KR20020095244A - 폴리우레탄 엘라스토머의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 톨루엔 디이소시아네이트 예비중합체를 사용하여 엘라스토머를 제조하기 위한 조성물에 관한 것이다. 당해 조성물은 폴리이소시아네이트(a)(이의 70중량% 이상은 유리 톨루엔 디이소시아네이트 단량체를 약 2중량% 미만으로 함유하는 톨루엔 디이소시아네이트 말단 예비중합체이다), 경화제 성분(b)(이는 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 화합물을 함유하고, 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 화합물의 40중량% 이상은 하나 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 화합물이다) 및 필수적으로 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운데크-7-엔으로 이루어진 촉매(c)를 혼합하여 제조된다.

Description

폴리우레탄 엘라스토머의 제조방법{Process for producing polyurethane elastomer}

본 발명은 방향족 디이소시아네이트를 기본으로 하고 미반응 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)의 함량이 낮은 예비중합체를 사용하여 엘라스토머를 제조하는 방법에 관한 것이다.

방향족 이소시아네이트와 폴리올을 반응시킨 후, 단쇄 디올 또는 방향족 디아민을 사용하여 연쇄연장시켜 엘라스토머를 제조하는 방법은 익히 공지되어 있다. 당해 제조방법은 예비중합체법(prepolymer process)이라고 한다. 이러한 엘라스토머의 제조시 방향족 디이소시아네이트와 폴리올과의 반응성에 따라서 다른 기술, 즉 반응 사출 성형법(RIM)을 포함하는 원 샷 방법(one shot process)을 사용할 수 있다.

예비중합체법에 통상적으로 사용되는 반응물 시스템은 TDI를 예비중합체의 이소시아네이트 성분으로서 사용한다. 시판되는 TDI는 일반적으로 두 가지 이성체, 즉 2,4-TDI와 2,6-TDI 이성체의 80:20 혼합물로 이루어진다. 2,4-TDI 이성체는 메틸 그룹을 기준으로 한 파라 위치에 하나의 이소시아네이트(NCO) 그룹을 함유하고, 메틸 그룹을 기준으로 한 오르토 위치에 하나의 NCO 그룹을 함유한다. 파라 위치의 NCO 그룹은 우레탄 결합을 형성시키는 데 보다 큰 반응성을 나타낸다. 시판되는 TDI와 폴리올을 반응시켜 예비중합체를 형성시키는 경우, 일반적으로 메틸 그룹을 기준으로 한 오르토 위치에 다수의 이소시아네이트 그룹을 함유하는 예비중합체가 생성된다. 이러한 예비중합체는 폴리우레탄 생성물을 제조하기 위한 경화제 성분(curative component)과의 후속 반응에서 폴리이소시아네이트 단량체보다 덜 반응성이다. 이러한 예비중합체의 낮은 반응성으로 인해, 예비중합체를 일반적으로 폴리올과 화학량론적 과량의 폴리이소시아네이트 단량체를 반응시켜 제조하므로, 예비중합체는 유리 폴리이소시아네이트 단량체를 폴리우레탄 형성시 반응속도가 허용되기에 충분하게 함유한다.

TDI와 장쇄 폴리올로부터 제조된 예비중합체 시스템이 미국 특허 제3,701,374호, 제3,963,681호, 제4,029,730호, 제4,089,822호, 제4,133,943호 및 제4,365,051호에 기재되어 있다. 이들 특허에는 미반응 TDI를 함유할 뿐만 아니라 올리고머 함량이 높아서 엘라스토머 경질 세그먼트가 불균질해지는 예비중합체의 제조방법이 기재되어 있다.

