JPWO2010116634A1 - ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール及びポリウレタン樹脂 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の解決しようとする課題は、機械物性と耐湿性に充分優れたウレタンエラストマー及びウレタンフォームを製造可能なポリオキシアルキレンポリオール及びモノオールを提供することである。
すなわち本発明は、以下の(I)及び(II)の発明である。
(I)本発明のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(S)は、活性水素含有化合物(H)のアルキレンオキサイド付加物であって、末端に位置する水酸基の40%以上が下記一般式(1)で表される1級水酸基含有基であり、水酸基価xと総不飽和度yとエチレンオキサイド含有量zが数式(1)の関係を満たすことを要旨とする。
y≦28.3×x−2×(100−z)/100 (1)
[数式(1)中、xは単位mgKOH/gで表される水酸基価、yは単位meq/gで表される総不飽和度を表す。zは、(S)の重量を基準とするエチレンオキサイド含有量であり、0〜50重量%である。]
(II)本発明の発泡又は非発泡ポリウレタン樹脂は、ポリオール成分と有機ポリイソシアネート成分(V)とを反応させて得られる発泡又は非発泡ポリウレタン樹脂であって、ポリオール成分の少なくとも一部として、上記(I)のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(S)を用いることを要旨とする。
また、本発明の発泡又は非発泡ポリウレタン樹脂は、機械物性と耐湿性が良好である。
y≦(9.0×10−9)w2×(100−z)/100 (2)
y≦28.3×x−2×(100−z)/100 (1)
本発明のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(S)は、イソシアネートとの十分な反応性及び疎水性を持つという特徴がある。この(S)を用いて得られるウレタン樹脂は、製造時の反応性が高く、樹脂の機械物性(硬さ、破断伸び、引張り強度、引裂強度)と耐湿性が良好となる。
y≦18.9×x−2×(100−z)/100 (3)
数式(3)を満たすポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(S)は、数式(1)を満たすときに比べて不飽和モノオール量が低減されており、このようなポリオキシアルキレンポリオールを用いて製造したポリウレタン樹脂又はウレタンフォームの機械物性は更に向上する。
上記式(1)及び(3)の左辺は、総不飽和度yである。
ところで、従来のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールの不飽和基は、この製造過程でエチレンオキサイド以外のアルキレンオキサイド(特にプロピレンオキサイド)が転移反応して生成するので、ポリオキシアルキレンポリオール中のエチレンオキサイド含有量が小さいほど不飽和度yが大きくなる傾向があり、分子量が大きい程不飽和度yが大きくなる傾向があることが知られている。したがって、エチレンオキサイド含有量が小さい、又は分子量が大きいポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールは、式(1)及び(3)を満たすことが困難な傾向にある。
すなわち、式(1)又は(3)は、水酸基価x及びエチレンオキサイド含有量zに比べて、総不飽和度yが小さい領域を示すものである。なお、上記式(1)及び(3)は、実験的に見出した本発明の効果が得られる範囲を表したものである。
総不飽和度yはOH基当たりの分子鎖長が長くなるほど、すなわち水酸基価xが小さくなるほど指数関数的に高くなる。これはAOの付加反応時に、AOが不飽和化合物に転位する反応速度は一定であるが、系中のOH基濃度が低くなるほど付加反応速度が遅くなるためである。この理論的解析および実験データとのカーブフィッティングから数式(1)及び(3)のx−2に係る係数(28.3及び18.9)を決定した。また図1はEO含有量z=0の場合であるが、EOは転位反応しないため、水酸基からEOを除く部分の分子鎖長に補正する項として(100−z)/100 を追加し、数式(1)とした。
活性水素化合物(H)としては、水酸基含有化合物、アミノ基含有化合物、カルボキシル基含有化合物、チオール基含有化合物、リン酸化合物;分子内に2種以上の活性水素含有官能基を有する化合物;及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
なお、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート及び/又はアクリレートを意味し、以下において同様である。
リン酸化合物としては燐酸、亜燐酸及びホスホン酸等が挙げられる。
mは、(S)の粘度等の性状の観点から、50以下が好ましく、さらに好ましくは10以下である。
例えば、(S)が上記一般式(2)で表される場合、末端に位置する水酸基含有基としては、上記一般式(1)で表される1級水酸基含有基と、r=0の時に見られる下記一般式(10)で表される2級水酸基含有基の2種類が考えられるが、本発明の(S)は上記一般式(2)中のrの値に関係なく、末端に位置する水酸基の40%以上が上記一般式(1)で表される1級水酸基含有基である。
(S)において、その末端の全水酸基に対して、上記一般式(1)で表される1級水酸基含有基が占める比率(これを本明細書中、1級水酸基率とする。以下において同様である)は、ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(S)の全末端水酸基の量を基準として40%以上であり、(S)の反応性の観点から、好ましくは60%以上、さらに好ましくは65%以上である。1級水酸基率が40%未満の場合には、ポリオール成分としての反応性が不十分である。
R1として、具体的には、水素原子;メチル基、エチル基及びプロピル基等の直鎖アルキル基;イソプロピル基等の分岐アルキル基;フェニル基及びp−メチルフェニル基等の置換フェニル基;クロロメチル基、ブロモメチル基、クロロエチル基及びブロモエチル基等の置換アルキル基;p−クロロフェニル基及びp−ブロモフェニル基等の置換フェニル基;シクロヘキシル基等の環状アルキル基等;並びにこれらの2種以上の併用が挙げられる。R9として、具体的には、R1で例示した基のうち、水素原子以外のものが挙げられる。
<試料調製法>
測定試料約30mgを直径5mmのNMR用試料管に秤量し、約0.5mlの重水素化溶媒を加え溶解させる。その後、約0.1mlの無水トリフルオロ酢酸を添加し、分析用試料とする。上記重水素化溶媒としては、例えば、重水素化クロロホルム、重水素化トルエン、重水素化ジメチルスルホキシド及び重水素化ジメチルホルムアミド等であり、試料を溶解させることのできる溶媒を適宜選択する。
<NMR測定>
通常の条件で1H−NMR測定を行う。
上に述べた前処理の方法により、ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールの末端の水酸基は、添加した無水トリフルオロ酢酸と反応してトリフルオロ酢酸エステルとなる。その結果、1級水酸基が結合したメチレン基由来の信号は4.3ppm付近に観測され、2級水酸基が結合したメチン基由来の信号は5.2ppm付近に観測される(重水素化クロロホルムを溶媒として使用)。1級水酸基率は次の計算式により算出する。
1級水酸基率(%)=[a/(a+2×b)]×100
但し、式中、aは4.3ppm付近の1級水酸基の結合したメチレン基由来の信号の積分値;bは5.2ppm付近の2級水酸基の結合したメチン基由来の信号の積分値である。
本発明のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(S)は、(J)に炭素数3〜12のアルキレンオキサイドを触媒(C)の存在下で開環付加重合させ下記一般式(12)で表される活性水素化合物(K)とすることで得ることができる。また、必要により、その後、(K)の末端にEOを0〜30重量%開環付加重合してもよい。(K)にEOを開環付加重する際の方法は通常知られている条件で良く、特に触媒は限定されない。EOを(K)の末端に付加重合しない場合は、(K)が(S)であり、得られた(S)の水酸基価xと総不飽和度yが数式(1)の関係を満たしていればよい。
一般式(12)中、R2、Z、A、p、q、mは、一般式(2)と同じであり、上述の物を同様に例示することができる。
