説明

ヒマシ油系ポリマーポリオール組成物

【課題】本発明が解決しようとする課題は、ポリマー微粒子の粒径が小さく、分散安定性に優れたヒマシ油系ポリマーポリオール組成物およびその製造方法を提供することである。
【解決手段】
アクリロニトリル及びメタクリル酸メチルを必須構成単位とし、アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比が85〜75/15〜25であるポリマー微粒子(p)がヒマシ油(a1)および/又はヒマシ油誘導体(a2)を含有するポリオール分散媒(b)中に分散されてなるヒマシ油系ポリマーポリオール組成物およびその製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ヒマシ油系ポリマーポリオール組成物およびその製造法に関する。
【背景技術】
【0002】
ヒマシ油系ポリマーポリオールの製造方法は、例えば、ポリオール中、エチレン性不飽和モノマー、ラジカル重合開始剤、および分散剤からなるモノマー含有混合液を重合させる方法が開示されている。
(例えば特許文献1および2を参照)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−191682号公報
【特許文献2】特開2010−5557号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、ヒマシ油系ポリオール中で、上記特許文献1の方法を適用しても、分散されたポリマー微粒子の粒径が小さくならないという問題点があった。
本発明が解決しようとする課題は、ポリマー微粒子の粒径が小さく、分散安定性に優れたヒマシ油系ポリマーポリオール組成物およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、これらの問題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、アクリロニトリル及びメタクリル酸メチルを必須構成単位とし、アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比が85〜75/15〜25であるポリマー微粒子(p)がヒマシ油(a1)および/又はヒマシ油誘導体(a2)を含有するポリオール分散媒(b)中に分散されてなるヒマシ油系ポリマーポリオール組成物;およびヒマシ油(a1)および/又はヒマシ油誘導体(a2)を含有するポリオール分散媒(b)中で、重合開始剤として有機過酸化物(d)の存在下、アクリロニトリル及びメタクリル酸メチルを必須構成単位とし、アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比が85〜75/15〜25であるモノマーを重合させるヒマシ油系ポリマーポリオール組成物の製造方法である。
【発明の効果】
【0006】
本発明のポリマーポリオール組成物は、ポリマー微粒子の粒径が小さく、分散安定性にも優れる。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本発明におけるヒマシ油系ポリマーポリオール組成物は、ヒマシ油(a1)および/又はヒマシ油誘導体(a2)を含有するポリオール分散媒(b)中で、重合開始剤として有機過酸化物(d)の存在下、アクリロニトリル及びメタクリル酸メチルを必須構成単位とし、アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比が85〜75/15〜25であるモノマーを重合させる製造方法で製造されるものである。本製造方法により得られるポリマーポリオール組成物は、特にポリマー微粒子の粒径が小さく、分散安定性にも優れるという効果を奏することを見出した。
【0008】
本発明において、ポリマーポリオールを構成するポリマーポリオール分散媒(b)は、
ヒマシ油(a1)及び/又はヒマシ油誘導体(a2)を含有する。
ヒマシ油誘導体(a2)とはヒマシ油から化学反応により誘導される化合物である。ヒ
マシ油誘導体(a2)としては、部分脱水ヒマシ油(化合物1)、分子量60〜300の低分子ポリオールもしくは数平均分子量100〜2000のポリエーテルポリオールとヒマシ油もしくは水添ヒマシ油とのエステル交換反応によって得られる化合物(化合物2)、分子量60〜300の低分子ポリオールもしくは数平均分子量100〜2000のポリエーテルポリオールとヒマシ油もしくは水添ヒマシ油脂肪酸とのエステル反応によって得られる化合物(化合物3)、多価カルボン酸とヒマシ油とのエステル化反応により得られる化合物(化合物4)などが挙げられる。
ヒマシ油(a1)及び/又はヒマシ油誘導体(a2)のうち、好ましくはヒマシ油及び
部分脱水ヒマシ油(化合物2)であり、特に好ましくはヒマシ油である。
【0009】
部分脱水ヒマシ油はヒマシ油の脱水反応により水酸基の一部が脱離したものである。通
常、部分脱水ヒマシ油の水酸基価は100〜160mgKOH/gであり、110〜130mgKOH/gが好ましい。ヒマシ油脂肪酸はヒマシ油の加水分解により得られる脂肪酸である。
【0010】
