説明

ポリエーテルポリオール

【課題】常温で液状でありハンドリング性がよく、良好な伸び物性等の樹脂物性を有する樹脂が得られるポリエーテルポリオールを提供する。
【解決手段】(1)〜(4)を満足するポリエーテルポリオールを含有するポリエーテルポリオール。(1)(a)で表される1種以上の構成単位と、(b)で表される1種以上の構成単位を有する。




〔nは1または2、xは2〜7の整数〕(2)ポリオール末端に1個以上の(b)で表される構成単位を有し、分子末端は、−(CH2)x−O−Hである。(3)ポリオール末端の式(b)で表される構成単位は1種でも2種以上でもよく、少なくとも1種のxが3以上。(4)ポリオール末端の40〜100モル%、及び0〜60モル%が特定の化学式で示される構造である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はポリエーテルポリオール、およびそれを反応させて得られるポリウレタン樹脂に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリエーテルポリオールはポリウレタン樹脂のソフトセグメント成分として用いられ、特にポリテトラメチレングリコール(以下PTMGと略す)は弾性特性に優れスパンデックス、エラストマーなどの用途に広く用いられている。
しかし、通常使用される分子量範囲(数平均分子量=600〜3000)のPTMGは、融点が20〜35℃と高く常温で固体であり、使用に際しては加熱が必要であるためハンドリング性や作業性が悪い。またその高い結晶性のため得られる樹脂の伸び物性が不十分である。
そのためPTMG主鎖に側鎖を有する構成単位を導入し、結晶化しにくいポリエーテルを得る方法が知られている(特許文献1)。
【特許文献1】特公平7−116276号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、特許文献の方法ではポリオールは常温で液体であるが、得られる樹脂の伸び物性は依然不十分であるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明者らは、鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明は、下記(I)および(II)である。
(I) 下記(1)〜(4)を満足するポリエーテルポリオール(A)を含有するポリエーテルポリオール。
(1) 下記化学式(a)で表される1種以上の構成単位と、下記化学式(b)で表される1種以上の構成単位を有する。
【0005】
【化1】

【0006】
〔nは1または2〕
【0007】
【化2】

【0008】
〔xは2〜7の整数〕
(2) ポリオール末端に1個以上の化学式(b)で表される構成単位を有し、分子末端は、−(CH2)x−O−H である。
(3) ポリオール末端の化学式(b)で表される構成単位は1種でも2種以上でもよく、少なくとも1種のxが3以上である。
(4) ポリオール末端の40〜100モル%が下記化学式(c)で示される構造であり、0〜60モル%が下記化学式(d)で示される構造である。
【0009】
【化3】