유리 TDI 단량체를 함유하는 생성물의 사용을 보다 더 규제하기 위해, 유리 TDI를 소량으로 함유하는 생성물을 사용하는 추세이다. 유리 TDI 단량체의 함량이 낮은 TDI의 예비중합체는 다수의 용도에 있어서 이의 불량한 반응 속도가 문제이다. 특히 실온 근처에서의 불량한 반응성은 특성이 불량한 생성물을 제조할 수 있다. 불량한 반응성은 또한 생산성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 유리 TDI의 양이 적은 예비중합체 시스템이 당해 기술분야의 문헌에 기재되어 있다. 미국 특허 제4,556,703호에는 예비중합체를 제조하기 위한 2,6-이성체 함량이 높은 TDI 공급 시스템을 사용하여 폴리우레탄 엘라스토머를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 예비중합체를 형성시킨 후, 과량의 (미반응) TDI를 제거한다. 2,6-이성체의 농도가 높을수록 굴곡시 열축적(heat buildup on flexing)이 낮은 엘라스토머를 제공하는 것으로 보고되어 있다. 미국 특허 제4,507,459호 및 제4,519,432호에는 단핵 방향족 디이소시아네이트와 폴리올의 예비중합체를 단핵 방향족 디아민과 폴리올과의 연쇄연장제 혼합물과 반응시킴으로써 자기이력이 낮은 폴리우레탄을 합성하는 방법이 기재되어 있다. 미국 특허 제5,115,071호에는 폴리이소시아네이트와 장쇄 폴리올을 반응시킨 후, 예비중합체로부터 과량의 미반응 폴리이소시아네이트를 제거함으로써 제조된 예비중합체로 형성된 폴리우레탄 피복물이 기재되어 있다. 생성된 예비중합체는 활성 수소원자를 갖는 화합물로 연쇄연장된다. 위의 시스템 어느 것도, 특히 실온 근처의 온도에서 작업하는 경우, 유리 TDI 단량체의 함량이 낮은 TDI를 기본으로 하는 예비중합체와 하이드록실 말단 경화제간의 불량한 반응 속도 문제를 해결하지 못한다.

유럽 특허 제154180호에는 하이드록실 함유 화합물과 특정 3급 지방족 디이소시아네이트와의 반응에 의한 폴리우레탄 형성용 특정 상승작용성 촉매 조성물의 용도가 기재되어 있다. 보고된 상승작용성 촉매 조성물은 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운데크-7-엔(DBU)을 포함한다. 미국 특허 제4,150,206호에는 폴리올, 폴리이소시아네이트, 폴리올 100중량부에 대해 1중량부 이하의 물 및 촉매를 금형 속에서 반응시킴으로써 인테그랄 스킨(integral skin)을 갖는 발포된 폴리우레탄을 제조하는 방법이 기재되어 있는데, 여기서 개선된 점은DBU를 포함하는 상승작용성 촉매 혼합물과 지방족 폴리이소시아네이트를 사용한다는 것이다. 독일 특허 제1745418호에는 촉매 혼합물이 DBU를 포함하는, 통상적인 폴리이소시아네이트로부터 폴리우레탄 수지를 제조하는 방법이 기재되어 있다. DBU의 사용을 기재하고는 있지만, 이들 특허에는 유리 TDI 단량체의 함량이 낮은 TDI만을 기본으로 하거나 이를 주로 기본으로 하는 예비중합체와 하이드록실 함유 화합물만 함유하거나 주로 하이드록실 함유 화합물을 함유하는 경화제 성분을 반응시키는 경우에 DBU의 촉매로서의 유용성에 대해서는 언급되어 있지 않다.

TDI를 기본으로 하고 유리 TDI 단량체의 함량이 낮은 예비중합체의 낮은 반응성을 보상하기 위해서, 방향족 폴리아민과 지방족 폴리아민을 통상적으로 경화제 성분에 사용한다. 이들 첨가제는 목적하는 중합체 특성을 달성하고 허용되는 폴리우레탄 결합 형성율을 달성하는 데 도움을 준다. 미국 특허 제4,182,825호에는 동적 특성이 향상된 엘라스토머를 제조하기 위한, 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로아닐린)(MOCA)으로 경화된, 유리 TDI의 함량이 낮은 TDI 예비중합체의 용도가 기재되어 있다. 이러한 아민 경화제 성분은 비교적 고가이고 다소의 독성을 갖고 있다.

