JPH03106922A - 相溶化活性水素化合物―アルキレングリコール組成物 - Google Patents

相溶化活性水素化合物―アルキレングリコール組成物

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JPH03106922A
JPH03106922A JP2221391A JP22139190A JPH03106922A JP H03106922 A JPH03106922 A JP H03106922A JP 2221391 A JP2221391 A JP 2221391A JP 22139190 A JP22139190 A JP 22139190A JP H03106922 A JPH03106922 A JP H03106922A
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active hydrogen
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amine
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compound
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JP2221391A
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Robert Carswell
ロバート カースウェル
Hugo E Bernardi
ヒューゴ エデュアルド ベルナルディ
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Dow Chemical Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポリウレタン、並びに比較的高当量活性水素
化合物とアルキレングリコールの組成物に関し、前記組
成物はこの組成物をポリウレタンの製造において有効に
する物質を含む.ポリウレタンの製造において、比較的
高当量括性水素化合物と比較的低当量連鎖延長剤の混合
物をポリイソシアネートと反応させる.連鎖延長剤とし
てアルキレングリコールを用いると、しばしば得られる
ポリウレタンに有利な特性を与える。
しかし、アルキレングリコール連鎖延長剤はボリウレタ
ンボリマーの製造に用゛いちれる量において比較的高当
量活性水素化合物としばしば不相溶性である.従って、
比較的高当量活性水素化合物は、しばしば使用直前にア
ルキレングリコールと混合される.この他に、アルキレ
ングリコールを比較的高当量活性水素化合物と相溶化す
る他の成分を用いてよい.例えば、相溶化剤としての尿
素及びある種の置換した尿素の使用は米国特許第4,4
85,031号及び4,485,032号に教示されて
いる.相溶化剤の使用は、比較的高当量活性水素化合物
と連鎖延長剤のブレンドの輸送及び貯蔵を可能にするた
め好ましい.多くの例において、このブレンドはポリウ
レタンの製造に用いられる他の物質、例えば触媒及びあ
る種の添加剤を含む.比較的高当量活性水素化合物、ア
ルキレングリコール連鎖延長剤、アミンもしくは尿素官
能基を有する相溶化剤及び錫含有触媒、例えばジアルキ
ル錫ジカルボキシレートを含むブレンドの反応性は貯蔵
の間しばしば消失する. 米国特許第4,485,032号に教示された尿素によ
り相溶化されたポリエーテルポリオールとアルキレング
リコールのブレンドは、錫カルボキシレート触媒の非存
在下ポリウレタンを形成する.イソシアネートとの十分
な反応性を示すが、自動RIMプロセスにおける好まし
い取出し時間を越える60秒の取出し時間を必要とする
. 従って、ポリウレタン形成に対し十分な触媒活性を有し
及び比較的安定な反応性を示す比較的高当量活性水素化
合物とグリコールの相溶化ブレンドを提供することが望
ましい.また、このブレンドが約60秒未満で取り出せ
るポリウレタンを形成する十分な触媒活性を有すること
が望ましい。好ましくは、このブレンドはこのブレンド
より形威されるポリウレタンに離型特性を与える。
一態様において、本発明は以下の成分、(A)  分子
あたり平均少なくとも約1.8個の活性水素含有基及び
活性水素含有基あたり500〜5000の平均分子量を
有する比較的高当量活性水素化合物; (B)  組成物中に存在する相対比において成分(A
)と不相溶性であるアルキレングリコール;及び (C)  成分(1〉尿素化合物及び或分(2)カルボ
ン酸の遷移金属塩(前記金属は元素の周期表のI−B,
II−B,V−A,IV−B,V−B,VI−B、VI
I−Bもしくは■族より選ばれる)を含む相溶化及び触
媒量の添加剤、 を含む相溶化活性水素化合物一アルキレングリコール組
成物(この組成物は、成分(2)が前記組成他の態様に
おいて、本発明は本発明の組成物より製造されるポリウ
レタンボリマー及びそのようなボリマーの製造方法を含
む。
本発明の組成物は相溶化され、さらにポリウレタンの形
成において触媒活性を示す。この触媒活性は有利には触
媒を添加しない自動RIMプロセスにおける組成物の使
用に十分である.さらに、本発明の組成物より形成され
るボリマーは自己離型特性を示す. 本発明の組成物の一成分は比較的高当量活性水素化合物
である.「比較的高当量」とは、少なくとも500、好
ましくは500〜5000の当量(活性水素含有基、例
えばーOH ,−NH2,−SHあたりの分子量)を意
味する。この当量は好ましくは700〜3000、より
好ましくは1000〜2000である.また比較的高当
量活性水素化合物は有利には分子あたり平均少なくとも
1.8、好ましくは1.8〜6、より好ましくは2〜3
個の公称の活性水素含有基を含む。この活性水素基は好
ましくはヒドロキシル基、アミン基又はそれらの混合物
であり、より好ましくはヒドロキシル基である。
ツェレウィチノフ法により測定したところ少なくとも2
個の活性水素含有基を含むあらゆる有機化合物を活性水
素化合物として用いてよい。活性水素化合物はイソシア
ネート基と反応する水素含有官能基を有する化合物であ
る。KohlerらのJournal of the 
American Chemical Societ 
, 49巻、3181頁、(1927)に記載されたツ
ェレウィチノフテストは、インシアネートと反応する水
