JPH03229737A - 液状重合体、その製造方法および液状重合体組成物 - Google Patents

液状重合体、その製造方法および液状重合体組成物

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JPH03229737A
JPH03229737A JP2024539A JP2453990A JPH03229737A JP H03229737 A JPH03229737 A JP H03229737A JP 2024539 A JP2024539 A JP 2024539A JP 2453990 A JP2453990 A JP 2453990A JP H03229737 A JPH03229737 A JP H03229737A
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JP
Japan
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liquid
hydroxyl group
polyisoprene
molecular chain
vinyl compound
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Application number
JP2024539A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Koga
古閑 哲也
Kohei Okamoto
光平 岡本
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野] 本発明は、液状重合体、その製造方法および液状重合体
組成物に関し、詳しくは、低酸素透過性および低透湿性
に優れると共に、耐熱性および耐候性も良好な硬化物を
与えることのできる液状重合体、その製造方法および液
状重合体組成物に関するものである。
[従来の技術] 従来、活性水素基含有液状ジエン系重合体の活性水素を
利用して、これに重合性不飽和基含有化合物を反応させ
た重合体が知られている(特開昭59−159808号
公報)、これらは光重合開始剤または遊離基開始剤など
を配合して組成物とされ、塗料、コーティング剤、接着
剤などに広く用いられている。
しかしながら、従来、−船釣に用いられている硬化性液
状ジエン系重合体から得られる硬化被膜は、ある程度酸
素透過度、透湿度が低いという特徴を有するものの、耐
熱性や耐候性が十分でないという欠点を有するものであ
った。
これらの欠点を解決するt;め、活性水素基含有液状イ
ソプレン系重合体の水素化物から被膜を得ることか試み
られている。この液状イソプレン系重合体の水素化物は
耐熱性に優れ、耐候性にも優れているが、透湿性が低下
するという傾向があっtこ 。
また、このイソプレン系重合体は機械的物性に優れてい
るが、塗料・コーティング剤または接着剤などが使用さ
れる過酷な環境下での機械的物性の一層の向上が求めら
れていた。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、より広範な分野に利用が図られるよう
、低酸素透過性および低透湿性に優れると共に、耐熱性
および耐候性も良好な硬化物を与えることのでさる液状
重合体、その製造方法および液状重合体組成物を提供す
るにある。
[課題を解決するだめの手段] 本発明者らは、前記目的を達成するため、分子鎖末端に
水酸基を存する液状ポリイソプレンについて種々検討を
重ねた結果、この液状ポリイソプレンにビニル化合物を
グラフトさせ、さらにこれを水素化して得られる水素化
物を用いると、低酸素透過性、低透湿性、耐熱性および
耐候性のいずれの性質にも優れる硬化物を得ることがで
きるということを見い出し、この知見に基ついて本発明
を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、第1の発明として、ビニル
化合物をグラフトした分子鎖末端に水酸基を有する液状
ポリイソプレンの水素化物が、第2の発明として、過酸
化水素の存在下、イソプレンを重合して分子鎖末端に水
酸基を有する液状ボリイソフレンを得、この液状ポリイ
ソプレンにビニル化合物をグラフトさせ、次いで水素化