【0010】
【化4】

【0011】
〔化学式(c)および化学式(d)において、nは1または2、xは2〜7の整数、pは平均が1〜49の数、qは平均が1〜10の数〕
(II) ポリオール成分と有機ポリイソシアネートとが、必要により添加剤の存在下反応されてなり、ポリオール成分の少なくとも一部として上記(I)のポリエーテルポリオールを含有するポリウレタン樹脂。
【発明の効果】
【0012】
本発明のポリエーテルポリオールを用いれば、常温で液状でありハンドリング性がよく、また良好な伸び物性を有する樹脂、特にポリウレタン樹脂を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明のポリエーテルポリオール中のポリエーテルポリオール(A)は、前記の化学式(a)で表される1種以上の構成単位を有し、化学式(a)におけるnは1または2であり、好ましくは1である。
nが0であるとポリオールの親水性が増大し、得られる樹脂の耐水性が低下し、2を超えると得られる樹脂の強度が低下する。
【0014】
(A)は、さらに前記の化学式(b)で表される1種以上の構成単位を有し、化学式(b)におけるxは2〜7の整数であり、好ましくは2〜4である。
xが1であるとポリオールの親水性が増大し、得られる樹脂の耐水性が低下し、7を超えると樹脂を製造する際の他の成分との相溶性が低下し、良好な樹脂を得ることが困難になる。
【0015】
本発明のポリエーテルポリオール中のポリエーテルポリオール(A)は、その末端に1個以上の化学式(b)で表される構成単位を有し、分子末端は、−(CH2)x−O−H である。ポリオール末端の化学式(b)で表される構成単位は1種でも2種以上でもよく、好ましくは1種または2種である。また少なくとも1種のxは3以上である。少なくとも1種のxは、好ましくは3〜5、さらに好ましくは4である。(b)で表される構成単位中のxが3以上のものの含有量は、好ましくは20〜90モル%である。
すべての構成単位のxが2の場合、得られる樹脂の強度が低下する。
【0016】
(A)中、ポリオール末端の40〜100モル%が下記化学式(c)で示される構造であり、0〜60モル%が下記化学式(d)で示される構造である。化学式(c)の構造は、好ましくは45〜100モル%、さらに好ましくは60〜100モル%である。
化学式(c)の構造が40モル%未満の場合、ポリオールの活性(イソシアネートとの反応性等)が低下する。
化学式(c)および化学式(d)において、pは平均が1〜49の数であり、好ましくは1〜40である。pが1未満の場合、得られるポリオールの結晶性が高くなりハンドリング性が低下し、49を超えると得られる樹脂の強度が不足する。qは平均が1〜10の数であり、好ましくは2〜10、さらに好ましくは5〜10である。qが1未満であると樹脂の強度が不足し、10を超えると得られるポリオールの結晶性が高くなりハンドリング性が低下する。
【0017】
【化5】