素含有基の傾向を示している。好適な活性水素化合物は
ポリウレタンの製造に従来用いられていたもの、例えば
米国特許第4,394,491号の特にカラム3〜5に
記載されている化合物(ここでこの化合物はボリアール
と呼ばれている)である。
ポリウレタンの製造に最も一般的に用いられる比較的高
当量活性水素化合物は、少なくとも2個のヒドロキシル
基を有する化合物であり、この化合物はボリオールと呼
ばれる。好適なボリオールは公知であり、以下の文献に
記載されている。
旧hPOlmerS, XVI巻、r Polyure
thanes,Chemistry and Tech
nology 」、Sanders及びFrisch,
Interscience Publishers, 
New York, ■巻、32〜42頁、44〜54
頁、(1962)及び■巻、5〜6頁、198〜199
頁、(1964) ;  Kunststoff−Ha
ndbuch,■巻、Vieweg−Hochtlen
, Carl−Hanser−Verlag,Muni
ch, 45 〜71頁、(1966) ; Or a
nic Pot mer−4, K.J.Saunde
rs, Chapman及びHallら、London
, 323 〜325頁(1973) .並びにDev
elo ments−in Polyurethane
s, 1巻、J.M.Buist編、^ppliedS
cience Publishers, (1978)
, 1〜76頁.典型的ボリオールは、少なくとも2個
のヒドロキシル基を有するポリエステルボリオール、ポ
リエステルアミドボリオール、及びポリエーテルポリオ
ールを含む.本発明の実施における使用に好適なポリウ
レタンにおいて用いるための比較的高分子量活性水素含
有化合物として、ヒドロキシル末端鎖を有するポリエー
テル及びポリエステルが好ましい.ボリオールの例は、
ヒドロキシ官能アクリルボリマー、ヒドロキシル含有エ
ボキシ樹脂、ポリヒドロキシ末端ポリウレタンボリマー
、ポリヒドロキシル含有燐化合物及び多価チオエーテル
(ポリチオエーテルを含む)、アセタール(ボリアセタ
ールを含む〉のアルキレンオキシド付加物を含む。
ポリエーテルポリオールは耐加水分解性であるため本発
明における使用が好ましい.また、ポリエーテルポリオ
ールはしばしばアルキレングリコールとの不相溶性を示
す.好ましいポリエーテルポリオールは、触媒、例えば
三弗化硼素、水酸化カリウム、トリエチルアミン及びト
リブチノレアミンの存在下、又は例えば水、2〜8個の
ヒドロキシル基を有する多価アルコール、及びアミンG
こより開始されたオキシランもしくは他の環式エーテル
、例えばテトラメチレンオキシドの重合生戒物を含むポ
リアルキレンボリエーテルポリオーノレである.ポリア
ルキレンボリエーテルの形戒を開始する好適なアルコー
ルの例は、エチレングリコール、1.3−プロピレング
リコール、1.2−プロビレングリコール、1.4−ブ
チレングリコール、1.3−ブチレングリコール、1.
2−ブチレングリコール、1.5−ペンタンジオーノレ
、1.7−へブタンジオール、グリセロール、1,1,
1−トリメチロールプロパン、1,1.1−}リメチロ
ールエタン、ヘキサン−1.2.6−}IJオール、α
−メチルグルコシド、ペンタエリトリトール、エリトリ
トール、ペンタトール、及びヘキサトールを含む.11
、例えばグルコース、スクロース、フルクトース、及び
マルトース、並び{こフェノールより誘導される化合物
、例えば(4,4′−ヒドロキシフェニル)2,2−プ
ロパンも本発明の実施に有効なポリエーテルポリオール
の形戒に好適な多価アルコールである. ポリエーテルはより好ましくは1種以上の02〜C8環
式エーテル、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキ
シド、プチレンオキシド、スチレンオキシド、及びテト
ラヒドロフランのボリマーである。エチレンオキシド及
び/又はプロピレンオキシドの二及び/又は三官能価ボ
リマーが好ましい.好ましいポリエーテルは好適にはプ
ロピレン及びエチレンオキシドのブロック又はランダム
コボリマーであるが、より好ましくはブロックコボリマ
ーであり、最も好ましくはポリエーテル上に一級ヒドロ
キシル基が存在するようポリエーテルの末端にエチレン
オキシドブロックを有するブロックコボリマーである.
そのようなブロックコボリマーはエチレンオキシドキャ
ップトボリオールと呼ばれる.エチレンオキシドキャッ
プは好ましくは、RIMプロセスに望ましい高反応性を
与えるためボリオールの少なくとも約10重量バーセン
ト含む. ポリアミンもポリウレタンの比較的高当量活性水素成分
として好適であり、ポリエーテルボリアミン;ポリエス
テルボリアミン;アミン官能ボリマー、例えばアミン官
能アクリレート、アミン末端アセタール樹脂、アミン末
端ウレタン、アミン含有ポリエステルを含む.好適なア
ミンは末端一級もしくは二級脂肪族もしくは芳香族アミ
ン基を有するものを含み、末端芳香族アミン官能基、例
えばp−アミノフェノキシ基及びp−アミノーm一メチ
ルーN−フェニルカルバメート基を有するものを含む。
アミンとボリオールの組成物も活性水素成分として好適
に用いられる.アミンを活性水素或分の少なくとも一部
として用いる場合、ボリウレア及びポリウレアーウレタ
ン結合が形成される.有効なアミンは、好ましくは50
0〜io,ooo、より好ましくは500〜5000の
当量を有するポリオキシアルキレンボリアミン及びシア
ノアルキル化ポリオキシアルキレンボリアミンを含む。
アミンのうち、アミン末端ポリエーテルが本発明におい
て好ましい.アミン末端ポリエーテルはアミノ化により
上記ポリエーテルポリオールより製造される.アミノ化
は米国特許第3,161,682号;3,231,61
9号. 3,236,895号, 3,436,359
号及び3 ,654 ,370号に記載されている.ア
ミノ化を容易にするため、ボリオール中の末端ヒドロキ
シル基が実質的にすべて二級ヒドロキシル基であること
が通常望ましい.二級ヒドロキシル基は、ボリオールを
高級アルキレンオキシド、すなわち炭素原子を2個以上
有するアルキレンオキシドによりキャップすることによ
りエチレンオキシドより形戒されたボリオールに導入さ
れる.この他に、二級ヒドロキシル基は高級アルキレン
オキシドからボリオールを形成することより得られる.
