光増感剤や、重合禁止剤、硬化促進剤を使用して硬化することができる。   The polyurethane resin of the present invention includes a polyester polyol produced by using a solid acid catalyst and a polyisocyanate, and a terminal isocyanate group reacted with hydroxy (meth) acrylate, that is, a urethane acrylate resin. Such resins can be cured using radical polymerization initiators, such as organic peroxides, electron beam polymerization initiators such as light and UV, photosensitizers, polymerization inhibitors, and curing accelerators. it can.

本発明のウレタン樹脂組成物は、従来公知のポリウレタンの製造方法、例えば、ワンショット法、プレポリマー法または準プレポリマー法等の方法、さらに、バルク重合、溶液重合、エマルジョン重合、乳化重合等が使用できる。生産方式も従来から公知の方法でよく、スラブ方式、ダブルコンベア方式、ホットキュアー方式、コールドキュアー方式、RIM方式、開放モールドによる成形、複合材との一体成形、現場施工方式、スプレー方式、キャスティング方式、注入、塗布、含浸等の方法が使用できる。製造の際には、ポリイソシアネートとポリオールとをモル比(NCO/OH)0.8〜1.1で反応することが好ましい、より好ましくは1.0〜1.05である。また、公知のウレタン化触媒、界面活性剤、その他の助剤等を、ウレタンを製造する際に一般的に用いられる添加量で使用することができる。   The urethane resin composition of the present invention can be produced by a conventionally known polyurethane production method, for example, a one-shot method, a prepolymer method or a quasi-prepolymer method, and further, bulk polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization, emulsion polymerization, etc. Can be used. The production method may be a conventionally known method, such as a slab method, a double conveyor method, a hot cure method, a cold cure method, a RIM method, molding by an open mold, an integral molding with a composite material, an on-site construction method, a spray method, a casting method. Methods such as injection, coating, and impregnation can be used. In the production, the polyisocyanate and the polyol are preferably reacted at a molar ratio (NCO / OH) of 0.8 to 1.1, more preferably 1.0 to 1.05. Moreover, a well-known urethanization catalyst, surfactant, another adjuvant, etc. can be used in the addition amount generally used when manufacturing urethane.

更に、本発明のウレタン組成物は、必要により、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤、充填剤、着色剤、強化剤、離型剤、難燃剤等を添加し得る。さらに、他の熱可塑性ポリウレタンエラストマーや、それ以外の汎用熱可塑性樹脂、例えば、ABS樹脂、AS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド等を本発明によるウレタン樹脂組成物の効果を損なわない範囲で添加し得る。本発明の組成物には、界面活性剤、触媒、安定剤、及び顔料から選ばれた各種添加剤を含有しても良い。   Furthermore, the urethane composition of the present invention may contain an antioxidant, an ultraviolet absorber, a hydrolysis inhibitor, a filler, a colorant, a reinforcing agent, a release agent, a flame retardant, and the like as necessary. Furthermore, other thermoplastic polyurethane elastomers and other general-purpose thermoplastic resins such as ABS resin, AS resin, vinyl chloride resin, polyamide and the like can be added within a range not impairing the effect of the urethane resin composition according to the present invention. . The composition of the present invention may contain various additives selected from surfactants, catalysts, stabilizers, and pigments.

本発明は、熱可塑性エラストマー(TPU)、熱硬化性エラストマー(TSU)、水性ポリウレタン樹脂、ラジカル硬化性ウレタン樹脂として使用でき、成形材料、接着剤、粘着剤、塗料、発泡体、シーリング剤、光硬化性樹脂等のあらゆる分野のポリウレタン製品に使用可能である。具体的には、糸、フィルム、シート、ベルト、ホース、ロール、タイヤ、防振材、パッキン、靴底等の3次元成形物、さらに、人工皮革、合成皮革、軟質・硬質発泡体、繊維材料、工業材料、電機電子材料、光学材料、医療材料、土木建設材料等多くの分野に使用することができる。   The present invention can be used as thermoplastic elastomer (TPU), thermosetting elastomer (TSU), aqueous polyurethane resin, radical curable urethane resin, molding material, adhesive, adhesive, paint, foam, sealing agent, light It can be used for polyurethane products in all fields such as curable resins. Specifically, three-dimensional molded products such as yarns, films, sheets, belts, hoses, rolls, tires, anti-vibration materials, packings, and shoe soles, as well as artificial leather, synthetic leather, soft / hard foams, textile materials It can be used in many fields such as industrial materials, electrical and electronic materials, optical materials, medical materials, and civil engineering materials.