【0018】
【化6】

【0019】
ポリエーテルポリオール(A)の官能基1個あたりの数平均分子量は、好ましくは300〜3000であり、さらに好ましくは350〜2500、とくに好ましくは400〜2000である。
本発明における官能基1個あたりの数平均分子量は、下記式(A)で算出したものである。
数平均分子量=56100÷水酸基価 ・・・式(A)
〔水酸基価:JIS K0070(1992年版)に規定の方法にて測定した値〕
官能基1個あたりの数平均分子量が300以上の場合、得られる樹脂の伸び物性が向上し、3000以下であると得られる樹脂の強度が十分となる。
【0020】
本発明のポリエーテルポリオールの合成方法は特に限定されず、例えば2価以上の活性水素含有化合物を出発物質として、アルキレンオキサイド(以下、AOと記載する。)をアルカリ触媒または酸触媒の存在下で開環重合させる方法でもよく、化学式(a)を構成単位として有するポリオールと化学式(b)を構成単位として有するポリオールの2種の末端水酸基含有化合物の脱水縮合でもよいが、好ましくはAOの開環重合である。
【0021】
上記AOの開環重合時に用いる触媒としてはアルカリ触媒でも、酸触媒でもよい。
アルカリ触媒としてはアルカリ金属水酸化物(水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化セシウム等)、アルカリ金属アルコラート(カリウムメチラート、ナトリウムメチラート等)、アルカリ金属単体(金属カリウム、金属ナトリウム等)等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
酸触媒としてはルイス酸〔具体的には、3フッ化ホウ素、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〕等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
これらのうち好ましいものは、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属アルコラート、並びにホウ素含有ルイス酸であり、さらに好ましくは、アルカリ金属水酸化物、3フッ化ホウ素、およびトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである。
またアルカリ触媒と酸触媒とは同時に使用できないが、目的分子量の途中までアルカリ触媒を使用し、その後アルカリ触媒を除去後、目的分子量まで酸触媒を使用してもよく、またその逆でもよい。
【0022】
開環重合の場合の出発物質となる活性水素含有化合物としては、水酸基含有化合物、アミノ基含有化合物、カルボキシル基含有化合物、チオール基含有化合物、およびリン酸化合物等が挙げられる。
水酸基含有化合物としては、例えば、多価アルコール、アルカノールアミン、および活性水素を有する化合物(多価アルコール、アミノ基含有化合物、カルボン酸、リン酸等)に、後述のAOが付加された構造の化合物(ポリエーテルポリオール)が挙げられ、2種以上を併用してもよい。なお上記の出発物質のポリエーテルポリオールの製造に用いる触媒は、特に限定されない。
【0023】
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチルペンタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、2,2−ビス(4,4‘−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンなどの2価アルコール;グリセリン、トリメチロールプロパンなどの3価アルコール;ペンタエリスリトール、ジグリセリン、α−メチルグルコシド、ソルビトール、キシリット、マンニット、ジペンタエリスリトール、グルコース、フルクトース、ショ糖等の4〜8価のアルコール;フェノール、クレゾール等のフェノール;ピロガノール、カテコール、ヒドロキノンなどの多価フェノール;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなどのビスフェノール;ポリブタジエンアルコール;ひまし油系アルコール、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などの多官能(2〜100)アルコール等が挙げられ、炭素数1〜20のものが好ましい。
なお、ポリビニルアルコールとしては、1,2−ビニル構造を有するもの、1,2−ビニル構造と1,4−トランス構造を有するもの、および1,4−トランス構造を有するものが挙げられる。1,2−ビニル構造と1,4−トランス構造の割合は種々に変えることができ、例えばモル比で100:0〜0:100である。またポリブタジエングリコールにはホモポリマーおよびコポリマー(スチレンブタジエンコポリマー、アクリロニトリルブタジエンコポリマー等)、並びにこれらの水素添加物(水素添加率:例えば20〜100%)が含まれる。
また、ひまし油アルコールとしては、ひまし油および変性ひまし油(トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールで変性されたひまし油等)が挙げられる。
【0024】
アミノ基含有化合物としては、モノもしくはポリアミン、およびアミノアルコールが挙げられる。