通常アミノ化は、アミン基によりすべてのヒドロキシル
を置換しない.アミノ化ポリエーテルポリオールは、得
られるポリウレタンに望む物理特性により異なるがO〜
100、好ましくは5〜95パーセントのヒドロキシル
基に対するアミン基の割合を有するよう選ばれる.アミ
ン基は通常一級であるが、二級アミン基も形威してよい
.有利には、アミン末端ポリオールは分子あたり2〜6
個のアミン基の平均官能価を有する.アミンの場合、「
官能価」とは、それが一級であるか二級であるかにかか
わらず分子内のアミン基の数を意味する.有利には、ア
ミン末端ボリオールは、少なくとも500、好ましくは
500〜5000、より好ましくは500〜2500の
活性水素含有基あたりの平均重量を有する.米国特許第
4,530,941号及び4,444,910号に開示
されているアミノ化ボリオールの利用方法はそのような
化合物を用いる方法を説明している.この組成物は、連
鎖延長剤として、相溶化剤の非存在下組成物中に存在す
るその相対比において比較的高当量活性水素化合物と不
相溶性であるアルキレングリコール、好ましくはα,ω
−アルキレングリコールを含む.好適なアルキレングリ
コールは2〜8、好ましくは2〜6、より好ましくは2
〜4個の炭素原子を有するものを含み、それはポリイソ
シアネートとの反応の際に、少ない炭素原子を有するグ
リコールがより結晶質硬質セグメントを形成するからで
ある.連鎖延長剤の例は、エチレングリコール、1.4
−ブタンジオール、1,6−へキサメチレングリコール
、及び1,8一オクタンジオールを含む.エチレングリ
コール及び1,4−ブタンジオールが最も好ましい.こ
の組成物は、安定剤の非存在下連鎖延長M及び比較的高
当量活性水素化合物が不相溶性であるあらゆる量のグリ
コール連鎖延長剤を含んでよいが、比較的高当量活性水
素化合物100重量部あたり好ましくは5〜60、より
好ましくは10〜40重量部の連鎖延長剤を含む.それ
はグリコールが約40部以上存在する場合ガラス化がみ
られるからである.特に望ましい特性を有するポリウレ
タンは、好ましい範囲内の量の連鎖延長剤を含むブレン
ドより製造されることがわかった. 比較的高当量活性水素化合物及びグリコール連鎖延長剤
に加え、本発明の組成物は好ましくは少なくとも1種の
アミンを含む.比較的高当量活性水素化合物がアミン基
を含む場合、遷移金属カルボキシレートの溶液及び組成
物中のグリコールの相溶性はアミン化合物を添加しなく
ても達成され、追加アミン化合物は必要ない.そうでな
ければ、追加アミンは必要である.比較的高当量化合物
100重量部あたり約10重量部以上のグリコールが存
在する場合及び組成物より形成されるポリウレタンに少
なくとも約5,OOOpsiの曲げ弾性率を望む場合、
アミン化合物の使用が特に好ましい.ある状況において
、アミン化合物はさらに触媒作用、連鎖延長、離型の促
進又は他の作用を与える。連鎖延長剤又は架橋剤として
有用なアミンの例は、例えば米国特許第4,269,9
45号. 4,433,067号及び4,444,91
0号に記載されている.活性水素成分としての使用は、
例えば米国特許第4,719,247号及び4,742
,091号に記載されている.内部離型組成物としての
使用は、例えば米国特許第4,585,803号及び4
,876,019号に記載されている.本発明の組成物
の成分として用いてよい好適なアミンは、少なくとも1
個の一級、二級もしくは三級アミン基を含む脂肪族、環
式脂肪族、又は芳香族化合物を含む.アミンは所望によ
り不活性置換、すなわちアミン基の反応に悪影響を与え
ない基で置換している.不活性置換基は、例えばアルキ
ル基、シクロアルキル基、アリール基、アリールアルキ
ル基、ニトロ基、スルフェート基、スルホン基、エーテ
ル基、ヒドロキシル基、ウレタン基、及びウレア基を含
む.アルキル、アリール、シクロアルキル、アリールア
ルキル、エーテル、又はヒドロキシル基を有するアミン
が好ましい.好ましいアミンは未置換もしくはエーテル
置換した脂肪族もしくは環式脂肪族一級もしくは二級モ
ノアミン化合物:トリアルキルアミン;ヒドロキシルア
ミン(アルキルジエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン及びジアルキルヒドロキシルアミンを含む);三級ア
ミン、例えばNelsonらの米国特許第4 ,585
 ,803号に記載されているもの及び低当量脂肪族及
び芳香族アミン活性水素含有化合物、例えば約500未
満、好ましくは200〜500の分子量のアミン末端ポ
リエーテル、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリ
アミン、及びヒドロカルビル置換芳香族アミン、例えば
ジエチレントルエンジアミンを含む.未置換もしくはエ
ーテル置換脂肪族もしくは環式脂肪族一級モノアミン化
合物は好ましくは4〜8個の炭素原子を含む.未置換も
しくはエーテル置換脂肪族もしくは環式脂肪族二級モノ
アミン化合物は好ましくは2〜12個の炭素原子を含む
.アルキルジエタノールアミンは好ましくは2〜8個の
炭素原子を含むアルキル基を有する.ジアルキルヒドロ
キシルアミンは好ましくは4〜10個の炭素原子を含む
.トリアルキルアミンにおいて、各アルキル基は好まし
くは約2〜約4個の炭素原子を有する.この範囲の炭素
原子を有するアミンは有効な相溶化剤であるので好まし
い.米国特許第4 ,878 ,019号において内部
離型剤として有効であると記載されたアミンは内部離型
剤の溶液を得るに有効であるため特に好ましい. 好適なアミンは、例えばオレイルアミン、ココアミン、
タル油アミン、エタノールアミン、ジエチルトリアミン
、エチレンジアミン、プロパノールアミン、アニリン及
びこれらの混合物を含む。
他の具体的アミンは、n−プチルアミン、アミルアミン
、n−ヘキシルアミン、n−オクチルアミン、8e6−