次に、実施例及び比較例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。実施例及び比較例の部は、特記しないかぎり重量部を表す。
ポリエステルの合成
EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to this. The parts in Examples and Comparative Examples represent parts by weight unless otherwise specified.
Polyester synthesis

調製例1<固体酸触媒(MoO3/ZrO2)(a1)の調製>
MoO3/ZrO2は、100℃で一晩乾燥させた水酸化ジルコニウム(Zr(OH)4、日本軽金属工業製)50gを、純水にモリブデン酸アンモニウム[(NH46Mo724・4H2O(キシダ化学製)]を必要量溶かした水溶液(0.04mol・dm-3)を用い、水酸化ジルコニウムの細孔容積分の前記モリブデン酸アンモニウム水溶液を少しずつ加えてジルコニウム担体表面が均一に濡れた状態にして得た(Incipient Wetness法)。三酸化モリブデン(MoO3)の担持量が、重量比でMo/Zr=0.1となるように溶液濃度で調節した。反応前処理として酸素雰囲気下、焼成温度1073Kで3時間焼成を行った。自然放置冷却し、常温にして、固体酸触媒(a1)を得た。
Preparation Example 1 <Preparation of Solid Acid Catalyst (MoO 3 / ZrO 2 ) (a1)>
As for MoO 3 / ZrO 2 , 50 g of zirconium hydroxide (Zr (OH) 4 , manufactured by Nippon Light Metal Industry) dried overnight at 100 ° C. was added to ammonium molybdate [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24. 4H 2 O (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)] is added in an aqueous solution (0.04 mol · dm −3 ), and the ammonium molybdate aqueous solution corresponding to the pore volume of zirconium hydroxide is added little by little. Obtained in a uniformly wet state (Incipient Wetness method). The amount of molybdenum trioxide (MoO 3 ) supported was adjusted by the solution concentration so that the weight ratio was Mo / Zr = 0.1. As a pretreatment for the reaction, firing was performed for 3 hours at a firing temperature of 1073 K in an oxygen atmosphere. It was allowed to cool naturally and brought to room temperature to obtain a solid acid catalyst (a1).

調整例2<固体酸触媒(MoO3/ZrO2)(a2)の調製>
焼成温度を673Kに変えた以外は上記調整例1と同様に調製し、固体酸触媒(a2)を得た。
Preparation Example 2 <Preparation of Solid Acid Catalyst (MoO 3 / ZrO 2 ) (a2)>
A solid acid catalyst (a2) was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that the calcination temperature was changed to 673K.

