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JP2006063344A - 活性水素成分およびフォームの製造方法 - Google Patents

活性水素成分およびフォームの製造方法 Download PDF

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JP2006063344A JP2005251558A JP2005251558A JP2006063344A JP 2006063344 A JP2006063344 A JP 2006063344A JP 2005251558 A JP2005251558 A JP 2005251558A JP 2005251558 A JP2005251558 A JP 2005251558A JP 2006063344 A JP2006063344 A JP 2006063344A
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邦清 吉尾
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Abstract

【課題】硬化性に優れ、且つ、脱型時に膨れが小さく、フォーム強度が大きい硬質ポリウレタンフォームの製造方法、それに用いる活性水素成分を提供する。
【解決手段】 活性水素化合物として、多価アルコールに、各1級OH基に1モル以上の炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオールにさらにエチレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオールからなり、水酸基価が200以上であり、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが2以下で、1級OH化率yが20%以上で、且つ、xとyが式(2)の関係を満たすポリエーテルポリオール(a1)からなる硬質ポリウレタンフォーム製造用活性水素成分。
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
【選択図】 なし

Description

本発明は新規なポリエーテル化合物、そのポリエーテルからなる活性水素成分、そのポリエーテルもしくは活性水素成分を用いた樹脂形成性組成物、およびそのポリエーテルもしくは活性水素成分を用いたフォーム(とくにポリウレタンフォーム)の製造方法、末端の水酸基の1級化率が高いポリエーテルを用いた、活性水素成分およびフォームの製造方法等に関する。さらに詳しくは末端の水酸基の1級化率が高いポリエーテルとその利用に関する。
<ポリエーテルおよび樹脂組成物>
活性水素化合物にアルキレンオキサイド(以下AOと略記する。)等のモノエポキサイドを開環反応させて得られるポリオキシアルキレンポリオール等のポリエーテル類は、ポリウレタン、ポリエステル等の樹脂原料、界面活性剤、潤滑剤、その他の用途に広く用いられている。特に、芳香族ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱硬化ウレタン樹脂、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、アクリル系樹脂に可とう性、柔軟性、低温ゴム弾性等の特性を付与する目的で、従来より、各種のポリエーテル化合物の利用が検討されている。また、このポリエーテル化合物としては、側鎖を有するポリエーテル化合物、例えばグリセリンのプロピレンオキサイド(以下POと略記する。)付加物やポリプロピレングリコール等が効果が高いことが知られており、このものは一般にグリセリンやプロピレングリコール等の水酸基含有化合物にアルカリ触媒の存在下にPOを開環付加重合させることで得られる。
しかし、このような方法でPOのみの開環重合物を用いた場合、末端水酸基の大部分が2級水酸基であり、1級水酸基は通常5%未満しか存在せず、ポリエーテル化合物の反応性が低すぎるため、本来の物性を発現するまでの反応率を得るためには、膨大な時間を必要とし、実用的でない。このような問題を解消するために、POの開環付加重合に続いてエチレンオキサイド(以下EOと略記する。)の開環付加重合を行い、末端1級水酸基の比率を高めたポリエーテルが用いられることが多い。
しかしながら、このように末端に多量のEOを付加重合したポリエーテルは親水性が増大するため、これを用いた硬化後の樹脂は成型品、接着剤、塗料、フィルム等多くの用途において、吸水性の増大や耐水性の悪化等の好ましくない性質を有し、限られた用途でしか用いることができない。
<硬質ポリウレタンフォーム>
従来から硬質ポリウレタンフォームは、土木建築用、輸送機用、家電用の断熱材として広く使用されている。近年、生産性向上のため、イソシアネートとの反応性を向上させるために1級OH化率を高めたポリオールが使用されている。通常、1級OH化率を高めたポリオールとしては末端にEOを付加させたAO付加物が使用されているが、通常の方法で末端にEOを付加させたAO付加物を使用した硬質ポリウレタンフォームは、硬化性には優れるものの、脱型時に膨れたり、フォーム強度が小さいという問題があった。
<半硬質ポリウレタンフォーム>
従来から半硬質ポリウレタンフォームは、自動車内装材の衝撃吸収材、緩衝材として広く使用されている。近年、生産性向上のため、イソシアネートとの反応性を向上させるために1級OH化率を高めたポリオールが使用されている。通常、1級OH化率を高めたポリオールとしては末端にEOを付加させたAO付加物が使用されているが、通常の方法で末端にEOを付加させたAO付加物を使用した半硬質ポリウレタンフォームは、硬化性には優れるものの、脱型時に膨れたり、逆に収縮が大きいという問題があった。
<軟質ポリウレタンフォーム>
従来、軟質ポリウレタンフォームの製造方法として使用するポリエーテルポリオールは、用いるイソシアネートとの反応性の観点から末端水酸基の1級化率を高める目的で、ポリプロピレンポリオールの末端にさらにEOを付加させたものが使用されている。従来の方法では、親水性基であるEOユニットを含有することから、得られたフォームの耐湿物性が低下するという問題がある。
また、このようなポリエーテルポリオールを使用し製造したウレタンフォームのスキン部の密度が、コア部に比べて大きくなるという密度が不均一なウレタンフォームしか得られない。このため、ウレタンフォームの物性は、密度が低い部分、すなわち、コア部の物性に合わせて調整する必要があり、結果としてウレタンフォーム全体としては、比較的大きなフォーム密度の設計となってしまうという問題がある。
<軟質ポリウレタンスラブフォーム>
従来、軟質ポリウレタンスラブフォームの製造方法としてポリエーテルポリオールと有機ポリイソシアネートとを、発泡剤、触媒、整泡剤等の存在下で反応させてることは広く知られている。しかしながら、従来はポリウレタンスラブフォーム発泡時のセルを安定化させるために高価でありかつ環境に悪影響を及ぼす恐れのある有機重金属触媒を多量に使用する必要があった。
<ポリエーテルおよび樹脂組成物>
本発明の目的の1つは、上述の現状に鑑み、ポリエーテルの疎水性を損なうことなく樹脂の製造原料として十分な反応性を持ったポリオール成分に適したポリエーテル化合物、並びにそのポリエーテル化合物から得られる樹脂を提供することである。
<硬質ポリウレタンフォーム>
本発明のもう1つの目的は、硬化性に優れ、且つ、脱型時の膨れが小さく、フォーム強度が大きい硬質ポリウレタンフォームの製法を得ることである。
<半硬質ポリウレタンフォーム>
本発明のさらなる目的は、硬化性に優れ、且つ、脱型時に膨れや収縮が小さい半硬質ポリウレタンフォームの製法を得ることである。
<軟質ポリウレタンフォーム>
本発明のさらなる目的は、耐湿物性の低下がなく、密度の均一な軟質ポリウレタンフォームの製造方法を提供することである。
<軟質ポリウレタンスラブフォーム>
本発明のさらなる目的は、発泡安定性に優れ、有機重金属触媒を多量に使用せずとも生産可能な、軟質ポリウレタンスラブフォームの製造方法を提供することである。
本発明者らは、以上の問題点を解決するために鋭意検等した結果、下記第1〜第3発明のいずれかのポリエーテルが、樹脂のポリオール成分としてEOの付加モル数が少なく疎水性を保ったまま、十分な反応性を有することを見いだし、本発明に到達した。また、下記第4〜第18発明の、そのポリエーテルからなる活性水素成分および樹脂形成性組成物、前記活性水素成分を用いたフォームの製造方法、並びに上記ポリエーテルと関連するポリエーテルを用いた、活性水素成分とフォームの製造方法を発明した。
[ポリエーテルに関する発明]
<第1発明(参考発明)> 活性水素化合物に、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが20以下で、末端水酸基のうちの1級OH化率yが40%以上で、且つ、xとyはxが10〜20のとき式(1)、xが10以下のとき式(2)の関係を満たす、炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエチレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドがランダムおよび/またはブロック付加されてなるポリエーテルポリオール。
y≧0.328x+90.44 (1)
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
<第2発明(参考発明)> 下記一般式(4)で表され、且つ末端に位置する水酸基含有基である−AO−H基の40%以上(モノオールの場合は60%以上)が下記一般式(5)で表される1級水酸基含有基であるポリオキシアルキレンポリオールもしくはモノオール(j)の末端水酸基にエチレンオキサイドを付加してなり、下記<1>〜<3>の要件を満たすモノヒドロキシもしくはポリヒドロキシポリエーテル。
<1>水酸基1個当たりのエチレンオキサイド平均付加モル数xが20以下、
<2>末端1級水酸基含有率yがモノヒドロキシポリエーテルは60%以上、ポリヒドロキシポリエーテルは40%以上
<3> x≦5.5×z−6.5×Ln(z)−6.46 (3)
(zは、1.03−y/100;Ln(z)はzの自然対数である。)
1−[−(ZO)p−(AO)q−H]m (4)
Figure 2006063344
[式(4)中、R1は、水、アルコール、フェノール、アミン、カルボン酸、チオールまたはリン酸化合物から活性水素を除いたm価の基;Zはハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数2〜12のアルキレン基またはシクロアルキレン基;Aはハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数3〜12のアルキレン基;mは1または2〜100の数;pは0または1以上の数、qは平均1以上の数であって、p+qが平均1〜200である。
式(5)中、R2はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基である。]
<第3発明(参考発明)> 活性水素化合物に炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエチレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドがランダムおよび/またはブロック付加されてなり、親水性疎水性バランス(HLB)と、ポリエーテルポリオールの末端水酸基の1級OH化率(%)とが式(6)で表される関係にあるポリエーテルポリオール。
(HLB)≦0.1×(1級OH化率)−2 (6)
[活性水素成分に関する発明]
<第4発明> 多価アルコールに、各1級OH基に1モル以上の炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオールにさらにエチレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオールからなり、水酸基価が200以上であり、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが2以下で、1級OH化率yが20%以上で、且つ、xとyが式(2)の関係を満たすポリエーテルポリオール(a1)からなる硬質ポリウレタンフォーム製造用活性水素成分。
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
<第5発明> アミン類に炭素数2以上のアルキレンオキサイドが付加されてなり、活性水素含有基価が200以上の活性水素化合物(b)と、多価アルコールに1級OH基1モルあたり1モル以上の炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオール、および/または該ポリオールにさらにエチレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオールからなり、水酸基価が200以上であり、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが2以下で、1級OH化率yが20%以上で、且つ、xとyが式(2)の関係を満たすポリエーテルポリオール(a)からなる硬質ポリウレタンフォーム製造用活性水素成分。
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
<第6発明(参考発明)> 活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが20以下で、1級OH化率yが40%以上で、且つ、xとyはxが10〜20のとき式(1)、xが10以下のとき式(2)の関係を満たす、炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエチレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドがランダムおよび/またはブロック付加されてなるポリエーテルポリオール(c1)からなる半硬質ポリウレタンフォーム製造用活性水素成分。
y≧0.328x+90.44 (1)
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
<第7発明(参考発明)> 活性水素含有基価が250以上の活性水素化合物(d)と、水酸基価が10〜200であり、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが20以下で、1級OH化率yが40%以上で、且つ、xとyはxが10〜20のとき式(1)、xが10以下のとき式(2)の関係を満たす、炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体とするアルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオール(c)からなる半硬質ポリウレタンフォーム製造用活性水素成分。
y≧0.328x+90.44 (1)
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
[樹脂形成性組成物に関する発明]
<第8発明(参考発明)> 下記一般式(4)で表され、且つ末端に位置する水酸基含有基である−AO−H基の40%以上(モノオールの場合は60%以上)が下記一般式(5)で表される1級水酸基含有基であるポリオキシアルキレンポリオールもしくはモノオール(j)の末端水酸基にエチレンオキサイドを付加してなる下記<1>〜<3>の要件を満たすモノヒドロキシもしくはポリヒドロキシポリエーテル(K)と、水酸基と反応性の化合物(L)と、必要により(K)および/または(L)と反応する他の成分(M)からなる樹脂形成性組成物。
<1>水酸基1個当たりのエチレンオキサイド平均付加モル数xが20以下、
<2>末端1級水酸基含有率yがモノヒドロキシポリエーテルは60%以上、ポリヒドロキシポリエーテルは40%以上
<3> x≦5.5×z−6.5×Ln(z)−6.46 (3)
(zは、1.03−y/100;Ln(z)はzの自然対数である。)
1−[−(ZO)p−(AO)q−H]m (4)
Figure 2006063344
[式(4)中、R1は、水、アルコール、フェノール、アミン、カルボン酸、チオールまたはリン酸化合物から活性水素を除いたm価の基;Zはハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数2〜12のアルキレン基またはシクロアルキレン基;Aはハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数3〜12のアルキレン基;mは1または2〜100の数;pは0または1以上の数、qは平均1以上の数であって、p+qが平均1〜200である。
式(5)中、R2はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基である。]
[フォームの製造方法に関する発明]
<第9発明> 活性水素化合物(A)、有機ポリイソシアネート(B)、発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)、および必要に応じて添加剤(E)を加えて発泡硬化させて硬質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A)が第4発明の活性水素成分からなる硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
<第10発明> 活性水素化合物(A)、有機ポリイソシアネート(B)、発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)、および必要に応じて添加剤(E)を加えて発泡硬化させて硬質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A)が第5発明の活性水素成分からなる硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
<第11発明(参考発明)> 活性水素化合物(A)、有機ポリイソシアネート(B)、発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)および必要に応じて添加剤(E)を加えて発泡硬化させて半硬質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A)が第6発明の活性水素成分からなる半硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
<第12発明(参考発明)> 活性水素化合物(A)、有機ポリイソシアネート(B)、発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)および必要に応じて添加剤(E)を加えて発泡硬化させて半硬質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A)が第7発明の活性水素成分からなる半硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
<第13発明(参考発明)> ポリオール(A1)からなる活性水素化合物と有機ポリイソシアネート(B)とを、水からなる発泡剤(C1)、ウレタン化触媒(D)および整泡剤(E1)の存在下で反応させて軟質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A1)に含有されるポリエーテルポリオールの親水性疎水性バランス(HLB)と(A1)に含有されるポリエーテルポリオールの末端水酸基の1級OH化率(%)とが式(6)で表される関係にある軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
(HLB)≦0.1×(1級OH化率)−2 (6)
<第14発明(参考発明)> ポリオール(A1)からなる活性水素化合物と有機ポリイソシアネート(B)とを、水からなる発泡剤(C1)、ウレタン化触媒(D)および整泡剤(E1)の存在下で反応させて軟質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A1)が活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが20以下で、1級OH化率yが40%以上で、且つ、xとyはxが10〜20のとき式(1)、xが10以下のとき式(2)の関係を満たす、炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体とするアルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオール(c)からなる軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
y≧0.328x+90.44 (1)
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
<第15発明(参考発明)> ポリオール(A1)からなる活性水素化合物と有機ポリイソシアネート(B)とを、発泡剤(C)、触媒(D)、整泡剤(E1)、および必要によりその他の添加剤(E2)の存在下で反応させて軟質ポリウレタンスラブフォームを製造する方法において、(A1)が、末端に位置する水酸基含有基である−AO−H基の40%以上が下記一般式(5)で表される1級水酸基含有基であるポリエーテルポリオールである軟質ポリウレタンスラブフォームの製造方法。
Figure 2006063344
[ただし、Aはハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数3〜12のアルキレン基、R2はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基である。]
[フォームとその用途に関する発明]
<第16発明> 第9または第10発明の製造方法で得られた硬質ポリウレタンフォームからなる建材用、家電用もしくは輸送機用の断熱材または構造材。
<第17発明(参考発明)> 第11または第12発明の製造方法で得られた半硬質ポリウレタンフォームからなる自動車内装材内部に装着された衝撃吸収材または緩衝材。
<第18発明(参考発明)> 第13または第14発明の製造方法で得られ、コア密度が20〜33kg/m3であり、かつ湿熱圧縮永久歪みが15%以下である軟質ポリウレタンフォーム。
本第1〜第3発明のポリエーテル化合物は、ポリオール成分として使用することにより、反応速度が大きく、樹脂物性(引張強度、曲げ強度、水膨潤率等)に優れる樹脂が得ることができるという効果を奏する。
本第4発明の樹脂形成性組成物は、次の効果を奏する。
(1)硬化物は、可とう性、柔軟性、低温ゴム弾性に優れる。
(2)従来のEO付加ポリエーテルを使用したものに比較して、良好な耐水性(水膨潤率)を有する。
(3)従来のポリエーテルを用いた場合と比べて、短時間の反応で所定の樹脂物性が得られ、生産性が良好である。
本発明の硬質ポリウレタンフォームの製造方法によれば、従来のものに比較して、硬化性に優れ、且つ、脱型時に膨れが小さく、フォーム強度が大きい硬質ポリウレタンフォームを製造することができる。
上記効果を奏することから、本発明の方法により得られる硬質ポリウレタンフォームは、冷蔵庫、冷凍庫、建築材用の断熱材として極めて有用である。
本発明の半硬質ポリウレタンフォームの製造方法によれば、従来の方法に比較して、実型で成形した場合、硬化性が良好で、且つ、脱型時にフォームが膨れたり、収縮したりしない。
上記効果を奏することから、本発明の方法により得られる半硬質ポリウレタンフォームは、自動車内装材(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、ピラーなど)内部に装着される衝撃吸収材、緩衝材用として広く利用できる。
本発明の軟質ポリウレタンフォームの製造方法により、従来のポリエーテルポリオールを用いた方法に比べ、耐湿物性の低下がなく、密度の均一な軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
本発明の軟質ポリウレタンスラブフォームの製造方法を用いることにより、従来のポリエーテルポリオールを用いた方法に比べ、発泡安定性に極めて優れたポリウレタンスラブフォームが得ることができる。さらに重金属触媒を使用せず極めて安定なフォーム物性を発現できるため、環境への影響が極めて少なくかつ、安価にポリウレタンフォームを製造し得る。
《ポリエーテルに関する発明》
本発明において、末端水酸基の1級OH化率は、予め試料をエステル化の前処理をした後に1H−NMR法により算出する。1H−NMR法の詳細を以下に具体的に説明する。
<試料調製法>
測定試料約30mgを直径5mmの1H−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25℃で約5分間放置して、ポリオールをトリフルオロ酢酸エステルとし、分析用試料とする。
ここで重水素化溶媒とは、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、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。
<末端水酸基の1級OH化率の計算方法>
1級水酸基の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級水酸基の結合したメチン基由来の信号は5.2ppm付近に観測されるから、末端水酸基の1級OH化率は下式(7)により算出する。
1級OH化率(%)=[r/(r+2s)]×100 (7)
ただし、
r: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
s:5.2ppm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。
本第1発明のポリエーテルポリオールは、2種以上を併用してもよく、その水酸基価(平均)は10以上が好ましく、さらに好ましくは13〜1300、とくに好ましくは16〜1000である。
水酸基価が上記範囲内であると、ポリウレタンフォームなどの用途に好適である。
また、上記ポリオールの活性水素1個あたりのEO付加モル数xは20以下であり、1級OH化率yは40%以上であり、且つ、xとyはxが10〜20のとき式(1)、xが10以下のとき式(2)の関係を満たす。
y≧0.328x+90.44 (1)
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
付加モル数xは、好ましくは19以下、さらに好ましくは0.1〜18である。1級OH化率yは、好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上である。
また、xとyは、xが10以下のとき、下記式(2')の関係を満たすのが好ましく、下記式(2'')の関係を満たすのがさらに好ましい。
y≧43x0.47×(1−x/41) (2')
(ただし xが10以下)
y≧45x0.47×(1−x/41) (2'')
(ただし xが10以下)
xとy、およびxとyの関係が上記の範囲内であると、疎水性と反応性が共に良好である。
第1発明のポリオールは、活性水素化合物に、炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイド(以下AOと略記。)を主体としエチレンオキサイド(以下EOと略記。)を含むAOを、後述する方法で付加して得ることができる。
活性水素化合物の具体例としては、多価アルコール、アミン類、多価フェノール、ポリカルボン酸が挙げられる。