例えば、(J)の具体例としては、(H)への、EO、PO及びブチレンオキサイド等の付加物が挙げられ、さらに具体的には、水のEO付加物、水のPO付加物、メタノールのEO付加物、メタノールのPO付加物、グリセリンのEO付加物、グリセリンのPO付加物、アンモニアのエチレンオキサイド付加物、アンモニアのプロピレンオキサイド付加物、水のEO・PO共重合付加物、水のPO・ブチレンオキサイド共重合付加物、メタノールのEO・PO共重合付加物、メタノールのEO・ブチレンオキサイド共重合付加物、メタノールのPO・ブチレンオキサイド共重合付加物、グリセリンのEO・PO共重合付加物、グリセリンのEO・ブチレンオキサイド共重合付加物、グリセリンのPO・ブチレンオキサイド共重合付加物、アンモニアのエチレンオキサイド・プロピレンオキサイド共重合付加物、水のEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物、メタノールのEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物及びグリセリンのEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物、アンモニアのEO・PO・ブチレンオキサイドの共重合付加物等が挙げられる。
例えば(K)は、(J)へのPO、ブチレンオキサイド等の付加物が挙げられる。
また、kは0〜5の数を表す。
一般式(8)で表されるフェニル基又は置換フェニル基の具体例としては、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基、p−メチルフェニル基、p−シアノフェニル基及びp−ニトロフェニル基等が挙げられ、好ましくは、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基及びp−シアノフェニル基であり、さらに好ましくはフェニル基、ペンタフルオロフェニル基である。
これらのうち触媒活性及び選択性の観点から、トリフェニルボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン及びトリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウムが好ましい。
すなわち、ポリオール成分と有機ポリイソシアネート成分(V)とを、必要により添加剤の存在下反応させて、発泡又は非発泡ポリウレタン樹脂を製造する際、ポリオール成分の少なくとも一部として、ポリオキシアルキレンポリオールポリオール又はモノオール(S)を使用する。
重合体アルコール(W)は、(S)中にポリマー粒子(P)が分散された重合体アルコールである。
重合体アルコール(W)は、(S)(好ましくはポリオキシアルキレンポリオール)中でビニルモノマー(g)を公知の方法で重合して製造することができる。例えば、(S)中で、ラジカル重合開始剤の存在下、ビニルモノマー(g)が重合され、得られた(g)の重合体が安定分散されたものが挙げられる。重合方法の具体例としては、米国特許第3383351号明細書及び特公昭39−25737号公報等に記載の方法が挙げられる。
(g)としては、スチレン及び/又はアクリロニトリルが好ましい。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数6〜10の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数8〜12の芳香脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
変性ポリイソシアネートの具体例としては、ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI等が挙げられる。
ポリウレタンフォームを製造する場合には、発泡剤を使用する。
発泡剤としては、公知の発泡剤が使用でき、例えば、水、水素原子含有ハロゲン化炭化水素、低沸点炭化水素及び液化炭酸ガス等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
水素原子含有ハロゲン化炭化水素の具体例としては、塩化メチレンやHCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)タイプのもの(例えばHCFC−123及びHCFC−141b);HFC(ハイドロフルオロカーボン)タイプのもの(例えば、HFC−245fa及びHFC−365mfc)等が挙げられる。
低沸点炭化水素は、沸点が通常−5〜70℃の炭化水素であり、その具体例としては、ブタン、ペンタン、シクロペンタンが挙げられる。
なお、上記及び以下において、部は重量部を意味する。
一例を示せば、まず、ポリオール成分及び必要により添加剤を所定量混合する。次いで、ポリウレタン低圧又は高圧注入発泡機又は撹拌機を使用して、この混合物とポリイソシアネートとを急速混合する。得られた混合液を密閉型もしくは開放型のモールド(金属製又は樹脂製)に注入し、ウレタン化反応を行わせ、所定時間硬化後、脱型してポリウレタン樹脂を得る。
図2に示した態様のように、容量2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブと、酸化マグネシウム(顆粒、直径2〜0.1mm)を400g充填した反応塔(2)(ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ30cmを2基使用)及び蒸留塔(3)(理論段数30段、ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ2m)を、循環ライン(6)、(7)、(8)で接続した。
反応槽(1)に、グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gを仕込んだ後、オートクレーブ{反応槽(1)}と反応塔(2)及び循環ライン(6)、(7)、(8)内を0.005MPaまで減圧とした。原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が50〜60℃を保つように制御しながら連続的に液相に投入しつつ、ダイアフラムポンプを用いて反応槽(1)内の気相を5L/minの流量で、反応槽(1)→循環ライン(6)→反応塔(2)→循環ライン(7)→蒸留塔(3)→循環ライン(8)→反応槽(1)の順に循環させた。反応塔(2)を75℃、0.08〜0.15MPaとなるように制御しながら副生低沸点化合物を連続的に酸化マグネシウムと接触させて高沸点化合物とし、蒸留塔(3)にてPOと分離する事で系外に除去した。分離した高沸点化合物は蒸留塔(3)の釜下ライン(4)から抜き取った。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が2000mlとなった時点でPOの投入を停止、気相循環を終了し、70℃で4時間熟成し、水を200g加え130〜140℃で1時間加熱した。1時間加熱後、水を2時間かけて常圧留去したのち、引き続いてスチームを通入しながら圧力を30〜50torrに保ちながら3時間かけて残りの水を減圧留去し液状のグリセリンPO付加物(S−1)を得た。
なお、原料として用いたグリセリンのPO付加物は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてグリセリンにプロピレンオキサイドを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学社製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
図3に示した態様のように、容量2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブと、蒸留塔(3)(理論段数50段、ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ3m)とを、循環ライン(6)、(8)で接続した。
反応槽(1)に、グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gを仕込んだ後、オートクレーブ{反応槽(1)}と反応塔(2)及び循環ライン(6)、(8)内を0.005MPaまで減圧とした。原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が50〜60℃を保つように制御しながら連続的に液相に投入しつつ、ダイアフラムポンプを用いて反応槽(1)内の気相を5L/minの流量で、反応槽(1)→循環ライン(6)→蒸留塔(3)→循環ライン(8)→反応槽(1)の順に循環させた。蒸留塔(3)にて副生低沸点化合物をPOと分離する事で系外に除去した。分離した副生低沸点化合物は蒸留塔(3)の釜下ライン(4)から抜き取った。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が2000mlとなった時点でPOの投入を停止、気相循環を終了し、70℃で4時間熟成し、水を200g加え130〜140℃で1時間加熱した。1時間加熱後、水を2時間かけて常圧留去したのち、引き続いてスチームを通入しながら圧力を30〜50torrに保ちながら3時間かけて残りの水を減圧留去し液状のグリセリンPO付加物(S−2)を得た。
