JP5019011B2 - Polyurethane resin composition and molded product thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、優れた耐ブリード性、Si原子凝集性、諸物性と低摩擦性のポリウレタン硬化物の得られるポリウレタン樹脂組成物及びそれを用いて得られる成形物に関する。 The present invention relates to a polyurethane resin composition from which a polyurethane cured product having excellent bleeding resistance, Si atom aggregation, physical properties and low friction properties can be obtained, and a molded product obtained by using the polyurethane resin composition.
近年、オルガノポリシロキサン化合物は、低摩擦性、熱安定性、撥水性、消泡性、離型性等の界面特性に優れているため、塗料、成型品等の合成樹脂の性能改良のために、例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、反応性基含有ジメチルポリシロキサン、ポリエーテル変性オルガノポリシロキサン等の改質剤が添加使用されている。 In recent years, organopolysiloxane compounds have excellent interfacial properties such as low friction, thermal stability, water repellency, antifoaming, and releasability, so that the performance of synthetic resins such as paints and molded products can be improved. , for example, dimethyl polysiloxane, methylphenyl polysiloxane, reactive group-containing dimethyl polysiloxane, modifiers and polyether-modified organopolysiloxane is used added.
しかしながら、これらは樹脂との相溶性が不十分で、耐熱性が不十分であるために使用範囲が限定されていた。そこでこれらの欠点を改良する目的でポリシロキサンとグリセリンモノアリルエーテルとの付加反応物にラクトンを付加したラクトン変性オルガノポリシロキサン化合物が提案されている(例えば特許文献1参照)。
しかし、このものは、ラクトンがグリセリンモノアリルエーテルの複数の水酸基に反応して複数のポリラクトン鎖を有するため架橋構造が多くなり、ウレタン化反応する際に第1級水酸基と第2級水酸基が混在しているため反応性がばらつくこと、さらにポリオールとの相溶性が悪いため、ポリウレタン樹脂用原料として使用が困難であった。However, these have insufficient compatibility with the resin, and their heat resistance is insufficient, so the range of use has been limited. Therefore, a lactone-modified organopolysiloxane compound in which a lactone is added to an addition reaction product of polysiloxane and glycerin monoallyl ether has been proposed for the purpose of improving these disadvantages (see, for example, Patent Document 1).
However, in this product, the lactone reacts with a plurality of hydroxyl groups of glycerin monoallyl ether to have a plurality of polylactone chains, so that a cross-linked structure increases, and a primary hydroxyl group and a secondary hydroxyl group are mixed during the urethanization reaction. Therefore, it has been difficult to use as a raw material for polyurethane resin because the reactivity varies and the compatibility with polyol is poor.
また、ポリイソシアネートとポリオールを必須成分とするポリウレタン樹脂組成物を単に成形に用いただけでは、得られる成形物は耐摩擦性に劣っていた。かかる問題を改善するために、そのため、ウレタンポリマー中にオルガノポリシロキサンを導入することが提案されている(例えば特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2の技術は、確かに耐摩擦性に関して若干の改善はあるものの、オルガノポリシロキサンとポリオールとの相溶性に劣るため、得られる成形物においてブリードが起こりやすく、特にワンショット法による成形でそのような不具合が顕著であった。
Moreover, if the polyurethane resin composition containing polyisocyanate and polyol as essential components was merely used for molding, the resulting molded product was inferior in friction resistance. In order to improve this problem, it has been proposed to introduce organopolysiloxane into the urethane polymer (see, for example, Patent Document 2).
However, although the technique of Patent Document 2 certainly has some improvement in friction resistance, it is inferior in the compatibility between the organopolysiloxane and the polyol, so that the resulting molded product tends to bleed , particularly by the one-shot method. Such defects were prominent in molding.
以上のように、ポリオールとの相溶性が改善され、且つワンショット法でもプレポリマー法でも何れの成形法においても、ポリウレタン樹脂用原料として良好に使用できるポリシロキサン鎖含有ポリオール(以下シリコーンポリオールと言う)の開発が望まれていた。 As described above, the compatibility with polyol is improved, and a polysiloxane chain-containing polyol (hereinafter referred to as silicone polyol) that can be used well as a raw material for polyurethane resin in any one of the one-shot method, the prepolymer method, and the molding method. ) Was desired.
本発明の目的は、ポリウレタン樹脂原料であるポリオールとの相溶性に優れ、かつイソシアネート基との反応性に優れるシリコーンポリオールを用いることで、ワンショット法及びプレポリマー法の何れの方法でも成形でき、ポリウレタン成形品になった際の耐ブリード性、Si原子凝集性、諸物性、低摩擦性に優れるポリウレタン樹脂組成物及びその成形物を提供することにある。 The purpose of the present invention is to use a silicone polyol having excellent compatibility with a polyol that is a polyurethane resin raw material and excellent reactivity with an isocyanate group, and can be molded by any one of the one-shot method and the prepolymer method, An object of the present invention is to provide a polyurethane resin composition excellent in bleed resistance, Si atom aggregation, various physical properties, and low friction when it becomes a polyurethane molded product, and a molded product thereof.
本発明者は、ポリウレタン樹脂用シリコーンポリオールについて鋭意研究した結果、特定ポリシロキサンにラクトンモノマーを特定量付加したシリコーンポリオールがポリオールとの相溶性に優れ、ポリウレタン樹脂原料として使用した場合、耐ブリード性、Si原子凝集性、諸物性、低摩擦性とに優れたポリウレタン硬化物を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent research on silicone polyols for polyurethane resins, the present inventors found that silicone polyols obtained by adding a specific amount of lactone monomers to specific polysiloxanes are excellent in compatibility with polyols, and when used as polyurethane resin raw materials, bleeding resistance, The present inventors have found that a polyurethane cured product excellent in Si atom aggregation, various physical properties, and low friction properties can be obtained, and completed the present invention.
即ち、本発明は、(A)ポリイソシアネート、(B)ポリオールとを含有するポリウレタン樹脂組成物において、ポリオール(B)が、片末端に第1級水酸基を2個有し、且つ、他端に反応性基を有さないオルガノポリシロキサンの前記水酸基にラクトンモノマーを各々5〜10モル開環付加重合したラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(B1)0.01〜5質量%とその他のポリオール(B2)95〜99.99質量%とを含有することを特徴とするポリウレタン樹脂組成物を提供するものである。 That is, the present invention relates to a polyurethane resin composition containing (A) polyisocyanate and (B) polyol, wherein the polyol (B) has two primary hydroxyl groups at one end and at the other end. Lactone-modified one-end type silicone polyol (B1) of 0.01 to 5% by mass obtained by ring-opening addition polymerization of lactone monomer to the hydroxyl group of organopolysiloxane having no reactive group and other polyol (B2 And 95 to 99.99% by mass. A polyurethane resin composition is provided.
本発明は、ポリウレタン樹脂原料であるポリオールとの相溶性に優れる特定のポリシロキサンにラクトンモノマーを特定量付加したシリコーンポリオールの特定量と他のポリオールの特定量とを使用することで、ワンショット成形でき、ポリウレタン成形物になった際の耐ブリード性、Si原子凝集性、諸物性、低摩擦性に優れるポリウレタン樹脂硬化物が、ワンショット成形法及びプレポリマー成形法の何れの方法でもできることから、ポリウレタン樹脂原料として有用なポリウレタン樹脂組成物を提供することができる。 The present invention uses a specific amount of a silicone polyol obtained by adding a specific amount of a lactone monomer to a specific polysiloxane excellent in compatibility with a polyol, which is a polyurethane resin raw material, and a specific amount of another polyol, thereby allowing one-shot molding. The polyurethane resin cured product excellent in bleed resistance, Si atom aggregation, various physical properties, and low friction when it becomes a polyurethane molded product can be produced by either the one-shot molding method or the prepolymer molding method. A polyurethane resin composition useful as a polyurethane resin raw material can be provided.
