JP3783796B2 - Foamed polyurethane elastomer composition - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレポリマーの貯蔵安定性に優れ、圧縮永久歪が小さく且つ充分な圧縮応力を持った発泡ポリウレタンエラストマー組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
発泡ポリウレタンエラストマーは、その優れた弾性回復性や機械的強度から自動車のサスペンション用防振材の補助ゴムや緩衝材等に広く使用されている。この優れた性能を有する発泡ポリウレタンエラストマーには、従来より1,5−ナフチレンジイソシアネート(以下NDIと略記)や3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート(以下TODIと略記)とポリエステルポリオールを反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマーと水、触媒及びシリコーン系整泡剤からなる発泡剤を混合し発泡・硬化させることにより製造されている。
【0003】
しかしながら、上記のNDIやTODIを用いたものは、圧縮永久歪や高荷重を繰り返し受けた時のヘタリが小さく、充分な圧縮応力を有する等卓越した性能を持つ反面、プレポリマーのポットライフが短いこと、経時増粘が大きく貯蔵安定性が悪い等の欠点があるだけでなく、NDIやTODIが非常に高価であるという欠点を有する。またイソシアネートを安価な4、4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MDIと略記)に置換した場合、貯蔵安定性に優れ、作業性の良いものが得られるものの、従来NDIやTODIを使用した時のような小さな圧縮永久歪と充分な圧縮応力のものは得られない。このようなMDIを使用した場合に生じる欠点を解消した発泡ポリウレタンエラストマーを得るための研究が種々なされてきた。
【0004】
例えば特開平7−224139号公報には、イソシアネート基末端プレポリマーと水、低分子量ジオール及び数平均分子量5000〜10000のポリエーテルポリオールからなる発泡剤より反応して得られる機械的物性に優れ圧縮永久歪の小さい微細発泡ポリウレタンエラストマーに関する提案がなされている。しかし、この場合発泡剤中の水とポリエーテルポリオールの相溶性が必ずしも良くなく、不均一な反応・発泡による物性低下が予想される。
【0005】
特開平7−252340号公報には、MDIを用いたイソシアネート末端プレポリマーと水酸基末端プレポリマー及び発泡成分を発泡・硬化して得られる微細発泡ポリウレタンエラストマーに関する提案がなされているが、該水酸基末端プレポリマーに使用するジイソシアネート成分にTODIが使用されており、安価な微細セル発泡ポリウレタンエラストマーは得られない。また、この場合発泡剤中に水酸基末端プレポリマーを含むため、架橋硬化反応が遅く脱型に長時間要し作業性の低下を招くことが考えられる。
【0006】
また,特開昭61−250019号公報には、ポリテトラメチレングリコールとε−カプロラクトンとの共重合物とMDIから得られる末端NCOプレポリマーと水を主成分とする発泡剤から高荷重の繰り返し圧縮にも充分耐え得る防振材であり、且つ耐寒性及び耐湿熱加水分解性に優れた微小気泡状ポリウレタンエラストマーを製造する例がある。しかし、この場合でもNDIやTODIを用いたものと比較すると、必ずしも充分満足いく性能は得られない。
【0007】
更に、特開昭60−235824号公報には、エチレングリコール(EG)とブチレングリコールを両者の混合比(EG/BG)が70/30〜30/70になるように調整したアジペート中に2,2−ビス(4’−オキシフェニル)プロパンを含有することを特徴とするウレタンエラストマースポンジに関する提案があるが、該アジペートは、2,2−ビス(4’−オキシフェニル)プロパンの含有量により、得られるプレポリマーの粘度が高くなり発泡・硬化時にクラックが発生する可能性がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、安価なMDIを使用した際に、プレポリマーの貯蔵安定性に優れ、圧縮永久歪が小さく且つ充分な圧縮応力を持った発泡ポリウレタンエラストマー組成物を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの目的を達成するために鋭意研究した結果、発泡ポリウレタンエラストマーの原料である末端イソシアネート基プレポリマーのポリエステルポリオールの平均官能基数と圧縮永久歪の間に定量的な関係を発見し、平均官能基数が2.1〜2.4であるポリエステルポリオールを用いることによって、安価なMDIを使用した際に、プレポリマーの貯蔵安定性に優れ、圧縮永久歪が小さく且つ充分な圧縮応力を持った発泡ポリウレタンエラストマーが得られることを見いだし、本発明を完成するに至ったものである。
【0010】