<NH3−TPD測定によるH0関数の測定方法>
測定方法:
前記固体酸触媒(a1)、同(a2)約0.1 gを日本ベル製TPD−AT−1型昇温脱離装置の石英セル(内径10 mm)にセットし、ヘリウムガス (30cm3 min-1, 1 atm)流通下で423 K (150℃)まで5 K min-1で昇温し、423 Kで3時間保った。その後ヘリウムガスを流通させたまま373K (100℃)まで7.5 K min-1で降温した後に真空脱気し、100 Torr (1 Torr = 1/760 atm = 133 Pa)のNH3を導入して30分間吸着させ、その後12 分間脱気した後に水蒸気処理を行った。水蒸気処理としては、373 Kで約25 Torr (約3 kPa)の蒸気圧の水蒸気を導入、そのまま30分間保ち、30分間脱気、再び30分間水蒸気導入、再び30分間脱気の順に繰り返した。その後、ヘリウムガス 0.041 mmol s-1(298K, 25℃, 1 atmで60 cm3 min-1に相当する)を減圧(100 Torr)を保ちながら流通させ、373 Kで30分間保った後に試料床を10 K min-1で983K(710℃)まで昇温し、出口気体を質量分析計(ANELVA M−QA 100F)で分析した。
<Measurement method of H 0 function by NH 3 -TPD measurement>
Measuring method:
About 0.1 g of the solid acid catalyst (a1) and (a2) was set in a quartz cell (inner diameter: 10 mm) of a TPD-AT-1 type thermal desorption apparatus manufactured by Bell Japan, and helium gas (30 cm 3 min −1 , 1 atm), and the temperature was raised to 423 K (150 ° C.) at 5 K min −1 and maintained at 423 K for 3 hours. Thereafter, the temperature is lowered to 373 K (100 ° C.) at 7.5 K min −1 while the helium gas is circulated, and then vacuum degassing is performed. Then, 100 Torr (1 Torr = 1/760 atm = 133 Pa) of NH 3 is introduced. For 30 minutes and then degassed for 12 minutes before steaming. As the water vapor treatment, water vapor of about 25 Torr (about 3 kPa) was introduced at 373 K, kept for 30 minutes, degassed for 30 minutes, again introduced with water vapor for 30 minutes, and again degassed for 30 minutes. Thereafter, helium gas 0.041 mmol s −1 (298 K, corresponding to 60 cm 3 min −1 at 25 ° C. and 1 atm) was allowed to flow while maintaining a reduced pressure (100 Torr) and maintained at 373 K for 30 minutes. The sample bed was heated to 983 K (710 ° C.) at 10 K min −1 , and the outlet gas was analyzed with a mass spectrometer (ANELVA M-QA 100F).

測定に際しては質量数(m/e) 2, 4, 14, 15, 16, 17, 18, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 44のマススペクトルを全て記録した。終了後に1 mol %-NH3/He標準ガスをさらにヘリウムで希釈してアンモニアガス濃度0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 mol %、合計流量が0.041 mmol s-1となるようにして検出器に流通させ、スペクトルを記録し、アンモニアの検量線を作成して検出器強度を補正した。In the measurement, all mass spectra of mass numbers (m / e) 2, 4, 14, 15, 16, 17, 18, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 44 were recorded. After completion, the 1 mol% -NH 3 / He standard gas is further diluted with helium to give an ammonia gas concentration of 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 mol% and a total flow rate of 0.041 mmol s -1 in the detector. The spectrum was recorded, and an ammonia calibration curve was prepared to correct the detector intensity.