前記ポリオール(B)は、片末端に第1級水酸基を2個有し、且つ、他端に反応性基を有さないオルガノポリシロキサンの前記水酸基にラクトンモノマーを各々5〜10モル開環付加重合したラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(B1)0.01〜5質量%とその他のポリオール(B2)95〜99.99質量%とを含有するものである。0.01質量%より少ないとポリウレタン樹脂に低摩擦性を付与することができないし、5質量%より多いと分離する傾向が出てくるので、好ましくない。 In the polyol (B), 5 to 10 moles of ring-opening addition of lactone monomer is added to the hydroxyl group of the organopolysiloxane having two primary hydroxyl groups at one end and no reactive group at the other end. It contains 0.01 to 5% by mass of polymerized lactone-modified one-end type silicone polyol (B1) and 95 to 99.99% by mass of other polyols (B2). If it is less than 0.01% by mass, low friction cannot be imparted to the polyurethane resin, and if it exceeds 5% by mass, it tends to be separated, which is not preferable.
本発明で使用するオルガノポリシロキサンは、片末端に第1級水酸基を2個有し、且つ、他端に反応性基を有さないオルガノポリシロキサンである。前記オルガノポリシロキサンは、好ましくは分子量1000〜4000のものであり、特に好ましくは分子量2000〜4000のものである。また、水酸基価が、好ましくは20〜60mgKOH/g、酸価が好ましくは0.5mgKOH/g以下のものである。 The organopolysiloxane used in the present invention is an organopolysiloxane having two primary hydroxyl groups at one end and no reactive group at the other end . The organopolysiloxane preferably has a molecular weight of 1000 to 4000, and particularly preferably has a molecular weight of 2000 to 4000. The hydroxyl value is preferably 20 to 60 mgKOH / g, and the acid value is preferably 0.5 mgKOH / g or less.
前記オルガノポリシロキサンの分子量が1000以上であれば、本発明のウレタン樹脂組成物に低摩擦性等の優れた効果を付与しやすいことから好ましい。また、分子量が4000以下であれば、前記ラクトンモノマーと前記オルガノポリシロキサンの反応が円滑に進行し、未反応第1級水酸基が低減されることから好ましい。
しかしながら、前記オルガノポリシロキサンの分子量が4000より大きい場合には、前記ラクトンモノマーと前記オルガノポリシロキサンの反応がうまく進行せず2ピークとなり、未反応第1級水酸基が多くなってしまう傾向があり、好ましくない。また、分子量が1000より小さい場合には、オルガノポリシロキサンの効果である低摩擦性等の効果をウレタン樹脂組成物に付与し難くなる傾向があり、好ましくない。If the molecular weight of the organopolysiloxane is 1000 or more, it is preferable because excellent effects such as low friction are easily imparted to the urethane resin composition of the present invention. Moreover, if the molecular weight is 4000 or less, the reaction between the lactone monomer and the organopolysiloxane proceeds smoothly and unreacted primary hydroxyl groups are reduced, which is preferable.
However, when the molecular weight of the organopolysiloxane is greater than 4000, the reaction between the lactone monomer and the organopolysiloxane does not proceed well, resulting in two peaks and a tendency to increase the number of unreacted primary hydroxyl groups. It is not preferable. Moreover, when molecular weight is smaller than 1000, there exists a tendency for it to become difficult to provide effects, such as the low friction property which is the effect of organopolysiloxane, to a urethane resin composition, and is not preferable.
但し、本発明でいう分子量とは、下記計算式にて求める値をいう。
分子量=(56100×2)/(水酸基価+酸価)However, the molecular weight referred to in the present invention refers to a value determined by the following calculation formula.
Molecular weight = (56100 × 2) / (hydroxyl value + acid value)
本発明で使用するラクトンモノマーとは、例えば、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、γ−クロトノラクトン等が挙げられ、好ましくはε−カプロラクトンである。前記オルガノポリシロキサンとの反応に際しては、ラクトンモノマーを前記オルガノポリシロキサン中の第1級水酸基1個あたり5〜10モルを開環付加重合ことが好ましい。更に、ラクトンモノマーを8モルずつオルガノポリシロキサンの片側の2個の第1級水酸基に付加重合させることが好ましい。ラクトンモノマーがオルガノポリシロキサンの有する第1級水酸基1個あたり5モルより少ない場合、未反応第1級水酸基が多くなってしまうので、ウレタン原料として反応上好ましくない。一方、10モルより多い場合、得られたポリウレタン樹脂の粘度が高くなってしまいハンドリング性に劣る。 Examples of the lactone monomer used in the present invention include β-propiolactone, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, γ-crotonolactone, and preferably ε-caprolactone. Wherein upon reaction with the organopolysiloxane, it ring-opening addition polymerization of primary hydroxyl group per 5-10 moles in the organopolysiloxane lactone monomer. Furthermore, it is preferable to carry out addition polymerization of the lactone monomer by two moles to two primary hydroxyl groups on one side of the organopolysiloxane. When the lactone monomer is less than 5 moles per primary hydroxyl group of the organopolysiloxane, unreacted primary hydroxyl groups increase, which is not preferable as a urethane raw material. On the other hand, when the amount is more than 10 mol, the viscosity of the obtained polyurethane resin becomes high and the handling property is inferior.
前記ラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(B1)は、系中温度80〜140℃で触媒の存在下で行うことで製造される。更に好ましくは、80〜120℃である。系中温度が80℃より低い場合、反応速度が遅くなり長時間の合成が必要となる。又系中の温度が140℃より高い場合、片末端に第1級水酸基を2個有し、且つ、他端に反応性基を有さないオルガノポリシロキサンが分解してしまい所望のラクトン変性片末端型シリコーンポリオールが得られない。 The lactone-modified one-end type silicone polyol (B1) is produced by carrying out in the system at a temperature of 80 to 140 ° C. in the presence of a catalyst. More preferably, it is 80-120 degreeC. When the temperature in the system is lower than 80 ° C., the reaction rate becomes slow and a long-time synthesis is required. When the temperature in the system is higher than 140 ° C., an organopolysiloxane having two primary hydroxyl groups at one end and no reactive group at the other end is decomposed to produce a desired lactone-modified piece. A terminal type silicone polyol cannot be obtained.
前記の触媒とは、好ましくは錫系触媒で、特に好ましくはトリス−2−エチルヘキサン酸ブチル錫である。その際、系中触媒の濃度は、前記ラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(B1)の合成原料の合計質量に対して、好ましくは100〜500ppmである。 The catalyst is preferably a tin-based catalyst, and particularly preferably butyltin tris-2-ethylhexanoate. At that time, the concentration of the catalyst in the system is preferably 100 to 500 ppm with respect to the total mass of the synthesis raw material of the lactone-modified one-end type silicone polyol (B1).
ラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(B1)を製造するには、反応容器に片末端に第1級水酸基を2個有し、且つ、他端に反応性基を有さない分子量1000〜4000のオルガノポリシロキサン及び触媒を投入し、系中温度80〜140℃とし、ラクトンモノマーをオルガノポリシロキサンの水酸基1個あたり5〜10モルとなるように窒素ガス雰囲気下に投入して、好ましくは6〜24時間、より好ましくは8〜15時間反応を行い、不揮発分が99.5質量%以上となったら反応終了とする。その後、シリコーンポリオールを取り出せば良い。 In order to produce a lactone-modified one-end type silicone polyol (B1), an organoorganism having a molecular weight of 1000 to 4000 having two primary hydroxyl groups at one end and no reactive group at the other end in the reaction vessel. A polysiloxane and a catalyst are added, the temperature in the system is set to 80 to 140 ° C., and a lactone monomer is charged in a nitrogen gas atmosphere so as to be 5 to 10 mol per hydroxyl group of the organopolysiloxane, preferably 6 to 24 The reaction is performed for a period of time, more preferably 8 to 15 hours, and the reaction is terminated when the nonvolatile content reaches 99.5% by mass or more. Thereafter, the silicone polyol may be taken out.
前記ラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(B1)は、好ましくは、水酸基価と酸価を用い前記計算式にて求めた分子量が2500〜6000である。前記ラクトン変性片末端型シリコーンポリオール((B1)の分子量がかかる範囲であれば、優れた低摩擦性を付与でき、且つハンドリング性にも劣ることもなく、好ましい。 The lactone-modified one-end type silicone polyol (B1) preferably has a molecular weight of 2500 to 6000 determined by the above formula using a hydroxyl value and an acid value. When the molecular weight of the lactone-modified one-end type silicone polyol ((B1) is within such a range, excellent low friction properties can be imparted and handling properties are not inferior.