即ち、本発明は、(A)4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと平均官能基数が2.1〜2.4であるポリエステルポリオールとから得られる末端イソシアネート基プレポリマーと (B)水、整泡剤及び触媒よりなる発泡剤とから得られものであり、その密度が0.3(g/ cm 3 )〜0.7(g/ cm 3 )であることを特徴とする発泡ポリウレタンエラストマー組成物、好ましくはプレポリマー(A)のNCO/OH(当量比)が、1.6/1〜5.0/1であることを特徴とする発泡ポリウレタンエラストマー組成物を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の(A)成分は、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを主に使用するが、これ以外のジイソシアネートを本発明の効果を損なわない範囲で併用してもよく、その例としては、芳香族、脂環族、脂肪族のいずれでもよいが、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、2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートの混合物、キシレン−1,4−ジイソシアネート、キシレン−1,3−ジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、o−トリジンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添化トリレンジイソシアネート、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート等を挙げることができるが、これらに限るものではない。
【0012】
本発明の(A)成分のポリエステルポリオールは、酸成分と短鎖ポリオール成分とから構成される。短鎖ポリオール成分とは、好ましくは短鎖ジオールと短鎖トリオールを混合して使用する。好ましくは炭素数2〜18の脂肪族の短鎖ジオール、短鎖トリオールが挙げられる。その短鎖ジオールとしては、例えば、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、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、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−メチル1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等が挙げられ、これらの単独または2種以上で用いることができる。短鎖トリオールとしては、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールオクタン等が挙げられ、これらの単独または2種以上で用いることができる。
【0013】
上記短鎖ジオールと短鎖トリオールの混合比率は、目的とする平均官能基数に合わせて所定量混合して使用するものである。
【0014】
酸成分としては、好ましくは二塩基酸であり、例えばコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸等の脂肪族二塩基酸やダイマー酸、水添ダイマー酸等を単独または2種以上で用いることができる。
【0015】
また、短鎖トリオールと短鎖ジオールの混合物を反応開始剤としてラクトン類を開環重合させることによって得られるポリエステルポリオールも、平均官能基数が2.1〜2.4の範囲であれば使用可能である。
【0016】
更に、本発明に使用されるポリエステルポリオールは、平均官能基数2.0のポリオールと平均官能基数3.0のポリオールを混合して使用することも可能であるが、混合物の平均官能基数は、2.1〜2.4の範囲に調節されることが必要である。
【0017】
もし、ポリエステルポリオールの平均官能基数が2.1よりも小さい場合、得られる発泡ポリウレタンエラストマーの圧縮永久歪が大きくなり実用に耐えない。また平均官能基数が2.4を越えると、末端イソシアネート基プレポリマー合成の段階で3次元架橋によるゲル物が発生するか、もしくはプレポリマーの粘度が著しく高くなり発泡剤との混合状態が悪く発泡成形時にクラックが発生する。
【0018】
本発明の(A)成分のポリエステルポリオールは、通常のポリエステルポリオールの製造技術を使用できる。例えば、常圧下でこれら短鎖ポリオールと二塩基酸を反応させる方法、真空下でエステル化を行う方法、トルエンのごとき不活性溶剤の共存下にエステル化を行い縮合水を溶剤と共沸させ反応系外へ除去する方法等が使用できる。エステル化反応は、触媒の存在しない系でも行うことができるが、通常エステル化を潤滑に進行させるため、例えば無機酸や有機酸等の酸類、Li、Na、K、Mg、Al、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Pb、Sr、Zr、Pd、Sn等の金属の塩化物、酸化物、水酸化物、上記金属の酢酸、シュウ酸、オクチル酸、ラウリル酸、ナフテン酸等の脂肪酸金属塩、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、アルミニウムテトライソプロポキサイド、イソプロピルチタネート、n−ブチルチタネートなどのアルコラート、ナトリウムフェノラートのごときフェネノラート、Al、Ti、Zn、Zr、Sn、Pb等の金属の有機金属化合物等の通常のエステル化及びエステル交換反応に使用させる全ての触媒を使用することができる。触媒の添加量は、使用する原料の総重量に対して約0.0001重量%〜5重量%の範囲内であるが、好ましくは、約0.002重量%〜2重量%の範囲内である。反応温度は160℃〜250℃が好ましい。
【0019】
(A)成分のポリエステルポリオールとMDIから末端イソシアネート基プレポリマーを得る手段としては、従来の公知の製造方法が使用できる。この際、使用するジイソシアネートとポリエステルポリオールの当量比率は、好ましくはNCO/OH=1.6〜5.0である。NCO/OHの比率が、1.6より小さくなると、イソシアネート基末端プレポリマーの粘度が増大し、作業性が低下し、NCO/OHの比率が5.0を越えると、得られる発泡ポリウレタンエラストマーの弾性が損なわれ実用性に耐えないものとなる。