なお、原料として用いたグリセリンのPO付加物は実施例1と同じ物を用いた。
図4に示した態様のように、2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブと、モレキュラーシーブ4Aを500g充填した吸着塔(9)(ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ30cm)を、循環ライン(6)、(8)で接続した。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gを仕込んだ後、オートクレーブ{反応槽(1)}と吸着塔(9)及びライン(6)、(8)内を0.005MPaまで減圧とした。原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が50〜60℃を保つように制御しながら連続的に投入しつつ、ダイアフラムポンプを用いて反応槽(1)内の気相を5L/minの流量で、反応槽(1)→減圧ライン(6)→吸着塔(9)→循環ライン(8)→反応槽(1)の順に循環させた。吸着塔(9)を25℃、0.1〜0.3MPaとなるように制御しながら副生低沸点化合物を連続的にモレキュラーシーブに吸着させ系外に除去した。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が2000mlとなった時点でPOの投入を停止、気相循環を終了し、70℃で4時間熟成し、水を200g加え130〜140℃で1時間加熱した。1時間加熱後、水を2時間かけて常圧留去したのち、引き続いてスチームを通入しながら圧力を30〜50torrに保ちながら3時間かけて残りの水を減圧留去し液状のグリセリンPO付加物(S−3)を得た。
なお、原料として用いたグリセリンのPO付加物は実施例1と同じ物を用いた。
図5に示した態様のように、2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブに、減圧ライン(10)を接続した。オートクレーブ{反応槽(1)}に、グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gとを仕込んだ後、原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が50〜60℃を保つように制御しながら投入した。但し、POの投入は10分間かけて投入した後、減圧ライン(10)より減圧(0.01MPa)とし、15分間低沸点の揮発成分を留去する工程を、20回繰り返して実施した。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が2000mlとなるまで投入した時点でPOの投入を停止し、70℃で4時間熟成し、水を200g加え130〜140℃で1時間加熱した。1時間加熱後、水を2時間かけて常圧留去したのち、引き続いてスチームを通入しながら圧力を30〜50torrに保ちながら3時間かけて残りの水を減圧留去し液状のグリセリンPO付加物(S−4)を得た。
なお、原料として用いたグリセリンのPO付加物は実施例1と同じ物を用いた。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、グリセリンのPO付加物(水酸基価168)666gを用いる以外は、実施例1と同様の方法で合成し、液状のグリセリンPO付加物(S−5)を得た。
なお、原料として用いたグリセリンのPO付加物(水酸基価168)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてグリセリンにプロピレンオキサイドを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学社製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
図2に示した態様のように、容量2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブと、酸化マグネシウム(顆粒、直径2〜0.1mm)を400g充填した反応塔(2)(ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ30cmを2基使用)、及び、蒸留塔(3)(理論段数30段、ステンレス製円筒管、内径5.5cm、長さ2m)を、循環ライン(6)、(7)、(8)で接続した。
反応槽(1)に、グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gを仕込んだ後、オートクレーブ{反応槽(1)}と反応塔(2)及び循環ライン(6)、(7)、(8)内を0.005MPaまで減圧とした。原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が50〜60℃を保つように制御しながら連続的に液相に投入しつつ、ダイアフラムポンプを用いてオートクレーブ{反応槽(1)}内の気相を5L/minの流量で、反応槽(1)→循環ライン(6)→反応塔(2)→循環ライン(7)→蒸留塔(3)→循環ライン(8)→反応槽(1)の順に循環させた。反応塔(2)を75℃、0.08〜0.15MPaとなるように制御しながら副生低沸点化合物を連続的に酸化マグネシウムと接触させて高沸点化合物とし、蒸留塔(3)にてPOと分離する事で系外に除去した。分離した高沸点化合物は蒸留塔(3)の釜下ライン(4)から抜き取った。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止、気相循環を終了し、70℃で4時間熟成し、水を170g加え130〜140℃で1時間加熱した。水を2時間かけて常圧留去した後、水酸化カリウム2gを加え130〜140℃にてスチームを通入しながら圧力を30〜50torrに保ちながら残りの水を減圧留去した。引き続き、原料供給ライン(5)を通じてEO80gを反応温度が130〜140℃を保つように制御しながら2時間かけて投入した後、2時間熟成した。90℃まで冷却した後、12gのキョーワード600(協和化学社製;合成珪酸塩)と水40gを加え1時間処理した。オートクレーブ{反応槽(1)}より取り出した後、1ミクロンのろ紙を用いてろ過した後、減圧脱水し、液状のグリセリンPOEO付加物(S−6)を得た。
なお、原料として用いたグリセリンのPO付加物は実施例1と同じ物を用いた。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、グリセリンのPO付加物(水酸基価168)666gを用いる以外は、実施例6と同様の方法で合成し、液状のグリセリンPOEO付加物(S−7)を得た。
なお、原料として用いたグリセリンのPO付加物は実施例5と同じ物を用いた。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、グリセリンのPO付加物(水酸基価280)240gを用いる以外は、実施例1と同様の方法で合成し、液状のグリセリンPO付加物(S−8)を得た。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、グリセリンのPO付加物(水酸基価168)400gを用いる以外は、実施例2と同様の方法で合成し、液状のグリセリンPO付加物(S−9)を得た。
なお、原料として用いたグリセリンのPO付加物は実施例5と同じ物を用いた。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、グリセリンのPO付加物(水酸基価280)240gを用い、「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」の代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1800mlとなった時点でPOの投入を停止」すること、及び、「EO80g」の代わりに、「EO200g」とする以外は実施例6と同様の方法にて合成し、液状のグリセリンPOEO付加物(S−10)を得た。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、グリセリンのPO付加物(水酸基価168)400gを用いること以外は、実施例10と同様の方法で合成し、液状のグリセリンPOEO付加物(S−11)を得た。
なお、原料として用いたグリセリンのPO付加物は実施例5と同じ物を用いた。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、プロピレングリコールのPO付加物(水酸基価280)400gを用いること以外は、実施例2と同様の方法で合成し、液状のプロピレングリコールPO付加物(S−12)を得た。