前記ラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(B1)の具体例としては、下記の一般式(1)で表される化合物が挙げられる。
尚、下記一般式(1)中のR1は炭素原子数1〜4のアルキル基、R2はメチル基又はフェニル基を、mは1〜4、nは20〜40の繰り返し単位数を表す。Specific examples of the lactone-modified one-terminal silicone polyol (B1) include compounds represented by the following general formula (1).
In the following general formula (1), R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 2 represents a methyl group or a phenyl group, m represents 1 to 4, and n represents the number of repeating units of 20 to 40. .
前記ポリオール(B)は、前記ラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(B1)と他のポリオール(B2)とを混合してポリオール(B)とし、ポリイソシアネート(A)と反応することで、ポリウレタン樹脂硬化物とされる。その際の製造方法としては、予めポリオール(B)とポリイソシアネート(A)とをウレタンプレポリマーとして活性水素含有化合物を含む硬化剤の添加で硬化しプレポリマー成形しても良いし、ポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、必要により鎖伸長剤を混合してワンショット成形しても良い。 The polyol (B) is a polyurethane resin cured by mixing the lactone-modified one-end silicone polyol (B1) and another polyol (B2) to form a polyol (B) and reacting with the polyisocyanate (A). It is assumed to be a thing. As a manufacturing method at that time, the polyol (B) and the polyisocyanate (A) may be cured in advance by adding a curing agent containing an active hydrogen-containing compound as a urethane prepolymer, and may be prepolymer molded. A), polyol (B), and, if necessary, a chain extender may be mixed for one-shot molding.
前記ポリイソシアネート(A)とは、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネートまたはこれらの混合物、m−もしくはp−フェニレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、テトラメチレン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、4,4’−ジフエニルメタン−ジイソシアネート、3,3’−ジメチル−ジフェニルメタン−4,4−ビフェニレンジイソシアネート、3,3−ジクロル−4,4−ビフェニレンジイソシアネート、4,4−ビフェニレンジイソシアネートまたは1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリジンシイソシアネート、イホソロンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、トルイジンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、及びジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネートおよびこれらの各種誘導体が挙げられる。また、下記のポリオールと、前記いずれかのポリイソシアネートとを反応させた末端がイソシアネート基であるウレタンプレポリマーも挙げられる。 Examples of the polyisocyanate (A) include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate or a mixture thereof, m- or p-phenylene diisocyanate, p-xylene diisocyanate, ethylene diisocyanate, tetramethylene- 1,4-diisocyanate, hexamethylene-1,6-diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane-diisocyanate, 3,3'-dimethyl-diphenylmethane-4,4-biphenylene diisocyanate, 3,3-dichloro-4,4- Biphenylene diisocyanate, 4,4-biphenylene diisocyanate or 1,5-naphthalene diisocyanate, tolidine diisocyanate, ifosolone diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, toluidine Isocyanates, crude diphenylmethane diisocyanate, and diphenylmethane diisocyanate are triphenylmethane triisocyanate and their various derivatives. Moreover, the urethane prepolymer whose terminal which made the following polyol and one of the said polyisocyanates react is an isocyanate group is also mentioned.
前記その他のポリオール(B2)とは、種々のポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリラクトンポリエステルポリオール或いは通常のポリエステルポリオール、即ち、多価アルコールと多価カルボン酸とを触媒の存在下で縮合反応してエステル結合を有したものも含まれる。前記その他のポリオールは、好ましくは、水酸基価と酸価より求めた分子量が600〜6000のものであり、特に好ましくは600〜3000である。 The other polyols (B2) are various polyether polyols, polycarbonate polyols, polylactone polyester polyols or ordinary polyester polyols, that is, polycondensation alcohols and polycarboxylic acids are subjected to a condensation reaction in the presence of a catalyst. Those having an ester bond are also included. The other polyols preferably have a molecular weight of 600 to 6000, particularly preferably 600 to 3000, determined from the hydroxyl value and the acid value.
前記その他のポリオール(B2)の分子量がかかる範囲であれば、前記ラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(B1)と前記その他のポリオール(B2)を混合した場合、分離が起こらず、優れた強伸度を有する成形物が得られ、好ましい。
しかしながら、前記その他のポリオール(B2)の分子量が600より小さい場合は、前記ラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(B1)と前記その他のポリオール(B2)を混合した時に、分離が起こる傾向にあり、好ましくない。また、前記その他のポリオール(B2)の分子量が6000より大きい場合は、優れた強伸度を発現し得る成形物が得られ難い傾向にあり、好ましくない。If the molecular weight of the other polyol (B2) is within such a range, when the lactone-modified one-end type silicone polyol (B1) and the other polyol (B2) are mixed, separation does not occur, and excellent high elongation A molded product having the following is obtained, which is preferable.
However, when the molecular weight of the other polyol (B2) is smaller than 600, separation tends to occur when the lactone-modified one-end silicone polyol (B1) and the other polyol (B2) are mixed. Absent. On the other hand, when the molecular weight of the other polyol (B2) is larger than 6000, it tends to be difficult to obtain a molded product that can exhibit excellent strength and elongation.
前記のポリエステルポリオールとは、多価アルコールと多価カルボン酸とを触媒の存在下で縮合反応してエステル結合を有したものであればいずれのものでもよく、ポリエーテルエステルポリオール、ポリカーボネートポリエステルポリオール等も含まれる。前記ポリエステルポリオールは、好ましくは水酸基価と酸価により求めた分子量が、600〜6000のものであり、特に好ましくは600〜3000である。 The polyester polyol may be any one as long as it has an ester bond by condensation reaction of polyhydric alcohol and polyvalent carboxylic acid in the presence of a catalyst, such as polyether ester polyol, polycarbonate polyester polyol, etc. Is also included. The polyester polyol preferably has a molecular weight determined by a hydroxyl value and an acid value of 600 to 6000, particularly preferably 600 to 3000.
前記多価アルコールとしては、好ましくは主鎖炭素数2〜15の直鎖グリコール、具体的にはエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,5−ペンタメチルグリコール、1,6−ヘキサメチレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼンもしくはp−キシレングリコールなどのグリコール類の炭化水素を主鎖にするものである。炭素原子総数が好ましくは3〜34、より好ましくは3〜17のもので、例えば1,2−プロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ジ−1,2−プロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,3,5−ペンタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル−2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロパネート、ネオペンチルグリコール、2−ノルマルブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、3−エチル−1,5−ペンタンジオール、3−プロピル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、3−オクチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、3−ミリスチル−1,5−ペンタンジオール、3−ステアリル−1,5−ペンタンジオール、3−フエニル−1,5−ペンタンジオール、3−(4−ノニルフェニル)−1,5−ペンタンジオール、3,3−ビス(4−ノニルフェニル)−1,5−ペンタンジオール、1,2−ビス(ヒドロキシメチル)シクロプロパン、1,3−ビス(ヒドロキシエチル)シクロブタン、1,3−ビス(ヒドロキシメチル)シクロペンタン、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)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシプロピル)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシエチル)シクロヘブタン、1,4−ビス(ヒドロキシメトキシ)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシエトキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(4’−ヒドロキシメトキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4’−ヒドロキシエドキシシクロヘキシル)プロパン、トリメチロールプロパンなどが挙げられ、これらを単独、または2種以上で用いることができる。 The polyhydric alcohol is preferably a linear glycol having 2 to 15 main chain carbon atoms, specifically ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,5-pentamethyl. The main chain is a hydrocarbon such as glycol, 1,6-hexamethylene glycol, bishydroxyethoxybenzene or p-xylene glycol. The total number of carbon atoms is preferably 3 to 34, more preferably 3 to 17, such as 1,2-propylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, di-1,2-propylene glycol, 1, 2-butylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,3-butylene glycol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,3 , 5-pentanetriol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl-2,2-dimethyl-3 -Hydroxypropanate, neopentyl glycol, 2-normalbutyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 3-ethyl-1,5-pen Diol, 3-propyl-1,5-pentanediol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 3-octyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 3- Myristyl-1,5-pentanediol, 3-stearyl-1,5-pentanediol, 3-phenyl-1,5-pentanediol, 3- (4-nonylphenyl) -1,5-pentanediol, 3,3 -Bis (4-nonylphenyl) -1,5-pentanediol, 1,2-bis (hydroxymethyl) cyclopropane, 1,3-bis (hydroxyethyl) cyclobutane, 1,3-bis (hydroxymethyl) cyclopentane 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 1,4-bis (hydroxyethyl) cyclohexane, 1,4-bis Hydroxypropyl) cyclohexane, 1,4-bis (hydroxyethyl) cyclohebutane, 1,4-bis (hydroxymethoxy) cyclohexane, 1,4-bis (hydroxyethoxy) cyclohexane, 2,2-bis (4′-hydroxymethoxycyclohexyl) ) Propane, 2,2-bis (4′-hydroxyedoxycyclohexyl) propane, trimethylolpropane and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.