【0020】
本発明のイソシアネート基末端プレポリマー(A)のイソシアネート基当量と発泡剤(B)中の水酸基当量の比は、好ましくは1.0/0.9〜1.0/1.1の範囲に調製する必要がある。上記の範囲を逸脱すると、得られる発泡ポリウレタンエラストマーの物性及び耐久性が低下する。上記発泡剤に含まれる水の量は特に限定されないが、イソシアネート基末端プレポリマーと発泡剤の使用割合が、好ましくは重量比で100:1〜50の範囲になるように調製して使用される。
【0021】
本発明の発泡剤(B)で使用される水とは、好ましくは純水、イオン交換水である。また、触媒とは、発泡・硬化を促進するものであれば公知の有機金属化合物、アミン類が使用でき、好ましくはアミン類である。これらには、例えばトリエチルアミン、トリエチレンジアミン等の第三級アミン、モルホリン、N−メチルモルホリン等の窒素化合物、酢酸カリウム、ステアリン酸亜鉛等の金属塩、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド等の有機金属化合物等が具体的に挙げられる。更に、整泡剤とは、好ましくはシリコーン系界面活性剤であり、公知のもの、例えばSH-193(東レダウコーニングシリコーン社)が使用できる。
【0022】
又、発泡剤(B)としては、市販されているようなリシノール酸等の脂肪酸を硫酸ソーダで変性したものを含む水溶液も使用することができる。このような発泡剤剤としては、アジティSV(住友バイエルウレタン株式会社製)等がある。
【0023】
本発明の発泡剤(B)は、水、整泡剤及び触媒の他に、必要に応じ助剤を添加することも可能である。このような助剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤及び難燃剤等が挙げられる。
【0024】
以上のような発泡剤と前述のイソシアネート末端プレポリマーを、混合攪拌して金型内に注入発泡成形する操作については、公知の技術で充分可能である。
【0025】
本発明の発泡とは、好ましくはポリウレタンエラストマーの密度を0.3〜0.7g/cm3 とすることである。
【0026】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、これらに限定されるものではない。なお、文中「部」「%」は断りのない限り重量基準を示すものである。
【0027】
【実施例】
[合成例1]
<平均官能基数2.15のポリエステルポリオールAの合成>
反応容器にエチレングリコール417.7部、トリメチロールプロパン10.2部、アジピン酸893.5部及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.033部を一括して仕込み、窒素気流中で、攪拌下に200℃で生成する水を留去しながら20時間反応を行い、次の性状を有するポリエステルポリオールAを得た。
【0028】
酸価 :0.32
水酸基価:53.28
【0029】
[合成例2]
<平均官能基数2.30のポリエステルポリオールBの合成>
反応容器にエチレングリコール410.7部、トリメチロールプロパン19.7部、アジピン酸889.7部及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.033部を一括して仕込み、窒素気流中で、攪拌下に200℃で生成する水を留去しながら20時間反応を行い、次の性状を有するポリエステルポリオールBを得た。
酸価 :0.32
水酸基価:55.91
【0030】
[合成例3]
<平均官能基数2.00のポリエステルポリオールCの合成>
反応容器にエチレングリコール427.9部、アジピン酸890.0部及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.039部を一括して仕込み、窒素気流中で、攪拌下に200℃で生成する水を留去しながら20時間反応を行い、次の性状を有するポリエステルポリオールCを得た。
酸価 :0.10
水酸基価:56.10
【0031】
[合成例4]
<平均官能基数2.00のポリエステルポリオールDの合成>
反応容器にエチレングリコール213.5部、1,4−ブタンジオール310.0部、アジピン酸890.0部及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.034部を一括して仕込み、窒素気流中で、攪拌下に200℃で生成する水を留去しながら20時間反応を行い、次の性状を有するポリエステルポリオールDを得た。
酸価 :0.10
水酸基価:56.90
【0032】
[合成例5]
<平均官能基数2.50のポリエステルポリオールEの合成>
反応容器にエチレングリコール417.2部、トリメチロールプロパン29.7部、アジピン酸903.3部及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.034部を一括して仕込み、窒素気流中で、攪拌下に200℃で生成する水を留去しながら20時間反応を行い、次の性状を有するポリエステルポリオールEを得た。
【0033】
酸価 :0.27
水酸基価:59.87
【0034】
[合成例6]
<平均官能基数3.00のポリエステルポリオールFの合成>