なお、プロピレングリコールのPO付加物(水酸基価280)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてプロピレングリコールにプロピレンオキサイドを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学社製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、プロピレングリコールのPO付加物(水酸基価168)666gを用いること以外は、実施例2と同様の方法で合成し、液状のプロピレングリコールPO付加物(S−13)を得た。
なお、プロピレングリコールのPO付加物(水酸基価168)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてプロピレングリコールにプロピレンオキサイドを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学社製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、プロピレングリコールのPO付加物(水酸基価280)400gを用い、「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」の代わりに、「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1400mlとなった時点でPOの投入を停止」すること、及び、「EO80g」の代わりに「EO600g」とする以外は実施例6と同様の方法で合成し、液状のプロピレングリコールPOEO付加物(S−14)を得た。
なお、プロピレングリコールのPO付加物(水酸基価280)は実施例12と同じ物を用いた。
プロピレングリコールのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、プロピレングリコールのPO付加物(水酸基価168)666gを用いること以外は、実施例14と同様の方法で合成し、液状のプロピレングリコールPOEO付加物(S−15)を得た。
なお、プロピレングリコールのPO付加物(水酸基価168)は実施例13と同じ物を用いた。
グリセリンのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)267gを用い、「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」の代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなった時点でPOの投入を停止」すること、及び「EO80g」の代わりに、「EO160g」とすること以外は、実施例6と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(S−16)を得た。
なお、ペンタエリスリトールPO付加物(水酸基価280)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてプロピレングリコールにプロピレンオキサイドを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学社製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)267gを用いる代わりに、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価160)466gを用いること以外は、実施例16と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(S−17)を得た。
なお、ペンタエリスリトールPO付加物(水酸基価160)は既知の方法で合成されたもの、つまり、水酸化カリウムを触媒としてプロピレングリコールにプロピレンオキサイドを所定量付加した後、触媒除去のため、水と合成珪酸塩(協和化学社製 キョーワード600)を加えて加熱処理後、ろ過、減圧脱水したものである。
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)400gを用いる代わりに、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)200gを用いること以外は、実施例16と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(S−18)を得た。
ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価280)200gを用いる代わりに、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価160)350gを用いること以外は、実施例18同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(S−19)を得た。
なお、ペンタエリスリトールのPO付加物(水酸基価160)は実施例17と同じ物を用いた。
図6に示した態様のように、2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブに、グリセリン80gと水酸化セシウム4.0gを仕込んだ後、原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が90〜100℃を保つように制御しながら投入した。但し、POの投入は6時間かけて連続して実施した。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が2000mlとなるまで投入した後、100℃で3時間熟成した。次に、30gの合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水40gを加えて90℃で1時間処理した。オートクレーブ{反応槽(1)}より取り出した後、1ミクロンのフィルターで濾過した後2時間脱水し、液状のグリセリンPO付加物を得た。得られたグリセリンPO付加物1530gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gを再びオートクレーブ{反応槽(1)}に仕込んだ後、原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が70〜80℃を保つように制御しながら3時間かけて投入した。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が2000mlとなるまで投入し、70℃で3時間熟成した。引き続いて、水を200g加え130〜140℃で1時間加熱した。1時間加熱後、水を2時間かけて常圧留去したのち、引き続いてスチームを通入しながら圧力を30〜50torrに保ちながら3時間かけて残りの水を減圧留去し液状のグリセリンPO付加物(n−1)を得た。
水酸化セシウム4.0gの代わりに水酸化カリウムを4.0g用いる以外は比較例1と同様の方法で液状のグリセリンPO付加物(n−2)を得た。
図6に示した態様のように、2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブに、グリセリン61gと水酸化カリウム4.0gを仕込んだ後、原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が90〜100℃を保つように制御しながら投入した。但し、POの投入は6時間かけて連続して実施した。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が2000mlとなるまで投入した後、100℃で3時間熟成した。次に、30gの合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水40gを加えて90℃で1時間処理した。オートクレーブ{反応槽(1)}より取り出した後、1ミクロンのフィルターで濾過した後2時間脱水し、液状のグリセリンPO付加物(n−3)を得た。