することを特徴とするMlの発明における水素化物の製
造方法が、第3の発明として、第1の発明における水素
化物およびポリイソリアネート化合物からなる液状重合
体組成物が提供される。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明における第1の発明は、ビニル化合物をグラフト
した分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイソプレンの
水素化物である。
ビニル化合物としては、エチレン性不飽和結合を有する
化合物であって液状ポリイソプレンとグラフト共重合し
うるものであればよく、具体的にはスチレン、α−メチ
ルスチレンなどの芳香族基含有ビニル化合物、アクリル
酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メ
チノ呟メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどの
アクリル酸又はメタクリル酸のアルキルエステル、アク
リロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアマイ
ドなどが挙げられる。
分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイソプレンとして
は、分子鎖末端まt;は両末端に水酸基を有する数平均
分子量が300〜25,000、好ましくは500〜t
o、oooの液状ポリイソプレンが挙げられる。
ここにおける水酸基含量は0.1〜10me q/9、
好ましくは0.3〜7meq/gである。
第1の発明はこのような液状ポリインプレンの水素化物
である。
本発明における第2の発明は、過酸化水素の存在下、イ
ソプレンを重合して分子鎖末端に水酸基を有する液状ポ
リインプレンを得、この液状ポリイソプレンにビニル化
合物をグラフトさせ、次いで水素化することを特徴とす
る第1の発明における水素化物の製造方法である。
この製造方法としては、たとえばプロパツール、ブタノ
ールなどのアルコール溶媒中で、まずイソプレンモノマ
ーを過酸化水素の存在下、90〜150℃にて30〜2
40分加熱重合させる。
このとき、アルコール溶媒はインプレンモノマー100
重量部に対し30〜90重量部、好ましくは40〜70
!量部の範囲で使用することができる。
tf:、過酸化水素はインプレンモノマー100重量部
に対し2.3〜34重量部、好ましくは4.5〜27重
量部の範囲で使用することができる。通常は過酸化水素
水を用い、その濃度は10〜65重量%、好ましくは2
5〜60重量%である。
このようにして、分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリ
イソプレンを製造する。
この液状ポリイソプレンにビニル化合物をグラフト共重
合させる方法としては、水性媒体中の重合、すなわち乳
化重合、懸濁重合、塊状重合または溶液重合なと、通常
の重合方法か特に制限なく適用される。一般に分子鎖末
端に水酸基を有する液状ポリイソプレンがビニル化合物
と混和または溶解し得るときは、塊状重合による方法か
好ましい。必要により有機溶媒を用いることかでき、好
適なものとしてベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、
キンシン類、メチルエチルケトン、アセトン、セロソル
ブアセテート、塩化メチレン、ジメチルホルムアミドな
どが挙げられる。
グラフト共重合における反応は、通常、分子鎖末端に水
酸基を有するポリイソプレン/ビニル化合物= 951
5〜30/70(重量比)、好ましくは90/10〜6
0/40(重量比)の割合で配合し、これを大気圧下、
60〜70°Cの温度に設定することにより進行する。
また、この際通常は触媒か用いられる。触媒として好適
なものは遊離基発生触媒であってパーオキシ系触媒また
はアゾ系触媒などである。具体的には、過酸化ジ第三級
ブチル、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイノ呟し−ブ
チルパーオキ/ベンゾエート、クメンヒドロキノパーオ
キサイド、ジイソプ口ピルパーオキシジカーボ不−ト、
