JPS646649B2 - - Google Patents
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Description
本発明は新規なポリウレタン樹脂の製造法に関
し、特に高い熱変形温度を有する硬質に関する。
硬質ポリウレタンのうち、無発泡成形物と低発
泡成形物はエンジニアリング樹脂として各種機器
部品や自動車部品等に用いられている。
従来の硬質ポリウレタンは、多官能性の樹脂族
又は芳香族のポリオール単量体やポリオキシアル
キレンポリオール、特にポリオキシプロピレンポ
リオール又は多官能性の脂肪族或は芳香族ポリエ
ステルポリオールの一種又はそれ以上の混合物か
らなるポリオール成分と、脂肪族又は芳香族ポリ
イソシアネート或はポリイソチオシアネートの一
種、又はそれ以上の混合物からなるポリイソシア
ネート成分とを触媒、発泡剤等の存在下で硬化成
形されている。
しかしながら、これらのポリウレタンン成形体
は一般に耐熱性に乏しく、耐熱性を評価する尺度
として熱変形温度(ASTM D―648に準拠して
測定)をとつた場合、従来のポリウレタン成形物
はせいぜい80〜100℃が限度であり、実用強度を
有して100℃を越えることは困難であつた。一方
イソシアネートの三量化によつて得られるイソシ
アヌレート基の導入により耐熱性を向上させ得る
が、同時に得られる成形体が極端にもろくなり実
用に耐えないという欠点を生ずる。
本発明の目的は高い熱安定性を有するポリウレ
タンを提供することにあり、特に従来の硬質ポリ
ウレタンでは達成できなかつた少なくとも100℃
以上の高い熱変形温度を有し且つ実用強度、特に
耐衝撃性を有する新規なポリウレタンを提供する
ことにある。
本発明は2,2―ビス{4―(2―ヒドロキシ
プロポキシ)フエニル}プロパンを1成分とする
2,2―ビス(4―ヒドロキシフエニル)プロパ
ンのプロピレンオキシド付加体80〜98重量部及び
ポリエーテルポリオールにビニル基を持つモノマ
ーをグラフト重合させて得られたポリマーポリオ
ール2〜20重量部からなる混合ポリオールを含有
する、少なくとも2官能性の水酸基を有するポリ
オール成分と少なくとも2官能性のポリイソシア
ネート成分を反応させることを特徴とする熱変形
温度が100℃以上の高耐熱性硬質ポリウレタン樹
脂の製造法に係る。
本発明のポリウレタンは各種の分野に使用でき
るが、特に耐熱性を要求される各種の工業用部
品、例えば摺動材の部品またはその他被覆物等と
して有用である。
本発明においてはポリオール成分の1成分とし
て下記構造を有する2,2―ビス{4―(2―ヒ
ドロキシプロポキシ)フエニル}プロパンを1成
分とする2,2―ビス(4―ヒドロキシフエニ
ル)プロパン(以下ビスフエノールAと称する)
のプロピレンオキシド(以下POと称する)付加
体を使用したことにより、耐熱性に優れた硬質ポ
リウレタンを得ることに成功したものである。
即ち本発明においてはポリオール成分の1成分
としてビスフエノールAのPO付加体を用いたた
め、ポリイソシアネートと反応して得られるポリ
ウレタンは分子鎖中の芳香環濃度が高く剛直な分
子構造になるので高いガラス転移点を有する。従
つて熱安定性に優れ、熱変形温度(以下HDTと
記す)においても高いという特徴を発揮する。ビ
スフエノールAのPO付加体を用いた場合、その
代わりにビスフエノールAのEO(エチレンオキシ
ド)付加体を用いた場合に比して、HDTは10℃
以上も高い。
本発明の上記ビスフエノールA―PO付加体は
公知の方法によりビスフエノールA、1モルに対
しPOを2モル又はそれ以上反応させることによ
り得られる。即ち上記付加体はビスフエノールA
の1モルに対してPOがフエノール性水酸基にそ
れぞれ1モル付加した2,2―ビス{4―(2―
ヒドロキシプロポキシ)フエニル}プロパンを1
成分として含有し、その含有量は通常約40重量%
以上、好ましくは約80重量%以上であるのが良
い。その他の成分としてビスフエノールA、1モ
ルに対してPOが3モル以上の付加体を通常約60
重量%以下、好ましくは約20重量%以下含むこと
ができる。又、その他の成分として一級の末端水
酸基を1又は2ケ有する、ビスフエノールAと
POの2モル又は3モル以上の付加体は、付加反
応時の副生物として生成し、任意の割合でポリオ
ール成分中に含むことができる。しかし、未反応
のフエノール性水酸基を有する例えばビスフエノ
ールA及びビスフエノールAのPO、1モル付加
体などは1重量%以下でなければならない。
尚、ビスフエノールA、1モルに対してPOが
2モルの付加体が40重量%未満の場合にはポリオ
ール成分のビスフエノールAの骨格の濃度が低下
するので得られるポリウレタンの耐熱性は低下す
る。更にビスフエノールAのPO付加体とイソシ
アネートからなる硬質ポリウレタンは耐熱性は高
いが、もろいという欠点があり実用的と言い難
い。
本発明はこのような欠点をポリマーポリオール
を併用することにより解決し、引張り強さ、曲げ
