JP7326700B2 - POLYURETHANE RESIN FORMABLE COMPOSITION AND SEALING MATERIAL AND MEMBRANE MODULE USING THE FORMABLE COMPOSITION - Google Patents
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Description
本発明は、ポリウレタン樹脂形成性組成物、ならびに、該形成性組成物を用いたシール材及び膜モジュールに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polyurethane resin forming composition, and a sealing material and a membrane module using the forming composition.
膜の端部を膜モジュール本体に接着固定するシール材としては、ポリウレタン樹脂が広く用いられている。このようなポリウレタン樹脂としては、例えば、イソシアネート成分として、ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIともいう)を用いたポリウレタン樹脂が数多く提案されている。 Polyurethane resin is widely used as a sealing material for adhering and fixing the ends of the membrane to the membrane module main body. As such polyurethane resins, for example, many polyurethane resins using diphenylmethane diisocyanate (hereinafter also referred to as MDI) as an isocyanate component have been proposed.
しかしながら、MDIを含有するポリウレタン樹脂形成性組成物を使用した場合、MDIとポリオールとの低分子反応物が生成し、該低分子反応物が液中に微量ながら溶出してしまうため、膜モジュールの性能の低下が懸念される。特に中空糸が分離膜に用いられた膜モジュールの場合、使用される中空糸には細孔の維持のための保持剤(グリセリン)が使用されているため、MDIとポリオールとの低分子反応物に加えて、さらにMDIとグリセリンとの低分子反応物が生成し、溶出してしまう。 However, when a polyurethane resin-forming composition containing MDI is used, a low-molecular-weight reaction product is generated from MDI and polyol, and the low-molecular-weight reaction product is eluted into the liquid, although in a very small amount. There is concern about performance degradation. In particular, in the case of a membrane module in which hollow fibers are used as separation membranes, since the hollow fibers used contain a retention agent (glycerin) for maintaining pores, low-molecular-weight reactants of MDI and polyol In addition to this, a low-molecular-weight reaction product of MDI and glycerin is produced and eluted.
そこで、特許文献1では、前記低分子反応物の低溶出化を目的として、トルエンジイソシアネート(以下、TDIともいう)を導入した注型用ポリウレタン樹脂形成性組成物が開示されている。
ところが、近年の人工腎臓などに用いられるグリセリン含有中空糸は、細孔径が大きく、その保存のためのグリセリン量が多くなっている。そのため、MDIを含有するポリウレタン樹脂形成性組成物を用いると前記低分子反応物がより多く生成するため、改善が望まれている。また、非グリセリン含有中空糸が用いられた膜モジュールであっても、低分子反応物の溶出のさらなる抑制が望まれている。
Accordingly, Patent Document 1 discloses a polyurethane resin-forming composition for casting into which toluenediisocyanate (hereinafter also referred to as TDI) is introduced for the purpose of reducing the elution of the low-molecular-weight reactant.
However, the glycerin-containing hollow fibers used in recent artificial kidneys and the like have large pore diameters and require a large amount of glycerin for storage. Therefore, when a polyurethane resin-forming composition containing MDI is used, more of the low-molecular-weight reactants are produced, and improvement is desired. Further, even in membrane modules using non-glycerin-containing hollow fibers, further suppression of elution of low-molecular-weight reactants is desired.
前記低分子反応物を減少するために、例えばイソシアネート成分中のMDIのモノマー量を低減すると、ポリウレタン樹脂形成性組成物の粘度が高くなり、成型不良が懸念される。
MDIを使用したイソシアネート成分の低粘度化の方法として、特許文献2には、MDIとポリエーテルモノオールとから誘導されるアロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマーを用いる技術が開示されている。しかしながら、かかる技術であっても、MDIと他の成分(ポリオール、グリセリン等)との低分子反応物の溶出物が依然として多いこと、および、成型時の脱泡性が悪く、気泡が残留してしまうことが問題であった。
If, for example, the amount of the MDI monomer in the isocyanate component is reduced in order to reduce the low-molecular-weight reactants, the viscosity of the polyurethane resin-forming composition increases, and molding defects are a concern.
As a method for reducing the viscosity of an isocyanate component using MDI, Patent Document 2 discloses a technique using an allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer derived from MDI and polyether monool. However, even with such a technique, a large amount of low-molecular-weight reaction products of MDI and other components (polyol, glycerin, etc.) is still eluted, and the defoaming property during molding is poor, leaving air bubbles. It was a problem to put away.
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低分子反応物に起因する溶出物の発生が抑制され、成形性に優れるとともに、優れた外観を有するウレタン樹脂の形成に資するポリウレタン樹脂形成性組成物、ならびに該形成性組成物を用いたシール材及び膜モジュールを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to produce a urethane resin that suppresses the generation of leached substances caused by low-molecular-weight reactants, has excellent moldability, and has an excellent appearance. An object of the present invention is to provide a polyurethane resin-forming composition that contributes to forming, and a sealing material and a membrane module using the forming composition.
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)および特定構造のアルキルアルコール(a2)の反応生成物であるアロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)と、ポリオール(B)と、を用い、全量に対するジフェニルメタンジイソシアネート(a1)のモノマーの質量を特定範囲とすることにより、上記課題を解決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 intensive studies by the present inventors, allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) which is a reaction product of diphenylmethane diisocyanate (a1) and alkyl alcohol (a2) having a specific structure, polyol (B), The present inventors have found that the above problems can be solved by setting the mass of the monomer of diphenylmethane diisocyanate (a1) relative to the total amount to a specific range, and have completed the present invention.
すなわち本発明は、以下(1)~(6)の実施形態を含む。
(1):アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)と、ポリオール(B)と、からなるポリウレタン樹脂形成性組成物であって、
前記アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)は、ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)と、炭素数10以上のアルキルアルコール(a2)と、の反応生成物であり、
前記ポリウレタン樹脂形成性組成物の総質量に対する前記ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)のモノマー量が、15.0質量%以上20.0質量%以下であるポリウレタン樹脂形成性組成物。
(2):前記反応生成物が、前記ジフェイルメタンジイソシアネート(a1)と、前記炭素数10以上のアルキルアルコール(a2)と、ポリオール(a3)と、の反応生成物であることを特徴とする上記(1)に記載のポリウレタン樹脂形成性組成物。
(3):前記ポリオール(a3)の平均官能基数が、2以上であることを特徴とする上記(2)に記載のポリウレタン樹脂形成性組成物。
(4):前記ポリオール(a3)が、分子量500以上1000以下であることを特徴とする上記(2)または(3)に記載のポリウレタン樹脂形成性組成物。
(5):上記(1)乃至(4)のいずれか1項に記載のポリウレタン樹脂形成性組成物の硬化物からなるシール材。
(6):上記(5)に記載のシール材により封止されている膜モジュール。
That is, the present invention includes the following embodiments (1) to (6).
(1): A polyurethane resin-forming composition comprising an allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) and a polyol (B),
The allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is a reaction product of diphenylmethane diisocyanate (a1) and an alkyl alcohol having 10 or more carbon atoms (a2),
A polyurethane resin-forming composition, wherein the monomer amount of the diphenylmethane diisocyanate (a1) is 15.0% by mass or more and 20.0% by mass or less relative to the total mass of the polyurethane resin-forming composition.
(2): The reaction product is a reaction product of the diphenylmethane diisocyanate (a1), the alkyl alcohol having 10 or more carbon atoms (a2), and the polyol (a3). The polyurethane resin-forming composition according to (1) above.
(3): The polyurethane resin-forming composition as described in (2) above, wherein the polyol (a3) has an average number of functional groups of 2 or more.
(4): The polyurethane resin-forming composition as described in (2) or (3) above, wherein the polyol (a3) has a molecular weight of 500 or more and 1,000 or less.
(5): A sealing material comprising a cured product of the polyurethane resin-forming composition according to any one of (1) to (4) above.
(6): A membrane module sealed with the sealing material according to (5) above.
本発明の一実施形態によれば、低分子反応物に起因する溶出物の発生が抑制され、成形性に優れるとともに、優れた外観を有するウレタン樹脂の形成に資するウレタン樹脂形成性組成物を提供することができる。また、本発明の他の実施形態によれば、該形成性組成物を用いたシール材および膜モジュールを提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a urethane resin-forming composition that suppresses the generation of leached substances caused by low-molecular-weight reactants, has excellent moldability, and contributes to the formation of a urethane resin having an excellent appearance. can do. Further, according to another embodiment of the present invention, it is possible to provide a sealing material and a membrane module using the moldable composition.
[ウレタン樹脂形成性組成物]
本発明の一実施形態にかかるウレタン樹脂形成性組成物は、
アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)と、
ポリオール(B)と、からなり、
該アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)は、
ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)と、
炭素数10以上のアルキルアルコール(a2)と、の反応生成物であり、
該形成性組成物の総質量に対するジフェニルメタンジイソシアネート(a1)のモノマー量が、15.0質量%以上20.0質量%以下である。
[Urethane resin-forming composition]
A urethane resin-forming composition according to one embodiment of the present invention is
an allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A);
and a polyol (B),
The allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is
diphenylmethane diisocyanate (a1);
A reaction product of an alkyl alcohol (a2) having 10 or more carbon atoms,
The monomer amount of diphenylmethane diisocyanate (a1) is 15.0% by mass or more and 20.0% by mass or less relative to the total mass of the forming composition.
本発明者などが、該ウレタン樹脂形成性組成物についてさらなる検討を重ねたところ、当該ウレタン樹脂形成性組成物を硬化して硬化物としたとき、該硬化物が溶媒により抽出されてしまう場合があることを知見した。硬化物が溶媒により抽出されてしまうと性能の低下、短寿命化を招来する場合があるため、溶媒により抽出される抽出物の量を低減することが望まれる。
本発明者等が鋭意検討を重ねたところ、アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)は、さらに、ポリオール(a3)を加えた系の反応生成物とすることで、該反応生成物を含むポリウレタン樹脂形成性組成物を硬化した硬化物は、溶媒により抽出される抽出物の量がさらに低減されることがわかった。
The inventors of the present invention conducted further studies on the urethane resin-forming composition, and found that when the urethane resin-forming composition was cured to obtain a cured product, the cured product was sometimes extracted by a solvent. I found out something. If the cured product is extracted by the solvent, the performance may be lowered and the life of the cured product may be shortened.