プチルアミン、1−アミノ−2−エトキシエタン、1−
アミノ−1−メチルヘキサン、シクロヘキシルアミン、
ジーn−プロビルアミン、エチルブロビルアミン、ジー
n−プチルアミン、ジーn−ヘキシルアミン、ジーse
e−ブチルアミン、エチルジエタノールアミン、n−プ
ロビルジエタノールアミン、n−ブチルジエタノールア
ミン、n−へキシルジエタノールアミン、ジェチルヒド
ロキシルアミン、ジーn−プロビルヒドロキシルアミン
、ジーn−プチルヒドロキシルアミン、トリエチルアミ
ン、トリ(n−プロビル)アミン、トリ(n−ブチル〉
アミン、エチルジ(n−プロビル)アミン及びジエタノ
ールアミンを含む.好適な三級アミンは、例えばトリエ
チレンジアミン、N−メチルモルホリン、N一エチルモ
ルホリン、ジエチルエタノールアミン、N−ココモルホ
リン、アミノエチルビベラジン、1−メチル−4−ジメ
チルアミノエチルビペラジン、3−メトキシーNージメ
チルプロピルアミン、N,N−ジエチル−3−ジエチル
ーアミノプロビルアミン及びジメチルベンジルアミンを
含む.特に好適なアミンは、アミノ化ポリオキシアルキ
レングリコール、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレン
トリアミン、及びヒドロカルビル置換芳香族アミン、例
えばジエチレントルエンジアミンを含む. 存在するアミンの量は本発明に対し問題ではないが、有
利にはアルキレングリコールと比較的高当量活性水素化
合物の与えられたブレンド中のアミンにより与えられる
目的によって決定される。
例えば、米国特許第4,876,019号及び4,58
5,803号の教示に従い、離型剤を相溶化するに十分
なアミンが存在する.本発明は、ポリウレタンの形成用
の錫含有触媒の活性を失うに十分なアミンを含む組成物
において最も有効である.好ましくは、アルキレングリ
コール連鎖延長剤の重量部あたり少なくとも約0.1、
より好ましくは0.05〜4、最も好ましくは0.2〜
1部のアミンが用いられる.それはこの量のアミンが活
性水素組成物をゲル化するに不十分な量の犀敷′を用い
て活性水素化合物でのグリコールの相溶化を助けるから
である.最も好ましくは、この組成物は比較的高当量活
性水素化合物の100部あたり0.5〜20、さらによ
り好ましくは1〜20部のアミンを含む.それはこの量
のアミンが遷移金属カルボキシレートの溶液の製造に有
効であるからである. 本発明の組成物はさらに少なくとも1種の尿素化合物(
未置換もしくは置換した尿素)を含む.置換した尿素は
有利には不活性置換した尿素、すなわち組成物の相溶化
又はポリウレタン形成反応の触媒作用に望ましくない影
響を与えない置換基を有する尿素である.本発明におい
て用いられる尿素化合物は好ましくは下式■、 (上式中、Rl .R2.R3及びR4は不活性置換基
である)を有する。好ましくは、Rl . R2 . 
R3、及びR4の各々は独立に水素、アルキル基、アリ
ール基、アリールアルキル基、及びシクロアルキル基よ
り選ばれ、これらの基は未置換又は不活性置換している
.この基の不活性置換基は、例えば、エーテル基、例え
ばアルコキシ基及びアリールオキシ基:弗素、水素、塩
素及びヒドロキシ基を含む.アルキル基は好ましくは1
〜20、より好ましくは1〜5個の炭素原子を有し、例
えばメチル、エチル、プロビル、ヒドロキシメチル、及
びメトキシプロビル基を含む.アリール基は好ましくは
6〜18、より好ましくは6〜10個の炭素原子を有し
、例えばフェニル、p−フルオロフェニル、7−クロロ
フェニル、及び4−メトキシフェニル基を含む.アルキ
ルアリール基は好ましくは7〜30、より好ましくは7
〜25個の炭素原子を有し、例えばp−メチルフエニル
及び輸−エチルフェニルを含む.アリールアルキル基は
好ましくは7〜10個の炭素原子を有し、例えばベンジ
ル及び2−フェニルーメチル基を含む.シクロアルキル
基は好ましくは4〜10個の炭素原子を有し、例えばシ
クロヘキシル、メチルシクロヘキシル及びシクロブチル
基を含む。アルコキシ基は好ましくは1〜25個の炭素
原子を有し、例えばメトキシ、エトキシ及びプロポキシ
を含む.アリールオキシ基は好ましくは6〜30、好ま
しくは6〜25個の炭素原子を有し、例えばフェノキシ
及びp−フルオロフエノキシ基を含む.示した範囲の炭
素原子を有する置換基は触媒及び相溶化活性の組み合せ
並びに溶解性を示すので好ましい. 式Iにおいて、Rl,R2,Rコ、及びR4のうち少な
くとも2個は好ましくは水素であり、より好ましくは水
素原子の少なくとも2個は同じ炭素原子上にある(例え
ば、R′及びR2が水素である)。
最も好ましくは、最大の触媒及び相溶化活性を得るため
R’ ,R”,R’、及びR4のうち少なくとも3個、
さらに好ましくは4個すべてが水素原子である。好まし
い尿素化合物は、尿素、1−メチルウレア、1.1−ジ
エチルウレアを含む.最も好ましい化合物は尿素である
. さらにカルボン酸の少なくとも1種の遷移金属塩(以後
遷移金属カルボキシレートと呼ぶ)が存在する.遷移金
属カルボキシレートは、少なくとも1種のカルボキシレ
ートアニオン、すなわち少なくとも1個のカルボン酸基
を有する有機物質のアニオンの、元素の周期表のIVB
 ,VB ,■B,■.IB.IIB及びVA族からの
金属カチオンの塩である.遷移金属カルボキシレート中
の遷移金属の原子価はすべてカルボキシレートアニオン
でみたされ、又は遷移金属カルボキシレートはカルボキ
シレートアニオン以外のア二オンへのイオン結合又は金
属一金属結合を有するが、アルキル金属のような炭素へ
の直接結合を有しない遷移金属塩を含む.遷移金属は、
例えばTi,Zr,Ta,Cr,Mn,Mo,Fe,C
o,Ni,Cu,Sb,Bi及びZnを含む.好ましい
金属はZn,Cu,Sb、及びCdであり、より好まし
くはSb,Cd及びZnであり、Znが最も好ましい.
