TW202138416A - 發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物及發泡聚胺基甲酸酯彈性體 - Google Patents

發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物及發泡聚胺基甲酸酯彈性體 Download PDF

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Abstract

本發明為一種發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,係含有聚異氰酸酯原料、多元醇原料、水與觸媒者,聚異氰酸酯原料係含有1,4-H6 XDI,多元醇原料係含有:結晶性PTMEG、與非結晶性PTMEG及/或PPG;相對於多元醇原料之總量,結晶性PTMEG、非結晶性PTMEG及PPG的合計量為90質量%以上;相對於結晶性PTMEG、非結晶性PTMEG及PPG之總量,結晶性PTMEG為60質量%以上且90質量%以下。

Description

發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物及發泡聚胺基甲酸酯彈性體
本發明係關於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物及發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
習知,作為緩衝材、衝擊吸收材、振動吸收材、襯墊材、床墊材、吸音材等,係使用發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
作為此種發泡聚胺基甲酸酯彈性體,已知有例如將含有異氰酸酯基末端預聚物及多元醇的聚胺基甲酸酯樹脂組成物注入至金屬模具後,使其發泡及硬化,同時成形為所需形狀而獲得的發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
作為此種發泡聚胺基甲酸酯彈性體,更具體而言,已知有將藉由二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)及聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)之反應所得的異氰酸酯基末端預聚物,與聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)及/或聚氧丙二醇(PPG)、與作為發泡劑之離子交換水混合,注入至模具並使其發泡而得的聚胺基甲酸酯發泡體(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2017-105913號公報
(發明所欲解決之問題)
另一方面,作為此種發泡性之聚胺基甲酸酯,視用途有要求兼具優越之破斷特性(強度、伸度)及耐彎曲性的情形。
本發明係可獲得具有優越之破斷特性(強度、伸度)及耐彎曲性之發泡聚胺基甲酸酯彈性體的發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,以及破斷特性(強度、伸度)及耐彎曲性優越之發泡聚胺基甲酸酯彈性體。 (解決問題之技術手段)
本發明[1]包括一種發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,係含有聚異氰酸酯原料、多元醇原料、水與觸媒者,上述聚異氰酸酯原料係含有1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷,上述多元醇原料係含有:結晶性聚四亞甲基醚二醇、與非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇;相對於上述多元醇原料之總量,結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇的合計量為90質量%以上;相對於結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇之總量,上述結晶性聚四亞甲基醚二醇為60質量%以上且90質量%以下。
本發明[2]包含上述[1]之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,其中,上述發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物係含有:第1液,其含有上述聚異氰酸酯原料、及屬於上述多元醇原料之一部分之反應生成物的異氰酸酯基末端預聚物;與第2液,其含有相對於上述多元醇原料之上述一部分的剩餘部分、上述水及上述觸媒。
本發明[3]包含上述[1]或[2]之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,其中,上述觸媒係含有1,3,5-參[3-(二甲基胺基)丙基]六氫-s-三𠯤。
本發明[4]包含一種發泡聚胺基甲酸酯彈性體,係含有上述[1]至[3]中任一項之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物之發泡硬化物。 (對照先前技術之功效)
本發明之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中,聚異氰酸酯原料含有1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷,多元醇原料含有結晶性聚四亞甲基醚二醇、與非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇;相對於多元醇原料之總量,結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇的合計量為90質量%以上;相對於結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇之總量,結晶性聚四亞甲基醚二醇為60質量%以上且90質量%以下。
亦即,其平衡佳地含有1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷、結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇。
因此,根據發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,可獲得具有優越之破斷特性(強度、伸度)及耐彎曲性的發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
又,本發明之發泡聚胺基甲酸酯彈性體由於為上述發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物的發泡硬化物,故破斷特性(強度、伸度)及耐彎曲性優越。
本發明之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物係用於製造發泡聚胺基甲酸酯彈性體的發泡聚胺基甲酸酯彈性體用組成物,其含有聚異氰酸酯原料、多元醇原料、水與觸媒。
尚且,如後詳述,聚異氰酸酯原料及多元醇原料可依未反應狀態含於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,或者可使聚異氰酸酯原料與多元醇原料之一部分的反應生成物(後述)含於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中。
聚異氰酸酯原料係由耐變色性及破斷特性(強度、伸度)的觀點而言,以含有1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷(1,4-H6 XDI)作為必須要素。
1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷係例如根據國際公開第2009/051114號、日本專利特開2011-140618號公報等之記載所調製。
又,於1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷,存在順-1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷(以下記載為順式物)及反-1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷(以下記載為反式物)之幾何異構物。
1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷較佳係較順式物,含有較多量之反式物(以下記載為高反式物)。
