JPS60156714A - Rimナイロン基ウレタンブロツク重合体組成物 - Google Patents

Rimナイロン基ウレタンブロツク重合体組成物

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JPS60156714A
JPS60156714A JP59281984A JP28198484A JPS60156714A JP S60156714 A JPS60156714 A JP S60156714A JP 59281984 A JP59281984 A JP 59281984A JP 28198484 A JP28198484 A JP 28198484A JP S60156714 A JPS60156714 A JP S60156714A
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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】 本発明は計器の如き自動車内装材や、ドアパネルの如き
一層大きな構造物を製造するのに有用な反応射出成形(
RIM)ナイロン基ウレタンブロック重合体組成物に関
する。この成形用組成物はアニオン性のラクタム金属塩
触媒とウレタンプレポリマーとからなる二液系である。
」1記触媒はナトリウムカプロラクタムが好ましく、ま
た上記プレポリマーはメチレンジイソシアネートとラク
タム、第一・級アミノ基を供給する重合体トリアミンお
よび第一級ヒ]パロキシル基を供給するポリエーテルジ
オールの混合物との反応生成物であることが好ましい。
入行−皮彬 ・ 多数の関連特許及び文献を調査したところ、以Fのもの
が代表的で最も関係のあるものと思われる。 □ ・− 米用特−許 第3,017,391号 Mottusら 1962年
第3,017,392号 Butlerら 1962年
第3.086,962号 Mottusら 1963年
第3.704,280号 van der Loosら
 1972年第3.770.689号 van der
 Coosら 1973年第3,793,399号 v
ain dar 1.oosら 1974年第3,86
2,262号 1lendrickら 1975年第4
,031.164号 1lendrickら 1977
年第4,070,344号 Ilergenrothe
rら 1978年第4,151.222号 If e 
r 8 (! n r o L h e r−ら 19
79年そ−の側■久国時f〔− tlungarian Te1jes21 000 9
/ 28/ 8 1(抄録のめ) 徊の入行1条術 1’etit、 D、、 R,、Ieromc and
 Pt+、 Tey5sie、” ε−カブi−1ラク
タJ、のアニオンブロソクノ(中台(Anionic 
Block Copolimcrization of
 ε−Caprolactam ) ″、 、j9ur
ppj−of l:olymer、5cie+2+;e
、−Polymer Chemistry F、dit
ion、Vol、 1 1 、pp 2903〜29]
6 (+979)。
Van der 1.oss、、1.1..M、aru
l A、八、Van Geanan+“衝撃変性RI 
Mす・イロンの性質(1’ropcrtit+sof 
Impact ModifiedRI M Nylon
) 、186thNational 八C5Mee目n
g、Washington、n、c、+ (8/9月 
1983)。
5Lehlicek、 J、 and J、 5ebe
nda、” ε−カプロラクタl、の活性化アニオン重
合により製造されたε−カブI:1ラクタムとオキシラ
ンとのブロック共重合体(Block Copolym
ers of ε−Caprolactamand 0
xirc+ne Prepared by the A
ctivated AnionicPolymeriz
ation of ε−Caprolactam)l+
、 l1ur。
?o、lym、、−シ:−、: Vol、18、pp5
35〜540(1982)。
5ebenda、 、Ian、”ラクタムの重合(1−
n(’、jamPolymerization)”、J
、Mac−romol、−5cjyChem、 八6(