図1,図2に、昇温脱離時に測定した主な各質量スペクトルを示した。他の質量数(m/e)の信号はほぼベースライン上にあり、ピークを示さなかった。
どちらの試料でも、500 K付近にアンモニアの脱離を示すm/e = 16のピークが見られ、さらに固体酸触媒(a1)では900 K以上、固体酸触媒(a2)では780 K付近に小さなm/e = 16のショルダーが見られる。しかし、これら高温のショルダーの出現と同時に、m/e = 44の大きなピーク(CO2のフラグメント)およびm/e = 28 (CO2のフラグメント+N2)も見られていることから、高温のショルダーはCO2のフラグメントによるものであって、アンモニアによるものではないと考えられる。そこで、後述のアンモニアの定量ではこの部分を除いた。
図3には、m/e = 16から算出したアンモニアTPDスペクトルを示した。これらのスペクトルから酸量と酸強度(ΔH)を算出し、表−1に示した。
実測に基づく1点法では、ピーク面積から酸量、ピーク位置などから平均酸強度を決定できる。この方法によると質量当たりの固体酸触媒(a1)の酸量は約0.03 mol kg-1、固体酸触媒Bの酸量は約0.2 mol kg-1と差があるように思われるが、表面密度(酸量/表面積)は固体酸触媒(a1)、(a2)とも0.4〜0.7 nm-2程度であった。平均酸強度は固体酸触媒(a1)がΔH = 133 kJ mol-1、H0に換算して−7.4に対して、固体酸触媒(a2)がΔH = 116 kJ mol-1、H0に換算して−4.4とやや弱かった。
1 and 2 show main mass spectra measured during temperature programmed desorption. The other mass number (m / e) signals were almost on the baseline and showed no peaks.
Both samples show a peak of m / e = 16 indicating ammonia desorption near 500 K, and more than 900 K for the solid acid catalyst (a1) and small at around 780 K for the solid acid catalyst (a2). A shoulder with m / e = 16 can be seen. However, at the same time as the appearance of these high-temperature shoulders, a large peak at m / e = 44 (CO 2 fragment) and m / e = 28 (CO 2 fragment + N 2 ) are also seen, The shoulder is probably due to CO 2 fragments, not ammonia. Therefore, this portion was excluded in the determination of ammonia described later.
FIG. 3 shows an ammonia TPD spectrum calculated from m / e = 16. The acid amount and acid strength (ΔH) were calculated from these spectra and shown in Table-1.
In the one-point method based on actual measurement, the average acid strength can be determined from the peak area, acid amount, peak position, and the like. According to this method, it seems that the acid amount of the solid acid catalyst (a1) per mass is about 0.03 mol kg −1 , and the acid amount of the solid acid catalyst B is about 0.2 mol kg −1. The (acid amount / surface area) of the solid acid catalysts (a1) and (a2) was about 0.4 to 0.7 nm −2 . The average acid strength is ΔH = 133 kJ mol -1 , converted to H 0 for solid acid catalyst (a1), and -7.4, while that for solid acid catalyst (a2) is converted to ΔH = 116 kJ mol -1 , H 0 And it was slightly weak at -4.4.

Figure 2010035579
Figure 2010035579

(合成例1)〈脂肪族ポリエステルポリオールの合成〉
5L4ッ口フラスコに1、4−ブタンジオール(BG)2050部とアジピン酸(AA)2950部および、固体酸触媒(a1)50部を仕込み、冷却管、凝集管、窒素導入管をセットし、窒素ブローしながら210℃まで昇温し、脱水縮合させポリエステルポリオールを得た。なお触媒は、1ミクロンのフィルターで吸引ろ過し取り除いた。得られたポリエステルポリオールの水酸基価は56.4、酸価は0.18、色調(APHA)は30であった。
(Synthesis Example 1) <Synthesis of Aliphatic Polyester Polyol>
Into a 5 L 4-necked flask, 2050 parts of 1,4-butanediol (BG), 2950 parts of adipic acid (AA) and 50 parts of a solid acid catalyst (a1) were charged, and a condenser tube, an aggregating tube and a nitrogen introducing tube were set. The temperature was raised to 210 ° C. while blowing nitrogen, followed by dehydration condensation to obtain a polyester polyol. The catalyst was removed by suction filtration with a 1 micron filter. The obtained polyester polyol had a hydroxyl value of 56.4, an acid value of 0.18, and a color tone (APHA) of 30.

(合成例2)〈芳香族ポリエステルポリオールの合成〉
5L4ッ口フラスコにジエチレングリコール2185部とアジピン酸1318部および、イソフタル酸1498部を仕込み、さらに固体酸触媒(a1)50部を添加した。次に、冷却管、凝集管、窒素導入管をセットし、窒素ブローしながら230℃まで昇温し、脱水縮合させポリエステルポリオールを得た。なお触媒は、1ミクロンのフィルターで吸引ろ過し取り除いた。得られたポリエステルポリオールの水酸基価は55.8、酸価は0.22、色調(APHA)は60であった。
(Synthesis Example 2) <Synthesis of aromatic polyester polyol>
A 5 L 4-necked flask was charged with 2185 parts of diethylene glycol, 1318 parts of adipic acid, and 1498 parts of isophthalic acid, and 50 parts of a solid acid catalyst (a1) was further added. Next, a cooling tube, an aggregating tube, and a nitrogen introducing tube were set, the temperature was raised to 230 ° C. while blowing nitrogen, and dehydration condensation was performed to obtain a polyester polyol. The catalyst was removed by suction filtration with a 1 micron filter. The obtained polyester polyol had a hydroxyl value of 55.8, an acid value of 0.22, and a color tone (APHA) of 60.