따라서, 위에서 언급한 아민의 양이 감소되거나 제거될 수 있는 촉매 시스템을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 유리 TDI 단량체의 함량이 낮은 TDI를 주로 기본으로 하는 예비중합체가 주로 하이드록실 함유 화합물을 함유하는 경화제 성분을 사용하여 폴리우레탄 생성물(예: 엘라스토머)을 제조하는 데 효과적으로 사용될 수 있는 촉매 시스템을 갖는 것이 유리하다.

본 발명은 폴리이소시아네이트(a)(이의 70중량% 이상은 유리 톨루엔 디이소시아네이트 단량체를 약 2중량% 미만으로 함유하는 톨루엔 디이소시아네이트 말단 예비중합체이다), 경화제 성분(b)(이는 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 화합물을 함유하고, 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 화합물의 40중량% 이상은 하나 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 화합물이다) 및 필수적으로 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운데크-7-엔으로 이루어진 촉매를 이소시아네이트 지수 75 내지 140으로 혼합함으로써 제조된 엘라스토머 조성물에 관한 것이다.

이러한 조성물은 예기치 않게도, 빠른 경화를 제공한다. 본래 느리게 반응하는 폴리이소시아네이트의 사용에도 불구하고, DBU를 사용함으로써 실온 근처의 온도에서 주석 또는 납 촉매와 같은 통상적인 강한 우레탄 결합 형성용 촉매의 부재하에서 수행하는 경우에도 허용되는 시간 이내에 완전히 경화시킬 수 있다. 주석 및 납 촉매 사용의 감소 또는 제거 가능성은 추가로 본 발명의 제형 기술과 관련된 낮은 위험 프로필을 증가시킨다. 또한, 본 발명의 교시에 따라서 제조된 폴리우레탄 엘라스토머는 DBU 촉매의 사용으로 인한 보다 완전한 경화를 반영하는 우수한 파단-인장-신도 특성을 특징으로 한다.

위에서 논의한 바와 같이, 엘라스토머 조성물은 본 발명에 의해 TDI로부터 유도된 예비중합체를 사용하여 제공된다. 예기치 않게도, 유리 TDI 단량체 함량이 낮은 TDI 예비중합체를 사용하는 경우에, 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운데크-7-엔(DBU)으로 필수적으로 이루어진 촉매를 사용함으로써 우레탄 중합체의 빠른 경화 속도가 성취될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에서, 폴리이소시아네이트 조성물은 유리 톨루엔 디이소시아네이트단량체를 약 2중량% 미만으로 함유하는 TDI 말단 예비중합체를 70중량% 이상 함유한다. 일반적으로 톨루엔 디이소시아네이트의 2,4-이성체와 2,6-이성체의 혼합물로 이루어진 어떠한 시판되는 등급의 TDI도 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 사용될 수 있다. 톨루엔 디아민의 혼합물의 포스겐화에 의해 수득된 조 톨루엔 디이소시아네이트가 또한 본 발명에서 사용될 수 있다.