多価アルコールとしては、炭素数2〜20の2価アルコール(脂肪族ジオール、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−および1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどのアルキレングリコール;および脂環式ジオール、例えば、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどのシクロアルキレングリコール)、炭素数3〜20の3価アルコール(脂肪族トリオール、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ヘキサントリオールなどのアルカントリオール);炭素数5〜20の4〜8価またはそれ以上の多価アルコール(脂肪族ポリオール、例えば、ペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ソルビタン、ジグリセリン、ジペンタエリスリトールなどのアルカンポリオールおよびその分子内もしくは分子間脱水物;ならびにショ糖、グルコース、マンノース、フラクトース、メチルグルコシドなどの糖類およびその誘導体)が挙げられる。
アミン類としては、アルカノールアミン類、ポリアミン類およびモノアミン類が挙げられる。
アルカノールアミン類としては、炭素数2〜20のアルカノールアミン類(例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンおよびイソプロパノールアミン)などが挙げられる。
ポリアミン類としては、脂肪族アミン類として、炭素数2〜6のアルキレンジアミン(例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミンおよびヘキサメチレンジアミン)、炭素数4〜20のポリアルキレンポリアミン類(アルキレン基の炭素数が2〜6のジアルキレントリアミン〜ヘキサアルキレンヘプタミン、例えば、ジエチレントリアミンおよびトリエチレンテトラミン)などが挙げられる。
また、炭素数6〜20の芳香族ポリアミン類(例えば、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、メチレンジアニリンおよびジフェニルエーテルジアミン);炭素数4〜20の脂環式ポリアミン類(例えば、イソホロンジアミン、シクロヘキシレンジアミンおよびジシクロヘキシルメタンジアミン);炭素数4〜20の複素環式ポリアミン類(例えば、ピペラジンおよびアミノエチルピペラジン)等が挙げられる。
モノアミン類としては、アンモニア;脂肪族アミン類として、炭素数1〜20のアルキルアミン類(例えば、n−ブチルアミンおよびオクチルアミン);炭素数6〜20の芳香族モノアミン類(例えば、アニリンおよびトルイジン);炭素数4〜20の脂環式モノアミン類(例えば、シクロヘキシルアミン);炭素数4〜20の複素環式モノアミン類(例えば、ピペリジン)等が挙げられる。
多価フェノールとしては、ピロガロール、ハイドロキノンおよびフロログルシン等の単環多価フェノール;ビスフェノールA、ビスフェノールF、およびビスフェノールスルホン等のビスフェノール類;フェノールとホルムアルデヒドの縮合物(ノボラック);たとえば米国特許第3265641号明細書に記載のポリフェノール等が挙げられる。
ポリカルボン酸としては、炭素数4〜18の脂肪族ポリカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、アゼライン酸など)、炭素数8〜18の芳香族ポリカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸など)、およびこれらの2種以上の混合物などが挙げられる。
これらのうちで好ましいものは、多価アルコールである。
上記活性水素含有化合物(2種以上併用してもよい)に付加させるEO以外の炭素数3以上の1,2−AOとしては、通常炭素数が3〜20であるが、炭素数3〜8のものが好ましく、例えば、プロピレンオキサイド(以下POと略記)、1,2−ブチレンオキサイド(以下BOと略記)、1,2−ペンテンオキサイド、スチレンオキサイド(以下SOと略記)ならびにこれらの2種以上の併用(ブロック及び/又はランダム付加)が挙げられる。好ましくは、POである。
AO中の炭素数3以上1,2−のAOの含量は、好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上である。
第1発明のポリオールは、前記活性水素化合物に、AOの少なくとも一部としてEOを用い、ランダムおよび/またはブロック付加したものであり、具体例としては、上記活性水素化合物に炭素数3以上の1,2−AO(下記<1>〜<5>ではAOと略記する。)とEOを下記の様式で付加したものが挙げられる。
<1>AO−EOの順序でブロック付加したもの(チップド)
<2>AO−EO−AO−EOの順序でブロック付加したもの(バランスド)
<3>EO−AO−EOの順序でブロック付加したもの
<4>AO−EO−AOの順序でブロック付加したもの(活性セカンダリー)
<5>AO及びEOを混合付加したランダム付加物
<6>特開昭57−209920号公報記載の順序でランダム又はブロック付加したもの
<7>特開昭53−13700号公報記載の順序でランダム又はブロック付加したもの
これらの中では、末端EO付加物が好ましい。
なお、これらは併用してもよい。
第1発明のポリオールは、反応性と粘度の点から、好ましくは平均2〜8個、さらに好ましくは平均2.5〜8個の水酸基を有する。
このポリオールを得る方法としては、特定の触媒(α)の存在下で、前記活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−AOを付加させ、さらにEOを付加させる方法等が挙げられる。
(α)は、国際公開WO00/02952号公報に記載のものであり、具体的には、下記一般式(8)、(9)、または(10)で表される化合物である。
X−(−R3)3 (8)
Figure 2006063344
Figure 2006063344
上記式(8)〜(10)中、それぞれ、Xはホウ素原子もしくはアルミニウム原子を表す。好ましいのはホウ素原子である。
式(8)〜(10)中のR3は、下記一般式(11)で表される(置換)フェニル基および/または下記一般式(12)で表される3級アルキル基を表し、R3が複数ある場合、複数のR3は、それぞれ同一もしくは異なっていてもよい。
一般式
Figure 2006063344
Figure 2006063344
上記一般式(11)中のTは、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、またはシアノ基を表し、同一もしくは異なっていてもよい。これらのうち、好ましくは水素原子、ハロゲン原子、シアノ基であり、さらに好ましくはハロゲン原子、シアノ基である。また、kは0〜5の数を表す。
一般式(11)で表されるフェニル基もしく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、p−ニトロフェニル基などが挙げられ、好ましいのは、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基、p−シアノフェニル基であり、さらに好ましいのはフェニル基、ペンタフルオロフェニル基である。
上記一般式(12)中のR4、R5、R6はそれぞれ独立に炭素数1〜4のアルキル基を表し、同一もしくは異なっていてもよい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などが挙げられる。
一般式(12)で表される3級アルキル基の具体例としては、t−ブチル基、t−ペンチル基などが挙げられる。
上記触媒(α)としては、具体的には、トリフェニルボラン、ジフェニル−t−ブチルボラン、トリ(t−ブチル)ボラン、トリフェニルアルミニウム、ジフェニル−t−ブチルアルミニウム、トリ(t−ブチル)アルミニウム、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、ビス(ペンタフルオロフェニル)−t−ブチルボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウム、ビス(ペンタフルオロフェニル)−t−ブチルアルミニウム、ビス(ペンタフルオロフェニル)フッ化ボラン、ジ(t−ブチル)フッ化ボラン、(ペンタフルオロフェニル)2フッ化ボラン、(t−ブチル)2フッ化ボラン、ビス(ペンタフルオロフェニル)フッ化アルミニウム、ジ(t−ブチル)フッ化アルミニウム、(ペンタフルオロフェニル)2フッ化アルミニウム、(t−ブチル)2フッ化アルミニウム、などが挙げられ、好ましいのはトリフェニルボラン、トリフェニルアルミニウム、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウムであり、さらに好ましいのはトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウムである。
AOの付加条件については上記公報に記載の方法と同様でよく、例えば、生成する開環重合体に対して、通常0.0001〜10質量%、好ましくは0.001〜1質量%の(α)を用い、通常0〜250℃、好ましくは20〜180℃で反応させる。
上記のAO付加物は触媒(α)を含んでいるが、(α)は分解および/または除去しても良い。分解方法としては、水及び/又はアルコール化合物及び必要により苛性アルカリやアミン化合物などの塩基性物質を加える方法がある。分解に際して、温度は好ましくは10℃〜180℃、さらに好ましくは80〜150℃である。分解は密閉状態で行っても良く、真空源に接続して排気しながら行ってもよく、あるいは水またはアルコール化合物を連続して添加しながら行ってもよい。添加する水またはアルコールは、液体の状態で添加しても良く、蒸気あるいは固体状態で添加してもよい。水、アルコール化合物の使用量は、付加生成物に対して通常0.1〜100質量%、好ましくは1〜20質量%である。苛性アルカリやアミン化合物の使用量は、付加生成物に対して通常0〜10質量%、好ましくは0〜2質量%である。
除去方法としては、例えば合成珪酸塩(マグネシウムシリケート、アルミニウムシリケートなど)、活性白土、活性炭などの吸着剤もしくはイオン交換樹脂を用いた吸着法や、水、苛性アルカリ水溶液を用いた向流抽出法あるいは静置分液法や、イオン交換膜などを用いた膜分離法や、低温晶析法などがある。
さらに1級OH化率の大きなポリオールは、得られたAOが付加されたポリオールに、さらにEOを付加させることで得られるが、付加させる前のポリオールの末端水酸基の1級OH化率が40%以上と極めて大きいため、少ないEO使用量で末端水酸基の1級OH化率を大きくでき、活性水素1個あたりのEO付加モル数をx、1級OH化率をyとしたときに、xとyが前述の関係を満足する。なお、上記EO付加に用いる触媒は、前記のホウ素もしくはアルミニウム化合物をそのまま用いても、それに代えて通常使用される他の触媒などを用いてもよい。
他の触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、炭酸カリウム、トリエチレンジアミンなどの塩基性触媒;三フッ化ホウ素、塩化スズ、トリエチルアルミニウム、ヘテロポリ酸などの酸触媒;亜鉛ヘキサシアノコバルテート;ホスファゼン化合物などが挙げられる。これらの中では塩基性触媒が好ましい。触媒の使用量は特に限定されないが、生成する重合体に対して、好ましくは0.0001〜10質量%、さらに好ましく0.001〜1質量%である。
なお、従来のポリオールの製造方法として、アルカリ触媒存在下に炭素数3以上の1,2−AOを反応させる方法で得られるポリオールの末端水酸基の1級OH化率は極めて低く(例えば、水酸化カリウムを用いた場合は通常2%以下)、ほとんどの末端水酸基が2級または3級水酸基である。このため、このポリオールはイソシアネート基などの反応性基との反応性が不十分であり、十分な反応性を確保するためさらにEOを付加させる方法が知られている。
ところが、EOを大量に付加させないと末端水酸基の1級OH化率は高くならない。従って、活性水素1個あたりのEO付加モル数をx、1級OH化率をyとしたときに、xとyが前記の範囲を満足しない。
また、活性水素含有化合物の活性水素1個あたりのEO付加モル数xは20以下であり、1級OH化率yは40%以上であり、且つ、xとyはxが10〜20のとき式(1)、xが10以下のとき式(2)の関係を満たす。
y≧0.328x+90.44 (1)
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
付加モル数xは、好ましくは19以下、さらに好ましくは0.1〜18である。1級OH化率yは、好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上である。
また、xとyは、xが10以下のときは、下記式(2')の関係を満たすのが好ましく、下記式(2'')の関係を満たすのがさらに好ましい。
y≧43x0.47×(1−x/41) (2')
(ただし xが10以下)
y≧45x0.47×(1−x/41) (2'')
(ただし xが10以下)
xとy、およびxとyの関係が上記の範囲内であると、疎水性と反応性が共に良好である。
本第2発明におけるポリオキシアルキレンポリオールもしくはモノオール(j)は、下記一般式(4)で表され、且つ末端に位置する水酸基含有基である−AO−H基の40%以上(ただしモノオールの場合は60%以上)が上記一般式(5)で表される。

1−[−(ZO)p−(AO)q−H]m (4)
Figure 2006063344
式(4)中、R1は、水、アルコール化合物、フェノール化合物、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またはリン酸化合物から活性水素を除いたm価の基であり、mは1(モノオール)または2〜100(ポリオール)の数である。
1は、m個の活性水素を有する化合物(k)から、その活性水素を除いた基であってよく、上記化合物(k)としては、例えば水酸基含有化合物、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;およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
水酸基含有化合物としては、水、1価アルコール、2〜8価の多価アルコール、1価フェノール類、多価フェノール類などが挙げられる。
多価アルコール、多価フェノール類の具体例としては、前述の第1発明と同様のものが挙げられる。
1価アルコールとしては、メタノール、エタノール、ブタノール、オクタノールなどの炭素数1〜20のアルコールが挙げられる。1価フェノール類としてはフェノール、クレゾール等の炭素数6〜20のフェノール類が挙げられる。
水酸基含有化合物としては、さらにポリブタジエンポリオール;ひまし油系ポリオール;ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの(共)重合体、ポリビニルアルコール類などの多官能(例えば官能基数2〜100)ポリオール等が挙げられる。
アミノ基含有化合物としては、モノアミン類、ポリアミン類、アルカノールアミン類などがあげられる。
具体的には、前述の第1発明に記載のものの他、ジカルボン酸と過剰のポリアミン類との縮合により得られるポリアミドポリアミン;ポリエーテルポリアミン;ヒドラジン類(ヒドラジン、モノアルキルヒドラジンなど)、ジヒドラジッド類(コハク酸ジヒドラジッド、アジピン酸ジヒドラジッド、イソフタル酸ジヒドラジッド、テレフタル酸ジヒドラジッドなど)、グアニジン類(ブチルグアニジン、1−シアノグアニジンなど);ジシアンジアミドなど;並びにこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
カルボキシル基含有化合物としては、酢酸、プロピオン酸などの炭素数2〜18の脂肪族モノカルボン酸;安息香酸などの炭素数6〜18の芳香族モノカルボン酸;コハク酸、アジピン酸などの炭素数4〜18の脂肪族ポリカルボン酸;フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸などの炭素数8〜18の芳香族ポリカルボン酸;アクリル酸の(共)重合物などのポリカルボン酸重合体(官能基数2〜100)等が挙げられる。
チオール基含有化合物のポリチオール化合物としては、炭素数2〜18の2〜8価の多価チオールが挙げられる。具体的にはエチレンジチオール、プロピレンジチオール、1,3−ブチレンジチオール、1,4−ブタンジチオール、1、6−ヘキサンジチオール、3−メチルペンタンジチオール等が挙げられる。
リン酸化合物としては燐酸、亜燐酸、ホスホン酸などが挙げられる。
これらの活性水素含有化合物(k)のうち、水酸基含有化合物、アミノ基含有化合物、水が好ましく、特に、水、アルコール、アミンがより好ましい。
上記式(4)中、Zはハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜12のアルキレン基、シクロアルキレン基を表す。
具体的には、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、クロロプロピレン基、ブロモプロピレン基、ラウリレン基、フェニルエチレン基、クロロフェニルエチレン基、1,2−シクロへキシレン基等、およびこれらの2種以上の併用が挙げられ、これらのうち好ましいのは、プロピレン基、ブチレン基、エチレン基であり、特に好ましいのはプロピレン基、ブチレン基である。
上記式(4)中、Aはハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数3〜12のアルキレン基、シクロアルキレン基を表す。
具体的には、プロピレン基、ブチレン基、クロロプロピレン基、ブロモプロピレン基、ラウリレン基、フェニルエチレン基、クロロフェニルエチレン基、1,2−シクロへキシレン基など、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。得られるポリオキシアルキレンポリオールもしくはモノオールの疎水性の観点からは、エチレン基を使用する場合には他のアルキレン基との併用が好ましい。
本発明において、ポリオキシアルキレンポリオールもしくはモノオール(j)を表す上記一般式(4)中の−(AO)q−Hで表される基のうちの末端に位置する水酸基含有基である−AO−H基としては、下記の一般式(5)で表される1級水酸基含有基と、下記一般式(5’)で表される2級水酸基含有基の2種類があるが、本第2発明に用いる(j)においては、このうち前記一般式(5)で表される1級水酸基含有基が(j)の全末端水酸基中の40%以上(ただしモノオールの場合は60%以上)、好ましくは65%以上、さらに好ましくは70%以上であることを特徴とする。
Figure 2006063344
上記の一般式(5)、(5’)中のR2はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数6〜10のアリール基を表す。
具体的には、メチル基、エチル基、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、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、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、p−ブロモフェニル基等の置換フェニル基等、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
pは0または1以上、qは1以上の数であって、p+qが通常1〜200、好ましくは1〜100である。pは通常0〜199、好ましくは0〜100の数、qは通常1〜200好ましくは1〜100の数である。
ポリオキシアルキレンポリオールもしくはモノオール(j)は上記活性水素含有化合物(k)に、前述の特定の触媒(α)の存在下で、ヘテロ環状化合物(β)を開環付加重合させて得られる。
ヘテロ環状化合物(β)は、下記一般式(13)で表されるものである。
Figure 2006063344
式(13)中、Rはハロゲン原子もしくは炭化水素基で置換されていてもよい炭素数2〜5のアルキレン基を表す。Qは−O−、−S−、−NH−、−OCOO−、−SCOO−、−OCSO−、−OCOS−、−OCSS−、−SCSO−、−SCOS−、−SCSS−、−COO−、−CSO−、−COS−、−CSS−、−CONH−からなる群から選ばれる2価の有機基である。
ヘテロ環状化合物(β)の具体例としては、EO、PO、BO、SO、オキセタン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類;エチレンサルファイド等の環状チオエーテル類;エチレンイミン等のイミン類;エチレンカーボネート等の環状カーボネート類;エチレンチオカーボネート等の環状チオカーボネート類;エチレンジチオカーボネート等の環状ジチオカーボネート類;ε−カプロラクトン等の環状ラクトン類;ε−カプロラクタム等の環状ラクタム類等が挙げられる。
活性水素含有化合物(k)に、(α)の存在下で、(β)を付加させて、上記(j)を得る際に、付加させる(β)の付加モル数は、(k)の活性水素当たり、通常1モル〜200モル、好ましくは1〜100モルであり、製造する水酸基含有化合物の分子量とその用途により適宜選択する。
(α)の種類および使用法、反応条件、触媒除去条件等は、前述の第1発明と同様である。
このようにして得られるポリオキシアルキレンポリオールもしくはモノオール(j)の数平均分子量(以下Mnと略記する、ゲルパーミエーションクロマトグラフによる、以下同様)は、通常400〜100,000、好ましくは500〜20000であり、その用途、例えば製造するポリウレタン樹脂などの要求物性により適宜選択される。
ポリオキシアルキレンポリオールもしくはモノオール(j)の具体例としては、水のPO付加物、メタノールのPO付加物、グリセリンのPO付加物、アンモニアのPO付加物、水のBO付加物のPO付加物、メタノールのBO付加物のPO付加物、グリセリンのBO付加物のPO付加物、アンモニアのBO付加物のPO付加物等が挙げられる。
本第2発明のモノヒドロキシもしくはポリヒドロキシポリエーテルは、上記のポリオキシアルキレンポリオールもしくはモノオール(j)の末端水酸基にEOを付加して得られる。水酸基1個あたりのEOの付加モル数(x)は20以下、好ましくは15以下である。
上記(j)の末端水酸基にEOを開環付加させて第2発明のポリエーテルを得る際には、触媒を用いてよい。触媒としては、(k)から(j)を製造する際と同じ触媒(α)を用いてもよく、他の触媒を用いてもよい。他の触媒としては、前述の第1発明におけるものと同様のものが挙げられ、使用量も同様である。
EOを開環付加させる際には、上記(j)とEOと触媒の3種類を一括で仕込んで反応させてもよいし、(j)と触媒との混合物にEOを滴下して反応させてもよいし、あるいは(j)にEOと触媒とを滴下して反応しても良い。
反応温度の制御の観点から、(j)と触媒との混合物にEOを滴下する、あるいは、(j)にEOと触媒とを滴下する方法が好ましい。
上記(j)にEOを開環付加させる際の反応温度は、通常0℃〜250℃であり、好ましくは20℃〜180℃である。
上記のように製造された第2発明のポリエーテルは、上記(j)と同様にして精製することができる。
上記ポリエーテルの水酸基1個あたりのEOの付加モル数(x)は20以下(好ましくは15以下)であり(要件<1>)、末端水酸基の1級化率(y)は40%以上(ただしモノオールの場合は60%以上)であり(要件<2>)、好ましくは65%以上であり、さらに好ましくは85%以上である。さらに(x)と(y)は、次の式(3)の関係(要件<3>)を満たすことができ、さらに好ましくは下記式(3’)を満たす。
x≦5.5×z−6.5×Ln(z)−6.46 (3)
x≦5.5×z−6.5×Ln(z)−7.85 (3')
(zは、1.03−y/100;Ln(z)はzの自然対数である。)
(x)が要件<3>を満たす場合は、ポリエーテルの親水性が大きくならず、反応して得られる樹脂の耐水性が良好であり、反応性も良好である。
本第2発明のポリエーテルのMnは、好ましくは400〜100,000、さらに好ましくは500〜20000であり、その用途、例えばポリウレタン樹脂を製造する場合に、そのポリウレタン樹脂の要求物性により適宜選択される。
また、モノヒドロキシポリエーテルとポリヒドロキシポリエーテルとで好ましいものは、原料としての有用性から、ポリヒドロキシポリエーテルである。
次に、本第3発明のポリエーテルポリオールは、活性水素化合物に炭素数3以上の1,2−AOを主体としEOを含むAOがランダムおよび/またはブロック付加されてなり、親水性疎水性バランス(HLB)と、ポリエーテルポリオールの末端水酸基の1級OH化率(%)とが式(6)で表される関係にあるポリエーテルポリオールである。
(HLB)≦0.1×(1級OH化率)−2 (6)
本第3発明において、活性水素化合物としては、本第1発明におけるものと同様のものが挙げられる。活性水素化合物として好ましいものは、前記2価アルコールおよび3価アルコールであり、特に好ましくは3価アルコールである。
また1,2−AOの具体例、および好ましいものは、第1発明と同様である。
AOとして好ましいものは、POおよび/または1,2−BOとEOの併用であり、さらに好ましくはPOとEOの併用である。併用の場合の付加形式はブロックまたはランダムのいずれでもよい。付加形式として特に好ましいのはブロックであり、PO付加体の末端EOブロック物である。
EOの使用量は、使用するAOの全質量に基づいて、30質量%以下が好ましく、さらに好ましくは0.1〜20質量%、とくに好ましくは1〜15質量%である。
EOの使用量が30質量%以下であると、疎水性が良好である。
第3発明のポリオールの1分子当たりの平均水酸基数は、2〜4が好ましく、さらに好ましくは2.5〜4である。
本第3発明において、ポリオールの(HLB)の質量平均値と、末端水酸基の1級化率の質量平均値(%)とは、前記式(6)で表される関係にあるが、HLBの質量平均値は、7以下が好ましく、さらに好ましくは5以下である。
HLBの質量平均値とは、「各ポリオールそれぞれのHLBにそれぞれの質量分率(それぞれのポリエーテルポリオールの質量をすべてのポリエーテルポリオールの質量の和で除したもの)を乗じたもの」を各々すべてのポリエーテルポリオールについて計算し、それらを合計することにより得られる値である。すなわち、次の式(12)で表される。
(HLBの質量平均値)=Σ(HLB×質量分率) (12)
なお、ここでのHLBは、小田氏の考案した化合物の無機性の値と有機性の値との比率から求める方法により計算したものである(小田著「帝人タイムス、22頁、第9巻(1952年);小田、寺村著「界面活性剤の合成と其応用」、501頁、槇書店;等に記載)。
第3発明のポリエーテルポリオールの末端水酸基の1級化率の質量平均値(%)は、通常少なくとも40%、好ましくは少なくとも60%、さらに好ましくは少なくとも70%である。
このポリオールは、第1発明のポリオールと同様の方法で得ることができる。
この方法によると、EOを付加させる前のポリエーテルポリオールの末端水酸基の1級化率が40%以上と極めて大きいため、少ないEO使用量で末端水酸基の1級化率を大きくでき、結果として得られたポリエーテルポリオールの疎水性を低下させず、式(6)の関係式を満たすことが可能になる。式(6)の関係を満たすことにより、疎水性と反応性に共に優れたポリオールとすることができる。