モノもしくはポリアミンとしては、具体的にはアンモニア、アルキルアミン(ブチルアミン等)、アニリン等のモノアミン;エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン等の脂肪族ポリアミン;ピペラジン、N−アミノエチルピペラジンおよびその他特公昭55−21044号公報記載の複素環式ポリアミン;ジクロヘキシルメタンジアミン、イソホロンジアミン等の脂環式ポリアミン;フェニレンジアミン、トリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、ジフェニルエーテルジアミン、ポリフェニルメタンポリアミンなどの芳香族ポリアミン;ポリアミドポリアミン[例えばジカルボン酸(ダイマー酸等)と過剰の(酸1モル当たり2モル以上の)ポリアミン(上記アルキレンジアミン、ポリアルキレンポリアミン等)との縮合により得られる低分子量ポリアミドポリアミン];ポリエーテルポリアミン[ポリエーテルアルコール(ポリアルキレングリコール等)のシアノエチル化物の水素化物];シアノエチル化ポリアミン[例えばアクリロニトリルとポリアミン(上記アルキレンジアミン、ポリアルキレンポリアミン等)との付加反応により得られるシアノエチル化ポリアミン、例えばビスシアノエチルジエチレントリアミン等];ヒドラジン類(ヒドラジン、モノアルキルヒドラジン等)、ジヒドラジット(コハク酸ジヒドラジット、アジピン酸ジヒドラジット、イソフタル酸ジヒドラジット、テレフタル酸ジヒドラジット等)、グアニジン類(ブチルグアニジン、1−シアノグアニジン等);およびジシアンジアミド等;並びにこれらの2種以上の混合物が挙げられ、炭素数1〜20のものが好ましい。
アミノアルコールとしては、アルカノールアミン、例えばモノ−、ジ−およびトリ−のアルカノールアミン(モノエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、モノブタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン等);これらのアルキル(C1〜C4)置換体〔N,N−ジアルキルモノアルカノールアミン(N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン等)、N−アルキルジアルカノールアミン(N−メチルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン等)〕;およびこれらのジメチル硫酸あるいはベンジルクロリド等の4級化剤による窒素原子4級化物が挙げられ、炭素数1〜20のものが好ましい。
【0025】
カルボキシ基含有化合物としては炭素数1〜20のカルボン参が挙げられ、酢酸、プロピオン酸、などの脂肪族モノカルボン酸;安息香酸などの芳香族モノカルボン酸;コハク酸、アジピン酸など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芳香族ポリカルボン酸;アクリル酸の(共)重合物等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、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、ホスホン酸等が挙げられる。
【0026】
これらの活性水素含有化合物のうち好ましいものは水酸基含有化合物であり、より好ましいものは多価アルコール、および多価アルコールのAO付加物である。
【0027】
活性水素含有化合物に付加させるAOとしては、炭素数1〜7のものが好ましく、具体例としては、化学式(a)で表される構成単位を形成するものとしては、プロピレンオキサイド(以下、POと記載する。)、1,2−ブチレンオキサイドが挙げられ、化学式(b)で表される構成単位を形成するものとしては、エチレンオキサイド(以下、EOと記載する。)、トリメチレンオキシド(即ちオキセタン)、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランが挙げられる。
【0028】
ポリエーテルポリオール(A)中の、化学式(a)の構成単位と化学式(b)の構成単位の重量比(合計を100とする。)は、(a):(b)が3:97〜98:2が好ましく、さらに好ましくは5:95〜95:5である。
【0029】
AOの付加条件については、通常行われる方法でよく、例えば、生成するポリオキシアルキレンポリオールに対して好ましくは0.00001〜10%、さらに好ましくは0.0001〜1%の触媒を用い、好ましくは0〜250℃、さらに好ましくは20〜180℃で反応させる。
上記および以下において%はとくに断りのない限り、重量%を意味する。
【0030】
前述のAOの開環重合用触媒は、AOの開環重合完了後、必要により中和、吸着等により除去してもよい。本発明により得られたポリエーテルポリオールは開環重合用触媒を除去してから、各種原料として用いるのが好ましい。
除去方法としては通常用いられる方法でよく、触媒を中和し、生じた塩をろ過除去する方法;アルカリ触媒の場合、アルカリ吸着剤〔合成ケイ酸マグネシウム(例えばキョーワード600:協和化学工業社製)、合成ケイ酸アルミニウムなど〕を用いる方法;酸触媒を使用する場合、ハイドロタルサイト系吸着剤(例えばキョーワード500、キョーワード1000、キョーワード2000<いずれも協和化学工業社製>)を用いる方法;溶媒(メタノールなど)に溶かして水洗する方法;イオン交換樹脂を用いる方法;などがあるが、中和塩を除去する方法、およびアルカリまたは酸吸着剤を用いる方法が好ましい。
【0031】
上記吸着剤は必要に応じ除去してもよい。除去方法は通常知られているいずれの方法で実施してもよく、必要に応じて珪藻土等のろ過助剤(例えばラヂオライト600、ラヂオライト800、ラヂオライト900<いずれも昭和化学工業社製>)などを用いることができる。ろ過は加圧ろ過、減圧ろ過のどちらでもよいが、酸素の混入を防止しやすいので加圧ろ過が好ましい。フィルターの材質は特に限定されない。例えば、紙、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、アクリル、メタアラミドなどが挙げられるが紙が好ましい。
【0032】
いずれの工程においても、実質的に酸素不存在下で行うことが好ましく、酸素濃度が好ましくは1000ppm以下、さらに好ましくは500ppm以下で行う。1000ppm以下であるとポリエーテルポリオールが酸化されにくく、その結果着色されにくい。酸素濃度の低減は、ろ過装置中に窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスを通入することで実施することが望ましい。
【0033】