2.2″−アゾビスイソブチロニトリルなとか挙げられ
、特に過酸化ベンゾイルが好ましい。また、前記遊離基
発生触媒に限らず種々の触媒の使用が可能である。触媒
を用いる場合には、その配合量は分子鎖末端に水酸基を
有するポリイソプレンとグラフトされるビニル化合物の
総重量に対して一般に0.001〜5.0重量%、好ま
しくは0.05〜2.5重量%である。さらに、グラフ
ト共重合においては共重合抑制作用のある酸素を脱ガス
し、窒素雰囲気下で行うことが好ましい。なお、この際
の反応条件は、通常は0〜200℃、好ましくはto−
120℃にて撹拌下で30分〜12時間、好ましくは1
〜6時間反応させればよい。
得られたグラフト共重合体は条件などにより異なるが、
たとえば粘度100〜3,000ポイズ/30°C,1
分子当たり平均1.7〜3.0個の水龜基を有する。グ
ラフト率は1〜200%、好ましくは5〜150%の範
囲であれはよい。溶媒なとを除去、乾燥して使用に洪す
ることか好ましい。
このようにして得られた、ビニル化合物をグラフトした
分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイソプレンを水素
化して水素化物を得る。
このときの水素化は、たとえばブタノール、n−ヘキサ
ン、/クロヘキサンなどの溶剤に前記液状ポリイソプレ
ンを溶解し、ニッケル、パラジウム、ルテニウム、白金
などの公知の水素化触媒の存在下で、温度20〜300
°C1好ましくは30〜200℃において、水素圧力0
−200kg/cm”G、好ましくは0−100 ky
/cm”Gで0.1−10時間反応させて、実施するこ
とができる。
反応終了後に、触媒をろ別して、溶液を減圧下で蒸留す
れば溶剤か除去され、目的の水素化物を得ることができ
る。
この水素化物は、数平均分子量は300〜25.000
、好まL<は500−1o、000であり、水酸基含有
量は0.1−11−1O/9、好ましくはo、3〜7 
m e q / gである。
本発明における第3の発明は、第1の発明における水素
化物およびポリイソリアネート化合物からなる液状重合
体組成物である。
ポリイソリアネート化合物とは、1分子中に2個もしく
はそれ以上のイソシアネート化を有する有機化合物であ
って、前記水素化物の水酸基に対する反応性イソシアネ
ート化を有するものである。
ポリイソリアネート化合物の例としては、通常の芳香族
、脂肪族および脂環族のものを挙げることができ、たと
えばトリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソ
ンア不一ト、ジフェニルメタンジイソンア不−1−(M
DI)、液状変性ジフェニルメタンジイソンア不一ト、
ポリメチレンポリフェニルイソンア不一ト、キンリレン
ジイソシアネート、ツクロへキシルジイソンア不一ト、
/クロヘキサンフェニレンジイソンア不一ト、ナフタリ
ン−1,5−ジイソシアネート、イソプロビルヘンセン
−2,4−ジイソ/アネート、ポリプロピレングリコー
ルとトリレンジイソンア不−ト付加反応物などかあり、
とりわけMDI、液状変性・/゛フニニルメタンノイソ
シア不一ト、トリレン・ジイソ/アネートなとが好まし
い。
この水素化物とポリイソ/アネート化合物との配合割合
については特に制限はないが、ポリイソリアネート化合
物のイソンア不−ト基(NGO)と水素化物の水酸基(
OH)の割合、NGOloH(モル比)を0.1〜20
、好ましくは0.5〜15の範囲とする。
この笛3の発明においては、前記水素化物とポリイン/
アネート化合物とを必須の成分とする液状重合体組成物
であるが、これらの成分のほかに所望により、ポリオー
ル化合物、ポリアミン化合物、その他の添加剤を配合す
ることもできる。
ポリオール化合物としては、第一級ポリオール、第二級
ポリオール、第三級ポリオールのいずれを用いてもよい
。具体的には、たとえば1.2−プロピレングリコール
、ジプロピレングリコール、1.2〜ブタンジオール、
1,3−ブタンジオール、2.3−ブタンジオール、l
、2−ベンタンジオール、2.3−ベンタンジオール、
2.5−ヘキサンジオール、2.4−ヘキサンジオール
、2−エチル−1,3−ヘ*す〉ジオール、/クロヘキ
サンジオール、グリセリン、N、N’−ビス−2−ヒド
ロキノフロピルアニリン、N、N’−ビスヒドロキ/イ