この好ましさはポリウレタン形戒工程に存在する条件で
の安定性及び反応性に基づいている.好適なカルボキシ
レートアニオンは、2〜30、好ましくは8〜21.よ
り好ましくは10〜18個の炭素原子を有する飽和もし
くは不飽和カルボン酸のア二オンを含む.それはこの鎖
の長さが内部離型により有効であるからである.好適な
遷移金属カルボキシレートは、例えば亜鉛ステアレート
、亜鉛ラウレート、亜鉛ミリステート、銅ステアレート
、銅ラウレート、銅オレエート、銅バルミテート、カド
ミウムラウレート、カドミウムステアレート、カドミウ
ムバルミテート、アンチモンラウレート、アンチモンス
テアレート、ニッケルステアレート、ニッケルオレエー
ト、ニッケルバルミテート、及びニッケルラウレートを
含む。特に好適なものは亜鉛カルボキシレートであり、
例えば亜鉛ステアレート、亜鉛オレエート、亜鉛バルミ
テート、亜鉛ラウレート、亜鉛ステアロイルサルコシネ
ート、亜鉛オレオイルサルコシネート、亜鉛パルミトイ
ルサルコシネート、亜鉛ラウロイルサルコシネートであ
り、亜鉛ステアレート、亜鉛ラウレート、及び亜鉛ミリ
ステートがより好ましく、亜鉛ラウレートが最も好まし
い.尿素化合物及び遷移金属カルボキシレートは組成物
中の比較的高当量活性水素化合物及びアルキレングリコ
ールを相溶化するに十分な量並びに活性水素含有成分と
ポリイソシアネートとの反応を触媒するに十分な量存在
する.「相溶化Jとは組成物が少なくとも約20℃の温
度において少なくとも10日間貯蔵の間単一相に保つこ
とを示す.ポリウレタン形成において組成物の十分な反
応性を与える−に十分な尿素化合物及び遷移金属カルボ
キシレートの存在は、活性水素とポリイソシアネート威
分の混合から少なくとも約40秒、好ましくは0.5〜
25秒、より好ましくは10〜20秒以内に硬質ボリマ
ーを急速に形戒するゲルの形成によって示される.好ま
しくは、成分を金型に注入してから60秒未満で型より
成形した部品を取り出せる(60秒離型時間〉十分な反
応性を与えるに十分な触媒活性が存在する.この離型時
間は好ましくは1〜30秒、より好ましくはl〜20秒
である.それはこの離型時間が自動化RIMプロセスに
おいて有効であるからである.しかし、スキン層付フォ
ームの場合、長い離型時間、好ましくは約2分未満が好
適である.スキン層付フォームは通常75〜450、好
ましくは150〜350kg/m’の内部密度を有し、
一方他のRIMにより形成されたポリウレタンは通常6
00〜1500、好ましくは900〜1200kg/m
3の密度を有する。
好ましくは、グリコールと比較的高当量活性水素化合物
を相溶化するに十分な量であり、好ましくは1二1〜1
:15、より好ましくは1:2〜1:12、最も好まし
くはl:3〜1:6の尿素化合物:グリコールの重量比
である。過剰の尿素化合物はしばしば活性水素組成物中
にゲルを形威し、置換尿素よりも尿素を用いた場合顕著
である.比較的高当量活性水素化合物100重量部あた
り好ましくは0.1〜10、より好ましくは0.5〜5
、最も好ましくは1〜3重量部の遷移金属カルボキシレ
ートが存在する.この範囲は、尿素化合物の存在下組成
物の十分な反応性を与えるため好ましい 遷移金属カルボキシレートに対する尿素化合物の比は好
ましくはl:4〜5:1、より好ましくは1:2〜5:
1である.これはこの比が十分な相溶性及び反応性を与
えるからである.比較的高当量化合物、アルキレングリ
コール、尿素化合物、遷移金属カルボキシレート及び所
望により特定の用途に有効なアミンの相対比を確認する
ことは当業者に公知である.相溶化及び触媒作用に必要
な量は組成物の特性、例えば組成物中の成分の量及び種
により異なる.例えば、組成物中に存在するアミンが相
溶化剤として作用する場合、相溶化に必要な尿素化合物
の量は低下する.他の成分、例えばアミンが触媒活性を
有する場合、触媒作用に必要な尿素化合物及び遷移金属
カルボキシレートは比較的少ない. 本発明の組成物は、均一な相溶化組成物が得られる比較
的高当量活性水素化合物、グリコール連鎖延長剤、尿素
化合物及び遷移金属カルボキシレートのあらゆる混合に
より製造される.好ましくは尿素及びグリコール連鎖延
長剤の第1の混合物が、有利には室温における振盪及び
撹拌により形成される.アミンを用いる場合、遷移金属
カルボキシレートとアミンの第2の混合物が、2相が見
えなくなるまで、好ましくは約30分間少なくとも約5
0℃の温度において混合することにより形成される。こ
の2つの混合物を比較的高当量化合物と混合し、穏やか
に加熱(約35℃〉し撹拌する.しかし、イソシアネー
ト化合物への尿素化合物又は力ルボキシレートを溶解す
る他の方法は省略できない. 前記重要な成分に加え、ポリウレタンの製造に有効な他
の添加剤も安定化組成物に存在してよい.この添加剤は
、例えば触媒、発泡剤、界面活性剤、架橋剤、抗酸化剤
、UV吸収剤、防腐剤、着色剤、粒状充填剤、強化繊維
、帯電防止剤、及び内部離型剤である. 所望により用いられる好適な発泡剤は、例えば水、ハロ
ゲン化メタン、例えば塩化メチレン、ジクロロジフルオ
ロメタン及びトリフルオロモノクロロメタン、いわゆる
「アゾ」発泡剤、並びに微粉砕固体を含む.しかし、非
気泡質もしくは微細気泡質ポリウレタンの製造において
この発泡剤の使用は好ましくない.600〜1500k
g/mコの密度を有する微細気泡質ポリウレタンの製造
において、ポリイソシアネートとの反応の前に気体、例
えば乾燥空気又は窒素を相溶化組成物に溶解もしくは分
散させることにより密度を低下させることが好ましい. 好適な界面活性剤はシリコーン界面活性剤及び脂肪酸塩
であり、シリコーン界面活性剤が好ましい.そのような
界面活性剤は有利には比較的高当量活性水素化合物lO
O重量部あたり0.01〜2部の量で用いられる. 好適な充填剤及び着色剤は、例えば炭酸カルシウム、三
水相アルミナ、カーボンブラック、二酸化チタン、酸化
鉄、微粉砕ガラス、ガラス!l維、ポリエステル繊維、
グラファイト繊維、及び金属繊維を含む. 本発明の組成物中のアミン、尿素及び遷移金属カルボキ
シレートに加え、所望によりポリウレタン形戒用の追加
触媒が存在するが、追加触媒は有利には必要なく、好ま
しくは用いられない.追加触媒を用いる場合、これは好
ましくは組成物の他の成分と共に特定の用途に好適な時
間貯蔵した場合活性を実質的に損失しない触媒である.