本発明のポリエーテルポリオール中のポリエーテルポリオール(A)の製造を開環重合で行うときは、条件(1)〜(3)を満たすものは原料の組成やAOの付加形式を選択することで行われ、条件(4)を満たすものは、酸触媒〔好ましくはルイス酸触媒、さらに好ましくはホウ素含有ルイス酸、とくに好ましくは3フッ化ホウ素およびトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン〕の存在下で化学式(a)で表される構成単位を形成するAOを付加後、(b)を形成するAOを付加することにより行われる。
化学式(c)で示される構造は、化学式(a)で表される構成単位を形成するAO付加後の末端が1級水酸基であるものに(b)を形成するAOが付加されたものであり、化学式(d)で示される構造は、化学式(a)の構成単位を形成するAO付加後の末端が2級水酸基であるものに(b)を形成するAOが付加されたものである。すなわち化学式(a)の構成単位を形成するAO付加後の末端1級水酸基価率(モル%)と、末端が化学式(c)で示される構造のモル%が等しくなる。したがって、(a)の構成単位を形成するAO付加後の末端1級水酸基価率が40モル%以上であれば、条件(4)を満たす。酸触媒を用いることにより、末端1級水酸基価率が40モル%以上となる。
【0034】
脱水縮合によりポリエーテルポリオールを得る方法としては、硫酸や硫酸水素ナトリウムなどのプロトン酸の存在下で、化学式(a)を構成単位として有するポリオールと化学式(b)を構成単位として有するポリオールとを脱水縮合をする等、通常知られているいずれの方法で実施してもよい。
【0035】
本発明のポリエーテルポリオール中には、ポリエーテルポリオール(A)以外に(A)の製造時の副生物として存在する他のポリエーテルポリオールを含有してもよい。他のポリエーテルポリオールとしては、化学式(d)においてqがすべて0のものなどが挙げられる。
本発明のポリエーテルポリオール中の(A)以外のポリエーテルポリオールの含有量は、好ましくは40モル%以下、さらに好ましくは30モル%以下、とくに好ましくは20モル%以下である。
【0036】
本発明のポリエーテルポリオールの好ましい末端1級水酸基価率は、60〜100モル%であり、さらに好ましくは70〜100モル%、とくに好ましくは80〜100モル%である。また好ましい官能基の範囲は2〜6であり、さらに好ましくは2〜4である。
【0037】
本発明の製造方法で得られたポリエーテルポリオール(とくに2〜6価またはそれ以上のポリエーテルポリオール)は、各種用途に用いることができるが、発泡または非発泡ポリウレタン樹脂を製造するのに好適に用いられる。
ポリウレタン樹脂は、本発明のポリエーテルポリオールを少なくとも一部として含有するポリオール成分と有機ポリイソシアネートを必要により添加剤の存在下反応させて製造する。
本発明のポリエーテルポリオール以外にポリオール成分中に用いられるものとしては、従来からポリウレタン製造に使用されているものが使用できる。このようなポリオールの例として、プロピレングリコールやグリセリン等の前記の活性水素含有化合物にPOおよび/またはEOを付加したポリエーテルポリオール、前記の水酸基含有化合物などが挙げられる。ポリオール成分中の本発明のポリエーテルポリオールの割合は、90%以上が好ましく、さらに好ましくは92%以上である。
【0038】
ポリウレタン樹脂の製造方法は通常知られるいずれの方法でもよく、製造方法の例としては、発泡ポリウレタン樹脂(ポリウレタンフォーム)の場合は、まず、ポリオール成分および必要により添加剤を所定量混合する。次いでポリウレタン低圧もしくは高圧注入発泡機また攪拌機を使用して、この混合物と有機ポリイソシアネートとを急速混合する。得られた混合液を密閉型もしくは開放型のモールド(金属製または樹脂製)に注入し、ウレタン化反応を行わせ、所定時間硬化後、脱型してポリウレタン樹脂を得る。
【0039】
非発泡ポリウレタン樹脂の場合は、あらかじめポリオール成分と有機ポリイソシアネーを反応させウレタンプレポリマーを得た後、鎖延長剤を用いて高分子量化するプレポリマー法と、鎖延長剤を含むポリオール成分と有機ポリイソシアネートを反応させるワンショット法などがある。いずれの方法も必要に応じて溶剤の使用下で実施してもよい。
【0040】
ポリオール成分のうち、鎖延長剤として用いられるものとしては、水、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、キシリレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、メチレン・ビス(2−クロロアニリン)等が挙げられる。
【0041】
上記有機ポリイソシアネートとしては、従来からポリウレタン製造に使用されているものが使用できる。このようなイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、これらの変性物(例えばウレタン基、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、イソシアヌレート基、またはオキサゾリドン基含有変性物など)およびこれら2種以上の混合物が挙げられる。
【0042】
芳香族ポリイソシアネートとしては炭素数(NCO基中の炭素を除く;以下のイソシアネートも同様)6〜16の芳香族ジイソシアネート、炭素数6〜20の芳香族トリイソシアネートおよびこれらのイソシアネートの粗製物などが挙げられる。具体例としては、1,3−および/または1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4−および/または4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート(粗製MDI)、などが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数6〜10の脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0043】