前記多価アルコール成分としては、水酸基数3以上の化合物を併用できる。併用し得る化合物としては、一般にポリエステルポリオールに使用されるものであればよく、例えば、グリセリン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミンなどの多官能ポリヒドロキシ化合物が挙げられる。 As the polyhydric alcohol component, a compound having 3 or more hydroxyl groups can be used in combination. The compound that can be used in combination may be any compound that is generally used for polyester polyols, and examples thereof include polyfunctional polyhydroxy compounds such as glycerin, hexanetriol, triethanolamine, pentaerythritol, and ethylenediamine.
前記多価カルボン酸とは、例えばコハク酸、マレイン酸、アジピン酸、グルタル酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナメチレンジカルボン酸、1,10−デカメチレンジカルボン酸、1,11−ウンデカメチレンジカルボン酸、1,12−ドデカメチレンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、又、芳香族系ジカルボン酸としては例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸又はそれらの無水物、メチルエステル等のエステル誘導体等を単独あるいは2種以上併用して用いることができる。工業的見地からは主にアジピン酸が使用される。トール油脂肪酸の重合によって得られるダイマー酸等も使用できる。トール油脂肪酸としてはオレイン酸、リノール酸等の不飽和酸とパルチミン酸、ステアリン酸等の混合物である。 Examples of the polyvalent carboxylic acid include succinic acid, maleic acid, adipic acid, glutaric acid, pimelic acid, speric acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,9-nonamethylene dicarboxylic acid, and 1,10-decamethylene dicarboxylic acid. 1,11-undecamethylene dicarboxylic acid, 1,12-dodecamethylene dicarboxylic acid, dodecanedicarboxylic acid, and aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, hexahydroterephthalic acid, hexahydro Isophthalic acid, their anhydrides, ester derivatives such as methyl ester, etc. can be used alone or in combination of two or more. From an industrial point of view, adipic acid is mainly used. Dimer acid obtained by polymerization of tall oil fatty acid can also be used. The tall oil fatty acid is a mixture of an unsaturated acid such as oleic acid or linoleic acid and palmitic acid or stearic acid.
前記ポリエーテルポリオールとは、活性水素を2個以上、好ましくは2〜6個有する化合物、例えば、前記多価アルコール、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、ソルビトール、マンニトール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール等にアルキレンオキサイドに対し、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイド類を単独又は2種以上、好ましくは2〜9モル付加重合して得られるポリオールである。その水酸基価により求めた分子量は、好ましくは300〜6000であり、特に好ましくは600〜3000である。また、水酸基価は好ましくは20〜750である。 The polyether polyol is a compound having 2 or more, preferably 2-6 active hydrogens, for example, the polyhydric alcohol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, mannitol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol. For example, it is a polyol obtained by addition polymerization of alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide or the like alone or in combination of 2 to 9 moles with respect to alkylene oxide. The molecular weight determined by the hydroxyl value is preferably 300 to 6000, particularly preferably 600 to 3000. The hydroxyl value is preferably 20 to 750.
前記ポリラクトンポリエステルポリオールとしては、例えば、ε−カプロラクトン等のラクトン類を開環重合して得られるラクトン系ポリエステルジオール類も用いる事が出来る。このラクトン系ポリエステルジオール類としては、先に述べた多価アルコールにε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン等の一種又は二種以上を付加重合させたものがいずれも使用出来る。 As the polylactone polyester polyol, for example, lactone polyester diols obtained by ring-opening polymerization of lactones such as ε-caprolactone can also be used. Examples of the lactone polyester diols include those obtained by addition polymerization of one or more of ε-caprolactone, δ-valerolactone, β-methyl-δ-valerolactone and the like to the polyhydric alcohol described above. Can be used.
前記ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、低分子ポリオールとジアルキルカーボネートとを縮合反応させ得られるものである。前記低分子ポリオールとしては、例えば1,6−ヘキサンジオール、1,5−ペンタンジオール等が挙げられる。また、ジアルキルカーボネートとしては、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート等が挙げられる。 As said polycarbonate polyol, for example, a low molecular polyol and a dialkyl carbonate can be obtained by a condensation reaction. Examples of the low molecular polyol include 1,6-hexanediol and 1,5-pentanediol. Examples of the dialkyl carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate.
また、ポリカーボネートポリオールとしては、例えばポリカーボネートポリオールに更にラクトンを開環付加重合して得られるラクトン変性ポリカーボネートポリオールや、他のポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオール等とポリカーボネートポリオールとを共縮合させた共縮合ポリカーボネートポリオールが挙げられる。 Examples of the polycarbonate polyol include a lactone-modified polycarbonate polyol obtained by further ring-opening addition polymerization of a lactone to the polycarbonate polyol, and a co-condensed polycarbonate polyol obtained by co-condensing a polycarbonate polyol with another polyester polyol or polyether polyol. Is mentioned.
前記鎖伸長剤とは、好ましくは、炭素数2〜10の低分子量直鎖ジオール、ジアミン化合物が使用される。その代表例としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、2,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、2,2’−ジメチル−1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、1,5ペンタメチレングリコール、1,6−ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサン1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4ジオール、シクロヘキサン−1,4ジメタノールなどの単独あるいは混合物、;エチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、イソホロンジアミン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、1,2−プロパンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン等のアミン化合物、及びヒドラジン、酸ヒドラジド等のヒドラジン類が挙げられる。特に1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパンが好ましい。 As the chain extender, a low molecular weight linear diol or diamine compound having 2 to 10 carbon atoms is preferably used. Typical examples thereof include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 2,3-butylene glycol, 1,4-butylene glycol, 2,2′-dimethyl-1,3-propanediol. , Diethylene glycol, 1,5 pentamethylene glycol, 1,6-hexamethylene glycol, cyclohexane 1,4-diol, cyclohexane-1,4 diol, cyclohexane-1,4 dimethanol, or the like; ethylenediamine, 1, 6-hexamethylenediamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, isophoronediamine, 4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 3,3′-dimethyl-4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1, - propanediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, 3,3'-dichloro-amine compounds such as, and hydrazine, hydrazine such as acid hydrazide. In particular, 1,4-butanediol and trimethylolpropane are preferable.
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、ウレタンエラストマーのみならず水性ポリウレタン樹脂、水系ポリウレタン樹脂とすることができる。このポリウレタン樹脂組成物は、水分散するために親水性基として、アニオン性基、カチオン性基、及びノニオン性基等からなる群から選ばれる1種以上を導入するものである。この際、触媒を用いて製造されたポリエステルポリオールに親水性基を持つ鎖伸長剤を使用しても良いし、触媒を用いて製造したポリエステルポリオールの原料として親水性基を含むグリコール及び/または親水性基を含む二塩基酸を一部使用することで親水化したポリエステルポリオールを製造して使用し、公知の手法を用いて水系あるいは水性ポリウレタン樹脂組成物することができる。 The polyurethane resin composition of the present invention can be not only a urethane elastomer but also an aqueous polyurethane resin or a water-based polyurethane resin. This polyurethane resin composition introduces at least one selected from the group consisting of an anionic group, a cationic group, and a nonionic group as a hydrophilic group in order to disperse in water. At this time, a chain extender having a hydrophilic group may be used for the polyester polyol produced using the catalyst, and a glycol and / or hydrophilic group containing a hydrophilic group as a raw material for the polyester polyol produced using the catalyst. A polyester polyol hydrophilized by partially using a dibasic acid containing a functional group can be produced and used, and a water-based or aqueous polyurethane resin composition can be obtained using a known technique.