1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷之高反式物,係例如含有反式物50莫耳%以上、較佳75莫耳%以上、更佳80莫耳%以上、又更佳85莫耳%以上,又,例如含有96莫耳%以下、較佳93莫耳%以下。又,1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷之高反式物中,順式物為反式物之剩餘部分。
1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷較佳係1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷之高反式物。
又,1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷可為單體,亦可為衍生物(例如三聚異氰酸酯改質物、亞胺基㗁二𠯤二酮改質物、脲甲酸酯改質物、多元醇改質物、縮二脲改質物、脲改質物、㗁二𠯤三酮改質物、碳二亞胺改質物、脲二酮改質物、脲酮亞胺改質物等)。
1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷為單體較佳。
又,聚異氰酸酯原料亦可含有其他聚異氰酸酯(1,4-H6 XDI除外之聚異氰酸酯)作為任意要素。
作為其他聚異氰酸酯,可舉例,如脂肪族聚異氰酸酯、芳香族聚異氰酸酯、芳香脂肪族聚異氰酸酯等。
作為脂肪族聚異氰酸酯,可舉例,如二異氰酸伸乙酯、二異氰酸三亞甲基酯、二異氰酸四亞甲基酯、二異氰酸五亞甲基酯(PDI)、二異氰酸六亞甲基酯(HDI)、二異氰酸八亞甲基酯、二異氰酸九亞甲基酯、2,2’-二甲基戊烷二異氰酸酯、2,2,4-三甲基己烷二異氰酸酯、二異氰酸十亞甲基酯、丁烯二異氰酸酯、1,3-丁二烯-1,4-二異氰酸酯、二異氰酸2,4,4-三甲基六亞甲基酯、1,6,11-三異氰酸十一亞甲基酯、1,3,6-三異氰酸六亞甲基酯、1,8-二異氰酸酯-4-異氰酸基甲基辛烷、2,5,7-三甲基-1,8-二異氰酸酯-5-異氰酸基甲基辛烷、雙(異氰酸基乙基)碳酸酯、雙(異氰酸基乙基)醚、1,4-丁二醇二丙基醚-ω,ω’-二異氰酸酯、離胺酸異氰酸基甲基酯、離胺酸三異氰酸酯、2-異氰酸基乙基-2,6-二異氰酸酯己酸酯、2-異氰酸基丙基-2,6-二異氰酸酯己酸酯、雙(4-異氰酸酯-正亞丁基)新戊四醇、2,6-二異氰酸酯甲基丙酸酯等鏈狀脂肪族二異氰酸酯等。
又,脂肪族聚異氰酸酯中包括脂環族聚異氰酸酯(1,4-H6 XDI除外)。
脂環族聚異氰酸酯(1,4-H6 XDI除外),可舉例,如異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、反,反-、反,順-及順,順-二環己基甲烷二異氰酸酯及此等之混合物(氫化MDI)、1,3-或1,4-環己烷二異氰酸酯及此等之混合物、1,3-雙(異氰酸基甲基)環己烷(1,3-H6 XDI)、1,3-或1,4-雙(異氰酸基乙基)環己烷、甲基環己烷二異氰酸酯、2,2’-二甲基二環己基甲烷二異氰酸酯、二聚酸二異氰酸酯、2,5-二異氰酸基甲基聯環[2,2,1]庚烷、屬於其異構物之2,6-二異氰酸基甲基聯環[2,2,1]庚烷(NBDI)、2-異氰酸基甲基2-(3-異氰酸基丙基)-5-異氰酸基甲基聯環-[2,2,1]-庚烷、2-異氰酸基甲基-2-(3-異氰酸基丙基)-6-異氰酸基甲基聯環-[2,2,1]-庚烷、2-異氰酸基甲基3-(3-異氰酸基丙基)-5-(2-異氰酸基乙基)-聯環-[2,2,1]-庚烷、2-異氰酸基甲基3-(3-異氰酸基丙基)-6-(2-異氰酸基乙基)-聯環-[2,2,1]-庚烷、2-異氰酸基甲基2-(3-異氰酸基丙基)-5-(2-異氰酸基乙基)-聯環-[2,2,1]-庚烷、2-異氰酸基甲基2-(3-異氰酸基丙基)-6-(2-異氰酸基乙基)-聯環-[2,2,1]-庚烷等之脂環族二異氰酸酯等。
作為芳香族聚異氰酸酯,可舉例,如2,4-二異氰酸甲苯酯及2,6-二異氰酸甲苯酯,以及此等二異氰酸甲苯酯之異構物混合物(TDI),4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯及2,2’-二苯基甲烷二異氰酸酯,以及其等二苯基甲烷二異氰酸酯之任意之異構物混合物(MDI),4,4’-甲苯胺二異氰酸酯(TODI)、對伸苯基二異氰酸酯、萘二異氰酸酯(NDI)等之芳香族二異氰酸酯等。
作為芳香脂肪族聚異氰酸酯,可舉例,如1,3-或1,4-二甲基二異氰酸酯或其混合物(XDI)、1,3-或1,4-四甲基二甲苯二異氰酸酯或其混合物(TMXDI)等芳香脂肪族二異氰酸酯等。
又,其他聚異氰酸酯可為單體,亦可為衍生物(例如三聚異氰酸酯改質物、亞胺基㗁二𠯤二酮改質物、脲甲酸酯改質物、多元醇改質物、縮二脲改質物、脲改質物、㗁二𠯤三酮改質物、碳二亞胺改質物、脲二酮改質物、脲酮亞胺改質物等)。
此等其他聚異氰酸酯可單獨使用或併用2種以上。
作為其他聚異氰酸酯,較佳可舉例,如脂環族聚異氰酸酯(1,4-H6 XDI除外)之單體,更佳可舉例,如1,3-雙(異氰酸基甲基)環己烷(1,3-H6 XDI)之單體。
其他聚異氰酸酯之含有比例在不妨礙本發明優越效果之範圍內可適當地設定,例如相對於聚異氰酸酯原料之總量,例如為30質量%以下、較佳20質量%以下、又更佳10質量%以下、特佳0質量%。
亦即,由破斷特性(強度、伸度)、硬度及耐變色性的觀點而言,聚異氰酸酯原料特佳為由1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷所構成。
多元醇原料係含有高分子量多元醇作為必須要素。
高分子量多元醇係具有2個以上羥基、數量平均分子量(藉GPC之標準聚氧乙烯換算分子量、或根據平均羥基價及平均官能基數所算出的分子量(以下相同))為250以上且10000以下的化合物。
高分子量多元醇係含有結晶性聚四亞甲基醚二醇、與非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇作為必須要素。
換言之,多元醇原料係含有結晶性聚四亞甲基醚二醇、與選自由非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇所構成群之至少任一種作為必須要素。
結晶性聚四亞甲基醚二醇(結晶性PTMEG、結晶性PTG)係具有碳數4之氧基直鏈狀伸烷基(-CH2 CH2 CH2 CH2 O-)作為主鏈的結晶性聚醚二醇(二價多元醇)。
又,所謂結晶性係表示常溫(25℃)下呈固體(由E型黏度計所測定之10℃下黏度超過500000mPa‧s)。
作為結晶性聚四亞甲基醚二醇,可舉例,如藉由四氫呋喃之陽離子聚合所得的開環聚合物等。
此等結晶性聚四亞甲基醚二醇可單獨使用或併用2種以上。
結晶性聚四亞甲基醚二醇之數量平均分子量為250以上、較佳400以上、更佳500以上、又更佳600以上,例如10000以下、較佳5000以下、更佳3000以下。
非結晶性聚四亞甲基醚二醇(非結晶性PTMEG、非結晶性PTG)係具有碳數4之氧基直鏈狀伸烷基(-CH2 CH2 CH2 CH2 O-)作為主鏈的非結晶性之聚醚二醇(二價多元醇)。
又,所謂非結晶性係表示常溫(25℃)下呈液狀(由E型黏度計所測定之10℃下黏度為500000mPa‧s以下、較佳400000mPa‧s以下)。
作為非結晶性聚四亞甲基醚二醇,可舉例,如於四氫呋喃之聚合單位共聚合了短鏈二醇等的非結晶性聚四亞甲基醚二醇等。
作為短鏈二醇,可舉例,如乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、2,2,-二甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇等。此等短鏈二醇可單獨使用或併用2種以上。
再者,作為非結晶性聚四亞甲基醚二醇,亦可舉例,如於四氫呋喃之聚合單位共聚合了環氧乙烷、環氧丙烷、表氯醇、2-甲基四氫呋喃、3-甲基四氫呋喃及/或苄基環氧丙基醚等的非結晶性聚四亞甲基醚二醇等。
此等非結晶性聚四亞甲基醚二醇可單獨使用或併用2種以上。
非結晶性聚四亞甲基醚二醇之數量平均分子量為250以上、較佳400以上、更佳500以上、又更佳600以上,例如10000以下、較佳5000以下、更佳4000以下、又更佳3000以下、特佳2000以下。
聚氧丙二醇(PPG)係具有碳數3之氧基分枝鏈狀伸烷基(-CH(CH3 )CH2 O-)作為主鏈的聚醚二醇(二價多元醇)。
聚氧丙二醇可舉例,如以上述短鏈二醇作為起始劑的環氧丙烷的加成聚合物。
又,於聚氧丙二醇之分子末端,視需要亦可藉由環氧乙烷進行改質。
於此種情況,氧伸乙基之含量係相對於分子末端經環氧乙烷所改質之聚氧丙二醇之總量,為例如5質量%以上、較佳10質量%以上,例如50質量%以下、較佳30質量%以下。氧基伸乙基之含量係由填裝之調配處方所算出。