強さ、曲げ弾性率及び衝撃強さが改良された。し
かも摺動部材として重要なP(圧力:Kg/cm2)と
V(速度:m/min)の積であるPV値が向上する
ことも判明した。
本発明において上記ポリマーポリオールはポリ
エーテルポリオールにビニル基を持つモノマーを
グラフト重合させたものであり、その水酸基価は
約56〜200の範囲のものが好ましい。具体例とし
て例えば市販品の代表例を示せば、三井日曹製の
POP31/28、32/30、34/35、36/28、40/45等を挙
げることができる。ポリマーポリオールの添加量
はビスフエノールAのPO付加体80〜98重量部に
対し、2〜20重量部の範囲が望ましい。またポリ
マーポリオールはポリオール成分及び/又はポリ
イソシアネート成分に添加することができるが、
ビスフエノールAのPO付加体に添加すれば粘度
低下に効果があり、イソシアネート成分に添加す
ればプレポリマーのような動きをして物理特性を
向上させる。
さらに本発明ではポリオール成分として上記混
合ポリオール100重量部に、少なくとも2官能性
の水酸基価200〜700、好ましくは300〜500の芳香
族アミン基体ポリオキシアルキレンポリオール10
〜40重量部を併用する場合には得られるポリウレ
タンの衝撃強度は意外にも予想に反し、その高い
HDTを殆ど低下させることなく衝撃強度を高め
るという相乗効果が得られることが伴つた。即ち
上記3種類のポリオール成分を単独で用いた場合
の各々のポリウレタンの衝撃強度よりも、上記3
種類のポリオール成分を併用したポリウレタンの
衝撃強度は優れる。この理由については未だ十分
に理論解明できていないが、従来の硬質ポリウレ
タンではHDTを高めると衝撃強度が低下する傾
向があり、HDTと衝撃強度の両者とも高めるの
は至難であつたことを考えると、上記本発明の効
果は驚くべきことである。
又本発明においてビスフエノールAのPO付加
体、ポリマーポリオール及び芳香族アミン基体ポ
リオールを併用したことにより高いHDTと衝撃
強度が得られるばかりでなく、加工性、成形性等
をも有効に向上させ得ることも判つた。ここにい
う加工性の向上とは、芳香族アミン基体ポリオー
ルを導入したことによりポリオール液の粘度が低
下し、又ポリオール液とポリイソシアネート液が
室温下でも良く混合するいわゆる相溶性の向上で
あり、又芳香族第3級アミンによる適度な自己触
媒作用により化学反応が進行するので、触媒をあ
えて必要としない。更にNCO Indexを低くして
も反応性が向上するので物理特性の向上及び摩擦
係数の低下にも好ましい。従つてポリオール液に
触媒を加える必要がないので、ポリオール液の保
存安定性に優れることなどが挙げられる。又成形
性の向上とは少なくとも2官能性の芳香族アミン
基体ポリオールによる一次網目の導入により、ポ
リウレタン成形品の脱型時の強度が高くなること
などが挙げれる。
上記の少なくとも2官能性の水酸基価200〜
700、好ましくは300〜500の芳香族アミン基体ポ
リオキシアルキレンポリオールは、公知の方法に
よりアニリンなどの芳香族モノアミン又は2,4
―及び2,6―トリレンジアミン(TDA)及び
いわゆる粗製TDA、4,4′―ジアミノジフエニ
ルメタン及びアニリンとホルマリンの縮合により
得られるポリメチレンポリフエニレンポリアミ
ン、オルト又はメタ又はパラフエニレンジアミ
ン、メタ又はパラキシリレンジアミンなどの芳香
族ジアミン及び芳香族ポリアミンの1種又はそれ
以上に、プロピレンオキシド、エチレンオキシド
などのアルキレンオキシドの1種又は2種以上を
付加して得られ、遊離の1級又は2級アミンが実
質的に残つていないポリオールである。この芳香
族アミン基体ポリオールをビスフエノールAの
PO付加体及びポリマーポリオールと併用する場
合、混合ポリオール成分の平均の水酸基価を特に
300〜500にするのが好ましい。又、この併用系混
合ポリオールの3級アミン濃度は3meq/g以下
にするのが好ましく、0.2〜1.5meq/gの範囲に
するのが特に好ましい。これらの範囲内では併用
による上記の相乗効果が特に著しい。
上記の芳香族アミン基体ポリオールは、粘度を
下げ加工性を向上させるためその合成の段階で、
芳香族アミン類に加えて以下の脂肪族グリコール
類等を共開始剤として用いることができる。例え
ば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、ジプロピレングリコー
ル、グリセリン、トリメチロールプロパン、グル
コース、ソルビトール、シユクロースなどの多官
能脂肪族グリコール;エタノールアミン、ジエタ
ノールアミン、トリエタノールアミン、エチレン
ジアミンなどの脂肪族アミン及び脂肪族アルカノ
ールアミン類などがあげられ、これら共開始剤
は、芳香族アミン類に対して等モル以下で用いる
のが好ましい。
本発明は上記ビスフエノールAのPO付加体と
ポリマーポリオールからなる混合ポリオールをポ
リオール成分とすることが特徴であるが、更に優