脂環式ポリイソシアネートとしては、炭素数6〜16の脂環式ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては炭素数8〜12の芳香族ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、キシレンジイソシアネート、α、α、α’α’−テトラメチルキシレンジイソシアネートなどが挙げられる。
変性ポリイソシアネートの具体例としては、ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDIなどが挙げられる。
【0044】
本発明のポリウレタン樹脂の製造方法において、必要により、以下に述べる添加剤の存在下で反応させてもよい。
ポリウレタンフォームを製造する場合には発泡剤を使用する。
発泡剤としては、水、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、2種以上を併用してもよい。
水素原子含有ハロゲン化炭化水素の具体例としては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およびHCFC−141b);HFC(ハイドロフルオロカーボン)タイプのもの(例えばHFC−245faおよびHFC−365mfc)などが挙げられる。
低沸点炭化水素は沸点が−5〜70℃の炭化水素であり、その具体例としては、ブタン、ペンタン、シクロペンタンが挙げられる。
【0045】
ポリウレタンフォームを製造する場合のポリオール成分100部に対する発泡剤の使用量は、水は、好ましくは0.1〜30部、さらに好ましくは1〜20部である。水素原子含有ハロゲン化炭化水素は、好ましくは50部以下、さらに好ましくは10〜45部である。低沸点炭化水素は好ましくは40部以下、さらに好ましくは10〜30部である。液化炭酸ガスは好ましくは30部以下、さらに好ましくは1〜25部である。
上記および以下において部は重量部を意味する。
【0046】
さらに例えば、整泡剤(ジメチルシロキサン系、ポリエーテルジメチルシロキサン系など)、ウレタン化触媒(3級アミン系触媒、例えば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、テトラメチルエチレンジアミン、ジアミノビシクロオクタン、1,2−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など、および/または金属触媒、たとえばオクチル酸第一スズジラウリル酸ジブチル第二錫、オクチル酸鉛など)、着色剤(染料、顔料)、可塑剤(フタル酸エステル、アジピン酸エステルなど)、有機充填剤(合成短繊維、熱可塑性もしくは熱硬化性樹脂からなる中空微小球など)、難燃剤(リン酸エステル、ハロゲン化リン酸エステルなど)、老化防止剤(トリアゾール系、ベンゾフェノン系など)、抗酸化剤(ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系など)など公知の添加剤の存在下で反応させることができる。
【0047】
ポリオール成分100部に対するこれら添加剤の使用量に関しては、整泡剤は、好ましくは10部以下、さらに好ましくは0.5〜5部である。ウレタン化触媒は、好ましくは10部以下、さらに好ましくは0.2〜5部である。着色剤は、好ましくは1部以下である。可塑剤は、好ましくは10部以下、さらに好ましくは5部以下である。有機充填剤は好ましくは50部以下、さらに好ましくは30部以下である。難燃剤は、好ましくは30部以下、さらに好ましくは5〜20部である。抗酸化剤は、好ましくは1部以下、さらに好ましくは0.01〜0.5部である。添加剤の合計使用量は、好ましくは50部以下、さらに好ましくは0.2〜30部である。
【0048】
本発明のポリウレタン樹脂を製造する際のイソシアネート指数(NCO INDEX)〔(NCO基/活性水素原子含有基)の当量比×100〕は、好ましくは80〜150、さらに好ましくは85〜135、とくに好ましくは90〜130である。
【実施例】
【0049】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【0050】
<実施例1>
300ml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、プロピレングリコール7.6部と0.33部の水酸化カリウムとを仕込み、PO125.0部を、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。次に、3.0部の合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水2部を加えて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、液状のプロピレングリコールPO付加物(水酸基価=86.1、1級水酸基価率=2%)125.3部を得た。
引き続きトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.008部を仕込み、PO43.3部を、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、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。このものの水酸基価は66.1、末端水酸基の1級化率は71%であった。
引き続き、THF20.85部と3フッ化ホウ素1.14部を仕込み、EO16.56部を、反応温度が50〜60℃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、KOH0.64部で3フッ化ホウ素を中和した後、3.0部の合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水2部を加えて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、液状のプロピレングリコール(1.0モル)PO(28.0モル)・THF(1.8モル)/EO(3.8モル)付加物であるポリエーテルポリオールA1〔収率は96%、水酸基価=56.3(官能基1個あたりの数平均分子量:996)、1級水酸基価率=94%〕191.3部を得た。
