説明

ポリマーポリオール

【課題】 ポリウレタン用原料としてのポリマーポリオールであって、ポリウレタンの機械物性を著しく向上させるポリマーポリオールを提供する。
【解決手段】エチレン性不飽和化合物(E)を構成単位とする重合体粒子(JR)がポリオール(PL)中に含有されてなるポリマーポリオールにおいて、(PL)中の分子末端水酸基に基づく分子末端1級水酸基の割合が2〜10モル%であり、かつ、(PL)の重量に基づく、特定の1級水酸基含有分子末端を有するポリオール(PL1)の割合が2〜10%であることを特徴とするポリマーポリオール(A)。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はポリマーポリオールに関する。さらに詳しくは、ポリウレタン(ポリウレタンフォーム、ポリウレタンエラストマー等)の原料として好適な、イソシアネートとの反応性に優れ、優れた機械物性をポリウレタンに付与するポリマーポリオールに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ポリウレタンの製造に用いるポリマーポリオールとしては、ポリウレタンの機械物性向上を目的に、特定の官能基数、水酸基価、末端のポリオキシエチレン含量の複数のポリオールを特定の比率で含有するポリオール中でエチレン性不飽和化合物を重合させてなるポリマーポリオール(例えば特許文献1参照)、及び特定の水酸基価のポリオール中でエチレン性不飽和化合物を重合させてなるポリマーポリオール(例えば特許文献2参照)等が知られている。
【特許文献1】特開平3−81314号公報
【特許文献2】特開2003−226734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、従来の上記ポリマーポリオールでは粘度が高く、例えば、ポリウレタンフォームを製造する際の成形性が低下する等の問題がある。よって、低粘度で、しかも機械物性に優れるポリウレタンを与えるポリマーポリオールが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明者らは、上記の問題点を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。
すなわち本発明は、エチレン性不飽和化合物(E)を構成単位とする重合体粒子(JR)がポリオール(PL)中に含有されてなるポリマーポリオールにおいて、(PL)中の分子末端水酸基に基づく分子末端1級水酸基の割合が2〜10モル%であり、かつ、(PL)の重量に基づく、下記一般式(1)で表される1級水酸基含有分子末端を有するポリオール(PL1)の割合が2〜10%であることを特徴とするポリマーポリオール(A)である。
【化1】

〔式中、Rはハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10の炭化水素基を示す。〕
【発明の効果】
【0005】
本発明のポリマーポリオール(A)は下記の効果を奏する。
(1)本発明のポリマーポリオールを使用して製造したポリウレタンフォームは、機械物性に優れる。
(2)本発明のポリマーポリオールは、粘度が低く、例えばポリウレタンフォームを製造する際の成形性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
本発明におけるポリマーポリオールとは、エチレン性不飽和化合物(E)を重合させて得られる重合体粒子(JR)がポリオール(PL)中に含有されてなるものである。
(E)としては、スチレン(以下Stと略記)、アクリロニトリル(以下、ACNと略記)、その他のエチレン性不飽和モノマー(e)等が使用できる。エチレン性不飽和化合物(E)としては、Stおよび/またはACNを必須成分とすることが好ましい。
【0007】
(JR)を構成する(E)の重量に基づくStの割合(%)は、ポリマーポリオールの着色および粗大粒子の含有量低減の観点から、50〜90が好ましく、さらに好ましくは55〜80、特に好ましくは60〜75、最も好ましくは60〜71である。
【0008】
(JR)を構成する(E)の重量に基づくACNの割合(%)は、粗大粒子の含有量およびポリマーポリオールの着色低減の観点から、0.1〜40が好ましく、さらに好ましくは10〜37、特に好ましくは20〜34、最も好ましくは28〜34である。
【0009】
StとACNとの重量比(St:ACN)は、粗大粒子の含有量およびポリマーポリオールの着色低減の観点から好ましくは90:0.1〜50:40、さらに好ましくは80:10〜55:37、特に好ましくは75:20〜60:34、最も好ましくは71:28〜60:34である。
【0010】
その他のエチレン性不飽和モノマー(e)としては、炭素数(以下Cと略記)2以上かつ数平均分子量[以下Mnと略記。測定はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による。]1,000未満のもので、Stおよび/またはACNと共重合可能であれば特に制限はなく、下記に示す1官能のもの[不飽和ニトリル(e1)、芳香環含有モノマー(e2)、(メタ)アクリレート(e3)、α−アルケニル基含有化合物の(ポリ)オキシアルキレンエーテルおよび水酸基を有する不飽和エステルの(ポリ)オキシアルキレンエーテル(e4)、その他のエチレン性不飽和モノマー(e5)]および多官能(2またはそれ以上)モノマー(e6)等が使用できる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0011】
(e1)としては、C4〜10、例えばメタクリロニトリル等が挙げられる。
(e2)としては、C8〜14、例えばα−メチルスチレン、ヒドロキシスチレン、クロルスチレン等が挙げられる。
(e3)としては、C4〜27、例えばメチル、ブチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイコシルおよびドコシル(メタ)アクリレート等のアルキル(アルキル基がC1〜24)(メタ)アクリレート;ヒドロキシポリオキシアルキレン(アルキレン基がC2〜8)モノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
なお、(メタ)アクリレートとは、アクリレートおよび/またはメタアクリレートを意味し、以下における(メタ)アクリル酸、(メタ)アリル等も同様であり、以下同様の表記法を用いる。
【0012】
(e4)としては、α−アルケニル基含有化合物のアルキレンオキサイド付加物および水酸基を有する不飽和エステルのアルキレンオキサイド付加物が含まれる。α−アルケニル基含有化合物のアルキレンオキサイド付加物としては、C3〜24の末端不飽和アルコールのアルキレンオキサイド(以下AOと略記)付加物が挙げられ、末端不飽和アルコールとしては、アリルアルコール、2−ブテン−1−オール、3−ブテン−2−オール、3−ブテン−1−オール、1−ヘキセン−3−オールなどが挙げられる。水酸基を有する不飽和エステルのAO付加物としては、C3〜24の水酸基を有する不飽和エステルのAO付加物が挙げられ、水酸基を有する不飽和化合物としては、ヒドロキシアルキル(C2〜12)(メタ)アクリレートが含まれ、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
これらのうち好ましいのはアリルアルコールのAO付加物、ヒドロキシアルキル(C2〜12)(メタ)アクリレートのAO付加物である。AOの付加モル数は、好ましくは1〜9、特に好ましくは1〜6、最も好ましくは1〜3である。
上記AOとしては、C2〜12のものが含まれ、例えばエチレンオキサイド、1,2−プロピレンオキサイド、1,2−、2,3−および1,3−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフランおよび3−メチル−テトラヒドロフラン(以下それぞれEO、PO、BO、THFおよびMTHFと略記 )、1,3−プロピレンオキサイド、イソBO、C5〜12のα−オレフィンオキサイド、置換AO(スチレンオキサイド、エピハロヒドリン等)、並びにこれらの2種以上の併用(ランダム付加および/またはブロック付加)が挙げられる。
AOとしては、C2〜8が好ましく、さらに好ましくはC2〜4、特に好ましくはC2〜3,最も好ましくはPOおよび/またはEOである。
また、AOとしては、単独の使用および2種以上のAOの併用が好ましく、さらに好ましくはPOまたはEOの単独並びにPOおよびEOの併用である。
(e4)のMnは、110〜490が好ましく、下限は、さらに好ましくは120、次にさらに好ましくは160、特に好ましくは170、最も好ましくは180であり、上限は、さらに好ましくは480、次にさらに好ましくは450、特に好ましくは420、最も好ましくは300である。Mnが110以上であると、ポリマーポリオールが低粘度となり取り扱い性の面で好ましく、それから得られるポリウレタンの硬度も良好となり、Mnが490以下であると、それを用いて得られるポリウレタンの硬度が良好である。
【0013】
(e4)のα−アルケニル基または不飽和エステル基の数は、平均1個以上、ポリマーポリオールの粘度低減および後述するポリウレタンの物性の観点から好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜2個、特にに好ましくは1個である。
【0014】
また、(e4)の溶解度パラメーター(以下SP値と略記)は、ポリマーポリオールの粘度低減および後述するポリウレタンの圧縮硬さの観点から好ましくは9.5〜13、さらに好ましくは9.8〜12.5、特にに好ましくは10〜12.2である。
なお、SP値とは、下記に示すとおり凝集エネルギー密度と分子容の比の平方根で表されるものである。