예비중합체의 형성은 당해 기술분야에 익히 공지되어 있다. 일반적으로, 예비중합체는 화학량론적 과량의 폴리이소시아네이트와 폴리올의 축중합에 의해 형성된다. 적합한 폴리올은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,456,642호에 기재되어 있는 것을 포함한다. 적합한 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 폴리아세탈 폴리올이다. 폴리아미노 함유 화합물 또는 폴리머캅토 함유 화합물이 또한 포함될 수 있다. 적합한 폴리에테르 폴리올은 2 내지 8 관능가 개시제 화합물의 존재하에 알킬렌 옥사이드를 중합시켜 제조한 것을 포함한다. 적합한 개시제의 예에는 물, 알콜, 디올, 암모니아, 아민 및 다관능성 하이드록실화 개시제(예: 글리세린, 소르비톨, 수크로즈)가 포함된다. 이러한 폴리에테르 폴리올의 예에는 폴리에틸렌옥시 폴리올, 폴리프로필렌옥시 폴리올, 폴리부틸렌옥시 폴리올 및 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체가 포함된다. 바람직하게는, 폴리에테르 폴리올은 폴리프로필렌옥시 폴리올, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체, 또는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 믹스 피드 공중합체(mix-feed copolymer)이다. 적합한 예시적인 폴리올에는 더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)가 시판하는보라놀(Voranol) P 400, 보라놀 P 2000, 보라놀 EP 1900, 보라놀 CP 4755 및 보라놀 HF 505가 있다. 적합한 폴리에테르 폴리올은 또한 폴리테트라메틸렌 글리콜을 포함한다. 적합한 폴리에스테르 폴리올은 글리콜과 포화 다관능성 디카복실산으로부터 형성된 폴리에스테르(예: 모노에틸렌 글리콜과 아디프산을 반응시켜 제조한 폴리에스테르)를 포함한다. 가수분해 안정성이 개선된 적합한 폴리에스테르 폴리올에는 글리콜과 포화 다관능성 디카복실산으로부터 형성된 폴리에스테르(예: 헥산디올과 도데칸산을 반응시켜 제조한 폴리에스테르)가 포함된다. 또한, 락톤의 폴리에스테르가 본 발명의 목적을 위해서 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 유도체화된 형태인 천연 폴리올에 상응하는 폴리하이드록시 화합물(예: 캐스터유)이 또한 본 발명의 목적을 위해서 적합할 수 있다. 폴리에테르 폴리올의 존재하에 스티렌과 아크릴로니트릴의 중합에 의해 수득된, 비닐 중합체로 개질된 폴리하이드록시 화합물도 본 발명에 적합하다. 고분자량 다중부가물 또는 중축합물이 미세하게 분산되거나 용해된 형태로 함유된 폴리하이드록시 화합물이 또한 본 발명에 사용될 수 있다.

본 발명에 사용되는 TDI 예비중합체는 유리(미반응) TDI 단량체를 2중량% 미만으로 함유한다. 바람직하게는, 예비중합체는 유리 TDI 단량체를 1중량% 미만으로 함유한다. 보다 바람직하게는, 예비중합체는 유리 TDI 단량체를 0.5중량% 미만으로 함유한다. 가장 바람직한 양태에서, 예비중합체는 유리 TDI 단량체를 0.1중량% 미만으로 함유한다.

이러한 수준의 유리 TDI 단량체 함량을 수득하는 기술은 당해 기술분야에 공지되어 있다. 당해 방법은 폴리올과 과량의 TDI를 반응시킨 후, 증류하여 과량의 TDI를 형성된 예비중합체로부터 제거하는 공정을 포함한다. 또 다른 통상적인 방법은 하이드록실 그룹에 대한 이소시아네이트 그룹의 비율을 화학량론적 비율에 가까운 비율로, 예를 들면, 하이드록실 그룹당 약 1.2 내지 2개의 이소시아네이트 그룹의 비율로 TDI를 폴리올에 가하는 것이다. 유리 TDI 함량이 낮은 예비중합체의 또 다른 공업적인 제조방법에는 미반응 TDI의 용매 추출법 및 미반응 TDI의 선택적 흡착법이 있다. 유리 TDI 함량이 낮은 예비중합체의 모든 공업적 제조방법이 본 발명의 목적을 위해서 사용될 수 있다.

본 발명의 폴리이소시아네이트 조성물은 일반적으로 TDI 예비중합체를 70중량% 이상 함유한다. 바람직한 양태에서, 폴리이소시아네이트 조성물은 TDI 예비중합체를 75중량% 이상 함유한다. 보다 바람직한 양태에서, 폴리이소시아네이트는 TDI 예비중합체를 80중량% 이상 함유한다. 가장 바람직한 양태에서, 폴리이소시아네이트는 TDI 예비중합체를 85중량% 이상 함유한다.