なお、従来のポリエーテルポリオールの製造方法として、アルカリ触媒存在下にPOを反応させる方法で得られるポリエーテルポリオールの末端水酸基の1級化率が極めて低く(例えば、水酸化カリウムを用いた場合は通常2%以下)、ほとんどの末端水酸基が2級水酸基である。このため、このポリオールは反応性が不十分であり、十分な反応性を確保するため、さらにEOを付加させる方法が知られている。
ところが、EOを大量に付加させないと末端水酸基が1級水酸基とならないため、EOの高い親水性によりポリエーテルポリオールの疎水性を低下させてしまう。従って、従来の方法で得られるポリオールは式(6)の関係式を満たすことができない。
本第1〜第3発明のいずれか1つ以上の要件を満たすポリエーテルを、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などのポリオール成分として使用することにより、このポリオール成分が疎水性であり、かつイソシアネート、カルボン酸、エポキシと高反応性であるという特徴がある。すなわち、本発明のポリエーテルから誘導される樹脂は、製造時の反応性が高く、樹脂物性(引張強度、破断伸び、曲げ強度など)の湿度依存性が低いという特徴を有する。この樹脂は、フォーム、エラストマー、コーティング材等様々な応用が可能である。フォームとしては自動車用クッション材・遮吸音材・ハンドルなど、エラストマーとしては注型ポッティング材等、コーティング材としては接着材・塗料等が挙げられる。また、繊維処理用の油剤や洗浄剤、消泡剤などの界面活性剤組成物の原料としても有用である。
《樹脂形成性組成物に関する発明》
本第8発明は新規なポリエーテル化合物を含む樹脂形成性組成物に関する。詳しくは、反応によりエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等を形成する新規なポリエーテル化合物を含む樹脂形成性組成物に関する。
本第8発明において、ポリエーテル(K)としては第2発明のポリオールを用いる。
(K)としては第1発明のポリオールでもあることが好ましい。
本第8発明において、ポリエーテル(K)の水酸基と反応性の化合物(L)としては、(K)と反応して安定な結合を形成する化合物であれば特に限定はないが、例えばポリイソシアネート、ポリカルボン酸及びその酸ハロゲン化物、その酸無水物、そのエステル(以下、ポリカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体という)及びエポキシ基含有化合物等が挙げられる。具体的には下記のものが挙げられる。
(I)ポリイソシアネート
<1>炭素数(NCO基中の炭素数を除く)6〜20の芳香族ポリイソシアネート;
1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−及びp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート(PAPI)等;
<2>炭素数2〜18の脂肪族ポリイソシアネート;
エチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、テトラメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチル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、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、ダイマー酸ジイソシアネート(DDI)等;
<3>炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネート;
イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H−MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、水素化トリレンジイソシアネート(HTDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−及び/又は2,6−ノルボルナンジイソシアネート等;
<4>炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート;
m−及び/又はp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等;
<4>上記ポリイソシアネートの変性物;
ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトンイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物等;変性物の例としては、例えばポリイソシアネートのポリオール(下記低分子及び/又は高分子ポリオール)アダクト体[NCO/OHのモル比は好ましくは1.01〜10/1、さらに好ましくは1.1〜5/1であり、例えばトリメチロールプロパン1モルと前記のジイソシアネート3モルのアダクト体、ペンタエリスリトールと前記のジイソシアネート4モルのアダクト体等;
<5>NCO末端ウレタンプレポリマー;
重量平均分子量(以下Mwと略記する、ゲルパーミエーションクロマトグラフによる、以下同様)が好ましくは1,000〜200、000、さらに好ましくは2,000〜100,000であり、1分子中にNCO基を好ましくは平均1.5個以上、さらに好ましくは1.5〜5個含有し、後記する低分子ポリオールや高分子ポリオールと上記のポリイソシアネートとのウレタン化反応により、それと同じ条件で製造されるNCO末端ウレタンプレポリマー;
<6>ジイソシアネート重合体;
上記ポリイソシアネートのイソシアヌレート(三量体、五量体)、前記のジイソシアネートのビューレット(三量体、五量体)等;
等が挙げられる。これらは2種以上の併用してもよい。これらのうち好ましいものは、TDI、MDI、XDIおよびTMXDIであり、特に好ましくはMDIおよびTDIである。
(II)ポリカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体
(i)ポリカルボン酸としては炭素数4〜30、2〜8価又はそれ以上の飽和カルボン酸が挙げられ、具体的には下記の化合物が挙げられる。
<1>飽和カルボン酸;
イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸等の芳香族ポリカルボン酸;コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ポリカルボン酸;
<2>重合性不飽和基を有するポリカルボン酸;
マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸等の重合性不飽和基を有するポリカルボン酸;
等が挙げられる。これらの内好ましくは芳香族ポリカルボン酸、重合性不飽和基を有するポリカルボン酸である。
(ii) ポリカルボン酸のハロゲン化物としては上記ポリカルボン酸の酸塩化物、臭素化物、フッ素化物、ヨウ化物が挙げられ、例えばマレイン酸塩化物、イタコン酸塩化物、フマル酸臭化物、シトラコン酸塩化物等が挙げられる。
(iii) ポリカルボン酸の酸無水物としては例えば、無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、ヘキサブロモ無水フタル酸、無水ハイミック酸、無水ヘット酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
(iv) ポリカルボン酸のエステルとしては、上記ポリカルボン酸の炭素数1〜4の低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル等)が挙げられる。
(III)エポキシ基含有化合物
エポキシ基含有化合物は、モノエポキシド(III−1)と分子中にエポキシ基を2個以上含有するポリエポキシド(III−2)とがある。
(III−1)としては、分子中に1個のエポキシ基を持つ化合物であれば特に限定されず、用途、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては以下の(III−1−1)〜(III−1−2)が挙げられる。
(III−1−1)炭素数2〜24の炭化水素系オキシド(エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1−ブテンオキシド、2−ブテンオキシド、ビニルシクロヘキセンオキシド、炭素数5〜24のα−オレフィンオキシド、スチレンオキシド等);
(III−1−2)炭素数3〜19の炭化水素のグリシジルエーテル(n−ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2−エチル−ヘキシルグリシジルエーテル、2−メチルオクチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、p−sec−ブチルフェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル等);
(III−1−3)炭素数3〜30のモノカルボン酸のグリシジルエステル(グリシジル(メタ)アクリレート等)、エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン等のエピハロヒドリン及びグリシドール等の水酸基含有オキシド等;
が挙げられる。
(III−2)は、分子中に2個以上のエポキシ基を持つ樹脂であれば特に限定されず、用途、目的に応じて適宜選択することができる。ポリエポキシドの例としては、下記(III−2−1)〜(III−2−5)が挙げられる。
(III−2−1)グリシジルエーテル型
(i)2価フェノール類のジグリシジルエーテル;炭素数6〜30の2価フェノール類のジグリシジルエーテル例えば、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールBジグリシジルエーテル、ビスフェノールADジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ハロゲン化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラクロロビスフェノールAジグリシジルエーテル、カテキンジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、1,5−ジヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、オクタクロロ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、テトラメチルビフェニルジグリシジルエーテル、9,9’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フロオレンジグリシジルエーテル、ビスフェノールA2モルとエピクロロヒドリン3モルの反応から得られるジグリシジルエーテル等;
(ii)3価〜6価又はそれ以上の、多価フェノール類のポリグリシジルエーテル;
炭素数6〜50又はそれ以上で、Mn:110〜3,000の3価〜6価又はそれ以上の多価フェノール類のポリグリシジルエーテル例えば、ピロガロールトリグリシジルエーテル、ジヒドロキシナフチルクレゾールトリグリシジルエーテル、トリス(ヒドロキシフェニル)メタントリグリシジルエーテル、ジナフチルトリオールトリグリシジルエーテル、テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタンテトラグリシジルエーテル、p−グリシジルフェニルジメチルトリールビスフェノールAグリシジルエーテル、トリスメチル−tert−ブチル−ブチルヒドロキシメタントリグリシジルエーテル、4,4’−オキシビス(1,4−フェニルエチル)テトラクレゾールグリシジルエーテル、4,4’−オキシビス(1,4−フェニルエチル)フェニルグリシジルエーテル、ビス(ジヒドロキシナフタレン)テトラグリシジルエーテル、フェノール又はクレゾールノボラック樹脂(Mn:400〜3,000)のグリシジルエーテル、リモネンフェノールノボラック樹脂(Mn:400〜3,000)のグリシジルエーテル、フェノールとグリオキザール、グルタールアルデヒド、又はホルムアルデヒドの縮合反応によつて得られるポリフェノール(Mn:400〜3,000)のポリグリシジルエーテル、及びレゾルシンとアセトンの縮合反応によって得られるMn:400〜3,000のポリフェノールのポリグリシジルエーテル等;
(iii)脂肪族2価アルコールのジグリシジルエーテル;
炭素数2〜100、Mn:62〜3,000のジオールのジグリシジルエーテル例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコール(Mn:150〜3,000)ジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコール(Mn:180〜3,000)ジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(Mn:200〜3,000)ジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAのAO〔EO又はPO(1〜20モル)〕付加物のジグリシジルエーテル等;
(iv)3価〜6価又はそれ以上の脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル;炭素数3〜50又はそれ以上で、Mn:76〜3,000の3価〜6価又はそれ以上の多価アルコール類のグリシジルエーテル例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールヘキサグリシジルエーテル、ポリ(n=2〜5)グリセロールポリグリシジルエーテル等;
(III−2−2)グリシジルエステル型;炭素数6〜20又はそれ以上で、2価〜6価又はそれ以上の芳香族ポリカルボン酸のグリシジルエステル、及び炭素数6〜20又はそれ以上で、2価〜6価又はそれ以上の脂肪族もしくは脂環式ポリカルボン酸のグリシジルエステル等;
(i)芳香族ポリカルボン酸、例えばフタル酸類のグリシジルエステルとしては、フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、トリメリット酸トリグリシジルエステル等;
(ii)脂肪族若しくは脂環式ポリカルボン酸のグリシジルエステルとしては、上記フェノール系のグリシジルエステルの芳香核水添加物、ダイマー酸ジグリシジルエステル、ジグリシジルオキサレート、ジグリシジルマレート、ジグリシジルスクシネート、ジグリシジルグルタレート、ジグリシジルアジペート、ジグリシジルピメレート、グリシジル(メタ)アクリレートの(共)重合体(重合度は例えば2〜10)、トリカルバリル酸トリグリシジルエステル等;
(III−2−3)グリシジルアミン型;炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜10又はそれ以上の活性水素原子をもつ芳香族アミン類のグリシジルアミン及び脂肪族、脂環式若しくは複素環式アミン類のグリシジルアミン等
(i)芳香族アミン類のグリシジルアミンとしては、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトルイジン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェニルスルホン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジエチルジフェニルメタン、N,N,O−トリグリシジルアミノフェノール等;
(ii)脂肪族アミン類のグリシジルアミンとしては、N,N,N’,N’−テトラグリシジルキシリレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルヘキサメチレンジアミン等;
(iii)脂環式アミン類のグリシジルアミンとしては、N,N,N’,N’−テトラグリシジルキシリレンジアミンの水添化合物等;複素環式アミンのグリシジルアミンとしてはトリスグリシジルメラミン等;
(III−2−4)脂肪族エポキシド;炭素数6〜50又はそれ以上で2〜6価又はそれ以上の脂肪族エポキシド、例えばエポキシ当量130〜1,000のエポキシ化ポリブタジエン(Mn:170〜3,000)、エポキシ化大豆油(Mn:170〜3000)等;
(III−2−5)脂環式エポキシド;炭素数6〜50又はそれ以上で、Mn:98〜3,000、エポキシ基の数2〜4又はそれ以上の脂環式エポキシド例えば、ビニルシクロヘキセンジオキシド、リモネンジオキシド、ジシクロペンタジエンジオキシド、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、エチレングリコールビスエポキシジシクロペンチルエーテル、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、及びビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)ブチルアミン等;前記フェノール類のエポキシ化合物の核水添化物等;
なお(III−2−1)〜(III−2−5)以外のものでも、活性水素と反応可能なグリシジル基をもつエポキシ樹脂であれば使用できる。又、これらのポリエポキシド、モノエポキシドは、二種以上併用できる。
これらのうちで好ましいものは、ポリエポキシドであり、2価フェノール類のジグリシジルエーテル(炭素数6〜30)、3〜6価又はそれ以上の多価フェノール類のポリグリシジルエーテル(炭素数6〜50)であり、特に好ましいものは2価フェノール類のジグリシジルエーテル(炭素数6〜30)である。
本発明の樹脂形成性組成物は、ポリエーテル化合物(K)及び上記の水酸基と反応して安定な結合を形成する化合物(L)からなる組成物であるが、必要に応じてその他の成分(M)を加えても良い。(M)としては(K)の水酸基又は(L)の官能基と反応するものなら特に限定はないが、例えば低分子量ポリオール(N)及び/又はビニル単量体(O)が好ましいものとして挙げられる。
(N)としては前記の(K)と同じものが挙げられ、例えばMn:600未満のジオールが挙げられ、具体的にはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノールなどのアルキレングリコール;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルジオール;ポリエチレンアジペート、ポリブタジエンアジペート、ポリカプロラクトン等のポリエステルジオール等が挙げられる。
(O)としては例えばスチレン、メチルスチレン、ビニルトルエン、トリメチルスチレン、ハロゲン化スチレン、t−ブチルスチレン、スチレンスルホン酸塩、アミノスチレン、p−ベンジルスチレン、p−フェノキシスチレン等のビニル芳香族化合物;アクリル酸又はメタクリル酸とメタノール、エタノール、プロパノール、オクタノール、ヘキサノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール等の脂肪族アルコールとのエステル;2−アミノエチルメタクリレート、N,N−ジエチルアミノアクリレート等のアミノ基含有アクリル酸又はメタクリル酸エステル;ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、トリプロピレングリコールモノアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート等のアクリレート;ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレン(重合度=1〜100)グリコールモノメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート等の分子中に1〜4個若しくはそれ以上の水酸基及び1〜4個若しくはそれ以上の重合性不飽和基を有する化合物;
マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸等のα、β−不飽和ジカルボン酸又はこれらの酸無水物、エステル、アミド、イミド;ジエチルフマレート、ジオクチルフマレート等のフマル酸エステル;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ビニレンカーボネート、ビニル−2−クロロエチルエーテル、アルキルビニルエーテル、脂肪族ビニルエステル、2−ビニルフラン、ビニルフェノール、ビニルフェニルジシロキサン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、ビニルピロール、ビニルピロリドン、ビニルスルホン酸、ビニルウレタン、ビニルカルバゾール等の各種ビニルモノマー;1,3−ブタジエン、イソプレン、ピペリレン、メチルペンタジエン、クロロプレン、2−メトキシブタジエン、1−シアノブタジエン等の共役ジエン化合物とその誘導体;マレイン酸ジアリル、フタル酸ジアリル、ジビニルベンゼン、ジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジアリルシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルフェニルホスフェイト、2,3−ジョビニルピリジン等の多官能ビニルモノマーが挙げられる。
本発明は上記の(K)と(L)とを組み合わせて樹脂形成性組成物とするものであり、さらに必要に応じて(M)を組み合わせるものである。その組み合わせには制限はないが、次の〔i〕〜〔viii〕の組み合わせものが好ましい。
〔i〕:(K)が高分子量ポリオールであり、(L)が芳香族ポリカルボン酸及びその誘導体から選ばれる化合物である組み合わせであり、必要に応じて(M)として低分子量ポリオールを加えることができる。
〔ii〕:(K)がポリオールであり、(L)が重合性不飽和基有するポリカルボン酸及びその誘導体から選ばれる化合物である化合物であり、必要に応じて(M)としてビニル単量体を加えることができる。
〔iii〕:(K)が2〜8価のポリオールであり、(L)が2〜8価のポリイソシアネートである組み合わせ;
〔iv〕:(K)が高分子量ポリオールであり、(L)がポリイソシアネートである組み合わせであり、必要に応じて(M)として低分子量ポリオールを加えることができる。;
〔v〕:(K)がポリオールであり、(L)が重合性不飽和基を有するモノカルボン酸及びその誘導体から選ばれる化合物である組み合わせであり必要に応じて(M)としてモノオールを加えることが好ましい。;
〔vi〕:(K)がポリオールであり、(L)がポリカルボン酸及びその誘導体から選ばれる化合物であり、(M)が分子中に1〜4個若しくはそれ以上の水酸基及び1〜4個若しくはそれ以上の重合性不飽和基を有する化合物である組み合わせ;
〔vii〕:(K)がポリオールであり、(L)がポリイソシアネートであり、(M)が分子中に1〜4個若しくはそれ以上の水酸基及び1〜4個若しくはそれ以上の重合性不飽和基を有する化合物である組み合わせ;
〔viii〕:(K)が2〜8官能のポリオールであり、(L)がエポキシ基含有化合物(III)である組み合わせ。
組み合わせ〔i〕は反応して芳香族ポリエステルを形成する熱可塑ポリエステル樹脂形成性組成物である。(K)としては好ましくはMnが800〜20,000の2価の高分子量ジオールであり、さらに好ましくはMnが1,000〜5,000のポリオキシアルキレングリコールである。(L)としては好ましくは炭素数8〜30の芳香族ジカルボン酸及びその誘導体から選ばれる化合物であり、さらに好ましくはテレフタル酸、イソフタル酸若しくはナフタレンジカルボン酸及びその誘導体から選ばれる化合物であり、特に好ましくはテレフタル酸である。(L)の量は、(K)と(L)の合計質量に対して好ましくは50〜90質量%、さらに好ましくは60〜70質量%である。(M)としては好ましくはエチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオールであり、特に好ましくはエチレングリコール、1,4−ブタンジオールである。(M)の量は(K)と(L)の合計質量に対して好ましくは10〜70質量%、さらに好ましくは20〜60質量%である。
この場合には、必要によりさらに縮合触媒、モノオール、脂肪族飽和ジカルボン酸を加え、熱可塑ポリエステル重縮合物を得る。縮合触媒としては、例えばテトラブチルチタネート、テトラメチルチタネート、シュウ酸チタンカリ等のチタン触媒;アンチモン触媒;ゲルマニウム触媒;ジブチルスズオキサイド、ジブチルスズジラウリレート等のスズ化合物、酢酸鉛などの鉛化合物等が挙げられる。モノオールとしては、前記したものが挙げられ、例えばメタノール、エタノール、n−ブタノール、t−ブタノール、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール、アリルアルコール等の炭素数1〜28の1価アルコール;メタノールのPO付加物、n−ブタノールのEO付加物等の分子量76〜600の1価アルコールのAO付加物等が挙げられる。脂肪族飽和ジカルボン酸としては、(II)の<1>のポリカルボン酸の内ジカルボン酸、例えばアジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。
各成分の配合割合は、熱可塑ポリエステル樹脂形成性組成物全体の質量に対して、縮合触媒は好ましくは0〜1質量%、さらに好ましくは0.01〜0.1質量%、モノオールは好ましくは0〜20質量%、さらに好ましくは1〜10質量%、脂肪族飽和ジカルボン酸は好ましくは0〜50質量%、さらに好ましくは1〜20質量%である。
組み合わせ〔i〕の熱可塑ポリエステル樹脂形成性組成物としては、熱可塑ポリエステル重縮合物をそのまま用いても良いが、さらにガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリ、ボロン繊維、石膏繊維等の繊維状強化材;タルク、マイカ、ガラスフレーク、ワラストナイト、クレイ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、シリカ、白亜、ガラスビーズ、石英、硫酸バリウム、酸化チタン等の無機充填材;酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑材、難燃剤、帯電防止剤、離型剤、着色剤、結晶核剤等の添加剤を配合することができる。各成分の配合割合は、熱可塑ポリエステル樹脂形成性組成物全体に対して、繊維状強化材及び無機充填材を合わせて、好ましくは0〜70質量部、さらに好ましくは5〜30質量%;添加剤は合わせて、好ましくは0〜30質量%、さらに好ましくは1〜20質量%である。
組み合わせ〔i〕の熱可塑ポリエステル樹脂形成性組成物の製造方法は特に限定されないが、前記の原料を反応容器に入れ、好ましくは80〜250℃、さらに好ましくは100〜230℃で加熱し重縮合反応によって得られる。好ましくは反応後半に減圧とする。反応の終点は、酸価、水酸基価、分子量でチェックできるが組成、生成物の分子量によって異なる。必要により混合する他の成分は、反応前や反応中期に添加しても良いが、押出機やニーダー中で混練する方法や、予め任意の数成分を押出機やニーダー中で混練配合して得たペレットに、更に他成分を溶融混合する方法を用いても良い。
このようにして得られた熱可塑ポリエステル樹脂形成性組成物は、通常の成形条件によって板状、シート状、フィルム状、管状等に成型することができら。また、反応生成物を冷却ペレット化した後に溶融紡糸により繊維状にすることもできる。