SP値=(△E/V)1/2

ここで△Eは凝集エネルギー密度、Vは分子容を表し、その値は、Robert F.Fedorsらの計算によるもので、例えばポリマー エンジニアリング アンド サイエンス(Polymer engineering and science)第14巻、147〜154頁に記載されている。
【0015】
その他のエチレン性不飽和モノマー(e5) としては、C2〜24、例えば(メタ)アクリル酸等の不飽和カルボン酸;エチレン、プロピレンなどの脂肪族炭化水素モノマー;パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、パーフルオロオクチルエチルアクリレート等のフッ素含有(メタ)アクリレート;ジアミノエチルメタクリレート、モルホリノエチルメタクリレート等の不飽和ニトリル以外の窒素含有モノマー;ビニル変性シリコーン;等が挙げられる。
【0016】
多官能モノマー(e6)としては、C10〜40、例えば、2官能[ジビニルベンゼン、エチレンジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレンオキサイドグリコールジ(メタ)アクリレート等]、3官能[ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等]および4官能[ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等]モノマー;ノルボルネン、シクロペンタジエン、ノルボルナジエン等の環状−オレフィンまたはジエン化合物等が挙げられる。
【0017】
(e1)〜(e6)のうち、ポリマーポリオールの粘度およびポリウレタンの物性の観点から好ましいのは(e3)、(e4)、(e6)、さらに好ましいのは(e4)、(e6)、特に好ましいのは末端不飽和アルコールのPOおよび/またはEO付加物、水酸基を有する不飽和エステルのPOおよび/またはEO付加物、2官能モノマー、最も好ましいのはアリルアルコールのPO付加物、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのPO付加物、ジビニルベンゼンである。
【0018】
(JR)を構成するエチレン性不飽和化合物(E)中のその他のエチレン性不飽和モノマー(e)の割合(重量%)は、通常50以下、ポリマーポリオールの粘度、分散安定性およびポリウレタンの物性の観点から、好ましくは3〜49.9、さらに好ましくは4〜35、とくに好ましくは5〜20である。
【0019】
特にα−アルケニル基含有化合物のポリオキシアルキレンエーテルおよび水酸基を有する不飽和エステルの(ポリ)オキシアルキレンエーテル(e4)の使用量(重量%)は、(E)の重量に基づいて、0.1〜10が好ましく、さらに好ましくは0.5〜8、特に好ましくは1〜6である。この範囲であるとポリマーポリオールが低粘度となり本発明のポリマーポリオールが得られやすい。
【0020】
重合体粒子(JR)の形状は特に限定なく、球状、回転楕円体状、平板状等いずれの形状でもよいが、ポリウレタンの機械物性の観点から、球状が好ましい。
【0021】
(JR)の体積平均粒子径(μm)は、ポリマーポリオールの粘度およびポリウレタン物性の観点から好ましくは0.2〜2.0、さらに好ましくは0.25〜1.5、とくに好ましくは0.3〜0.7である。なお、体積平均粒子径は、後述する方法により測定される。
(JR)の粒子径の範囲(μm)は、ポリマーポリオールの粘度およびポリウレタン物性の観点から好ましくは0.1〜100、さらに好ましくは0.1〜20、とくに好ましくは0.1〜5である。
【0022】
本発明におけるポリオール(PL)は、(PL)中の分子末端水酸基に基づく分子末端1級水酸基の割合が2〜10モル%であり、かつ(PL)の重量に基づく、下記一般式(1)で表される1級水酸基含有分子末端を有するポリオール(PL1)の割合が2〜10%であることを特徴とする。
(PL)中の分子末端水酸基に基づく分子末端1級水酸基の割合は、好ましくは2〜8モル%、さらに好ましくは3〜7モル%、最も好ましくは3.9〜6.9モル%である。該分子末端1級水酸基の割合が2モル%未満では(PL)の反応性および得られるポリウレタンの機械物性が悪くなり、10モル%を超えるとポリウレタンの成形性が悪くなる。ここにおいて、該分子末端1級水酸基の割合は、予め(PL)をエステル化して処理した後に1H−NMR分析法により求められる。
【0023】
また、(PL)の重量に基づく、(PL1)の重量の割合は、好ましくは2〜8%、さらに好ましくは3〜7%である。該(PL1)の割合が2%未満では(PL)の反応性および得られるポリウレタンの機械物性が悪くなり、10%を超えるとポリウレタンの成形性が悪くなる。
【化2】