As a result of extensive studies by the present inventors, the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is further added with a polyol (a3) to make it a reaction product of a system, resulting in a polyurethane containing the reaction product It was found that the cured product obtained by curing the resin-forming composition has a further reduced amount of extractables extracted by the solvent.
そこで、本発明の他の実施形態にかかるウレタン樹脂形成性組成物は、
アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)と、
ポリオール(B)と、からなり、
該アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)は、
ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)と、
炭素数10以上のアルキルアルコール(a2)と、
ポリオール(a3)と、の反応生成物であり、
該形成性組成物の総質量に対するジフェニルメタンジイソシアネート(a1)のモノマー量が、15.0質量%以上20.0質量%以下である。
Therefore, a urethane resin-forming composition according to another embodiment of the present invention is
an allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A);
and a polyol (B),
The allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is
diphenylmethane diisocyanate (a1);
an alkyl alcohol (a2) having 10 or more carbon atoms;
A reaction product of the polyol (a3),
The monomer amount of diphenylmethane diisocyanate (a1) is 15.0% by mass or more and 20.0% by mass or less relative to the total mass of the forming composition.
〈アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)〉
〈〈ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)〉〉
ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)としては、一般に入手できるいずれのジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIともいう。)のモノマーも使用できる。MDIモノマーのアイソマーは通常2,2’-MDIが0質量%以上5質量%以下、2,4’-MDIが0質量%以上95質量%以下、4,4’-MDIが5質量%以上100質量%以下含有するMDIモノマーの単体または異性体混合物である。
MDI(a1)としては、より低粘度のアロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)を得るために、前述のMDIを用いることが好ましい。ただし、アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)のある程度の高粘度化も許容されるならば、MDI(a1)としてポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(ポリメリックMDI)も使用できる。その場合のポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートの含有量は、使用するイソシアネート成分中0質量%以上50質量%以下が好ましい。50質量%以下であると粘度が充分に低くなり、また、不溶解物の生成もより高度に抑制できる。
<Allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A)>
<<Diphenylmethane diisocyanate (a1)>>
As the diphenylmethane diisocyanate (a1), any commonly available diphenylmethane diisocyanate (hereinafter also referred to as MDI) monomer can be used. The isomers of the MDI monomer usually contain 2,2′-MDI in an amount of 0% by mass to 5% by weight, 2,4′-MDI in an amount of 0% by weight to 95% by weight, and 4,4′-MDI in an amount of 5% by weight to 100% by weight. It is a single substance or an isomer mixture of the MDI monomer containing not more than mass %.
As the MDI (a1), the aforementioned MDI is preferably used in order to obtain an allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) with a lower viscosity. However, polymethylene polyphenylene polyisocyanate (polymeric MDI) can also be used as the MDI (a1) if the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is allowed to have a certain degree of viscosity increase. In that case, the content of the polymethylene polyphenylene polyisocyanate is preferably 0% by mass or more and 50% by mass or less in the isocyanate component used. When it is 50% by mass or less, the viscosity becomes sufficiently low, and the formation of insoluble matter can be suppressed to a higher degree.
〈〈アルキルアルコール(a2)〉〉
アルキルアルコール(a2)は、炭素数が10以上のものであればいずれのものでも使用できる。アルキルアルコール(a2)は、炭素数10以上であることが好ましく、炭素数10以上105以下であることがより好ましい。
炭素数が10以上のアルキルアルコールとしては、例えば、1-デカノール、1-ウンデカノール、1-ドデカノール、1-トリデカノール、1-テトラデカノール、1-ペンタデカノール、1-ヘキサデカノール、1-ヘプタデカノール、1-オクタデカノール、1-ノナデカノール、1-エイコサノール、1-ヘキサコサノール、1-ヘプタトリコンタノール、1-オレイルアルコール、2-オクチルドデカノール、2-ドデシルテトラデカノール等の脂肪族モノアルコール、及びこれらの混合物等が挙げられる。
アルキルアルコールの分子量は158以上1500以下が好ましい。ポリウレタン樹脂の優れた成型加工性、接着強度の観点から、アルキルアルコールの分子量は200以上1000以下であることがより好ましい。ポリウレタン樹脂の溶出物の低減の観点から、アルキルアルコールの分子量は214以上800以下であることがさらに好ましい。
<<alkyl alcohol (a2)>>
Any alkyl alcohol (a2) having 10 or more carbon atoms can be used. The alkyl alcohol (a2) preferably has 10 or more carbon atoms, more preferably 10 or more and 105 or less carbon atoms.
Examples of alkyl alcohols having 10 or more carbon atoms include 1-decanol, 1-undecanol, 1-dodecanol, 1-tridecanol, 1-tetradecanol, 1-pentadecanol, 1-hexadecanol, 1-hepta Aliphatic compounds such as decanol, 1-octadecanol, 1-nonadecanol, 1-eicosanol, 1-hexacosanol, 1-heptatricontanol, 1-oleyl alcohol, 2-octyldodecanol, 2-dodecyltetradecanol monoalcohols, mixtures thereof, and the like.
The molecular weight of the alkyl alcohol is preferably 158 or more and 1500 or less. The molecular weight of the alkyl alcohol is more preferably 200 or more and 1000 or less from the viewpoint of excellent molding processability and adhesive strength of the polyurethane resin. From the viewpoint of reducing the elution of the polyurethane resin, the molecular weight of the alkyl alcohol is more preferably 214 or more and 800 or less.
〈〈ポリオール(a3)〉〉
ポリオール(a3)は、前述のとおり任意成分である。したがって、MDI(a1)と、アルキルアルコール(a2)と、必要に応じてポリオール(a3)と、を反応させることで、反応物であるアロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)が得られる。
溶媒により抽出される抽出物の量の低減の観点から、ウレタン樹脂形成性組成物の総質量に対するポリオール(a3)のモノマー量は、1.0質量%以上25.0質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以上15.0質量%以下であることがより好ましい。
<<Polyol (a3)>>
Polyol (a3) is an optional component as described above. Therefore, by reacting the MDI (a1), the alkyl alcohol (a2), and optionally the polyol (a3), an allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A), which is a reaction product, can be obtained.
From the viewpoint of reducing the amount of extracts extracted by the solvent, the monomer amount of the polyol (a3) with respect to the total mass of the urethane resin-forming composition is preferably 1.0% by mass or more and 25.0% by mass or less. It is preferably 2.0% by mass or more and 15.0% by mass or less.
ポリオール(a3)は、平均官能基数が2以上のものであればいずれのものでも使用できる。
ポリウレタン樹脂の成型性、溶出物低減の観点から、平均官能基数が2以上3以下であることがより好ましい。
ポリオール(a3)は、例えば、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリラクトン系ポリオール、ヒマシ油系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種類以上組み合わせて使用することができる。これらの中でもヒマシ油系ポリオールが、耐薬品性、耐溶出物性に優れるため好ましい。
ポリオール(a3)の分子量は、500以上3000以下が好ましい。ポリウレタン樹脂の優れた成型加工性、接着強度の観点から、ポリオール(a3)の分子量は600以上2500以下であることがより好ましい。
Any polyol (a3) having an average number of functional groups of 2 or more can be used.
The average number of functional groups is more preferably 2 or more and 3 or less from the viewpoint of moldability of the polyurethane resin and reduction of extractables.
Examples of the polyol (a3) include polyether-based polyols, polyester-based polyols, polylactone-based polyols, castor oil-based polyols, and polyolefin-based polyols. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, castor oil-based polyols are preferable because they are excellent in chemical resistance and elution resistance.
The molecular weight of the polyol (a3) is preferably 500 or more and 3000 or less. The molecular weight of the polyol (a3) is more preferably 600 or more and 2500 or less from the viewpoint of excellent molding processability and adhesive strength of the polyurethane resin.
アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)のMDI(a1)のモノマーの含有量は、15.0質量%以上40.0質量%以下が好ましく、硬化したポリウレタン樹脂の切断などの加工が容易である観点から、17.0質量%以上38.0質量%以下がより好ましい。ポリウレタン樹脂の溶出物の低減の観点から、MDI(a1)のモノマーの含有量は、19.0質量%以上36.0質量%以下であることが最も好ましい。 The content of the monomer of MDI (a1) in the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is preferably 15.0% by mass or more and 40.0% by mass or less, and processing such as cutting of the cured polyurethane resin is easy. From a viewpoint, 17.0 mass % or more and 38.0 mass % or less are more preferable. From the viewpoint of reducing the elution of the polyurethane resin, the monomer content of MDI (a1) is most preferably 19.0% by mass or more and 36.0% by mass or less.
アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)に存在するMDI(a1)のモノマーの含有量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC:Gel Permeation Chromatography;ゲル浸透クロマトグラフィー)測定より得られるピークエリア%から求めた。MDI(a1)のモノマーの含有量の測定方法については後述する。 The content of the monomer of MDI (a1) present in the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) was determined from the peak area % obtained by gel permeation chromatography (GPC) measurement. . A method for measuring the monomer content of MDI (a1) will be described later.
アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)は、MDI(a1)と、炭素数10以上のアルキルアルコール(a2)と、必要に応じて添加されるポリオール(a3)とをウレタン化反応させた後、触媒(C)を所定量添加してアロファネート化し、触媒毒(D)により反応を停止させることによって得ることができる。 The allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is obtained by subjecting MDI (a1), an alkyl alcohol having 10 or more carbon atoms (a2), and an optionally added polyol (a3) to a urethanization reaction, It can be obtained by adding a predetermined amount of the catalyst (C) to form an allophanate and stopping the reaction with the catalyst poison (D).
〈〈触媒(C)〉〉
触媒(C)としては、例えば、アセチルアセトン亜鉛;亜鉛、鉛、錫、銅、コバルト等の金属カルボン酸塩、及びこれらの混合物;3級アミン、3級アミノアルコール、4級アンモニウム塩およびこれらの混合物、等が挙げられる。
触媒(C)の添加量としては1ppm以上1000ppm以下の範囲が好ましく、10ppm以上500ppm以下の範囲がより好ましい。触媒(C)の添加量が1ppm以上では反応がより迅速となり、1000ppm以下ではプレポリマーの着色をより高度に抑制できる。
<<catalyst (C)>>
Examples of the catalyst (C) include zinc acetylacetonate; metal carboxylates such as zinc, lead, tin, copper and cobalt, and mixtures thereof; tertiary amines, tertiary amino alcohols, quaternary ammonium salts and mixtures thereof. , etc.