此等聚氧丙二醇(包括分子末端經環氧乙烷所改質之聚氧丙二醇(以下相同))可單獨使用或併用2種以上。
聚氧丙二醇之數量平均分子量為250以上、較佳400以上、更佳500以上、又更佳600以上,例如10000以下、較佳8000以下、更佳6000以下、又更佳5000以下。
多元醇原料若含有非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇之任一者即可,視需要亦可含有非結晶性聚四亞甲基醚二醇與聚氧丙二醇之雙方。
由破斷特性(強度、伸度)之觀點而言,多元醇原料較佳係含有聚氧丙二醇。
又,由耐彎曲性的觀點而言,多元醇原料較佳係含有非結晶性聚四亞甲基醚二醇。
又,多元醇原料可含有其他大分子多元醇(macropolyol)作為任意要素。
其他大分子多元醇為結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇除外的大分子多元醇,可舉例,如聚氧乙二醇、聚氧丙三醇、聚三亞甲基醚二醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚胺基甲酸酯多元醇、環氧多元醇、植物油多元醇、聚烯烴多元醇、丙烯酸多元醇、聚矽氧多元醇、氟多元醇、乙烯基單體改質多元醇等。
此等其他大分子多元醇可單獨使用或併用2種以上。較佳係多元醇原料不含其他大分子多元醇。
再者,多元醇原料可含有低分子量多元醇作為任意要素。
低分子量多元醇係具有2個以上羥基、分子量60以上且未滿250、較佳為200以下的化合物。
作為低分子量多元醇,可舉例,如二元醇(例如,乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇等碳數2~10之直鏈烷二醇,例如丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,6-二甲基-1-辛烯-3,8-二醇等碳數3~10之分枝鏈烷二醇,例如二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇等醚二醇,例如1,4-二羥基-2-丁烯、異山梨醇、1,3-或1,4-環己烷二甲醇及其等之混合物、1,4-環己烷二醇、氫化雙酚A、雙酚A等,例如甲基二乙醇胺、甲基二異丙醇胺等二價之烷醇胺等)、三元醇(例如,甘油、三羥甲基丙烷等)、四元醇(例如四羥甲基甲烷(季戊四醇)、二甘油等)、五元醇(例如木糖醇等)、六元醇(例如山梨醇等)、七元醇(例如洋梨醇等)等。
此等低分子量多元醇可單獨使用或併用2種以上。
作為低分子量多元醇,較佳可舉例,如二元醇,更佳可舉例,如碳數2~10之直鏈烷二醇,更佳可舉例,如碳數2~6之直鏈烷二醇,特佳可舉例,如1,4-丁二醇。
多元醇原料較佳係由結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇、與二元醇所構成;更佳係由結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇、與碳數2~10之直鏈烷二醇所構成。
由破斷特性(強度、伸度)之觀點而言,多元醇原料特佳係由結晶性聚四亞甲基醚二醇、聚氧丙二醇、與碳數2~6之直鏈烷二醇所構成。
又,由耐彎曲性之觀點而言,多元醇原料特佳係由結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇、與碳數2~6之直鏈烷二醇所構成。
相對於多元醇原料之總量,結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇的合計量,係由破斷特性(強度、伸度)及耐彎曲性的觀點而言,為90質量%以上、較佳92質量%以上、更佳94質量%以上,例如99質量%以下、較佳98質量%以下。
又,相對於多元醇原料之總量,結晶性聚四亞甲基醚二醇之含有比例為例如50質量%以上、較佳60質量%以上,例如85質量%以下、較佳80質量%以下。
又,相對於多元醇原料之總量,非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇之含有比例為例如5質量%以上、較佳10質量%以上,例如50質量%以下、較佳40質量%以下。
又,在多元醇原料含有其他大分子多元醇及/或低分子量多元醇的情況(較佳係含有低分子量多元醇的情況),其他大分子多元醇及低分子量多元醇的含有比例(總量)係相對於多元醇原料之總量,為例如0質量%以上、較佳2質量%以上,例如10質量%以下、較佳8質量%以下、更佳6質量%以下。
而且,相對於結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇的總量,結晶性聚四亞甲基醚二醇(總量)係由於破斷特性(強度、伸度)、硬度及耐變色性的觀點而言,為60質量%以上、較佳65質量%以上、更佳70質量%以上;由耐彎曲性之觀點而言,為90質量%以下、較佳85質量%以下、更佳80質量%以下。又,非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇(總量)為10質量%以上、較佳15質量%以上、更佳20質量%以上,為40質量%以下、較佳35質量%以下、更佳30質量%以下。
多元醇原料之平均羥基數(平均官能基數)為例如2以上,例如5以下、較佳4以下、更佳3以下、又更佳2.5以下、特佳為2。又,平均羥基數(平均官能基數)可由填裝成分算出(以下相同)。
發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中之多元醇原料的總量,係相對於聚異氰酸酯原料,依成為後述異氰酸酯指數之方式適當設定。
水係用於製造發泡聚胺基甲酸酯彈性體(後述)的發泡劑。
又,水亦可與其他發泡劑(水除外之發泡劑)併用。
作為其他發泡劑,可舉例,如三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷、三氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烯、偏氯乙烯、三氯三氟乙烷、二溴四氟乙烷、四氯化碳等之鹵素取代脂肪族烴。此等其他發泡劑可單獨使用或併用2種以上。
其他發泡劑較佳係不含於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中。
換言之,較佳係單獨使用水作為發泡劑。
水之比例係配合目的及用途而適當設定,相對於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物之總質量,為例如0.50質量%以上、較佳0.60質量%以上、更佳0.70質量%以上、又更佳0.75質量%以上、再更佳0.80質量%以上、又再更佳0.85質量%以上、特佳0.90質量%以上,例如5.00質量%以下、較佳3.00質量%以下、更佳1.50質量%以下、又更佳1.20質量%以下、特佳1.00質量%以下。
作為觸媒,可舉例,如金屬觸媒、含氮有機觸媒等。
作為金屬觸媒,可舉例,如:新癸酸鉍(III)、辛酸鉍(III)等含鉍之金屬觸媒;例如辛酸鋅、二乙醯基丙酮鋅、Zn-K-KAT XK-633(KING公司製)、Zn-K-KATXK-614(KING公司製)等含鋅之金屬觸媒;例如無機錫化合物(例如乙酸錫、辛酸錫等)、有機錫化合物(例如二月桂酸二丁基錫、氯二丁基錫、二新癸酸二甲基錫、二巰乙酸二甲基錫等)含錫之金屬觸媒;例如辛酸鉛、環烷酸鉛等之含鉛之金屬觸媒;例如環烷酸鎳、乙醯基丙酮鎳等含鎳之金屬觸媒;例如四乙醯基丙酮鋯等含鋯之金屬觸媒;例如辛酸鉀、辛酸鈉、碳酸鉀、碳酸鈉等含鹼金屬之金屬觸媒;例如辛酸鈷、乙醯基丙酮鈷等含鈷之金屬觸媒;辛酸錳、乙醯基丙酮錳等含錳之金屬觸媒;乙醯基丙酮鋁等含鋁之金屬觸媒等。此等可單獨使用或併用2種以上。
作為金屬觸媒,較佳為併用含鉍之金屬觸媒、含鋅之金屬觸媒。
作為含氮有機觸媒,可舉例,如含芳香環之含氮有機觸媒(以下稱為含氮芳香族系觸媒)、不含芳香環之含氮有機觸媒(以下稱為含氮脂肪族系觸媒)等。
作為含氮芳香族系觸媒,可舉例,如咪唑觸媒(雜芳香族系觸媒),具體可舉例,如咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-異丁基-2-甲基咪唑等咪唑化合物等。此等可單獨使用或併用2種以上。
作為含氮脂肪族系觸媒,可舉例,如雜脂環族系觸媒,具體可舉例,如1,3,5-參[3-(二甲基胺基)丙基]六氫-s-三𠯤、1,3,5-參[3-(二甲基胺基)乙基]六氫-s-三𠯤、1,3,5-參[3-(二甲基胺基)甲基]六氫-s-三𠯤等六氫三𠯤化合物;例如三乙二胺、1,8-二氮雜雙環(5,4,0)-7-十一烯、N-甲基-N’-(2-二甲基胺基乙基)哌𠯤、N-甲基
Figure 110107628-A0304-12-0020-6
啉、N-乙基