反応容器にエチレングリコール401.1部、トリメチロールプロパン49.3部、アジピン酸899.6部及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.034部を一括して仕込み、窒素気流中で、攪拌下に200℃で生成する水を留去しながら20時間反応を行い、次の性状を有するポリエステルポリオールFを得た。
酸価 :0.12
水酸基価:58.37
【0035】
[実施例 1]
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート296.0部に対して、上記ポリエステルポリオールA 800.0部を加え窒素気流中80℃で30時間反応させNCO含有量6.00%のウレタンプレポリマーを合成した。
【0036】
発泡剤は、水150部とシリコーン系整泡剤SH−193(東レダウコーニングシリコーン社製)100部及びトリエチレンジアミン5部を混合して調製した。
【0037】
予め80℃に加熱した上記プレポリマー100部に対して発泡剤2部を添加し6000rpmで約10〜20秒高速攪拌し、約80℃に加熱した金型に注入した後80℃の加温装置で熟成させた。40分の熟成後に金型から成形品を取り出し、110℃で15時間アニールした後、密度0.54(g/cm3)〜0.55(g/cm3)の成形品を得た。この成形品について圧縮永久歪及び圧縮応力を測定し、結果を第1表に示した。
【0038】
[実施例 2]
ポリエステルポリオールBを用いる以外は全て実施例1と同様の方法により作製した成形品を評価し、その結果を第1表に示した。
【0039】
[比較例 1]
ポリエステルポリオールCを用いる以外は全て実施例1と同様の方法により作製した成形品を評価し、その結果を第1表に示した。
【0040】
[比較例 2]
ポリエステルポリオールEを用いる以外は全て実施例1と同様の方法により成形品を作製したがクラックが多発した。
【0041】
[比較例 3]
ポリエステルポリオールFを用いる以外は全て実施例1と同様の方法によりプレポリマーを合成したが、合成途中でゲル化した。
【0042】
[比較例 4]
3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート252.0部に対して、上記ポリエステルポリオールC800.0部を加え窒素気流中80℃で30時間反応させNCO含有量4.43%のウレタンプレポリマーを合成した以外は全て実施例1と同様の方法により作製した成形品を評価し、その結果を第2表に示した。
【0043】
[比較例 5]
ポリエステルポリオールDを用いる以外は全て比較例4と同様の方法により作製した成形品を評価し、その結果を第2表に示した。
【0044】
<物性試験>
(1)圧縮永久歪(JIS K−6301に準拠する)
▲1▼25%圧縮で80℃×70時間加熱処理後の圧縮永久歪を測定した。
▲2▼25%圧縮で100℃×70時間加熱処理後の圧縮永久歪を測定した。
【0045】
(2)圧縮応力
外径28mm厚さ12.7mmのサンプルを圧縮速度5mm/分で60%
圧縮を3回繰り返した時の3回目の60%圧縮時の応力を測定した。
【0046】
(3)プレポリマーの貯蔵安定性
イソシアネート末端プレポリマーを100℃で24時間加温処理した後と
処理前のNCO%を測定し、下式に従い貯蔵安定性を評価した。
【0047】
【0048】
【表1】
【0049】
【表2】
【0050】
【発明の効果】
本発明は、MDIを使用した発泡ポリウレタンエラストマーにおいて、特定の平均官能基数を有するポリエステルポリオールを原料とすることにより、プレポリマーの貯蔵安定性に優れ、圧縮永久歪が小さく且つ充分な圧縮応力を有した安価な発泡ポリウレタンエラストマーを得ることができるため、防振材等多くの産業分野で利用価値が高いものである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a foamed polyurethane elastomer composition having excellent storage stability of a prepolymer, a small compression set and a sufficient compressive stress.
[0002]
[Prior art]
Foamed polyurethane elastomers are widely used as auxiliary rubbers and cushioning materials for vibration damping materials for automobile suspensions because of their excellent elastic recovery and mechanical strength. Conventionally, foamed polyurethane elastomers having excellent performance include 1,5-naphthylene diisocyanate (hereinafter abbreviated as NDI), 3,3′-dimethyl-4,4′-biphenylene diisocyanate (hereinafter abbreviated as TODI) and polyester. It is produced by mixing and foaming / curing an isocyanate group-terminated prepolymer obtained by reacting a polyol with a foaming agent comprising water, a catalyst and a silicone foam stabilizer.