低分子ポリオールとしては、炭素数(以下Cと略記)2〜24のポリオール、例えばエ
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、1,4−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、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、水添ビスフェノールA、ヘキサントリオール、ソルビトール、シュークローズおよびこれらの2種以上の混合物)等が挙げられる。低分子量ポリオールの分子量は60〜300のものが好ましい。
【0011】
ポリエーテルポリオールとしては前記低分子量ポリオールあるいはビスフェノールA、
ハイドロキノンなどの多価フェノール、あるいはアンモニア、エチルアミン、エチレンジアミン、エタノールなどのアミン化合物に、エチレンオキサイド、プロピレンオイサイド、ブチレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加したものなどであり、具体的には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(PTMG)、グリセリンのプロピレンオキサイド付加物、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン等が挙げられる。ポリエーテルポリオールの数平均分子量は100から2000のものが好ましい。
【0012】
多価カルボン酸としては、C2〜40の脂肪族ジカルボン酸(シュウ酸、マロン酸、コ
ハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、ドデカン酸、マレイン酸、フタル酸、イタコン酸、1,3−シクロブタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、二量化リノール酸等);C8〜40の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4−ビフェニルジカルボン酸等);C4〜40の脂肪族あるいは芳香族のトリカルボン酸(ブタントリカルボン酸、へキサトリカルボン酸、シクロヘキサントリカルボン酸、ベンゼントリカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸等);C5〜40の脂肪族あるいは芳香族のテトラカルボン酸(ブタンテトラカルボン酸、オクタンテトラカルボン酸、ベンゼンテトラカルボン酸、3,4,3‘、4’−ビフェニルテトラカルボン酸等)及びこれらの無水物が挙げられる。また、これらのカルボン酸2種以上を併用することもできる。
これらのカルボン酸の中で、得られるポリエステルの粘度の観点から、2価のカルボン
酸が好ましい。
【0013】
ポリマー分散媒(b)はヒマシ油(a1)及びヒマシ油誘導体(a2)以外の通常用い
られているポリオールも含有することができる。これらの含有量は、(b)の重量に基づいて通常40%以下、好ましくは20%以下である。
該ポリオールとしては、例えば、少なくとも2個(好ましくは2〜8個)の活性水素を
含有する化合物(多価アルコール、多価フェノール、多価アミン、多価カルボン酸等)にアルキレンオキサイドを付加した化合物及びこれらの混合物が挙げられる。
これらのうちで好ましいものは、多価アルコールにアルキレンオキサイドが付加された
化合物である。
また、ポリオール分散媒(b)はイソパラフィン、トルエン、キシレン等の炭化水素化
合物、ジイソノニルフタレート、セバシン酸オクチル等のエステル類などを含有することができる。これらの含有量は、(b)の重量に基づいて通常40%以下、好ましくは20%以下である。
【0014】
本発明において、ポリマー微粒子のポリマー(p)とは、アクリロニトリル及びメタクリル酸メチルを必須構成単位とし、アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比が85〜75/15〜25であるポリマー微粒子である。
本発明のヒマシ油系ポリマーポリオール組成物の製造方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。
反応容器にヒマシ油(a1)および/又はヒマシ油誘導体(a2)を含有するポリオール分散媒(b)を仕込む。別容器にアクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比が85〜75/15〜25であるモノマーおよび必要によりポリオール分散媒(b)と必要により分散剤として数平均分子量1000〜50000のヒマシ油可溶性エチレン性不飽和化合物(e)を仕込み、攪拌混合する。別容器に重合開始剤として有機過酸化物(d)および必要によりポリオール分散媒(b)あるいは有機媒体を仕込み、攪拌混合し重合開始剤溶液とする。反応容器を攪拌加熱し、重合温度に達したら、上記アクリロニトリル/メタクリル酸メチル溶液および上記重合開始剤溶液を滴下し、重合反応を行う。重合反応終了後、必要により、減圧し、残存モノマーおよび有機媒体を留出させ、ポリマーポリオール組成物を得る。なお、重合温度は使用する有機過酸化物(d)により異なるが、通常70〜180℃であり、好ましくは100〜160℃である。なお1段バッチ重合反応以外に、多段バッチ反応、あるいは連続反応などもとることができる。