Figure 110107628-A0304-12-0020-6
啉、N-(N’,N’-二甲基胺基乙基)
Figure 110107628-A0304-12-0020-6
啉等。此等可單獨使用或併用2種以上。
又,作為含氮脂肪族系觸媒,亦可舉例,如脂肪族胺觸媒,具體可舉例,如三乙基胺、三乙二胺、雙(二甲基胺基乙基)醚、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺等3級胺化合物;例如四乙基羥基銨、2-羥基丙基三甲基銨、四丁基銨等四級銨鹽化合物等。此等可單獨使用或併用2種以上。
觸媒可含有含氮有機觸媒,亦可不含有含氮有機觸媒。
作為觸媒,由達到耐彎曲性提升的觀點而言,較佳可舉例,如含氮有機觸媒,更佳可舉例,如含氮脂肪系觸媒,又更佳可舉例,如雜脂環族系觸媒,再更佳可舉例,如六氫三𠯤化合物,特佳可舉例,如1,3,5-參[3-(二甲基胺基)丙基]六氫-s-三𠯤。
尚且,相對於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物之總量,觸媒(總量)之比例係配合目的及用途而適當設定。
更具體而言,觸媒之比例(金屬觸媒及含氮有機觸媒之總量)係相對於多元醇原料100質量份,為例如1質量份以上、較佳3質量份以上,例如10質量份以下、較佳8質量份以下。
又,相對於觸媒之總量100質量份,金屬觸媒之比例為例如80質量份以上、較佳85質量份以上,例如100質量份以下、較佳97質量份以下。又,含氮有機觸媒之比例為例如0質量份以上、較佳3質量份以上,例如20質量份以下、較佳15質量份以下。
又,發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中視需要可含有交聯劑、整泡劑、安定劑(抗氧化劑、紫外線吸收劑、耐光安定劑等)。
交聯劑係例如為了提升發泡聚胺基甲酸酯彈性體(後述)之成形安定性,而添加於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物。
作為交聯劑,可舉例,如烷醇胺、4價脂肪族胺、脂肪族2級二胺、脂環族2級二胺等,較佳可舉例,如烷醇胺。
作為烷醇胺,可舉例,如三甲醇胺、三乙醇胺、三丙醇胺、三異丙醇胺、三丁醇胺等三烷醇胺(三C2~4烷醇胺),或二乙醇胺等二烷醇胺(二C2~4烷醇胺)等之聚烷醇胺,或單乙醇。較佳可舉例,如二烷醇胺。
此等交聯劑可單獨使用或併用2種以上。
作為交聯劑,較佳為烷醇胺,更佳為聚烷醇胺,又更佳為二烷醇胺、特佳為二乙醇胺。
交聯劑之含有比例係相對於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物之總量,由成形安定性的觀點而言,為例如0.01質量%以上、較佳0.1質量%以上;由耐變色性的觀點而言,為例如1質量%以下、較佳0.5質量%以下。
作為整泡劑,可使用製造發泡聚胺基甲酸酯彈性體通常使用的公知整泡劑。
作為整泡劑,可舉例,如聚矽氧系整泡劑,可舉例,如Momentive公司製之L-568、L-580、L-590、L-598、L-600、L-620、L-635、L-638、L-650、L-680、L-682、SC-155、Y-10366、Y-10366J、L-5309、L-5614、L-5617、L-5627、L-5639、L-5624、L-5690、L-5693、L-5698、L-6100、L-6900;例如信越聚矽氧公司製之F-607、F-606、F-242T、F-114、F-348;例如Evonik公司製之DC5598、DC5933、DC5609、DC5986、DC5950、DC2525、DC2585、DC6070、DC3043、B-8404、B-8407、B-8465、B-8444、B-8467、B-8433、B-8466、B-8545、B-8450;例如東麗道康寧聚矽氧公司製之SZ-1919、SH-192、SH-190、SZ-580、SRX280A、SZ-584、SF2904、SZ-5740M、SZ-1142、SZ-1959等。
又,作為整泡劑亦可舉例,如氟系整泡劑,可舉例,如AGC SEIMI CHEMICAL公司製之SURFLON S-242、SURFLON S-243、SURFLON S-386、SURFLON S-647、SURFLON S-651、SURFLON S-653、SURFLON AF-5000等。
此等整泡劑可單獨使用或併用2種以上。
整泡劑之含有比例係配合目的及用途而適當設定。
作為安定劑,可舉例,如抗氧化劑(例如受阻酚化合物、有機磷化合物、硫醚系化合物、羥基胺系化合物等)、紫外線吸收劑(例如苯并三唑化合物、甲脒系化合物等)、耐光安定劑(例如受阻胺化合物等)等。
此等安定劑可單獨使用或併用2種以上。
安定劑之含有比例係配合目的及用途而適當設定。
而且,上述各成分可依未反應狀態含於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中,或可依上述各成分之一部分經反應之狀態含於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中。
較佳係於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中,聚異氰酸酯原料與多元醇原料之一部分進行反應,使作為此等之反應生成物的異氰酸酯基末端預聚物含於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中。
換言之,發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物較佳係含有異氰酸酯基末端預聚物,進而含有與多元醇原料之上述一部分對應的剩餘部分(以下簡稱為剩餘部分)、水、與觸媒。
又,於此種情況下,發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物例如可調製為含有異氰酸酯基末端預聚物、多元醇原料之剩餘部分、水、與觸媒的1液型之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物。
又,發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物亦可調製成分別含有下述第1液與第2液的二液型發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物:含有異氰酸酯基末端預聚物之第1液;與含有多元醇原料之剩餘部分、水及觸媒的第2液。
尚且,水及觸媒亦可與第1液及第2液分別另外準備,於調配第1液及第2液時進行添加。又,亦可在第1液及第2液之外,準備含有水及/或觸媒之第3液,將發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物調製為含有第1液、第2液及第3液的三液型發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物。
發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物較佳係含有:含異氰酸酯基末端預聚物之第1液;與含有多元醇原料之剩餘部分、水及觸媒之第2液;的二液型發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物;或者為含有:含異氰酸酯基末端預聚物之第1液;含有多元醇原料之剩餘部分及水的第2液;與含有觸媒之第3液;的三液型發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物。
以下詳述含有第1液與第2液的二液型發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物。
尚且,以下,將用於調製異氰酸酯基末端預聚物之多元醇原料稱為預聚物用多元醇。亦即,預聚物用多元醇為上述多元醇原料之一部分。
又,以下,將與異氰酸酯基末端預聚物進行反應之多元醇原料稱為發泡成形用多元醇。亦即,發泡成形用多元醇為上述多元醇原料之剩餘部分。
尚且,多元醇原料之必須要素(結晶性聚四亞甲基醚二醇、與非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇)可分別含於預聚物用多元醇,或可含於發泡成形用多元醇,進而亦可含於此等雙方中。
更具體而言,二液型發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中,第1液為聚異氰酸酯液。聚異氰酸酯液係含有屬於聚異氰酸酯原料與預聚物用多元醇之反應生成物的異氰酸酯基末端預聚物。
聚異氰酸酯原料係含有1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷,較佳係由1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷所構成。