【0051】
<実施例2>
300ml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、プロピレングリコール7.6部と0.26部の水酸化カリウムとを仕込み、PO100.0部を、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。次に、3.0部の合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水2部を加えて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、液状のプロピレングリコールPO付加物(水酸基価=107.9、1級水酸基価率=2%)105.0部を得た。
引き続きトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.007部を仕込み、PO45.0部を、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、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。このものの水酸基価は83.1、末端水酸基の1級化率は71%であった。
引き続き、THF83.22部と3フッ化ホウ素1.17部を仕込み、EO22.10部を、反応温度が50〜60℃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、KOH0.66部で3フッ化ホウ素を中和した後、3.0部の合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水2部を加えて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、液状のプロピレングリコール(1.0モル)PO(22.0モル)・THF(5.9モル)/EO(4.1モル)付加物であるポリエーテルポリオールA2〔収率は96%、水酸基価=57.5(官能基1個あたりの数平均分子量:976)、1級水酸基価率=92%〕247.4部を得た。
【0052】
<比較例1>
300ml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、プロピレングリコール7.6部と0.30部の水酸化カリウムとを仕込み、PO120.0部を、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。次に、3.0部の合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水2部を加えて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、液状のプロピレングリコールPO付加物(水酸基価=92.9、1級水酸基価率=2%)108.0部を得た。
引き続きトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.007部を仕込み、PO38.0部を、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0.1部を加えて、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。このものの水酸基価は72.4、末端水酸基の1級化率は70%であった。
引き続き、3フッ化ホウ素1.19部を仕込み、EO44.0部を、反応温度が50〜60℃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、KOH0.66部で3フッ化ホウ素を中和した後、3.0部の合成珪酸塩(キョーワード600、協和化学製)と水2部を加えて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、液状のプロピレングリコール(1.0モル)PO(25.5モル)・EO(10.0モル)付加物であるポリエーテルポリオールb1〔収率は96%、水酸基価=56.1(官能基1個あたりの数平均分子量:1000)、1級水酸基価率=92%〕200.2部を得た。
【0053】
下記表1において、ポリウレタン樹脂の製造に用いた上記以外の原料の組成は、下記のとおりである。
(1)ポリエーテルポリオールb2:特公平7−116276号公報の実施例4と同様にして得られたポリオール〔THF(80.0モル)/メチルTHF(20.0モル)重合物、水酸基価=57.5(官能基1個あたりの数平均分子量:976)〕
(2)ポリエーテルポリオールb3:PTMG〔水酸基価=56.1(官能基1個あたりの数平均分子量:1000)〕(三菱化学製「PTMG2000」)
(3)多価アルコールc:エチレングリコール
(4)溶剤d:ジメチルホルムアミド
(5)有機ポリイソシアネートe:モノメリックMDI(日本ポリウレタン製「ミリオネートMT」)
【0054】
<実施例3〜4および比較例2〜4>
表1に示す部数のM成分とN成分とを、窒素雰囲気、攪拌下70℃で12時間反応させ、ポリウレタン樹脂溶液を得た。
得られたポリウレタン樹脂溶液を、1mm厚みのスペーサーを用いてフィルム状に引き伸ばした後、60℃オーブン内で減圧下溶剤を揮発させて、厚さ200μmのポリウレタン樹脂フィルムを得た。このポリウレタン樹脂フィルムの物性を測定した結果を表1に示す。
【0055】
得られたフィルムの引張り強さ、引裂き強さ、破断伸びの測定方法は、JIS K−7311に準じた。測定方法の手順としては、得られたフィルムを所定の打ち抜き刃で打ち抜いた後、島津製オートグラフ「AGS−500D」で、引っ張り速度300mm/minにて実施した。
【0056】
【表1】