れた耐熱性、あるいは優れた伸びや衝撃強さを目
的としてこの混合ポリオール成分に他の少なくと
も2官能性の水酸基価50〜1830のポリオールを併
用することができる。この場合、ビスフエノール
AのPO付加体55〜97重量部、ポリマーポリオー
ル2〜15重量部及び水酸基価50〜1830のポリオー
ル1〜30重量部の割合で併用するのが好ましい。
少なくとも2官能性の水酸基価50〜1830のポリ
オールとしては具体的には、次のようなポリオー
ルを挙げることができる。
(a) 少なくとも2官能性の水酸基を有する水酸基
価50〜850の芳香族ポリオール。
(イ) ハイドロキノン、ピロガロール、4,4′―
イソプロピリデンジフエノールなどの少なく
とも2個の水酸基を有する単環又は多環芳香
族化合物にプロピレンオキシド、エチレンオ
キシドなどのアルキレンオキシドを付加して
得られる水酸基価250〜600のポリオール
(ロ) フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、
トリメリツト酸などの芳香族多塩基酸にプロ
ピレンオキシド、エチレンオキシドなどのア
ルキレンオキシドを付加して得られる水酸基
価300〜500のポリオール
(ハ) メタキシレングリコール、バラキシリレン
グリコール
(ニ) フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸な
どの芳香族ジカルボン酸もしくはその無水物
もしくはその低級アルコールエステル、及
び/又はアジピン酸、コハク酸などの脂肪族
ジカルボン酸などを酸成分とし、エチレング
リコール、1,4―ブチレングリコール、ト
リメチロールプロパンなどの脂肪族ポリオー
ル、1,4―シクロヘキサンジオール、1,
4―シクロヘキサンジメタノール、β,β,
β′,β′―テトラメチル―2,4,8,10―テ
トラオキサスピロ(5,5)―ウンデカン―
3,9―ジエタノールなどの脂環式ポリオー
ル又は上記(イ),(ロ)、(ハ)のポリオールをポリオ
ール成分とする水酸基価50〜450のポリエス
テルポリオール
(b) 水酸基価800〜1830の多官能脂肪族グリコー
ル。
例えば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、ジプロピレン
グリコール、グリセリン、トリエタノールアミ
ンなど。
(c) 水酸基価300〜800の多官能脂肪族ポリオール
例えばシユクロース、ソルビトール、グリコ
ール、ペンタエリスリトール、トリメチロール
プロパン、グリセリン、エチレンジアミン、ジ
エタノールアミン、水などの1種又は2種以上
にプロピレンオキシド、エチレンオキシドなど
のアルキレンオキシドの1種又は2種以を付加
したポリオール。
以上例挙したポリオール類は特に好ましいもの
であり、これら以外の少なくとも2官能性の水酸
基価50〜1830のポリオールを使用することができ
る。
一方、ビスフエノールAのPO付加体は高粘度
のため上記水酸基価が50〜1830のポリオールとは
必ずしも相溶性が良くなく、外観不良や品質不均
一が発生する場合がある。この欠点を解消するに
はビスフエノールAのPO付加体と同様の芳香族
基を有する前記芳香族アミン基体ポリオキシアル
キレンポリオールを併用するのが好ましい。この
場合、上記ビスフエノールAのPO付加体55〜97
重量部、ポリマーポリオール2〜15重量部及び水
酸基価50〜1830のポリオール1〜30重量部からな
る混合ポリオール100重量部に対して、芳香族ア
ミン基体ポリオールを10〜40重量部配合するのが
好ましい。
本発明においてポリオール類はイソシアネート
類との反応に先だち、水分率を0.05%以下、好ま
しくは、0.02%以下としておく必要がある。また
ポリイソシアネート類も予め脱ガスを十分にして
おく。こられを怠ると硬化反応時に不必要な発泡
が起こる。但し発泡体を得る場合合は勿論この限
りではない。
本発明のポリイソシアネート成分としてはポリ
ウレタン製造分野における各種の少なくとも2官
能性の公知の脂肪族、脂環族及び芳香族ポリイソ
シアネートを使用できるが、なかでも芳香族ポリ
イソシアネートが特に好適に使用される。例えば
4,4′―ジフエニルメタンジイソシアネート
(MDI)及びカーボジイミド変性MDI(例えば日
本ポリウレタン社MTL)、ポリメチレンポリフエ
ニルイソシアネート(PAPI)、ポリメリツクポ
リイソシアネート(例えば住友バイエルウレタン
44V)、2,4―及び2,6―トリレンジイソシ
アネート(TDI)、オルトトルイジンジイソシア
ネート(TODI)、ナフチレンジイソシアネート
(NDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)等
が好適に使用される。
ポリオール成分とポリイソシアネート成分はワ
ンシヨツト法でもプレポリマー法でも反応させる
ことができる。ポリオールとポリイソシアネート
との反応はイソシアネートインデツクス