組み合わせ〔ii〕は反応して不飽和ポリエステルを形成する樹脂形成性組成物である。(K)のポリオールとしては好ましくはMn:700〜5,000のジオールであり、さらに好ましくはMn:1,000〜3,000のポリオキシアルキレングリコールである。(L)の重合性不飽和基を有するポリカルボン酸及びその誘導体としては、好ましくは重合性不飽和基を有するジカルボン酸及びその誘導体であり、さらに好ましくはマレイン酸、イタコン酸若しくはシトラコン酸及びその誘導体であり、特に好ましくはマレイン酸、イタコン酸若しくはシトラコン酸の酸無水物である。(L)の量は(K)と(L)の合計質量に対して好ましくは10〜90質量%、さらに好ましくは50〜80質量%である。
組み合わせ〔ii〕の場合、必要によりさらに縮合触媒、モノオール、脂肪族飽和ポリカルボン酸を加え、不飽和ポリエステル重縮合物を得る。縮合触媒、モノオール、脂肪族飽和ポリカルボン酸としては、組み合わせ〔i〕の場合と同じものが挙げられる。
各成分の配合割合は、不飽和ポリエステル重縮合物全体に対して、縮合触媒は好ましくは0〜1質量%、さらに好ましくは0.01〜0.1質量%、モノオールは好ましくは0〜20質量%、さらに好ましくは1〜10質量%、脂肪族飽和ジカルボン酸は好ましくは0〜50質量%、さらに好ましくは1〜20質量%である。
組み合わせ〔ii〕の樹脂形成性組成物に、さらに必要により前記のビニル単量体(O)及び重合開始触媒を配合することによって不飽和ポリエステル樹脂形成性組成物が得られる。(O)として好ましくは、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、クロルスチレン、ジビニルベンゼン、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレートである。(O)の配合割合は、樹脂形成性組成物全体の質量に対して好ましくは10〜80質量%、更に好ましくは20〜70質量%である。
重合開始触媒としては、有機パーオキサイド、有機ハイドロパーオキサイド、アゾ化合物等の通常のラジカル重合開始剤が用いられ、具体的には、
(1)有機パーオキサイド
ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド等のアルキルパーオキサイド;ジラウロイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジセチルパーオキサイド、ジデカノイルパーオキサイド、ジイソノナノイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド;t−ブチルパーオクトエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等の過酸エステル等;
(2)有機ハイドロパーオキサイド
t−ブチルハイドロパーオキサイド、クミルハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジハイドロパーオキシヘキサン、p−メタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等;
(3)アゾ化合物
ジアゾアミノベンゼン、N、N’−ジクロロアゾジカルボン酸アミド、アゾジカルボン酸ジエチルエステル、1−シアノ−1−(t−ブチルアゾ)シクロヘキサノン、アゾビス(イソブチロニトリル)等;
等が挙げられる。これらのうちで好ましくは有機パーオキサイドであり、さらに好ましくはt−ブチルパーオキシベンゾエートである。重合開始触媒の配合割合は、樹脂形成性組成物全体の質量に対して好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.5〜5質量%である。
さらにフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、セバチン酸、ピメリン酸等の芳香族あるいは脂肪族飽和ジカルボン酸;一塩基酸、三塩基以上の多塩基酸、1価アルコール、3価以上の多価アルコール等の変性剤;ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート等の低収縮剤;水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化バリウム、酸化亜鉛等の増粘剤;ガラス、金属、ケイ酸塩、石綿、炭素、ポリエステル、ポリアミド等の繊維補強剤;無機充填材;酸化チタン、カーボンブラック、フタロシアニン等の顔料;ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム等の滑剤又は離型剤;バリウムセッケン、オクタン酸スズ、BHTなどの安定剤;シランカップリング剤、難燃剤等の添加剤を加えても良い。各成分の配合割合は樹脂形成性組成物全体に対して、変性剤は好ましくは0〜30質量%、さらに好ましくは0.5〜10質量%;低収縮剤は、好ましくは0〜70質量%、さらに好ましくは1〜20質量%;増粘剤は、好ましくは0〜10質量%、さらに好ましくは0.5〜5質量%;繊維補強剤は、好ましくは0〜60質量%、さらに好ましくは10〜50質量%;無機充填材は、好ましくは0〜80質量%、さらに好ましくは10〜50質量%;滑剤または離型剤、安定剤、シランカップリング剤、難燃剤は合計質量で好ましくは0〜30質量%、さらに好ましくは1〜20質量%である。
組み合わせ〔ii〕の不飽和ポリエステル樹脂形成性組成物の製造方法は特に限定されないが、例えば、まず〔ii〕の組合せを構成する原料を、反応容器中で撹拌下に、好ましくは80〜250℃、さらに好ましくは100〜230℃に3〜10時間加熱し、脱水反応により重縮合物を得る。この際に、変性剤を共存させても良い。反応終点は、酸価、水酸基価によりチェックできる。続いて、この重縮合物に前記の添加剤を混合する方法が挙げられる。混合の方法として好ましいのは、重縮合物とビニル単量体を混合した第1混合物と、低収縮剤とビニル単量体を混合し第2混合物を作成し、いずれか一方あるいは両方に硬化剤と必要に応じて前記添加剤を混合し、さらに、第1混合物と第2混合物を混合する方法である。
このようにして得られた不飽和ポリエステル樹脂形成性組成物は、SMC、BMCなどの中間コンパウンドを経て圧縮成型、射出成型などの方法により成形し硬化物とすることができる。硬化物は、自動車部品、舟艇などの輸送機材、浴槽、浄化槽などの建設機材、椅子その他の工業用品に用いられる。
組み合わせ〔iii〕は、注型ウレタン樹脂であり、好ましくは2〜4価のポリオール(K)と、好ましくは2〜4価のポリイソシアネート(L)の組み合わせである。(L)はTDI、MDI、XDI、TMXDI等がさらに好ましく、MDI及びTDIが特に好ましい。(K)と(L)の配合割合は、(K)と(L)の合計質量に対して好ましくは(L)が10〜80質量%、更に好ましくは20〜70質量%である。
組み合わせ〔iii〕の場合には、さらに必要により、ポリエーテル以外の高分子ジオール、モノオール、分子量62〜400の低分子量ポリオール(ウレタン硬化剤)、ウレタン化促進触媒から注型ウレタン樹脂形成性組成物が得られる。さらに必要により、充填材、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを配合することができる。
ポリエーテル以外の高分子ジオールとしては、Mn:600〜4000のジオール、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール等のアルキレングリコールの1種または2種以上と、例えばアジピン酸、スベリン酸、セバシン酸等のアルキレンジカルボン酸の1種または2種以上との重縮合物;ラクトンの開環重合で得られるポリプロピオラクトンポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリバレロラクトンポリオールなどのラクトンポリオール;ポリカーボネートなどが挙げられる。モノオールとしては前述のものが挙げられる。
分子量62〜400の低分子量ポリオール(ウレタン硬化剤)としては前記(N)の内、1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等の2価アルコール;トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、ジグリセリン、ペンタエリスリトールなどの3価以上のアルコール;トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアミン含有多価アルコールが挙げられる。
ウレタン化促進触媒としては、トリメチルチンラウレート、トリメチルチンヒドロキサイド、ジメチルチンジラウレート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート、ジブチルチンマレエート等の錫系触媒;オレイン酸鉛、2−エチルヘキサン酸鉛、ナフテン酸鉛、オクテン酸鉛等の鉛系触媒;ナフテン酸コバルト等のナフテン酸金属塩、フェニル水銀プロピオン酸塩等;トリエチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルヘキシレンジアミン、ジアザビシクロアルケン類;ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノオクチルアミン、ジプロピルアミノプロピルアミン、2−(1−アジリジニル)エチルアミン,4−(1−ピペリジニル)−2−ヘキシルアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、トリエチルアミン、ジエチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミン系触媒及びその有機酸塩(ギ酸塩等)等;及びこれらの2種以上の併用系が挙げられる。本発明において使用されるウレタン化促進触媒の配合割合は、注型ウレタン樹脂形成性組成物全体に対して、好ましくは0〜10質量%以下、さらに好ましくは0.01〜5質量%である。
充填材としては、例えばクレー、重質炭酸カルシウム、脂肪酸で表面処理した炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、シリカ、カーボンブラック、酸化カルシウム、酸化チタン、ケイソイ土、ガラス繊維及びその破砕物(カットガラス、ミルドガラス、ガラスフレーク等)、シラスバルーン、炭素繊維、チタン酸カリ、ボロン繊維、石膏繊維、タルク、マイカ、ワラストナイト、ケイ酸カルシウム、白亜、ガラスビーズ、石英等が挙げられる。充填材の配合割合は、注型ウレタン樹脂形成性組成物全体に対して、好ましくは5〜50質量%、さらに好ましくは10〜30質量%である。
可塑剤としては、エステル系可塑剤[ジブチルフタレート,ジオクチルフタレート,ジオクチルアジペート,ポリエチレングリコール(Mn:200)ジアジペート等];タール系可塑剤(タール,アスファルトなど);石油樹脂系可塑剤が挙げられる。可塑剤の配合割合は、好ましくは5〜70質量%、さらに好ましくは15〜50質量%である。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤[イルガノックス1010(チバガイギー社製)、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4ヒドロキシフェニル)プロピオネート(チバガイギー社製イルガノックス1076)等]、ヒンダードアミン系酸化防止剤[サノールLS770(チバガイギー社製)、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6,−テトラメチルピペリジン(三共製サノールLS−744)等]等が挙げられる。酸化防止剤の配合割合は、好ましくは0.001〜10質量%、さらに好ましくは0.01〜5質量%である。
紫外線吸収剤としては、トリアゾール系紫外線吸収剤[2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、チヌビン320(チバガイギー社製)等]、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤[2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、サイアソーブUV9(サイアナミド社製)等]等が挙げられる。紫外線吸収剤の配合割合は、好ましくは0.001〜10質量%、さらに好ましくは0.01〜5質量%である。
注型ウレタン樹脂の製造方法は特に限定されないが、例えば、(K)と過剰のポリイソシアネート、さらに必要により(K)以外の高分子量ジオールとを好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは70〜100℃の温度で反応させて末端イソシアネートのプレポリマーを作成した後、このプレポリマーと低分子量ジオール、必要により前記のモノオール、追加のジオール、ポリエーテル以外の高分子量ジオール、充填材、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などとを反応させる方法が挙げられる。ポリイソシアネートとの反応は、例えば、各成分を計量混合し撹拌する方法;定量ポンプで計量し、強烈に混合撹拌した後、バット上に注下して更に例えば、好ましくは80〜200℃、さらに好ましくは120〜160℃の温度で反応させ、粉砕する方法で製造できる。また、例えば好ましくは80〜260℃、さらに好ましくは120〜250℃に設定された押出機に上記原料を供給し、該押出機内で原料を混練、搬送しながら重合を行い、ダイから押し出す方法でも製造できる。
組み合わせ〔iv〕は、反応して熱可塑ウレタン樹脂を形成する樹脂形成性組成物であり、(K)は好ましくは高分子量ジオールであり、さらに好ましくはMn:800〜20,000の高分子量ジオールであり、(L)は好ましくはジイソシアネートであり、TDI、MDI、XDI、TMXDI等がさらに好ましく、MDI及びTDIが特に好ましい。(K)と(L)の配合割合は、(K)と(L)の合計質量に対して好ましくは(L)が10〜80質量%、さらに好ましくは20〜70質量%である。
さらに必要に応じて(M)として低分子量ポリオールを加えることができる。またさらに必要により(K)以外の高分子ジオール、モノオール、ウレタン化促進触媒を加えることにより、熱可塑ウレタン樹脂を得る。さらに、充填材、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを配合することができる。
(K)以外の原料としては、組み合わせ〔iii〕で記載したものと同様のものが用いられる。ウレタン化促進触媒の配合割合は、注型ウレタン樹脂形成性組成物全体に対して、好ましくは0〜10質量%、さらに好ましくは0.01〜5質量%である。充填材の配合割合は、好ましくは5〜50質量%、さらに好ましくは10〜30質量%である。酸化防止剤の配合割合は、好ましくは0.001〜10質量%、さらに好ましくは0.01〜5質量%である。紫外線吸収剤の配合割合は、好ましくは0.001〜10質量%、さらに好ましくは0.01〜5質量%である。
熱可塑ウレタン樹脂の製造方法は特に限定されないが、例えば、(K)と過剰のポリイソシアネート、さらに必要により(K)以外の高分子量ジオールとを50〜120℃、好ましくは70〜100℃の温度で反応させて末端イソシアネートのプレポリマーを作成した後、このプレポリマーと低分子量ジオールを反応させるプレポリマー法;(K)と低分子量ジオール、さらに必要により(K)以外の高分子量ジオールとを混合したポリオールコンパウンドを、ポリイソシアネートと反応させるワンショット法などが挙げられる。ポリイソシアネートとの反応は、例えば、各成分を計量混合し撹拌する方法;定量ポンプで計量し、強烈に混合撹拌した後、バット上に注下して更に例えば80〜200℃、好ましくは120〜160℃の温度で反応させ、粉砕する方法で製造できる。また、例えば80〜260℃、好ましくは120〜250℃に設定された押出機に上記原料を供給し、該押出機内で原料を混練、搬送しながら重合を行い、ダイから押し出す方法でも製造できる。
組み合わせ〔v〕は反応してアクリルポリエーテル樹脂を形成する樹脂形成性組成物の組み合わせであり、(K)がモノオール若しくはジオールであり、(L)が重合性不飽和基を有するモノカルボン酸及びその誘導体から選ばれる化合物である組み合わせである。(M)としてモノオールを加えることが好ましい。重合性不飽和結合を有するモノカルボン酸としては、炭素数3〜10の脂肪族モノカルボン酸が挙げられ、具体的にはメタクリル酸、アクリル酸、α−アセトキシアクリル酸、β−エトキシアクリル酸等が挙げられ、好ましくはメタクリル酸またはアクリル酸である。そのハロゲン化物としては、上記の重合性不飽和結合を有する炭素数3〜10の脂肪族モノカルボン酸の塩化物、臭化物、ヨウ化物等が挙げられ、好ましくはメタクリル酸又はアクリル酸の塩化物である。その酸無水物としては上記の重合性不飽和結合を有する炭素数3〜10の脂肪族モノカルボン酸の無水物が挙げられる。そのエステルとしては、上記の重合性不飽和結合を有する炭素数3〜10の脂肪族カルボン酸の炭素数1〜4のアルキルエステル、例えばメチルエステル、エチルエステル、ブチルエステル等が挙げられ、好ましくはメタクリル酸メチルもしくはアクリル酸メチルである。
重合性不飽和結合を有するモノカルボン酸及びその誘導体の配合割合は、(K)と(L)の合計質量に対して好ましくは10〜30質量%、さらに好ましくは10〜25質量%である。
組み合わせ〔v〕の場合は、アクリルポリエーテル樹脂形成性組成物が得られる。さらに、縮合触媒、ポリエーテル以外の高分子ジオール、モノオール、多官能モノマー、反応性希釈剤などを用いることができる。
縮合触媒、(K)以外の高分子ジオール、モノオールとしては、前述のものを用いることができる。2〜8官能またはそれ以上の多官能モノマーとしては、例えば(O)で挙げられた多官能ビニルモノマーの他にエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコ−ルジアクリレート、トリメチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ブチレングリコールジメタクリレート、1,10−デカメチレングリコールジアクリレート、グリセリンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等が挙げられる。反応性希釈剤としては、例えばアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェノキシエチル等が挙げられる。
アクリルポリエーテル樹脂形成性組成物の製造方法は特に限定されないが、例えば、(K)と重合性不飽和基を有するカルボン酸、さらに必要によりポリエーテル以外の高分子量ジオール、モノオールとを、70〜110℃、好ましくは80〜100℃にて、常圧もしくは減圧で縮合反応により得られる。縮合反応を円滑に進行させるために、縮合触媒の添加が好ましく、反応後半では減圧とすることが好ましい。また、モノオールを添加する場合、反応末期が好ましい。反応終点は、酸価および水酸基価によりチェックできる。
このようにして得られたアクリルポリエーテル樹脂形成性組成物は、通常は軟質もしくは液状であり、さらにラジカル開始剤、重合禁止剤、充填材、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤を加えて所望の特性を付与あるいは調製してもよい。その後、所定の形状として熱もしくは、紫外線、電子線などの放射線を用いて硬化させる。
ラジカル開始剤としては、通常のラジカル開始剤を用いて良く、紫外線開始剤を用いても良い。通常のラジカル開始剤とは、前述のものである。紫外線開始剤としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル等のベンゾインアルキルエーテル類;2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン等のアセトフェノン類;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等のケテール類が挙げられる。重合禁止剤としては、例えばハイドロキノン、p−メトキシフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、β−ナフトール等が挙げられる。
組み合わせ〔vi〕は反応してアクリルエステル樹脂を形成する樹脂形成性組成物の組み合わせであり、(K)は好ましくはジオールであり、(L)は好ましくはジカルボン酸である。(M)として分子中に1〜4個若しくはそれ以上の水酸基及び1〜4個若しくはそれ以上の重合性不飽和基を有する化合物を加えるのが好ましい。(M)がヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレートであるのがさらに好ましい。ジカルボン酸としては、アジピン酸、コハク酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられ、好ましくはアジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、セバシン酸である。そのハロゲン化物としては、上記ジカルボン酸の塩化物、臭化物、ヨウ化物等が挙げられる。その酸無水物としては、上記ジカルボン酸の無水物が挙げられ、好ましくは無水マレイン酸若しくは無水フタル酸である。そのエステル化物としては、上記ジカルボン酸のモノメチルエステル、ジメチルエステル、ジエチルエステル、モノブチルエステル等が挙げられ、好ましくはアジピン酸ジメチル、イソフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジメチル若しくはセバシン酸ジメチルである。
ジカルボン酸及びその誘導体の配合割合は、(K)と(L)の合計質量に対して好ましくは20〜70質量%、さらに好ましくは30〜50質量%である。(M)の量は(K)と(L)の合計質量に対して好ましくは5〜50質量%、さらに好ましくは10〜30質量%である。
組み合わせ〔vi〕によってアクリルエステル樹脂形成性組成物が得られる。さらに、縮合触媒、(A)以外の高分子量ジオール、モノオール、多官能モノマー、反応性希釈剤、充填材、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを用いることができる。縮合触媒、(K)以外の高分子ジオール、モノオール、多官能モノマー、反応性希釈剤、充填材、酸化防止剤、紫外線吸収剤としては、前述のものを用いることができる。
アクリルエステル樹脂形成性組成物の製造方法は特に限定されないが、例えば、まずジオール(K)、ジカルボン酸及びその誘導体(L)、必要によりさらに縮合触媒、(K)以外の高分子ジオール、モノオールを反応容器に入れ、80〜250℃、好ましくは100〜230℃で加熱し重縮合反応によってポリエーテルエステルが得られる。好ましくは、反応後半に減圧とする。このポリエーテルエステルと重合性不飽和基を有するカルボン酸、さらに必要によりポリエーテル以外の高分子量ジオール、モノオールとを、70〜110℃、好ましくは80〜100℃にて、常圧もしくは減圧で縮合反応により得られる。縮合反応を円滑に進行させるために、縮合触媒の添加が好ましく、反応後半では減圧とすることが好ましい。また、モノオールを添加する場合、反応末期が好ましい。反応終点は、酸価および水酸基価によりチェックできる。
このようにして得られたアクリルエステル樹脂形成性組成物は、通常は軟質もしくは液状であり、さらにラジカル開始剤、重合禁止剤、充填材、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤を加えて所望の特性を付与あるいは調製しても良い。その後、所定の形状として熱もしくは、紫外線、電子線などの放射線を用いて硬化させる。ラジカル開始剤としては、通常のラジカル開始剤を用いて良く、紫外線開始剤を用いても良い。通常のラジカル開始剤、紫外線開始剤としては、前述のものが挙げられる。
組み合わせ〔vii〕は反応してアクリルウレタン樹脂を形成する樹脂形成性組成物の組み合わせである。(K)は好ましくはジオールであり、(L)は好ましくはジイソシアネートである。(M)として分子中に1〜4個若しくはそれ以上の水酸基及び1〜4個若しくはそれ以上の重合性不飽和基を有する化合物を加えるのが好ましい。(M)がヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレートであるのがさらに好ましい。(L)の配合割合は、(K)と(L)の合計質量に対して好ましくは20〜70質量%、さらに好ましくは30〜50質量%である。(M)の量は(K)と(L)の合計質量に対して好ましくは5〜50質量%、さらに好ましくは10〜30質量%である。
さらに、縮合触媒、(K)以外の高分子量ジオール、モノオール、多官能モノマー、反応性希釈剤、ウレタン化促進触媒、充填材、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを用いることができる。縮合触媒、ポリエーテル以外の高分子ジオール、モノオール、多官能モノマー、反応性希釈剤、ウレタン化促進触媒、充填材、酸化防止剤、紫外線吸収剤としては、前述のものを用いることができる。
アクリルウレタン樹脂の製造方法は特に限定されないが、例えば、(K)と過剰のポリイソシアネート、さらに必要により(K)以外の高分子量ジオールとを50〜120℃、好ましくは70〜100℃の温度で反応させて末端イソシアネートのプレポリマーを作成した後、このプレポリマーと分子中に1〜4個若しくはそれ以上の水酸基及び1〜4個若しくはそれ以上の重合性不飽和基を有する化合物(O)さらに必要によりモノオール、多官能モノマーとを反応させるプレポリマー法;(K)と(O)、さらに必要により(K)以外の高分子量ジオールとを混合したポリオールコンパウンドを、ポリイソシアネートと反応させるワンショット法などが挙げられる。ポリイソシアネートとの反応は、例えば、各成分を計量混合し、好ましくは80〜200℃、さらに好ましくは120〜160℃の温度で反応させる方法で製造できる。反応終点は、NCO含量によりチェックできる。
このようにして得られたアクリルウレタン樹脂形成性組成物は、通常は軟質もしくは液状であり、さらにラジカル開始剤、重合禁止剤、充填材、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤を加えて所望の特性を付与あるいは調製しても良い。
ラジカル開始剤、重合禁止剤、充填材、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤としては、先に述べたものと同様のものが用いられる。ラジカル開始剤の量は、樹脂形成性組成物全体を基準として、0〜10質量%以下、好ましくは0.01〜5質量%である。重合禁止剤の量は、樹脂形成性組成物全体を基準として、0〜10質量%以下、好ましくは0.01〜5質量%である。充填材の含有量は、好ましくは5〜50質量%、さらに好ましくは10〜30質量%である。酸化防止剤の含有量は、好ましくは全体の0.001〜10質量%、更に好ましくは0.01〜5質量%である。紫外線吸収剤の含有量は、好ましくは全体の0.001〜10質量%、更に好ましくは0.01〜5質量%である。
組み合わせ〔viii〕は反応してエポキシ樹脂を形成する樹脂形成性組成物の組み合わせであり、(K)は好ましくは2〜4価のポリオールであり、(L)は前記のエポキシ基含有化合物であり、好ましくは官能数が1〜10、エポキシ当量が100〜300のエポキシ化合物であり、さらに好ましくは、ビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である。
エポキシ基含有化合物の配合割合は、(K)と(L)の合計に対して好ましくは50〜95質量%、さらに好ましくは70〜95質量%である。
組み合わせ〔viii〕とエポキシ樹脂硬化剤を用いることによりエポキシ樹脂形成性組成物が得られる。さらに、ポリエステルポリオール、エポキシ反応触媒、無機充填材、溶剤、可塑剤、硬化促進剤を用いることができる。