【0057】
上記の結果から、本発明のポリエーテルポリオールを用いた本発明のポリウレタン樹脂は、同等の樹脂強度(引張り強さ、引裂き強さ)のもの同士で比較すると、伸び物性に優れることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0058】
本発明のポリエーテルポリオールは常温で液体であり、ハンドリング性がよい。また、ポリイソシアネートと反応して得られるポリウレタン樹脂の原料として、特に有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記(1)〜(4)を満足するポリエーテルポリオール(A)を含有するポリエーテルポリオール。
(1) 下記化学式(a)で表される1種以上の構成単位と、下記化学式(b)で表される1種以上の構成単位を有する。
【化1】

〔nは1または2〕
【化2】

〔xは2〜7の整数〕
(2) ポリオール末端に1個以上の化学式(b)で表される構成単位を有し、分子末端は、−(CH2)x−O−H である。
(3) ポリオール末端の化学式(b)で表される構成単位は1種でも2種以上でもよく、少なくとも1種のxが3以上である。
(4) ポリオール末端の40〜100モル%が下記化学式(c)で示される構造であり、0〜60モル%が下記化学式(d)で示される構造である。
【化3】

【化4】

〔化学式(c)および化学式(d)において、nは1または2、xは2〜7の整数、pは平均が1〜49の数、qは平均が1〜10の数〕
【請求項2】
ポリオール末端の化学式(b)で表される構成単位の1種がx=4である請求項1記載のポリエーテルポリオール。
【請求項3】
官能基1個あたりの数平均分子量が300〜3000である請求項1または2記載のポリエーテルポリオール。
【請求項4】
ポリウレタン樹脂製造用である請求項1〜3のいずれか記載のポリエーテルポリオール。
【請求項5】
ポリオール成分と有機ポリイソシアネートとが、必要により添加剤の存在下反応されてなり、ポリオール成分の少なくとも一部として請求項4記載のポリエーテルポリオールを含有するポリウレタン樹脂。

【公開番号】特開2010−84029(P2010−84029A)
【公開日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−255097(P2008−255097)
【出願日】平成20年9月30日(2008.9.30)
【出願人】(000002288)三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Fターム(参考)】