より好ましくは、この触媒は本発明の他の成分と共に少
なくとも室温く25℃〉において少なくとも約6ケ月間
貯蔵した場合その反応性(ゲル化時間で測定)を約50
パーセント未満、最も好ましくは約25パーセント未満
失う.より好ましくは、アミンの存在下活性を失う四価
有機金属錫含有触媒、例えばジアルキル錫ジカルボキシ
レート、テトラアルキル錫及び酸化錫、特に酸化第一錫
はポリウレタンの形成速度(ゲル化時間により測定〉を
実質的に低下させるに不十分な量存在する.ゲル化時間
の約10バーセント未満の増加は非現実的であると考え
られる.最も好ましくは、本発明の組成物に存在するア
ミンの存在下活性を失う四価錫触媒は約0.001重量
バーセント未満存在する.特定の触媒は公知であり、例
えば米国特許第4,289,945号、特にカラム4、
ライン46〜カラム5、ライン25に記載された触媒を
含む。
本発明の活性水素成分組成物は少なくとも1種?ボリイ
ソシアネート成分と反応しポリウレタンを形戒する.脂
肪族及び芳香族ジイソシアネートは共にこの目的に有効
である.好適な芳香族ジイソシアネートは、例えば一一
フ二二レンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシ
アネート、2.4一及び/又は2 . 6−トルエンジ
イソシアネー} (TDI)、ナフチレン−1,5−ジ
イソシアネート、1−メトキシフェニル−2.4−ジイ
ソシアネート、4,4′−ビフェニレンジイソシアネー
ト、3.3′−ジメトキシー4,4′−ビフェニルジイ
ソシアネート2.4’一及び/又は4.4′−ジフェニ
ルメタンジイソシアネート(MDI)及びボリマー誘導
体を含むこれらの誘導体を含む。
好ましい芳香族ポリイソシアネートはTDI及びMDI
の異性体及び誘導体である. 脂肪族ポリイソシアネートの例は、イソホロンジイソシ
アネート、シクロヘキサンジイソシアネート、水素化ジ
フェニルメタンジイソシアネート(H1■MDI)、1
.6−へキサメチレンジイソシアネート等を含む.これ
らのうち、ヘキサメチレンジ?ソシアネート及びH1■
MDIが最も好ましい.前記ポリイソシアネートのビウ
レット、ウレタン、尿素、ウレトンイミン及び/又はカ
ルボジイミド含有誘導体(プレポリマーを含む)も好適
である。
ポリウレタンの製造において、ポリイソシアネートは反
応混合物中に存在する活性水素含有基あたり0.9〜1
.5、好ましくは1.0〜1.25、より好ましくは1
.0〜1.05個のイソシアネート基を与える量で用い
られる.活性水素含有基に対するイソシアネート基のこ
の比をイソシアネートインデックスと呼ぶ.ポリイソシ
アネートの量が少ないと硬化不十分なボリマーが形戒し
、一方量が多いと望ましくない架橋を形成する. 本発明の組成物は有利には混合物を形成し、この混合物
を硬化用の好適な金型に入れることによりポリイソシア
ネートと反応される.従来の注型法を用いてよく、成分
を混合し、金型に注ぎ、そこで加熱し硬化させる.しか
し、特により反応性の成分を用いる場合、反応射出成形
(RIM>プロセスを用いて反応を行なうことが好まし
い.そのようなプロセスにおいて、成分は高剪断衝撃混
合され、すぐに密閉した金型に射出され、そこで硬化が
おこる.従来の注型又はRIM法のいずれかにおいて、
少なくとも型からの取出し及びその後の取扱いの間その
形状を保つ程度まで金型内硬化がおこる.しかし、完全
な硬化、すなわち追加硬化がおこらない点までの硬化は
金型内又は型がらの取出し後行なわれる後硬化のいずれ
かにおいておこる.本発明の実施において、後硬化工程
は好ましくは避けられる.必要により、ポリウレタンの
後硬化は約250’F (121℃)、好ましくは約3
50″F(177℃)未満の温度において、1分〜24
時間、好ましくは1分〜3時間行なわれる。それはこの
時間の後硬化が比較的良好な物理特性を有するポリウレ
タンを与えるからである. 本発明はあらゆるポリウレタン、特に成形ポリウレタン
の形戒に有効であるが、自動化RIMプロセス番用いる
エラストマーポリウレタンの製造に特に有効である.本
発明は高弾性率RIMボリウレタン、好ましくは約2,
000psi (148Pa)以上、より好ましくは約
5,OOOpsi (358Pa)以上、最も好ましく
は約10 , 000ps i (708Pa)以上、
さらにより好ましくは20,OOOpsi (1408
Pa)以上の曲げ弾性率(^STM D−747−86
の方法で測定)を有するものの製造に特に重要である。
本発明のポリウレタンはしばしば自動車部品、例えばダ
ッシュボード、成形窓ガスケット、バンパー及びハンド
ル、並びに自動車以外の用途、例えばビール樽スカート
及び靴底の製造に用いられる. 本発明の組成物より製造されたポリウレタンを戒形する
場合、特にRIMプロセスにおいて、有利には自己離型
特性を示し、すなわち他の成分は同じであるが本発明の
尿素及び遷移金属カルボキシレートの組み合せを含まな
いポリウレタンより容易に型より取り出せる. 以下の実施例は本発明を説明するものであり、範囲を限
定するものではない.部及びパーセントはすべて特に示
す以外重量基準である.本発明の例は数字で示し、本発
明の例でない比較例はアルファベットで示す. 表Iに示したlO重量部エチレングリコール及び2部尿
素化合物の混合物を室温で撹拌することにより形成した
.約30分後、エチレンオキシドでキャップされた50
00分子量のグリセリン開始ポリ(プロピレンオキシド
)(以後ボリオールAと呼ぶ)100重量部をこの混合
物に加え、15分間撹拌し、第1の混合物を形成した。
2重量部の亜鉛ラウレートと7重量部の商品名Jeff
asine 0400としてTexaco Chemi
cal Corp.より市販入手可能な約400の平均
分子量を有する二官能価アミン末端ポリ(プロピレンオ
キシド)(以後アミンAと呼ぶ〉の第2の混合物を約6
5℃で30分間撹拌することにより形成した. 例1〜7の各々において、112重量部の第1の混合物
を9重量部の第2の混合物と約20℃の温度において1