TDI 예비중합체 이외에, 폴리이소시아네이트 성분은 다른 공지된 방향족 및 지방족 이소시아네이트를 함유할 수 있다. 이러한 추가의 폴리이소시아네이트 성분은 TDI 예비중합체의 특성을 조절하기 위해서, 예를 들면, 이의 점도를 감소시키기 위해서 가할 수 있다. 이들은 또한 최종 엘라스토머의 특성을 조절하기 위해서 첨가될 수 있다. 방향족 폴리이소시아네이트 중에서, 폴리메틸렌 폴리페닐렌 이소시아네이트, 디페닐메틸렌 디이소시아네이트의 2,2'-이성체, 2,4'-이성체 및 4,4'-이성체, 이들의 카보디이미드 변형체 및 이들의 혼합물이 바람직하다. 기타 방향족 폴리이소시아네이트의 예에는 m-페닐렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, 클로로페닐렌-2,4-디이소시아네이트, 디페닐렌-4,4'-디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이트-3,3'-디메틸디페닐, 3-메틸디페닐-메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르디이소시아네이트, 2,4,6-트리이소시아네이토톨루엔 및 2,4,4'-트리이소시아네이토디페닐에테르가 포함된다.

본 발명의 TDI 예비중합체와 함께 사용될 수 있는 지방족 폴리이소시아네이트의 대표적인 예에는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 3-이소시아네이토메틸-3,5,5-트리메틸사이클로헥실이소시아네이트(IPDI), m-테트라메틸렌크실렌 디이소시아네이트(TMXDI), 비스(4-이소시아네이트사이클로헥실)메탄 및 비스(4-이소시아네이트사이클로헥실)이 포함된다. 이들 지방족 이소시아네이트는 바람직하게는 이소시아누레이트 또는 뷰렛(biuret)과 같은 유리 지방족 이소시아네이트 단량체 함량이 낮음을 특징으로 하는 각종 시판되는 개질된 형태들 중의 하나로 사용된다. 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,547,478호 및 제4,598,103호에 기재되어 있는 장애된 지방족 이소시아네이트가 또한 TDI 예비중합체와 함께 본 발명에서 사용될 수 있다. 방향족 이소시아네이트 및 이의 유도체의 추가의 예는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,456,642호에 기재되어 있다.

경화제 성분은 이소시아네이트 반응성 화합물을 함유하는데, 여기서 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 화합물의 40중량% 이상은 하나 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 화합물로 이루어진다. 바람직한 양태에서, 이소시아네이트 반응성 화합물의 50중량% 이상이 하나 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 화합물이다.

본 발명의 엘라스토머를 제조하는 경우에 경화시에 사용되는 하이드록실 함유 화합물에는 예비중합체 제조용으로 위에서 기재한 모든 폴리올(a) 및 연쇄연장제 또는 가교결합제(b)가 있다. 바람직하게는, 폴리올은 관능가가 2 내지 8이고 하이드록실 당량이 301 내지 2000이다. 당량이 낮은 하이드록실 함유 화합물은 연쇄연장제 또는 가교결합제로서 작용한다. 본 발명의 엘라스토머를 제조하는 경우에 경화시에 사용되는 고분자량 및 저분자량 하이드록실 함유 화합물간의 비는 최종 엘라스토머의 목적하는 물리기계적 특성에 따라 조정될 수 있다.

가교결합제에는 1분자당 활성 수소 함유 그룹을 3개 내지 8개, 바람직하게는 3개 내지 4개 갖는 당량이 300 이하인 알칸올아민 및 기타 화합물이 포함된다. 이러한 화합물의 예에는 글리세린 및 트리메틸올프로판 뿐만 아니라 기타 알킬렌 옥사이드 트리올이 포함된다. 디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 트리에탄올아민, 디이소프로판올아민과 같은 알칸올아민, 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드 4 내지 8몰과 에틸렌 디아민과의 부가물 및 암모니아가 바람직하다. 가교결합제는 3차원 중합체 네트웍을 생성시킨다. 증가된 강직성(stiffness) 및 강성(rigidity)이 가교결합제의 사용을 통해 달성될 수 있다.