[0003]
However, the one using the above NDI or TODI has small performance when repeatedly subjected to compression set or high load, and has excellent performance such as having sufficient compressive stress, but the prepolymer pot life is short. In addition, there is a disadvantage that NDI and TODI are very expensive, as well as disadvantages such as large thickening with time and poor storage stability. In addition, when the isocyanate is replaced with inexpensive 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter abbreviated as MDI), an excellent storage stability and good workability can be obtained, but as in the case where conventional NDI or TODI is used. Small compression set and sufficient compressive stress cannot be obtained. Various studies have been conducted to obtain a polyurethane foam elastomer that eliminates the disadvantages caused by using such MDI.
[0004]
For example, JP-A-7-224139 discloses a compression permanent having excellent mechanical properties obtained by reacting with a foaming agent comprising an isocyanate group-terminated prepolymer, water, a low molecular weight diol, and a polyether polyol having a number average molecular weight of 5,000 to 10,000. Proposals have been made on micro-foamed polyurethane elastomers with low distortion. However, in this case, the compatibility of water and the polyether polyol in the foaming agent is not necessarily good, and physical properties are expected to deteriorate due to uneven reaction and foaming.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-252340 has proposed a micro-foamed polyurethane elastomer obtained by foaming and curing an isocyanate-terminated prepolymer, a hydroxyl-terminated prepolymer and a foaming component using MDI. TODI is used for the diisocyanate component used in the polymer, and an inexpensive fine cell foamed polyurethane elastomer cannot be obtained. In this case, since the hydroxyl group-terminated prepolymer is contained in the foaming agent, it is considered that the crosslinking and curing reaction is slow and it takes a long time for demolding, resulting in a decrease in workability.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-250019 discloses a high-load repeated compression from a copolymer of polytetramethylene glycol and ε-caprolactone, a terminal NCO prepolymer obtained from MDI, and a foaming agent mainly composed of water. There is an example of producing a microcellular polyurethane elastomer which is a vibration-proof material that can sufficiently withstand the heat resistance and is excellent in cold resistance and wet heat hydrolysis resistance. However, even in this case, sufficiently satisfactory performance cannot always be obtained as compared with those using NDI or TODI.
[0007]
Further, JP-A-60-235824 discloses an adipate in which ethylene glycol (EG) and butylene glycol are adjusted so that the mixing ratio (EG / BG) thereof is 70/30 to 30/70. Although there is a proposal regarding a urethane elastomer sponge characterized by containing 2-bis (4′-oxyphenyl) propane, the adipate has a content of 2,2-bis (4′-oxyphenyl) propane. The viscosity of the resulting prepolymer is high, and cracks may occur during foaming / curing.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a foamed polyurethane elastomer composition having excellent storage stability of a prepolymer, a small compression set and a sufficient compressive stress when an inexpensive MDI is used.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve these objects, the present inventors have found a quantitative relationship between the average number of functional groups of the polyester polyol of the terminal isocyanate group prepolymer, which is a raw material of the foamed polyurethane elastomer, and the compression set. By discovering and using polyester polyols with an average functional group number of 2.1 to 2.4, when using inexpensive MDI, the prepolymer has excellent storage stability, low compression set and sufficient compression It has been found that a foamed polyurethane elastomer having a stress can be obtained, and the present invention has been completed.
[0010]
That is, the present invention relates to (A) a terminal isocyanate group prepolymer obtained from 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and a polyester polyol having an average functional group number of 2.1 to 2.4, and (B) water and a foam stabilizer. And a foamed polyurethane elastomer composition characterized by having a density of 0.3 (g / cm 3 ) to 0.7 (g / cm 3 ), Provides a foamed polyurethane elastomer composition characterized in that the NCO / OH (equivalent ratio) of the prepolymer (A) is 1.6 / 1 to 5.0 / 1.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The component (A) of the present invention mainly uses 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, but other diisocyanates may be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired. , Cycloaliphatic, and aliphatic, for example, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, a mixture of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate, xylene -1,4-diisocyanate, xylene-1,3-diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, o-tolidine diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate , Hydrogenated Diphenylmethane diisocyanate, can be mentioned cyclohexane diisocyanate, but are not limited thereto.