【0024】
式中、Rはハロゲン原子で置換されていてもよいC1〜10の炭化水素基を表す。
式(1)中のRの具体例としては、直鎖アルキル基(メチル、エチルおよびプロピル基等)、分岐アルキル基(イソプロピルおよび2−エチルヘキシル基等)、(アルキル置換)フェニル基(フェニルおよびp−メチルフェニル基等)、ハロゲン原子置換アルキル基(クロロメチル、ブロモメチル、クロロエチルおよびブロモエチル基等)、ハロゲン原子置換フェニル基(p−クロロ−およびp−ブロモフェニル基等)、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
【0025】
本発明におけるポリオール(PL)には、上記一般式(1)で表される1級水酸基含有分子末端を有するポリオール(PL1)およびそれ以外のポリオール(PL2)が含まれる。
(PL1)は、活性水素含有化合物のAO付加物であって、末端の活性水素にC3以上の1,2−アルキレンオキサイド(以下1,2−AOと略記)が付加されてなり、上記一般式(1)で表される1級水酸基含有分子末端を有するポリオールである。
【0026】
活性水素含有化合物としては、例えば、少なくとも2個(好ましくは2〜8個)の活性水素含有化合物(多価アルコール、多価フェノール、アミン、ポリカルボン酸、リン酸等)や特開2000−344881号公報、特開2005−162791号公報、特開2004−018543号公報、特開2006−016611号公報等に記載の化合物が挙げられる。
C3以上の1,2−AOとしては、前述のAOのうちC3〜12またはそれ以上の1,2−AOが含まれる。具体的には、PO、1,2−ブチレンオキサイド、C5〜12のα−オレフィンオキサイド、置換AO(スチレンオキサイド、エピハロヒドリン等)等が挙げられる。これらのうち、ポリマーポリオールの粘度およびポリウレタンの機械物性の観点から好ましいのは、PO、1,2−ブチレンオキサイド、C5〜12のα−オレフィンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロロヒドリン、さらに好ましいのはPO、1,2−ブチレンオキサイド、C5〜12のα−オレフィンオキサイド、とくに好ましくはPO、1,2−ブチレンオキサイド、最も好ましいのはPOである。
【0027】
(PL1)の水酸基当量およびMnの好ましい範囲は、後述する(PL)と同様である。
【0028】
(PL1)は、特定の触媒(α)の存在下で、活性水素含有化合物にAOを付加することにより製造できる。
(α)としては、特開2000−344881号公報等に記載のものが挙げられ、具体的には、フッ素原子、(置換)フェニル基および/または3級アルキル基が結合したホウ素もしくはアルミニウム化合物であり、例えばホウ素化合物では、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、アルミニウム化合物では、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)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等が挙げられる。
これらのうち1級水酸基含有分子末端の生成及びAO付加の反応速度の観点から好ましいのはトリフェニルボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)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)アルミニウム、さらに好ましいのはトリス(ペンタフルオロフェニル)−ボランおよび−アルミニウムである。
AOの付加条件についても上記公報等に記載の条件と同様でよく、例えば、生成する開環重合体の重量に対して、通常0.0001〜10%、AO付加の反応速度及びポリウレタンを製造する際の反応性の観点から好ましくは0.001〜1%の上記触媒を用い、通常0〜250℃、AO付加の反応速度及びポリウレタンの機械物性の観点から好ましくは20〜180℃で反応させて行うことができる。
【0029】
ポリオール(PL2)としては、(PL1)以外で、ポリマーポリオールの製造に用いられる公知のポリオール(例えば特開2005−162791号公報、特開2004−018543号公報、特開2006−016611号公報に記載のもの)等が使用できる。
(PL2)の具体例としては、例えば、少なくとも2個(好ましくは2〜8個)の活性水素含有化合物(多価アルコール、多価フェノール、アミン、ポリカルボン酸、リン酸等)のAO付加物およびこれらの混合物が挙げられる。これらのうちポリウレタンの機械物性の観点から好ましいのは多価アルコールのAO付加物である。
【0030】
上記AOには前記のものが含まれる。これらのAOのうちポリウレタンの機械物性の観点から好ましいのはC2〜8、さらに好ましいのはEO、PO、1,2−、2,3−および1,3−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、スチレンオキサイドおよびこれらの2種以上の併用(ブロック付加および/またはランダム付加)、とくに好ましいのは、POまたはPOとEOとの併用[EO含量が(PL)の重量に基づいて25%以下、好ましくは1〜20%]である。
【0031】
上記AO付加物の具体例としては、公知の活性水素含有化合物(特開2005−162791号公報等)のPO付加物およびPOと他のAO(好ましいのはEO)を下記の様式で付加したもの、およびこれらの付加物とポリカルボン酸もしくはリン酸とのエステル化物等が挙げられる。
(1)(POブロック)−(他のAOブロック)の順序でブロック付加したもの
(2)[(POブロック)−(他のAOブロック)]2の順序でブロック付加したもの
(3)(他のAOブロック)−(POブロック)−(他のAOブロック)の順序でブロック付加したもの
(4)(POブロック)−(他のAOブロック)−(POブロック)の順序でブロック付加したもの
(5)POおよび他のAOをランダム付加したもの
(6)米国特許第4226756号明細書記載の順序でランダムおよびブロック付加したもの。
【0032】
(PL2)の水酸基当量およびMnの好ましい範囲は、後述する(PL)と同様である。
【0033】
(PL)の水酸基当量は、ポリマーポリオールの粘度およびポリウレタンの機械物性の観点から好ましくは200〜4,000、さらに好ましくは400〜3,000である。
なお、水酸基当量は、JIS K1557−1:2007に準拠して測定される水酸基価[試料1g中の水酸基と当量の水酸化カリウムの重量(mg)]で56100を除することにより算出される。
【0034】
(PL)のMnは、ポリウレタンの機械物性およびポリマーポリオールの粘度、取り扱い性の観点から好ましくは500〜20,000、さらに好ましくは1,200〜15,000、とくに好ましくは2,000〜9,000である。
【0035】
本発明におけるポリオール(PL)は、(PL)中の分子末端水酸基に基づく分子末端1級水酸基の割合2〜10モル%、および(PL)の重量に基づく、前記ポリオール(PL1)の割合2〜10%をいずれも満足することが必要である。分子末端1級水酸基の割合が該範囲内であっても、(PL1)の割合が該範囲の下限未満の場合は、成形性が悪くなり、ポリウレタンフォームの通気性が悪化する。 また、(PL1)の割合が該範囲内であっても、分子末端1級水酸基の割合が該範囲の上限以上の場合は、成形性が悪くなり、ポリウレタンフォームの通気性が悪化する。
【0036】
ポリマーポリオール(A)中の重合体粒子(JR)の含有量(重量%)は(A)の重量に基づいて、ポリウレタンの機械物性および(JR)の凝集防止の観点から、好ましくは35〜60、さらに好ましくは38〜58、特に好ましくは40〜55、最も好ましくは46〜52である。なお、(A)中の(JR)の含有量は、後述する方法で測定される。
【0037】
(A)中のポリオール(PL)の含有量(重量%)は、(JR)の凝集防止およびポリウレタンの機械物性の観点から、好ましくは40〜65、さらに好ましくは42〜62、最も好ましくは45〜60である。
【0038】
(A)の製造方法には下記(1)、(2)の製造方法が含まれる。
(1)(PL)中でエチレン性不飽和化合物(E)を重合させて製造する方法。
(2)エチレン性不飽和化合物(E)を重合させて(JR)を製造した後に、(JR)を(PL)中に分散させて製造する方法。
【0039】
上記(1)の製造方法は、ポリオール(PL)からなる分散媒中で、エチレン性不飽和化合物(E)を重合させる方法である。
重合方法としては、ラジカル重合、配位アニオン重合、メタセシス重合およびディールス・アルダー重合等が挙げられるが、工業的な観点から好ましいのはラジカル重合である。
【0040】
ラジカル重合法としては、種々の方法、例えば分散剤(B)を含む(PL)中で、(E)をラジカル重合開始剤(K)の存在下に重合させる方法(例えば米国特許第3383351号等に記載の方法)等が使用できる。
【0041】
(K)としては、遊離基を生成して重合を開始させる化合物、例えばアゾ化合物および過酸化物(例えば特開2005−162791号公報等に記載のもの)が使用できる。(K)の10時間半減期温度は(E)の重合率および生産性の観点から好ましくは30〜150℃、さらに好ましくは40〜140℃、特に好ましくは50〜130℃である。