(NCOIndex)として、好ましくは、100〜180、
特に好ましくは105〜160の範囲で行うのが適当
で、この範囲外ではイソシアネートインデツクス
が小さくなつても大きくなつても耐熱性は低下し
てくる。この原因は明らかでないが、実質的なポ
リマーの分子量が低下するためと推定される。
本発明のポリウレタンの製造に際して触媒は特
に必要としないが、トリエチレンジアミンなどの
3級アミン、ジブチルチンジラウレートなどの有
機金属化合物などの公知の触媒を用いることもで
きる。しかしイソシアヌレート環を生成するイソ
シアネート三量化触媒は好ましくない。尚、無機
質充填剤をポリオール又はポリイソシアネートに
予め混合しておくことにより無機質充填剤含有ポ
リウレタンとすることも可能である。無機質充填
剤としてはミルドガラスフアイバー、チヨツプド
ストランドガラスフアイバーなどのガラスフアイ
バー、グラフアイト、炭化珪素、酸化アルミニウ
ム、二硫化モリブデンなどが挙げられ、硬度、成
型収縮率、摩擦係数、耐摩耗性などの改良に効果
があるが、充填剤の最少限の添加が望ましく、過
剰の添加は物理特性の劣化を招く。
尚、耐摩擦、耐摩耗性の要求される場合には、
潤滑油を添加することにより、飛躍的に向上させ
ることができる。この場合、潤滑油はウレタン樹
脂100重量部に対して1〜20重量部添加するのが
好ましい。
また本発明では水、トリフルオロトリクロロエ
タンなどのハロゲン化炭化水素、アゾビスイソブ
チロニトリルなどの有機発泡剤を用いることによ
り発泡体とすることも可能である。
本発明において硬化反応は例えば次のように行
うことができる。先ず配合物の液温を室温〜120
℃とし、注型する型の温度を50〜120℃として注
型、硬化して脱型する。本発明の硬化成形体はそ
のままでも従来のポリウレタン成形体よりも高い
HDTを有しているが、更に140〜180℃の温度で
熱処理を行うことにより、衝撃強度等の特性を向
上させることができる。熱処理は空気又は窒素な
どの不活性ガス雰囲気中で行うことができる。
以下に参考例及び実施例を挙げて本発明を説明
する。
参考例 1
ビスフエノールAのプロピレンオキシド付加体
〔東邦千葉化学工業製、「BISOL―2P」(ガスクロ
マトグラフ分析によりPOの2モル付加体約93%、
POの3モル付加体約7%を含む。OH価316)〕
1000gを100℃に加熱して減圧下に脱水し水分率
を0.015%にして得られたポリオール100g及び上
記方法で真空脱水した1100gのカーボジイミド変
性MDI(日本ポリウレタン社、「ミリオネート
MTL」、NCO含有量28.8%)88gをビーカー中で
40秒間プロペラ型撹拌機で撹拌し、次いで1分間
真空デシケーター中で脱泡した。この混合液を直
ちに90℃に加熱した内寸130mm×130mm×6mmの組
立て式ガラスモールドに注ぎこみ、100℃の空気
恒温槽中で30分間反応させた後、硬化物を型より
取出した。この間気泡の発生はみられなかつた。
次いで160℃の空気恒温槽中で2時間熱処理を行
い。無発泡のややもろい硬質ポリウレタンを得
た。
得られたポリウレタンの熱変形温度をASTM、
D648により荷重18.6Kg/cm2の条件下で、曲げ弾
性率をASTM、D790により、アイゾツト衝撃値
をASTM、D256により、ノツチ付の条件下で、
摩擦係数を東洋ボールドウイン社製の摩擦試験機
により、乾燥状態、20m/min、5〜60Kg/cm2の
条件下で測定した。第1表に物性を示す。
実施例 1〜4
ポリマーポリオール[三井日曹製、「POP40/
45」、水酸基価110]を100gとり、100℃に加熱し
真空脱水した。また2,4―トリレンジアミン
(TDA)1モルに対してプロピレンオキシド5.6
モル、エチレンイオキシド2.6モルを付加反応し
て得られたOH価400のTDA基体ポリオール(武
田薬品工業製「GR―30」)150gを100℃に加熱し
て減圧下に脱水し水分率0.015%にした。
第1表の配合に従つて、ビーカーに参考例1で
調整したBISOL―2Pと上記方法で調整したポリ
マーポリオール及びGR―30を所定量添加して混
合ポリオールとし、その上に参考例1で調整した
MTLを加え、参考例1と同様の方法で硬質ポリ
ウレタンを得た。第1表に物性を示す。
実施例 5〜10
分子量200のジオール[三洋化成製、「PP―
200」、水酸基価560]100gを100℃に加熱し真空
脱水した。また庶糖ベース系のポリオール[三井
日曹製、「LV450A」、水酸基価450]100gを100℃
に加熱し真空脱水した。
ビーカーに参考例1で調整したBISOL―2Pと
実施例1〜4で調整したポリマーポリオール及び
GR―30と上記のPP―200及びLV450Aを第2表
に示した配合所定量を入れ混合ポリオールとし、
参考例1で調整したMTLを添加して参考例1と
同様にして硬質ポリウレタンを得た。第2表に物
性を示す。