6)、ppH45〜+199 (1972)。
firecnley、 R,Z、、 J、 C,5La
uffer and J、 E。
KurLa+ ”ε−カブ「1ラクタl、の開始、アニ
オン重合の速度式(Ttu+ Kinetic Equ
ation for theInitiated、An
ionic Polymerization of t
 −CaprolacLam)” + Mapromo
lqcules、Vol、2. tb、6+pp5Ei
l〜567 (II−12月1969)。
本発明 要約すれば本発明は−・価金属のカプロラクタム塩、例
えばナトリウノ、カブロラクタJ、を^む゛lニオン触
媒少量並びに、環状ラクタ11、ポリ十二1〜ジアルキ
ルl−17’J’ミンおよびポリエーテルジオールの5
pit体混合物の、単量体のラクタlい第一級アミンお
よびヒドロ−トシ基との実質的に完全な反L1−1を与
えるに足る化学量論にの::;イソシー1′ナー1との
反応/lユ成成力ら実質的になるブ]・ポリマーを含む
2液性RIMナイ【:1ン基つレタンゾ11ツク重合体
組成物である。ラクタムC,l著しく過剰C1=存7■
シ、プレポリマー反罵・に幻する界釈剤としζ働く。こ
れはプレポリマー製造法の重要な勅mj、と考えられる
ジオールおよびアミン弔量体とイソシアナー1との高い
反応性並びに触媒の高い反応性を考えると、これらの成
分を一緒にするときに中−重合体が形成されないで、共
!IE合体およびゾロツク1F合体の種々の組合せが牛
し、それが、それらの割合および物理的相互作用により
最終41−成力の性質を決定する。本発明の開発に到る
調査研究において意外に思われたことはこれらの物質が
反応することではなく、それらが反応して−1−記文献
の教示からみて有用なものを生ずることであった。見出
されたことは公知のナイ1−1ン/ウレタンブロック共
111合体に比較して曲げモジ上ラス(flax mo
dulus)に容認できない損失を生じないで衝撃強さ
に予期しない改良が存在したごとであった。重合体のア
イヅソト試験値は300、通常700、を超え、同時に
曲げモジュラスば5(lX]03psi以上、j11常
約140X]03psi以l−7である。さらに、この
新型合体が、重合体の高い衝撃強度の点からfitに穏
当な星と考えることができる水を吸収したことが認めら
れた。水吸収移の線膨張はjm常5%以下である。これ
らの改良された性質491従来の有用なす・イIIン/
ウレタン重合体と同し分子量水準に於てである。
!−記プし・ポリマー中の四つの成分、ずなわらラクタ
l2、第一・級トリアミン、ジオールおよびジイソシア
ネ−1・の使用により、製造業汗が配合割合0 および反応条件の賢明な制御によりこれらの新ブロツク
重合体に所望・の性質をもたせるようにすることが可能
である。当業者が認めるように、“混合物”中に単一の
共重合体またはブロック重合体が生成されるのではなく
幾つかの異なるナイロン/ウレタンブI:1ツク重合体
が生成されるのであるが、この“混合物”は一体化ある
いは物理的に結合されておりその結果最終の成形された
組成物は通常の手段で抽出し得るホモ重合体または共重
合体を含有しない。反応後には、プレポリマー中には!
lt離のポリエーテルジオールまたはイソシアネートは
実質的に認められない。ヒドロキシル基およびアミノ基
の活性水素と実質的に完全に反応するのに充分な量のジ
イソシアネートが使用される。
前記文献は第三者が成1重の性質を改良するために主鎖
に弾性を付辱するシーフェンスを導入することによりナ
イロン型重合体を改質園すると有利であり得ると考えた
ことを示唆するが、これば通常その他の所望の性質を犠
牲にしたのであった。
重合体と共にここで使用されるポリオキシアル;11ル ンI・リアミンを混入することが有利になる、すなわち
有用な性質を有する、より一層堅固に一体化もしくはイ
ンターロックされた均質な重合体構造をもたらすことを
示唆した文献は見あたらなかった。
より堅固な構造がもたらす結果がこの重合体の低い水吸
収および容認できる曲げモジュラスの保有により示され
る。
ポリオキシアルキレントリアミンの使用は、そのジイソ
シアナートとの非常に高い反応速度のために不可欠であ
る。この反応は、他の反応により生ずる他の重合体を散
在させる高分子量の枝分れした重合体を生成する。非常