0分間撹拌することにより混合し「Bサイド」混合物を
形威した。各「Bサイド」混合物のサンプルを約143
の平均当量を有するカルボジイミド改質ジフェニルメタ
ンジイソシアネートのサンプルと混合し、約1.03の
イソシアネートインデックスを有する混合物を形成した
. 得られた混合物を室温においてすぐにカップに注ぎ、イ
ソシアネートと「Bサイド」混合物の混合から撹拌でき
ないほど堅いゲルが形或するまでの時間をゲル化時間と
して表Iに示す.比較例A〜Gにおいて、亜鉛ラウレー
ト及びJeffamine’ 0400を除き例1〜7
の方法を行った.ゲル化時間を表Iに示す。
約40秒もしくはそれ以下のゲル化時間は対応する配合
物が高圧自動RIMプロセスにおいて工業的に有効であ
るほど十分に反応性であることを示すと解釈される. 表Iのデータは、尿素が四置換されている場合を除き、
「Bサイド」混合物にボリオール、グリコール、尿素化
合物、アミン及び亜鉛ラウレートを有する配合物が自動
RIMプロセスに有効な十分な反応性を示し、一方アミ
ン及び亜鉛ラウレートを有しない配合物が十分な反応性
を示さないことを示している. 8:   エ レング1コール ボ1 −ル10部のエ
チレングリコール及び2部のく未置換〉尿素の混金物に
93部のボリオールAを25℃において約10分間撹拌
することにより第1の混合物を製造した。商品名UL−
1としてWitco Corp.より市販入手可能なジ
ブチル錫ジラウリルメルカプチド(触媒A)150gを
第1の混合物と混合した.7部のアミンA及び2部の亜
鉛ラウレートを約60℃の温度において約30分間撹拌
することにより第2の混合物を製造した.この第1及び
第2の混合物を^dmiral 2000 RIM機の
Bサイドに入れ、撹拌及び循環により混合することによ
り合わせた.例1のポリイソシアネートをこの機械のA
サイドに入れた,  1.769の重量比(B/A比〉
にB及びAサイドの内容物を輸送するよう機械を調節す
ることにより1、03インデックス(ヒドロキシル基に
対するイソシアネート基の比〉に機械を検量した.成分
を約80″F(27℃〉の温度に保った.約2000ボ
ンド/平方インチ(14,000KPa)の混合圧力を
用いる.機械を約1.3秒の射出時間に調節した.上及
び下プレートを有するブラック金型を用いた.下プレー
トはワックスのコートを塗布する前にみがいた。ブラッ
クを4回製造ごとにこのプレートをパフ磨きした.上プ
レートは最初にワックスを塗布し、20個のブラックを
製造する間はこれ以上処理しなかった.これらはすべて
容易に型より取り出せた. 最初に4個のブラックを約170″F(77℃〉の金型
温度で製造した.次に金型温度を約160″F(71℃
)に下げた.離型時間は170″F(77℃〉で15秒
及び160″F(71℃)で20秒であった. 錫含有触媒を除去し、Aサイドを100″F(38℃)
に保ち、Bサイドを110″F(43℃)に保ち、戒形
温度が165″F(74℃)であり、B/A比が1.7
3であり、離型時間が30秒であることを除きllM8
の方法を繰り返した.成形を開始する前にワックスのコ
ートを塗布した.金型から容易に取り出せる7個のブラ
ックを製造した. 示したASTM法に従い例8及び9で形戒したポリウレ
タンの以下の物理特性を測定し、表■に示す.^STN
 D−747−88 ^STM D−638−84 ^STN D−624−86 ^STM D−638−84 ^STM D−2240−88 表■のデータは、良好な物理特性を有するボリマーが追
加触媒を含むもしくは含まない本発明の組成物を用いて
形成されることを示している.この組成物は追加(錫含
有)触媒を含まず30秒の離型時間を与えるに十分な反
応性を有する.比較として、尿素もしくは亜鉛ラウレー
トのいずれかを排除した従来のポリウレタン形成触媒を
含まない同様の組成物を用いても同様の離型時間は達成
できない.亜鉛ラウレート及び尿素と共に錫触媒を用い
る場合、反応は速すぎほとんどの工業RIMプロセスに
おける使用には不都合である.10〜13び H:  
の 尿素を尿素化合物として用い、尿素の濃度を表■に示す
ように変えることを除き例1の方法を繰り返した.観測
されたゲル化時間を表■に示す.表■ 重量部 表■のデータは、反応速度が尿素濃度に依存しているこ
とを示している. 比較として、二級アミン、例えばシクロヘキシルアミン
を尿素と換えた場合及び亜鉛ラウレートを排除した場合
より長いゲル化時間がみられる.14:     R4
Mボリマーの ゛6錫含有触媒を排除し、Aサイド及び
Bサイド組成物を100’F (38℃〉に保ち、成形
温度が165″F(74℃)であり、B/A重量比が1
 : 1.21であり、離型時間が30秒であり、混合
圧力が2,000psi (148Pa)であり、射出
時間が1.5秒であり、イソシアネートが商品名MDI
ブレボリマー1288としてThe Dow Chem
ical Companyより市販入手可能な170の
イソシアネート当量を有する硬質セグメントメチレンジ
フェニルーイソシアネートブレボリマーであることを除
き例8の方法を繰り返した.成形を始める前にワックス
のコートを塗布した.破壊がみられず、金型から容易に
取り出せる60個のブラックを製造した. 形成したポリウレタンの以下の物理特性を表■に示した
ASTN法に従い測定した.ただし加熱垂れ(ヒートサ
グ)は^STM D−3789−85に従い、室温及び
−20℃でのガードナー衝撃は^STM D−3029
−84に従い測定し、結果を表■に示す. 表■ 表■のデータは、本発明の組成物がバンパー、自動車車
体パネル、ダッシュボード等の用途に好適な特性を有す
る高弾性率RIMポリウレタンの製造における使用に好
適であることを示している.15:゛  を いるス 
ン  フォームの ゛61ボンド(454g)の尿素及
び8ボンド(3’632g)のエチレングリコールを撹
拌し、次いで100ボンド(45.4kg)のボリオー
ルA及び13ボンド(5902g)のトリクロロフルオ