ソプロピル−2−メチルピペラジン、ヒスフェノールA
のプロピレンオキサイド付加物などの少なくとも1個の
二級炭素に結合した水酸基を含有する低分子量ポリオー
ルが挙げられる。
さらに、ポリオールとして二級炭素に結合した水酸基を
含有しないエチレングリコール、1.3−フロピレンゲ
リコール、1,4−ブタンジオール、1.5−ベンタン
ジオール、1.6−ヘキサンジオールなどを用いること
もできる。ポリオールとしては通常ジオールか用いられ
るが、トリオール、テトラオールを用いてもよく、その
分子量は50〜500の範囲のものである。
ポリアミン化合物としては、ジアミン、トリアミン、テ
トラアミンのいずれでもよい。さらに、メー級ポリアミ
ン、第二級ポリアミン、笑三級ポリアミンのいずれを用
いることもできる。
ポリアミン化合物としては、たとえばヘキサメチレンジ
アミンなとの脂肪族アミン;3,3″−ジメチル;4,
4’−ジアミノジシクロヘキフルメタンなどの脂環族ア
ミン;4,4’−ジアミノジフェニルなどの芳香族アミ
ン、2,4.6−トリ(ジメチルアミノメチル)フェノ
ールなどのテトラミンなどを挙げることができる。
所望により加える他の添加物としては、たとえはマイカ
、グラフフィト、ヒル石、炭酸力ルンウム、スレート粉
末などの充填剤が挙げられる。
さらに、粘度調整剤としてジオクチルフタレートなとの
可塑剤を加えたり、アロマ系、ナフテン系、パラフィン
系オイルなどの軟化剤を加えたり、粘着力、接着力の調
整のt;めにアルキルフェノール樹脂、テルペン樹脂、
テルペンフェノール樹脂、キンレンホルムアルデヒド樹
脂、ロジン、水添ロジン、クマロン樹脂、脂肪族および
芳香族石油樹脂なとの粘着付与樹脂を加えることもでき
る。また、ンブチルスズ、゛ラウレート、第一スズオク
トエート、ポリエチレンジアミンなどの硬化促進剤を加
えることもできる。さらに、耐候性向上のために老化防
止剤を加えたり、消泡剤とじてンリコーン化合物などを
添加することができる。
本発明におけるビニル化合物をグラフトした分子鎖末端
に水酸基を有する液状ポリインプレンの水素化物を、ま
た、この水素化物およびポリイソリアネート化合物から
なる液状重合体組成物を、塗料、コーティング剤、接着
剤などの用途に供するが、最終的には硬化処理すること
によって硬化物を形成させる。
硬化処理する際の条件は特に制限はないが、通常は0−
120°C1好ましくは15〜70°Cにて0.5〜7
5時間、好ましくは1〜72時間である。
[実施例j 以下、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳し
く説明する。
1)分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイソプレンの
製造例 Iff容のステンレス製耐圧反応容器に、イソ7レン2
00g、50重量%の過酸化水素水169およびn−ブ
チルアルコール1009を装入し、温度120°Cで、
2時間撹拌下に重合反応させた。反応圧力は最高8kg
7cm2Gにまで上昇しtこ 。
反応終了後、室温に冷却し反応容器から取り出した反応
生成物を、分液漏斗中の水600gに添加混合し、十分
振とうさせた後3時間室温で静置した。分離した油層を
、100℃の温度で2 mmFigの減圧下に、2時間
蓋発させて、揮発分(溶媒、イソプレン、低沸点成分な
ど)を除去し、残留物として、分子鎖末端に水酸基を有
する液状ポリイソプレンを68重量%の収率で得t;。
この物質の臭素価は240であり、数平均分子量は2,
150、水酸基含有量は0.96meq/g、粘度は6
2ポイズ/30℃であつt二 。
U)スチレンをグラフトしt:分子鎖末端に水酸基1)
で得られた末端水酸基含有ポリイソプレン1009、ス
チレンモノマー50g、トルエン150gおよび過酸化
ベンノイル0.759を反応器に仕込み、撹拌しながら
窒素雰囲気下において70°C13時間反応を行った。
反応終了後、内容物を取り出し、2 mmFhの減圧下
105°Cでトルエンおよび未反応上ツマ−を留去して
、スチレンをグラフトしt;分子鎖末端に水酸基を有す
る液状ポリイソプレンを得た。
この物質の臭素価は1859/100gであり、数平均
分子量は2,950、水酸基含有量は0.74meQ/
9、粘度は230ポイズ/30℃であった。