【0042】
(K)の使用量(重量%)は、(E)の重合速度およびポリウレタンの機械物性の観点から(E)の重量に基づいて、好ましくは0.05〜20、さらに好ましくは0.1〜5、とくに好ましくは0.2〜2である。
【0043】
分散剤(B)としては、Mnが1,000以上(分散性の観点から好ましくは1,100〜10,000)の種々のもの、例えばポリマーポリオールの製造で使用される公知の分散剤(例えば特開2005−162791号公報等に記載のもの)等を使用することができ、(B)には、StまたはACNと共重合し得るエチレン性不飽和基を有する反応性分散剤、およびStまたはACNとは共重合しない非反応性分散剤が含まれる。
なお本発明において、エチレン性不飽和基を有する反応性分散剤はMn1,000以上であり、Mnが1,000未満の前記その他のエチレン性不飽和モノマー(e)とは区別される。
【0044】
(B)の具体例としては、
〔1〕ポリオール(PL)とエチレン性不飽和化合物を反応させたマクロマータイプの反応性分散剤
エチレン性不飽和基を有する変性ポリエーテルポリオール(例えば特開平08−333508号公報に記載のもの)等;
〔2〕ポリオールとオリゴマーを結合させたグラフトタイプの非反応性分散剤
(PL)との溶解度パラメーターの差が1.0以下の、(PL)親和性セグメント2個以上を側鎖、(E)の重合体との溶解度パラメーターの差が2.0以下の重合体粒子(JR)親和性セグメントを主鎖とするグラフト型重合体(例えば特開平05−059134号公報に記載のもの)等;
〔3〕高分子量ポリオールタイプの非反応性分散剤
(PL)の水酸基の少なくとも一部をメチレンジハライドおよび/またはエチレンジハライドと反応させて高分子量(平均分子量1000〜60,000)化した変性ポリオール(例えば特開平07−196749号公報に記載のもの)等;
〔4〕オリゴマータイプの反応性分散剤
1,000〜30,000の重量平均分子量(以下Mwと略記)[測定はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による。]を有し、少なくとも一部が(PL)に可溶性であるビニルオリゴマーおよび該オリゴマーと前記〔3〕の高分子量化した変性ポリオールを反応させてなるビニル基含有変性ポリオールを併用してなる分散剤(例えば特開平09−77968号公報に記載のもの)等;
〔5〕(PL)と、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する1価の活性水素含有化合物がポリイソシアネートを介して結合されてなる含窒素結合含有不飽和ポリオール(例えば特開2002−308920号公報に記載のもの)等の反応性分散剤等が挙げられる。
これらのうちで(JR)の粒子径の観点から好ましいのは〔1〕、〔4〕および〔5〕さらに好ましいのは〔5〕である。
【0045】
(B)の使用量(重量%)は、(PL)の重量に基づいて、(JR)の粒子径およびポリマーポリオールの粘度の観点から好ましくは2〜20、さらに好ましくは5〜15である。
【0046】
ラジカル重合においては、必要により希釈溶剤(C)を使用してもよい。
(C)としては、芳香族炭化水素(C6〜10、例えばベンゼン、トルエン、キシレン);飽和脂肪族炭化水素(C5〜15、例えばヘキサン、ヘプタン、ノルマルデカン);不飽和脂肪族炭化水素(C5〜30、例えばオクテン、ノネン、デセン);およびその他公知の溶剤(例えば特開2005−162791号公報等に記載のもの)等が使用できる。これらのうちポリマーポリオール(A)の粘度の観点から好ましいのは芳香族炭化水素溶剤である。
(C)の使用量(重量%)は、(E)の重量に基づいて、ポリマーポリオールの粘度およびポリウレタンの機械物性の観点から好ましくは0.1〜50、さらに好ましくは1〜40である。(C)は重合反応終了後に(A)中に残存してもよいが、ポリウレタンの機械物性の観点から重合反応終了後に減圧ストリッピング等により除去するのが望ましい。
【0047】
また、ラジカル重合においては必要により連鎖移動剤(G)を使用してもよい。(G)としては脂肪族チオール(C1〜20、例えばn−ドデカンチオール、メルカプトエタノール)等種々の連鎖移動剤(例えば特開2005−162791号公報等に記載のもの)が使用できる。
(G)の使用量(重量%)は、(E)の重量に基づいて、(A)の粘度およびポリウレタンの機械物性の観点から好ましくは0.01〜2、さらに好ましくは0.1〜1である。
【0048】
ポリマーポリオールの製造方法には、バッチ式重合法および連続重合法等といった種々の(例えば特開2005−162791号公報、特開平8−333508号公報に記載のもの)製造方法が含まれる。バッチ式重合法には、一括重合法、滴下重合法、多段一括重合法等;また、連続重合法には、多段連続重合法等が含まれる。
本発明のポリマーポリオール(A)を得る製造方法として生産性及び粒子径の観点から好ましいのは、バッチ式重合法および連続重合法、さらに好ましいのは多段一括重合法および多段連続重合法である。
多段一括重合法とは、n回(nは2以上の整数)の重合工程を含むバッチ式重合方法であり、下記(I)〜(III)の工程が含まれる。該製造方法は、(I)〜(III)の工程がこの順序で実施されればよく、各工程が実施される反応容器は同一でも異なっていてもいずれでもよい。
(I)工程:エチレン性不飽和化合物(E)、ポリオール(PL)、およびさらに必要により分散剤(B)、希釈溶剤(C)を添加後、ラジカル重合開始剤(K)を投入して重合させ、ベースポリマーポリオール(BA1)を得る工程。
(II)工程:得られた(BAi-1)に(E)、さらに必要により(PL)、(B)、(C)を加えて添加後、(K)を投入して重合させ、ベースポリマーポリオール(BAi)を得る工程[iは2〜(n−1)の整数]。なお、(II)の工程はnが2の場合は実施せず、nが3以上の場合に(n−2)回実施して、(II)工程の最後にベースポリマーポリオール(BAn-1)を得る。
(III)工程:得られた(BAn-1)に(E)、さらに必要により(PL)、(B)、(C)を添加後、(K)を投入して重合させ、ポリマーポリオール(A)を得る工程。
n(重合段数)は、重合を行う工程の数であり、上記(I)、(II)および(III)工程における重合工程の合計数である。
nは、粗大粒子含有量低減および生産性の観点から、好ましくは2〜7、さらに好ましくは2〜5、特に好ましくは3〜4である。
【0049】
ラジカル重合開始剤(K)はそのまま使用してもよいし、希釈溶剤(C)、分散剤(B)および/またはポリオール(PL)に溶解(または分散)させたものを使用してもよい。
【0050】
ポリマーポリオール(A)の前記製造方法(1)、(2)のうち、(2)の製造方法は、重合体粒子(JR)を製造した後、(JR)をポリオール(PL)に分散し、ポリマーポリオールを得る方法であり、例えば下記の方法が挙げられる。
まず、種々の方法(例えば特開平5−148328号公報、特開平8−100006号公報に記載の方法)でエチレン性不飽和化合物を乳化重合または懸濁重合させることにより(JR)分散液を製造する。得られた(JR)分散液を必要により湿式分級機(沈降槽方式、機械式分級機方式、遠心分級機方式等)等を用いて分級処理を行う。こうして得た(JR)を(PL)中に分散させることで本発明のポリマーポリオール(A)を得ることができる。
分散させるに際しては、重合またはその後さらに湿式分級等分級処理して得られた(JR)分散液をそのまま用いてもよいし、(JR)分散液から分散媒を留去した後に用いてもよい。(JR)分散液をそのまま用いる場合は、(JR)分散液とポリオール(PL)を混合した後、分散媒を留去することで本発明のポリマーポリオールが得られる。
また、(JR)分散液から分散媒を留去した後に用いる場合は、(JR)を(PL)に分散させる際、高いせん断をかけて分散させると(JR)の凝集を容易に防ぐことができる。該分散に用いる装置としては、ホモミキサー等、高いシェアをかけることができる分散装置が好ましい。
【0051】
本発明のポリマーポリオール(A)には、必要により溶媒および難燃剤を添加してもよい。 溶媒としては、前述した希釈溶剤(C)と同様の溶媒が使用でき、ポリマーポリオールの粘度等の観点から、不飽和脂肪族炭化水素および芳香族炭化水素が好ましい。
難燃剤としては、種々の難燃剤(例えば特開2005−162791号公報記載のもの)が使用でき、ポリマーポリオールの粘度の観点から好ましいのは、低粘度(100mPa・s以下/25℃)の難燃剤、さらに好ましいのはトリス(クロロエチル)ホスフェートおよびトリス(クロロプロピル)ホスフェートである。
(A)中の溶媒および難燃剤の使用量(重量%)は、(JR)および(PL)の合計重量に基づいて、それぞれ通常10以下、ポリマーポリオールの粘度、ポリウレタンの難燃性、およびポリウレタンの機械物性の観点から好ましくはそれぞれ0.01〜5、さらに好ましくは0.05〜3である。
【0052】