(比較合成例1)〈脂肪族ポリエステルポリオールの合成〉
5L4ッ口フラスコに1、4ブタンジオール2050部とアジピン酸2950部および、テトラブチルチタネート(TBT)0.5部を仕込み、冷却管、凝集管、窒素導入管をセットする。次に、窒素ブローしながら210℃まで昇温し、脱水縮合させポリエステルポリオールを得た。得られたポリエステルポリオールの水酸基価は56.1、酸価は0.31、色調(APHA)は40であった。
(Comparative Synthesis Example 1) <Synthesis of Aliphatic Polyester Polyol>
Into a 5 L four-necked flask, 2050 parts of 1,4 butanediol, 2950 parts of adipic acid, and 0.5 part of tetrabutyl titanate (TBT) are charged, and a condenser tube, a condensation tube, and a nitrogen introduction tube are set. Next, the temperature was raised to 210 ° C. while blowing nitrogen, followed by dehydration condensation to obtain a polyester polyol. The obtained polyester polyol had a hydroxyl value of 56.1, an acid value of 0.31, and a color tone (APHA) of 40.

(比較合成例2)〈芳香族ポリエステルポリオールの合成〉
5L4ッ口フラスコにジエチレングリコール2185部とアジピン酸1318部および、イソフタル酸1498部を仕込み、さらにテトラブチルチタネート(以下TBTと略す)0.50部を添加した。次に、冷却管、凝集管、窒素導入管をセットし、窒素ブローしながら230℃まで昇温し、脱水縮合させポリエステルポリオールを得た。得られたポリエステルポリオールの水酸基価は56.0、酸価は0.12、色調(APHA)は90であった。
(Comparative Synthesis Example 2) <Synthesis of aromatic polyester polyol>
A 5 L 4-necked flask was charged with 2185 parts of diethylene glycol, 1318 parts of adipic acid and 1498 parts of isophthalic acid, and 0.50 part of tetrabutyl titanate (hereinafter abbreviated as TBT) was added. Next, a cooling tube, an aggregating tube, and a nitrogen introducing tube were set, the temperature was raised to 230 ° C. while blowing nitrogen, and dehydration condensation was performed to obtain a polyester polyol. The obtained polyester polyol had a hydroxyl value of 56.0, an acid value of 0.12, and a color tone (APHA) of 90.

Figure 2010035579
色調(APHA):ASTM D 4890−98
Figure 2010035579
Color tone (APHA): ASTM D 4890-98

<ポリエステルポリオールの触媒残渣の測定>
触媒の分離によるポリエステルポリオール中の残存触媒成分の定量を行うべく、ろ過後のポリエステルポリオールの蛍光X線分析を行った。均一化触媒を用いた比較例が、使用触媒の金属分が100%検出されたのに対し、実施例のポリエステルポリオールは、測定機器の検出限界以下(検出限界5ppm)以下であることを確認した。
<Measurement of catalyst residue of polyester polyol>
In order to quantify the residual catalyst component in the polyester polyol by separating the catalyst, a fluorescent X-ray analysis of the polyester polyol after filtration was performed. While the comparative example using the homogenized catalyst detected 100% of the metal content of the catalyst used, it was confirmed that the polyester polyol of the example was below the detection limit of the measuring instrument (detection limit 5 ppm) or below. .