[0012]
The polyester polyol of component (A) of the present invention is composed of an acid component and a short-chain polyol component. The short-chain polyol component is preferably used by mixing a short-chain diol and a short-chain triol. Preferred examples include aliphatic short-chain diols and short-chain triols having 2 to 18 carbon atoms. Examples of the short-chain diol include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 2-methyl 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 3-methyl 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2,2,4-trimethyl 1,3-pentanediol, 2 -Ethyl 1,3-hexanediol, 2-methyl 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,12-octadecanediol, etc. The above can be used. Examples of the short-chain triol include glycerin, trimethylolpropane, trimethyloloctane, and the like, and these can be used alone or in combination of two or more.
[0013]
The mixing ratio of the short chain diol and the short chain triol is used by mixing a predetermined amount in accordance with the target average functional group number.
[0014]
The acid component is preferably a dibasic acid, such as succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,10-decanedicarboxylic acid, 1,12-dodecanedicarboxylic acid. An aliphatic dibasic acid such as dimer acid, hydrogenated dimer acid or the like can be used alone or in combination of two or more.
[0015]
Polyester polyols obtained by ring-opening polymerization of lactones using a mixture of short-chain triols and short-chain diols as a reaction initiator can also be used as long as the average number of functional groups is in the range of 2.1 to 2.4. is there.
[0016]
Furthermore, the polyester polyol used in the present invention can be used by mixing a polyol having an average functional group number of 2.0 and a polyol having an average functional group number of 3.0, but the average functional group number of the mixture is 2 It is necessary to be adjusted to the range of .1 to 2.4.
[0017]
If the average functional group number of the polyester polyol is less than 2.1, the compression set of the obtained polyurethane foam elastomer becomes large and cannot be practically used. On the other hand, if the average number of functional groups exceeds 2.4, a gel product is generated due to three-dimensional crosslinking in the stage of synthesizing the terminal isocyanate group prepolymer, or the viscosity of the prepolymer becomes remarkably high and the mixing state with the foaming agent is poor. Cracks occur during molding.
[0018]
As the polyester polyol of the component (A) of the present invention, a normal polyester polyol production technique can be used. For example, a method of reacting these short-chain polyols and dibasic acid under normal pressure, a method of esterification under vacuum, a reaction by esterifying in the presence of an inert solvent such as toluene and azeotropically condensing water with the solvent A method of removing out of the system can be used. The esterification reaction can be performed even in a system in which no catalyst is present. Usually, in order to promote esterification smoothly, for example, acids such as inorganic acids and organic acids, Li, Na, K, Mg, Al, Ca, Ti , V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Pb, Sr, Zr, Pd, Sn, and other metal chlorides, oxides, hydroxides, acetic acid, oxalic acid of the above metals, Fatty acid metal salts such as octylic acid, lauric acid, naphthenic acid, sodium methylate, sodium ethylate, aluminum tetraisopropoxide, isopropyl titanate, alcoholate such as n-butyl titanate, phenolate such as sodium phenolate, Al, Ti, All used for normal esterification and transesterification reactions of organometallic compounds of metals such as Zn, Zr, Sn, Pb It can be used in the catalyst. The amount of catalyst added is in the range of about 0.0001% to 5% by weight, preferably in the range of about 0.002% to 2% by weight, based on the total weight of the raw materials used. . The reaction temperature is preferably 160 ° C to 250 ° C.
[0019]
As a means for obtaining a terminal isocyanate group prepolymer from the polyester polyol and MDI as component (A), conventional known production methods can be used. At this time, the equivalent ratio of the diisocyanate to the polyester polyol used is preferably NCO / OH = 1.6 to 5.0. When the NCO / OH ratio is less than 1.6, the viscosity of the isocyanate group-terminated prepolymer increases and the workability decreases. When the NCO / OH ratio exceeds 5.0, the resulting foamed polyurethane elastomer Elasticity is impaired and it cannot endure practicality.
[0020]
The ratio of the isocyanate group equivalent of the isocyanate group-terminated prepolymer (A) of the present invention to the hydroxyl group equivalent in the blowing agent (B) is preferably adjusted in the range of 1.0 / 0.9 to 1.0 / 1.1. There is a need to. If it deviates from the above range, the physical properties and durability of the obtained polyurethane foam elastomer are lowered. The amount of water contained in the foaming agent is not particularly limited, but the ratio of the isocyanate group-terminated prepolymer and the foaming agent is preferably adjusted and used so that the weight ratio is in the range of 100: 1 to 50. .