U)で得られたスチレンをグラフトした分子鎖末端に水
酸基を有する液状ポリイソプレン100g、ツクロヘキ
サン100gおよびニッケル触媒(ニッケルーケイソウ
土、ニッケル含有量45重量%)10gをオートクレー
ブに仕込み、140℃、水素圧力50kg/cm2Gで
4.5時間反応を行った。
反応終了後、オートクレーブから内容物を取り出し、0
.45μmのメンブランフィルタ−により触媒をろ別し
、ろ液を2 mmHgの減圧下、110℃で溶剤を留去
して、スチレンをグラフトした分子鎖末端に水酸基を有
する液状ポリイソプレンの水素化物を得た。
この水素化物の臭素価は1以下であり、数平均分子量は
3,080、水酸基含有量は0.81m e q / 
g 、粘度は980ポイズ/30°Cであっj二 。
ンの製造例 I)で得られた分子鎖末端に水酸基を有するポリイソプ
レンl OO9、MMAモノマー509、トルエン15
09および過酸化ベンゾイル0759を反応器に仕込み
、撹拌しながら窒素雰囲気下において70’C,3時間
反応を行った。
反応終了後、内容物を取り出し、2 mmHgの減圧下
105°Cでトルエンおよび未反応モノマーを留去して
、MMAをグラフトした分子鎖末端に水酸基を有する液
状ポリイソプレンを得た。
この物質の臭素価は180g/loogであり、数平均
分子量は3,000、水酸基含有量は0 、71 nl
e q / 9、粘度は240ポイズ/30°Cであっ
t:。
iv)で得られたMMAをグラフトした分子鎖末端に水
酸基を有する液状ポリイソプレン100g、/クロヘキ
サン100gおよび二ンケル触媒(ニッケルーケイソウ
土、ニッケル含有量45重量%)109をオートクレー
ブに仕込み、140°C1水素圧力50kg/cm2G
で4.5時間反応を行った。
反応終了後、オートクレーブから内容物を取り出し、0
.45μmのメンブランフィルタ−により触媒をろ別し
、ろ液を2 mmHgの減圧下、110″Cで溶剤を留
去して、MMAをグラフトした分子鎖末端に水酸基を有
する液状ポリイソプレンの水素化物を得た。
この水素化物の臭素価は1以下であり、数平均分子量は
3,150、水酸基含有量は0.79meq/9、粘度
はl 、030ポイズ/30℃であった。
スチレンをグラフトした分子鎖末端に水酸基を有する液
状ポリイソプレンの水素化物の同定ij)で製造した試
料の赤外線吸収スペクトルを第1図に示す。
スペクトルの吸収から、スチレンか分子鎖末端に水酸基
を有する液状ポリイソプレンにグラフトしてし・ること
が確認された。
また、次の式からグラフト率を計算したところグラフト
率は39%であった。
−B グラフト率(%) = −X 100 A、グラフトした分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリ
イソプレンの重量(9)B・分子鎖末端に水酸基を有す
る液状ポリイソプレンの重量(g) MMAをグラフトした分子鎖末端に水酸基を有する液状
ポリイソプレンの水素化物の同定■)で製造した試料の
赤外線吸収スペクトルを第2図に示す。スペクトルの吸
収から、MMAが分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリ
インプレンにグラフトしていることが確認された。
また、グラフト率は42%であった。
l)で得られた分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイ
ンプレン100g、シクロヘキサン100gおよびニッ
ケル触媒にッケル〜ケインウ土、ニッケル含有量45重
量%)109をオートクレーブに仕込み、140°C1
水素圧力50 kg/ cm” Gで4.5時間反応を
行った。
反応終了後、オートクレーブから内容物を取り出し、0
.45μn1のメンブランフィルタ−により触媒をろ別
し、ろ液を2mmFJgの減圧下、110°Cで溶剤を
留去して、分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイソプ
レンの水素化物を得た。
この水素化物の臭素価は1以下であり、数平均分子量は
2,250、水酸基含量は0.99meq/9であり、
粘度は750poise/30°Cであっl二。