The present invention relates to a novel method for producing polyurethane resins, particularly hard polyurethane resins having high heat distortion temperatures. Among rigid polyurethanes, non-foamed molded products and low-foamed molded products are used as engineering resins in various equipment parts, automobile parts, and the like. Conventional rigid polyurethanes are composed of one or more polyfunctional resinous or aromatic polyol monomers, polyoxyalkylene polyols, especially polyoxypropylene polyols, or polyfunctional aliphatic or aromatic polyester polyols. A polyol component consisting of a mixture and a polyisocyanate component consisting of one or more aliphatic or aromatic polyisocyanates or polyisothiocyanates are cured and molded in the presence of a catalyst, a blowing agent, etc. However, these polyurethane molded products generally have poor heat resistance, and when heat distortion temperature (measured according to ASTM D-648) is used as a measure to evaluate heat resistance, conventional polyurethane molded products have a temperature of 80 to 80% at most. The limit was 100°C, and it was difficult to exceed 100°C with practical strength. On the other hand, heat resistance can be improved by introducing isocyanurate groups obtained by trimerization of isocyanate, but at the same time, the resulting molded product becomes extremely brittle and cannot be put into practical use. The object of the present invention is to provide a polyurethane with high thermal stability, in particular at least 100°C, which has not been achieved with conventional rigid polyurethanes.
The object of the present invention is to provide a novel polyurethane that has a high heat distortion temperature as described above and has practical strength, particularly impact resistance. The present invention comprises 80 to 98 parts by weight of a propylene oxide adduct of 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane containing 2,2-bis{4-(2-hydroxypropoxy)phenyl}propane as one component; A polyol component having at least a difunctional hydroxyl group and an at least difunctional polyisocyanate component, which contains a mixed polyol consisting of 2 to 20 parts by weight of a polymer polyol