[0021]
The water used in the foaming agent (B) of the present invention is preferably pure water or ion exchange water. As the catalyst, known organometallic compounds and amines can be used as long as they promote foaming and curing, and amines are preferable. These include, for example, tertiary amines such as triethylamine and triethylenediamine, nitrogen compounds such as morpholine and N-methylmorpholine, metal salts such as potassium acetate and zinc stearate, and organometallic compounds such as dibutyltin dilaurate and dibutyltin oxide. Etc. are specifically mentioned. Furthermore, the foam stabilizer is preferably a silicone-based surfactant, and known ones such as SH-193 (Toray Dow Corning Silicone) can be used.
[0022]
As the foaming agent (B), an aqueous solution containing a commercially available fatty acid such as ricinoleic acid modified with sodium sulfate can also be used. Examples of such a foaming agent include Agiti SV (manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd.).
[0023]
The foaming agent (B) of the present invention may contain an auxiliary agent as necessary in addition to water, a foam stabilizer and a catalyst. Examples of such auxiliaries include antioxidants, ultraviolet absorbers and flame retardants.
[0024]
The operation of mixing and stirring the above-mentioned foaming agent and the above-mentioned isocyanate-terminated prepolymer into the mold and injection-molding into the mold can be sufficiently performed by a known technique.
[0025]
The foaming of the present invention preferably means that the density of the polyurethane elastomer is 0.3 to 0.7 g / cm 3 .
[0026]
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but is not limited thereto. In the text, “parts” and “%” indicate weight standards unless otherwise specified.
[0027]
【Example】
[Synthesis Example 1]
<Synthesis of Polyester Polyol A with an Average Functional Group Number of 2.15>
417.7 parts of ethylene glycol, 10.2 parts of trimethylolpropane, 893.5 parts of adipic acid and 0.033 part of tetraisopropyl titanate as a catalyst were charged all at once into a reaction vessel, and the mixture was stirred at 200 ° C. in a nitrogen stream. The reaction was carried out for 20 hours while distilling off the water produced in step 1 to obtain polyester polyol A having the following properties.
[0028]
Acid value: 0.32
Hydroxyl value: 53.28
[0029]
[Synthesis Example 2]
<Synthesis of Polyester Polyol B with 2.30 Average Functional Groups>
A reaction vessel was charged with 410.7 parts of ethylene glycol, 19.7 parts of trimethylolpropane, 889.7 parts of adipic acid and 0.033 parts of tetraisopropyl titanate as a catalyst, and was stirred at 200 ° C. in a nitrogen stream. The reaction was carried out for 20 hours while distilling off the water produced in step 1 to obtain polyester polyol B having the following properties.
Acid value: 0.32
Hydroxyl value: 55.91
[0030]
[Synthesis Example 3]
<Synthesis of Polyester Polyol C with Average Functional Group Number 2.00>
A reaction vessel was charged with 427.9 parts of ethylene glycol, 890.0 parts of adipic acid and 0.039 parts of tetraisopropyl titanate as a catalyst, and the water produced at 200 ° C. was distilled off under stirring in a nitrogen stream. Then, the reaction was carried out for 20 hours to obtain a polyester polyol C having the following properties.
Acid value: 0.10
Hydroxyl value: 56.10.
[0031]
[Synthesis Example 4]
<Synthesis of Polyester Polyol D with Average Functional Group Number 2.00>
A reaction vessel was charged with 213.5 parts of ethylene glycol, 310.0 parts of 1,4-butanediol, 890.0 parts of adipic acid, and 0.034 parts of tetraisopropyl titanate as a catalyst. The reaction was carried out for 20 hours while distilling off the water produced at 200 ° C. to obtain polyester polyol D having the following properties.
Acid value: 0.10
Hydroxyl value: 56.90
[0032]
[Synthesis Example 5]
<Synthesis of Polyester Polyol E with Average Functional Group Number 2.50>
A reaction vessel was charged with 417.2 parts of ethylene glycol, 29.7 parts of trimethylolpropane, 903.3 parts of adipic acid and 0.034 parts of tetraisopropyl titanate as a catalyst. The reaction was carried out for 20 hours while distilling off the water produced in step 1 to obtain polyester polyol E having the following properties.