預聚物用多元醇較佳係含有高分子量多元醇,由破斷特性(強度、伸度)之觀點而言,更佳係含有結晶性聚四亞甲基醚二醇。
又,預聚物用多元醇係由耐彎曲性的觀點而言,可進一步含有非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇。
亦即,預聚物用多元醇較佳係由結晶性聚四亞甲基醚二醇所構成,或由結晶性聚四亞甲基醚二醇、與非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇所構成。
預聚物用多元醇係由破斷特性(強度、伸度)之觀點而言,特佳為不含非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇,而由結晶性聚四亞甲基醚二醇所構成。
又,預聚物用多元醇係由耐彎曲性的觀點而言,特佳為由非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇所構成,或者由結晶性聚四亞甲基醚二醇、與非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇所構成。
於調製異氰酸酯基末端預聚物時,首先,將聚異氰酸酯原料與預聚物用多元醇(多元醇原料之一部分),依異氰酸酯指數(相對於預聚物用多元醇之羥基濃度,聚異氰酸酯原料之異氰酸酯基濃度(NCO濃度)的比再乘100的值,NCO濃度/羥基濃度×100)成為例如大於100之比例、較佳105以上,且例如1000以下、較佳600以下、更佳500以下之方式混合,使此等進行反應至成為既定異氰酸酯基含有率為止。
反應溫度為例如50℃以上,例如120℃以下、較佳100℃以下。
又,反應時間為例如0.5小時以上、較佳1小時以上,例如15小時以下、較佳10小時以下。
又,此反應中,視需要亦可添加上述金屬觸媒等。
金屬觸媒之調配比例係相對於聚異氰酸酯原料與多元醇原料之總量,依質量基準計,為例如1ppm以上,例如500ppm以下、較佳100ppm以下、更佳20ppm以下。
又,金屬觸媒之調配比例係相對於聚異氰酸酯原料與多元醇原料之總量10000質量份,為0.01質量份以上,例如5.00質量份以下、較佳1.00質量份以下、更佳0.20質量份以下。
又,上述反應後,視需要可使用公知之蒸餾方法等去除殘存單體(具體而言為未反應之聚異氰酸酯原料)。
藉此,可獲得異氰酸酯基末端預聚物作為第1液(異氰酸酯液)。
又,第1液係除了異氰酸酯基末端預聚物之外,例如可含有未反應之1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷(單體)。
相對於第1液之總量,1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷(單體)之比例為例如0質量%以上、較佳5質量%以上,例如30質量%以下、較佳20質量%以下。
第1液中之1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷比例若為上述範圍,可調整發泡聚胺基甲酸酯彈性體中之硬鏈段的比例(硬鏈段濃度),可調整發泡聚胺基甲酸酯彈性體(後述)之硬度及壓縮永久應變。
又,第1液視需要可進一步含有其他聚異氰酸酯(上述脂肪族聚異氰酸酯、上述芳香族聚異氰酸酯、上述芳香脂肪族聚異氰酸酯、及此等之衍生物等)。
相對於第1液之總量,其他聚異氰酸酯之比例為例如0質量%以上,例如50質量%以下、較佳25質量%以下、特佳0質量%。亦即,第1液較佳為不含其他聚異氰酸酯。
此種第1液係於調製後,供於製造後述發泡聚胺基甲酸酯彈性體,或保存。
又,二液型發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中,第2液較佳係含有發泡成形用多元醇(多元醇原料之剩餘部分)、水與觸媒的樹脂預混物。
發泡成形用多元醇較佳係含有高分子量多元醇,更佳係含有結晶性聚四亞甲基醚二醇。
又,發泡成形用多元醇可進一步含有非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇。
較佳係在預聚物用多元醇不含非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇的情況,發泡成形用多元醇含有非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇。
又,較佳係在預聚物用多元醇含有非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇的情況,發泡成形用多元醇不含非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇。
又,預聚物用多元醇及發泡成形用多元醇均含有結晶性聚四亞甲基醚二醇、與非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇時亦為較佳。
再者,發泡成形用多元醇較佳係含有低分子量多元醇,更佳係含有二元醇,又更佳係含有碳數2~10之直鏈烷二醇,特佳係含有碳數2~6之直鏈烷二醇。
具體而言,相對於發泡成形用多元醇之總量,低分子量多元醇之比例為例如10質量%以上、較佳15質量%以上,例如100質量%以下、較佳50質量%以下。
又,低分子量多元醇之調配份數係相對於聚異氰酸酯原料100質量份,為例如1.0質量份以上、較佳2.0質量份以上,例如10.0質量份以下、較佳5.0質量份以下、更佳4.0質量份以下。
調製第2液(樹脂預混物)時,例如調配發泡成形用多元醇與水與觸媒而混合。
用於調製第2液(樹脂預混物)的觸媒,可為一部分、亦可為全部。較佳係將觸媒之一部分用於調製樹脂預混物。
作為用於調製第2液(樹脂預混物)的觸媒,較佳為含氮脂肪族系觸媒。
又,第2液(樹脂預混物)中,視需要可添加整泡劑、安定劑等。又,整泡劑及安定劑之添加量係配合目的及用途而適當設定。
藉此,調製第2液(樹脂預混物)。
此種第2液係於調製後,用於後述發泡聚胺基甲酸酯彈性體之製造、或保存。
然後,根據此種二液型發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,可效率佳地製造發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
以下,使用二液型之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,針對發泡聚胺基甲酸酯彈性體之製造方法進行詳述。
此方法中,例如,首先,依上述比例準備上述發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物之各成分,調製第1液(異氰酸酯液)及第2液(樹脂預混物)。
接著,此方法中,使上述發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物發泡(發泡步驟)。
更具體而言,於發泡步驟中,係於第2液(樹脂預混物)中調配、混合第1液(異氰酸酯液),調製發泡混合物。此時,發泡混合物中調配了所有發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物。
又,發泡混合物中亦可調配觸媒。作為觸媒,可舉例,如用於調製第2液(樹脂預混物)的觸媒之剩餘部分,具體可舉例,如金屬觸媒。
於發泡混合物中,第1液及第2液的調配比例係例如依異氰酸酯指數(NCO/(OH+H2 O))×100(亦即,相對於第2液之羥基及水之總和,第1液之異氰酸酯基之總和的比例)成為下述範圍的方式進行混合。
亦即,異氰酸酯指數為例如75以上、較佳85以上、更佳90以上,例如300以下、較佳200以下、更佳150以下。
又,相對於第1液100質量份,第2液之液比(質量比)為例如1質量份以上、較佳3質量份以上、更佳5質量份以上、又更佳10質量份以上,例如200質量份以下、較佳100質量份以下、更佳50質量份以下。
接著,於此步驟中,係將發泡混合物注入至視需要預備加熱的既定模具內,使發泡混合物(發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物)發泡。
金屬模具之預備加熱溫度為例如50℃以上、較佳60℃以上,例如130℃以下、較佳100℃以下、更佳90℃以下。
然後,於金屬模具中,使發泡混合物(發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物)發泡。
藉此,發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物進行發泡及硬化,形成發泡聚胺基甲酸酯彈性體,同時使發泡聚胺基甲酸酯彈性體成形為既定形狀。