연쇄연장제에는 1분자당 활성 수소 함유 그룹을 2개 갖고 당량이 30 내지 300, 바람직하게는 30 내지 150인 화합물이 포함되다. 연쇄연장제의 예에는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥사메틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 및 디프로필렌 글리콜과 같은 저분자량 다가 알콜이 포함된다. 본 발명의 목적에 적합한 연쇄연장제에는 또한 에틸렌디아민, 크실릴렌디아민, 메틸렌-비스(o-클로로아닐린), 및 디에틸 톨루엔 디아민과 같은 폴리아민이 포함된다. 이소시아네이트와 반응하는 경우, 연쇄연장제는 경화된 폴리우레탄 중합체의 매트릭스 내에서 경질 세그먼트 밀도를 증가시킬 것이다. 경질 세그먼트는 중합체의 고온 특성 및 우수한 강성(경도)을 나타내도록 한다.

이러한 가교결합제 또는 연쇄연장제의 사용은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,863,979호 및 제4,963,399호에 기재되어 있는 바와 같이 당해 기술분야에 공지되어 있다.

엘라스토머를 제조하기 위해서, NCO 그룹의 수 또는 당량을 이소시아네이트 반응성 수소원자의 총 당량수로 나누고 100을 곱한 것으로 정의되는 이소시아네이트 지수의 범위는 75 내지 140, 바람직하게는 85 내지 120이다.

DBU 촉매의 사용량은, 폴리올과 이소시아네이트의 총량을 기준으로 하여, 약 0.005 내지 2중량%, 바람직하게는 0.01 내지 1.0중량%이다. 촉매는 에어 프로덕츠(Air Products)가 폴리캣(Polycat) DBU로 시판하고 있고 니트로일(Nitroil)이 PC Cat DBU로 시판하고 있고 바스프(BASF)가 DBU로 시판하고 있다. 추가의 촉매가 DBU와 조합되어 사용될 수 있다. 이러한 촉매에는 3급 아민 촉매(예: 트리에틸렌 디아민) 및 유기 주석 화합물(예: 주석 아세테이트, 주석 옥타노에이트, 주석 올레에이트, 주석 라우레이트 및 디알킬 주석 데카복실레이트)이 포함되고, 임의로 충전제 및 기타 통상적인 부가제, 예를 들면, 안료, 가교결합제, 연쇄연장제, 소포제, 가소제 등이 포함될 수 있다. 적합한 가소제에는 다염기성(바람직하게는 이염기성) 카복실산과 1가 알콜과의 에스테르가 포함된다. 중합체성 가소제, 예를 들면, 아디프산, 세박산 또는 프탈산의 폴리에스테르가 또한 사용될 수 있다. 석유계 탄화수소 증류물, 페놀 알킬설포네이트 및 페닐 파라핀 설포네이트가 가소제의 기타 예이다. 또 다른 적합한 가소제는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,456,642호에 기재되어 있는 것이다.

본 발명의 엘라스토머의 DIN 53505로 측정된 쇼어 A 경도는 일반적으로 10 초과, 바람직하게는 15를 초과한다. 쇼어 A 경도가 20을 초과하는 엘라스토머가 보다 바람직하다.

본 발명에 따라서 제조된 엘라스토머는 용도가 다양하다. 이의 예에는 심한 기계적 응력을 받는 성형품(예: 타이어, 롤러 및 콘 벨트), 공업용 또는 레크리에이션용 제품의 휠, 신는 제품용 엘라스토머, 툴링 컴파운드(tooling compound)가 포함된다.

엘라스토머 생성물의 밀도는 일반적으로 0.7g/cm³초과, 바람직하게는 0.8g/cm³를 초과한다.