<ポリウレタンシートの作成>
(実施例1)〈脂肪族ポリエステルポリオールを用いたポリウレタンシートの作成〉
80℃に温調した実施例1で合成した脂肪族系ポリエステルポリオール500重量部と60℃に温調したジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIと略す)63重量部をカップに量り取り充分に混合した後、140℃の回転成形機に投入し2mm圧のシートを作成した。2時間後に成形機から取り出し、さらに110℃で12時間アフターキュアし測定用ポリウレタンシートとした。
<Creation of polyurethane sheet>
(Example 1) <Preparation of polyurethane sheet using aliphatic polyester polyol>
After weighing 500 parts by weight of the aliphatic polyester polyol synthesized in Example 1 adjusted to 80 ° C. and 63 parts by weight of diphenylmethane diisocyanate (hereinafter abbreviated as MDI) adjusted to 60 ° C. into a cup, they were mixed thoroughly. The sheet was put into a rotary molding machine at 140 ° C. to prepare a 2 mm pressure sheet. After 2 hours, it was taken out from the molding machine and further aftercured at 110 ° C. for 12 hours to obtain a measurement polyurethane sheet.

(実施例2)〈芳香族ポリエステルポリオールを用いたポリウレタンシートの作成〉
80℃に温調した実施例2で合成した芳香族系ポリエステルポリオール500重量部と60℃に温調したトリレンンジイソシアネート(TDIと略す)43.8重量部をカップに量りとり充分に混合した後、140℃の回転成形機に投入し2mm圧のシートを作成した。2時間後に成形機から取り出し、さらに110℃で12時間アフターキュアし測定用ポリウレタンシートとした。
(Example 2) <Production of polyurethane sheet using aromatic polyester polyol>
500 parts by weight of the aromatic polyester polyol synthesized in Example 2 adjusted to 80 ° C. and 43.8 parts by weight of trilene diisocyanate (abbreviated as TDI) adjusted to 60 ° C. were weighed and mixed thoroughly. Thereafter, the sheet was put into a rotary molding machine at 140 ° C. to prepare a 2 mm pressure sheet. After 2 hours, it was taken out from the molding machine and further aftercured at 110 ° C. for 12 hours to obtain a measurement polyurethane sheet.

(比較例1)〈脂肪族ポリエステルポリオールを用いたポリウレタンシートの作成〉
実施例と同様に80℃に温調した比較例1で合成した脂肪族系ポリエステルポリオール500重量部と60℃に温調したMDI62.8重量部をカップに量り取り充分に混合した後、140℃の回転成形機に投入し2mm圧のシートを作成した。2時間後に成形機から取り出し、さらに110℃で12時間アフターキュアし測定用ポリウレタンシートとした。
(Comparative Example 1) <Preparation of polyurethane sheet using aliphatic polyester polyol>
In the same manner as in the examples, 500 parts by weight of the aliphatic polyester polyol synthesized in Comparative Example 1 adjusted to 80 ° C. and 62.8 parts by weight of MDI adjusted to 60 ° C. were weighed into a cup and thoroughly mixed. Was put into a rotary molding machine and a sheet with a pressure of 2 mm was prepared. After 2 hours, it was taken out from the molding machine and further aftercured at 110 ° C. for 12 hours to obtain a measurement polyurethane sheet.

(比較例2)〈芳香族ポリエステルポリオールを用いたポリウレタンシートの作成〉
80℃に温調した比較例2で合成した芳香族系ポリエステルポリオール500重量部と60℃に温調したTDI43.6重量部をカップに量り取り充分に混合した後、140℃の回転成形機に投入し2mm圧のシートを作成した。2時間後に成形機から取り出し、さらに110℃で12時間アフターキュアし測定用ポリウレタンシートとした。
(Comparative Example 2) <Preparation of polyurethane sheet using aromatic polyester polyol>
500 parts by weight of the aromatic polyester polyol synthesized in Comparative Example 2 adjusted to 80 ° C. and 43.6 parts by weight of TDI adjusted to 60 ° C. were weighed into a cup and thoroughly mixed. A sheet with a pressure of 2 mm was prepared. After 2 hours, it was taken out from the molding machine and further aftercured at 110 ° C. for 12 hours to obtain a measurement polyurethane sheet.