反應溫度(成形溫度)之範圍係與上述預備加熱溫度之範圍相同。
反應時間(成形時間)為例如5分鐘以上、較佳10分鐘以上,例如60分鐘以下、較佳30分鐘以下、更佳20分鐘以下。
接著,由金屬模具將發泡聚胺基甲酸酯彈性體脫模。其後,視需要亦可使發泡聚胺基甲酸酯彈性體於例如40℃以上、較佳50℃以上、更佳60℃以上,例如130℃以下、較佳100℃以下、更佳90℃以下,依24小時以內程度進行熱熟化。
藉由以上,可製造發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
根據此方法,可效率佳地獲得破斷特性(強度、伸度)及耐彎曲性優越的發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
更具體而言,上述發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物中,聚異氰酸酯原料係含有1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷,多元醇原料係含有結晶性聚四亞甲基醚二醇、與非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇;相對於聚異氰酸酯原料之總量,結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇的合計量為90質量%以上,相對於結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇的總量,結晶性聚四亞甲基醚二醇為60質量%以上且90質量%以下。
亦即,其可平衡佳地含有1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷、結晶性聚四亞甲基醚二醇、與非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇。
因此,根據發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,可獲得具有優越之破斷特性(強度、伸度)、及耐彎曲性的發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
亦即,提升破斷特性(強度、伸度)、與提升耐彎曲性,通常呈兩難關係(若破斷特性(強度、伸度)提升,則耐彎曲性降低;若耐彎曲性提升,則破斷特性(強度、伸度)降低)。
然而,上述發泡聚胺基甲酸酯彈性體可達到破斷特性(強度、伸度)之提升與耐彎曲性之提升的兼顧。
又,發泡聚胺基甲酸酯彈性體之製造中,亦可使用三液型聚胺基甲酸酯樹脂組成物。此方法中,係個別調製上述第1液、第2液與第3液,並使其等混合,藉此調製發泡混合物。
三液型聚胺基甲酸酯樹脂組成物中,第1液含有異氰酸酯基末端預聚物。
又,第2液係含有發泡成形用多元醇之一部分、與水(視需要包括觸媒)。
又,第3液係含有發泡成形用多元醇之剩餘部分、與觸媒(較佳為金屬觸媒)。
又,於使用金屬觸媒作為觸媒時,若此金屬觸媒與異氰酸酯基末端預聚物共存,則金屬觸媒與異氰酸酯基反應,有觸媒壽命降低的情形。又,若金屬觸媒與水共存,則金屬觸媒水解,有觸媒壽命降低的情形。
因此,在使用金屬觸媒作為觸媒時,較佳係在異氰酸酯基末端預聚物及水之外,調製金屬觸媒作為另外的液(亦即第3液)。藉此可抑制觸媒壽命降低。
又,金屬觸媒除外之觸媒(例如含氮有機觸媒等),可含於第2液及第3液之任一者中。金屬觸媒除外之觸媒(例如含氮有機觸媒等)較佳係含於第2液中。
又,於第1液、第2液及第3液中,視需要可添加整泡劑、安定劑等。又,整泡劑及安定劑之添加量係配合目的及用途而適當設定。
此種三液型發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物係如同上述,可獲得具有優越破斷特性(強度、伸度)及耐彎曲性的發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
接著說明本發明之發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
發泡聚胺基甲酸酯彈性體係上述發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物之發泡體。發泡聚胺基甲酸酯彈性體係包含上述發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物的發泡硬化物,較佳係由發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物之發泡硬化物所構成。
發泡聚胺基甲酸酯彈性體係具有在屬於發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物之反應生成物的聚胺基甲酸酯樹脂中分散了氣泡的構造。發泡聚胺基甲酸酯彈性體之氣泡構造為氣泡獨立(未連續)之獨立氣泡構造,或氣泡部分連續之半獨立氣泡構造。
發泡聚胺基甲酸酯彈性體係藉由表觀密度(JIS K 7222(2005)),而與聚胺基甲酸酯發泡物(軟質聚胺基甲酸酯發泡物、半硬質聚胺基甲酸酯發泡物、硬質聚胺基甲酸酯發泡物)有所區別。
更具體而言,發泡聚胺基甲酸酯彈性體之表觀密度係較聚胺基甲酸酯發泡物之密度(例如未滿0.100g/cm3 ),例如0.100g/cm3 以上、較佳0.150g/cm3 以上、更佳0.200g/cm3 以上、又更佳0.220g/cm3 以上、再更佳0.230g/cm3 以上、特佳0.240g/cm3 以上,例如0.800g/cm3 以下、較佳0.600g/cm3 以下、更佳0.400g/cm3 以下、又更佳0.300g/cm3 以下、再更佳0.280g/cm3 以下、特佳0.260g/cm3 以下。
而且,此種發泡聚胺基甲酸酯彈性體由於為上述發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物之發泡硬化物,故破斷特性(強度、伸度)及耐彎曲性優越。
發泡聚胺基甲酸酯彈性體之破斷特性為例如1.20MPa以上、較佳1.30MPa以上、更佳1.35MPa以上、又更佳1.40MPa以上、特佳1.45MPa以上,例如2.00MPa以下、較佳1.80MPa以下、更佳1.60MPa以下。
又,發泡聚胺基甲酸酯彈性體之破斷伸度為例如250%以上、較佳270%以上、更佳300%以上、又更佳330%以上、特佳350%以上,通常600%以下。
尚且,破斷強度及破斷伸度可根據JIS K 6400-5(2012)進行測定(以下相同)。
又,發泡聚胺基甲酸酯彈性體之耐彎曲性係根據JIS K 6260(2010)之De Mattia耐彎曲試驗的彎曲次數,為例如50,000次以上、較佳60,000次以上、更佳70,000次以上、又更佳80,000次以上、再更佳90,000以上、特佳100,000次以上。
又,發泡聚胺基甲酸酯彈性體亦硬度優越。
更具體而言,發泡聚胺基甲酸酯彈性體之硬度(C硬度)為例如30度(point)以上、較佳40度以上,例如60度以下、較佳55度以下。
尚且,硬度(C硬度)可根據JIS K 7312(1996)進行測定(以下相同)。
再者,發泡聚胺基甲酸酯彈性體亦耐變色性優越。
更具體而言,發泡聚胺基甲酸酯彈性體之加熱前後的色差Δb(根據後述實施例)為例如8以下、較佳7以下、更佳6以下、又更佳5以下、再更佳4以下、特佳3以下,通常0.1以上。
而且,此種發泡聚胺基甲酸酯彈性體可使用為選自由例如鞋之內底、外底、中底(內底與外底之間的部分)等鞋之底構件,例如鞋之振動吸收材、汽車之振動吸收材、安全帽之振動吸收材、防滑膠帶之振動吸收材等振動吸收材,例如汽車之內裝材,例如鞋、安全帽、防滑膠帶、球拍(打球反彈材料)、足球之緩衝材等運動用品,例如耳機之構件,例如土木建材之襯墊材,例如包裝材、枕頭、床墊、舖墊緩衝材、密封材、防音地板材等緩衝材料,例如胸罩、胸罩用墊、胸罩用杯、墊肩等衣料用品,例如二輪車、機動構件,例如機器人用緩衝材料,例如看護用品、電氣‧電子製品之緩衝材所構成群的工業製品材料。發泡聚胺基甲酸酯彈性體較佳係使用為選自由鞋之中底、振動吸收材、汽車之內裝材、及運動用品所構成群之工業製品材料。
上述發泡聚胺基甲酸酯彈性體特別適合使用作為中底之材料。 [實施例]