obtained by graft polymerizing a monomer having a vinyl group to an ether polyol. The present invention relates to a method for producing a highly heat-resistant rigid polyurethane resin having a heat distortion temperature of 100°C or higher, which is characterized by reacting the following. The polyurethane of the present invention can be used in various fields, and is particularly useful as various industrial parts that require heat resistance, such as parts for sliding materials and other coatings. In the present invention, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane (2,2-bis{4-(2-hydroxypropoxy)phenyl}propane) having the following structure as one component of the polyol component is used in the present invention. (hereinafter referred to as bisphenol A)
By using a propylene oxide (hereinafter referred to as PO) adduct, we succeeded in obtaining a rigid polyurethane with excellent heat resistance. That is, in the present invention, since the PO adduct of bisphenol A was used as one component of the polyol component, the polyurethane obtained by reacting with polyisocyanate has a high concentration of aromatic rings in the molecular chain and has a rigid molecular structure, so it has a high glass content. Has a transition point. Therefore, it exhibits excellent thermal stability and a high heat distortion temperature (hereinafter referred to as HDT). When using the PO adduct of bisphenol A, the HDT is 10°C compared to when using the EO (ethylene oxide) adduct of bisphenol A instead.
Even more expensive. The bisphenol A-PO adduct of the present invention can be obtained by reacting 1 mole of bisphenol A with 2 or more moles of PO using a known method. That is, the above adduct is bisphenol A
2,2-bis{4-(2-
Hydroxypropoxy) phenyl}propane 1
Contained as an ingredient, its content is usually about 40% by weight
The content is preferably about 80% by weight or more. Other components include bisphenol A, an adduct containing 3 moles or more of PO per 1 mole, usually about 60%
It may contain up to % by weight, preferably up to about 20% by weight. In addition, bisphenol A having one or two primary terminal hydroxyl groups as other components.