に高分子量の重合体が生成されることは、可視的に明ら
かなゲルがプレポリマーの製造中にラクタム希釈剤中に
生成されそのゲルが継続攪拌で再解する事実により示さ
れる。このゲルの発生およびその再溶解がこのプレポリ
マー製造方法の特徴と思われる。一般にトリアミン/ジ
イソシアナ−1・重合体は重合体塊の12〜20重量%
である。
2 次表はこの新ナイロン基ウレタンブロックプレポリマー
の製造に使用できる成分割合の範囲を与える。
3 唱 (9″″ −0 4 −L61//、\ 15 0.25〜5モル%の範囲内のす]・リウムヵプロラク
タム触媒が重合体を製造するために通常プレポリマーと
ともに使用される。
興味あるブロック重合体を、ポリエーテルジオールを使
用しないで作ることができる。これらの重合体は一層軟
質で、またわずかに劣る耐熱性を有する傾向がある。
プレポリマーは3単量体を混合し、必要に応じ水分を実
質的に完全乾燥状態に低下し、次いで不活性ガスシール
下に20〜50 ℃の範囲の初期反応温度でイソシアナ
ートを添加することにより製造される。
実施例 次表は本発明の数例を与え、使用した物質が詳細に確認
される。これらの実施例は重量パーセントを基にしてい
るが、しがしモル量が実施例Vに対して示されている。
実施例(1) −1− −北□ 放−煤W εCL 43.07B 43.078 Nall ”’ 0.922 0.9222−1ニイ(
リマー : ε CL 43.077 43.077トリアミンー1
 ” 9.054 9.054トリアミン−200 トリアミン−300 ポリエーテルジオールL4’ 2.828 2.828
MD I ” 1.041 1.041里金体性I)− 硬化時間 150℃において、分 1515 比 重 1.13 1.13 曲げモジュラス、室温、 PSI Xl03 (八STM−0790) 181 134.8たるみ、
1時間、204℃、鶴 4.3 5.8たるみ、1時間
、114℃、曹m 0 2.3アイゾツト、J/M (ASTM−2569) 362 803線膨張 23℃における240時間 水浸漬後、%(ASTM−0570) 3.66 実施例■の反応物の m rv v−モル比 43.078 43.078 39.652 355.
550.922 0.922 0.848 21.44
43.077 43.077 39.667 355.
680 0 12.860 2.51 9.684 0 0 0 8.297 0 2.368 3.382 4.017 10.871 
1.244 2.956 1215 15 5 1.12 1.13 1.11 49.8 184 76.4 20 7.9 30.5 0.7 0 3.6 702 295 1055 4.05 4.44 3.47 7 注: (1)部は活性成分重量基準である。
(2)水素化ナトリウムは油中50%分散体として供給
した。
(3)トリアミン類はTexaco Chemical
 Company −、4800Fourna商品名シ
ェフアミンOeffam+ne) 、ポリオキシプロピ
レン1トリアミン−1は分子量5200のシェフアミン
T−5(トリアミン−2は分子Wt430.0のシェフ
アミンT−4jトリアミン−3は分子量6500のシェ
フアミンT−6(これらのトリアミン仲反応温度で液体
である。
(4)ポリエーテルジオールは01in Chemic
als、120Long Riにより供給されたポリ−
G(Poly−G) 55 28 (商品名)′1キシ
ル含量、28のヒドロキシル価、および4,000のり
ソプドボリエーテルジオールである。
(5) ジイソシアナートはUpjohn Polym
er Chemicals、 Box 6 Fチレンビ
スジイソシアナ−1〜、商品名イソナー) (Ison
ate)(6)ε−カプロラクタム(g CL)はN1
pro Incorporated、 P、0により供
給された。それは99.8+重量%純度であった。
II Place XBe1laire、、Texas
 77401 、からの・リアジンであった。
100であった。
:OOであった。
100であった。
[ige Road 、 Stamford、 Con
necticut 06904、;あった。これは80
〜90%の第一級ヒドロl論分子量を有するエチレンオ
キシド末端キヤ5、La Porte、 Texas 