図6に示した態様のように、2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブに、グリセリン84gと水酸化セシウム4.0gを仕込んだ後、原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が90〜100℃を保つように制御しながら投入した。但し、POの投入は6時間かけて連続して実施した。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が2000mlとなるまで投入した後、100℃で3時間熟成した。次に、30gの合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水40gを加えて90℃で1時間処理した。オートクレーブ{反応槽(1)}より取り出した後、1ミクロンのフィルターで濾過した後2時間脱水し、液状のグリセリンPO付加物を得た。得られたグリセリンPO付加物1460gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.09gを再びオートクレーブ{反応槽(1)}に仕込んだ後、原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が70〜80℃を保つように制御しながら3時間かけて投入した。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止し、70℃で4時間熟成し、水を170g加え130〜140℃で1時間加熱した。水を2時間かけて常圧留去した後、水酸化カリウム2gを加え130〜140℃にてスチームを通入しながら圧力を30〜50torrに保ちながら残りの水を減圧留去した。引き続き、原料供給ライン(5)を通じてEO80gを反応温度が130〜140℃を保つように制御しながら2時間かけて投入した後、2時間熟成した。90℃まで冷却した後、12gのキョーワード600(協和化学社製;合成珪酸塩)と水40gを加え1時間処理した。オートクレーブ{反応槽(1)}より取り出した後、1ミクロンのろ紙を用いてろ過した後、減圧脱水し、液状のグリセリンPOEO付加物(n−4)を得た。
水酸化セシウム4gの代わりに水酸化カリウムを4g用いる以外は比較例4と同様の方法で液状のグリセリンPOEO付加物(n−5)を得た。
図6に示した態様のように、2500mlの撹拌装置、温度制御装置、原料供給ライン(5)付きの反応槽(1)としてのステンレス製オートクレーブに、グリセリン61gと水酸化カリウム4.0gを仕込んだ後、原料供給ライン(5)を通じてPOを反応温度が90〜100℃を保つように制御しながら投入した。但し、POの投入は6時間かけて連続して実施した。オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1860mlとなるまで投入した後、100℃で3時間熟成した。引き続き、原料供給ライン(5)を通じてEO140gを反応温度が130〜140℃を保つように制御しながら2時間かけて投入した後、2時間熟成した。90℃まで冷却した後、12gのキョーワード600(協和化学社製;合成珪酸塩)と水40gを加え1時間処理した。オートクレーブ{反応槽(1)}より取り出した後、1ミクロンのろ紙を用いてろ過した後減圧脱水し、液状のグリセリンPOEO付加物(n−6)を得た。
グリセリン80gの代わりにグリセリン42gを用いること及び反応槽(1)に仕込むグリセリンPO付加物1530gをグリセリンPO付加物1720gとすること以外は比較例1と同様の方法でグリセリンPO付加物(n−7)を得た。
グリセリン80gの代わりにグリセリン42gを用いること及び反応槽(1)に仕込むグリセリンPO付加物1530gをグリセリンPO付加物1720gとすること以外は比較例2と同様の方法でグリセリンPO付加物(n−8)を得た。
グリセリン61gの代わりにグリセリンを37g用いる以外は比較例3と同様の方法でグリセリンPO付加物(n−9)を得た。
グリセリン84gの代わりにグリセリン48gを用いること、「得られたグリセリンPO付加物1460g」の代わりに「得られたグリセリンPO付加物1520g」とすること、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としたPO付加反応時のPO投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」する代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1800mlとなった時点でPOの投入を停止」すること及びEO80gの代わりにEOを200g用いること以外は、比較例4と同様の方法で合成し、液状のグリセリンPOEO付加物(n−10)を得た。
グリセリン84gの代わりにグリセリン48gを用いること、「得られたグリセリンPO付加物1460g」の代わりに「得られたグリセリンPO付加物1520g」とすること、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としたPO付加反応時のPO投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」する代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1800mlとなった時点でPOの投入を停止」すること及びEO80gの代わりにEOを200g用いること以外は、比較例5と同様の方法で合成し、液状のグリセリンPOEO付加物(n−11)を得た。
グリセリン61gの代わりにグリセリン37gを用いること、POの投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1860mlとなるまで投入した後」の代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1400mlとなるまで投入した後」にすること、EO140gの代わりにEOを600g用いること以外は比較例6と同様の方法にてグリセリンPOEO付加物(n−12)を得た。
グリセリン80gの代わりにプロピレングリコール120gを用いること及び反応槽(1)に仕込むグリセリンPO付加物1530gをプロピレングリコールPO付加物1540gとすること以外は比較例1と同様の方法にてプロピレングリコールPO付加物(n−13)を得た。
グリセリン80gの代わりにプロピレングリコール120gを用いること及び反応槽(1)に仕込むグリセリンPO付加物1530gをプロピレングリコールPO付加物1540gとすること以外は比較例2と同様の方法にてプロピレングリコールPO付加物(n−14)を得た。
グリセリン61gの代わりにプロピレングリコール72gを用いること以外は比較例3と同様の方法でグリセリンPO付加物(n−15)を得た。
グリセリン84gの代わりにプロピレングリコール153gを用いること、「得られたグリセリンPO付加物1460g」の代わりに「得られたプロピレングリコールPO付加物940g」とすること、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としたPO付加反応時のPO投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」する代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1400mlとなった時点でPOの投入を停止」すること及びEO80gの代わりにEOを600g用いること以外は、比較例4と同様の方法で合成し、液状のプロピレングリコールPOEO付加物(n−16)を得た。
グリセリン84gの代わりにプロピレングリコール153gを用いること、「得られたグリセリンPO付加物1460g」の代わりに「得られたプロピレングリコールPO付加物940g」とすること、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としたPO付加反応時のPO投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」する代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1400mlとなった時点でPOの投入を停止」すること及びEO80gの代わりにEOを600g用いること以外は、比較例5と同様の方法で合成し、液状のプロピレングリコールPOEO付加物(n−17)を得た。
グリセリン61gの代わりにグリセリン72gを用いること、POの投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1860mlとなるまで投入した後」の代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1400mlとなるまで投入した後」にすること及びEO140gの代わりにEOを600g用いること以外は比較例6と同様の方法にてグリセリンPOEO付加物(n−18)を得た。
グリセリン84gの代わりにペンタエリスリトール59gを用いること、「得られたグリセリンPO付加物1460g」の代わりに「得られたペンタエリスリトールPO付加物1530g」とすること、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としたPO付加反応時のPO投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」する代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなった時点でPOの投入を停止」すること及びEO80gの代わりにEOを160g用いること以外は、比較例4と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(n−19)を得た。