エポキシ樹脂硬化剤としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、キシリレンジアミン等の脂肪族アミン;4,4’−ジアミノビスシクロヘキシルメタン、イソホロンジアミン、水添キシリレンジアミン等の脂環族アミン;アニリン、ジメチルアニリン、ジアミノジフェニルメタン、フェニレンジアミン等の芳香族アミン;フタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸等のカルボン酸とその無水物;BF3錯体;ジシアンジアミド;イミダゾール類などが挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール等のジオール成分と、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラギドロフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、グルタール酸、クロレンドン酸、テトラクロロフタル酸等のジカルボン酸あるいはこれらの無水物とを重縮合することで得られるMn:600〜5,000、好ましくは1,000〜3,000のポリエステルが挙げられる。また、ポリエステル中にカプロラクトンなどのラクトンを含んでも良い。ポリエステルポリオールの含有量は、樹脂形成性組成物全体の好ましくは0〜60質量%、更に好ましくは5〜40質量%である。エポキシ反応触媒としては、ベンジルジメチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリメチルアミン、BF3−モノメチルアミン錯体、BF3−ベンジルアミン錯体、BF3−ピペラジン錯体、BF3−アニリン錯体、アルミニウムイソプロポキシドなどが挙げられる。エポキシ反応触媒の使用量は、樹脂形成性組成物全体の好ましくは0〜1質量%、更に好ましくは0.1〜0.5質量%である。
無機充填材としては、カーボン、タルク、マイカ、ガラスフレーク、ワラストナイト、クレイ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、シリカ、白亜、ガラスビーズ、石英、硫酸バリウム、酸化チタンなどが挙げられる。溶剤としては、トルエン、キシレン、アルコール類が挙げられる。可塑剤としては、エステル系可塑剤[ジブチルフタレート,ジオクチルフタレート,ジオクチルアジペート,ポリエチレングリコール(Mn:200)ジアジペート等];タール系可塑剤(タール,アスファルトなど);石油樹脂系可塑剤が挙げられる。可塑剤の含有量は、5〜70質量%が好ましく、さらに好ましくは15〜50質量%である。硬化促進剤としては、フェノール、クレゾール、ノニルフェノール、スチレン化フェノール、レゾルシノール、キシレノール、サリチル酸、第3級アミン、トリスジメチルアミノメチルフェノールなどが挙げられる。
エポキシ樹脂形成性組成物の製法は特に限定しないが、まず、(K)、(L)、さらに必要によりポリエステルポリオール、エポキシ反応触媒とを反応容器に封入し、撹拌下に100〜200℃、好ましくは120〜180℃で数時間反応させて得られる未硬化樹脂形成性組成物に、エポキシ樹脂硬化剤、さらに必要により無機充填材、溶剤、可塑剤、硬化促進剤を加えて充分に混合して、数時間〜10日養生することにより、硬化樹脂形成性組成物が得られる。
エポキシ樹脂形成性組成物の使用方法は特に限定しないが、例えば塗料、接着、注型、ライニング、積層、含浸など方法で用いられる。
《硬質ポリウレタンフォームに関する発明》
次に硬質ポリウレタンフォームに関する、第4、第5、第9、第10および第16発明について説明する。
本発明における水酸基価は、通常の、試料1gを中和するのに相当するKOHのmgであって、56100/水酸基1個あたりの分子量、を意味する。
また、活性水素価は、56100/活性水素含有基1個あたりの分子量、を意味し、上記発明の(b)では、水酸基価と1,2級アミン価の合計を意味する。
本第4、第5、第9および第10発明に用いる活性水素化合物(b)はアミン類にAOが付加された構造の活性水素化合物である。
上記アミン類としては、第1発明において例示したものが挙げられる。
これらのアミン類は2種以上を併用してもよく、好ましくは脂肪族アミン類および芳香族アミン類である。
上記アミン類に付加させるAOとしては、炭素数2〜8のものが好ましく、例えば、EO、PO、1,2−、1,3−、1,4−および2,3−BO、SOならびにこれらの2種以上の併用(ブロック及び/又はランダム付加)が挙げられる。好ましくは、PO、およびPOとEOとの併用である。
活性水素化合物(b)は、2種以上を併用してもよく、活性水素価(平均)は、通常200以上、好ましくは250〜1300、さらに好ましくは300〜1000である。活性水素価が200未満では、硬化性が悪くなり、脱型時の膨れが大きい。特に活性水素価が300〜1000のとき、フォームの硬化性に優れ、脱型時の膨れが小さく、またフォーム強度が大きい。
本第4、第5、第9および第10発明に用いるポリエーテルポリオール(a)は、多価アルコールに1級OH基1モルあたり1モル以上の炭素数3以上の1,2−AOが付加されてなるポリエーテルポリオール、および/または該ポリオールにさらにEOが付加されてなるポリエーテルポリオールの1種以上からなる。その水酸基価(平均)は、通常200以上、好ましくは250〜1300、さらに好ましくは300〜1000である。水酸基価が200未満ではフォームの、脱型時の膨れが大きく、またフォーム強度が小さい。
また、(a)の活性水素1個あたりのEOの平均付加モル数xは通常2以下で、1級OH化率yは通常20%以上であり、且つ、xとyが式(2)の関係を満たす。
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
xは、好ましくは0.01〜1.9、さらに好ましくは0.1〜1.8である。yは、好ましくは25%以上、さらに好ましくは30%以上、とくに好ましくは40%以上である。また、xとyは、下記式(2')の関係を満たすのが好ましく、式(2'')の関係をみたすのがさらに好ましい。
y≧43x0.47(1−x/41) (2')
y≧45x0.47(1−x/41) (2'')
xとyが上記の通常範囲内では、硬化性が良好であり、脱型時のフォームが膨れたり、フォーム強度が低下しない。xとyおよびxとyの関係式が上記の好ましい範囲内のとき、特に、硬化性に優れ、且つ、脱型時の膨れが小さく、フォーム強度が大きい。
また、第2発明における要件<3>の式(3)の関係も満たすものが好ましい。
(a)を得るのに用いる多価アルコールとしては、前記第1発明において例示したものが挙げられる。
多価アルコールに、1級OH基1モルあたり1モル以上付加させる炭素数3以上の1,2−AOとしては、前記第1発明において例示したものが挙げられ、好ましくはPOである。
(a)の具体例としては、前記第1発明で記載した付加形式のものが挙げられる。これらは併用してもよい。
(a)は、硬化速度と粘度の点から、通常平均2〜8個、好ましくは平均2.5〜8個の水酸基を有する。
本第4および第9発明に用いる(a1)は、(a)が、多価アルコールに1級OH基1モルあたり1モル以上の炭素数3以上のAOが付加されてなるポリエーテルポリオールにさらにEOが付加されてなるポリエーテルポリオールからなる場合である。
本第5および第10発明では、硬化性を確保するために、(a)とともにアミン類に炭素数2以上のAOが付加されてなる活性水素価が200以上の活性水素化合物(b)を併用したが、本第4および第9発明においては(b)は必ずしも必要ではない。これは使用する(a1)がEO単位を含有するため、有機ポリイソシアネート(B)との相溶性が良好で、(b)を使用しなくても硬化性が良好なためである。
多価アルコールにEOのみを付加させたポリエーテルポリオールの中には、活性水素1個あたりのEOの平均付加モル数xと、1級OH化率をyが、前記の範囲内となる場合があるが、この場合は、硬化性は良いものの、脱型時の膨れが大きい、フォーム強度が小さい等の不具合が生じる。
(a)および(a1)を得る方法としては、前記多価アルコールに、第1発明に記載の特定の触媒(α)の存在化で、同様の方法で前記炭素数3以上の1,2−AOを付加させ、さらに必要によりEOを付加させる方法が挙げられる。EOを付加させた場合が(a1)であり、本第1発明のポリエーテルポリオールと同様の方法で得られるポリオールが用いられる。
本第9または第10発明の製法に用いる活性水素化合物(A)中には、(a)と(b)、または(a1)以外に、必要により、他のポリオールもしくはモノオール(e)を併用することもできる。
(e)としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、変性ポリオールもしくはモノオール、多価アルコール、アミン類並びにこれらの混合物であって、(a)、(b)以外のもの等が挙げられる。(e)の好ましい水酸基数、水酸基価は(a)と同様である。
ポリエーテルポリオールとしては、活性水素化合物(多価アルコール、アミン類、多価フェノール、ポリカルボン酸など)のAO付加物であって、(a)および(b)のいずれにも該当しないものが挙げられる。
上記多価アルコール、アミン類、多価フェノールおよびポリカルボン酸としては、第1発明で前述したものが挙げられる。
上記活性水素含有化合物に付加させるAOとしては、前記アミン類に付加させるAOとして例示したものが挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、前記のポリオール(とくに、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−又は1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の2価アルコール;前記ポリエーテルポリオール;またはこれらとグリセリン、トリメチロールプロパン等の3価又はそれ以上の多価アルコールとの混合物)と、前記ポリカルボン酸もしくはその無水物、低級アルキル(アルキル基の炭素数:1〜4)エステル等のエステル形成性誘導体(例えば、アジピン酸、セバシン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、テレフタル酸ジメチル等)、または前記カルボン酸無水物およびAOとの縮合反応物;そのアルキレオンキサイド(EO、PO等)付加反応物;ポリラクトンポリオール、例えば前記ポリオールを開始剤としてラクトン(ε−カプロラクトン等)を開環重合させることにより得られるもの;ポリカーボネートポリオール、例えば前記ポリオールと低級アルコール(メタノールなど)の炭酸ジエステルとの反応物;等が挙げられる。
変性ポリオールもしくはモノオールとしては、重合体ポリオール、すなわち前記ポリオールの少なくとも1種中で、ラジカル重合開始剤の存在下、アクリロニトリル、スチレン等のビニルモノマーを重合し安定分散させたもの;ポリブタジエンポリオール等のポリジエンポリオールおよびそれらの水添物;アクリル系ポリオール等の水酸基含有ビニル重合体;ヒマシ油等の天然油系ポリオール;天然油系ポリオールの変性物;EP 1 006 133号公報に記載の末端ラジカル重合性官能基含有活性水素化合物(軟質ポリウレタンの項で詳述する);等が挙げられる。
多価アルコール、アミン類としては、前述のものが挙げられる。
本第5および第10発明において、活性水素化合物(A)中の、(a)と(b)の合計に基づく(b)の含有量は、好ましくは5〜80質量%、さらに好ましくは10〜75質量%、とくに好ましくは20〜70質量%である。(b)が上記範囲内であれば、硬化性に優れ、脱型性も良好である。
また、(A)100質量部中の(e)の割合は、通常70質量部以下、好ましくは40質量部以下、さらに好ましくは30質量部以下である。
本第9および第10発明で用いられる有機ポリイソシアネート(B)としては、従来からポリウレタンフォームに使用されているものが使用でき、例えば、前述の樹脂組成物に関する第8発明で例示したものが挙げられる。
(B)として好ましいものは、TDI、MDI、粗製TDI、粗製MDI、ショ糖変性TDI、ウレタン変成MDI、カルボジイミド変性MDIから選ばれた1種以上の有機ポリイソシアネートであるである。
ポリウレタンフォームの製造に際してのイソシアネート指数[(NCO基/活性水素原子含有基)の当量比×100]は、通常70〜800、好ましくは90〜600、さらに好ましくは95〜300である。また、イソシアヌレートフォームを形成させないときは、とくに好ましくは95〜115である。
発泡剤(C)としては、水を用いるのが好ましい。(C)に水のみを単独で用いる場合、水の使用量は(A)100質量部当たり、通常0.1〜30質量部、好ましくは0.2〜20質量部である。他の発泡剤と併用する場合の水の使用量は、好ましくは0.1〜10質量部である。
その他必要により水素原子含有ハロゲン化炭化水素、低沸点炭化水素、液化炭酸ガス等が用いられる。
水素原子含有ハロゲン化炭化水素系発泡剤の具体例としては、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、HCFC−141b、HCFC−22およびHCFC−142b);HFC(ハイドロフルオロカーボン)タイプのもの(例えばHFC−134a、HFC−152a、HFC−356mff、HFC−236ea、HFC−245ca、HFC−245faおよびHFC−365mfc)などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、HCFC−141b、HFC−134a、HFC−356mff、HFC−236ea、HFC−245ca、HFC−245fa、HFC−365mfcおよびこれらの2種以上の混合物である。
水素原子含有ハロゲン化炭化水素を用いる場合の使用量は、(A)100質量部あたり、好ましくは50質量部以下、さらに好ましくは5〜45質量部である。
低沸点炭化水素は、通常沸点が−5〜50℃の炭化水素であり、その具体例としては、ブタン、ペンタン、シクロペンタンおよびこれらの混合物が挙げられる。
低沸点炭化水素を用いる場合の使用量は、(A)100質量部あたり、好ましくは40質量部以下、さらに好ましくは5〜30質量部である。
また、液化炭酸ガスを用いる場合の使用量は、(A)100質量部あたり、好ましくは30質量部以下、さらに好ましくは25質量部以下である。
本第9および第10発明において使用されるウレタン化触媒(D)は、ポリウレタン反応に通常使用される触媒、例えばアミン系触媒〔トリエチレンジアミン、N−エチルモルホリン、ジエチルエタノールアミン、N、N、N’、N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール、1,8−ジアザビシクロ−[5,4,0]−ウンデセン−7、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル(カルボン酸塩)など〕および/または金属触媒(オクチル酸第一スズ、ジラウリル酸ジブチル第二スズ、オクチル酸鉛など)を使用することができる。また、第8発明で述べた触媒、後述の軟質ポリウレタンフォームの項に記載の触媒も使用できる。触媒の使用量は(A)の合計100質量部当たり、好ましくは0.001〜6質量部である。
本第9および第10発明の製造法においては、必要により通常用いられる添加剤(E)を用いることができる。
(E)としては、整泡剤(ジメチルシロキサン系整泡剤、ポリエーテル変性ジメチルシロキサン系整泡剤等のシリコーン整泡剤など);酸化防止剤(ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系など)や紫外線吸収剤(トリアゾール系、ベンゾフェノン系など)のような老化防止剤;無機塩(炭酸カルシウム、シリカ、硫酸バリウムなど)、無機繊維(ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維など)、ウイスカー(チタン酸カリウムウイスカーなど)のような充填材;難燃剤(リン酸エステル類、ハロゲン化リン酸エステル類など);可塑剤(フタル酸エステル類など);接着剤(変性ポリカプロラクトンポリオールなど);着色剤(染料、顔料);抗菌剤;抗カビ剤;重合禁止剤;ラジカル重合開始剤(アゾ化合物、過酸化物など第4発明で例示したものなど);連鎖移動剤(アルキルメルカプタン類など)等が挙げられる。
上記整泡剤(E1)の具体例としては、商品名として例えば、「SZ−1142」、「L−520」、「L−540」、「SZ−1105」、「L−5740M」および「L−5740S」(以上、日本ユニカー(株)製)、「SH−190」、「SH−193」、「SF−2936F」及び「SRX−294A」(以上、東レダウコーニングシリコーン(株)製)等のジメチルシロキサン系整泡剤が挙げられる。
(A)100質量部に対するこれらの添加剤の使用量に関しては、整泡剤は、好ましくは10質量部以下、さらに好ましくは0.2〜5質量部である。老化防止剤は、好ましくは1質量部以下、さらに好ましくは0.01〜0.5質量部である。充填剤は、好ましくは50質量部以下、さらに好ましくは30質量部以下である。難燃剤は、好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは1〜15質量部である。可塑剤は、好ましくは10質量部以下、さらに好ましくは5質量部以下である。これら以外の上記添加剤は、好ましくは1質量部以下である。
本第9および第10発明の方法による硬質ポリウレタンフォームの製造法の一例を示せば、下記の通りである。まず、(A)、(C)、(D)および必要により、整泡剤(E1)等の添加剤(E)を所定量混合する。次いで、ポリウレタン低圧もしくは高圧注入発泡機または撹拌機を使用して、この混合物と有機ポリイソシアネート(B)とを急速混合する。得られた混合液(発泡原液)を密閉型もしくは開放型のモールド(金属製または樹脂製)に注入し、ウレタン化反応を行わせ、所定時間硬化後、脱型して硬質ポリウレタンフォームを得る。また、スプレー発泡、連続発泡してもポリウレタンフォームを得ることができる。
本第9および第10発明の方法で製造される硬質ポリウレタンフォームは、硬化性に優れ、且つ、脱型時に膨れが小さく、フォーム強度が大きいため、土木建築(建材)用、輸送機用、家電用の断熱材、構造材として広く利用できる。
《半硬質ポリウレタンフォームに関する発明》
次に半硬質ポリウレタンフォームに関する、第6、第7、第11、第12および第17発明について説明する。
本第7および第12発明に用いる活性水素化合物(d)は、活性水素化合物(A)のうち、活性水素価がが250以上のものである。(d)の活性水素価が250未満では硬化性が悪くなる。
(d)の活性水素価は、通常250以上、好ましくは300〜1870、さらに好ましくは350〜1830である。(d)の活性水素価が350〜1830のとき、特に硬化性に優れ、且つ、脱型時に膨れや収縮が小さい。
(d)の具体例としては、多価アルコール、アミン類(アルカノールアミン類およびポリアミン類)、および活性水素含有化合物にAOを付加した構造のポリオール並びにこれらの混合物が挙げられる。多価アルコールおよびアミン類としては、第1発明で述べたものが挙げられる。
AOを付加する活性水素含有化合物としては、前記の多価アルコール、アミン類(アルカノールアミン類およびポリアミン類)以外に、モノアミン類、多価フェノール、ポリカルボン酸等が挙げられる。これらの化合物についても第1発明で述べたものが挙げられる。
上記活性水素含有化合物(2種以上併用してもよい)に付加させるAOとしては、前期硬質ポリウレタンフォームの項で述べたものが挙げられる。
これら(d)のうちで好ましいものは、多価アルコールおよびアルカノールアミン類である。
本発明に用いるポリエーテルポリオール(c)は、2種以上を併用してもよく、その水酸基価(平均)は10〜200である。水酸基価は、好ましくは13〜180、さらに好ましくは16〜150である。
(c)の水酸基価が10未満では硬化性が悪く、水酸基価が200を超えると半硬質ポリウレタンフォームとしての風合いが損なわれる。
また、(c)の活性水素1個あたりのEO付加モル数xは20以下であり、1級OH化率yは40%以上であり、且つ、xとyはxが10〜20のとき式(1)、xが10以下のとき式(2)の関係を満たす。
y≧0.328x+90.44 (1)
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
付加モル数xは、好ましくは19以下、さらに好ましくは0.1〜18である。1級OH化率yは、好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上である。
また、xとyは、xが10以下のとき、下記式(2')の関係を満たすのが好ましく、式(2'')の関係をみたすのがさらに好ましい。
y≧43x0.47(1−x/41) (2')
y≧45x0.47(1−x/41) (2'')
xとy、およびxとyの関係が上記の範囲外では、硬化性が悪かったり、硬化性が良くても、脱型時に膨れたり、逆に収縮が大きかったりする。xとy、およびxとyの関係が上記の好ましい範囲内のとき、特に硬化性に優れ、且つ、脱型時に膨れや収縮が小さい。
また、第2発明における要件<3>の式(3)の関係も満たすものが好ましい。
(c)は、活性水素化合物に炭素数3以上の1,2−AOを主体とするAOを、前記第1発明の方法で付加して得ることができる。
活性水素化合物としては、前記の(d)の項で例示した、多価アルコール、多価フェノール類、アミン類(アルカノールアミン類、ポリアミン類およびモノアミン類)およびポリカルボン酸などが挙げられる。好ましくは多価アルコールである。
AOとしては、前記の(d)の項で例示したものが挙げられる。また炭素数3以上の1,2−AOとしては前記の(d)の項で例示したもののうちPO、1,2−BO、1,2−ペンテンオキサイド、SO等が挙げられる。好ましくはPOである。
AO中の炭素数3以上1,2−のAOの含量は、好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上である。
(c)の具体例としては、前記第1発明に記載した付加形式のものが挙げられる。これらは併用してもよい。
(c)は、硬化速度と粘度の点から、通常平均2〜8個、好ましくは平均2.5〜8個の水酸基を有する。
本第6および第11発明に用いる(c1)は、(c)のうち、上記AOの少なくとも一部としてEOを用い、ランダムおよび/またはブロック付加した場合である。
本第7および第12発明では、硬化性を確保するために、(c)とともに活性水素価が250以上の活性水素化合物(d)を併用したが、本第6および第11発明においては(d)は必ずしも必要ではない。これは使用する(c1)がEO単位を含有するため、有機ポリイソシアネート(B)との相溶性が良好で、(d)を使用しなくても硬化性が良好なためである。
(c)および(c1)を得る具体的な方法としては、前記触媒(α)の存在下で、前記活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−AOを付加させ、さらに必要によりEOを付加させる方法等が挙げられる。EOを付加させた場合が(c1)であり、本第1発明のポリエーテルポリオールと同様の方法で得られるポリオールである。
また、半硬質ポリウレタンフォームに関する本発明において、高温での劣化が特に少ないフォームを得たい場合には、(c)または(c1)として、総不飽和度が0.05meq/g以下(とくに0.04meq/g以下)のポリオールを用いればよい。
総不飽和度が0.05meq/g以下の(c)または(c1)は、例えば、前記活性水素化合物に水酸化セシウム等(例えば米国特許第3,393,243号明細書)の触媒の存在下で炭素数3以上の1,2−AO(とくにPO)を付加させ、触媒を除去した後、前述のホウ素もしくはアルミニウム化合物からなる触媒の存在下で炭素数3以上の1,2−AOを付加させ、必要によりさらにEOを付加させることにより得られる。ここで、総不飽和度は、JIS K−1557記載の方法で測定された値である。
本第11および12発明の製法に用いる活性水素化合物(A)中には、(c)と(d)、または(c1)以外に、必要により他のポリオール(e)を併用することもできる。
(e)としては、硬質ポリウレタンフォームの項で述べたものが挙げられる。
本第7および第12発明において、活性水素化合物(A)中の、(c)と(d)の合計に基づく(d)の含有量は、好ましくは0.1〜30質量%、さらに好ましくは0.2〜20質量%、とくに好ましくは0.3〜15質量%である。(d)が0.1〜30質量%のとき、特に硬化性に優れ、半硬質ポリウレタンフォームとしての風合いに優れる。
また、(A)100質量部中の(e)の割合は、通常70質量部以下、好ましくは60質量部以下、さらに好ましくは50質量部以下、とくに好ましくは30質量部以下である。
半硬質ポリウレタンフォームに関する本発明で用いられる有機ポリイソシアネート(B)としては、前述のものが挙げられる。
ポリウレタンフォームの製造に際してのイソシアネート指数[(NCO基/活性水素原子含有基)の当量比×100]は、通常60〜200、好ましくは80〜120、さらに好ましくは90〜115である。
発泡剤(C)としては、水を用いるのが好ましい。(C)に水のみを単独で用いる場合、水の使用量は(A)100質量部当たり、通常0.1〜30質量部、好ましくは0.2〜20質量部である。他の発泡剤と併用する場合の水の使用量は、好ましくは0.1〜10質量部である。
その他必要により、水素原子含有ハロゲン化炭化水素、低沸点炭化水素、液化炭酸ガス等が用いられる。これらの具体例および使用量は、前述の硬質ポリウレタンフォームにおける場合と同様である。
ウレタン化触媒(D)、添加剤(E)についても、硬質ポリウレタンフォームにおけるものと同様のものが挙げられ、使用量も同量である。
本第11および第12発明の方法による半硬質ポリウレタンフォームの製造法の一例は、硬質ポリウレタンフォームの場合と同様である。
本発明の方法で製造される半硬質ポリウレタンフォームは、硬化性に優れ、且つ、脱型時に膨れや収縮が小さいため、自動車内装材(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、ピラーなど)内部に装着される衝撃吸収材、緩衝材用として広く利用できる。
《軟質ポリウレタンフォームに関する発明》
次に軟質ポリウレタンフォームに関する、第13、第14および第18発明について説明する。
第13および第14発明において、ポリオール(A1)は、ポリエーテルポリオール(f1)および/または重合体ポリオールからなる。重合体ポリオールとは、ポリエーテルポリオール(f2)の中でビニルモノマーを重合させて得られる重合体ポリオールを意味する。(f1)と重合体ポリオールとを併用する場合、(f1)と(f2)とは同一であっても異なってもよい。
(f1)および(f2)は、活性水素化合物にAOを付加した化合物が使用できる。
活性水素化合物としては、前記多価アルコール、アミン類等が使用できる。
活性水素化合物としては2価以上のものが好ましいが、さらに活性水素化合物の一部として、1価アルコールや1価アミンを併用することもできる。1価アルコールとしては、炭素数1〜20の1価アルコール、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、2−エチルヘキシルアルコール及びデシルアルコール等が挙げられる。1価アミンとしては、炭素数2〜20の1価アミン、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン及びジプロピルアミン等が挙げられる。
活性水素化合物として好ましいものは多価アルコールであり、さらに好ましくは2価および3価アルコール、とくに好ましくは3価アルコールである。