その製造方法としては、例えば、(i)触媒を用いて製造された親水性基を含有しないポリエステルポリオールを使用し、イソシアネート基と反応し得る水酸基、アミン基を一分子内に少なくとも1つ以上含み、且つアニオン性基、カチオン性基、及びノニオン性基からなる群から選ばれる一分子中に一つ以上の親水性基を含む化合物を使用し、水系あるいは水性ポリウレタン樹脂を製造する方法、 The production method includes, for example, (i) using a polyester polyol containing no hydrophilic group produced using a catalyst, and containing at least one hydroxyl group or amine group capable of reacting with an isocyanate group in one molecule. And a method for producing an aqueous or aqueous polyurethane resin using a compound containing one or more hydrophilic groups in one molecule selected from the group consisting of an anionic group, a cationic group, and a nonionic group,
(ii)アニオン性基、カチオン性基、及びノニオン性基やそれら中和塩に代表される親水性基を含有するポリオール及び/又は前記親水性基を含有するポリカルボン酸もしくはそのエステル誘導体を必須成分とするポリオールとジカルボン酸とを使用して、触媒を用いて親水性基を含有するポリエステルポリオールを製造し、これを使用した水系あるいは水性ポリウレタン樹脂を製造する方法を採用することができる。 (Ii) An anionic group, a cationic group, a nonionic group, a polyol containing a hydrophilic group represented by a neutralized salt thereof, and / or a polycarboxylic acid containing the hydrophilic group or an ester derivative thereof is essential. A method for producing a polyester polyol containing a hydrophilic group using a catalyst using a polyol and dicarboxylic acid as components and producing an aqueous or aqueous polyurethane resin using the polyester polyol can be employed.
前記親水性基としてのアニオン性基は、カルボキシル基、カルボキシレート基、スルホン酸基、スルホネート基等が好ましく挙げられ、カチオン性基は、3級アミノ基、その一部又は全てを酸性化合物で中和するか、もしくは4級化剤で4級化したものが好ましく挙げられ、ノニオン性基は、ポリオキシアルキレン構造を有するものであり、例えば、ポリエチレングリコール及びその共重合体が好ましく挙げられる。 Preferred examples of the anionic group as the hydrophilic group include a carboxyl group, a carboxylate group, a sulfonic acid group, and a sulfonate group. The cationic group is a tertiary amino group, part or all of which is an acidic compound. Preferred are those that are summed or quaternized with a quaternizing agent, and the nonionic group has a polyoxyalkylene structure. For example, polyethylene glycol and copolymers thereof are preferred.
前記アニオン性基、カチオン性基は、それらの一部または全部が種々の塩基性化合物或いは酸性化合物によって中和されているものでも良いし、カチオン性基としての3級アミノ基を4級化剤で4級化したものでもよい。 The anionic group and cationic group may be partially or wholly neutralized with various basic compounds or acidic compounds, or a tertiary amino group as a cationic group may be converted into a quaternizing agent. The quaternized product may be used.
前記アニオン性基を含有するポリエステルポリオールとしては、例えばカルボキシル基含有ポリエステルポリオールや、スルホン酸基含有ポリエステルポリオールを挙げることができる。 Examples of the polyester polyol containing an anionic group include a carboxyl group-containing polyester polyol and a sulfonic acid group-containing polyester polyol.
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、種々のポリウレタンの製造方法、例えば、ワンショット法、プレポリマー法または準プレポリマー法等の方法、さらに、バルク重合、溶液重合、エマルジョン重合、乳化重合等が使用できる。生産方式も従来から公知の方法でよく、スラブ方式、ダブルコンベア方式、ホットキュアー方式、コールドキュアー方式、RIM方式、開放モールドによる成形、複合材との一体成形、現場施工方式、スプレー方式、キャスティング方式、注入、塗布、含浸等の方法が使用できる。製造の際には、ポリイソシアネートとポリオールとをモル比(NCO/(OH+NH2))が0.8〜1.1で反応することが好ましい、より好ましくは1.0〜1.05である。また、公知のウレタン化触媒、界面活性剤、その他の助剤等を、ポリウレタン樹脂を製造する際に一般的に用いられる添加量で使用することができる。The polyurethane resin composition of the present invention can be used for various polyurethane production methods, for example, one-shot method, prepolymer method or quasi-prepolymer method, as well as bulk polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization, emulsion polymerization, etc. it can. The production method may be a conventionally known method, such as a slab method, a double conveyor method, a hot cure method, a cold cure method, a RIM method, molding by an open mold, an integral molding with a composite material, an on-site construction method, a spray method, a casting method. Methods such as injection, coating, and impregnation can be used. In the production, the polyisocyanate and the polyol are preferably reacted at a molar ratio (NCO / (OH + NH 2 )) of 0.8 to 1.1, more preferably 1.0 to 1.05. Moreover, a well-known urethanization catalyst, surfactant, another adjuvant, etc. can be used in the addition amount generally used when manufacturing a polyurethane resin.
更に、本発明のポリウレタン樹脂組成物は、必要により、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤、充填剤、着色剤、強化剤、離型剤、難燃剤等を添加し得る。さらに、他の熱可塑性ポリウレタンエラストマーや、それ以外の汎用熱可塑性樹脂、例えば、ABS樹脂、AS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド等を本発明によるウレタン樹脂組成物の効果を損なわない範囲で添加し得る。本発明の組成物には、界面活性剤、触媒、安定剤、及び顔料から選ばれた各種添加剤を含有しても良い。 Furthermore, the polyurethane resin composition of the present invention may be added with an antioxidant, an ultraviolet absorber, a hydrolysis inhibitor, a filler, a colorant, a reinforcing agent, a release agent, a flame retardant, etc., if necessary. Furthermore, other thermoplastic polyurethane elastomers and other general-purpose thermoplastic resins such as ABS resin, AS resin, vinyl chloride resin, polyamide and the like can be added within a range not impairing the effect of the urethane resin composition according to the present invention. . The composition of the present invention may contain various additives selected from surfactants, catalysts, stabilizers, and pigments.
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、熱可塑性エラストマー(TPU)、熱硬化性エラストマー(TSU)、水性ポリウレタン樹脂、ラジカル硬化性ウレタン樹脂として使用でき、成形材料、接着剤、粘着剤、塗料、発泡体、シーリング剤、光硬化性樹脂等のあらゆる分野のポリウレタン製品に使用可能である。具体的用途は、糸、フィルム、シート、ベルト、ホース、ロール、タイヤ、防振材、パッキン、靴底等の3次元成形物、さらに、人工皮革、合成皮革、軟質・硬質発泡体、繊維材料、工業材料、電機電子材料、光学材料、医療材料、土木建設材料等多くの分野に使用することができる。 The polyurethane resin composition of the present invention can be used as a thermoplastic elastomer (TPU), a thermosetting elastomer (TSU), an aqueous polyurethane resin, or a radical curable urethane resin, and can be used as a molding material, an adhesive, an adhesive, a paint, and a foam. It can be used for polyurethane products in various fields such as sealing agents and photo-curing resins. Specific applications include three-dimensional molded products such as yarns, films, sheets, belts, hoses, rolls, tires, anti-vibration materials, packings, and shoe soles, as well as artificial leather, synthetic leather, soft / hard foams, and textile materials. It can be used in many fields such as industrial materials, electrical and electronic materials, optical materials, medical materials, and civil engineering materials.
以下、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、これらに限定するものではない。また、文中の「部」、「%」は質量基準であるものとする。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, it is not limited to these. In addition, “part” and “%” in the sentence are based on mass.