The adduct of 2 moles or 3 moles or more of PO is produced as a by-product during the addition reaction, and can be contained in the polyol component in any proportion. However, the amount of unreacted phenolic hydroxyl groups, such as bisphenol A and PO, 1 molar adducts of bisphenol A, must be 1% by weight or less. In addition, if the adduct of 2 moles of PO per 1 mole of bisphenol A is less than 40% by weight, the concentration of the skeleton of bisphenol A, which is a polyol component, decreases, resulting in a decrease in the heat resistance of the resulting polyurethane. . Furthermore, although a rigid polyurethane composed of a PO adduct of bisphenol A and an isocyanate has high heat resistance, it has the drawback of being brittle and is therefore difficult to call practical. The present invention solves these drawbacks by using a polymer polyol in combination, and the tensile strength, flexural strength, flexural modulus, and impact strength are improved. Moreover, it has been found that the PV value, which is the product of P (pressure: Kg/cm 2 ) and V (velocity: m/min), which are important for sliding members, is improved. In the present invention, the polymer polyol is a polyether polyol graft-polymerized with a monomer having a vinyl group, and preferably has a hydroxyl value in the range of about 56 to 200. As a specific example, a representative example of a commercially available product is Mitsui Nisso's
Examples include POP31/28, 32/30, 34/35, 36/28, 40/45, etc. The amount of polymer polyol added is preferably in the range of 2 to 20 parts by weight per 80 to 98 parts by weight of the PO adduct of bisphenol A. Additionally, polymer polyols can be added to polyol components and/or polyisocyanate components, but
When added to the PO adduct of bisphenol A, it is effective in reducing viscosity, and when added to the isocyanate component, it behaves like a prepolymer and improves physical properties. Furthermore, in the present invention, as a polyol component, 100 parts by weight of the above-mentioned mixed polyol is added with at least 10 parts of an aromatic amine-based polyoxyalkylene polyol having a difunctional hydroxyl value of 200 to 700, preferably 300 to 500.
When ~40 parts by weight is used together, the impact strength of the polyurethane obtained is surprisingly high, contrary to expectations.
This was accompanied by a synergistic effect of increasing impact strength with almost no decrease in HDT. In other words, the impact strength of the three types of polyol components above is higher than the impact strength of each polyurethane when the three types of polyol components are used alone.
Polyurethane containing various types of polyol components has excellent impact strength. The reason for this has not yet been fully elucidated, but considering that with conventional hard polyurethanes, impact strength tends to decrease when HDT is increased, and it is extremely difficult to increase both HDT and impact strength. , the above effects of the present invention are surprising. Furthermore, in the present invention, by using the PO adduct of bisphenol A, a polymer polyol, and an aromatic amine-based polyol in combination, not only high HDT and impact strength can be obtained, but also processability, moldability, etc. can be effectively improved. I also realized that. The improvement in processability referred to here refers to the reduction in the viscosity of the polyol liquid due to the introduction of the aromatic amine-based polyol, and the improvement in so-called compatibility in which the polyol liquid and the polyisocyanate liquid mix well even at room temperature. Further, since the chemical reaction proceeds due to the moderate autocatalytic action of the aromatic tertiary amine, no catalyst is intentionally required. Furthermore, even if the NCO Index is lowered, the reactivity is improved, which is also preferable for improving physical properties and lowering the coefficient of friction. Therefore, since there is no need to add a catalyst to the polyol liquid, the storage stability of the polyol liquid is excellent. Furthermore, improvement in moldability includes increasing the strength of the polyurethane molded product upon demolding due to the introduction of a primary network using at least a difunctional aromatic amine-based polyol. The above-mentioned at least bifunctional hydroxyl value 200~
Aromatic amine-based polyoxyalkylene polyols having a molecular weight of 700, preferably 300 to 500, can be prepared using known methods such as aromatic monoamines such as aniline or 2,4
- and 2,6-tolylene diamine (TDA) and so-called crude TDA, 4,4'-diaminodiphenylmethane and polymethylene polyphenylene polyamines obtained by condensation of aniline and formalin, ortho- or meta- or para-phenylene diamines. , a free primary compound obtained by adding one or more alkylene oxides such as propylene oxide and ethylene oxide to one or more aromatic diamines and aromatic polyamines such as meta- or para-xylylene diamine. Or it is a polyol in which substantially no secondary amine remains. This aromatic amine-based polyol is mixed with bisphenol A.