ロメタン(商品名Freon 11としてDuPont
 de Nemoursより市販入手可能)を加えるこ
とにより第1の混合物を製造した。2ボンド(908g
)の亜鉛ラウレート及び7ボンド(3200g)のアミ
ンAの第2の混合物を、65℃に加熱し、約1時間加熱
することにより形成した.第1及び第2の混合物をあわ
せ、25℃で20分間撹拌した.得られた混合物を^d
a+iral 2000 RIM機のBサイドタンクに
入れた.例13のインシアネートをAサイドタンクに入
れた.機械は以下の条件で操作した。
成分温度 ″F(”C)      80 (27)混
合圧力、psi(MPa)    2000 (14)
射出時間、秒      1.0 処理量、lb/see(g/s)  3.0 (136
0)Bサイドに対するAの比  0.55 (1.05インデックス) 成形温度 ″F(”C)     122 (50)商
品名Chew Trend RT−2002としてCh
ew TrendCorporat ionより市販入
手可能なワックス離型剤のコーティングの1回処理後2
3.25X8.5X0.75インチ(5.9cmX21
6mmX19mm)のブラックを50個得た.層付フォ
ームの特性を例14のようにして測定し、表Vに示す. 表 ■ 表Vのデータは、本発明により得られる層付スキンフォ
ームがハンドル、ヘッドレスト及びアームレスト等の用
途における使用に好適な特性を有していることを示す.

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(A)分子あたり平均少なくとも約1.8個の活性
    水素含有基及び活性水素含有基あたり500〜5000
    の平均分子量を有する比較的高当量活性水素化合物; (B)組成物中に存在する相対比において成分(A)と
    不相溶性であるアルキレングリコール;及び (C)(1)尿素化合物及び(2)カルボン酸の遷移金
    属塩(前記金属は元素の周期表の I −B、II−B、V
    −A、IV−B、V−B、VI−B、VII−BもしくはVIII
    族より選ばれる)を含む相溶化及び触媒量の添加剤、 を含む相溶化活性水素化合物−アルキレングリコール組
    成物(この組成物は、成分(2)が前記組成物に可溶で
    あるに十分な量の少なくとも1種のアミン基含有物質を
    含む)。 2、成分(A)が少なくとも1種のポリエーテルポリオ
    ールであり、組成物がアミンを含む、請求項1記載の組
    成物。 3、アミンが不飽和もしくはエーテル飽和脂肪族もしく
    は環式脂肪族一級もしくは二級モノアミン化合物;トリ
    アルキルアミン;ヒドロキシルアミン;三級アミン;約
    500未満の分子量を有するアミン末端ポリエーテル、
    ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン;ヒド
    ロカルビル置換芳香族アミン;又はこれらの混合物であ
    る、請求項2記載の組成物。 4、遷移金属カルボキシレート塩がTi、Zr、Ta、
    Cr、Mn、Mo、Fe、Co、Ni、Cu、Sb、B
    i、及びZnより選ばれる金属カチオンを有する、請求
    項1記載の組成物。 5、遷移金属カルボキシレート塩が8〜21個の炭素原
    子を有するカルボキシレートアニオンを有する、請求項
    4記載の組成物。 6、尿素化合物が下式 I 、 ▲数式、化学式、表等があります▼ I (上式中、R^1、R^2、R^3、及びR^4は不活
    性置換基である) で表わされる、請求項4記載の組成物。 7、尿素化合物が尿素である、請求項5記載の組成物。 8、請求項1記載のポリエーテル−アルキレングリコー
    ル組成物とポリイソシアネートの反応生成物であるポリ
    ウレタンポリマー。 9、(A)少なくとも1種の比較的高当量活性水素化合
    物;(B)ブレンド中に存在するその相対比において成
    分(A)と不相溶性であるアルキレングリコール;(C
    )(1)尿素化合物及び(2)遷移金属カルボン酸塩を
    含む相溶比及び触媒量の添加剤;並びに(D)成分(A
    )がアミン基を含まない場合、少なくとも1種のアミン
    、を含む相溶化活性水素化合物−アルキレングリコール
    組成物。 10、成分(D)が組成物100重量部あたり0.5〜
    20部の量存在し;成分(2)が組成物100重量部あ
    たり0.1〜10部の量存在し;成分(2)に対する成
    分(1)の重量比が約1:4〜約5:1である、請求項
    9記載の組成物。 11、イソシアネート成分;比較的高当量活性水素化合
    物;組成物中に存在するその相対比において活性水素化
    合物と不相溶性であるアルキレングリコール;アミン化
    合物;並びに(a)尿素化合物及び(b)遷移金属カル
    ボン酸塩を含む相溶比及び触媒量の添加剤を含む反応混
    合物より製造されるポリウレタンポリマー。 12、以下の成分、 (A)分子あたり平均少なくとも約1.8個の活性水素
    含有基及び活性水素含有基あたり500〜5000の平
    均分子量を有する比較的高当量活性水素化合物; (B)組成物中に存在する相対比において成分(A)と
    不相溶性であるアルキレングリコール;及び (C)成分(1)尿素化合物及び成分(2)カルボン酸
    の遷移金属塩(前記金属は元素の周期表の I −B、II
    −B、V−A、IV−B、V−B、VI−B、VII−Bもし
    くはVIII族より選ばれる)を含む相溶比及び触媒量の添
    加剤、 を混合することを含む、相溶化活性水素化合物−アルキ
    レングリコール組成物(この組成物は、成分(2)が前
    記組成物に可溶であるに十分な量の少なくとも1種のア
    ミン基含有物質を含む)の製造方法。
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