본 발명의 엘라스토머는 캐스팅, 분무 또는 반응 사출 성형에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 방법은, 반응 온도가 100℃ 미만, 특히 20 내지 75℃인 경우, 엘라스토머를 제조하는 데 특히 적합하다.

다음 실시예는 본 발명을 설명하기 위해서 제공되는 것이며 어떤 식으로든 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 달리 언급하지 않는한, 모든 부 및 %는 중량을 기준으로 한다.

실시예

실시예에서 사용되는 원료의 설명은 다음과 같다:

폴리올 A는 더 다우 케미칼 캄파니가 시판하는, 하이드록실 당량이 2,000인 디프로필렌글리콜 개시된 폴리올이다.

폴리올 B는 더 다우 케미칼 캄파니가 시판하는, 하이드록실 당량이 약 2,000인 소르비톨 개시된 폴리옥시에틸렌/폴리옥시프로필렌 폴리에테르 폴리올(대략 20% EO 캡)이다.

소포제는 빅 아게(Byk AG)로부터 입수한다.

DETDA는 연쇄연장제로서 사용되는 디에틸톨루엔 디아민이다.

다브코(Dabco) 33 LV는 에어 프로덕츠가 시판하는 아민 촉매(디프로필렌 글리콜 중의 33% 트리에틸렌 디아민)이다.

다브코 T-12는 에어 프로덕츠로부터 입수한 디부틸 주석 디라우레이트이다.

DBU는 에어 프로덕츠로부터 입수한 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운데크-7-엔이다.

이소시아네이트 A는 상품명 보라스타(VORASTAR) B 1503으로 더 다우 케미칼 캄파니가 시판하고 있는, TDI와 폴리에테르 폴리올로부터 수득되고 NCO 함량이 약 3.5%이고 유리 TDI 함량이 낮은(0.5% 미만) TDI 예비중합체이다.

이소시아네이트 B는 TDI와 폴리에테르 폴리올로부터 수득되고 NCO 함량이 약2.0%이고 유리 TDI 함량이 낮은(0.5% 미만) TDI 예비중합체이다.

실시예 1

엘라스토머의 제조: 플라스틱 컵 속에서 예비 혼합 제형된 폴리올 성분을 목적하는 이소시아네이트 지수에 따르는 적당량의 이소시아네이트 성분에 가한 후, 30초 동안 철저하게 혼합하고, 탈기시킨다. 성분의 온도는 약 40℃이다. 반응 프로필을 모니터링한다. 즉, 혼합된 물질이 더 이상 쉽게 가공될 수 없는 점도를 나타내는 시간인 가사 시간(potlife)을 측정한다.

혼합한 직후, 혼합물을 개방된 편평한 금속 컵에 부어 넣어 엘라스토머 디스크를 제조한다. 후 경화는 수행하지 않는다. 캐스팅한지 약 2일 후, 디스크의 경도를 DIN 53505에 따라서 측정한다.

다음 시스템을 위에서 기재한 과정에 따라서 평가한다.

	A*	B*	실시예 1
제형된 폴리올
폴리올 A	36.88	68.48	69.5
DETDA	60.00	28.4	29
소포제	0.5	0.5	0.5
다브코 33 LV	1.31	1.31	--
다브코 T-12	1.31	1.31	--
DBU	--	--	1.0
이소시아네이트 화합물
이소시아네이트 A	100	100	100
이소시아네이트 지수	100	100	100
가사 시간[min]	5 - 6	5 - 6	2 - 4
이형 시간[min]	25	25	12
엘라스토머 특성(DIN 시험법에 따라서)
쇼어 경도[A, 4d]	65	52	50
인장 강도[N/mm2]	9	25	25
파단 신도[%]	> 700	> 700	> 650
파단 강도[N/mm]	23	10	21
* 본 발명의 실시예가 아님

당해 실시예는 실시예 1의 경우가 촉매의 양이 비교 실시예 A 및 B보다 훨씬 적은데도 불구하고 실시예 1에서의 가사 시간이 DBU의 사용으로 인해 훨씬 짧음을 보여준다. 또한, DBU를 사용함으로써 보다 완전한 경화반응의 지수인 파단 특성과 인장 특성의 균형이 향상되었다.