上記有機媒体としては、芳香族炭化水素溶剤(例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン等)、炭素数5〜15の飽和脂肪族炭化水素溶剤(ヘキサン、ヘプタン、ノルマルデカン、ノルマルウンデカン等)等が使用できる。
【0015】
重合開始剤としては、有機過酸化物が挙げられる。有機過酸化物としては、ケトンパーオキサイド系、パーオキシケタール系、ハイドロパーオキシサイド系、ジアルキルパーオキサイド系、ジアシルパーオキサイド系、パーオキシエステル系、パーオキシジカーボネート系などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、ジアルキルパーオキサイド系およびジアシルパーオキサイド系である。さらに好ましいものは、ジアシルパーオキサイド系である。ジアシルパーオキサイド系有機過酸化物の具体例としては、オクタノールパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンンジルパーオキサイド等が挙げられる。また、必要により上記有機過酸化物に2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)等のアゾ化合物を併用してもよい。重合開始剤の使用量はアクリロニトリルとメタクリル酸メチルの合計重量に基づいて、0.0001〜20%が好ましく、さらに好ましくは0.001〜15%、特に好ましくは0.005〜10%である。以下、「%」は特に断りのない限り「重量%」を表す。
【0016】
本発明において、ポリマー微粒子(p)の分散に分散剤を使用することが好ましい。分散剤の使用により、ポリマー微粒子(p)の体積平均粒径の制御が容易になり、ポリマーポリオール組成物中のポリマー微粒子(p)の分散安定性が増す。
【0017】
本発明で用いられる分散剤としては分散媒に親和性を有する部分とポリマーに組み込み可能な反応性基を有する化合物(反応性分散剤)である。該反応性分散剤として、数平均分子量1000〜50000のヒマシ油可溶性エチレン性不飽和化合物(e)が分散性の観点から好ましい。なお、本発明において、ヒマシ油可溶性とは、化合物30重量部とヒマシ油系ポリオール70重量部の混合物が、均一透明な溶液であることを意味する。
【0018】
(e)は、アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重合時に添加される。(e)はアクリロニトリル/メタクリル酸メチルと共重合するので、重合により生成するポリマーの少なくとも一部は(e)とアクリロニトリル/メタクリル酸メチルの共重合体となり、この共重合体がポリマー微粒子の分散に効果的に働く。
【0019】
好ましい(e)としては、水酸基、アミノ基、及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する数平均分子量が500〜10000のヒマシ油可溶性化合物(f)とカルボキシル基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するエチレン性不飽和化合物(g)との反応で得られる化合物(e1);上記(f)とポリイソシアネートとの反応で得られるイソシアネート基含有化合物と水酸基、アミノ基及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するエチレン性不飽和化合物(i)との反応で得られる化合物(e2)などが挙げられる。
【0020】
ヒマシ油可溶性化合物(f)としては、
ヒマシ油及び/またはヒマシ油誘導体(f1);
1〜6価のアルコールのC2〜4アルキレンオキサイド付加物であり、かつエチレンオキサイド含量が30重量%以下のもの(f2);
ポリオレフィンポリオール(f3);
ダイマー酸、及び/又はトリマー酸と低分子ポリオール及び/又はポリエーテルポリオールとの水酸基含有ポリエステルポリオール(f4);
C4〜40のジカルボン酸1種以上からなりかつ平均C数5〜12のジオールとの水酸基含有ポリエステルポリオール(f5);
(f1)〜(f5)とポリイソシアネートとの水酸基含有ポリウレタン(f6−1)〜(f6−5);
(f1)〜(f5)とC4〜C40のジカルボン酸との水酸基含有ポリエステル(f7−1)〜(f7−5);
が挙げられる。
【0021】
(f2)としては、C1〜C24のアルコールのアルキレンオキサイド付加物;及び前記ポリエーテルポリオール(エチレンオキサイド含量が30%以下のもの)が挙げられる。具体的にはポリオキシプロピレングリコール、PTMG、グリセリンのプロピレンオキサイド付加物及びペンタエリストールのプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
【0022】