<ポリエステルポリオールの反応性評価>
80℃に温調した実施例1,2、比較例1,2のポリエステルポリオール300重量部をカップに量り取り、これに60℃に温調したMDIをポリエステルポリオールに対してモル比で1.05となる量を量り取り投入し1分間攪拌モーターで混合し、BM型回転粘度計で20Pasになる時間を測定した。混合物(ポリウレタン樹脂)は温度が下がらないよう80℃に温調した恒温油槽中で測定した。結果を表−3に示した。TBTで合成したポリエステルポリオールに比べ、固体酸触媒で合成したポリエステルポリオールは、イソシアネートとの反応性が遅いこと(ウレタン反応に影響を与えないこと)を確認できた。
<Reactivity evaluation of polyester polyol>
300 parts by weight of polyester polyols of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 adjusted to 80 ° C. were weighed into a cup, and MDI adjusted to 60 ° C. was 1.05 in molar ratio to the polyester polyol. The amount to become was weighed in and mixed with a stirring motor for 1 minute, and the time for 20 Pas was measured with a BM type rotational viscometer. The mixture (polyurethane resin) was measured in a thermostatic oil bath adjusted to 80 ° C. so that the temperature did not decrease. The results are shown in Table-3. Compared with the polyester polyol synthesized by TBT, the polyester polyol synthesized by the solid acid catalyst was confirmed to have a slow reactivity with isocyanate (does not affect the urethane reaction).

<ポリウレタンシートの色調評価>
実施例と比較例のポリウレタンシートを目視により着色度合いを確認した。実施例の固体酸触媒を使用したポリエステルポリオールを用いたポリウレタンシートは、比較例のTBTを使用したポリウレタンシートに比べ着色が少ないことを確認した。結果を表−3に示した。
<Color tone evaluation of polyurethane sheet>
The degree of coloring of the polyurethane sheets of Examples and Comparative Examples was confirmed visually. The polyurethane sheet using the polyester polyol using the solid acid catalyst of the example was confirmed to be less colored than the polyurethane sheet using the TBT of the comparative example. The results are shown in Table-3.

<耐湿熱強度保持率(耐加水分解性)の評価>
ポリウレタンシートの耐加水分解性を、湿熱条件化での強度保持率で評価した。ポリウレタンシートを80℃×95%RHの恒温恒湿槽に1週間静置し、処理前のポリウレタンシートの引張強度に対する耐湿熱強度保持率を確認した。実施例の固体酸触媒を使用したポリエステルポリオールを用いたポリウレタンシートは、比較例のTBTを使用したポリウレタンシートに比べ強度保持率が高いことを確認した。結果を表−3に示した。
<Evaluation of wet heat resistance retention rate (hydrolysis resistance)>
The hydrolysis resistance of the polyurethane sheet was evaluated by the strength retention under wet heat conditions. The polyurethane sheet was allowed to stand in a constant temperature and humidity chamber at 80 ° C. × 95% RH for 1 week, and the moisture heat resistance retention rate with respect to the tensile strength of the polyurethane sheet before treatment was confirmed. The polyurethane sheet using the polyester polyol using the solid acid catalyst of the example was confirmed to have higher strength retention than the polyurethane sheet using the TBT of the comparative example. The results are shown in Table-3.

Figure 2010035579
Figure 2010035579

質量分析計による固体酸触媒a1の昇温脱離時に測定した主な質量スペクトルMain mass spectrum measured during temperature programmed desorption of solid acid catalyst a1 by mass spectrometer 質量分析計による固体酸触媒a2の昇温脱離時に測定した主な質量スペクトルMain mass spectrum measured during temperature programmed desorption of solid acid catalyst a2 by mass spectrometer TPD−AT−1型昇温脱離装置による固体酸触媒a1及びa2のアンモニアTPDスペクトルAmmonia TPD spectrum of solid acid catalysts a1 and a2 by TPD-AT-1 temperature programmed desorption device