合成例1(ラクトン16モル付加変性片末端型シリコーンポリオールの合成)
窒素導入管、温度計、冷却管、攪拌装置を備えた1リットル4つ口フラスコに下記構造式(2)〔式中のn=33〕の片末端に第1級水酸基を2個有し、且つ、他端に反応性基を有さないオルガノポリシロキサン(水酸基価:41.1mgKOH/g 酸価:0.05mgKOH/g)500g、ε−カプロラクトン335g、反応触媒としてトリス−2−エチルヘキサン酸ブチル錫0.250gを仕込み、窒素を通じながら100℃、13時間で反応させた。(反応終点は不揮発分(NV)を適宜測定し、NVが99.5%以上となった時を終点とした。)
13時間反応後、NVは99.7%に到達したので、ラクトン変性片末端型シリコーンポリオール(一級水酸基あたりラクトン8モル付加物、Lc/Siポリオールとも言う)をフラスコから取り出した。反応物の水酸基価は24.4mgKOH/g、酸価0.55mgKOH/gで、常温(25℃)では白色固体、100℃では透明液体であるものを得た。GPC測定による分子量分布は正規分布を示し、13C−NMR測定によるオルガノポリシロキサンの未反応1級水酸基の割合は、5%であった(即ち、ε−カプロラクトンと反応した1級水酸基は95%)。
Synthesis Example 1 (Synthesis of Lactone 16-Mole Addition-Modified Single-Terminal Silicone Polyol)
A 1-liter four-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, a thermometer, a cooling tube, and a stirring device has two primary hydroxyl groups at one end of the following structural formula (2) [n = 33 in the formula] Moreover, 500 g of organopolysiloxane having no reactive group at the other end (hydroxyl value: 41.1 mg KOH / g, acid value: 0.05 mg KOH / g), ε-caprolactone 335 g, tris-2-ethylhexanoic acid as a reaction catalyst 0.250 g of butyltin was charged and reacted at 100 ° C. for 13 hours while passing nitrogen. (The reaction end point was determined by appropriately measuring the nonvolatile content (NV), and the end point was determined when NV was 99.5% or more.)
After the reaction for 13 hours, NV reached 99.7%, and the lactone-modified one-end type silicone polyol (8 mol lactone adduct per primary hydroxyl group, also referred to as Lc / Si polyol) was taken out from the flask. The reaction product had a hydroxyl value of 24.4 mgKOH / g, an acid value of 0.55 mgKOH / g, and obtained a white solid at room temperature (25 ° C.) and a transparent liquid at 100 ° C. The molecular weight distribution by GPC measurement shows a normal distribution, and the proportion of unreacted primary hydroxyl groups of organopolysiloxane by 13 C-NMR measurement was 5% (that is, 95% of primary hydroxyl groups reacted with ε-caprolactone). ).
合成例2、3及び比較合成例1
表1に示す配合で、合成例1と同様にして、ラクトン12モル、20モル及び4モル変性片末端型シリコーンポリオールを合成した。これらのシリコーンポリオールは、一級水酸基1個あたり6モル付加物と10モル付加物及び2モル付加物である。得られたLc/Siポリオールの性状を表1に示す。Synthesis Examples 2 and 3 and Comparative Synthesis Example 1
In the same manner as in Synthesis Example 1, lactone 12 mol, 20 mol, and 4 mol modified one-end silicone polyols were synthesized with the formulation shown in Table 1. These silicone polyols are 6 mol adduct, 10 mol adduct and 2 mol adduct per primary hydroxyl group. The properties of the obtained Lc / Si polyol are shown in Table 1.
尚、評価法は以下のとおり。
<不揮発分>
金属シャーレに試料1gを取りトルエンを5ml加え、107.5℃で1時間乾燥後の残量を求めた。
不揮発分(%)=〔(B−C)/(A−C)〕×100
但し、 A:金属シャーレ+乾燥前の試料の質量(g)
B:金属シャーレ+乾燥後の試料の質量(g)
C:金属シャーレの質量The evaluation method is as follows.
<Nonvolatile content>
1 g of a sample was taken in a metal petri dish, 5 ml of toluene was added, and the remaining amount after drying at 107.5 ° C. for 1 hour was determined.
Nonvolatile content (%) = [(BC) / (AC)] × 100
However, A: Metal Petri dish + Mass of the sample before drying (g)
B: Mass of the metal petri dish + sample after drying (g)
C: Mass of metal petri dish
<水酸基価>
試料に無水酢酸及びピリジンからなるアセチル化剤を加えた後、115℃×1時間アセチル化した。次いで水を加え過剰の無水酢酸を酢酸に分解し、アセトン、トルエンを加えた後、N/2水酸化カリウムエチルアコール溶液を用いて酢酸を中和滴定した。
水酸基価(mgKOH/g)=〔(B−T)×F×28.05/S〕+AN
但し、B:空試験におけるN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液の滴下量(ml)
T:本試験におけるN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液の滴下量(ml)
F:N/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液の力価
S:試料採取量(g)
N:mol/リットル
AN:試料の酸価<Hydroxyl value>
An acetylating agent consisting of acetic anhydride and pyridine was added to the sample, and then acetylated at 115 ° C. for 1 hour. Next, water was added to decompose excess acetic anhydride into acetic acid, acetone and toluene were added, and then neutralization titration was performed using N / 2 potassium hydroxide ethyl alcohol solution.
Hydroxyl value (mgKOH / g) = [(BT) × F × 28.05 / S] + AN
However, B: Drop amount of N / 2 potassium hydroxide ethyl alcohol solution in the blank test (ml)
T: Drop amount of N / 2 potassium hydroxide ethyl alcohol solution in this test (ml)
F: titer of N / 2 potassium hydroxide ethyl alcohol solution S: sampling amount (g)
N: mol / liter AN: acid value of the sample
<酸価>
試料に中性溶媒(トルエン/メタノール)を加え溶解した後、0.1N水酸化カリウムエチルアルコール溶液で中和滴定した。
酸価(mgKOH/g)=V×F×5.611/S
但し、V:0.1N水酸化カリウムエチルアルコール溶液の滴下量(ml)
F:0.1N水酸化カリウムエチルアルコール溶液の力価
S:試料採取量(g)
N:mol/リットル<Acid value>
The sample was dissolved by adding a neutral solvent (toluene / methanol), and then neutralized with a 0.1N potassium hydroxide ethyl alcohol solution.
Acid value (mgKOH / g) = V × F × 5.661 / S
V: Drop amount of 0.1N potassium hydroxide ethyl alcohol solution (ml)
F: Potency of 0.1N potassium hydroxide ethyl alcohol solution S: Sampling amount (g)
N: mol / liter
<分子量乖離率>
片末端ジオール型オルガノポリシロキサンの水酸基価、酸価、及びε−カプロラクトン/片末端ジオール型オルガノポリシロキサンのモル比から計算により求めた目標分子量と、得られた樹脂の水酸基価、酸価から計算により求めた実験分子量から乖離率を求めた。
分子量乖離率(%)=〔(目標分子量−実験分子量)/目標分子量〕×100
但し、分子量=(56100×2)/(水酸基価+酸価)<Molecular weight deviation rate>
Calculated from the hydroxyl value and acid value of one-end diol type organopolysiloxane and the target molecular weight calculated from the molar ratio of ε-caprolactone / one-end diol type organopolysiloxane, and the hydroxyl value and acid value of the resulting resin. The divergence rate was determined from the experimental molecular weight determined by the above.
Molecular weight deviation rate (%) = [(target molecular weight−experimental molecular weight) / target molecular weight] × 100
However, molecular weight = (56100 × 2) / (hydroxyl value + acid value)
<未反応第1級水酸基の割合(ラクトンと反応しなかったオルガノポリシロキサンの第1級水酸基の割合)>
試料を重クロロホルムに溶解させ、常法により13C−NMRを測定した。65.5ppm(ラクトンと反応しなかった第1級水酸基に隣接する炭素)に表れるピークと62・0ppm(ラクトンと反応した第1級水酸基に隣接する炭素)に表れるピークから計算した。
未反応第1級水酸基の割合(%)=〔65.5ppmピーク面積/(65.5ppmピーク面積+62.0ppmピーク面積)〕×100
<Ratio of unreacted primary hydroxyl group (ratio of primary hydroxyl group of organopolysiloxane not reacted with lactone)>
A sample was dissolved in deuterated chloroform, and 13 C-NMR was measured by a conventional method. It was calculated from a peak appearing at 65.5 ppm (carbon adjacent to the primary hydroxyl group that did not react with lactone ) and a peak appearing at 62.0 ppm (carbon adjacent to the primary hydroxyl group reacted with lactone).