(f3)としては、水酸基含有ポリブタジエン、水素化水酸基含有ポリブタジエン、水酸基含有ポリイソプレン、水素化水酸基含有ポリイソプレン、水酸基含有スチレンブタジエン共重合体、水素化水酸基含有スチレンブタジエン共重合体、水酸基含有スチレンイソプレン共重合体及び水素化水酸基含有スチレンイソプレン共重合体等が挙げられる。
【0023】
(f4)に用いられる低分子ポリオール、あるいはポリエーテルポリオールとしては、前記のものが挙げられるが、特に2価及び3価のものが好ましい。具体例としては、ダイマー酸と1,4−ブタンジオールの水酸基含有ポリエステル、ダイマー酸とトリメチロールプロパンの水酸基含有ポリエステル、トリマー酸と数平均分子量200のポリプロピレングリコールとの水酸基含有ポリエステル等が挙げられる。
(f5)の具体例としては、セバシン酸と3−メチル−1,5−ペンタンジオールの水酸基含有ポリエステル、アジピン酸とネオペンチルグリコールとノナンジオールの水酸基含有ポリエステル等が挙げられる。
【0024】
(f6)に用いられるポリイソシアネートとしては、2価又は3価のポリイソシアネートが好ましい。例えばトルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、及びこれらのカルボジイミド変性体、ウレトイミン変性体、イソシアヌレート等が挙げられる。
(f7)に用いられるジカルボン酸としては、前記の多価カルボン酸の中のジカルボン酸が挙げられる。
【0025】
アミノ基含有の(f)の例としては、ポリプロピレングリコールジアミン、ダイマー酸又はトリマー酸とC2〜C12のポリアミンとのポリアミド等が挙げられる。
【0026】
カルボキシル基含有の(f)としては、ダイマー酸又はトリマー酸と低分子量ポリオールとのカルボキシル基含有ポリエステルポリオール等が挙げられる。
【0027】
(f)としては、水酸基含有の(f)が好ましく、(f1)、(f6−1)及び(f7−1)が特に好ましい。
【0028】
カルボキシル基を有する(g)としては、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸等が挙げられる。エポキシ基を有する(g)としては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。イソシアネート基を有する(g)としては、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−メチルアクリロイルオキシエチルイソシアネート、ヒドロキシエチルメタクリレートとトルエンジイソシアネートのイソシアネート基含有ウレタン化合物、ヒドロキシエチルアクリレートとイソホロジイソシアネートのイソシアネート基含有ウレタン化合物等が挙げられる。
【0029】
水酸基を有する(i)としては、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、アリルアルコール等が挙げられる。
アミノ基を有する(i)としては、4−アミノスチレン、アリルアミン、N−(2−アミノエチル)アクリルアミド、N−(2−アミノプロピル)アクリルアミド、N−(3−アミノプロピル)アクリルアミド等が挙げられる。カルボキシル基を有する(i)としては、カルボキシル基を有する(g)と同じものを用いることができる。
【0030】
特に好ましい(f)である(f1)、(f6−1)及び(f7−1)を用いた(e1)の具体的な例としては、ヒマシ油とアジピン酸の水酸基含有ポリエステルと2−アクリロイルオキシエチルイソシアネートの反応生成物、部分脱水ヒマシ油と1,6−ヘキサンジイソシアネートのOH末端含有ウレタンプレポリマーとヒドロキシエチルメタクリレートとトルエンジイソシアネートとのイソシアネート基含有ウレタン化合物との反応生成物、部分脱水ヒマシ油と1,6−ヘキサンジイソシアネートのOH基含有のウレタンプレポリマーとメタクリル酸からのエステル化合物等が挙げられる。また、(e2)の具体的な例としては、ヒマシ油又は部分脱水ヒマシ油とトルエンジイソシアネートとのNCO基含有ウレタンプレポリマーとヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの反応生成物等が挙げられる。
【0031】
本発明において、ポリマーポリオール組成物中のポリマー微粒子量は、通常10〜80%、耐熱性と粘度の観点から、好ましくは20〜70%、特に好ましくは25〜60%である。含有量は、ポリマーポリオールをポリマーを溶解しない有機媒体で希釈後遠心分離し、得られた沈降物の重量から測定することができる。
【0032】
本発明において、ポリマー微粒子の体積平均粒径は、粘度と安定性の観点から0.01〜50μm、好ましくは0.05〜5μm、さらに好ましくは0.1〜1.0μmである。体積平均粒径は、後述の動的光散乱法で測定できる。
【実施例】
【0033】
以下に本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下、部は重量部を意味する。
【0034】
以下の製造例及び実施例において使用されている下記の原料の組成、メーカー等は以下の通りである。
MDI:ジフェニルメタンジイソシアネート(ミリオネートMT;日本ポリウレタン(株)社製)