グリセリン84gの代わりにペンタエリスリトール59gを用いること、「得られたグリセリンPO付加物1460g」の代わりに「得られたペンタエリスリトールPO付加物1610g」とすること、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としたPO付加反応時のPO投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」する代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなった時点でPOの投入を停止」すること及びEO80gの代わりにEOを160g用いること以外は、比較例5同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(n−20)を得た。
グリセリン61gの代わりにペンタエリスリトール45gを用いること、POの投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1860mlとなるまで投入した後」の代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなるまで投入した後」にすること及びEO140gの代わりにEOを160g用いること以外は比較例6と同様の方法にてペンタエリスリトールPOEO付加物(n−21)を得た。
グリセリン84gの代わりにペンタエリスリトール42gを用いること、「得られたグリセリンPO付加物1460g」の代わりに「得られたペンタエリスリトールPO付加物1610g」とすること、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としたPO付加反応時のPO投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」する代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなった時点でPOの投入を停止」すること及びEO80gの代わりにEOを160g用いること以外は、比較例4と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(n−22)を得た。
グリセリン84gの代わりにペンタエリスリトール42gを用いること、「得られたグリセリンPO付加物1460g」の代わりに「得られたペンタエリスリトールPO付加物1610g」とすること、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としたPO付加反応時のPO投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1920mlとなった時点でPOの投入を停止」する代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなった時点でPOの投入を停止」すること及びEO80gの代わりにEOを160g用いること以外は、比較例5と同様の方法で合成し、液状のペンタエリスリトールPOEO付加物(n−23)を得た。
グリセリン61gの代わりにペンタエリスリトール34gを用いること、POの投入を「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1860mlとなるまで投入した後」の代わりに「オートクレーブ{反応槽(1)}内液量が1840mlとなるまで投入した後」にすること及びEO140gの代わりにEOを160g用いること以外は比較例6と同様の方法にてペンタエリスリトールPOEO付加物(n−24)を得た。
従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールが満足する特許文献4(特許3688667号公報)記載の式1(下記、数式(4))についての検証結果も記載した。
数式(4)は水酸基当量wと総不飽和度yの関係を表す式であり、本発明における数式(1)、(3)に対応する形、つまり、(S)の水酸基価xと総不飽和度yの関係式に変形すると数式(4’)となる。
y≦60×x−2 (4’)
水酸基価:JIS K1557 に準拠、単位はmgKOH/g
総不飽和度:JIS K1557に準拠、単位はmeq/g
(水酸基当量)=(数平均分子量)/(平均水酸基数) (5)
X軸:ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールの水酸基価x
Y軸:ポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールの総不飽和度y
○印:本発明の実施例記載のポリオキシアルキレンポリオールであり、末端にEOを含有していないものを表す。
×印:比較例記載のポリオキシアルキレンポリオールであり、末端にEOを含有していないものを表す。
曲線1:本発明の数式1を表す。
曲線2:本発明の数式3を表す。
曲線3:従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールに関する特許文献4(特許3688667号公報)記載の式1(数式4’)を表す。
2500mlの攪拌装置、温度制御装置付きの4つ口フラスコに、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(商品名:ミリオネートMT、日本ポリウレタン工業(株)製)162g、実施例12で得たポリオキシアルキレンポリオール(S−12)(分子量2000)412g、エチレングリコール26g、ジメチルホルムアミド1390gを仕込み、70℃でイソシアネートの反応率(消費率)が100%となるまで反応させた。得られたポリウレタン樹脂溶液をガラス板上に伸ばした後、−0.1MPa、60℃で6hr加熱することでウレタン樹脂を得た。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に60%、6時間後に89%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(S−13)を用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に59%、6時間後に90%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(n−13)を用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に60%、4時間後に88%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(n−14)を用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に60%、4時間後に88%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(n−15)を用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に30%、4時間後に60%、8時間後86%、16時間後に96%、24時間後に100%であった。
特に、特許3688667号公報記載の式1(数式4’)を満足する従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールを用いて得られるウレタンエラストマー(比較例25)と比較しても、本発明により得られるウレタンエラストマーの機械強度は向上している。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(S−14)を用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に69%、6時間後に94%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(S−15)を用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に71%、6時間後に95%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(n−16)を用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に70%、4時間後に94%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(n−17)を用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に73%、4時間後に93%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(n−18)を用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に64%、4時間後に90%、8時間後100%であった。