本発明のポリマーポリオール(A)は、ポリウレタン(ポリウレタンエラストマー、ポリウレタンフォーム等)の製造に使用するポリオールとして用いることができる。すなわち、(A)または(A)を含むポリオール成分(Po)およびポリイソシアネートからなるイソシアネート成分(Is)[以下において(Po)と(Is)からなる組成物をポリウレタン形成性組成物と称することがある。]を、公知の方法(例えば特開2004−263192号公報に記載の方法)等で反応させてポリウレタンを得ることができる。
【0053】
ポリオール成分(Po)としては、本発明の(A)以外に、ポリウレタンを製造する際の原料として、本発明の効果を阻害しない範囲で必要によりポリオールおよび(A)以外の公知のポリマーポリオールを使用してもよい。
ポリオールとしては、前述したポリオール(PL)等が使用でき、公知のポリマーポリオールとしては、例えば特開2005−162791号公報等記載のポリマーポリオールが使用できる。
ポリオールの使用量(重量%)は、(A)の重量に基づいて、ポリウレタンの機械物性の観点から適宜調整することができるが、好ましくは1〜1,000である。
(A)以外の公知のポリマーポリオールの使用量(重量%)は、(A)の重量に基づいて、ポリウレタンの機械物性、およびポリウレタン製造装置のストレーナや吐出口の目詰まり低減の観点から好ましくは1〜100である。
【0054】
ポリオール成分(Po)中の(A)の使用量(重量%)は、(Po)の重量に基づいて、得られるポリウレタンの機械物性およびポリオール成分の粘度の観点から好ましくは10〜100、さらに好ましくは15〜90、とくに好ましくは20〜80、最も好ましくは25〜70である。
【0055】
イソシアネート成分(Is)としては、従来からポリウレタンの製造に使用されている公知のポリイソシアネート(例えば特開2005−162791号公報に記載のもの)等が使用できる。
これらのうちでポリウレタンの機械物性の観点から好ましいのは、2,4−および2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、これらの異性体の混合物、粗製TDI(TDIを精製した際の残留物);4,4'−および2,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、これらの異性体の混合物、粗製MDI(MDIを精製した際の残留物);およびこれらのポリイソシアネートより誘導される、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、ビューレット基またはイソシアヌレート基等を含有する変性ポリイソシアネートである。
【0056】
ポリウレタンの製造におけるNCO指数[NCO基と活性水素原子との当量比(NCO基/活性水素原子)×100]は、ポリウレタンの機械物性の観点から適宜調整することができるが、好ましくは80〜140、さらに好ましくは85〜120、とくに好ましくは95〜115である。
【0057】
ポリウレタンの製造に際しては反応を促進させるため、ウレタン化反応に使用される種々の触媒(例えば特開2005−162791号公報に記載のもの)をポリウレタン形成性組成物に含有させることができる。触媒の使用量(重量%)は、ポリウレタン形成性組成物の全重量に基づいて通常10以下、好ましくは0.001〜5である。
【0058】
また、ポリウレタンの製造に際し、種々の発泡剤(例えば特開2006−152188号公報に記載のもの)[水、HFC(ハイドロフルオロカーボン)、HCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)、メチレンクロライド等]をポリウレタン形成性組成物に含有させて、ポリウレタンフォームとすることができる。発泡剤の使用量(重量%)は、ポリウレタンフォームの所望の密度により変えることができ、特に限定はされないが、ポリウレタン形成性組成物の全重量に基づいて通常20以下である。
ポリウレタンフォームを製造する場合、さらに必要により整泡剤をポリウレタン形成性組成物に含有させることができる。 整泡剤としては種々の整泡剤(例えば特開2005−162791号公報に記載のもの)が使用でき、ポリウレタンフォーム中のセル径の均一性の観点から好ましいのはシリコーン界面活性剤(例えばポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体)である。
整泡剤の使用量(重量%)は、ポリウレタン形成性組成物の全重量に基づいて通常5以下、好ましくは0.01〜2である。
【0059】
ポリウレタンの製造において、さらに必要により難燃剤をポリウレタン形成性組成物に含有させることができる。難燃剤としては種々のもの(特開2005−162791号公報に記載のもの、例えばメラミン、リン酸エステル、ハロゲン化リン酸エステル、ホスファゼン)が挙げられる。
難燃剤の使用量(重量%)は、ポリウレタン形成性組成物の全重量に基づいて通常30以下、好ましくは0.01〜10である。
【0060】
ポリウレタンの製造においては、本発明の効果を阻害しない範囲で、さらに必要により反応遅延剤、着色剤、内部離型剤、老化防止剤、抗酸化剤、可塑剤、殺菌剤および充填剤(カーボンブラックを含む)からなる群から選ばれる少なくとも1種のその他の添加剤をポリウレタン形成性組成物に含有させることができる。
【0061】
ポリウレタンの製造は種々の方法(例えば特開2005−162791号公報に記載の方法)で行うことができ、ワンショット法、セミプレポリマー法およびプレポリマー法等が挙げられる。
ポリウレタンの製造には従来から用いられている製造装置(低圧あるいは高圧の機械装置等)を用いることができる。無溶媒の場合は、ニーダーやエクストルーダー等の装置を用いることができる。また、非発泡または発泡ポリウレタンを製造する際には、閉鎖モールドまたは開放モールドを用いることができる。
【実施例】
【0062】
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。なお、以下において、%、部および比は、特に断りのない限り、それぞれ、重量%、重量部および重量比を示す。
【0063】
実施例および比較例に使用した原料の組成、記号等は次のとおりである。
(1)ポリオール
ポリオール(PL−1):グリセリンにPO−EO−POの順にブロック付加させた、水酸基価=56、内部EO単位含量=5%、1級水酸基の比率2モル%のポリオール
ポリオール(PL−2):ペンタエリスリトールにPO−EOの順にブロック付加させた、水酸基価=32、末端EO単位含量=12%、1級水酸基の比率80モル%のポリオール
ポリオール(PL−3):特開2000−344881号公報に準じて製造したグリセリンにPOを付加させた、水酸基価=56、内部EO単位含量=0%、1級水酸基の比率74%のポリオール{(PL−3)の内、74%が1級水酸基含有分子末端を有するポリオール(PL1)に相当する}
ポリオール(PL−4):特許第3943493号公報に準じて製造したグリセリンにPOを付加させた後、EOを付加させた、水酸基価=56.5、末端EO単位含量=16.7%、1級水酸基の比率90%のポリオール
(2)ラジカル重合開始剤
K−1:2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)〔商品名「V−65」、和光純薬工業(株)製〕
K−2:1,1’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)〔商品名「V−59」、和光純薬工業(株)製〕
K−3:1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)〔商品名「V−40」、和光純薬工業(株)製〕
K−4:ジクミル パーオキサイド〔商品名「パークミルD」、日本油脂(株)製〕
(3)分散剤
B−1 :ポリオール(PL−2)0.14モルと2−ヒドロキシエチルメタクリレート0.07モルをTDI0.16モルでジョイントして得られる、水酸基価=20、不飽和基数/含窒素基結合基数=0.22/1の反応性分散剤〔特開2002−308920号公報に記載のもの〕
(4)ポリイソシアネート
TDI−80:商品名「コロネートT−80」〔日本ポリウレタン工業(株)製〕
(5)触媒
触媒A:商品名「ネオスタンU−28」(オクチル酸第1スズ)〔日東化成(株)製〕
触媒B:商品名「DABCO」(トリエチレンジアミン)〔日本乳化剤(株)製〕
(6)整泡剤
商品名「SRX−280A」(ポリエーテル変性ジメチルポリシロキサン)〔東レダウコーニングシリコーン(株)製〕
【0064】
実施例における測定、評価方法は次のとおりである。
<重合体粒子(JR)の含有量:(PC)>
SUS製遠心分離用50ml遠沈管に、ポリマーポリオール約5gを精秤し、ポリマーポリオール重量(W1)とする。メタノール15gを加えて希釈する。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除去する。残留沈降物にメタノール15g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。遠沈管内の残留沈降物を、2,666〜3,999Pa(20〜30torr)で60℃×60分間減圧乾燥し、乾燥した沈降物を重量測定し、該重量を(W2)とする。次式(2)で算出した値を、重合体粒子含有量(重量%)とする。