The amount of catalyst (C) added is preferably in the range of 1 ppm to 1000 ppm, more preferably in the range of 10 ppm to 500 ppm. When the amount of the catalyst (C) added is 1 ppm or more, the reaction becomes more rapid, and when it is 1000 ppm or less, coloration of the prepolymer can be suppressed to a higher degree.
〈〈触媒毒(D)〉〉
触媒毒(D)としては、酸性物質が適当であり、例えば無水塩化水素、硫酸、燐酸、モノアルキル硫酸エステル、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、モノ又はジアルキル燐酸エステル、塩化ベンゾイルやルイス酸も含まれる。その添加量は触媒(C)のモル数に対し当量以上加えることが好ましく、1.0倍以上1.5倍以下モル当量加えることが好ましい。
<<catalyst poison (D)>>
Suitable catalyst poisons (D) are acidic substances, including, for example, anhydrous hydrogen chloride, sulfuric acid, phosphoric acid, monoalkylsulfuric acid esters, alkylsulphonic acids, alkylbenzenesulphonic acids, mono- or dialkylphosphoric acid esters, benzoyl chloride and Lewis acids. be The amount to be added is preferably equivalent to or more than the number of moles of the catalyst (C), preferably 1.0 to 1.5 times the molar equivalent.
アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)のイソシアネート基含有量は、3.0質量%以上30.0質量%以下が好ましく、アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)の取り扱いが容易であるとの観点から、5.0質量%以上28.0質量%がより好ましい。ポリウレタン樹脂の優れた成型加工性、接着強度の観点から、アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)のイソシアネート基含有量は、10.0質量%以上26.0質量%以下であることが最も好ましい。 The isocyanate group content of the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is preferably 3.0% by mass or more and 30.0% by mass or less, and it is said that the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is easy to handle. From a viewpoint, 5.0 mass % or more and 28.0 mass % are more preferable. From the viewpoint of excellent molding processability and adhesive strength of the polyurethane resin, the isocyanate group content of the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is most preferably 10.0% by mass or more and 26.0% by mass or less. .
アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)の25℃における粘度は、50mPa・s以上8000mPa・s以下が好ましく、アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)の取り扱いが容易であるとの観点から、100mPa・s以上7000mPa・s以下がより好ましい。ポリウレタン樹脂の優れた成型加工性の観点から、アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)の25℃における粘度は、200mPa・s以上6000mPa・s以下であることが最も好ましい。 The viscosity of the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) at 25 ° C. is preferably 50 mPa s or more and 8000 mPa s or less, and from the viewpoint that the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is easy to handle, it is 100 mPa. ·s or more and 7000 mPa·s or less is more preferable. From the viewpoint of excellent molding processability of the polyurethane resin, the viscosity at 25° C. of the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is most preferably 200 mPa·s or more and 6000 mPa·s or less.
ウレタン化反応は、45℃以上80℃以下の温度範囲で、目標のNCO含有量となるまで反応することが好ましい。45℃以上ではモノマーMDIの結晶析出をより高度に抑制でき、80℃以下であると副反応物の生成をより高度に抑制できる。 The urethanization reaction is preferably carried out at a temperature in the range of 45° C. or higher and 80° C. or lower until the target NCO content is achieved. If the temperature is 45°C or higher, the precipitation of monomer MDI crystals can be suppressed to a greater extent, and if the temperature is 80°C or lower, the formation of side reaction products can be suppressed to a higher extent.
アロファネート化反応は、90℃以上130℃以下の温度範囲で、目標のNCO含有量となるまで反応することが好ましい。90℃以上では反応の進行がより迅速となり、130℃以下であると副反応物の生成をより高度に抑制できる。 The allophanatization reaction is preferably carried out in a temperature range of 90° C. or higher and 130° C. or lower until the target NCO content is achieved. When the temperature is 90°C or higher, the reaction progresses more rapidly, and when the temperature is 130°C or lower, the formation of by-products can be suppressed to a higher degree.
アロファネート化反応時、目標のNCO含有量に到達しないうちに触媒毒(D)を添加した場合、MDI(a1)と、炭素数10以上のアルキルアルコール(a2)と、あるいはさらにポリオール(a3)と、が反応したウレタン化物が残存するため、溶出物が多くなる場合がある。また、反応が進行し過ぎて目標のNCO含有量よりも低くなった場合、高粘度となり成形性が悪化する場合がある。 During the allophanatization reaction, when the catalyst poison (D) is added before the target NCO content is reached, MDI (a1), alkyl alcohol having 10 or more carbon atoms (a2), or further polyol (a3) Since the urethane compound that reacted with , remains, the amount of elution may increase. Further, if the reaction progresses too much and the NCO content becomes lower than the target, the viscosity may become high and the moldability may deteriorate.
〈ポリオール(B)〉
ポリオール(B)としては、アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)と反応し、ウレタン樹脂形成性組成物を形成し得るものであれば特に限定されるものではなく、活性水素基含有化合物であればいずれも使用することができる。ポリオール(B)としては、例えば、低分子ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリラクトン系ポリオール、ヒマシ油系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、水酸基含有アミン系化合物等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種類以上組み合わせて使用することができる。これらの中でもヒマシ油系ポリオールが、耐薬品性、耐溶出物性に優れるため好ましい。
<Polyol (B)>
The polyol (B) is not particularly limited as long as it can react with the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) to form a urethane resin-forming composition, and any active hydrogen group-containing compound can be used. Either can be used. Examples of the polyol (B) include low-molecular-weight polyols, polyether-based polyols, polyester-based polyols, polylactone-based polyols, castor-oil-based polyols, polyolefin-based polyols, and hydroxyl group-containing amine-based compounds. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, castor oil-based polyols are preferable because they are excellent in chemical resistance and elution resistance.
低分子ポリオールとしては、例えば、2価の低分子ポリオール、3価以上の低分子ポリオールが挙げられる。2価の低分子ポリオールとしては、具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,2-、1,3-又は1,4-ブタンジオール、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-ヘキサングリコール、1,8-オクタンジオール、1,10-デカンジオ-ル、ネオペンチルグリコール、水添ビスフェノールA等が挙げられる。3価以上の低分子ポリオールとしては、具体的には、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が挙げられる。低分子ポリオールの分子量は50以上200以下が好ましい。 Low-molecular-weight polyols include, for example, divalent low-molecular-weight polyols and trivalent or higher-molecular-weight low-molecular-weight polyols. Specific examples of divalent low-molecular-weight polyols include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,2-, 1,3- or 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl- 1,5-pentanediol, 1,6-hexane glycol, 1,8-octanediol, 1,10-decanediol, neopentyl glycol, hydrogenated bisphenol A and the like. Specific examples of trivalent or higher low-molecular-weight polyols include glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, pentaerythritol, and sorbitol. The molecular weight of the low-molecular-weight polyol is preferably 50 or more and 200 or less.
ポリエーテル系ポリオールとしては、上記低分子ポリオールのアルキレンオキサイド(炭素数2~4個のアルキレンオキサイド、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)付加物、およびアルキレンオキサイドの開環重合物等が挙げられる。ポリエーテル系ポリオールとしては、具体的には、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合物であるチップドエーテル等が挙げられる。ポリエーテル系ポリオールの数平均分子量は200以上7000以下が好ましい。シール材製造時における優れた成型加工性の観点から、ポリエーテル系ポリオールの数平均分子量は500以上5000以下であることが更に好ましい。 Examples of polyether-based polyols include adducts of alkylene oxides (alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms, such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) of the above low-molecular-weight polyols, ring-opening polymers of alkylene oxides, and the like. be done. Specific examples of polyether-based polyols include polypropylene glycol, polyethylene glycol, polytetramethylene ether glycol, and tipped ethers which are copolymers of ethylene oxide and propylene oxide. The number average molecular weight of the polyether-based polyol is preferably 200 or more and 7,000 or less. The number average molecular weight of the polyether-based polyol is more preferably 500 or more and 5000 or less from the viewpoint of excellent molding processability during the production of the sealing material.
ポリエステル系ポリオールとしては、例えばポリカルボン酸とポリオールとの縮合重合により得られるポリエステル系ポリオール等が挙げられる。該ポリカルボン酸としてより具体的には、脂肪族飽和もしくは不飽和ポリカルボン酸、例えばアゼライン酸、ドデカン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、リシノール酸、2量化リノール酸;芳香族ポリカルボン酸、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、等が挙げられる。該ポリオールとしてより具体的には、例えば、上記低分子ポリオールおよび上記ポリエーテル系ポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。ポリエステル系ポリオールの数平均分子量は200以上5000以下が好ましくい。シール材の製造時における優れた成型加工性の観点から、ポリエステル系ポリオールの数平均分子量は500以上3000以下であることがより好ましい。 Polyester-based polyols include, for example, polyester-based polyols obtained by condensation polymerization of polycarboxylic acids and polyols. More specifically, the polycarboxylic acids include aliphatic saturated or unsaturated polycarboxylic acids such as azelaic acid, dodecanoic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, ricinoleic acid, dimerized linoleic acid; aromatic polycarboxylic acids. , for example, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and the like. More specific examples of the polyol include at least one selected from the group consisting of the above low-molecular-weight polyols and the above polyether-based polyols. The number average molecular weight of the polyester polyol is preferably 200 or more and 5000 or less. From the viewpoint of excellent molding processability during production of the sealing material, the number average molecular weight of the polyester-based polyol is more preferably 500 or more and 3000 or less.