TDI:トルエンジイソシアネート(コロネートT−80;日本ポリウレタン(株)社製)
カルボジイミド変性MDI:カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート(ルプラネートMM−103、NCO%=29.5%;BASF INOAC ポリウレタン(株)製)
部分脱水ヒマシ油:水酸基価120mgKOH/g、TOYOACE P−110F;(株)東化研社製
ヒマシ油:水酸基価161mgKOH/g、ヒマシ油SL;伊藤製油(株)製
HEMA:ヒドロキシエチルメタクリレート(アクリルエステル HO,三菱レーヨン(株)社製)
BPO:ベンゾイルパーオキサイド(ナイパーBW;日本油脂(株)製)
LPO:ラウロイルパーオキサイド(パーオイルL;日本油脂(株)製)
AMBN:2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(V−59;和光純薬工業(株)製)
PE7000:ペンタエリストールのエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイド付加物(エチレンオキサイド含量=12重量%、水酸基価=32mgKOH/g)
キョーワード600:酸およびアルカリ用合成吸着剤;協和化学工業(株)製
【0035】
以下の製造例および実施例において用いられた分析法は以下のとおり。
<GPC測定>
装置本体:HLC−8220GPC[東ソー(株)製]
GPCカラム
ガードカラム:TSKguardcolumn SuperH−L(4.6mmI.D.×15cm)
分離カラム: TSKgel SuperH2000(6mmI.D.×15cm)+TSKgel SuperH3000(6mmI.D.×15cm)+TSKgel SuperH4000(6mmI.D.×15cm)
検出器 :RI検出器
【0036】
(測定条件)
流動媒体 :テトラヒドロフラン(THF)
流速 :0.6ml/min
カラム温度:40℃
サンプル注入量:10μl
【0037】
(試薬等)
THF :酸化防止剤無添加品[三菱化学(株)製]
標準ポリスチレン:TSK標準ポリスチレン(A−500、A−1000、A−2500、A−5000、F−1、F−2、F−4、F−10)のそれぞれ0.02gを200ml密栓付き三角フラスコに秤り取り、THF100g)を加えて溶解させ、各標準ポリスチレン0.02重量%のTHF溶液を作成する。該溶液10μlを注入し、保持時間(注入から検出までの時間)と分子量の構成曲線を作成する。
【0038】
(分子量)
サンプル約10mgを20mlのガラス管に秤量し、THF4mlを加え、振り混ぜて溶解させる。該溶液を0.2μmのメンブランフィルターを取り付けたシリンジフィルターを用いて濾過する。ろ液をGPC測定用バイアルに1ml採取し、注入量が10μlに調整されたオートサンプラーにセットを、データ処理装置を稼動させ測定する。
【0039】
分散剤用原料(f1)の製造
<製造例1>
温度調節器、撹拌翼、窒素ガス吹き込み管、留出管および冷却管を備えた1L容量の四つ口フラスコにヒマシ油462.5部、アジピン酸36.5部を仕込んだ(水酸基/カルボキシル基当量=100/38)。さらにパラトルエンスルホン酸3部を仕込み、窒素ガスを液中に吹き込みながら、150℃で12時間撹拌し、エステル化反応を行った。80℃に冷却後、キョーワード600を12部加え、同温度で1時間撹拌しパラトルエンスルホン酸を吸着処理した。このものを加圧濾過しポリエステルポリオール(f−1)を得た。
(f−1)の分析値;GPC Mn=2910、Mw=4630
水酸基価=78mgKOHg、酸価=1.9mgKOH/g
【0040】
反応性分散剤(e)の製造
<製造例2>分散剤(e−1)の製造
温度調節器、撹拌翼および滴下ロートを備えた100mL容量の四つ口フラスコにTDIを28部、テトラブチルチタネートを0.01部入れ、30℃に温調し、続いてHEMA9部を2時間で滴下し、さらに40〜50℃で1時間撹拌した。その反応液を、温度調節器、撹拌翼、滴下ロートを備えた2L容量の四つ口フラスコにあらかじめ入れておいた製造例1のポリエステルポリオール(f−1)524部に加え、反応温度80〜90℃で8時間撹拌した。イソシアネート基含量(以後NCO%と記載する)が、滴定法で0.01%以下であることを確認した。キシレン561部を加え撹拌し、反応分散剤溶液(e−1)を得た。
(e−1)の分析値;GPC Mn=3340、Mw=11500
【0041】
反応性分散剤(e)の製造
<製造例3>分散剤(e−2)の製造
温度調節器、撹拌翼および滴下ロートを備えた2L容量の四つ口フラスコにキシレン600部を仕込み、MDI148部を加え50℃で撹拌し、溶解させる。さらに、部分脱水ヒマシ油414部を仕込み、70℃で4時間攪拌した。このもののNCO%は1.08であった。さらにHEMA39部を加え、さらに70℃で6時間反応し、滴定法でNCO%が0.01%以下であることを確認し、分散剤(e−2)とした。
(e−2)の分析値;GPC Mn=6550、Mw=50600
【0042】