接著根據實施例及比較例說明本發明,但本發明並不受限於下述實施例。又,在未特別限定之下,「份」及「%」為質量基準。又,以下記載所使用之調配比例(含有比例)、物性值、參數等具體數值,可替代為上述「實施方法」所記載之與此等對象的調配比例(含有比例)、物性值、參數等該記載之上限值(定義為「以下」、「未滿」之數值)或下限值(定義為「以上」、「超過」之數值)。 <原料> A. 第1液(異氰酸酯基末端預聚物)之原料 A-1. 聚異氰酸酯原料 (1)1,4-H6 XDI 1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷,依照國際專利公開第2009/51114號之製造例3所合成。純度(氣體層析法測定)99.9%,反/順比(莫耳基準)=86/14 (2)1,3-H6 XDI 1,3-雙(異氰酸基甲基)環己烷,商品名:TAKENATE600,三井化學公司製 (3)MDI 二苯基甲烷二異氰酸酯,商品名:COSMONATE PH,KUMHO MITSUI CHEMICALS公司製 A-2. 預聚物用多元醇 (1)PTG-1000 結晶性聚四亞甲基醚二醇,商品名:PTG-1000,數量平均分子量:1000,平均羥基數:112.1mgKOH/g,保土谷化學工業公司製 (2)PTG-2000 結晶性聚四亞甲基醚二醇,商品名:PTG-2000,數量平均分子量:2000,平均羥基數:56.1mgKOH/g,保土谷化學工業公司製 (3)PTG-3000 結晶性聚四亞甲基醚二醇,商品名:PTG-3000SN,數量平均分子量:3000,平均羥基數:37.4mgKOH/g,保土谷化學工業公司製 (4)PPG DL-4000 聚氧丙二醇,商品名:PPG DL-4000,數量平均分子量:4000,平均羥基數:28.1mgKOH/g,三井化學SKC聚胺基甲酸酯公司製 B. 第2液(樹脂預混物)之原料 B-1. 發泡成形用多元醇(高分子量多元醇) (1)PTG-1000 結晶性聚四亞甲基醚二醇,商品名:PTG-1000,數量平均分子量:1000,平均羥基數:112.1mgKOH/g,保土谷化學工業公司製 (2)PTG-1400 結晶性聚四亞甲基醚二醇,商品名:PTMEG-1400,數量平均分子量:1400,平均羥基數:80.1mgKOH/g,KOREAPTG公司製 (3)PTG-1500 結晶性聚四亞甲基醚二醇,商品名:PTG-1500SN,數量平均分子量:1500,平均羥基數:74.8mgKOH/g,保土谷化學工業公司製 (4)ED-28 聚氧伸乙基末端聚氧丙二醇,商品名:ED-28,數量平均分子量:4000,平均羥基數:28mgKOH/g,三井化學SKC聚胺基甲酸酯公司製 (5)ED-56 聚氧伸乙基末端聚氧丙二醇,商品名:ED-56,數量平均分子量:2000,平均羥基數:56mgKOH/g,三井化學SKC聚胺基甲酸酯公司製 (6)EP-950 聚氧伸乙基末端聚氧丙三醇,商品名:EP-950,數量平均分子量:5000,平均羥基數:33.7mgKOH/g,三井化學SKC聚胺基甲酸酯公司製 (7)PTG-L2000 非結晶性聚四亞甲基醚二醇,商品名:PTG-L-2000,數量平均分子量:2000,平均羥基數:56.1mgKOH/g,保土谷化學工業公司製 B-2. 發泡成形用多元醇(低分子量多元醇) (1)1,4-BD 1,4-丁二醇,三菱化學公司製 B-3. 交聯劑 (2)DEOA 二乙醇胺,東京化成工業公司製 C. 發泡劑 (1)水(離子交換水) D. 觸媒 D-1. 含氮有機觸媒 (1)DABCO TMR 脂肪族胺觸媒,2-羥基丙基三甲基銨‧辛酸鹽,Evonik公司製 (2)DABCO33LV 脂肪族胺觸媒,三乙二胺,Evonik公司製 (3)NIAX CATALYST A-1 脂肪族胺觸媒,雙(二甲基胺基乙基)醚之70%二丙二醇溶液,Momentive公司製 (4)POLYCAT41 三𠯤觸媒,1,3,5-參[3-(二甲基胺基)丙基]六氫-s-三𠯤,Evonik公司製 D-2. 金屬觸媒 (1)K-KAT XK-633 鋅系金屬觸媒,KING公司製 (2)BiCAT8108 鉍系金屬觸媒,新癸酸鉍(新癸酸鉍(III)),SHEPHERD CHEMICAL製 E. 安定劑 (1)Irganox245 抗氧化劑,受阻酚化合物,商品名:Irganox245,BASF Japan公司製 (2)LA-72 耐光安定劑,受阻胺化合物,商品名:ADEKA STAB LA-72,ADEKA公司製 <實施例及比較例> 1. 第1液之調製 依各表所示質量份數,將聚異氰酸酯原料、與預聚物用多元醇(多元醇原料之一部分)填裝於具備攪拌機、溫度計、回流管及氮導入管的4口燒瓶中(異氰酸酯指數NCO/OH=3.71~5.08),於氮環境下,依80℃攪拌1小時。
其後,將事先藉由二異壬基己二酸酯(J-PLUS公司製)稀釋為4質量%的辛酸錫(商品名:STANOCT,API CORPORATION公司製),相對於原料異氰酸酯與原料多元醇之總量,添加10ppm(相對於原料異氰酸酯與原料多元醇之總量10000質量份,為0.10質量份),於80℃之調溫下,於氮氣流下攪拌混合。
藉此,調製含有異氰酸酯基末端預聚物的第1液。
2. 第2液之調製 依各表所示質量份數,將發泡成形用多元醇(多元醇原料之剩餘部分)、發泡劑(離子交換水)、整泡劑、含氮有機觸媒、安定劑(耐光安定劑、抗氧化劑)均勻攪拌混合,於50℃烘爐中靜置1小時。
藉此,調製樹脂預混物作為第2液。
3. 發泡成形 將所得第2液(樹脂預混物)全量、調溫為80℃之第1液(異氰酸酯基末端預聚物)100質量份、各表所示質量份數之金屬觸媒(23℃)進行調配,對其等藉由手持攪拌器(旋轉數5000rpm)攪拌10秒,調製發泡混合物。
接著,調製後立即迅速將所得發泡混合物移液至事先藉烘爐調溫為80℃的金屬模具(SUS製,210×300×10mm),關閉金屬模具之蓋,以虎鉗固定。
其後,將金屬模具於80℃烘爐中靜置15分鐘,使發泡混合物於金屬模具內發泡。
其後,由金屬模具取出發泡聚胺基甲酸酯彈性體(脫模),使其於60℃烘爐中硬化一晚。
藉此,得到發泡聚胺基甲酸酯彈性體。
尚且,比較例4中,作為異氰酸酯基末端預聚物係使用二苯基甲烷二異氰酸酯之預聚物。又,將第1液與第2液均調溫為40℃進行反應。又,金屬模具調溫為60℃。 <評價方法> (1)密度 由發泡聚胺基甲酸酯彈性體切出測定試料,依JIS K 7222:2005,測定測定試料之表觀密度。結果示於各表。
(2)ASKER C硬度 依照JIS K 7312-7:1996,測定發泡聚胺基甲酸酯彈性體之ASKER C硬度。結果示於各表。 (3)拉張試驗(破斷強度、破斷伸度) 由厚10mm之發泡聚胺基甲酸酯彈性體使用JIS-1號啞鈴製作測定試料,依照JIS K 6400-5:2012,測定試料之破斷強度及破斷伸度。結果示於各表。 (4)De Mattia耐彎曲性(耐彎曲裂性) 由發泡聚胺基甲酸酯彈性體切出140mm×25mm×10mm之測定試料,根據JIS K 6260:2010,測定測定試料之耐彎曲性。結果示於各表。又,將10萬次彎曲試驗後未破斷者記載為>100(×1000次)以上。
(5)耐變色性 依以下方法評價發泡聚胺基甲酸酯彈性體之耐變色性。
亦即,由各實施例及比較例之發泡聚胺基甲酸酯彈性體,切出40mm×40mm×10mm之測定試料,使用色差計(全自動色差計COLOR ACE MODEL TC-1,東京電色公司製)測定Δb。
其後,將各測定試料於空氣下以烘爐進行80℃、5日之加熱試驗。試驗後,再次以色差計測定Δb。計算加熱試驗後之Δb與加熱試驗前之Δb的差,作為耐變色試驗之Δb。結果示於各表。
[表1]
No. 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 比較例1
質量份 聚異氰酸 酯原料 1,4-H6 XDI 26.59 25.77 29.58 32.00 23.66
1,3-H6 XDI
MDI
預聚物用 多元醇 PTG-1000 11.14 12.61 12.40 11.78
PTG-2000
PTG-3000 55.69 63.02 61.99 58.87
PPG_DL-4000 28.78 95.67
第1液 總量 122.19 101.40 103.97 102.65 119.33
發泡成形 用多元醇 PTG-1000 4.40 4.33
PTG-1400 7.31 7.68 8.81
PTG-1500
PPG_ED-28 17.06 17.93 20.55
PPG_ED-56
PPG_EP-950
PTG-L 2000
1,4-BD 3.30 3.90 5.63 5.87 3.25
發泡劑 1.32 0.97 1.02 1.17 1.30
交聯劑 DEOA 0.23
含氮有 機觸媒 33LV
A-1
DABCO TMR 0.55 0.54
polycat41 0.20
安定劑 LA-72 0.55 0.49 0.51 0.59 0.54
Irganox 245 0.11 0.10 0.10 0.12 0.11
整泡劑 0.78 1.46 2.05 1.76 0.77
第2液 總量 11.01 31.29 35.14 39.10 10.85
金屬觸媒 K-KAT XK-633 2.20 1.95 2.05 2.35 2.17
BiCAT8108 2.20 1.95 2.05 2.35 2.17
異氰酸酯指數 85 90 90 90 85