重合体粒子含有量(重量%)=(W2)×100/(W1) (2)
【0065】
<重合率>
重合率は、仕込みモノマー量に対する各モノマーの残存モノマー含量から算出し求めた。残存モノマー含量は、ガスクロマトグラフ法により、内部標準物質に対する面積比から算出した。具体的な分析方法はスチレンを例に以下に示す。

重合率[重量%]
=100−100×[(残存スチレン含量[%] /(原料中のスチレン仕込量[%]))

残存スチレン含量[%]=L/M ×(内部標準物質に対するファクター)
L=(残存スチレンのピーク面積)/(ポリマーポリオールの重量[g])
M=(内部標準のピーク面積)/(内部標準の重量[g])

内部標準物質に対するファクターは、内部標準物質と同重量にした際の各モノマーのピーク面積を内部標準物質のピーク面積で除したものである。
ガスクロマトグラフの測定条件(スチレンの場合)
ガスクロマトグラフ :GC−14B〔(株)島津製作所製〕
カラム :内径4mmφ、長さ1.6m、ガラス製
カラム充填剤 :ポリエチレングリコール20M〔信和化工(株)製〕
内部標準物質 :ブロモベンゼン〔ナカライテスク(株)製〕
希釈剤 :ジプロピレングリコールモノメチルエーテル 1級〔和光純薬(株)製〕
インジェクション温度 :200℃
カラム温度 :110℃
昇温速度 :5℃/min
カラムファイナル温度 :200℃
試料注入量 :1μl
【0066】
<1級水酸基比率>
(測定方法)
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てよく振り混ぜ25℃で約5分間静置して、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。この分析用試料を1H−NMRで測定する。
ここでの重水素化溶媒とは、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。
(1級水酸基比率の計算方法)
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付近に観測されることから、末端水酸基の1級OH化率は下式により算出する。
1級水酸基比率(モル%)=[r/(r+2s)]×100
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
【0067】
<体積平均粒子径>
50mlのガラス製ビーカーにメタノール30mlを入れ、ポリマーポリオールを2mg投入し、長径2cm、短径0.5cmのスターラーピースを用いてマグネチックスターラーで400rpm×3分間撹拌、混合して均一液とする。混合後、5分間以内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[型番:LA−750、(株)堀場製作所製]を用いて体積基準による体積平均粒子径を測定する。
【0068】
<粘度>
ポリマーポリオールを、BL型粘度計〔東京計器(株)製〕を用いて、3号ローター、12rpmもしくは6rpm、25℃の条件にて測定する。
【0069】
<ポリマーポリオールの白色度>
ポリマーポリオールを、色彩色差計〔コニカミノルタホールディングス(株)製〕を用いて測定する。
【0070】
<評価>
ポリマーポリオールの白色度およびポリウレタンフォームの物性を次の基準で評価し判定した。