Unreacted primary hydroxyl group ratio (%) = [65.5 ppm peak area / (65.5 ppm peak area + 62.0 ppm peak area)] × 100
<GPC測定による分子量分布>
試料をテトラヒドロフラン(THF)に溶解させ(0.4%溶液)、ゲルパーミッションクロマトグラフ分析を行った。得られたチャートの形状を評価した。
[測定条件] 溶離液:THF、カラム:TSKgel、流量:1.0ml/min
カラム:TSKgelG5・4・3・2、検出器:RI<Molecular weight distribution by GPC measurement>
The sample was dissolved in tetrahydrofuran (THF) (0.4% solution) and subjected to gel permeation chromatography analysis. The shape of the obtained chart was evaluated.
[Measurement conditions] Eluent: THF, Column: TSKgel, Flow rate: 1.0 ml / min
Column: TSKgel G5, 4, 3, 2, Detector: RI
(相溶性試験)
合成例1、比較合成例1のラクトン変性片末端型シリコーンポリオール及び未変性の2個の第1級水酸基を片末端に有するオルガノポリシロキサンを各種ポリオールに3質量%添加して、70℃×4日間放置し、目視で観察・評価した。(Compatibility test)
3 mass% of lactone-modified one-end type silicone polyol of Synthesis Example 1 and Comparative Synthesis Example 1 and organopolysiloxane having two unmodified primary hydroxyl groups at one end are added to various polyols at 70 ° C. × 4 It was left for days and observed and evaluated visually.
(評価)
××:上層に分離液3mm以上あり
× :上層に分離液1mm以上3mm未満あり
○ :分離なし(Evaluation)
XX: Separation liquid 3 mm or more in the upper layer X: Separation liquid 1 mm or more and less than 3 mm in the upper layer ○: No separation
PTMG:ポリテトラメチレングリコールポリエーテルポリオール
BG/AAポリエステルポリオール:1,4−ブタンジオールとアジピン酸とのポリエステルポリオール
BG・HG/AAポリエステルポリオール:1,4−ブタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールとアジピン酸とのポリエステルポリオール
3MPD/AAポリエステルポリオール:3−メチル−1,5−ペンタンジオールとアジピン酸とのポリエステルポリオール
ポリカプロラクトンポリオール:エチレングリコールを開始剤としたε−カプロラクトン付加ポリエステルポリオール
ポリカーボネートポリオール:1,6−ヘキサンジオールとジメチルカーボネートからなるポリカーボネートポリオール
未変性:2個の第1級水酸基を片末端に有するオルガノポリシロキサンPTMG: Polytetramethylene glycol polyether polyol BG / AA polyester polyol: Polyester polyol BG / HG / AA polyester polyol of 1,4-butanediol and adipic acid: 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol Polyester polyol with adipic acid 3MPD / AA polyester polyol: Polyester polyol with 3-methyl-1,5-pentanediol and adipic acid Polycaprolactone polyol: ε-caprolactone-added polyester polyol polycarbonate polyol with ethylene glycol as initiator Polycarbonate polyol consisting of 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate Unmodified: Organopolysiloxane having two primary hydroxyl groups at one end Sun
実施例1(プレポリマー法)
(ウレタンプレポリマーの合成)
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 483.0gを2リットルフラスコに入れ、エチレングリコールを開始剤としたε−カプロラクトン付加ポリエステルポリオール(分子量2000) 1000gと合成例1のラクトン変性片末端型シリコーンポリオール 16.7gを混合し、窒素雰囲気下、70℃で約5時間反応を行った。NCO当量が525になる様に微量の4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート又はε−カプロラクトン付加ポリエステルポリオールを添加(調整)してシリコーン含有ウレタンプレポリマーを得た。Example 1 (Prepolymer method)
(Synthesis of urethane prepolymer)
483.0 g of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate was placed in a 2 liter flask, 1000 g of ε-caprolactone-added polyester polyol (molecular weight 2000) using ethylene glycol as an initiator, and 16.7 g of the lactone-modified one-end silicone polyol of Synthesis Example 1 Were mixed and reacted at 70 ° C. for about 5 hours under a nitrogen atmosphere. A small amount of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate or ε-caprolactone-added polyester polyol was added (adjusted) so that the NCO equivalent was 525 to obtain a silicone-containing urethane prepolymer.
(ウレタンエラストマーの作成)
80℃に温調したシリコーン含有ウレタンプレポリマー 400gと50℃に温調した1,4−ブタンジオール/トリメチロールプロパンの70/30(質量比)混合物を 32.6g混合し、遠心成形機に注型して140℃×1時間の条件で硬化させた後、二次キュアーを110℃×16時間の条件で行い2mm厚のウレタンエラストマーシートを得た。(Creation of urethane elastomer)
400 g of silicone-containing urethane prepolymer adjusted to 80 ° C. and 32.6 g of a 70/30 (mass ratio) mixture of 1,4-butanediol / trimethylolpropane adjusted to 50 ° C. were poured into a centrifugal molding machine. After being molded and cured under conditions of 140 ° C. × 1 hour, secondary curing was performed under the conditions of 110 ° C. × 16 hours to obtain a 2 mm thick urethane elastomer sheet.
実施例2(ワンショット法)
(ポリオールコンパウンドの調製)
ε−カプロラクトン付加ポリエステルポリオール(分子量2000)1000g、合成例1のラクトン変性片末端型シリコーンポリオール16.7g、1,4−ブタンジオール/トリメチロールプロパンの70/30(質量比)混合物122.1gを2リットルフラスコで混合(70℃×10分)したポリオールコンパウンドを調製した。
(ウレタンエラストマーの作成)
70℃に温調したポリオールコンパウンド300gと60℃に温調した4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート127.2g部を混合し、遠心成形機に注型して140℃×1時間の条件で硬化させた後、二次キュアーを110℃×16時間の条件で行い2mm厚のウレタンエラストマーシートを得た。Example 2 (one-shot method)
(Preparation of polyol compound)
1000 g of ε-caprolactone-added polyester polyol (molecular weight 2000), 16.7 g of the lactone-modified one-end silicone polyol of Synthesis Example 1, and 122.1 g of a 70/30 (mass ratio) mixture of 1,4-butanediol / trimethylolpropane A polyol compound mixed in a 2 liter flask (70 ° C. × 10 minutes) was prepared.
(Creation of urethane elastomer)
300 g of a polyol compound adjusted to 70 ° C. and 127.2 g of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate adjusted to 60 ° C. were mixed and cast in a centrifugal molding machine and cured under conditions of 140 ° C. × 1 hour. Thereafter, secondary curing was performed under conditions of 110 ° C. × 16 hours to obtain a urethane elastomer sheet having a thickness of 2 mm.
実施例3、5、7、9、11 (プレポリマー法)
(ウレタンプレポリマーの合成)
実施例1のプレポリマー合成と同様な操作で表3に示す配合のウレタンプレポリマーを得た。Examples 3, 5, 7, 9, 11 (Prepolymer method)
(Synthesis of urethane prepolymer)
A urethane prepolymer having the composition shown in Table 3 was obtained in the same manner as in the prepolymer synthesis of Example 1.
・MDI:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
(ウレタンエラストマーの作成)
実施例1のウレタンエラストマーと同様な操作で表4に示す配合の2mm厚のウレタンエラストマーシートを得た。評価結果は、表7−8に示す。
MDI: 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (preparation of urethane elastomer)
A 2 mm thick urethane elastomer sheet having the composition shown in Table 4 was obtained in the same manner as the urethane elastomer of Example 1. The evaluation results are shown in Table 7-8.
実施例4、6、8、10、12 (ワンショット法)
(ポリオールコンパウンドの調製)
実施例2のポリオールコンパウンドの調整と同様な操作で表5に示す配合のポリオールコンパウンドを得た。Examples 4, 6, 8, 10, 12 (one-shot method)
(Preparation of polyol compound)
A polyol compound having the composition shown in Table 5 was obtained in the same manner as in the preparation of the polyol compound of Example 2.