調配液比(質量比) 第2液/第1液 0.09 0.31 0.34 0.38 0.09
結晶性PTG+非結晶性PTG+PPG /多元醇原料(質量比) 0.97 0.96 0.95 0.94 0.97
結晶性PTG/結晶性PTG +非結晶性PTG+PPG(質量比) 0.71 0.83 0.82 0.79 0.04
水/總量(質量比) 0.0096 0.0071 0.0072 0.0080 0.0097
評價 密度(g/cm3 ) 0.244 0.252 0.251 0.251 0.244
C硬度 45 52 54 54 38
破斷強度(MPa) 1.3 1.51 1.47 1.30 0.94
破斷伸度(%) 360 360 360 290 370
De Mattia耐彎曲性×1000次 >100 90 >100 >100 >100
黃變Δb 3.3 2.3 5.1 5.9 5.3
[表2]
No. 比較例2 實施例5 實施例6 實施例7 比較例3
質量份 聚異氰酸 酯原料 1,4-H6 XDI 25.74 26.15 27.01 27.42 27.85
1,3-H6 XDI
MDI
預聚物用 多元醇 PTG-1000 7.90 9.47 12.74 14.32 15.94
PTG-2000
PTG-3000 39.48 47.34 63.67 71.56 79.66
PPG_DL-4000 48.25 38.80 19.19 9.72
第1液 總量 121.37 121.75 122.61 123.02 123.45
發泡成形 用多元醇 PTG-1000 4.37 4.39 4.40 4.40 4.40
PTG-1400
PTG-1500
PPG_ED-28
PPG_ED-56
PPG_EP-950
PTG-L 2000
1,4-BD 3.28 3.29 3.30 3.30 3.30
發泡劑 1.31 1.32 1.32 1.32 1.32
交聯劑 DEOA
含氮有 機觸媒 33LV
A-1
DABCO TMR 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55
polycat41
安定劑 LA-72 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55
Irganox 245 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11
整泡劑 0.78 0.78 0.79 0.79 0.79
第2液 總量 10.94 11.00 11.01 11.02 11.02
金屬觸媒 K-KAT XK-633 2.18 2.20 2.20 2.20 2.20
BiCAT8108 2.18 2.20 2.20 2.20 2.20
異氰酸酯指數 85 85 85 85 85
調配液比(質量比) 第2液/第1液 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09
結晶性PTG+非結晶性PTG+PPG /多元醇原料(質量比) 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97
結晶性PTG/結晶性PTG +非結晶性PTG+PPG(質量比) 0.52 0.61 0.81 0.90 1.00
水/總量(質量比) 0.0096 0.0096 0.0096 0.0095 0.0095
評價 密度(g/cm3 ) 0.246 0.248 0.247 0.253 0.247
C硬度 44 42 49 50 52
破斷強度(MPa) 0.89 1.09 1.23 1.48 1.64
破斷伸度(%) 260 350 300 350 370
De Mattia耐彎曲性×1000次 >100 >100 81 68 13
黃變Δb 4.9 4.4 3.5 3.1 3.0
[表3]
No. 比較例4 比較例5 實施例8 實施例9 實施例10
質 量 份 聚異氰酸 酯原料 1,4-H6 XDI 25.64 25.77 25.28 29.75
1,3-H6 XDI 0.49
MDI 32.65
預聚物用 多元醇 PTG-1000 12.54 12.61 12.61 12.45
PTG-2000 29.64
PTG-3000 62.69 63.03 63.02 62.23
PPG_DL-4000
第1液 總量 62.30 100.86 101.41 101.40 104.42
發泡成形 用多元醇 PTG-1000
PTG-1400 3.72 7.31 7.31
PTG-1500 57.10
PPG_ED-28 8.67 16.08 17.06
PPG_ED-56 13.25
PPG_EP-950 12.39 0.97
PTG-L 2000 25.33
1,4-BD    3.96 3.90 3.90 5.57
發泡劑 1.23 0.99 0.97 0.97 1.01
交聯劑 DEOA
含氮有機 觸媒 33LV 0.82
A-1 0.14
DABCO TMR
polycat41 0.20
安定劑 LA-72 0.50 0.49 0.49 0.51
Irganox 245 0.68 0.10 0.10 0.10 0.10
整泡劑 1.23 1.49 1.46 1.46 2.03
第2液 總量 74.45 31.81 31.28 31.29 34.75
金屬觸媒 K-KAT XK-633 1.98 1.95 1.95 2.03
BiCAT8108 1.98 1.95 1.95 2.03
異氰酸酯指數 95 90 90 90 90
調配液比(質量比) 第2液/第1液 1.20 0.32 0.31 0.31 0.33
結晶性PTG+非結晶性PTG+PPG /多元醇原料(質量比) 0.84 0.95 0.96 0.95
結晶性PTG/結晶性PTG +非結晶性PTG+PPG(質量比) 0.87 0.90 0.84 0.83 0.75
水/總量(質量比) 0.0090 0.0073 0.0071 0.0071 0.0071
評 價 密度(g/cm3 ) 0.247 0.242 0.25 0.25 0.25
C硬度 43 46 52 52 58
破斷強度(MPa) 0.9 1.16 1.32 1.35 1.45
破斷伸度(%) 290 270 330 330 300
De Mattia耐彎曲性×1000次 >100 14 68 >100 >100
黃變Δb 15.8 5.2 2.9 2.8 3.8
尚且,上述發明係提供作為本發明例示之實施形態,但此僅為例示,並非限定性解釋。本技術領域中具有通常知識者可明顯得知之本發明之變形例涵括於後述申請專利範圍內。 (產業上之可利用性)
本發明之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物及發泡聚胺基甲酸酯彈性體,可適合使用於鞋之底構件、振動吸收材、汽車之內裝材、運動用品、緩衝材料、衣料用品、機動構件、及機器人用緩衝材料。

Claims (4)

  1. 一種發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,係含有聚異氰酸酯原料、多元醇原料、水與觸媒者, 上述聚異氰酸酯原料係含有1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷, 上述多元醇原料係含有: 結晶性聚四亞甲基醚二醇、與 非結晶性聚四亞甲基醚二醇及/或聚氧丙二醇; 相對於上述多元醇原料之總量,結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇的合計量為90質量%以上; 相對於結晶性聚四亞甲基醚二醇、非結晶性聚四亞甲基醚二醇及聚氧丙二醇之總量,上述結晶性聚四亞甲基醚二醇為60質量%以上且90質量%以下。
  2. 如請求項1之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,其中,上述發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物係含有: 第1液,其含有上述聚異氰酸酯原料、及屬於上述多元醇原料之一部分之反應生成物的異氰酸酯基末端預聚物;與 第2液,其含有相對於上述多元醇原料之上述一部分的剩餘部分、上述水及上述觸媒。
  3. 如請求項1之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物,其中,上述觸媒係含有1,3,5-參[3-(二甲基胺基)丙基]六氫-s-三𠯤。
  4. 一種發泡聚胺基甲酸酯彈性體,係含有請求項1之發泡聚胺基甲酸酯樹脂組成物之發泡硬化物。
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