77571 、からのメ125Mであった。
、BOX 1483.^ugusta 、 Georg
ia 30903、8 触媒は水素化ナトリウムの50%油分散体を、少くとも
1/2時間90℃で、またはより良好には5 am l
 G真空下に50ppm未満の含水量に乾燥したカブ[
1ラクタムと反応さ−Uることにより調製した3モル%
のナトリウム力プロラクタlえであった。その後カブ1
′:1ラクタムによる水分吸収を防ぐため正窒素ガス流
下に保持した。
カプロラクタム末端ウレタンプレポリマーは「現場」手
法を用いて製造した。3単量体を混合し、反応容器中1
21℃で5■* tl G真空下に50ppm未満の含
水量に乾燥した。窒素ガスで大気圧に戻し、そのガスの
連続流を保持した。43℃で融解MDIを反応容器に撹
拌しながら添加した。
反応条件を少くとも1/2時間保持し、その後分析のた
めに試料を取出した。MDIを加えたとき、可視ゲルが
直ちに形成され、それは次に継続攪拌で再溶解する。こ
れは存在する過剰のラクタムのために可能であった。当
該技術に知られるように、このような若干のウレタンブ
ロックプレポリマーはその後処理できない不溶性ゲルを
形成するが、9 しかし本発明ではこれらのゲルは溶液に戻り、それが以
後の処理を可能にする。
触媒とカプロラクタム末端ウレタンプレポリマーとを、
反応媒質および希釈剤としてカプロラクタムを用いた触
媒部分に関連する過剰のカブロラクタ1、中で反応さセ
た。物理的性質の評価のためにくおよそ化学量論量の触
媒およびプレポリマーをビーカー中に秤取し、150°
Cに加熱し、15〜30秒間かきまぜ、混合物を150
℃に保持した加熱した鋼またはアルミニウム型に注くこ
とに □より試料を調製し、試験パネルまたはプラク尖
形1゜成した。重合する混合物は初期に非常に流動性で
あり、良好に流れる。パネルの厚みは0.1’、20イ
ンチである。表に示した物理的性質はこれらのパネルか
ら得られた。
′0れら(7)アーヶ、よ重合体枠3、イ堕。よii性
付与成分を加えた他種のナイロン基重合体に比較して改
良された衝撃強さを有することを示す。
この改良はゲルパーミェーションクロマトグラフィー(
G P C)によりJ忍められたブレポリ÷−中0 の品分it部分の存在に起因すると思われる。この//
+:+71グラソう)折中に未反応のポリオールまたは
イソノアナー1−か認められなかった。さらに高分子足
部分の証拠はイソンアナート水準を増加−4る、二点に
31、り認めら狛た。イソシー?ナートの量が増1に−
)れ橋かムノ構造の生成が少くなり、高分子−足部分の
里か残少する。
品分I′111部分が、第一級ヒドロキシル基または環
状−r゛ミ1よりもイワシアナ−1吉J]常に早く反1
+1’+”“づる第・級−7ミンとのイソシアナート反
応速度の差の結果である、ずなわら、イソシアナーI・
を添加したとき、イワシアナ−1/アミ2反応が、イソ
シ)′ナー1/:)フタJ、反応よりt)有利であるイ
ソシアチー1/ヒF C1−t−シル反応より非常に有
利である、思われる。、−の順序および生ずるブレボ)
片l−ラクタノ、中のつ(7・タンブロック重合体If
ルの溶解度で、種々の所望の性質の構造を組立てるごと
がiiJ能であり、本発明の特有の組成物は特定商業用
途に対し特6.二適jる重合体に相当のだわめ1’lを
りえる。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−価金属のカプロラクタム塩を含むアニオン触媒
    で反応させたとき反応射出成形に適するナイロン基ウレ
    タンブロックプレポリマーであって、 一−−−舌−ノリし一一一 環状ラクタム 300〜2000 ポリオキシアルキルトリアミン 0.5〜7.5ポリエ
    ーテルジオール 0〜5 ジイソシアナート 2〜20 の、該ジイソシアナートが他の3成分の液体混合物に添
    加された反応混合物を含むプレポリマ6
  2. (2)前記環状ラクタムが環中に4〜6個の範囲の炭素
    原子を有し、前記ポリオキシアルキルl IJチアミン
    4000〜7000の範囲の分子量を有するポリオキシ
    ブ「1ピレンアミンであり、前記ポリエーテルジオール
    が1000〜5000の範囲の分子量を有し、エチレン
    オキシド末端キャップされ少くとも80%の第一級ヒド