실시예 2 내지 5

다음 시스템을 위에서 기재한 과정에 따라서 평가하는데, 시스템을 광범위한 지수 범위에 걸쳐 조사한다.

	2	3	4	5
제형된 폴리올
폴리올 B	100	100	100	100
DBU	0.05	0.05	0.05	0.08
이소시아네이트 화합물
이소시아네이트 B	100	100	100	100
이소시아네이트 지수	80	90	100	100
가사 시간[s]	약 240	약 420	약 600	약 120
겔화[s]	약 300	약 480	약 660	약 1.5
쇼어 A(24시간)	16	22	23	24

당해 실시예들은 소량의 DBU가 단독으로 사용되는 경우에도 실온에서 광범위한 지수 범위에 걸쳐 경화되기에 충분함을 보여준다.

본 발명의 다른 양태는 본원에 기재되어 있는 본 발명의 명세서 또는 실행을 고려함으로써 당해 기술분야의 숙련가에게 자명할 것이다. 당해 명세서 및 실시예는 예시로서만 고려될 뿐이며 본 발명의 진정한 범위 및 정신은 다음 청구의 범위에 의해 지정된다.

Claims (11)

1. 폴리이소시아네이트(a)(이의 70중량% 이상은 유리 톨루엔 디이소시아네이트 단량체를 약 2중량% 미만으로 함유하는 톨루엔 디이소시아네이트 말단 예비중합체이다), 경화제 성분(b)(이는 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 화합물을 함유하고, 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 화합물의 40중량% 이상은 하나 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 화합물이다) 및 필수적으로 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운데크-7-엔으로 이루어진 촉매(c)를 이소시아네이트 지수 75 내지 140으로 혼합하여 제조된 엘라스토머 조성물.
2. 제1항에 있어서, 폴리이소시아네이트가 유리 톨루엔 디이소시아네이트 단량체를 1중량% 미만으로 함유하는 조성물.
3. 제2항에 있어서, 폴리이소시아네이트가 유리 톨루엔 디이소시아네이트 단량체를 0.1중량% 이하로 함유하는 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 폴리이소시아네이트가 톨루엔 디이소시아네이트 예비중합체를 80중량% 초과하여 포함하는 조성물.
5. 제1항에 있어서, 폴리이소시아네이트가 톨루엔 디이소시아네이트가 아닌 방향족 디이소시아네이트, 지방족 폴리이소시아네이트, 이들의 예비중합체 또는 이들의 혼합물을 30중량% 이하로 함유하는 조성물.
6. 제5항에 있어서, 방향족 이소시아네이트가 폴리메틸렌 폴리페닐렌 이소시아네이트, 디페닐메틸렌 디이소시아네이트의 2,2'-이성체, 2,4'-이성체 또는 4,4'-이성체 또는 이들의 혼합물인 조성물.
7. 제1항에 있어서, 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 화합물의 50중량% 이상이 하나 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 화합물인 조성물.
8. 제7항에 있어서, 폴리올이 폴리에스테르 또는 폴리에테르 폴리올인 조성물.
9. 제8항에 있어서, 폴리올이 폴리에틸렌옥시 폴리올, 폴리프로필렌옥시 폴리올, 폴리부틸렌옥시 폴리올 또는 이들의 혼합물인 조성물.
10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 촉매가 폴리올과 폴리이소시아네이트 성분의 총량의 0.005 내지 2중량%를 차지하는 조성물.
11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 따르는 조성물을 금형 속에서 혼합하고 생성된 엘라스토머를 회수함을 포함하여, 밀도가 0.7g/cm³를 초과하는 엘라스토머를 제조하는 방법.