ポリラクトン系ポリオールとしては、グリコール類やトリオール類等の重合開始剤に、ε-カプロラクトン、α-メチル-ε-カプロラクトン、ε-メチル-ε-カプロラクトン等と、β-メチル-σ-バレロラクトン等からなる群より選ばれる少なくとも1種を有機金属化合物、金属キレート化合物、脂肪酸金属アシル化合物などの触媒の存在下で付加重合させたポリオール等が挙げられる。ポリラクトン系ポリオールの数平均分子量は200以上5000以下が好ましい。シール材の製造時における優れた成型加工性の観点から、ポリラクトン系ポリオールの数平均分子量は500以上3000以下であることがより好ましい。 Polylactone-based polyols include polymerization initiators such as glycols and triols, ε-caprolactone, α-methyl-ε-caprolactone, ε-methyl-ε-caprolactone, and β-methyl-σ-valerolactone. Polyols obtained by addition polymerization of at least one selected from the group consisting of organometallic compounds, metal chelate compounds, and fatty acid metal acyl compounds in the presence of catalysts. The number average molecular weight of the polylactone-based polyol is preferably 200 or more and 5000 or less. From the viewpoint of excellent molding processability during production of the sealing material, the number average molecular weight of the polylactone-based polyol is more preferably 500 or more and 3000 or less.
ヒマシ油系ポリオールとしては、ヒマシ油脂肪酸とポリオールとの反応により得られる線状または分岐状ポリエステル、例えばヒマシ油脂肪酸のジグリセライド、モノグリセライド;ヒマシ油脂肪酸とトリメチロールアルカンとのモノ、ジまたはトリエステル;ヒマシ油脂肪酸とポリプロピレングリコールとのモノ、ジ、またはトリエステル、等が挙げられる。該ポリオールとしてより具体的には、上記低分子ポリオールおよび上記ポリエーテル系ポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。ヒマシ油系ポリオールの数平均分子量は300以上4000以下が好ましい。シール材製造時における優れた成型加工性の観点から、ヒマシ油系ポリオールの数平均分子量は500以上3000以下であることがより好ましい。 Castor oil-based polyols include linear or branched polyesters obtained by reaction of castor oil fatty acids with polyols, such as diglycerides, monoglycerides of castor oil fatty acids; mono-, di- or triesters of castor oil fatty acids with trimethylolalkanes; mono-, di-, or tri-esters of castor oil fatty acid and polypropylene glycol; More specifically, the polyol includes at least one selected from the group consisting of the above low-molecular-weight polyols and the above polyether-based polyols. The castor oil-based polyol preferably has a number average molecular weight of 300 or more and 4,000 or less. From the viewpoint of excellent molding processability during production of the sealing material, the number average molecular weight of the castor oil-based polyol is more preferably 500 or more and 3000 or less.
ポリオレフィン系ポリオールとしては、例えばポリブタジエンもしくはブタジエンとスチレンあるいはアクリロニトリルとの共重合体の末端に水酸基を導入したポリブタジエン系ポリオール等が挙げられる。 Examples of polyolefin-based polyols include polybutadiene-based polyols obtained by introducing hydroxyl groups at the terminals of polybutadiene or copolymers of butadiene and styrene or acrylonitrile.
その他、末端にカルボキシル基と水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種を有するポリエステルに、アルキレンオキシド、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を付加反応させて得られるポリエーテルエステル系ポリオール等が挙げられる。 Other examples include polyetherester-based polyols obtained by subjecting a polyester having at least one terminal selected from the group consisting of a carboxyl group and a hydroxyl group to an addition reaction with an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide.
水酸基含有アミン系化合物としては、例えば、アミノ化合物のオキシアルキル化誘導体等として、アミノアルコール等を挙げることができる。 Examples of hydroxyl group-containing amine compounds include oxyalkylated derivatives of amino compounds such as aminoalcohols.
アミノアルコールとしては、例えば、エチレンジアミン等のアミノ化合物のプロピレンオキサイドもしくはエチレンオキサイド付加物である、N,N,N’,N’-テトラキス[2-ヒドロキシプロピル]エチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス[2-ヒドロキシエチル]エチレンジアミン等;モノ、ジおよびトリエタノールアミン、N-メチル-N,N’-ジエタノールアミン等を挙げることができる。これらの中でもエチレンジアミン等のアミノ化合物のプロピレンオキサイドもしくはエチレンオキサイド付加物が好ましく、N,N,N’,N’-テトラキス[2-ヒドロキシプロピル]エチレンジアミンがより好ましい。N,N,N’,N’-テトラキス[2-ヒドロキシプロピル]エチレンジアミンを使用することにより、成形時の加工性向上、溶出物の抑制等に対してより優れた効果を奏する。 Examples of amino alcohols include N,N,N',N'-tetrakis[2-hydroxypropyl]ethylenediamine, N,N,N',N, which are propylene oxide or ethylene oxide adducts of amino compounds such as ethylenediamine. '-tetrakis[2-hydroxyethyl]ethylenediamine and the like; mono-, di- and triethanolamine, N-methyl-N,N'-diethanolamine and the like. Among these, propylene oxide or ethylene oxide adducts of amino compounds such as ethylenediamine are preferred, and N,N,N',N'-tetrakis[2-hydroxypropyl]ethylenediamine is more preferred. By using N,N,N',N'-tetrakis[2-hydroxypropyl]ethylenediamine, excellent effects such as improvement of processability during molding and suppression of extractables can be obtained.
また、水酸基含有アミン系化合物を使用する場合の配合量は、ポリオール(B)中において1質量%以上30質量%以下の範囲が好ましく、5質量%以上25質量%以下の範囲が特に好ましい。ポリオール(B)中の水酸基含有アミン系化合物の割合が1質量%以上であると、水酸基含有アミン系化合物がより良好にその機能を発揮し、より一層の効果を奏する。ポリオール(B)中の水酸基含有アミン系化合物の割合が30質量%以下であると、反応性が高くなり過ぎることがより抑制され、作業性がさらに良好となって充填性が担保され、また、得られるシール材の硬度が高くなり過ぎることがさらに抑制される。 Moreover, when using a hydroxyl group-containing amine-based compound, the blending amount thereof in the polyol (B) is preferably in the range of 1% to 30% by mass, and particularly preferably in the range of 5% to 25% by mass. When the proportion of the hydroxyl group-containing amine compound in the polyol (B) is 1% by mass or more, the hydroxyl group-containing amine compound more satisfactorily exhibits its function, and further effects are exhibited. When the proportion of the hydroxyl group-containing amine compound in the polyol (B) is 30% by mass or less, excessively high reactivity is further suppressed, workability is further improved, and filling property is ensured. It is further suppressed that the hardness of the resulting sealing material becomes too high.
ポリオール(B)の水酸基価は、50mgKOH/g以上1000mgKOH/g以下が好ましく、ポリオール(B)の取り扱いが容易であるとの観点から、75mgKOH/g以上750mgKOH/g以下がより好ましい。ポリウレタン樹脂の優れた成型加工性、接着強度の観点から、ポリオール(B)の水酸基価は、100mgKOH/g以上500mgKOH/g以下であることが最も好ましい。 The hydroxyl value of the polyol (B) is preferably 50 mgKOH/g or more and 1000 mgKOH/g or less, and more preferably 75 mgKOH/g or more and 750 mgKOH/g or less from the viewpoint of easy handling of the polyol (B). From the viewpoint of excellent moldability and adhesive strength of the polyurethane resin, the hydroxyl value of the polyol (B) is most preferably 100 mgKOH/g or more and 500 mgKOH/g or less.
ポリオール(B)の25℃における粘度は、100mPa・s以上6000mPa・s以下が好ましく、ポリオール(B)の取り扱いが容易であるとの観点から、200mPa・s以上4000mPa・s以下がより好ましい。ポリウレタン樹脂の優れた成型加工性の観点から、ポリオール(B)の25℃における粘度は、400mPa・s以上2000mPa・s以下であることが最も好ましい。 The viscosity of the polyol (B) at 25° C. is preferably 100 mPa·s or more and 6000 mPa·s or less, and more preferably 200 mPa·s or more and 4000 mPa·s or less from the viewpoint that the polyol (B) is easy to handle. From the viewpoint of excellent molding processability of the polyurethane resin, the viscosity of the polyol (B) at 25° C. is most preferably 400 mPa·s or more and 2000 mPa·s or less.
本実施形態のポリウレタン樹脂形成性組成物は、アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)を、ポリオール(B)と反応させることにより得ることができる。得られたポリウレタン樹脂形成性組成物は、中空糸膜モジュール用シール材、平膜モジュール用シール材、スパイラル膜用シール材等の各種形態の膜のシール材として用いることができる。なかでも、ポリウレタン樹脂形成性組成物の総質量に対するMDI(a1)のモノマー量が、15.0質量%以上20.0質量%以下であるポリウレタン樹脂形成性組成物は、成型加工性に優れ、MDIと他の成分(特に、グリセリン)との低分子反応物に起因する溶出物が少ない。したがって、MDI(a1)のモノマー量がこの範囲内であるポリウレタン樹脂形成性組成物は、膜モジュール用シール材、特に、グリセリン含有中空糸を使用した医療用膜モジュール用シール材として有用である。 The polyurethane resin-forming composition of the present embodiment can be obtained by reacting an allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) with a polyol (B). The resulting polyurethane resin-forming composition can be used as sealing materials for various types of membranes, such as hollow fiber membrane module sealing materials, flat membrane module sealing materials, and spiral membrane sealing materials. Among them, a polyurethane resin-forming composition in which the monomer amount of MDI (a1) is 15.0% by mass or more and 20.0% by mass or less with respect to the total mass of the polyurethane resin-forming composition is excellent in moldability. Less leachables due to low-molecular-weight reaction products between MDI and other components (particularly glycerin). Therefore, a polyurethane resin-forming composition in which the monomer amount of MDI (a1) is within this range is useful as a sealing material for membrane modules, particularly as a sealing material for medical membrane modules using hollow fibers containing glycerin.