特に、特許3688667号公報記載の式1(数式4’)を満足する従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールを用いて得られるウレタンエラストマー(比較例28)と比較しても、本発明により得られるウレタンエラストマーの機械強度は向上している。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(S−8)690gを用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に69%、6時間後に94%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(S−9)690gを用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に71%、6時間後に94%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(n−7)690gを用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に70%、4時間後に95%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(n−8)690gを用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に73%、4時間後に93%、8時間後に100%であった。
ポリオキシアルキレンポリオール(S−12)の代わりに、ポリオキシアルキレンポリオール(n−9)690gを用いる以外は、実施例20と同様の方法でウレタン樹脂を合成した。反応中のイソシアネート基の反応率は、2時間後に28%、4時間後に59%、8時間後87%、16時間後に95%、24時間後に100%であった。
特に、特許3688667号公報記載の式1(数式4’)を満足する従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールを用いて得られるウレタンエラストマー(比較例31)と比較しても、本発明により得られるウレタンエラストマーの機械強度は向上している。
引張破断強度 :JIS K6251に準拠、単位はkgf/cm2
破断伸度:JIS K6251に準拠、単位は%
100%モジュラス:JIS K6251に準拠、単位はkgf/cm2
表6及び7に示した発泡処方に従って、下記の発泡条件によりポリウレタンスラブフォームを発泡し、一昼夜放置後ポリウレタンスラブフォームの諸物性を測定した。物性の測定値も表6及び7にそれぞれ記載した。
BOX SIZE:30cm×30cm×30cm天空き箱
材質:木材
ミキシング方法:ハンドミキシング
1.ウレタン化触媒(c)
(1)ウレタン化触媒(c−1):日東化成(株)社製「ネオスタン U−28」(スタナスオクトエート)
(2)ウレタン化触媒(c−2):東ソー(株)社製「TOYOCAT ET」(ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルの70重量%ジプロピレングリコール溶液)
(3)ウレタン化触媒(c−3):エアプロダクツジャパン(株)社製「DABCO−33LV」(トリエチレンジアミンの33重量%ジプロピレングリコール溶液)
(1)発泡剤(d−1):水
(2)発泡剤(d−2):塩化メチレン
(1)整泡剤(e−1):東レ・ダウコーニング(株)社製「L−540」
TDI:日本ポリウレタン工業(株)社製「コロネート T−80」(トリレンジイソシアネート)
コアー密度 :JIS K6400に準拠、単位はkg/m3
硬さ(25%−ILD):JIS K6400に準拠、単位はN/314cm2
引張強度:JIS K6400に準拠、単位はkgf/cm2
伸び率:JIS K6400に準拠、単位は%
引裂強度:JIS K6400に準拠、単位はkgf/cm
圧縮残留歪率 :JIS K6400に準拠、単位は%
湿熱圧縮残留歪率 :JIS K6400に準拠、単位は%
特に、特許3688667号公報記載の式1(数式4’)を満足する従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールを用いて得られるウレタンフォーム(比較例34)と比較しても、本発明により得られるウレタンフォームのフォーム物性は向上している。
特に、特許3688667号公報記載の式1(数式4’)を満足する従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールを用いて得られるウレタンフォーム(比較例37)と比較しても、本発明により得られるウレタンフォームのフォーム物性は向上している。
表8及び9に示した発泡処方に従って、下記の発泡条件により軟質ポリウレタンフォームを金型内で発泡してフォームを形成後、金型から取り出し一昼夜放置後の軟質ポリウレタンフォーム諸物性を測定した。物性の測定値も表8及び9にそれぞれ記載している。
金型SIZE:40cm×40cm×10cm(高さ)
金型温度:65℃
金型材質:アルミ
ミキシング方法:高圧ウレタン発泡機(ポリマーエンジニアリング社製)ポリオールプレミックスとイソシアネートとを15MPaで混合
3.整泡剤(e)
(2)整泡剤(e−2):東レ・ダウコーニング(株)社製「SZ−1346」
日本ポリウレタン工業(株)社製「CE−729」(TDI−80(2,4−及び2,6−TDI、2,4−体の比率が80%/粗製MDI(平均官能基数:2.9)=80/20(重量比))
(1)ポリオール(p−1):グリセリンにPOとEOをブロック付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価34、EO単位の合計=20%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール
(2)重合体ポリオール(p−2):グリセリンにPOとEOをブロック付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価34、EO単位の合計=14%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール中で、スチレンとアクリロニトリル(重量比:30/70)を共重合させた重合体ポリオール(重合体含量30%)水酸基価24
(3)ポリオール(p−3):グリセリンにPOとEOをランダム付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価24、EO単位の合計=72%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール
(4)ポリオール(p−4):ソルビトールにPOを付加させて得られた平均官能基数6.0、水酸基価1250のポリオキシプロピレンポリオール
(5)ポリオール(p−5):トリエタノールアミン
(6)ポリオール(p−6):グリセリンにPOとEOをブロック付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価28、EO単位の合計=16%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール
(7)ポリオール(p−7):エチレングリコール
コアー密度 :JIS K6400に準拠、単位はkg/m3
硬さ(25%−ILD):JIS K6400に準拠、単位はN/314cm2
引張強度:JIS K6400に準拠、単位はkgf/cm2
伸び:JIS K6400に準拠、単位は%
引裂強度:JIS K6400に準拠、単位はkgf/cm
反発弾性:JIS K6400に準拠、単位は%
圧縮残留歪率 :JIS K6400に準拠、単位は%
湿熱圧縮残留歪率 :JIS K6400に準拠、単位は%
特に、特許3688667号公報記載の式1を満足する従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールを用いて得られるウレタンフォーム(比較例40)と比較しても、本発明により得られるウレタンフォームのフォーム物性は向上している。