AOとしては、PO、1,2−若しくは2,3−BO、SO及び炭素数5〜20のα−オレフィンオキサイド等が使用でき、これらは単独使用でも併用してもよい。さらにEOをこれらと併用してもよい。これらのうち、好ましいものはPO、1,2−BO及びこれらとEOの併用であり、さらに好ましくはPO及びPOとEOの併用、とくに好ましくはPOとEOの併用である。併用の場合の付加形式はブロックまたはランダムのいずれでもよい。付加形式として特に好ましいのはブロックであり、PO付加体の末端EOブロック変性物である。EOを併用する場合が、本第3発明または第1発明のポリエーテルポリオールに相当する。
EOの使用量は、使用するAOの全質量に基づいて、30質量%以下が好ましく、さらに好ましくは0.1〜20質量%、とくに好ましくは1〜15質量%である。(f1)または(f2)の少なくとも一方が、末端EO付加物であることが好ましい。
EOの使用量が30質量%以下であると、ポリウレタンフォーム発泡時にセルが独立気泡となりにくく、さらに良好なフォームが得られる傾向にある。
(f1)の水酸基価は、15〜40mgKOH/gが好ましく、さらに好ましくは20〜38mgKOH/gである。水酸基価が15mgKOH/g以上であると、粘度が高くならず、取り扱い作業性が良好であり、40mgKOH/g以下であると、得られるポリウレタンフォームの反発弾性率が向上する。
(f1)の1分子当たりの平均水酸基数は、2〜4が好ましく、さらに好ましくは2.5〜4である。水酸基数が2以上では、圧縮残留歪率及び湿熱圧縮残留歪率が減少し反発弾性率が増加する傾向にあり、4以下であると、伸びが増加する傾向にある。
重合体ポリオールは、ポリエーテルポリオール(f2)の中でビニルモノマーを重合させて得られる重合体である。
(f2)の水酸基価及び(f2)の1分子当たりの平均水酸基数は、(f1)と同じ範囲が好ましい。
重合体ポリオールは、(f2)中で、ラジカル開始剤存在下、アクリロニトリル、スチレン、アルキル(炭素数1〜24)(メタ)アクリレート及び塩化ビニリデン等のビニルモノマー(好ましくはアクリロニトリル及び/又はスチレン)を重合し安定分散させたものが使用できる。
重合体ポリオール中のビニルポリマーの含量は、15〜60%が好ましく、さらに好ましくは20〜50%である。
重合体ポリオールは、公知の方法で容易の製造することができ、例えば、米国特許第3383351号明細書などに記載の方法が挙げられる。
ポリオール(A1)中の重合体ポリオールの含量はとくに限定されないが、ポリオール(A1)の質量に対して、50質量%以下が好ましく、さらに好ましくは0.1〜40質量%、特に好ましくは1〜30質量%である。
また、(A1)中のビニルポリマーの含量は、好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは0.1〜30質量%である。
本第13発明においては、(f1)および/または(f2)の親水性疎水性バランス(HLB)の質量平均値と、(f1)および/または(f2)の末端水酸基の1級化率の質量平均値(%)とが、式(6)で表される関係にある。
(HLBの質量平均値)≦0.1×(1級化率の質量平均値)−2 ・・・(6)
(f1)及び/又は(f2)のHLBの質量平均値は、7以下が好ましく、さらに好ましくは6以下である。
HLBの質量平均値とは、(f1)及び/又は(f2)の「それぞれのHLBにそれぞれの質量分率(それぞれのポリエーテルポリオールの質量をすべてのポリエーテルポリオールの質量の和で除したもの)を乗じたもの」を各々すべてのポリエーテルポリオールについて計算し、それらを合計することにより得られる値である。すなわち、次の式(14)で表される。
(HLBの質量平均値)=Σ(HLB×質量分率) ・・・(14)
なお、ここでのHLBは、前述の小田氏の考案した化合物の無機性の値と有機性の値との比率から求める方法により計算したものである。
(f1)及び/又は(f2)の末端水酸基の1級化率の質量平均値(%)は、軟質ポリウレタンフォームを製造する際にイソシアネートとの反応性の観点から、少なくとも40%、好ましくは少なくとも60%、さらに好ましくは少なくとも70%である。
末端水酸基の1級化率の質量平均値とは、(f1)及び/又は(f2)の「それぞれの末端水酸基の1級化率にそれぞれの質量分率(それぞれのポリエーテルポリオールの質量をすべてのポリエーテルポリオールの質量の和で除したもの)を乗じたもの」を各々すべてのポリエーテルポリオールについて計算し、それらを合計することにより得られる値である。すなわち、次の式(15)で表される。
(末端水酸基の1級化率の質量平均値)=Σ(1級化率×質量分率) ・・・(15)
本第14発明においては、(f1)および(f2)は、半硬質ポリウレタンフォームの項で述べた、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが20以下で、1級OH化率yが40%以上で、且つ、xとyはxが10〜20のとき式(1)、xが10以下のとき式(2)の関係を満たす、炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体とするアルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオール(c)である。(但し好ましい水酸基価は、前記範囲である。)
y≧0.328x+90.44 (1)
y≧42x0.47(1−x/41) (2)
(c)としては、炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエチレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドがランダムおよび/またはブロック付加されてなる(c1)が好ましい。
上記いずれかのポリオールを(A1)として用いると、耐湿物性の低下がなく密度の均一なフォームが得られる。
本第13発明、第14発明いずれの場合も、(f1)及び(f2)は、前述の国際公開WO00/02952号公報記載の特定の触媒(α)を用いる、第1発明の方法で容易に製造することができる。
とくに耐熱劣化の少ない軟質ポリウレタンフォームを製造する際には、ポリオール(A)に含有されるポリエーテルポリオールの総不飽和度が0.05meq/g以下(とくに0.04meq/g以下)であることが好ましい。
低総不飽和度の(f1)および(f2)は、例えば、活性水素含有化合物(G)に、水酸化セシウム等(例えば米国特許第3、393、243号明細書)の触媒の存在下で、AO(とくにPO)を付加させ、触媒を除去した後、トリスペンタフルオロフェニルボラン等の触媒下の存在下で、AOを付加させ、必要によりさらにEOを付加することにより得られる。ここで、総不飽和度は、JIS K−1557記載の方法で測定された値である。
本第13および第14発明において、(A1)からなる活性水素化合物(A)中には、(f1)および(f2)からなる重合体ポリオール以外に、必要により、他のポリオールもしくはモノオール(e)を併用することもできる。
(e)としては、ポリエーテルポリオール(第14発明のみ)、ポリエステルポリオール、変性ポリオールもしくはモノオール、多価アルコール、アミン類並びにこれらの混合物であって、(f1)および(f2)以外のものが挙げられる。(e)の具体例としては、前述のものと同様である。
活性水素化合物100質量部中の(e)の割合は、通常70質量部以下、好ましくは60質量部以下、さらに好ましくは50質量部以下、とくに好ましくは30質量部以下である。また、(f1)および/または(f2)の割合は、通常30質量部以上、好ましくは40質量部以上、さらに好ましくは50質量部以上、とくに好ましくは70質量部以上である。
(e)の中でも、EP 1 006 133号公報に記載の末端ラジカル重合性官能基含有活性水素化合物(e1)を用いると、さらにフォーム硬さと湿熱圧縮残留歪みに優れた軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
本発明の製法において、(e1)の有する末端ラジカル重合性官能基(t)としては、末端オレフィン型のラジカル重合性官能基であり、下記一般式(16)で示される末端オレフィン型のラジカル重合性官能基がさらに好ましい。
Figure 2006063344

(但し、式中R7は水素、炭素数1〜15のアルキル基または炭素数6〜21のアリール基を表す。)
上記一般式(16)で示される基を有する基の具体的な例としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、ビニルベンジル基、ビニルフェニル基、アリルエーテル基などの末端不飽和結合含有基が挙げられる。
これらの基のうち、アクリロイル基、メタクリロイル基およびアリルエーテル基が特に好ましい。
(e1)中の(t)の数は、通常1〜10個、好ましくは1〜5個である。
(e1)の有する活性水素含有基(w)としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシル基、メルカプト基、カルボキシル基、1級アミノ基、2級アミノ基などから選ばれる1種以上の活性水素含有基が挙げられる。
好ましい活性水素含有基は、ヒドロキシル基およびメルカプト基、とくにヒドロキシル基である。
(e1)中の活性水素含有基数は、通常1〜8個、好ましくは1〜5個である。
(e1)としては下式(17)で表されるものがさらに好ましい。
Figure 2006063344
(但し、式中R7は水素、炭素数1〜15のアルキル基または炭素数6〜21のアリール基を表し、GはO、SまたはNHを、u、vは正の整数を、Lは活性水素含有基を、Jは活性水素化合物からu+v個の活性水素含有基を除いた残基をそれぞれ示す。)
7としては水素又はアルキル基、特に水素又はメチル基が好ましく、GとしてはOが好ましい。uの値は好ましくは1〜7、より好ましくは1〜5であり、vの値は好ましくは1〜7、より好ましくは1〜4、とくに好ましくは2〜4である。またu+vの値は、好ましくは2〜8、さらに好ましくは3〜8である。また、Lとしては好ましくはヒドロキシル基である。
上記(e1)の具体例としては、下記(e11)〜(e14)が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
(e11)ポリオール類〔多価アルコール;多価フェノール;これらにアルキレンオキサイド(AO)を付加したポリオール;アミン類に(AO)を付加したポリオール;多価アルコール類とポリカルボン酸とから誘導されるポリエステルポリオールなど〕の不飽和カルボン酸部分エステル。
(e12)アミン類の不飽和カルボン酸部分アミド化物
(e13)ポリチオール類の不飽和カルボン酸部分チオエステル
(e14)上記以外のヒドロキシル基を有するビニル単量体類
(e11)の製造に用いるポリオール類のうち多価アルコール、多価フェノール、アミン類、これらに付加させるAOとしては、いずれも前記硬質ポリウレタンフォームの項で述べたものが挙げられる。
付加させるAOとして好ましいものは、POおよび/またはEOを主成分とし、20質量%以下の他のAOを含むものである。AOの付加モル数は、好ましくは1〜70、さらに好ましくは2〜50である。
(e11)の製造に用いるポリオール類のうちポリエステルポリオールとしても、前記硬質ポリウレタンフォームの項で述べたものが挙げられる。
(e11)の製造に用いるポリオール類としては、ヒドロキシル基を2〜8個(特に2〜6個)有し、OH当量が30〜1200(特に31〜250)のものが好ましい。
(e11)は、以上例示したポリオール類を、1分子中に少なくとも1個のヒドロキシル基が未反応で残るような等量比で、不飽和カルボン酸類を用いて部分エステル化することにより得られる。
不飽和カルボン酸類としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、アニコット酸、桂皮酸、ビニル安息香酸など、およびこれらの2種以上の併用[ここで、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸および/またはメタアクリル酸を意味し、以下同様の記載法を用いる。];これらの不飽和カルボン酸のエステル形成性誘導体、たとえばハライド[(メタ)アクリル酸クロライドなど]、酸無水物類[マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、シトラコン酸無水物など];ならびにこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(e11)の具体的化合物としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ソルビトールジ(メタ)アクリレート、およびこれらの2種以上の併用などが挙げられる。
(e12)は、前記のアミン類のうち、ポリアミンまたはアルカノールアミンと、前記の不飽和カルボン酸類を、1分子中に少なくとも1個のアミノ基または水酸基(アルカノールアミンの場合)が未反応で残るような等量比で、反応させることにより得られる。
具体的な化合物としては、(メタ)アクリルアミドエチルアミン、(メタ)アクリルアミドヘキシルアミンなど、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(e13)の製造に用いるポリチオール類としては、チオール基を2〜4個有し炭素数2〜18のものが好ましく、例えば、エタンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,4−プロパンジチオール、1,4−ベンゼンジチオール、1,2−ベンゼンジチオール、ビス(4−メルカプトフェニル)スルフィド、4−t−ブチル−1,2−ベンゼンジチオール、エチレングリコールジチオグリコレート、トリメチロールプロパントリス(チオグリコレート)チオシアヌル酸、ジ(2−メルカプトエチル)スルフィド、ジ(2−メルカプトエチル)エーテルおよびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(e13)は、これらポリチオール類に、前記の不飽和カルボン酸類を、1分子中に少なくとも1個のチオール基が未反応で残るような等量比で、反応させることにより得られる。
具体的な化合物としては、アクリロイルチオエチルメルカプタン、アクリロイルチオブチルメルカプタンなど、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(e14)としては、p−ヒドロキシルスチレン、(メタ)アリルアルコール、シンナミルアルコール、クロトニルアルコール、前記多価アルコール類の部分アリルエーテル化物(ペンタエリスリトールトリアリルエーテルなど、1分子中に少なくとも1個のヒドロキシル基を有するもの)、これらの化合物の前記のアルキレンオキサイド(AO)付加物(好ましくは2〜20モル付加物)、およびこれらの2種以上の併用などが挙げられる。
(e14)のラジカル重合性官能基数は1〜5、活性水素含有基数は1〜5が好ましく、Mnは1000以下が好ましい。
これらのうち好ましいものは、粘度が低くポリウレタン形成用組成物とした際の粘度も低くなることから、ポリオール類の不飽和カルボン酸部分エステル(e11)およびヒドロキシル基を有するビニル単量体類(e14)(特に多価アルコール類のアリルエーテル化物)であり、特に好ましくは多価アルコール類もしくはそのアルキレンオキサイド付加物の不飽和カルボン酸部分エステルである。
(e1)の活性水素含有基1個あたりの分子量は、ポリウレタン形成用組成物とした際の粘度を考慮すると、好ましくは40〜2500であり、さらに好ましくは40〜500であり、特に好ましくは45〜400である。
(e1)の使用量は、(A)100質量部中、好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは0.1〜10質量部である。
また、本発明の方法において、必要により鎖延長剤及び/又は架橋剤(e2)を使用することができる。
(e2)としては、ポリウレタンに通常使用できるものが使用でき、例えば、前述の(e)のうち、エチレングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、グリセリン、トリメチロールプロパン及びD−ソルビット等の、炭素数2〜6の多価アルコールおよびアルカノールアミン類が挙げられる。
(e2)の量は、(A)100質量部中、好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは0.01〜5質量部である。
有機ポリイソシアネート(B)としては、ポリウレタンに通常使用される公知のものが使用でき、例えば、前記硬質ポリウレタンフォームの項で述べたものが挙げられる。
これら(B)として例示したもののうち、好ましいものは芳香族ポリイソシアネートであり、さらに好ましいものはTDI単独並びにTDIと変性MDIおよび/または粗製MDIとの混合物である。
発泡剤としては、水(C1)からなるものが好ましい。
その他必要により、前述の水素原子含有ハロゲン化炭化水素、低沸点炭化水素、液化炭酸ガス等が用いられる。
触媒(D)としては、ポリウレタンに通常使用される公知のもの、例えばカルボン酸の金属塩、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアルコキシド、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフェノキシド、3級アミン、4級アンモニウム塩、イミダゾール及びスズ、アンチモン等の金属を含有する有機金属化合物等が挙げられる。
カルボン酸の金属塩としては、例えば、酢酸ナトリウム、オクタン酸鉛、オクタン酸亜鉛、オクタン酸錫及びナフテン酸コバルト等が挙げられる。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアルコキシドとしては、例えば、ナトリウムメトキシド及びカリウムエトキシド等が挙げられる。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフェノキシドとしては、例えば、ナトリウムフェノキシド及びカリウムフェノキシド等が挙げられる。
3級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、N−メチルモルホリン、ジメチルアミノメチルフェノール、トリメチルアミノエチルピペラジン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、トリスジメチルアミノプロピル−s−トリアジン及びピリジン等が挙げられる。
4級アンモニウム塩としては、例えば、テトラエチルヒドロキシルアンモニウム等が挙げられる。
イミダゾールとしては、例えば、イミダゾール及び2−エチル−4−メチルイミダゾール等が挙げられる。
有機金属化合物としては、例えば、テトラフェニルスズ及びトリブチルアンチモンオキサイド等が挙げられる。これらのうち好ましいものは3級アミン類である。
整泡剤(E1)としては、前述のものが挙げられる。また、(E1)以外の前記添加剤(E2)を用いてもよい。(E)の具体例および好ましい使用量は、前記硬質ポリウレタンフォームの項の記載と同様である。
本発明における(B)、(C1)、(D)、(E1)、の各使用量は、(A1)からなる活性水素化合物(A)の使用量に基づいて下記の通りである。
(B)の使用量は、イソシアネート指数が80〜120となる量が好ましく、さらに好ましくは90〜110、とくに好ましくは95〜105となる量である。イソシアネート指数が80以上ではフォームの通気性が増加し、反発弾性率が増加する傾向があり、また発泡倍率が増加する傾向がある。一方イソシアネート指数が120以下であるとキュアー性が向上する傾向がある。
発泡剤として用いる水(C1)は、全密度55kg/m3以下の軟質フォームを得るために(A)100質量部に対して、好ましくは少なくとも2.8質量部、さらに好ましくは3〜8質量部を用いる。
(D)の量は、(A)100質量部に対して、0.01〜5質量部が好ましく、さらに好ましくは0.05〜3質量部である。
(E1)の量は、(A)100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、さらに好ましくは0.1〜5質量部である。
(A)、(C1)、(D)、(E1)の各成分を混合したものと、(B)とを通常の方法により撹拌混合し、発泡させることにより、軟質ポリウレタンフォームが得られる。
本発明の方法を用いた軟質ポリウレタンフォームの生産方式としては、従来公知の方式、例えば、スラブ方式、ホットキュアー方式、コールドキュアー方式等のいずれの方式でもよいが、コールドキュアー方式が好ましい。
本第13または第14発明の製造方法によって初めて、コア密度が20〜33kg/m3であり、かつ湿熱圧縮残留歪が15%以下(特に13%以下)である軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
本第13または第14発明の製造方法で製造される軟質ポリウレタンフォームは、家具用クッション、寝具用クッション、自動車用クッション、緩衝材、梱包材及び断熱材等に好適に用いられる。これらのうち家具用クッション、寝具用クッション及び自動車用クッションにさらに好適である。
《軟質ポリウレタンスラブフォームに関する発明》
本第15発明において、ポリオール(A1)の−AO−H基で表される末端水酸基含有基のうち、一般式(5)で表される1級水酸基含有基の割合(末端水酸基の1級化率)は、少なくとも40%であり、ポリウレタンスラブフォーム発泡時のセルの安定性の観点から、好ましくは少なくとも60%、さらに好ましくは少なくとも70%である。
Figure 2006063344
[ただし、Aはハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数3〜12のアルキレン基、R2はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基である。]
ポリオール(A1)としては、活性水素化合物にAOを付加した化合物が使用できる。活性水素化合物およびAOとしては、前記軟質ポリウレタンフォームにおける(f1)および(f2)の原料として述べたものと同様のものが挙げられる。
AOのうち、好ましいものはPO、1,2−BO、およびこれらとEOの併用であり、さらに好ましいものはPO、およびPOとEOの併用である。併用の場合の付加形式はブロック又はランダムのいずれでもよい。
EOの使用量は、使用するAOの全質量に基づいて、20質量%以下が好ましく、さらに好ましくは10質量%以下である。
EOの使用量が20質量%以下であると、ポリウレタンスラブフォーム発泡時にセルが独立気泡となりにくく、さらに良好なフォームが得られる傾向にある。
(A1)の平均水酸基数(1分子当たり有する水酸基の数を(A)全体について平均数として算出したもの)は、発泡時のセルの安定性等の観点から、2〜4が好ましく、さらに好ましくは2.5〜3.5である。
(A1)の水酸基価は、発泡時のセルの安定性等の観点から、30〜110mgKOH/gが好ましく、さらに好ましくは40〜80mgKOH/gである。
(A1)としては、平均水酸基数2〜4でありかつ水酸基価30〜110mgKOH/gを有しているものが特に好ましく、平均水酸基数2.5〜3.5でありかつ水酸基価40〜80mgKOH/gを有するものが最も好ましい。
(A1)のMwは、1,000〜7,500が好ましく、さらに好ましくは1,500〜5,000、特に好ましくは2,000〜4,000である。
ポリエーテルポリオール(A1)は、前述の国際公開WO00/02952号公報記載の特定の触媒(α)を用いる、第1発明の方法で容易に製造することができる。
本第15発明において、(A1)からなる活性水素化合物(A)中には、(A1)以外に、必要により、他のポリオールもしくはモノオール(e)を併用することもできる。
(e)としては、前記第13および第14発明と同様のものが挙げられ、好ましい使用量についても同様である。
有機ポリイソシアネート(B)としては、ポリウレタンに通常使用される公知のものが使用でき、例えば、前記硬質ポリウレタンフォームの項で述べたものが挙げられる。
これらのうち、好ましいものは芳香族ポリイソシアネートであり、さらに好ましいものはTDI単独並びにTDIと変性MDIおよび/または粗製MDIとの混合物であって、TDI含量が(B)の質量に基づいて80質量%以上のものであり、特に好ましいのはTDI単独である。
発泡剤(C)としては、ポリウレタンに通常使用される公知のものが使用できる。例えば、水、塩化メチレン等が用いられ、これらの1種又は2種以上の混合物が使用できる。
その他必要により、前述の水素原子含有ハロゲン化炭化水素、低沸点炭化水素、液化炭酸ガス等が用いられる。これらのうち、水単独及び水と塩化メチレンとの併用が好ましい。
触媒(D)としては、前記ポリウレタンに通常使用される公知のものが使用できる。例えば、前記第13および第14発明と同様のものが挙げられる。
(D)として好ましいものは3級アミン及び4級アンモニウム塩であり、さらに好ましいものは3級アミンである。(D)としては、環境に与える影響を考慮して通常使用される有機重金属化合物を使用しないことが好ましい。すなわち、(D)としては、ポリウレタンに通常使用される触媒のうち有機金属化合物を除く触媒が好ましく、さらに好ましくはカルボン酸の金属塩、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアルコキシド、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフェノキシド、3級アミン及び4級アンモニウム塩からなる群から選ばれる少なくとも1種である。
なお、通常使用される有機重金属化合物としては、例えば、カルボン酸の重金属塩(オクタン酸鉛、オクタン酸亜鉛、オクタン酸錫及びナフテン酸コバルトスズ、アンチモン等の金属を含有する有機金属化合物(テトラフェニルスズ、トリブチルアンチモンオキサイド及びジブチル錫ジラウレート等)等が挙げられる。
整泡剤(E1)としては、前述のポリウレタンに通常使用される公知のものが用いられる。
必要に応じて用いられるその他添加剤(E2)としては、顔料、難燃剤及びフィラー(充填材)等が挙げられる。(E2)の具体例および好ましい使用量は、前記硬質ポリウレタンフォームと同様であり、公知の軟質ポリウレタンスラブフォームと同様に製造しようとする製品の性能や特性により、必要により添加される。
本発明における(B)、(C)、(D)及び(E1)の各使用量は、活性水素化合物(A)の使用量に基づいて下記の通りである。
(B)の使用量は、硬化速度及び圧縮残留ひずみ率等の物性の観点から、イソシアネート指数が80以上となる量が好ましく、90以上となる量がさらに好ましい。
また、スコーチ等が生じやすくなる等の弊害が生じることから、イソシアネート指数が120以下となる量が好ましく、110以下となる量がさらに好ましい。
(C)の量は、(A)100質量部に対して、水3〜8質量部又は水3〜8質量部及び塩化メチレン1〜30質量部が好ましく、さらに好ましくは水3〜8質量部である。
(D)の量は、(A)100質量部に対して、0.05〜5質量部が好ましく、さらに好ましくは0.1〜1質量部である。
(E1)の量は、(A)100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましく、さらに好ましくは0.5〜3質量部である。
(A)、(C)、(D)及び(E1)の各成分を混合したものと、(B)とを通常の方法により撹拌混合し、発泡させることにより、軟質ポリウレタンスラブフォームが得られる。