ポリウレタン樹脂形成性組成物としては、アロファネート基含有ポリイソシアネート組成物(A)のイソシアネート基とポリオール(B)の活性水素基とのモル比(イソシアネート基/活性水素基)が0.8以上1.6以下の範囲内であることが好ましい。また、該モル比は、ポリウレタン樹脂の成型加工性、接着強度に優れるとの観点から、0.9以上1.2以下の範囲内が更に好ましく、1.0以上1.1以下の範囲内が特に好ましい。このような混合割合で得られる組成物によれば、さらに耐久性に優れる組成物が得られる。 As the polyurethane resin-forming composition, the molar ratio of the isocyanate groups in the allophanate group-containing polyisocyanate composition (A) to the active hydrogen groups in the polyol (B) (isocyanate groups/active hydrogen groups) is 0.8 or more. It is preferably within the range of 6 or less. Further, the molar ratio is more preferably in the range of 0.9 or more and 1.2 or less, and more preferably in the range of 1.0 or more and 1.1 or less, from the viewpoint of excellent molding processability and adhesive strength of the polyurethane resin. Especially preferred. According to the composition obtained in such a mixing ratio, a composition having even better durability can be obtained.
ポリウレタン樹脂形成性組成物の総質量に対する、アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)を構成するMDI(a1)のモノマー量(質量)は、これらの配合比から求めることができる。MDI(a1)のモノマー量は、15.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、低分子溶出物が少ないとの観点から15.0質量%以上19.0質量%以下であることが更に好ましく、15.0質量%以上18.0質量%以下であることが特に好ましい。このような範囲内で得られる組成物によれば、低分子溶出物が少なく、かつ成形性に優れた組成物が得られる。 The monomer amount (mass) of the MDI (a1) constituting the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) with respect to the total mass of the polyurethane resin-forming composition can be obtained from these compounding ratios. The monomer amount of MDI (a1) is preferably 15.0% by mass or more and 20.0% by mass or less, and from the viewpoint of less low-molecular-weight extractables, it is 15.0% by mass or more and 19.0% by mass or less. more preferably 15.0% by mass or more and 18.0% by mass or less is particularly preferable. According to the composition obtained within this range, a composition with less low-molecular-weight elution and excellent moldability can be obtained.
ポリウレタン樹脂形成性組成物の低分子溶出物値は(測定方法は後述する)、0.070以下が好ましく、0.050以下であることが特に好ましい。
ポリウレタン樹脂形成性組成物の溶剤抽出率は(測定方法は後述する)、2.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以下であることが特に好ましい。
The low-molecular-weight effluent value of the polyurethane resin-forming composition (measurement method will be described later) is preferably 0.070 or less, particularly preferably 0.050 or less.
The solvent extraction rate of the polyurethane resin-forming composition (measurement method will be described later) is preferably 2.0% by mass or less, particularly preferably 1.0% by mass or less.
なお、本実施形態においては、必要に応じて、アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)のイソシアネート基と、ポリオール(B)の活性水素基との反応を促進させる有機スズ化合物などの金属化合物系触媒やトリエチレンジアミン(TEDA)、テトラメチルヘキサメチレンジアミン(TMHMDA)、ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)、ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、ビスジメチルアミノエチルエーテル(BDMAEA)等の3級アミン触媒等、公知のウレタン化触媒を使用することができる。 In the present embodiment, if necessary, the isocyanate group of the allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) and the metal compound such as an organotin compound that promotes the reaction between the active hydrogen group of the polyol (B) Known urethane catalysts such as catalysts and tertiary amine catalysts such as triethylenediamine (TEDA), tetramethylhexamethylenediamine (TMHMDA), pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA), dimethylcyclohexylamine (DMCHA), and bisdimethylaminoethyl ether (BDMAEA) conversion catalysts can be used.
また、本実施形態にかかるポリウレタン樹脂形成性組成物は、その目的を損なわない範囲なら、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤などの添加剤を含んでいてもよい。 Moreover, the polyurethane resin-forming composition according to the present embodiment may contain additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and an antifoaming agent, as long as they do not impair the purpose.
本実施形態にかかるポリウレタン樹脂形成性組成物を用いて中空糸分離膜を用いたモジュール用のシール材を得る場合、該組成物を室温下(20℃以上30℃以下)で反応させるか、またはゲル化時間の短縮や混合粘度の低下を図るべく、アロファネート基含有ポリイソシアネート組成物(A)とポリオール(B)とを各々30℃以上60℃以下に加温して反応させてもよい。なお、ゲル化時間の短縮のために、成形温度を必要に応じて0℃以上100℃以下、好ましくは20℃以上80℃以下、更に好ましくは30℃以上60℃以下の温度条件としてもよい。 When obtaining a sealing material for a module using a hollow fiber separation membrane using the polyurethane resin-forming composition according to the present embodiment, the composition is reacted at room temperature (20° C. or higher and 30° C. or lower), or The allophanate group-containing polyisocyanate composition (A) and the polyol (B) may each be heated to 30° C. or higher and 60° C. or lower to react in order to shorten the gelling time and reduce the mixed viscosity. In order to shorten the gelation time, the molding temperature may be set to 0° C. or higher and 100° C. or lower, preferably 20° C. or higher and 80° C. or lower, more preferably 30° C. or higher and 60° C. or lower.
ポリウレタン樹脂形成性組成物の初期混合粘度は、300mPa・s以上2400mPa・s以下が好ましく、成型までの取り扱いが容易であるとの観点から、400mPa・s以上2100mPa・s以下がより好ましい。ポリウレタン樹脂形成性組成物の初期混合粘度は、ポリウレタン樹脂の優れた成型加工性、充填性の観点から500mPa・s以上1800mPa・s以下であることが最も好ましい。なお、ポリウレタン樹脂形成性組成物の初期混合粘度とは、アロファネート基含有ポリイソシアネート組成物(A)とポリオール(B)とを30秒間混合し、混合開始から1分後の粘度である。 The initial mixed viscosity of the polyurethane resin-forming composition is preferably 300 mPa·s or more and 2400 mPa·s or less, and more preferably 400 mPa·s or more and 2100 mPa·s or less from the viewpoint of easy handling up to molding. The initial mixed viscosity of the polyurethane resin-forming composition is most preferably 500 mPa·s or more and 1800 mPa·s or less from the viewpoint of excellent molding processability and filling properties of the polyurethane resin. The initial mixing viscosity of the polyurethane resin-forming composition is the viscosity one minute after mixing the allophanate group-containing polyisocyanate composition (A) and the polyol (B) for 30 seconds.
ポリウレタン樹脂形成性組成物のポットライフ(反応時間)は、60秒以上600秒以下が好ましく、接着強度の観点から、90秒以上480秒以下がより好ましい。ポリウレタン樹脂の優れた成型加工性の観点から、ポリウレタン樹脂形成性組成物のポットライフは、120秒以上420秒であることが最も好ましい。なお、ポリウレタン樹脂形成性組成物のポットライフとは、アロファネート基含有ポリイソシアネート組成物(A)とポリオール(B)とを30秒間混合したときに、混合開始から50,000mPa・sに到達するまでに要する時間である。 The pot life (reaction time) of the polyurethane resin-forming composition is preferably 60 seconds or more and 600 seconds or less, and more preferably 90 seconds or more and 480 seconds or less from the viewpoint of adhesive strength. From the viewpoint of excellent moldability of the polyurethane resin, the pot life of the polyurethane resin-forming composition is most preferably 120 seconds or more and 420 seconds. The pot life of the polyurethane resin-forming composition is defined as the time until the allophanate group-containing polyisocyanate composition (A) and the polyol (B) are mixed for 30 seconds and reach 50,000 mPa s from the start of mixing. is the time required for
ポリウレタン樹脂形成性組成物の25℃における硬度は、ShoreDで30以上80以下が好ましく、硬化したポリウレタン樹脂の切断などの加工が容易である観点から、35以上75以下がより好ましい。ポリウレタン樹脂の優れた成型加工性、接着強度の観点から、ポリウレタン樹脂形成性組成物の25℃における硬度(ShoreD)は、40以上70以下であることが最も好ましい。 The hardness of the polyurethane resin-forming composition at 25° C. is preferably 30 or more and 80 or less in Shore D, and more preferably 35 or more and 75 or less from the viewpoint of facilitating processing such as cutting of the cured polyurethane resin. The hardness (ShoreD) at 25° C. of the polyurethane resin-forming composition is most preferably 40 or more and 70 or less from the viewpoint of excellent moldability and adhesive strength of the polyurethane resin.
[シール材、膜モジュール]
本発明の一実施形態にかかるシール材は、上述したポリウレタン樹脂形成性組成物の硬化物からなる。すなわち、上述したポリウレタン樹脂形成性組成物は、硬化させてシール材として用いることができる。このとき、シール材は、当該シール材の一方の側から他方の側を目視可能な程度に透明であることが好ましい。特に医療用、工業用分離装置を構成する膜モジュール用のシール材においては、異物の混入を確認するために目視において濁りがないことが要求される。
[Sealing materials, membrane modules]
A sealing material according to an embodiment of the present invention comprises a cured product of the polyurethane resin-forming composition described above. That is, the polyurethane resin-forming composition described above can be cured and used as a sealing material. At this time, the sealing material is preferably transparent to the extent that one side of the sealing material can be viewed from the other side. In particular, sealing materials for membrane modules constituting medical and industrial separation devices are required to be free from visual turbidity in order to confirm the presence of foreign matter.
また、本発明の一実施形態にかかる膜モジュールは、膜とモジュールの一部との隙間(特に、膜の端部とハウジング内壁との隙間)を、上述したポリウレタン樹脂形成性組成物を充填し、硬化させてシール材を形成することで隙間が封止されてなる。すなわち、本発明の一実施形態にかかる膜モジュールは、上述したシール材により封止されている。 Further, in the membrane module according to one embodiment of the present invention, the gap between the membrane and a part of the module (especially the gap between the end of the membrane and the inner wall of the housing) is filled with the polyurethane resin-forming composition described above. , the gap is sealed by curing to form a sealing material. That is, the membrane module according to one embodiment of the present invention is sealed with the sealing material described above.
本発明の一実施形態にかかる膜モジュールについて、図面を参照しながらさらに詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる膜モジュールの構成の一例を示す概念図である。
図1に示す膜モジュール(中空糸膜モジュール)100は、ハウジング11を備え、その内部に複数の中空糸膜13が充填されている。例えば、透析器として用いられる中空糸膜モジュールの場合、数千~数万本の中空糸膜が充填されている。
A membrane module according to one embodiment of the present invention will be described in further detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a membrane module according to one embodiment of the present invention.