特に、特許3688667号公報記載の式1を満足する従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールを用いて得られるウレタンフォーム(比較例43)と比較しても、本発明により得られるウレタンフォームのフォーム物性は向上している。
表10に示した発泡処方に従って、予め鉄心をセットした金型内で下記の発泡条件により密度0.5g・cm3の半硬質ポリウレタンフォームを得た。性能試験の評価結果を表10に示す。ハンドルの全体図は図7、図7中の破線部での断面図を図8で示した。
金型内寸:内径28mm
金型温度:40℃
金型材質:アルミ
ミキシング方法:高圧ウレタン発泡機(ポリマーエンジニアリング社製)ポリオールプレミックスとイソシアネートとを15MPaで混合
1.ウレタン化触媒(c)
(4)ウレタン化触媒(c−4):東ソー(株)社製「TOYOCAT ETF」
ポリプロピレングリコール(Mn=2000)で変性したMDI、NCO%=26.5の有機ポリイソシアネート
(8)重合体ポリオール(p−8):グリセリンにPOとEOをブロック付加させて得られた平均官能基数3.0、水酸基価34、EO単位の合計=14%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール中で、アクリロニトリルを重合させた重合体ポリオール(重合体含量20%)水酸基価24
<ハンドルの試験>
<1>:注入150秒後に脱型したときのフォームのC硬度
<2>:注入210秒後に脱型したときのフォームのC硬度
<3>:成形1日後のフォームのC硬度
<4>:注入150秒後に脱型した時のハンドルの太さ(mm)
<5>:注入219秒後に脱型した時のハンドルの太さ(mm)
なお、<1>〜<5>を測定した部分の鉄心の太さは13mm、型の内寸は28mmである。
硬化性の判定:注入150秒後に脱型したときに成形したフォームが
ハンドルの形状を維持できる場合 ;○
ハンドルの形状を維持できない場合;×
脱型時膨れ判定:注入150秒後に脱型した時に成形したハンドルの太さが
29mm未満;○
29mm以上;×
特に、特許3688667号公報記載の式1を満足する従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールを用いて得られるウレタンフォーム(比較例46)と比較しても、本発明により得られるウレタンフォームのフォーム物性は向上している。
表11に示した発泡処方に従って、予め表皮材と芯材をセットした金型内で下記の発泡条件により密度0.16g・cm3の半硬質ポリウレタンフォームを得た。性能試験の評価結果を表11に示す。インスツルメントパネルの全体図は図9、図9中の破線部での断面図を図10で示した。
金型温度:45℃
金型材質:アルミ
ミキシング方法:高圧ウレタン発泡機(ポリマーエンジニアリング社製)ポリオールプレミックスとイソシアネートとを15MPaで混合
1.ウレタン化触媒(c)
(5)ウレタン化触媒(c−5):サンアプロ(株)社製「U−CAT 1000」(N,N,N‘,N’−テトラメチルエチレンジアミン)
粗製MDI;NCO%=31の有機ポリイソシアネート
<6>:注入120秒後に脱型したときの表皮上のC硬度
<7>:成型1日後のフォームの表皮上のC硬度
<8>:注入120秒後に脱型した時の成形品厚み(mm)
<9>:成形1日後のフォームの引張強さ(kgf/cm2)
<10>:耐熱試験(110℃、2000時間)後のフォームの引張強さ(kgf/cm2)
なお<6>〜<8>を測定した部分の表皮の厚みは1mm、芯材の厚みは5mm、型の内寸は15mmである。
硬化性の判定:注入120秒後に脱型した時に成形したフォームが
インスツルメントパネルの形状を維持できる場合 ;○
インスツルメントパネルの形状を維持できない場合;×
脱型時収縮判定:注入120秒後に脱型した時に成形したインスツルメントパネルの厚みが
14mm以上;○
14mm以下;×
(<9>、<10>はJIS K−6301に準拠した)
特に、特許3688667号公報記載の式1を満足する従来技術であるポリオキシアルキレンポリオールを用いて得られるウレタンフォーム(比較例49)と比較しても、本発明により得られるウレタンフォームのフォーム物性は向上している。
本発明のポリオキシアルキレンポリオール(S)を使用したポリウレタンエラストマーやポリウレタンフォームは従来技術によって得られるポリオキシアルキレンポリオールを使用した場合に比べ総じて樹脂物性(引張強度、硬さ、硬化性、耐湿性、耐久性)に優れる。
従って、本発明のポリウレタン樹脂は接着剤、シーリング材、コーティング材、断熱材、合成木材等として広く用いることが出来る。
本発明の発泡ポリウレタン樹脂のうち、軟質ポリウレタンフォームは、従来の物に比較して、硬さ、フォーム強度、耐久性に優れる。従って、本発明の発泡ポリウレタン樹脂、特に軟質ポリウレタンフォームは、クッション材、衝撃吸収剤、緩衝材、遮吸音材等に広く利用できる。
本発明の発泡ポリウレタン樹脂のうち、半硬質ポリウレタンフォームは、従来の物に比較して、硬化性に優れ、且つ、脱型時の膨れや収縮が小さく、フォーム強度が大きい。従って、本発明の発泡ポリウレタン樹脂、特に半硬質ポリウレタンフォームは、自動車用内装材(ハンドル、インスツルメントパネル、サンバイザー、ドアトリム、シート、ピラー等)や、衝撃吸収材、緩衝材として広く利用できる。
2:反応塔
3:蒸留塔
4:釜下ライン
5:原料供給ライン
6:循環ライン
7:循環ライン
8:循環ライン
9:吸着塔
10:減圧ライン
11:ハンドル
12:ウレタンフォーム
13:鉄心
14:インスツルメントパネル
15:表皮材
16:ウレタンフォーム
17:芯材
Claims (10)
- 活性水素含有化合物(H)のアルキレンオキサイド付加物であって、末端に位置する水酸基の40%以上が下記一般式(1)で表される1級水酸基含有基であり、水酸基価xと総不飽和度yとエチレンオキサイド含有量zが数式(1)の関係を満たすポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール(S)。
y≦28.3×x−2×(100−z)/100 (1)
[数式(1)中、xは単位mgKOH/gで表される水酸基価、yは単位meq/gで表される総不飽和度を表す。zは、(S)の重量を基準とするエチレンオキサイド含有量(重量%)であり、0〜50である。] - 下記一般式(2)で表される請求項1に記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール。
- 一般式(2)中、rが0である請求項2に記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール。
- 一般式(2)中の(AO)qの部分のうち、末端に位置するAの構造の40%以上が、一般式(6)で表される構造である請求項2又は3に記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール。
- 亜鉛、鉄、コバルト、クロム及びマンガンの合計含有量が2ppm以下である請求項1〜4のいずれかに記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール。
- 一般式(2)中、−(AO)q−の部分が、下記一般式(7−1)で表される化合物、(7−2)で表される化合物及び(7−3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の触媒(C)の存在下で、炭素数3〜12のアルキレンオキサイドを開環付加重合させることで得られる請求項2〜5のいずれかに記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール。
- 水酸基価xが10〜115mgKOH/gである請求項1〜6のいずれかに記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール。
- 末端に位置する水酸基含有基の60%以上が一般式(1)で表される1級水酸基含有基である請求項1〜7のいずれかに記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオール。
- 反応槽(1)中で前記触媒(C)の存在下、圧力0.1MPaにおける沸点が150℃以下の副生低沸点化合物(t)を連続的又は断続的に系外除去しながら、活性水素化合物(H)にアルキレンオキサイドを付加重合させる工程を含むポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールの製造方法。
- ポリオール成分と有機ポリイソシアネート成分(V)とを反応させて得られる発泡又は非発泡ポリウレタン樹脂であって、ポリオール成分の少なくとも一部として、請求項1〜8のいずれかに記載のポリオキシアルキレンポリオール又はモノオールを用いるポリウレタン樹脂。
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