[0033]
Acid value: 0.27
Hydroxyl value: 59.87
[0034]
[Synthesis Example 6]
<Synthesis of Polyester Polyol F with Average Functional Group Number 3.00>
A reaction vessel was charged with 401.1 parts of ethylene glycol, 49.3 parts of trimethylolpropane, 899.6 parts of adipic acid, and 0.034 parts of tetraisopropyl titanate as a catalyst. The reaction was carried out for 20 hours while distilling off the water produced in step 1 to obtain polyester polyol F having the following properties.
Acid value: 0.12
Hydroxyl value: 58.37
[0035]
[Example 1]
80,99 parts of the above polyester polyol A was added to 296.0 parts of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and reacted at 80 ° C for 30 hours in a nitrogen stream to synthesize a urethane prepolymer having an NCO content of 6.00%.
[0036]
The foaming agent was prepared by mixing 150 parts of water, 100 parts of a silicone foam stabilizer SH-193 (manufactured by Toray Dow Corning Silicone) and 5 parts of triethylenediamine.
[0037]
2 parts of a foaming agent is added to 100 parts of the prepolymer previously heated to 80 ° C., stirred at 6000 rpm for about 10 to 20 seconds at high speed, poured into a mold heated to about 80 ° C., and then heated at 80 ° C. Aged with. After aging for 40 minutes, the molded product was taken out from the mold and annealed at 110 ° C. for 15 hours, and a molded product having a density of 0.54 (g / cm 3 ) to 0.55 (g / cm 3 ) was obtained. The compression set and compression stress of this molded product were measured, and the results are shown in Table 1.
[0038]
[Example 2]
Except for using polyester polyol B, all molded articles produced by the same method as in Example 1 were evaluated, and the results are shown in Table 1.
[0039]
[Comparative Example 1]
Except for using polyester polyol C, molded articles produced by the same method as in Example 1 were evaluated, and the results are shown in Table 1.
[0040]
[Comparative Example 2]
Except for using polyester polyol E, molded articles were produced by the same method as in Example 1, but cracks occurred frequently.
[0041]
[Comparative Example 3]
A prepolymer was synthesized in the same manner as in Example 1 except that polyester polyol F was used, but gelled during synthesis.
[0042]
[Comparative Example 4]
Urethane having an NCO content of 4.43% by adding 800.0 parts of the above polyester polyol C to 252.0 parts of 3,3′-dimethyl-4,4′-biphenylene diisocyanate and reacting at 80 ° C. for 30 hours in a nitrogen stream. Except for the synthesis of the prepolymer, all molded articles produced by the same method as in Example 1 were evaluated. The results are shown in Table 2.
[0043]
[Comparative Example 5]
Except for using polyester polyol D, all molded articles produced by the same method as in Comparative Example 4 were evaluated, and the results are shown in Table 2.
[0044]
<Physical property test>
(1) Compression set (conforming to JIS K-6301)
(1) The compression set after heat treatment at 25% compression at 80 ° C. for 70 hours was measured.
(2) The compression set after heat treatment at 25% compression at 100 ° C. for 70 hours was measured.
[0045]
(2) Compression stress 60% of sample with outer diameter of 28mm and thickness of 12.7mm at compression speed of 5mm / min
The stress at the time of 60% compression when the compression was repeated three times was measured.
[0046]
(3) Storage stability of prepolymer After the isocyanate-terminated prepolymer was heated at 100 ° C. for 24 hours and before treatment, NCO% was measured, and the storage stability was evaluated according to the following formula.
[0047]
[0048]
[Table 1]
[0049]
[Table 2]
[0050]
【The invention's effect】
The present invention is a foamed polyurethane elastomer using MDI. By using a polyester polyol having a specific average number of functional groups as a raw material, the prepolymer has excellent storage stability, a small compression set, and a sufficient compressive stress. Therefore, it is possible to obtain an inexpensive foamed polyurethane elastomer, which has high utility value in many industrial fields such as a vibration isolator.
Claims (2)
(B)水、整泡剤及び触媒よりなる発泡剤
とから得られるものであり、その密度が0.3(g/ cm 3 )〜0.7(g/ cm 3 )であることを特徴とする発泡ポリウレタンエラストマー組成物。(A) a terminal isocyanate group prepolymer obtained from 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and a polyester polyol having an average functional group number of 2.1 to 2.4;
(B) It is obtained from a foaming agent comprising water, a foam stabilizer and a catalyst , and the density thereof is 0.3 (g / cm 3 ) to 0.7 (g / cm 3 ). A foamed polyurethane elastomer composition.
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