A membrane module (hollow fiber membrane module) 100 shown in FIG. 1 includes a
ハウジング11は円筒状の形状を有する。ハウジング11内部の両端(図1中の左右両端)にはシール材19がそれぞれ設けられている。シール材は、中空糸膜13同士の隙間、および、中空糸膜13とハウジング11の内壁との間の隙間を埋めて封止するとともに、複数本の中空糸膜13を結束する。
また、ハウジング11の側面には第1の流体入口15および第1の流体出口17が設けられており、これらを介してハウジング11内には第1の流体(気体または液体)が流出入する。第1の流体入口15から流入した第1の流体は、ハウジング11内に充填された複数の中空糸膜13と接触しながらその間隙(中空糸膜外部)を通過し、第1の流体出口17から排出される。なお、中空糸膜13内部にはシール材19が存在していないため、中空糸膜13内には不図示のキャップ部材に設けられた第2の流入口(一端側)および第2の流出口(他端側)を介して第2の流体(気体または液体)が流出入する。そして、中空糸膜13を介して第1の流体と第2の流体とが接触することで、一方の流体中から他方の流体中への(あるいはさらに他方の流体中から一方への流体中への)物質移動が生じる。例えば、中空糸膜型の透析器の場合、透析液と血液とが接触することで、血液中の老廃物や過剰な水分が透析液に移動する。
A
なお、図1に示す膜モジュール100は、複数の中空糸膜13を備え、それらの両端においてシール材19が隙間を封止する構成であるが、本実施形態にかかる膜モジュールはかかる構成に何ら限定されるものではない。例えば、平膜、スパイラル膜等の種々の形状を有する、複数または単数の膜であってもよい。また、シール材は膜の両端に設けられた構成に限られるものではなく、膜の一部(中空糸状であれば一端)のみに設けられていてもよく、膜の端部すべて、例えば平膜の外縁部すべてに設けられていてもよい。さらに、シール材は、膜の端部以外の一部に設けられて封止する構成であってもよい。また、図1に示す膜モジュール100のハウジング11は円筒状の形状を有するが、円筒状以外の任意の形状であってもよい。
The
本発明の一実施形態にかかる膜モジュールは、抽出物の発生が良好に抑制されるため、医療用、水処理用モジュールとして好適に使用することができる。膜モジュールとして具体的には、血漿分離装置、人工肺、人工腎臓、人工肝臓、家庭用・工業用水処理装置が挙げられる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY A membrane module according to an embodiment of the present invention can be suitably used as a medical or water treatment module because the generation of extracts is well suppressed. Specific examples of membrane modules include plasma separators, artificial lungs, artificial kidneys, artificial livers, and domestic and industrial water treatment devices.
以下、本発明の一実施形態にかかるポリウレタン樹脂形成性組成物について実施例を挙げてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定して解釈されるものではない。なお、以下において「%」は特に断りのない限り「質量%」を意味する。また、以下に示す実施例1~6のうち、実施例1~4は本発明の範囲に属しない参考例としての例である。 Hereinafter, the polyurethane resin-forming composition according to one embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention should not be construed as being limited to these examples. In addition, hereinafter, "%" means "% by mass" unless otherwise specified. Further, among Examples 1 to 6 shown below, Examples 1 to 4 are examples as reference examples that do not belong to the scope of the present invention.
以下の成分を実施例及び比較例で使用した。
[ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)]
a1-1;4,4’-MDI(東ソー社製 ミリオネートMT、イソシアネート基含有量=33.6%)
a1-2;2,4’-MDIおよび4,4’-MDIの混合物(東ソー社製 ミリオネートNM、イソシアネート基含有量=33.6%)
a1-3;4,4’-MDIのカルボジイミド変性体(東ソー社製 ミリオネートMTL-C、イソシアネート基含有量=28.6%)
The following ingredients were used in the Examples and Comparative Examples.
[Diphenylmethane diisocyanate (a1)]
a1-1; 4,4'-MDI (Millionate MT manufactured by Tosoh Corporation, isocyanate group content = 33.6%)
a1-2; a mixture of 2,4'-MDI and 4,4'-MDI (Millionate NM manufactured by Tosoh Corporation, isocyanate group content = 33.6%)
a1-3: Carbodiimide modified 4,4'-MDI (Millionate MTL-C manufactured by Tosoh Corporation, isocyanate group content = 28.6%)
[アルキルアルコール(a2)]
a2-1;2-オクチルドデカノール(花王社製 カルコール200GD、分子量=300、水酸基価=185mgKOH/g 平均官能基数1)
a2-2;イソトリデカノール(KHネオケム社製 トリデカノール、分子量=200、水酸基価=275mgKOH/g 平均官能基数1)
a2-3;2-エチルヘキサノール(KHネオケム社製 オクタノール、分子量=130、水酸基価=430mgKOH/g 平均官能基数1)
a2-4;ポリオキシプロピレングリコールモノ2-エチルヘキシルエーテル(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製 レオコン1015H、分子量=800、水酸基価=70mgKOH/g 平均官能基数1)
[Alkyl alcohol (a2)]
a2-1; 2-octyldodecanol (manufactured by Kao Co., Ltd. Calcoal 200GD, molecular weight = 300, hydroxyl value = 185 mgKOH / g average functional group number 1)
a2-2; Isotridecanol (tridecanol manufactured by KH Neochem, molecular weight = 200, hydroxyl value = 275 mgKOH/g, average functional group number 1)
a2-3; 2-ethylhexanol (KH Neochem octanol, molecular weight = 130, hydroxyl value = 430 mgKOH/g average functional group number 1)
a2-4; Polyoxypropylene glycol mono-2-ethylhexyl ether (Leocon 1015H manufactured by Lion Specialty Chemicals, molecular weight = 800, hydroxyl value = 70 mgKOH/g, average functional group number 1)
[ポリオール(a3)]
a3-1;ヒマシ油(伊藤製油社製 ヒマシ油LAV、水酸基価=160mgKOH/g 平均官能基数2.7 分子量947)
a3-2;ポリオキシプロピレングリコール(ADEKA社製 P-1000、水酸基価=110mgKOH/g 平均官能基数2 分子量1000)
[Polyol (a3)]
a3-1; castor oil (manufactured by Ito Oil Co., Ltd. castor oil LAV, hydroxyl value = 160 mgKOH / g average functional group number 2.7 molecular weight 947)
a3-2; Polyoxypropylene glycol (P-1000 manufactured by ADEKA, hydroxyl value = 110 mgKOH/g average functional group number 2 molecular weight 1000)
[ポリオール(B)]
b-1;ヒマシ油(伊藤製油社製 ヒマシ油LAV、水酸基価=160mgKOH/g)
b-2;N,N,N’,N’-テトラキス[2-ヒドロキシプロピル]エチレンジアミン(ADEKA社製 EDP-300、水酸基価=760mgKOH/g)
[Polyol (B)]
b-1; castor oil (manufactured by Ito Oil Co., Ltd. castor oil LAV, hydroxyl value = 160 mgKOH / g)
b-2; N,N,N',N'-tetrakis[2-hydroxypropyl]ethylenediamine (ADEKA EDP-300, hydroxyl value = 760 mgKOH/g)
[触媒]
触媒c;アセチルアセトン亜鉛(東京化成工業社製)
[触媒毒]
触媒毒d;塩化ベンゾイル(東京化成工業社製)
[catalyst]
Catalyst c: zinc acetylacetone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
[catalyst poison]
Catalyst poison d; benzoyl chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
なお、製造例、実施例および比較例において所定量とは、表1~表4に記載の各組成量をいう。 In the production examples, examples, and comparative examples, the predetermined amount refers to each composition amount shown in Tables 1 to 4.
[プレポリマー(A)の製造例1]
1リットル容の四口フラスコにa1-1を所定量加え、窒素気流下で攪拌しながら50℃に温調した。次いで、攪拌しながらa2-1を所定量加え、ウレタン化反応の発熱が収まった後に、90℃まで昇温した。内温が90℃で安定したところで、触媒cを所定量添加し90℃で4時間反応させ、触媒毒dを所定量加え反応を停止させ、プレポリマーA-1を得た。プレポリマーA-1は淡黄色透明液体で、25℃における粘度は2800mPa・sであった。その性状(NCO含有量、MDIのモノマー量、粘度、低温貯蔵安定性)を表1に示す。なお、性状の測定方法については後述する。
[Prepolymer (A) Production Example 1]
A predetermined amount of a1-1 was added to a 1-liter four-necked flask, and the temperature was adjusted to 50° C. while stirring under a nitrogen stream. Next, a predetermined amount of a2-1 was added while stirring, and after the heat generation of the urethanization reaction subsided, the temperature was raised to 90°C. When the internal temperature stabilized at 90° C., a predetermined amount of catalyst c was added and reacted at 90° C. for 4 hours, and a predetermined amount of catalyst poison d was added to terminate the reaction to obtain prepolymer A-1. Prepolymer A-1 was a pale yellow transparent liquid with a viscosity of 2800 mPa·s at 25°C. Table 1 shows its properties (NCO content, MDI monomer amount, viscosity, low-temperature storage stability). A method for measuring properties will be described later.
[プレポリマー(A)の製造例2~9、13、14]
a1~a3を表1~表2に示す組成に変更し、製造例1と同様の操作でプレポリマーA-2~A-9、A-13、A-14を合成した。その性状を表1~表2に示す。
[Prepolymer (A) Production Examples 2 to 9, 13, 14]
Prepolymers A-2 to A-9, A-13 and A-14 were synthesized in the same manner as in Production Example 1 except that a1 to a3 were changed to the compositions shown in Tables 1 and 2. The properties are shown in Tables 1 and 2.
[プレポリマー(A)の製造例10]
1リットル容の四口フラスコにa1-1およびa1-3を所定量加え、窒素気流下で攪拌しながら50℃に温調した。次いで、攪拌しながらb-1を所定量加え、ウレタン化反応の発熱が収まった後に、75℃で3時間反応させ、プレポリマーA-10を得た。プレポリマーA-10は淡黄色透明液体で、25℃における粘度は12020mPa・sであった。その性状を表2に示す。
[Prepolymer (A) Production Example 10]
Predetermined amounts of a1-1 and a1-3 were added to a 1-liter four-necked flask, and the temperature was adjusted to 50° C. while stirring under a nitrogen stream. Next, a predetermined amount of b-1 was added while stirring, and after the heat generation of the urethanization reaction subsided, reaction was carried out at 75° C. for 3 hours to obtain prepolymer A-10. Prepolymer A-10 was a pale yellow transparent liquid with a viscosity of 12020 mPa·s at 25°C. Table 2 shows its properties.