<製造例4>分散剤(e−3)の製造
温度調節器、撹拌翼および滴下ロートを備えた100mL容量の四つ口フラスコに、TDIを28部、テトラブチルチタネートを0.01部入れ、30℃に温調し、続いてHEMA9部を2時間で滴下した。その間反応温度を40〜50℃に保った。その反応液を、温度調節器、撹拌翼、滴下ロートを備えた3L容量の四つ口フラスコにあらかじめ入れておいたPE7000 963部の中に入れ、反応温度80〜90℃で4時間撹拌した。滴定法でNCO%が0.01%以下であることを確認した。キシレン1000部を加え撹拌し、均一化し、反応性分散剤溶液(e−3)を得た。
(e−3)の分析値;GPC Mn=8700、Mw=31000
【0043】
実施例1〜8:ポリマーポリオール組成物の製造
<実施例1>ポリマーポリオール組成物(POP−1)の製造
温度調節器、撹拌翼、滴下ポンプ、減圧装置、冷却管、窒素流入および流出口を備えた1L容量の耐圧反応装置に、ヒマシ油200部、アクリロニトリル170部、メタクリル酸メチル30部を加え、1L/分で窒素ガスを30分流し、空間部を窒素ガスで置換した。攪拌下80℃に昇温した。攪拌下80℃で、BPO4部およびキシレン20部の混合物を滴下ポンプで密閉下圧入した。約10分後、釜内温度は、160℃に達した。その後、160℃で30分間保持した。その後100Paまで徐々に減圧にし、キシレンおよび未反応モノマー(アクリロニトリルおよびメタクリル酸メチル)を3時間ストリッピングし、ポリマーポリオール(POP−1)(アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比85/15)を得た。
【0044】
<実施例2>ポリマーポリオール組成物(POP−2)の製造
温度調節器、撹拌翼、滴下ポンプ、減圧装置、冷却管、窒素流入および流出口を備えた1L容量の耐圧反応装置に、ヒマシ油200部、アクリロニトリル160部、メタクリル酸メチル40部を加え、1L/分で窒素ガスを30分流し、空間部を窒素ガスで置換した。攪拌下80℃に昇温した。攪拌下80℃で、BPO4部およびキシレン20部の混合物を滴下ポンプで密閉下圧入した。約10分後、釜内温度は、160℃に達した。その後、160℃で30分間保持した。その後100Paまで徐々に減圧にし、キシレンおよび未反応モノマー(アクリロニトリルおよびメタクリル酸メチル)を3時間ストリッピングし、ポリマーポリオール(POP−2)アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比80/20を得た。
【0045】
<実施例3>ポリマーポリオール組成物(POP−3)の製造
温度調節器、撹拌翼、滴下ポンプ、減圧装置、冷却管、窒素流入および流出口を備えた1L容量の耐圧反応装置に、ヒマシ油200部、アクリロニトリル150部、メタクリル酸メチル50部を加え、1L/分で窒素ガスを30分流し、空間部を窒素ガスで置換した。攪拌下80℃に昇温した。攪拌下80℃で、BPO4部およびキシレン20部の混合物を滴下ポンプで密閉下圧入した。約10分後、釜内温度は、160℃に達した。その後、160℃で30分間保持した。その後100Paまで徐々に減圧にし、キシレンおよび未反応モノマー(アクリロニトリルおよびメタクリル酸メチル)を3時間ストリッピングし、ポリマーポリオール(POP−3)アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比75/25を得た。
【0046】
<実施例4>ポリマーポリオール組成物(POP−4)の製造
実施例2と同じ装置を用い、BPOの代わりにLPOを用いた以外はすべて実施例2と同じ操作を行い、ポリマーポリオール(POP−4)アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比80/20を得た。
【0047】
<実施例5>ポリマーポリオール組成物(POP−5)の製造
実施例2と同じ装置を用い、ヒマシ油の代わりに部分脱水ヒマシ油を用いた以外はすべて実施例2と同じ操作を行い、ポリマーポリオール(POP−5)アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比80/20を得た。
【0048】
<実施例6>ポリマーポリオール組成物(POP−6)の製造
実施例2と同じ装置を用い、ヒマシ油200部、アクリロニトリル160部、メタクリル酸メチル40部、BPO4部およびキシレン20部の混合物の代わりにヒマシ油200部、アクリロニトリル160部、メタクリル酸メチル40部および分散剤(e−1)、BPO4部及びキシレン20部の混合物を用いた以外はすべて実施例2と同じ操作を行い、ポリマーポリオール(POP−6)アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比80/20を得た。
【0049】
<実施例7>ポリマーポリオール組成物(POP−7)の製造