☆ 白色度が3以下であり、フォーム物性良好
◎ 白色度が3より大きく、4.5以下であり、フォーム物性良好
○ 白色度が4.5より大きく、5.5以下であり、フォーム物性良好
△ 白色度が5.5より大きく、6.0以下であり、フォーム物性良好
× 白色度が6.0より大きく、またはフォーム物性不良
【0071】
実施例1 [ポリマーポリオール(A−1)の製造]
〔第I工程〕 SUS製耐圧反応容器に、25℃で、ポリオール(PL−1)406部、ポリオール(PL−3)29部、ACN35部、St84部、アリルアルコールPO2.2モル付加物7.6部、ジビニルベンゼン0.36部、分散剤(B−1)44.2部およびキシレン32部を入れ、撹拌下100℃に温度調整した。ここにラジカル重合開始剤(K−1)1.19部、(K−2)0.36部および(K−3)0.12部をキシレン8部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合反応は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BA1−1)を得た。
〔第II工程〕 引き続いて反応容器に、25℃で、ポリオール(PL−1)37部、ポリオール(PL−3)3部、ACN45部、St108部、アリルアルコールPO2.2モル付加物8.5部およびジビニルベンゼン0.46部を入れ、撹拌下、95℃に温度調整した。ここに(K−1)1.53部、(K−2)0.46部および(K−3)0.15部をキシレン11部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合反応は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BA1−2)を得た。
〔第III工程〕 引き続いて反応容器に、25℃で、ACN50部、St120部、アリルアルコールPO2.2モル付加物8.5部およびジビニルベンゼン0.51部を入れ、撹拌下、90℃に温度調整した。ここに(K−1)1.70部、(K−2)0.51部、(K−3)0.17部および(K−4)0.17部をキシレン13部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BA1−3)を得た。(BA1−3)から未反応モノマーとキシレンを2,666〜3,999Pa(20〜30torr)で2時間、減圧下ストリッピングして、ポリマーポリオール(A−1)を得た。上記の方法で(A−1)を測定、評価した。結果を表1に示す。
【0072】
実施例2 [ポリマーポリオール(A−2)の製造]
実施例1において、第I工程で、ポリオール(PL−1)406部およびポリオール(PL−3)29部の代わりに、ポリオール(PL−1)423部およびポリオール(PL−3)12部、第II工程で、ポリオール(PL−1)37部およびポリオール(PL−3)3部の代わりに、ポリオール(PL−1)39部およびポリオール(PL−3)1部を用いた以外は実施例1と同様にして、ポリマーポリオール(A−2)を得た。(A−2)について、実施例1と同様に測定、評価した。結果を表1に示す。
【0073】
実施例3 [ポリマーポリオール(A−3)の製造]
実施例1において、第I工程で、ポリオール(PL−1)406部およびポリオール(PL−3)29の代わりに、ポリオール(PL−1)391部およびポリオール(PL−3)44部、第II工程で、ポリオール(PL−1)37部およびポリオール(PL−3)3部の代わりに、ポリオール(PL−1)36部およびポリオール(PL−3)4部を用いた以外は実施例1と同様にして、ポリマーポリオール(A−3)を得た。(A−3)について、実施例1と同様に測定、評価した。結果を表1に示す。
【0074】
実施例4 [ポリマーポリオール(A−4)の製造]
〔第I工程〕 SUS製耐圧反応容器に、25℃で、ポリオール(PL−1)409部、ポリオール(PL−3)26部、ACN48.2部、St77.4部、アリルアルコールPO2.2モル付加物7.6部、ジビニルベンゼン0.38部、分散剤(B−1)44.2部およびキシレン35.7部を入れ、撹拌下100℃に温度調整した。ここにラジカル重合開始剤(K−1)1.26部、(K−2)0.38部および(K−3)0.13部をキシレン8.8部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合反応は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BA4−1)を得た。
〔第II工程〕 引き続いて反応容器に、25℃で、ポリオール(PL−1)38部、ポリオール(PL−3)2.0部、ACN58.2部、St93.5部、アリルアルコールPO2.2モル付加物8.2部およびジビニルベンゼン0.46部を入れ、撹拌下、95℃に温度調整した。ここに(K−1)1.62部、(K−2)0.46部、および(K−3)0.15部をキシレン10.6部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合反応は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BA4−2)を得た。
〔第III工程〕 連続重合装置(送液ライン、オーバーフローラインを接続したSUS製耐圧反応容器)を準備し、反応容器にあらかじめ、第II工程にて作成したポリマーポリオール(BA4−2)2,400部を仕込み、130℃に昇温した。ついで、(BA4−2)872.1部、ACN63.2部、St101.5部、アリルアルコールPO2.2モル付加物8.2部、ジビニルベンゼン0.49部、キシレン8部、ラジカル重合開始剤(K−2)1.65部の原料混合液をスタティックミキサーを用いてラインブレンドした後、100部/分の速度で後述するオーバーフロー反応液の一部(Z)と合流させ反応容器へ連続的に送液した。一方重合槽からは、反応液を2,100部/分でオーバーフローさせ、オーバーフローさせたポリマーポリオールを含む反応液の一部(Z)は、130℃に冷却しながら反応容器へ入る直前の原料混合液に2,000部/分の速度で合流させて重合槽へ送液した。この操作を連続的に行い、130℃にて重合させポリマーポリオール中間体(BA4−3)を得た。(BA4−3)から未反応モノマーとキシレンを2,666〜3,999Pa(20〜30torr)で2時間、減圧下ストリッピングして、ポリマーポリオール(A−4)を得た。重合体(A−4)について、実施例1と同様に測定、評価した。結果を表1に示す。
【0075】
実施例5 [ポリマーポリオール(A−5)の製造]
実施例1において、第I工程で、ポリオール(PL−1)406部およびポリオール(PL−3)29.0部の代わりに、ポリオール(PL−1)391部およびポリオール(PL−3)44.0部、第II工程で、ポリオール(PL−1)37部およびポリオール(PL−3)3部の代わりに、ポリオール(PL−1)36部およびポリオール(PL−3)4部を用いた以外は実施例1と同様にして、ポリマーポリオール(A−5)を得た。(A−5)について、実施例1と同様に測定、評価した。結果を表1に示す。
【0076】
実施例6 [ポリマーポリオール(A−6)の製造]
〔第I工程〕 SUS製耐圧反応容器に、25℃で、ポリオール(PL−1)406部、ポリオール(PL−3)29部、ACN56.9部、St111.7部、アリルアルコールPO2.2モル付加物7.9部、ジビニルベンゼン0.51部、分散剤(B−1)58.0部およびキシレン31.6部を入れ、撹拌下100℃に温度調整した。ここにラジカル重合開始剤(K−1)1.69部、(K−2)0.51部および(K−3)0.17部をキシレン12部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合反応は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BA6−1)を得た。
〔第II工程〕 引き続いて反応容器に、25℃で、ポリオール(PL−1)37部、ポリオール(PL−3)3部、ACN66.9部、St131.3部、アリルアルコールPO2.2モル付加物8.5部およびジビニルベンゼン0.59部を入れ、撹拌下、95℃に温度調整した。ここに(K−1)1.98部、(K−2)0.59部、および(K−3)0.20部をキシレン13.9部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合反応は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BA6−2)を得た。
〔第III工程〕 引き続いて反応容器に、25℃で、ACN71.9部、St141.1部、アリルアルコールPO2.2モル付加物8.5部およびジビニルベンゼン0.64部を入れ、撹拌下、90℃に温度調整した。ここに(K−1)2.13部、(K−2)0.64部、(K−3)0.21部および(K−4)0.21部をキシレン16部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BA6−3)を得た。(BA6−3)から未反応モノマーとキシレンを2,666〜3,999Pa(20〜30torr)で2時間、減圧下ストリッピングして、ポリマーポリオール(A−6)を得た。前記の測定、評価方法で(A−6)を評価した。結果を表1に示す。
【0077】
実施例7 [ポリマーポリオール(A−7)の製造]
実施例1において、第I工程、第II工程、第III工程で、アリルアルコールPO2.2モル付加物の部数を0部にした以外は実施例1と同様にして、ポリマーポリオール(A−7)を得た。(A−7)について、実施例1と同様に測定、評価した。結果を表1に示す。
【0078】
実施例8 [ポリマーポリオール(A−8)の製造]
〔第1工程〕 温度調節器、バキューム攪拌翼、滴下ポンプ、減圧装置、ジムロート冷却管、窒素流入口および流出口を備えた4口フラスコに、ポリオール(PL−1)239部、ポリオール(PL−4)57部、分散剤(B−1)57.4部およびキシレン124部を投入し、窒素置換後、窒素雰囲気下(重合終了まで)で撹拌下130℃に昇温した。ついで、ポリオール(PL−1)142部、ACN105部、スチレン245部、ジビニルベンゼン0.35部、アリルアルコールPO2.2モル付加物40.3部、分散剤(B−1)17.5部、(K−2)3.50部およびキシレン10.5部を予め混合したモノマー含有混合液(Z1)を滴下ポンプを用いて25部/分の速度で連続的に滴下し、滴下終了後さらに130℃で30分重合させた。さらに、25℃に冷却し、ポリマーポリオール中間体(BA8−1)を得た。
〔第2工程〕 連続重合装置(送液ライン、オーバーフローラインを接続した2LのSUS製耐圧反応容器)を2槽用意し、1槽目のオーバーフローラインを2槽目の重合槽の入口と接続し直列に配置する。1槽目および2槽目の重合槽にそれぞれ、あらかじめポリオール(PL−1)2000部を充液し、130℃に昇温した。ポリマーポリオール中間体(BA8−1)127.8部、ポリオール(PL−1)196部、ポリオール(PL−4)11部、ACN29.0部、スチレン67.7部、ジビニルベンゼン1.21部、アリルアルコールPO2.2モル付加物6.8部、(B−1)29.0部、(K−2)0.97部およびキシレン39.9部を混合した原料混合液(G1−1)をスタティックミキサーを用いてラインブレンドした後、113部/分の送液速度で1槽目の重合槽へ連続的に送液し、重合槽からオーバーフローさせポリマーポリオール中間体(BA8−2)を得た。1槽目の重合槽からオーバーフローさせたポリマーポリオール中間体(BA8−2)は113部/分の送液速度で2槽目の重合槽へ連続的に送液した。
〔第3工程〕 1槽目の重合槽から113部/分の送液速度の速度でオーバーフローさせたポリマーポリオール中間体(BA8−2)とポリオール(PL−1)112部、ポリオール(PL−4)6部、ACN91.8部、スチレン214部、(K−2)3.06部およびキシレン9.2部を混合した原料混合液(G1−2)をスタティックミキサーを用いてラインブレンドした後、96.9部/分の送液速度の速度で2槽目の重合槽へ連続的に送液し、重合槽からオーバーフローさせた反応液をSUS製の受け槽にストックして、ポリマーポリオール中間体(BA8−3)を得た。(BA8−3)から未反応モノマーとキシレンを2,666〜3,999Pa(20〜30torr)で2時間、130〜140℃減圧下でストリッピングして、ポリマーポリオール(A−8)を得た。(A−8)について、実施例1と同様に測定、評価した。結果を表1に示す。
【0079】
比較例1 〔ポリマーポリオール(R−1)の製造〕
〔第I工程〕 SUS製耐圧反応容器に、25℃で、ポリオール(PL−1)316部、ポリオール(PL−3)4部、ACN45.0部、St108.7部、ジビニルベンゼン0.46部、分散剤(B−1)54.4部およびキシレン22.7部を入れ、撹拌下100℃に温度調整した。ここにラジカル重合開始剤(K−1)1.53部、(K−2)0.46部および(K−3)0.15部をキシレン11部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合反応は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BAR1−1)を得た。
〔第II工程〕 引き続いて反応容器に、25℃で、ポリオール(PL−1)39部、ポリオール(PL−3)1部、ACN55.0部、St131.9部およびジビニルベンゼン0.56部を入れ、撹拌下、95℃に温度調整した。ここに(K−1)1.87部、(K−2)0.56部、および(K−3)0.19部をキシレン13.1部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合反応は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BAR1−2)を得た。
〔第III工程〕 引き続いて反応容器に、25℃で、ACN60.0部、St143.9部およびジビニルベンゼン0.61部を入れ、撹拌下、90℃に温調した。ここに(K−1)2.04部、(K−2)0.61部、(K−3)0.20部および(K−4)0.20部をキシレン15.3部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BAR1−3)を得た。(BAR1−3)から未反応モノマーとキシレンを2,666〜3,999Pa(20〜30torr)で2時間、減圧下ストリッピングして、ポリマーポリオール(R−1)を得た。前記の測定、評価方法で(R−1)を評価した。結果を表1に示す。
【0080】
比較例2 〔ポリマーポリオール(R−2)の製造〕
〔第I工程〕 SUS製耐圧反応容器に、25℃で、ポリオール(PL−1)377部、ポリオール(PL−3)73.0部、ACN100.0部、St34.6部、アリルアルコールPO2.2モル付加物7.4部、ジビニルベンゼン0.40部、分散剤(B−1)43.8部およびキシレン32.5部を入れ、撹拌下100℃に温度調整した。ここにラジカル重合開始剤(K−1)1.35部、(K−2)0.40部および(K−3)0.13部をキシレン9部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合反応は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BAR2−1)を得た。
〔第II工程〕 引き続いて反応容器に、25℃で、ポリオール(PL−1)34部、ポリオール(PL−3)6部、ACN110.0部、St38.1部、アリルアルコールPO2.2モル付加物7.7部およびジビニルベンゼン0.44部を入れ、撹拌下、95℃に温度調整した。ここに(K−1)1.48部、(K−2)0.44部、および(K−3)0.15部をキシレン10.4部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合反応は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BAR2−2)を得た。
〔第III工程〕 引き続いて反応容器に、25℃で、ACN115.0部、St39.8部、アリルアルコールPO2.2モル付加物7.7部およびジビニルベンゼン0.46部を入れ、撹拌下、90℃に温度調整した。ここに(K−1)1.55部、(K−2)0.46部、(K−3)0.15部および(K−4)0.15部をキシレン11.6部に溶解させた液を5秒間で仕込んで混合し、重合を開始させた。ラジカル重合開始剤溶液投入後、重合は1分以内に速やかに開始し、約6分で最高到達温度約160℃に到達した。該温度に到達してから150〜170℃で約10分間熟成させた後、25℃に冷却して、ポリマーポリオール中間体(BAR2−3)を得た。(BAR2−3)から未反応モノマーとキシレンを2,666〜3,999Pa(20〜30torr)で2時間、減圧下ストリッピングして、ポリマーポリオール(R−2)を得た。前記の方法で(R−2)を測定、評価した。結果を表1に示す。
【0081】
比較例3 〔ポリマーポリオール(R−3)の製造〕
実施例1の第I工程にて得られた(H−1)から未反応モノマーとキシレンを実施例1と同様の方法にて減圧下ストリッピングして、ポリマーポリオール(R−3)を得た。(R−3)について、実施例1と同様に測定、評価した。結果を表1に示す。
【0082】
比較例4 〔ポリマーポリオール(R−4)の製造〕
実施例1において、第I工程でポリオール(PL−1)413部およびポリオール(PL−3)22部の代わりに、ポリオール(PL−1)435部、第II工程で、ポリオール(PL−1)38部およびポリオール(PL−3)2部の代わりに、ポリオール(PL−1)40部を用いた以外は実施例1と同様にして、ポリマーポリオール(R−4)を得た。(R−4)について、実施例1と同様に測定、評価した。結果を表1に示す。
【0083】
【表1】