[プレポリマー(A)の製造例11~12]
a1およびb-1を表2に示す組成に変更し、製造例10と同様の操作でプレポリマーA-11~A-12を合成した。その性状を表2に示す。
[Prepolymer (A) Production Examples 11 and 12]
Prepolymers A-11 to A-12 were synthesized in the same manner as in Production Example 10 except that a1 and b-1 were changed to the compositions shown in Table 2. Table 2 shows its properties.
[ポリオール(B)の製造例]
ポリオール(b-1)80質量部、ポリオール(b-2)20質量部を混合し、ポリオール成分B-1を調製した。25℃における粘度は1150mPa・s、水酸基価は280mgKOH/gであった。
ポリオール(b-1)70質量部、ポリオール(b-2)30質量部を混合し、ポリオール成分B-2を調製した。25℃における粘度は1600mPa・s、水酸基価は340mgKOH/gであった。
[Production example of polyol (B)]
Polyol component B-1 was prepared by mixing 80 parts by mass of polyol (b-1) and 20 parts by mass of polyol (b-2). The viscosity at 25° C. was 1150 mPa·s and the hydroxyl value was 280 mgKOH/g.
Polyol component B-2 was prepared by mixing 70 parts by mass of polyol (b-1) and 30 parts by mass of polyol (b-2). The viscosity at 25° C. was 1600 mPa·s and the hydroxyl value was 340 mgKOH/g.
[実施例1~6、比較例1~9]
表3および表4に示す組成でウレタン樹脂組成物を成形した。
表3および表4に記載の値は、下記の試験結果から算出した。
[Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 9]
Urethane resin compositions having the compositions shown in Tables 3 and 4 were molded.
The values shown in Tables 3 and 4 were calculated from the test results below.
[NCO含有量測定]
表1~表2に示すプレポリマーA-1~A-14において、NCO含有量は、JIS K1603-1:2007に準じて行った。
[Measurement of NCO content]
In prepolymers A-1 to A-14 shown in Tables 1 and 2, the NCO content was determined according to JIS K1603-1:2007.
[MDIのモノマー含有量測定]
表1~表2に示すプレポリマーA-1~A-14において、MDIのモノマーの含有量(質量%)は、GPC測定により、下記の条件および方法により求めた。
[MDI Monomer Content Measurement]
In the prepolymers A-1 to A-14 shown in Tables 1 and 2, the MDI monomer content (% by mass) was obtained by GPC measurement under the following conditions and method.
<測定条件>
測定装置:「HLC-8120(商品名)」(東ソー社製)
(2)カラム:充填剤として、TSKgel G3000HXL、TSKgel G2000HXL、TSKgel G1000HXL(いずれも商品名、東ソー社製)の3種をそれぞれ充填したカラムを直列に接続して、カラム温度40℃にて測定
検出器:RI(屈折率)計
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)(流量:1mL/min.、40℃)
検量線:以下のグレードのポリスチレン(TSK standard POLYSTYRENE)を用いて、検量線を得た。F-2(1.81×104)F-1(1.02×104)A-5000(5.97×103)A-2500(2.63×103)A-500(Mw=6.82×102、5.78×102、4.74××102、3.70×102、2.66×102)トルエン(Mw=92)
サンプル:サンプル0.05gのTHF10mL溶液
<Measurement conditions>
Measuring device: “HLC-8120 (trade name)” (manufactured by Tosoh Corporation)
(2) Column: Columns filled with TSKgel G3000HXL, TSKgel G2000HXL, and TSKgel G1000HXL (all trade names, manufactured by Tosoh Corporation) as packing materials are connected in series and measured and detected at a column temperature of 40°C. Instrument: RI (refractive index) meter Eluent: tetrahydrofuran (THF) (flow rate: 1 mL/min., 40°C)
Calibration curve: A calibration curve was obtained using the following grades of polystyrene (TSK standard POLYSTYRENE). F-2 (1.81×10 4 ) F-1 (1.02×10 4 ) A-5000 (5.97×10 3 ) A-2500 (2.63×10 3 ) A-500 (Mw= 6.82×10 2 , 5.78×10 2 , 4.74×10 2 , 3.70×10 2 , 2.66×10 2 ) toluene (Mw=92)
Sample: THF 10 mL solution of 0.05 g sample
<測定方法>
始めにポリスチレンを標準物質として、屈折率差により検出して得られたチャートから、検量線を得た。次に各サンプルについて、同じ検量線に基づき屈折率差により検出して得られたチャートから、MDIのモノマーを示すピークトップ分子量(数平均分子量)250付近のピークの質量%を求めた。
<Measurement method>
First, a calibration curve was obtained from a chart obtained by detecting a refractive index difference using polystyrene as a standard substance. Next, for each sample, the mass % of the peak near the peak top molecular weight (number average molecular weight) of 250 indicating the monomer of MDI was determined from the chart obtained by detecting the refractive index difference based on the same calibration curve.
[低温貯蔵安定性]
表1~表2に示すプレポリマーA-1~A-14を0℃環境下、3ヶ月放置しサンプルの外観を確認した。淡黄色透明のものを「A」、濁りあるいは固形物の発生が見られるものを「B」とした。
[Low temperature storage stability]
Prepolymers A-1 to A-14 shown in Tables 1 and 2 were allowed to stand in an environment of 0° C. for 3 months, and the appearance of the samples was checked. A pale yellow transparent sample was rated as "A", and a sample with turbidity or generation of solid matter was rated as "B".
[低分子溶出物値評価手順]
<低分子溶出物値測定サンプル成形方法>
表3および表4に示す組み合わせによるポリウレタン樹脂形成性組成物の各々を、合計質量が80gとなるように秤量した混合液を撹拌羽によって15秒攪拌し、次いで、グリセリン40gを添加してさらに20秒攪拌し、ポリウレタン樹脂形成性組成物を得た。このポリウレタン樹脂形成性組成物100gを遠心成形機内のカートリッジケース(内径48mmのポリカーボネート製)に注型して遠心成形し、樹脂硬化物(低分子溶出物値測定サンプル)を得た。遠心成形条件は、1次キュアは遠心成形機回転数1500rpm、温度50℃、時間15分間、2次キュア条件は45℃恒温槽内で48時間静置した。
[Low-molecular-weight extractables value evaluation procedure]
<Low-molecular-weight extractables value measurement sample molding method>
Each of the polyurethane resin-forming compositions according to the combinations shown in Tables 3 and 4 was weighed so that the total mass was 80 g. After stirring for a second, a polyurethane resin-forming composition was obtained. 100 g of this polyurethane resin-forming composition was cast into a cartridge case (made of polycarbonate with an inner diameter of 48 mm) in a centrifugal molding machine and centrifugally molded to obtain a resin cured product (low-molecular-weight extractables value measurement sample). The centrifugal molding conditions were as follows: primary curing: 1500 rpm centrifugal molding machine speed, 50°C temperature, 15 minutes time; secondary curing: 45°C constant temperature bath for 48 hours.
<溶出試験方法>
得られた樹脂硬化物は扇形に裁断し、これを20g秤量し、精製水100mL加えて、40℃で2時間振とうした。次いで、得られた抽出液をデカンテーションし、これを5倍希釈した試験液とし、紫外可視分光光度計(島津製作所社製 UV-2500)で試験液のUV吸光度測定を行った。240~245nmにおける吸光度の最大値/10を低分子溶出物値とした。
<Elution test method>
The obtained resin cured product was cut into a fan shape, 20 g of this was weighed, 100 mL of purified water was added, and the product was shaken at 40° C. for 2 hours. Next, the resulting extract was decanted, diluted 5-fold to obtain a test solution, and the UV absorbance of the test solution was measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-2500 manufactured by Shimadzu Corporation). The maximum value of absorbance at 240-245 nm/10 was taken as the low-molecular-weight effluent value.
[溶剤抽出率評価手順]
<溶剤抽出率測定サンプル成形方法>
表3および表4に示す組み合わせによるポリウレタン樹脂形成性組成物の各々を、各々、10~20kPaで3分間減圧脱泡した後、離型紙(220mm×170mm×10mm)に80g流し込んだ。これを45℃で2日間静置キュアし、樹脂硬化物を得た。
<抽出試験方法>
得られた樹脂硬化物を1cm角に裁断し、これを20g秤量し、樹脂質量に対して10倍量のメタノールを加え、25℃で24時間振とうした。これを濾過、乾燥後、抽出前後の樹脂質量より抽出率を算出した。
[Solvent extraction rate evaluation procedure]
<Solvent extraction rate measurement sample molding method>
Each of the polyurethane resin-forming compositions according to the combinations shown in Tables 3 and 4 was degassed under reduced pressure at 10 to 20 kPa for 3 minutes, and then 80 g was poured onto release paper (220 mm×170 mm×10 mm). This was cured by standing at 45° C. for 2 days to obtain a cured resin.
<Extraction test method>
The cured resin obtained was cut into 1 cm squares, 20 g of this was weighed, methanol was added in an amount 10 times the weight of the resin, and the mixture was shaken at 25° C. for 24 hours. After filtration and drying, the extraction rate was calculated from the resin mass before and after extraction.
[ポリウレタン樹脂形成性組成物の中のMDIのモノマー量]
表1および表2に示すプレポリマーのMDIのモノマー量から、表3および表4に示す組み合わせによるポリウレタン樹脂形成性組成物について、NCO/OHモル比から、反応前のMDIのモノマー量を算出した。
[MDI Monomer Amount in Polyurethane Resin-Forming Composition]
From the MDI monomer amount of the prepolymer shown in Tables 1 and 2, the MDI monomer amount before the reaction was calculated from the NCO/OH molar ratio for the polyurethane resin-forming compositions obtained by the combinations shown in Tables 3 and 4. .