    ロキシル含量を有し、前記ジイソシアナーI・がイソシ
    アナート基を芳香族核に結合した芳香族である、特許請
    求の範囲第(])項記載のプレポリマー。
  3. (3)前記ポリオキシアルキルトリアミンに加えて、1
    000〜3000の範囲の分子量を有し、第一級アミノ
    反応基の10〜40%の範囲を供給する第2のポリオキ
    シアルキルトリアミンが存在し、また前記ジイソシアナ
    ートがメチレンビスジイソシアナートである、特許請求
    の範囲第(2)項記載のプレポリマー。
  4. (4)3成分の混合物が初めに真空下に高温で乾燥され
    、次に不活性ガスで周囲圧力でシールされ、その後ジイ
    ソシアナートが20〜50℃の範囲の初期反応温度で添
    加され、反応の終りにプレポリマーが遊離ポリオールお
    よびイソシアナートを実質的に含まない、特許請求の範
    囲第(2)項記載のプレポリマー。
  5. (5)・反応が、、環状ラクタム中の可視ゲルの形成、
    □後続の紺続撹11コによる前記ゲルの再溶解に、1−
    リ・特′徴付□け′られる、特許請求の範囲第(4)記
    載11・簡の 5プレポリマー。
  6. (6)特許請求の範囲第′(2)項記載のプレポリマー
    と0.25〜5モル%の範囲内の・価金属カブロラクク
    1、塩との加熱された型中の反応生成物を含む成形され
    た組成物で、300を超えるアイゾツト試験値、5%未
    満の水浸清後の線膨張、および少くとも50Xi01p
    si の室温曲げモジュラスを有する、成形された組成
    物。
  7. (7)抽出性重合体を実質的に含まない、特許請求の範
    囲第(6)項記載の成形された組成物。 、 。
  8. (8)ナトリウムカプロラクタムから実質的になる触媒
    と、実質的に、 。 −一モ!v、lシー、、− ε−カプロラクタム 600〜1000ポリオキシプロ
    ピレントリアミン 1〜 5ポリエーテルジオール、 〉80%第一級−0111〜 3 : メチレンジイソシアナート 6〜14(前記ポリオ
    −トンプロピレントリアミンは液体・であり、4000
    を超える分子量を有し、前記ポリエーテルジオールIJ
    : 1000〜5000の範囲の分子足添有し、そのヒ
    11゛1キシル基の少くとも80%が第−級龜ド口・キ
    シル基であり、前記メチレンシイソシアナ−1・ば他の
    成分の実質的に水を今まない液体混合物に攪拌しながり
    )添加され、□可視ゲルが形成されそれが継続攪拌で再
    び溶解する) □ の反応生成物からなるプレポリマーとをおよそ□化
    学尾輪割合で含め、前記□触媒およびプレポリマー4j
    型中で混合されたとき成形物品に硬化する2液性RIM
    ナイロン基ウレタンブロック重合体組成物。
  9. (9)芳香族ジイソシアナ−1〜と大過剰の環状ラクク
    ト中のポリオキシプロピレントリアミンおよびポリエー
    テルジオールの液体混合物との反応4ト成物を含むナイ
    ロン基ウレタンブロックプレポリマーであって、およそ
    化学量論量のジイソシアナートがトリアミンおよびジオ
    ールとの反、応に使用され“ζ遊離イソシアナートが実
    質的に残留せず、反応が反応混合物の継続撹拌により再
    溶解する可視高分子量重合体ゲルの生成に、1−り特性
    化されるプレポリマー。
  10. (10)特許請求の範囲第(9)項記載のプレポリマー
    と少量の環状ラクタムの一価金属塩との反応生成物から
    なる重合体生成物。 □
  11. (11)前記環状ラクタムがε−カプロラクタムであり
    、前記−価金属塩がナトリウムカプロラクタムであり、
    前記ジイソシアナートがMDIであり・、前記ポリエー
    テルジオールがポリオキシプロピレントリアミンであり
    、前記ポリ、エーテルジオールが少(とも80・%の第
    一級ヒドロキシル基を有するエチレンオキシドキャップ
    ドボリ□エーテルジオールである、特許請求の範囲第(
    9)項記載の重合体生成物。 □
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