【0084】
実施例9〜16、比較例5〜8 [ポリウレタンフォームの製造]
実施例1〜8で得られたポリマーポリオール(A−1〜A−8)および比較例1〜4で得られた比較のポリマーポリオール(R−1〜R−4)を使用し、表2記載の配合比で、以下に示す発泡処方によりポリウレタンフォームを製造した。これらのフォームの物性を下記の方法により評価した。結果を表2に示す。
<発泡処方>
〔1〕 ポリマーポリオール、ポリオール(PL−1)およびポリイソシアネートをそれぞれ25±2℃に温度調整した。
〔2〕 ポリマーポリオール、ポリオール(PL−1)、整泡剤、水、触媒の順で容量1Lのステンレス製ビーカーに仕込み、25℃±2℃で撹拌混合し、直ちにポリイソシアネートを加え、撹拌機〔ホモディスパー、特殊機化(株)製〕を用いて撹拌した(撹拌条件:2,000rpm×8秒間)。
〔3〕 撹拌停止後、25×25×10cmの木箱(25℃±2℃)に混合したビーカー内容物を投入して発泡させ、ポリウレタンフォームを得た。
【0085】
【表2】

【0086】
<フォーム物性の評価方法>
(1)密度(kg/m3):JIS K6400−1997〔項目5〕に準拠。
(2)25%ILD(硬度)(kgf/314cm2):JIS K6382−1995〔項目5.3〕に準拠。
(3)引張強度(kgf/cm2):JIS K6301−1995〔項目3〕に準拠。
(4)引裂強度(kgf/cm):JIS K6301−1995〔項目9〕に準拠
(5)切断伸度(%):JIS K6301−1995〔項目3〕に準拠
(6)圧縮永久歪(%):JIS K6382−1995〔項目5.5〕に準拠。
(7)通気性(cc/cm2/s):JIS K6400−7:2004に準拠。
【0087】
表1および表2の結果から、比較例1のポリマーポリオールは実施例1〜8のポリマーポリオールに比べて、1級水酸基の比率は同等であるが、PL1含量が低く、フォーム物性が低下していることがわかる。特にフォーム硬さを表す25%ILDの値と通気性の値が極めて低い値となっていることがわかる。また、比較例2のポリマーポリオールに関しては、1級水酸基の比率及びPL1含量が高いため発泡後シュリンクし、フォーム物性の測定が不可能であった。なお、比較例2のポリマーポリオールは、ACNの含有量が多いため、ポリマーポリオールの白色度が極めて悪い。また、比較例3のポリマーポリオールは、重合体粒子含量が少なく、フォーム物性のうちフォーム硬さを表す25%ILDの値が極めて低い値となっており、1級水酸基の比率も高いため、フォーム物性のうち通気性の値が低い値となっている。比較例4のポリマーポリオールは、PL1含量が低く、1級水酸基の比率も低いため、フォーム物性のうち25%ILDの値が極めて低い値となっている。
なお、通常ポリウレタンフォームの物性としては、25%ILD、引張強度、引裂強度、切断伸度及び通気性は数値が大きいほど、また、圧縮永久歪は数値が小さいほど良好であることを表す。
【産業上の利用可能性】
【0088】
本発明のポリマーポリオール(A)は、低粘度で、かつポリウレタンの機械物性を向上させることから、フォーム(軟質、硬質、半硬質フォーム等)、エラストマー、RIM成形品等ポリウレタン全般に幅広く好適に使用できる。特に、ポリウレタンフォームの製造に用いる場合には、ポリウレタンフォームの各物性をバランス良く調整でき、好適である。
本発明のポリウレタン形成性組成物から形成されるポリウレタンは、各種の幅広い用途に使用されるが、とくにポリウレタンフォームとして自動車内装部品や家具の室内調度品等に好適に用いられる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エチレン性不飽和化合物(E)を構成単位とする重合体粒子(JR)がポリオール(PL)中に含有されてなるポリマーポリオールにおいて、(PL)中の分子末端水酸基に基づく分子末端1級水酸基の割合が2〜10モル%であり、かつ、(PL)の重量に基づく、下記一般式(1)で表される1級水酸基含有分子末端を有するポリオール(PL1)の割合が2〜10%であることを特徴とするポリマーポリオール(A)。
【化1】

〔式中、Rはハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10の炭化水素基を示す。]
【請求項2】
重合体粒子(JR)の含有量がポリマーポリオール(A)の重量に基づいて40〜60%である請求項1に記載のポリマーポリオール。
【請求項3】
エチレン性不飽和化合物(E)が、(E)の重量に基づいて0.1〜40重量%のアクリロニトリルを含有してなる請求項1又は2記載にポリマーポリオール(A)。
【請求項4】
エチレン性不飽和化合物(E)が、0.1〜10重量%の末端不飽和アルコール(炭素数3〜24)のアルキレン(アルキレン基の炭素数2〜8)オキサイド付加物を含有してなる請求項1〜3のいずれかに記載のポリマーポリオール。
【請求項5】
ポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させることからなるポリウレタンの製造方法において、ポリオール成分が請求項1〜4のいずれかに記載のポリマーポリオールをポリオール成分の重量に基づいて、10〜100重量%含有することを特徴とするポリウレタンの製造方法。
【請求項6】
請求項1〜4のいずれか記載のポリマーポリオールをポリオール成分の重量に基づいて、10〜100重量%含有してなるポリオール成分とイソシアネート成分から形成されてなるポリウレタン。

【公開番号】特開2008−266601(P2008−266601A)
【公開日】平成20年11月6日(2008.11.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−65889(P2008−65889)
【出願日】平成20年3月14日(2008.3.14)
【出願人】(000002288)三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Fターム(参考)】