[外観評価]
表3および表4に示す組み合わせによるポリウレタン樹脂形成性組成物について、各々、10~20kPaで3分間減圧脱泡した後、ステンレス製金型(100mm×100mm×8mm)に流し込んだ。これを45℃で2日間静置キュアした後に脱型し、硬化物を得た。得られた硬化物について、外観を目視で評価し、濁りのないものをA、わずかでも濁りの認められるものをBとした。
[Appearance evaluation]
The polyurethane resin-forming compositions according to the combinations shown in Tables 3 and 4 were degassed under reduced pressure at 10 to 20 kPa for 3 minutes, and then poured into a stainless steel mold (100 mm×100 mm×8 mm). After standing and curing this at 45° C. for 2 days, it was removed from the mold to obtain a cured product. The appearance of the obtained cured product was visually evaluated, and A was given when there was no turbidity, and B was given when even a slight turbidity was observed.
[硬度評価]
外観評価に使用した硬化物について、25℃におけるショアD硬度を測定した。結果を表3および表4に示す。なお、硬度の測定はJIS K 7312:1996に準じて行った。
[Hardness evaluation]
The Shore D hardness at 25° C. was measured for the cured product used for appearance evaluation. The results are shown in Tables 3 and 4. The hardness was measured according to JIS K 7312:1996.
[初期混合粘度評価](成型性評価)
表3および表4に示す組み合わせによるポリウレタン樹脂形成性組成物について、各々、液温45℃の主剤と硬化剤とを30秒間均一混合し、放置した。混合開始から1分後における粘度を回転粘度計(東機産業株式会社製 RB-215L型)で測定した。
[Evaluation of initial mixed viscosity] (Evaluation of moldability)
For each of the polyurethane resin-forming compositions according to the combinations shown in Tables 3 and 4, the main agent and curing agent at a liquid temperature of 45° C. were uniformly mixed for 30 seconds and allowed to stand. One minute after the start of mixing, the viscosity was measured with a rotational viscometer (RB-215L model manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
[ポットライフ評価]
表3および表4に示す組み合わせによるポリウレタン樹脂形成性組成物について、各々、液温45℃の主剤と硬化剤とを30秒間均一混合(主剤と硬化剤との合計=30g)した後、25℃雰囲気下で、回転粘度計(東機産業株式会社製 RB-215L型)を用いて粘度上昇を測定した。混合を開始した時点からポリウレタン樹脂形成性組成物の粘度が50000mPa・sに到達するまでの時間をポットライフとし、反応性を評価した。
[Pot life evaluation]
For each of the polyurethane resin-forming compositions according to the combinations shown in Tables 3 and 4, the main agent and the curing agent at a liquid temperature of 45°C were uniformly mixed for 30 seconds (total of the main agent and the curing agent = 30 g), and then heated to 25°C. The increase in viscosity was measured under atmosphere using a rotational viscometer (RB-215L model manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). The pot life was defined as the time from the start of mixing until the viscosity of the polyurethane resin-forming composition reached 50000 mPa·s, and the reactivity was evaluated.
上記表3および表4に示すように、実施例1~6に係るポリウレタン樹脂組成物は、何れも低分子溶出物値が低い。さらに、実施例5および実施例6に係るポリウレタン樹脂組成物は溶剤抽出率も低い。また、実施例1~6は初期混合粘度が充分に低く、膜モジュール中に良好に充填され得る、優れた成形性を有するものであることがわかった。比較例1~4、比較例6~9に係るポリウレタン樹脂形成性組成物は、何れも低分子溶出物値が高いものであった。比較例5に係るポリウレタン樹脂形成性組成物は低分子溶出物値が低いものの、溶剤抽出率が高く、初期混合粘度が高いため充填不良を引き起こす。 As shown in Tables 3 and 4 above, the polyurethane resin compositions according to Examples 1 to 6 all have low low-molecular-weight extractables. Furthermore, the polyurethane resin compositions according to Examples 5 and 6 also have low solvent extraction rates. Moreover, it was found that Examples 1 to 6 had sufficiently low initial mixed viscosities, and had excellent moldability so that the membrane modules could be satisfactorily filled. All of the polyurethane resin-forming compositions according to Comparative Examples 1 to 4 and Comparative Examples 6 to 9 had high low-molecular-weight extractables. Although the polyurethane resin-forming composition according to Comparative Example 5 has a low low-molecular-weight extractables value, it has a high solvent extraction rate and a high initial mixed viscosity, which causes poor filling.
本発明の一実施形態によれば、抽出物の発生が抑制されたポリウレタン樹脂形成性組成物を提供することが可能となる。本発明の一実施形態にかかるポリウレタン樹脂形成性組成物を用いたシール材は、多くの優れた性能、とりわけ優れた低抽出率を有する。従って、本発明の一実施形態にかかるシール材は、医療用、工業用分離装置を構成する膜モジュール用のシール材として好適に使用することができる。ここに、医療用、工業用分離装置としては、具体的には、血漿分離器、人工肺、人工腎臓、人工肝臓、家庭用・工業用水処理装置が挙げられる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a polyurethane resin-forming composition in which generation of extractables is suppressed. A sealing material using a polyurethane resin-forming composition according to an embodiment of the present invention has many excellent performances, especially an excellent low extraction rate. Therefore, the sealing material according to one embodiment of the present invention can be suitably used as a sealing material for membrane modules constituting medical and industrial separation devices. Specific examples of medical and industrial separation devices include plasma separators, artificial lungs, artificial kidneys, artificial livers, and domestic and industrial water treatment devices.
11 ハウジング
13 中空糸膜
15 第1の流体入口
17 第1の流体出口
19 シール材
100 膜モジュール(中空糸膜モジュール)
Claims (6)
ポリオール(B)と、からなるポリウレタン樹脂形成性組成物であって、
前記アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)は、
ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)と、
炭素数10以上の脂肪族モノアルコール(a2)と、
ポリオール(a3)と、の反応生成物であり、
前記脂肪族モノアルコール(a2)が、1-デカノール、1-ウンデカノール、1-ドデカノール、1-トリデカノール、1-テトラデカノール、1-ペンタデカノール、1-ヘキサデカノール、1-ヘプタデカノール、1-オクタデカノール、1-ノナデカノール、1-エイコサノール、1-ヘキサコサノール、1-ヘプタトリアコンタノール、1-オレイルアルコール、2-オクチルドデカノール、2-ドデシルテトラデカノール、イソトリデカノールからなる群より選択される1種以上であり、
ポリオール(a3)の分子量が、600以上2500以下であり、
前記ポリウレタン樹脂形成性組成物の総質量に対する前記ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)のモノマー量が、15.0質量%以上20.0質量%以下であるポリウレタン樹脂形成性組成物。
ただし、前記ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)のモノマー量とは、前記反応生成物中にモノマーの状態のまま残存している量を意味する。 an allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A);
A polyurethane resin-forming composition comprising a polyol (B),
The allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is
diphenylmethane diisocyanate (a1);
an aliphatic monoalcohol (a2) having 10 or more carbon atoms ;
A reaction product of the polyol (a3),
The aliphatic monoalcohol (a2) is 1-decanol, 1-undecanol, 1-dodecanol, 1-tridecanol, 1-tetradecanol, 1-pentadecanol, 1-hexadecanol, 1-heptadecanol, from 1-octadecanol, 1-nonadecanol, 1-eicosanol, 1-hexacosanol, 1- heptatriacontanol , 1-oleyl alcohol, 2-octyldodecanol, 2-dodecyltetradecanol , isotridecanol One or more selected from the group consisting of
The molecular weight of the polyol (a3) is 600 or more and 2500 or less,
A polyurethane resin-forming composition, wherein the monomer amount of the diphenylmethane diisocyanate (a1) is 15.0% by mass or more and 20.0% by mass or less relative to the total mass of the polyurethane resin-forming composition.
However, the monomer amount of the diphenylmethane diisocyanate (a1) means the amount remaining in the monomer state in the reaction product.
ポリオール(B)と、からなるポリウレタン樹脂形成性組成物であって、A polyurethane resin-forming composition comprising a polyol (B),
前記アロファネート基含有ポリイソシアネートプレポリマー(A)は、The allophanate group-containing polyisocyanate prepolymer (A) is
ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)と、diphenylmethane diisocyanate (a1);
炭素数10以上の脂肪族モノアルコール(a2)と、an aliphatic monoalcohol (a2) having 10 or more carbon atoms;
ポリオール(a3)と、の反応生成物であり、A reaction product of the polyol (a3),
前記脂肪族モノアルコール(a2)が、1-デカノール、1-ウンデカノール、1-ドデカノール、1-トリデカノール、1-テトラデカノール、1-ペンタデカノール、1-ヘキサデカノール、1-ヘプタデカノール、1-オクタデカノール、1-ノナデカノール、1-エイコサノール、1-ヘキサコサノール、1-ヘプタトリアコンタノール、1-オレイルアルコール、2-オクチルドデカノール、2-ドデシルテトラデカノール、イソトリデカノールからなる群より選択される1種以上であり、The aliphatic monoalcohol (a2) is 1-decanol, 1-undecanol, 1-dodecanol, 1-tridecanol, 1-tetradecanol, 1-pentadecanol, 1-hexadecanol, 1-heptadecanol, from 1-octadecanol, 1-nonadecanol, 1-eicosanol, 1-hexacosanol, 1-heptatriacontanol, 1-oleyl alcohol, 2-octyldodecanol, 2-dodecyltetradecanol, isotridecanol One or more selected from the group consisting of
ポリオール(a3)が、ポリエーテル系ポリオールおよびヒマシ油系ポリオールからなる群より選ばれる1種以上であり、Polyol (a3) is one or more selected from the group consisting of polyether-based polyols and castor oil-based polyols,
前記ポリウレタン樹脂形成性組成物の総質量に対する前記ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)のモノマー量が、15.0質量%以上20.0質量%以下であるポリウレタン樹脂形成性組成物。A polyurethane resin-forming composition, wherein the monomer amount of the diphenylmethane diisocyanate (a1) is 15.0% by mass or more and 20.0% by mass or less relative to the total mass of the polyurethane resin-forming composition.
ただし、前記ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)のモノマー量とは、前記反応生成物中にモノマーの状態のまま残存している量を意味する。However, the monomer amount of the diphenylmethane diisocyanate (a1) means the amount remaining in the monomer state in the reaction product.
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