本発明の製造方法で製造される軟質ポリウレタンスラブフォームは、家具用クッション、寝具用クッション、自動車用クッション、緩衝材、梱包材及び断熱材等に好適に用いられる。これらのうち家具用クッション、寝具用クッション及び自動車用クッションにさらに好適である。
以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されない。以下において「部」、「%」および「ppm」はそれぞれ質量基準である。
《ポリエーテルに関する実施例》
実施例1
200mlの撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、「サンニックス GP−1000」(三洋化成工業社製;Mn:1000のグリセリンPO付加物)57.0gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.009gとを仕込み、PO86.4gを、反応温度が65〜75℃を保つように制御しながら、10時間かけて滴下した後、70℃で5時間熟成した。水を加えて105〜110℃で4時間常圧留去した後、温度を90〜100℃、圧力を30〜50torrに保って、連続的に水蒸気を通入しながら5時間減圧留去した。水蒸気の通入を停止した後、水酸化カリウム0.1gを加えて、さらに3時間、温度を130℃まで上げ、圧力を50torr以下に保って脱水した。このものの末端水酸基の1級化率は71%であった。引き続き、EO29.6gを、反応温度が125〜135℃を保つように制御しながら、3時間かけて滴下した後、130℃で2時間熟成した。4.0gのキョーワード600(協和化学社製;合成珪酸塩)と2.0gの水を加えて90℃で1時間処理した。オートクレーブより取り出した後、ろ紙を用いてろ過した後、減圧脱水し、液状のグリセリンPO・EO付加物(Mn:3000)152.2gを得た。収率は88%、水酸基価は56.5、EO含有量は16.7質量%、末端水酸基の1級化率は90%であった。本第2発明の要件<3>の関係式(3)の左辺は3.7で右辺は7.5であり要件<3>を満たす。また、第1発明の式(2)の右辺は70.7であり、式(2)の関係式を満たす。
比較例1
トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの代わりに0.63gの水酸化カリウムを使用し、実施例1と同様の反応装置で、PO86.0gを、反応温度90〜110℃で12時間かけて滴下した後、6時間熟成した。このものの末端水酸基の1級化率は2%であった。引き続き、EO29.6gを、反応温度が120〜140℃を保つように制御しながら、3時間かけて滴下した後、2時間熟成した。次に、3.0gの合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水2gを加えて60℃で3時間処理した。オートクレーブより取り出した後、1ミクロンのフィルターで濾過した後脱水し、液状のグリセリンPO・EO付加物(Mn:3000)161.3gを得た。収率は97%、水酸基価は56.4、EO含有量は16.5質量%、末端水酸基の1級化率は69%であった。要件<3>の関係式(3)の左辺は3.7で右辺は2.4であり要件<3>を満たさない。また、式(2)の右辺は70.7であり、式(2)の関係式を満たさない。
実施例2
200mlの撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、「サンニックス PP−1000」(三洋化成工業社製;Mn:1000のポリプロピレングリコール)87.8gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.02gを仕込み、PO65.9gを、反応温度が60〜70℃を保つように制御しながら、12時間かけて滴下した後、65℃で3時間熟成した。このものの末端水酸基の1級化率は69%であった。引き続き、EO22.0gを、反応温度を50〜60℃に保つように制御しながら、4時間かけて滴下した後、60℃で4時間熟成した。水酸化ナトリウム水溶液で中和した後、3.0gのキョーワード600(協和化学社製;合成珪酸塩)と1.0gの水を加えて70℃で1時間処理した。オートクレーブより取り出した後、1ミクロンのフィルターでろ過した後脱水し、液状のポリプロピレングリコールEO付加物(Mn:2000)156.8gを得た。収率は90%、水酸基価は55.9、EO含有量は12.5質量%、末端水酸基の1級化率は86%であった。要件<3>の関係式(3)の左辺は2.85で右辺は5.99であり要件<3>を満たす。また、式(2)の右辺は63.9であり、式(2)の関係式を満たす。
比較例2
トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの代わりに0.63gの水酸化カリウムを使用し、実施例1と同様の反応装置で、PO65.0gを、反応温度50〜60℃で30時間かけて滴下した後、20時間熟成した。このものの末端水酸基の1級化率は1%であった。引き続き、EO22.0gを、反応温度を50〜60℃を保つように制御しながら、15時間かけて滴下した後、10時間熟成した。次に、3.0gの合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水2gを加えて60℃で3時間処理した。オートクレーブより取り出した後、1ミクロンのフィルターで濾過した後脱水し、液状のポリプロピレングリコールEO付加物(Mn:3000)160.3gを得た。収率は96%、水酸基価は55.7、EO含有量は12.4質量%、末端水酸基の1級化率は62%であった。要件<3>の関係式(3)の左辺は2.83で右辺は1.59であり要件<3>を満たさない。また、式(2)の右辺は63.8であり、式(2)の関係式を満たさない。
実施例1’
実施例1で得たグリセリンPOEO付加物(Mn:3000)434.9g、トリレンジイソシアネート219.2g、水18.7g、スタナスオクテート0.57g、ジオクチルフタレート5.26g、ポリオキシプロピレングリコール(Mn:2000)5.3g、トリエチレンジアミン0.33g、N−メチルモルホリン2.2g、整泡剤(L−520、日本ユニカ製)6.6gを均一混合した。この混合液を30cm四方の容器に均一に流し込み、発泡させウレタンフォームを製造した。
このときの発泡挙動は100%ライズタイムが50秒であった。また、振動式粘度計で発泡時の粘度を確認したところ、発泡樹脂の粘度が10万cpsに到達したのは混合して30秒後であった。
比較例1’
実施例1で得たグリセリンPOEO付加物(Mn:3000)の代わりに、比較例1で得たグリセリンPOEO付加物(Mn:3000)434.9gを使用する他は実施例1’と同様にして、ウレタンフォームを製造した。
このときの発泡挙動は100%ライズタイムが2分であった。また、振動式粘度計で発泡時の粘度を確認したところ発泡樹脂の粘度が10万cpsに到達したのは混合して50秒後であった。
実施例2’
500ml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115.2g、実施例2で得たポリプロピレングリコールEO付加物(Mn:2000)264.4g、エチレングリコール20.4gを仕込み、68℃で5時間反応させ、ポリウレタンエラストマーを得た。 反応中のイソシアネート基の反応率(消費率)は、1時間後に78%、1.5時間後に95%、2時間後に100%であった。
得られたポリウレタンエラストマーのMn(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる)、引張破断強度、破断伸度、水膨潤率を表1に示す。引張破断強度、破断伸度の測定はJIS K−7311に準じた。水膨潤率は25℃水中浸漬し24時間後の質量増加率を測定した。
比較例2’
実施例2で得たポリプロピレングリコールEO付加物(Mn:2000)264.4gの代わりに、比較例2で得たポリプロピレングリコールEO付加物(Mn:2000)を用いた他は実施例2’と同様にして、ポリウレタンエラストマーを得た。
反応中のイソシアネート基の反応率(消費率)は、1時間後に55%、2時間後に81%、3時間後に95%、4時間後に100%であった。
得られたポリウレタンエラストマーのMn:、引張破断強度、破断伸度、水膨潤率を表1に示す。
Figure 2006063344
実施例1’、2’と比較例1’、2’との比較で明らかなように、本発明のポリエーテル化合物は、従来のポリエーテル化合物に比べて、イソシアネート基に対して高い反応性を有する。
また、表1に示したとおり、本発明のポリエーテル化合物を用いたポリウレタンエラストマーは比較例と比べて、分子量が大きく、破断伸度は同等でありながら、引張破断強度が高く、優れた樹脂物性を有する。
《樹脂形成性組成物に関する実施例》
実施例11
実施例2と同条件にて、液状のポリプロピレングリコールEO付加物(Mn:3000)156.8gを得た。収率、性状等も同一であった。
実施例12
200mlの撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、「サンニックス PP−2000」(三洋化成工業社製;分子量2000のポリプロピレングリコール)114.0gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.009gとを仕込み、PO29.4gを、反応温度が65〜75℃を保つように制御しながら、10時間かけて滴下した後、70℃で5時間熟成した。水を加えて105〜110℃で4時間常圧留去した後、温度を90〜100℃、圧力を30〜50torrに保って、連続的に水蒸気を通入しながら5時間減圧留去した。水蒸気の通入を停止した後、水酸化カリウム0.1gを加えて、さらに3時間、温度を130℃まで上げ、圧力を50torr以下に保って脱水した。このものの末端水酸基の1級化率は71%であった。引き続き、EO29.6gを、反応温度が125〜135℃を保つように制御しながら、3時間かけて滴下した後、130℃で2時間熟成した。4.0gのキョーワード600(協和化学社製;合成珪酸塩)と2.0gの水を加えて90℃で1時間処理した。オートクレーブより取り出した後、ろ紙を用いてろ過した後、減圧脱水し、液状のポリプロピレングリコールEO付加物(Mn:3000)152.2gを得た。収率は88%、水酸基価は37.5、EO含有量は16.7質量%、末端水酸基の1級化率は91%であった。要件<3>の関係式(3)の左辺は5.68で右辺は7.98であり要件<3>を満たす。
実施例13
200mlの撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、「サンニックス PP−3000」(三洋化成工業社製;Mn:3000のポリプロピレングリコール)114.0gとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.01gとを仕込み、PO38.0gを、反応温度が55〜65℃を保つように制御しながら、15時間かけて滴下した後、60℃で4時間熟成した。このものの末端水酸基の1級化率は70%であった。引き続き、EO28.0gを、反応温度が55〜65℃を保つように制御しながら、5時間かけて滴下した後、60℃で5時間熟成した。水を加えて70〜80℃で3時間処理した後、連続的に水蒸気を通入しながら、温度を90〜100℃、圧力を30〜50toに保って5時間減圧留去した。水蒸気の通入を停止した後、さらに3時間、温度を130℃まで上げ、圧力を50to以下に保って脱水した。液状のポリプロピレングリコールEO付加物(Mn:4600)153.0gを得た。収率は85%、水酸基価は24.4、EO含有量は15質量%、末端水酸の1級化率は95%であった。要件<3>の関係式(3)の左辺は7.84で右辺は10.40であり要件<3>を満たす。
実施例11’
テレフタル酸ジメチル310.2g、1,4−ブタンジオール239.3g、実施例11のポリプロピレングリコールEO付加物440.0g、イルガノックス−1330(日本チバガイギー社製)1.60g、テトラブチルチタネート0.80gを5Lのオートクレーブに仕込み、室温から220℃まで3時間かけて昇温しエステル交反応を行った。次いで缶内を徐々に減圧すると共に更に昇温し、45分かけて250℃、1torr以下にして初期縮合反応を行った。その温度、圧力を2時間維持して重合反応を行った後、ペレット状で取り出し、ポリエステル樹脂を得た。
比較例11’
実施例11のポリプロピレングリコールに代えて、Mn:2000、EOを含有せず、末端1級化率5%以下の通常のポリプロピレングリコールを用いる他は、実施例11’と同様にしてポリエステル樹脂を得た。
実施例11’及び比較例11’のポリエステル樹脂の引張強度及び引張伸度の測定をJIS K−7311法に従って行った結果を、表2に示す。
本発明の樹脂形成性組成物から得られる樹脂は、通常のポリプロピレングリコールを用いた樹脂に比べて、高い引張り強度を有する。
Figure 2006063344
実施例12’
実施例12のポリプロピレングリコールEO付加物933.6gに、エチレングリコール66.4gを混合し、理論量に相当するジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート638gとを加え、160℃で10分間反応させて塊状の反応生成物を取り出し、210℃で混練して、ペレット化を行い、熱可塑ウレタン樹脂を得た。
比較例12’−1
実施例12のポリプロピレングリコールEO付加物に代えて、Mn:2000、EO含有せず、末端1級化率5%以下の通常のポリプロピレングリコールを用いる他は、実施例12’と同様にして熱可塑ウレタン樹脂を得た。
比較例12’−2
実施例12のポリプロピレングリコールEO付加物に代えて、Mn:2000、EOを含有量26%、末端1級化率86%の通常のポリプロピレングリコールEO付加物を用いる他は、実施例12’と同様にして熱可塑ウレタン樹脂を得た。
実施例12’、比較例12’−1および比較例12’−2の熱可塑ウレタン樹脂の引張強度及び引張伸度の測定を前記と同じ方法で行った結果、および24時間水中浸漬後の質量増加率(水膨潤率)を表3に示す。
本発明の樹脂形成性組成物から得られる樹脂は、通常のポリプロピレングリコールEO付加物(1級化率は高いが、多量のEOを含有する)を用いた樹脂に比べて、良好な耐水性を示す。一方、通常のポリプロピレングリコール(EOを含有しないが、1級化率は非常に低い)に比べて、高い引張り強度を有する。
Figure 2006063344
実施例13’
反応容器に、2−ヒドロキシエチルメタクリレート163g、モノメチルハイドロキノン0.2gを仕込み、これに2,6−トルエンジイソシアネート218.3gを室温で1時間かけて滴下し、内温を50〜55℃に保持しながら反応させた。滴下終了後、NCO基含有量が14〜15質量%になるまで更に温度50〜55℃で反応させ、続いて、ジブチル錫ジラウレート0.5gを添加し、温度50〜55℃を保持しつつ、1時間かけて、実施例12のポリプロピレングリコールEO付加物600gとエチレングリコール50gとを滴下した、滴下終了後、75〜80℃に加熱し、赤外吸収スペクトルで2270cm-1のNCO基の吸収が消失するまで反応させ、ウレタンアクリレート化合物を得た。得られた化合物を、スチレンで不揮発分74質量%に調製し、この樹脂100部に対して、促進剤として6%ナフテン酸コバルト0.01質量部、メチルエチルケトンパーオキサイド1.0質量部を混合し、120〜130℃で1時間かけて硬化させ、アクリルウレタン樹脂を得た。
比較例13’
実施例12のポリプロピレングリコールEO付加物に代えて、Mn:3000、末端1級化率5%以下の通常のポリプロピレングリコールを用いる他は、実施例13’と同様にしてアクリルウレタン樹脂を得た。
実施例13’及び比較例13’のアクリルウレタン樹脂の引張強度及び引張伸度を前記と同じ方法で行った結果を、表4に示す。
Figure 2006063344
実施例14’
実施例13のポリプロピレングリコールEO付加物30gと、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(エポキシ当量189)500gを均一に混合し、触媒としてベンジルアミン1.2gを加え、窒素ガス気流中140℃で5時間反応を行い、エポキシ当量203のエポキシ樹脂を得た。この反応生成物に、硬化剤としてトリエチレンテトラミンを5g加え、7日間硬化させて硬化物を得た。
比較例14’
ビスフェノールAジグリシジルエーテル(エポキシ当量189)500gを均一に混合し、ベンジルアミン1.2gを加え、窒素ガス気流中140℃で5時間攪拌後、硬化剤としてトリエチレンテトラミンを5g加え、7日間硬化させて硬化物を得た。
実施例14および比較例14’のエポキシ樹脂硬化物の引張強度及、引張伸度及び水膨潤率を前記と同じ方法で行った結果を、表5に示す。
本発明の樹脂形成性組成物から得られる硬化物は、通常の硬化物に比べて、可とう性、柔軟性が優れている。
Figure 2006063344
《硬質ポリウレタンフォームに関する実施例》
実施例21〜24および比較例21〜25(冷蔵庫用箱状断熱材の製造)
表6、7に示した発泡処方に従って、(B)以外を所定量配合した原料を高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(B)をイソシアネートタンクに仕込み、それぞれ20℃に温度調節し、15MPaで衝突混合して、あらかじめ外型に亜鉛鋼板、内型に熱可塑樹脂板を張り付け、40℃に温度調節した外壁と内壁の間に注入し、ウレタンフォームの密度が35kg/m3の冷蔵庫用箱状断熱材を得た。
図1は箱状断熱材の全体図である。図1において、1は冷蔵庫用箱状断熱材、2は外壁(亜鉛鋼板製)、3は内壁(熱可塑樹脂製)、4は内壁と外壁の間の硬質ポリウレタンフォームを示す。図2において、1は冷蔵庫用箱状断熱材の断面、2は外壁(亜鉛鋼板製)、3は内壁(熱可塑樹脂製)、4は内壁と外壁の間の硬質ポリウレタンフォームを示す。
実施例25〜27および比較例26〜30(断熱パネルの製造)
表8、9に示した発泡処方に従って、(B)以外を所定量配合した原料を高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(B)をイソシアネートタンクに仕込み、それぞれ20℃に温度調節し、15MPaで衝突混合して、あらかじめ上型、下型に3000mm(長さ)×500mm(幅)×0.3mm(厚み)の亜鉛鋼板を張り付け、40℃に温度調節した3000mm(長さ)×500mm(幅)×100mm(高さ)の、アルミ製モールドに注入し、ウレタンフォームの密度が34kg/m3の断熱パネルを得た。
実施例28〜29および比較例31〜34(合成木材の製造)
表10、11に示した発泡処方に従って、(B)以外を所定量配合した原料を高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(B)をイソシアネートタンクに仕込み、それぞれ20℃に温度調節し、15MPaで衝突混合して、60℃に温度調節した200mm(長さ)×200mm(幅)×100mm(高さ)の、アルミ製モールドに注入し、ウレタンフォームの密度が0.35kg/m3の合成木材を得た。
<使用原料の記号の説明>
(a−1):実施例1記載の方法と同様にして、ソルビトール1モルにトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素を触媒としてPO9モルを付加し〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、さらにEO1モルを付加し、その後触媒成分を除去したものである。
Mn=748、水酸基価=450、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=0.167、1級OH化率y=46%[一般式(2)を満たすyの下限18.0、ただし(a)のyの下限は20]
(a−2):実施例1記載の方法と同様にして、グリセリン1モルにトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素を触媒としてPO4.9モルを付加し、その後触媒成分を除去したものである。
Mn=376、水酸基価=447、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=0、1級OH化率y=50%[一般式(2)を満たすyの下限0、ただし(a)のyの下限は20]
(a−3):実施例1記載の方法と同様にして、グリセリン1モルにトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素を触媒としてPO3.3モルを付加し、さらにEO2モルを付加し、その後触媒成分を除去したものである。
Mn=371、水酸基価=453、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=0.667、1級OH化率y=62%[一般式(2)を満たすyの下限34.0]
(a−4):実施例1記載の方法と同様にして、ペンタエリスリトール1モルにトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素を触媒としてPO5.9モルを付加し、さらにEO0.5モルを付加し、その後触媒成分を除去したものである。
Mn=500、水酸基価=449、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=0.125、1級OH化率y=75%[一般式(2)を満たすyの下限15.8、ただし(a)のyの下限は20]
(a−5):実施例1記載の方法と同様にして、ペンタエリスリトール1モルにトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素を触媒としてPO4.8モルを付加し、さらにEO2モルを付加し、その後触媒成分を除去したものである。
Mn=502、水酸基価=447、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=0.5、1級OH化率y=85%[一般式(2)を満たすyの下限29.9]
(b−1):トリレンジアミン1モルに無触媒でEO2モルを付加し、さらに水酸化カリウムを触媒としてPO5モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=500、活性水素価=449。
(b−2):モノエタノールアミン1モルに無触媒でPO2モルを付加し、さらに水酸化カリウムを触媒としてPO5.4モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=374、活性水素価=450。
(r−21):ソルビトール1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO9モルを付加し、さらにEO1モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=749、水酸基価=449、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=0.167、1級OH化率y=18%[一般式(2)を満たすyの下限18.0、ただし(a)のyの下限は20]
(r−22):ソルビトール1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO2.5モルを付加し、さらにEO9.6モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=749、水酸基価=449、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=1.6、1級OH化率y=47%[一般式(2)を満たすyの下限50.3]
(r−23):グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO4.9モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=376、水酸基価=447、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=0、1級OH化率y=2%[一般式(2)を満たすyの下限0、ただし(a)のyの下限は20]
(r−24):グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO1モルを付加し、さらにEO5.1モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=374、水酸基価=450、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=1.7、1級OH化率y=61%[一般式(2)を満たすyの下限51.6]
本品はグリセリンの1級OH基1モルあたりの炭素数3以上のAO付加モル数が0.5であるため、(a)には該当しない。
(r−25):グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO2.2モルを付加し、さらにEO3.5モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=374、水酸基価=450、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=1.167、1級OH化率y=41%[一般式(2)を満たすyの下限43.8]
(r−26):ペンタエリスリトール1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO5.9モルを付加し、さらにEO0.5モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=502、水酸基価=447、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=0.125、1級OH化率y=12%[一般式(2)を満たすyの下限15.8、ただし(a)のyの下限は20]
(r−27):ペンタエリスリトール1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO2.5モルを付加し、さらにEO5モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=506、水酸基価=444、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=1.25、1級OH化率y=77%[一般式(2)を満たすyの下限45.2]
本品はペンタエリスリトールの1級OH基1モルあたりの炭素数3以上のAO付加モル数が0.625であるため、(a)には該当しない。
(r−28):ペンタエリスリトール1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO4.8モルを付加し、さらにEO2モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=502、水酸基価=447、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=0.5、1級OH化率y=27%[一般式(2)を満たすyの下限29.9]
(r−29):ペンタエリスリトール1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO2モルを付加し、さらにEO5.6モルを付加し、氷酢酸にて触媒を中和したものである。
Mn=498、水酸基価=451、活性水素1個あたりの平均EO付加モル数x=1.4、1級OH化率y=83%[一般式(2)を満たすyの下限47.5]
本品はペンタエリスリトールの1級OH基1モルあたりの炭素数3以上のAO付加モル数が0.5であるため、(a)には該当しない。