vi)分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリブタジェン 出光アトケム(株)製、R−45HT。
数平均分子量2,800、水酸基含有量0.79meq
/g、粘度、52ポイズ/30℃vu)に記載の分子鎖
末端に水酸基を有するポリブタジェン1009.スチレ
ンモノマー509、トルエン1509および過酸化ベン
ゾイル0.759を反応器に仕込み、撹拌しながら窒素
雰囲気下において70°C,3時間反応を行った。
反応終了後、内容物を取り出し、2 mm[gの減圧下
105°Cでトルエンおよび未反応モノマーを留去して
スチレンをグラフトした分子鎖末端に水酸基を有する液
状ポリブタジェンを得た。
この物質の数平均分子量は3,150、水酸基含量はo
、s 1me q/y 、粘度は190ポイズ/30℃
であった。
なお、グラフト率は37%であった。
液状重合体組成物の調製、硬化物の製造および硬化物の
物性 ポリイソリアネート化合物を除いた表に示す成分を所定
量配合し、1OO0Cで300分間撹拌混した。次いで
表に示すポリイソリアネート化合物を所定量添加し、2
5°Cで5分間撹拌混合して液状重合体組成物を調製し
た。
この液状重合体組成物を金型に流し込み、120℃、2
00 kg7 cm”Gにて1時間プレスしt;後、7
0°Cにて15時間養成し、厚さ2mmのシート状硬化
物を製造した。
なお、物性の評価は次のとおりである。
〔酸素透過度〕
作製した硬化物の酸素透過度を評価するため、この硬化
物をガス透過度測定機 L100−3001(LYSSY社製)を用い、試料厚
み0 、1 mm、30°Cで等工法にて測定しtこ。
透過したガスはヘリウムをキャリアガスとしてカスクロ
マトグラフにより分析した。
〔透湿度〕
硬化物の透湿度を評価するt;め、先に述へた硬化体の
製造方法に従い、厚さ0 、5 mmの7−ト状硬化物
を製造した。この硬化物をJIS Z−0208に準拠
して、透湿度を測定し を二 。
測定条件は25°C1相対湿度90%にて行っtこ。
〔耐熱性〕
製作した硬化物の耐熱性を評価するため、この硬化物を
ギヤオーブンにて130°C!、168時間加熱処理を
行った後、JISK−6301に準拠して、引張り強度
を測定した。
また、加熱処理後の硬化物のタンクの有無を指触により
確認した。
〔耐候性〕
作製した組成物の耐候性を評価するため、硬化物をキセ
ノンサン/ヤインウエザ メーターにて下記条件で処理した。処理後、J[5K−
6301に準拠して、引張り強度を測定した。
また、耐候性処理後の硬化物のクラックの有無を目視に
より確認した。
耐候性処理条件 キセノンサンシャインウェザ−メーター(スガ試験機株
式会社製)を使用。
ブラ/パネル温度:60°C,RH60%サイクル;1
02分間照射、18分間降雨処理時間;2,000時間 (以下余白) [発明の効果] 本発明によれは、低酸素透過性および低透湿性にすぐれ
ると共に、耐熱性および耐候性も良好な硬化物を与える
ことのできる液状重合体、その製造方法および液状重合
体組成物が提供され、塗料、コーティング剤、接着剤等
の分野できわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明におけるスチレンをグラフトした分子鎖
末端に水酸基を有する液状ポリイソプレンの水素化物の
赤外線吸収スペクトルである。 第2図は本発明におけるメタクリル酸メチルをグラフト
した分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリインプレンの
水素化物の赤外線吸収スペクトルである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ビニル化合物をグラフトした分子鎖末端に水酸基を
    有する液状ポリイソプレンの水素化物。 2 過酸化水素の存在下、イソプレンを重合して分子鎖
    末端に水酸基を有する液状ポリイソプレンを得、この液
    状ポリイソプレンにビニル化合物をグラフトさせ、次い
    で水素化することを特徴とする請求項1記載の水素化物
    の製造方法。 3 請求項1記載の水素化物およびポリイソリアネート
    化合物からなる液状重合体組成物。
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