実施例2と同じ装置を用い、ヒマシ油200部、アクリロニトリル160部、メタクリル酸メチル40部、BPO4部およびキシレン20部の混合物の代わりにヒマシ油200部、アクリロニトリル160部、メタクリル酸メチル40部および分散剤(e−2)、BPO4部及びキシレン20部の混合物を用いた以外はすべて実施例2と同じ操作を行い、ポリマーポリオール(POP−7)アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比80/20を得た。
【0050】
<実施例8>ポリマーポリオール組成物(POP−8)の製造
実施例2と同じ装置を用い、ヒマシ油200部、アクリロニトリル160部、メタクリル酸メチル40部、BPO4部およびキシレン20部の混合物の代わりにヒマシ油200部、アクリロニトリル160部、メタクリル酸メチル40部および分散剤(e−3)、BPO4部及びキシレン20部の混合物を用いた以外はすべて実施例2と同じ操作を行い、ポリマーポリオール(POP−8)アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比80/20を得た。
【0051】
比較例1〜3:比較のポリマーポリオールの製造
<比較例1>比較のポリマーポリオール組成物(POP−9’)の製造
実施例2と同じ装置で、BPOの代わりにAMBNを用いた以外は実施例2と同じ操作を行い、ポリマーポリオール(POP−9’)アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比80/20を得た。
【0052】
<比較例2>比較のポリマーポリオール組成物(POP−10’)の製造
実施例2と同じ装置で、ヒマシ油200部、アクリロニトリル160部およびメタクリル酸メチル40部、BPO4部およびキシレン20部の混合物の代りにヒマシ油200部、アクリロニトリル140部およびメタクリル酸メチル60部、BPO4部およびキシレン20部の混合物を投入した以外は実施例2と同じ操作を行い、ポリマーポリオール(POP−10’)アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比70/30を得た。
【0053】
<比較例3>比較のポリマーポリオール組成物(POP−11’)の製造
実施例2と同じ装置で、ヒマシ油200部、アクリロニトリル160部およびメタクリル酸メチル40部、BPO4部およびキシレン20部の混合物の代りにヒマシ油200部、アクリロニトリル180部およびメタクリル酸メチル20部、BPO4部およびキシレン20部の混合物を投入した以外は実施例2と同じ操作を行い、ポリマーポリオール(POP−11’)アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比90/10を得た。
【0054】
合成したポリマーポリオール組成物の分析法は下記のとおり。
<ポリマー微粒子の体積平均粒径>
ヒマシ油30mlにポリマーポリオール組成物2mgを投入し、マグネチックスターラーで3分間攪拌、均一分散させる。直ちに測定セルに投入し、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−750;(株)堀場製作所製)を用い動的光散乱法により体積平均粒径を測定した。
【0055】
<粘度>
25℃に温調したポリマーポリオール組成物を回転式B型粘度計(RB−80L;東機産業(株)製)で測定した。
【0056】
<ポリマー粒子含有量>
50mlの遠心分離用遠沈管および100mlナスフラスコの重量を小数点3桁まで精秤する(それぞれ、W1およびW2)。遠沈管に、ポリマーポリオール約5gを加え精秤する(W3)。とする。メタノール15mlを加え、振とうする。冷却遠心分離機[型番:GRX−220、トミー精工(株)製]を用いて、18,000rpm×60分間、20℃にて遠心分離する。上澄み液をガラス製ピペットを用いて、ナスフラスコに移す。残留沈降物にメタノール15mlを加えて希釈し、上記と同様に遠心分離して上澄み液を除去する操作を、さらに3回繰り返す。残留沈降物を含む遠沈管を減圧乾燥機にて、2,666〜3,999Pa(20〜30torr)で60℃×60分間減圧乾燥し、乾燥後の重量を測定する(W4)とする、また乾燥物をポリマー粒子分とする。一方、ナスフラスコはエバポレータにセットし、60℃、2,666〜3,999Pa(20〜30torr)で留出がほぼなくなるまで揮発分を除去し、その後、減圧乾燥機にて、2,666〜3,999Pa(20〜30torr)で60℃×60分間減圧乾燥し、乾燥後の重量を測定する(W5)とする、また得られた溶液を分散媒相分とする。次式(A)で算出した値を、ポリマー粒子含有量とする。
ポリマー粒子含有量(重量%)=(W4−W1)×100/(W3−W1) (A)
また、次式(B)で算出した値を分散相含量とし、ポリマー粒子含有量と分散媒相含量の和が、100±1.5以内であることを確認する。和がこの範囲外の場合は、再実験を行う。
分散媒相含量(重量%)=(W5−W2)×100/(W3−W1) (B)
【0057】
<分散媒相の水酸基価>
上記操作で得た分散媒相の水酸基価を下記の方法で測定した。