(B−21):粗製MDI、NCO%=31の有機ポリイソシアネートである。
(C−21):水
(C−22):シクロペンタン
(C−23):HCFC−141b
(D−21):サンアプロ(株)製「U−cat1000」(テトラメチルヘキサメチレンジアミン)
(D−22):東ソー(株)製「TOYOCAT−ET」〔ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、ジプロピレングリコールの混合物〕
(D−23):日本乳化剤(株)製「ミニコールL−1020」(トリエチレンジアミン、ジプロピレングリコール混合物)
(D−24):日東化成(株)製「ネオスタンU−100」(ジブチル錫ジラウレート)
(E−21):ゴールドシュミット製「B−8462」(ジメチルシリコン系整泡剤)
(E−22):東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製「SF−2936F」(ジメチルシリコン系整泡剤)
(E−23):東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製「SH−193」(ジメチルシリコン系整泡剤)
試験例
冷蔵庫用箱状断熱材の試験
<1>:注入4分後に脱型したときの成形品厚み(mm)
<2>:注入7分後に脱型したときの成形品厚み(mm)
<3>:注入7分後に脱型した成形品の1日後のフォームの圧縮強さ
(kgf/cm2)、測定方法、JIS A9511
なお<1>〜<3>を測定した部分の型の内寸は50mmである。
断熱パネルの試験
<4>:注入8分後に脱型したときの成形品厚み(mm)
<5>:注入12分後に脱型したときの成形品厚み(mm)
<6>:注入12分後に脱型した成形品の1日後のフォームの圧縮強さ
(kgf/cm2)、測定方法、JIS A9511
なお<4>〜<6>を測定した部分の型の内寸は100mmである。
合成木材の試験
<7>:注入10分後に脱型したときの成形品厚み(mm)
<8>:注入13分後に脱型したときの成形品厚み(mm)
<9>:注入13分後に脱型した成形品の1日後のフォームの圧縮強さ
(kgf/cm2)、測定方法、JIS A9511
なお<7>〜<9>を測定した部分の型の内寸は100mmである。
Figure 2006063344
Figure 2006063344
Figure 2006063344
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Figure 2006063344
Figure 2006063344
《半硬質ポリウレタンフォームに関する実施例》
実施例41〜45および比較例41〜44(ハンドルの製造と評価)
表12および表13に示した発泡処方に従って、(B)以外を所定量配合した原料を高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(B)をイソシアネートタンクに仕込み、それぞれ40℃に温度調節し、15MPaで衝突混合して、あらかじめ鉄芯をセットし、60℃に温度調節したアルミ製モールドに注入し、ウレタンフォームの密度が0.5g/cm3のハンドルを得た。
図3はハンドルの全体図である。図4は図3の破線部での断面図を示す。図3および図4において、5はハンドル、6はウレタンフォーム、7は鉄芯を示す。
性能試験の結果を表12および表13に示す。
実施例46〜53および比較例45〜48(インスツルメントパネルの製造と評価)
表14〜16に示した発泡処方に従って、(B)以外を所定量配合した原料を高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(B)をイソシアネートタンクに仕込み、それぞれ40℃に温度調節し、15MPaで衝突混合して、あらかじめ表皮材と芯材をセットし、45℃に温度調節したアルミ製モールドに注入し、ウレタンフォームの密度が0.16g/cm3のインスツルメントパネルを得た。
図5はインスツルメントパネルの全体図である。図6は図5の破線部での断面図を示す。図5および図6において、8はインスツルメントパネル、9は表皮材(スラッシュ成形したポリウレタン製)、10はウレタンフォーム、11は芯材(ABS製)を示す。
性能試験の結果を表14〜16に示す。
<使用原料の記号の説明>
(c−1):実施例1記載の方法と同様にして、グリセリン1モルにトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO84.6モルを付加し〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、その後触媒成分を除去したポリエーテルポリオールである。
Mn=5000、水酸基価=33.7、活性水素1個あたりのEO付加モル数x=0、1級OH化率y=70%〔一般式(2)を満たすyの下限0、ただし(c)のyの下限は40〕、総不飽和度0.07meq/g
(c−2):実施例1記載の方法と同様にして、グリセリン1モルにトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO76.7モルを付加し、ついでEO10.5モルを付加し、その後触媒成分を除去したポリエーテルポリオールである。
Mn=5000、水酸基価=33.7、x=3.5、y=90%[一般式(2)を満たすyの下限69.2]、総不飽和度0.07meq/g
(c−3):実施例1記載の方法と同様にして、グリセリン1モルにトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO73.2モルを付加し、ついでEO15モルを付加し、その後触媒成分を除去したポリエーテルポリオールである。
Mn=5000、水酸基価=33.7、x=5、y=83%[一般式(2)を満たすyの下限78.5]、総不飽和度0.07meq/g
(c−4):実施例1記載の方法と同様にして、グリセリン1モルにトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO57.3モルを付加し、ついでEO36モルを付加し、その後触媒成分を除去したポリエーテルポリオールである。
Mn=5000、水酸基価=33.7、x=12、y=95%[一般式(1)を満たすyの下限94.4]、総不飽和度0.06meq/g
(c−5):グリセリン1モルに水酸化セシウムを触媒として、Mnが4000になるまでPO67.4モルを段階的に付加し〔触媒使用量0.6%(反応生成物基準)、反応温度95〜105℃〕、常法により水酸化セシウムを除去した後、実施例1記載の方法と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO17.2モルを付加し〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、その後触媒成分を除去したポリエーテルポリオールである。
Mn=5000、水酸基価=33.7、x=0、y=70%〔一般式(2)を満たすyの下限0、ただし(a)のyの下限は40〕、総不飽和度0.04meq/g
(c−6):グリセリン1モルに水酸化セシウムを触媒として、Mnが3000になるまでPO50.1モルを段階的に付加し〔触媒使用量0.6%(反応生成物基準)、反応温度95〜105℃〕、常法により水酸化セシウムを除去した後、実施例1記載の方法と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO23.1モルを付加し、ついでEO15モルを付加し〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、その後触媒成分を除去したポリエーテルポリオールである。
Mn=5000、水酸基価=33.7、x=5、y=83%[一般式(2)を満たすyの下限78.6]、総不飽和度0.04meq/g
(d−1):トリエタノールアミン(活性水素価1130)
(d−2):エチレングリコール(活性水素価1810)
(r−41):グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO84.6モルを付加し、その後触媒成分を常法により除去したポリエーテルポリオールである。
Mn=5000、水酸基価=33.7、x=0、y=2%〔一般式(2)を満たすyの下限0、ただし(c)のyの下限は40〕、総不飽和度0.07meq/g
(r−42):グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO73.2モルを付加し、ついでEO15モルを付加し、その後触媒成分を常法により除去したポリエーテルポリオールである。
Mn=5000、水酸基価=33.7、x=5、y=75%[一般式(2)を満たすyの下限78.6]、総不飽和度0.07meq/g
(r−43):グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO68.7モルを付加し、ついでEO21モルを付加し、その後触媒成分を常法により除去したポリエーテルポリオールである。
Mn=5000、水酸基価=33.7、x=7、y=82%[一般式(2)を満たすyの下限87.0]、総不飽和度0.06meq/g
(r−44):グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO57.3モルを付加し、ついでEO36モルを付加し、その後触媒成分を常法により除去したポリエーテルポリオールである。
Mn=5000、水酸基価=33.7、x=12、y=90%[一般式(1)を満たすyの下限94.4]、総不飽和度0.06meq/g
(r−45):ポリエーテルポリオール(r−42)中で、アクリロニトリルを、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルをアクリルニトリルに対して2%使用し、120〜130℃で6時間重合することにより得た、重合体含量20%、水酸基価24の重合体ポリオールである。
(B−41):ポリプロピレングリコール(Mn=2000)でウレタン変性したMDI、NCO%=26.5の有機ポリイソシアネートである。
(B−42):粗製MDI、NCO%=31の有機ポリイソシアネートである。
(C−41):水
(D−41):日本乳化剤(株)製「ミニコールL−1020」(トリエチレンジアミン、ジプロピレングリコール混合物)
(D−42):東ソー(株)製「TOYOCAT−ET」〔ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、ジプロピレングリコールの混合物〕
(D−43):東ソー(株)製「TOYOCAT−ETF」〔ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルのカルボン酸塩、ジプロピレングリコールの混合物〕
(D−44):サンアプロ(株)製「Ucat−1000」(N、N、N’、N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン)
試験例
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秒後に脱型したときのハンドルの太さ(mm)
<5>:注入210秒後に脱型したときのハンドルの太さ(mm)
なお<1>〜<5>を測定した部分の鉄芯の太さは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秒後に脱型したときに成形したときのハンドルの太さが、
29mm未満;○
29mm以上;×
インスツルメントパネルの試験
<6>:注入120秒後に脱型したときの表皮上C硬度
<7>:成形1日後のフォームの表皮上C硬度
<8>:注入120秒後に脱型したときの成形品厚み(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秒後に脱型したとき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秒後に脱型したときに成形したときの
インスツルメントパネルの厚みが、
14mm以上;○
14mm未満;×
<9>、<10>は、JIS K−6301に準じて測定した。
Figure 2006063344
Figure 2006063344
Figure 2006063344
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《軟質ポリウレタンフォームに関する実施例》
実施例61〜65及び比較例61〜63
表17に示した発泡処方に従って、金型内でポリウレタンフォームを発泡し、金型から取り出して、一昼夜放置後ポリウレタンモールドフォームを見かけ密度の測定の場合は得られたフォームすべてを、中央部密度の測定の場合には5cm×5cm×3cm、圧縮残留歪率の測定の場合は5cm×5cm×3cm、その他の測定には22cm×22cm×5cmに切断して、その物性を測定した。その結果を表17および表18に示す。
Figure 2006063344
Figure 2006063344
<使用原料の記号の説明>
(f1−1):末端オキシエチレン基含有量0質量%、水酸基価=28(mgKOH/g)、Mn=6000、末端水酸基1級化率=70%[1級化率yは第14発明の下限の40%以上]、HLB=4.0、総不飽和度=0.065meq/gのポリエーテルポリオールである。1級化率yは第14発明の下限の40%以上である。
実施例1記載の方法(EO付加前まで)と同様にして、グリセリンにトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素を触媒としてPOを付加し、その後触媒成分を除去したものである。
(f1−2):末端オキシエチレン基含有量13質量%、水酸基価=28(mgKOH/g)、Mn=6000、末端水酸基1級化率=90%[式(2)を満たすyの下限は82.9]、HLB=6.0、総不飽和度=0.06meq/gのポリエーテルポリオールである。
実施例1記載の方法と同様にして、グリセリンにトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素を触媒としてPOを付加し、ついで以下EOを付加し、その後触媒成分を除去したものである。
(f1−3):末端オキシエチレン基含有量10質量%、水酸基価=25(mgKOH/g)、Mn=6500、末端水酸基1級化率=90%[式(2)を満たすyの下限は79.1]、HLB=4.6 、総不飽和度=0.03meq/gのポリエーテルポリオールである。
グリセリンに水酸化セシウムを触媒として、Mnが5000になるまでPOを付加し水酸化セシウムを除去した後、実施例1記載の方法と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素を触媒としてPOを付加し、ついで以下EOを付加し、その後触媒成分を除去したものである。
(f2−1):ポリエーテルポリオール(f1−1)中でアクリロニトリル及びスチレンの混合物(質量比3/7)を、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルをアクリロニトリルおよびスチレンの合計量に対して2質量%使用し、120〜130℃で6時間重合することにより得た水酸基価24mgKOH/gの重合体ポリオールである。
(r−61):末端オキシエチレン基含有量0質量%、水酸基価=28(mgKOH/g)、Mn=6000、末端水酸基1級化率=3%[yは第14発明の下限の40%未満]、HLB=4.0、総不飽和度0.13meq/gのポリエーテルポリオールである。
グリセリンに水酸化カリウムを触媒としてPOを付加し、その後触媒成分を常法により除去したものである。
(r−62):末端オキシエチレン基含有量22質量%、水酸基価=28(mgKOH/g)、Mn=6000、末端水酸基1級化率=90%[式(1)または(2)を満たすyの下限は93.7]、HLB=7.4、総不飽和度0.06meq/gのポリエーテルポリオールである。
グリセリンに水酸化カリウムを触媒としてPOを付加し、ついでEOを付加し、その後触媒成分を常法により除去したものである。
(e1−1):ジエチレングリコールモノアクリレート
(e1−2):ソルビトールジアクリレート
(B−61):日本ポリウレタン工業(株)製「CE−729」(TDI/粗製MDI=80/20、NCO%=44.7)の有機ポリイソシアネートである。
(D−61):日本乳化剤(株)製「ミニコールL−1020」(トリエチレンジアミンの33質量%ジプロピレングリコール溶液)の触媒である。
(D−62):東ソー(株)製「TOYOCAT−F4」(トリメチルアミノエチルピペラジン、テトラメチルヘキサメチレンジアミンおよびイミダゾールの混合物)の触媒である。
(D−63):サンアプロ(株)製「ポリキャット−41」(トリスジメチルアミノプロピル−s−トリアジン)の触媒である。
(E−61):日本ユニカー(株)製「L−3601」(ジメチルシロキサン系整泡剤)の整泡剤である。
(E−62):t−ブチルハイドロパーオキサイドの31%水溶液
(e2−1):ジエタノールアミン(鎖延長剤、架橋剤)
(e2−2):トリエタノールアミン(鎖延長剤、架橋剤)
<発泡条件>
金型 内寸:50cm×50cm×10cm
材質:アルミニウム製
金型温度:60±2℃
発泡方法:(B)以外の各成分をプレミックスした後、(B)を加えて8秒間撹拌し金型に注入した。
ミキシング方法:ハンドミキシング
撹拌羽回転数:5000回転/分
原料温度:25±1℃
<表17および18における物性等欄の記号の説明>
<1> :ポリウレタンフォームの外観を目視にて判定。
<2> :ポリウレタンフォームの見かけ密度(kg/m3)を示す。
<2'> :ポリウレタンフォームの中央部の密度(kg/m3)を示す。中央部は、図7及び図8に示す。図中、12が金型、13が密度測定用サンプル切り出し部分である。
<3> :ポリウレタンフォームのフォーム硬さ(kgf/314cm2)を示す。
<4> :ポリウレタンフォームの反発弾性率(%)を示す。
<5> :ポリウレタンフォームの圧縮残留歪(%)を示す。
<6> :ポリウレタンフォームの湿熱圧縮残留歪(%)を示す。
(上記<2>〜<6>の物性の測定は、JIS K 6401(1997)に準拠。)
《軟質ポリウレタンスラブフォームに関する実施例》
実施例71〜74及び比較例71〜76
表19および20に示した発泡処方に従って、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を圧縮残留歪率の測定の場合は5cm×5cm×3cm、その他の測定には22cm×22cm×5cmに切断して、その物性を測定した。その結果を表19および20に示す。
Figure 2006063344
Figure 2006063344
(使用原料の記号の説明)
・ポリエーテルポリオール(A1)
(A1−71):グリセリンのPO単独付加物
(水酸基価=56、末端水酸基の1級化率=70%)
(A1−72):グリセリンのPO−EO(5質量%)−POブロック付加物
(水酸基価=56、末端水酸基の1級化率=70%)
(A1−73):グリセリンのPO単独付加物
(水酸基価=56、末端水酸基の1級化率=40%)
(A1−74):グリセリンのPO−EO(5質量%)−POブロック付加物
(水酸基価=56、末端水酸基の1級化率=40%)
(r−71):グリセリンのPO単独付加物
(水酸基価=56、末端水酸基の1級化率=30%)
(r−72):グリセリンのPO−EO(5質量%)−POブロック付加物
(水酸基価=56、末端水酸基の1級化率=30%)
(r−73):グリセリンのPO単独付加物
(水酸基価=56、末端水酸基の1級化率=3%)
(r−74):グリセリンのPO−EO(5質量%)−POブロック付加物
(水酸基価=56、末端水酸基の1級化率=3%)
なお、(A1−71)〜(A1−74)は、実施例1と同様の方法で、グリセリンにトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素を触媒としてPOを付加し、次いで必要によりEOを付加しさらにPOを付加した後、触媒成分を除去し製造した。
また、(r−71)〜(r−74)は、グリセリンに水酸化カリウム(グリセリン、PO及びEOの合計質量に対して0.4質量%)を触媒としてPOを付加し、次いで必要によりEOを付加しさらにPOを付加した後、触媒成分を常法により除去し製造した。
・有機ポリイソシアネート(B)
(B71):TDI、NCO%=48.3
(商品名:コロネートT−80、日本ポリウレタン工業(株)製)
・発泡剤(C)
(C71):水
・触媒(D)
(D71):オクタン酸錫
(商品名:ネオスタンU−28、日東化成(株)製)
(D72):TEDA
(トリエチレンジアミン)
・整泡剤(E)
(E71):ジメチルシロキサン系整泡剤
(商品名:L−540、日本ユニカー(株)製)
(発泡条件)
BOX SIZE:350mm×350mm×300mm
材質 :木材
ミキシング方法 :ハンドミキシング
ミキシング時間 :6秒
撹拌羽回転数 :5000回転/分
原料温度 :25±1℃
(表19および20における物性欄の記号の説明)
・フォーム物性の測定方法及び単位を以下に示す。
コアー密度 :JIS K6401:1997に準拠
単位はkg/m3
硬さ(25%−ILD):JIS K6401に準拠、単位はkgf
反発弾性率 :JIS K6401に準拠、単位は%
圧縮残留歪率 :JIS K6401に準拠、単位は%
・ポリウレタンスラブフォーム良否判断は発泡後のポリウレタンフォームの目視 観察により行った。
本第1〜第3発明のポリエーテル化合物は、ポリオール成分として使用することにより、反応速度が大きく、樹脂物性(引張強度、曲げ強度、水膨潤率等)に優れる樹脂が得ることができるという効果を奏する。
本第4発明の樹脂形成性組成物は、次の効果を奏する。
(1)硬化物は、可とう性、柔軟性、低温ゴム弾性に優れる。
(2)従来のEO付加ポリエーテルを使用したものに比較して、良好な耐水性(水膨潤率)を有する。
(3)従来のポリエーテルを用いた場合と比べて、短時間の反応で所定の樹脂物性が得られ、生産性が良好である。
本発明の硬質ポリウレタンフォームの製造方法によれば、従来のものに比較して、硬化性に優れ、且つ、脱型時に膨れが小さく、フォーム強度が大きい硬質ポリウレタンフォームを製造することができる。
上記効果を奏することから、本発明の方法により得られる硬質ポリウレタンフォームは、冷蔵庫、冷凍庫、建築材用の断熱材として極めて有用である。
本発明の半硬質ポリウレタンフォームの製造方法によれば、従来の方法に比較して、実型で成形した場合、硬化性が良好で、且つ、脱型時にフォームが膨れたり、収縮したりしない。
上記効果を奏することから、本発明の方法により得られる半硬質ポリウレタンフォームは、自動車内装材(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、ピラーなど)内部に装着される衝撃吸収材、緩衝材用として広く利用できる。
本発明の軟質ポリウレタンフォームの製造方法により、従来のポリエーテルポリオールを用いた方法に比べ、耐湿物性の低下がなく、密度の均一な軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
本発明の軟質ポリウレタンスラブフォームの製造方法を用いることにより、従来のポリエーテルポリオールを用いた方法に比べ、発泡安定性に極めて優れたポリウレタンスラブフォームが得ることができる。さらに重金属触媒を使用せず極めて安定なフォーム物性を発現できるため、環境への影響が極めて少なくかつ、安価にポリウレタンフォームを製造し得る。
実施例21〜24、比較例21〜25における原料を注入した後の冷蔵庫用箱状断熱材の斜視図である。 実施例21〜24、比較例21〜25における原料を注入した後の冷蔵庫用箱状断熱材の、図1の破線部における断面図である。 実施例41〜45、比較例41〜44におけるハンドルの正面図である。 図3のハンドルの、破線部における断面図である。 実施例46〜53、比較例45〜48におけるインスツルメントパネルの斜視図である。 図5のインスツルメントパネルの、破線部における断面図である。 中央部の密度測定用サンプルの切り出し位置を表す断面図である。 中央部の密度測定用サンプルの切り出し位置を表す平面図である。
符号の説明
1 冷蔵庫用箱状断熱材
2 外壁(亜鉛鋼板製)
3 内壁(熱可塑樹脂製)
4 内壁と外壁の間の硬質ポリウレタンフォーム
5 ハンドル
6 ウレタンフォーム
7 鉄芯
8 インスツルメントパネル
9 表皮材
10 ウレタンフォーム
11 芯材
12 金型
13 密度測定用サンプル切り出し部分

Claims (6)

  1. 多価アルコールに、各1級OH基に1モル以上の炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオールにさらにエチレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオールからなり、水酸基価が200以上であり、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが2以下で、1級OH化率yが20%以上で、且つ、xとyが式(2)の関係を満たすポリエーテルポリオール(a1)からなる硬質ポリウレタンフォーム製造用活性水素成分。
    y≧42x0.47(1−x/41) (2)
  2. アミン類に炭素数2以上のアルキレンオキサイドが付加されてなり、活性水素含有基価が200以上の活性水素化合物(b)と、多価アルコールに1級OH基1モルあたり1モル以上の炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオール、および/または該ポリオールにさらにエチレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオールからなり、水酸基価が200以上であり、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが2以下で、1級OH化率yが20%以上で、且つ、xとyが式(2)の関係を満たすポリエーテルポリオール(a)からなる硬質ポリウレタンフォーム製造用活性水素成分。
    y≧42x0.47(1−x/41) (2)
  3. 活性水素化合物(A)、有機ポリイソシアネート(B)、発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)、および必要に応じて添加剤(E)を加えて発泡硬化させて硬質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A)が請求項1記載の活性水素成分からなる硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
  4. 活性水素化合物(A)、有機ポリイソシアネート(B)、発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)、および必要に応じて添加剤(E)を加えて発泡硬化させて硬質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A)が請求項2記載の活性水素成分からなる硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
  5. (a)と(b)の合計に基づく(b)の含有量が5〜80質量%である請求項4記載の硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
  6. 請求項3〜5のいずれか記載の製造方法で得られた硬質ポリウレタンフォームからなる建材用、家電用もしくは輸送機用の断熱材または構造材。

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