(ウレタンエラストマーの作成)
実施例2のウレタンエラストマーと同様な操作で表6に示す配合の2mm厚のウレタンエラストマーシートを得た。評価結果は表7−8に示す。(Creation of urethane elastomer)
A 2 mm-thick urethane elastomer sheet having the composition shown in Table 6 was obtained in the same manner as the urethane elastomer of Example 2. The evaluation results are shown in Table 7-8.
<シート外観(ブリード)>
成形直後及び成形後1カ月後のシート状態を目視及び指触により評価した。
○:ブリードなし。
△:目視では判らないが、指触で油状物を感じる。
×:目視及び指触(油状物)の両方で明らかにブリードしている。
<Sheet appearance ( bleed )>
The sheet state immediately after molding and one month after molding was evaluated by visual observation and finger touch.
○: No bleed .
Δ: Not visually recognized, but feels oily with finger touch.
X: Bleed clearly both visually and by touch (oil).
<抗張力、M100、M300、伸度>
遠心成形シートを3号ダンベルで打ち抜き JIS K 7312に従い測定した。
ヘッドスピード:500mm/min<Tensile strength, M100, M300, elongation>
A centrifugal molded sheet was punched with a No. 3 dumbbell and measured according to JIS K 7312.
Head speed: 500mm / min
<引裂強度>
遠心成形シートを切込みなしアングル形ダンベルで打ち抜き JIS K 7312に従い測定した。
ヘッドスピード:500mm/min<Tear strength>
A centrifugal molded sheet was punched with an angle-type dumbbell without cutting, and measured according to JIS K 7312.
Head speed: 500mm / min
<静摩擦係数、動摩擦係数>
遠心成形シートは、2次キュアー終了後2週間室内保管を行った。その後、10×20
cmに切り出し測定前日にシート表面をアセトンで数回よく洗浄した。
測定は、表面試験機にて遠心成形シートの静摩擦係数、動摩擦係数を測定した。
平面圧子(シート状試験片固定用クランプ付):30×30mm、84g
測定対象物:OA普通紙(クランプに取り付け)/遠心成形シート
加重:平面圧子の84gのみ(強制加重なし)
表面試験機:Type−HEIDON−14型 (新東科学株式会社)<Static friction coefficient, Dynamic friction coefficient>
The centrifugal molded sheet was stored indoors for 2 weeks after the completion of the secondary curing. Then 10x20
The surface of the sheet was well washed several times with acetone on the day before measurement.
The measurement was performed by measuring the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient of the centrifugally formed sheet with a surface testing machine.
Flat indenter (with clamp for fixing the sheet-shaped test piece): 30 × 30mm, 84g
Object to be measured: OA plain paper (attached to the clamp) / centrifugal forming sheet Weight: Only 84 g of flat indenter (no forced load)
Surface testing machine: Type-HEIDON-14 type (Shinto Scientific Co., Ltd.)
<Si原子の凝集>
遠心成形シートは2次キュアー終了後2週間室内保管を行った。その後測定前日にシート表面をアセトンで数日よく洗浄した。測定はシート表面(成形時の空気接触側)のSEMによる原子マッピングを行い評価した。
Si原子が周辺に比べ濃度が高くなっている部位は、円形で現れる。高濃度部位の直径で判断した。
○:なし、又は直径1μm未満
△:直径1μm以上5μm未満
×:直径5μm以上<Agglomeration of Si atoms>
The centrifugally formed sheet was stored indoors for 2 weeks after the completion of the secondary curing. Thereafter, the sheet surface was washed well with acetone for several days on the day before the measurement. The measurement was performed by performing atomic mapping by SEM on the sheet surface (air contact side during molding).
The part where the concentration of Si atoms is higher than the surroundings appears in a circle. Judgment was made based on the diameter of the high concentration site.
○: None or less than 1 μm in diameter Δ: Diameter 1 μm or more and less than 5 μm ×: Diameter 5 μm or more
比較例1、3、5、7、9 (プレポリマー法)
(ウレタンプレポリマーの合成)
実施例1のプレポリマー合成と同様な操作で表9に示す配合のウレタンプレポリマーを得た。Comparative Examples 1, 3, 5, 7, 9 (Prepolymer method)
(Synthesis of urethane prepolymer)
The urethane prepolymer having the composition shown in Table 9 was obtained in the same manner as in the prepolymer synthesis of Example 1.
(ウレタンエラストマーの作成)
実施例1のウレタンエラストマーと同様な操作で表10に示す配合の2mm厚のウレタンエラストマーシートを得た。評価結果は、表13−14に示す。(Creation of urethane elastomer)
A 2 mm thick urethane elastomer sheet having the composition shown in Table 10 was obtained in the same manner as the urethane elastomer of Example 1. The evaluation results are shown in Table 13-14.
比較例2、4、6、8、10 (ワンショット法)
(ポリオールコンパウンドの調製)
実施例2のポリオールコンパウンドの調整と同様な操作で表11に示す配合のポリオールコンパウンドを得た。Comparative Examples 2, 4, 6, 8, 10 (one-shot method)
(Preparation of polyol compound)
A polyol compound having the composition shown in Table 11 was obtained in the same manner as the preparation of the polyol compound of Example 2.
(ウレタンエラストマーの作成)
実施例2のウレタンエラストマーと同様な操作で表12に示す配合の2mm厚のウレタンエラストマーシートを得た。評価結果は表13−14に示す。
(Creation of urethane elastomer)
A 2 mm thick urethane elastomer sheet having the composition shown in Table 12 was obtained in the same manner as the urethane elastomer of Example 2. The evaluation results are shown in Table 13-14.
(評価結果)
比較例1、2は、シリコーン成分が入っていないため、摩擦抵抗が大きく低摩擦性が得られない。比較例3,4は、適正範囲のシリコーンポリオールでないため、シートにブリードが見られ、また、シート表面にSi原子濃度が周辺に比べて高い円形部位が観察され不均一で好ましくない。特にプリンターのロール、クリーニングブレード等に使用された場合、ブリードにより感光体や印刷物が汚染されたり、Si原子濃度が不均一であるとロール、クリーニングブレードがチッピング(欠ける現象)を起こすので好ましくない。
比較例5〜10では、未変性のシリコーンを使用したので、前記比較例3−4同様の理由で好ましくない。特にワンショット成形では実用に耐えるものではない。
Since Comparative Examples 1 and 2 do not contain a silicone component, the frictional resistance is large and low frictional properties cannot be obtained. In Comparative Examples 3 and 4, since the silicone polyol is not in the proper range, bleeding is observed in the sheet, and a circular portion having a high Si atom concentration compared to the periphery is observed on the sheet surface. In particular, when used in printer rolls, cleaning blades, etc., it is not preferable that the photoreceptor or printed matter is contaminated by bleeding, or if the Si atom concentration is not uniform, the roll and cleaning blade cause chipping (a phenomenon of chipping).
In Comparative Examples 5 to 10, unmodified silicone was used, which is not preferable for the same reason as in Comparative Example 3-4. In particular, one-shot molding is not practical.
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、耐ブリード性、Si原子凝集性、諸物性、低摩擦性などの性能に優れたポリウレタン硬化物が、ワンショット成形法及びプレポリマー成形法でできることから、例えば、糸、フィルム、シート、ベルト、ホース、ロール、タイヤ、防振材、パッキン、靴底等の3次元成形物、さらに、人工皮革、合成皮革、軟質・硬質発泡体、繊維材料、工業材料、電機電子材料、光学材料、医療材料、土木建設材料等多くの分野に使用することができる。 Since the polyurethane resin composition of the present invention is a polyurethane cured product excellent in performance such as bleed resistance, Si atom aggregation, various physical properties, and low friction, it can be produced by a one-shot molding method and a prepolymer molding method. Three-dimensional molded products such as yarns, films, sheets, belts, hoses, rolls, tires, anti-vibration materials, packings, and shoe soles, as well as artificial leather, synthetic leather, soft / hard foams, textile materials, industrial materials, and electrical machinery It can be used in many fields such as electronic materials, optical materials, medical materials, and civil engineering materials.
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