300ml三角フラスコに分散媒相分約2gを精秤(Sg)し、無水フタル酸/ピリジン溶液(無水フタル酸42gをピリジン300mlに溶解した液)25mLを加える。冷却管を取り付け、120℃のオイルバスに入れ、1時間反応させる。反応後、三角フラスコをオイルバス上にあげ5分間放冷後、冷却管の上部から10mlの高純度水を加え振り混ぜ、更に5分間放置する。オイルバスより三角フラスコを取り外し、室温まで冷却後、冷却管を取り外す。フェノールフタレイン指示薬0.5mlを加え、0.5mol/l水酸化カリウム液で滴定し、微紅色が30秒間持続する点を終点とする。同時に空試験を行う。水酸基価を下式により算出する。
水酸基価=(B−A)×f×28.05/S
B;空試験に要した0.5mol/l水酸化カリウム溶液の滴定数(ml)
A;試験に要した0.5mol/l水酸化カリウム溶液の滴定数(ml)
f;0.5mol/l水酸化カリウム溶液の力価
S;試料の重量(g)
【0058】
<ポリマーポリオールの安定性試験>
ポリマーポリオールの貯蔵安定性を評価するため、300mlのガラス瓶に入れて60℃の恒温槽に貯蔵し、1,3、6ケ月後の外観および粘度を測定した。
【0059】
表−1に得られたポリマーポリオールの分析値は、表1に示したとおりである。この結果より、本発明の製造方法で得られるポリマー微粒子は、粒径が小さく、貯蔵安定性に優れている。
【0060】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0061】
本発明により得られるヒマシ系ポリマーポリオール組成物は、ポリウレタンフォーム、ポリウレタンエラストマー、ポリウレタン接着剤、ポリウレタン封止材などのポリオ−ル原料成分に使用できる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
アクリロニトリル及びメタクリル酸メチルを必須構成単位とし、アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比が85〜75/15〜25であるポリマー微粒子(p)が、ヒマシ油(a1)および/又はヒマシ油誘導体(a2)を含有するポリオール分散媒(b)中に分散されてなるヒマシ油系ポリマーポリオール組成物。
【請求項2】
ポリオール分散媒(b)がヒマシ油(a1)を含有する請求項1に記載のヒマシ油系ポリマーポリオール組成物。
【請求項3】
ポリマー微粒子(p)の体積平均粒径が0.01〜50μmである請求項1又は2に記載のヒマシ油系ポリマーポリオール組成物。
【請求項4】
ポリマー微粒子(p)が、アクリロニトリル、メタクリル酸メチルおよび数平均分子量1000〜50000のヒマシ油可溶性エチレン性不飽和化合物(e)を構成単位とするコポリマーを含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒマシ油系ポリマーポリオール組成物。
【請求項5】
エチレン性不飽和化合物(e)が下記(e1)又は(e2)である請求項4に記載のヒマシ油系ポリマーポリオール組成物。
(e1);水酸基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する数平均分子量500〜10000のヒマシ油可溶性化合物(f)とカルボキシル基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するエチレン性不飽和化合物(g)との反応物。
(e2);上記ヒマシ油可溶性化合物(f)とポリイソシアネートとの反応で得られるイソシアネート基含有化合物(h)と水酸基、アミノ基、及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するエチレン性不飽和化合物(i)との反応物。
【請求項6】
上記ヒマシ油可溶性化合物(f)が、下記(f1)、(f2)、(f3)のいずれか1種である請求項5に記載のヒマシ油系ポリマーポリオール組成物。
(f1);ヒマシ(a1)油及び/またはヒマシ油誘導体(a2)
(f2);(f1)とポリイソシアネートとの水酸基含有ポリウレタン
(f3);(f1)とC4〜C40のジカルボン酸との水酸基含有ポリエステル
【請求項7】
ヒマシ油(a1)および/又はヒマシ油誘導体(a2)を含有するポリオール分散媒(b)中で、重合開始剤として有機過酸化物(d)の存在下、アクリロニトリル及びメタクリル酸メチルを必須構成単位とし、アクリロニトリル/メタクリル酸メチルの重量比が85〜75/15〜25であるモノマーを重合させるヒマシ油系ポリマーポリオール組成物の製造方法。
【請求項8】
数平均分子量1000〜50000のヒマシ油可溶性エチレン性不飽和化合物(e)である反応性分散剤の存在下、モノマーを重合させる請求項7に記載のヒマシ油系ポリマーポリオール組成物の製造方法。

【公開番号】特開2011−207943(P2011−207943A)
【公開日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−74784(P2010−74784)
【出願日】平成22年3月29日(2010.3.29)
【出願人】(000002288)三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Fターム(参考)】