A :固体酸触媒a1
B :固体酸触媒a2
A: Solid acid catalyst a1
B: Solid acid catalyst a2

本発明者らは、分離可能な触媒を用いて製造したポリエステルポリオールをウレタン原料とすることについて、鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ポリイソシアネートと、多価アルコールと多価カルボン酸とを用いて固体酸触媒(A)の存在下で製造されたポリエステルポリオールとを含むものであり、前記固体酸触媒(A)が、金属酸化物担体(A1)と担持する金属酸化物(A2)からなる複合金属酸化物、または金属酸化物担体(A1)と担持する非金属化合物(A3)からなる金属酸化物であり、前記固体酸触媒(A)のハメットの酸度関数H 0 が、H 0 =−3〜−9であることを特徴とするポリウレタン樹脂組成物及びその成形品に関する。
As a result of intensive studies on the use of a polyester polyol produced using a separable catalyst as a urethane raw material, the present inventors have completed the present invention.
That is, the present invention includes a polyisocyanate, a polyester polyol produced using a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid in the presence of a solid acid catalyst (A), and the solid acid catalyst (A ) Is a composite metal oxide composed of a metal oxide support (A1) and a supported metal oxide (A2), or a metal oxide composed of a metal oxide support (A1) and a supported nonmetallic compound (A3). The Hammett acidity function H 0 of the solid acid catalyst (A) is H 0 = −3 to −9, and relates to a polyurethane resin composition and a molded product thereof.

Claims (8)

ポリイソシアネートと、多価アルコールと多価カルボン酸とを用いて固体酸触媒(A)の存在下で製造されたポリエステルポリオールとを含むことを特徴とするポリウレタン樹脂組成物。 A polyurethane resin composition comprising: a polyisocyanate; and a polyester polyol produced using a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid in the presence of a solid acid catalyst (A). 前記ポリエステルポリオールが、製造後に固体酸触媒(A)をポリエステルポリオールから除去したものであることを特徴とする請求項1記載のポリウレタン樹脂組成物。 The polyurethane resin composition according to claim 1, wherein the polyester polyol is obtained by removing the solid acid catalyst (A) from the polyester polyol after production. 前記固体酸触媒(A)が、金属酸化物担体(A1)と担持する金属酸化物(A2)からなる複合金属酸化物、または金属酸化物担体(A1)と担持する非金属化合物(A3)からなる金属酸化物であることを特徴とする請求項1記載のポリウレタン樹脂組成物。 The solid acid catalyst (A) is a composite metal oxide composed of a metal oxide support (A1) and a supported metal oxide (A2), or a non-metallic compound (A3) supported on a metal oxide support (A1). The polyurethane resin composition according to claim 1, wherein the polyurethane resin composition is a metal oxide. 前記固体酸触媒(A)のハメットの酸度関数H0が、H0=−3〜−9であることを特徴とする請求項1、2いずれかに記載のポリウレタン樹脂組成物。The polyurethane resin composition according to claim 1, wherein the Hammett acidity function H 0 of the solid acid catalyst (A) is H 0 = −3 to −9. 前記金属酸化物担体(A1)が、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアのいずれか、またはこれらを使用した担体を用いた固体酸触媒であることを特徴とする請求項3に記載のポリウレタン樹脂組成物。 The polyurethane resin composition according to claim 3, wherein the metal oxide support (A1) is any one of silica, alumina, titania, zirconia, or a solid acid catalyst using a support using these. . 前記担持する金属酸化物(A2)が、タングステン酸化物、モリブデン酸化物のいずれか、またはこれらを併用した固体酸触媒であることを特徴とする請求項3に記載のポリウレタン樹脂組成物。 4. The polyurethane resin composition according to claim 3, wherein the metal oxide (A2) to be supported is one of tungsten oxide and molybdenum oxide, or a solid acid catalyst using these in combination. 前記固体酸触媒の金属酸化物担体(A1)がジルコニアで、担持する酸化物(A2)が三酸化モリブデンであることを特徴とする請求項3に記載のポリウレタン樹脂組成物。 The polyurethane resin composition according to claim 3, wherein the metal oxide support (A1) of the solid acid catalyst is zirconia, and the oxide (A2) to be supported is molybdenum trioxide. 請求項1〜7いずれか1項記載のポリウレタン樹脂組成物を用いた成形品。 A molded article using the polyurethane resin composition according to any one of claims 1 to 7.
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