When used in combination with PO adducts and polymer polyols, the average hydroxyl value of the mixed polyol components should be
It is preferable to set it to 300-500. Further, the tertiary amine concentration of the mixed polyol used in combination is preferably 3 meq/g or less, particularly preferably in the range of 0.2 to 1.5 meq/g. Within these ranges, the above-mentioned synergistic effect due to combined use is particularly remarkable. The above-mentioned aromatic amine-based polyols are synthesized at the stage of synthesis to reduce viscosity and improve processability
In addition to aromatic amines, the following aliphatic glycols and the like can be used as coinitiators. For example, ethylene glycol, diethylene glycol,
Examples include polyfunctional aliphatic glycols such as propylene glycol, dipropylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, glucose, sorbitol, and sucrose; aliphatic amines and aliphatic alkanolamines such as ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and ethylenediamine. These co-initiators are preferably used in an equimolar or less amount relative to the aromatic amine. The present invention is characterized in that a mixed polyol consisting of the PO adduct of bisphenol A and a polymer polyol is used as a polyol component. Other at least difunctional polyols having a hydroxyl value of 50 to 1830 may be used in combination with the component. In this case, it is preferable to use 55 to 97 parts by weight of a PO adduct of bisphenol A, 2 to 15 parts by weight of a polymer polyol, and 1 to 30 parts by weight of a polyol having a hydroxyl value of 50 to 1,830. Specific examples of the at least difunctional polyol having a hydroxyl value of 50 to 1830 include the following polyols. (a) An aromatic polyol having a hydroxyl value of 50 to 850 and having at least difunctional hydroxyl groups. (a) Hydroquinone, pyrogallol, 4,4'-
Polyol with a hydroxyl value of 250 to 600 obtained by adding an alkylene oxide such as propylene oxide or ethylene oxide to a monocyclic or polycyclic aromatic compound having at least two hydroxyl groups such as isopropylidene diphenol (b) Phthalic acid, isophthalic acid acid, terephthalic acid,
Polyols with a hydroxyl value of 300 to 500 obtained by adding alkylene oxides such as propylene oxide and ethylene oxide to aromatic polybasic acids such as trimellitic acid (c) Metaxylene glycol, baraxylylene glycol (d) Phthalic acid, isophthalic acid, The acid component is aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid or its anhydride or its lower alcohol ester, and/or aliphatic dicarboxylic acid such as adipic acid or succinic acid, and ethylene glycol, 1,4-butylene glycol, or trimethylol. Aliphatic polyols such as propane, 1,4-cyclohexanediol, 1,
4-Cyclohexane dimethanol, β, β,
β',β'-tetramethyl-2,4,8,10-tetraoxaspiro(5,5)-undecane-
Polyester polyol with a hydroxyl value of 50 to 450, whose polyol component is an alicyclic polyol such as 3,9-diethanol or the polyol of (a), (b), or (c) above (b) Polyfunctional polyester with a hydroxyl value of 800 to 1830 Aliphatic glycols. For example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, glycerin, triethanolamine, etc. (c) Polyfunctional aliphatic polyol with a hydroxyl value of 300 to 800 For example, one or more of sucrose, sorbitol, glycol, pentaerythritol, trimethylolpropane, glycerin, ethylenediamine, diethanolamine, water, etc., and propylene oxide, ethylene oxide, etc. A polyol to which one or more alkylene oxides are added. The polyols exemplified above are particularly preferred, and other at least difunctional polyols having a hydroxyl value of 50 to 1830 can also be used. On the other hand, since the PO adduct of bisphenol A has a high viscosity, it is not necessarily compatible with the above-mentioned polyol having a hydroxyl value of 50 to 1830, which may result in poor appearance and nonuniform quality. In order to eliminate this drawback, it is preferable to use the above-mentioned aromatic amine-based polyoxyalkylene polyol having the same aromatic group as the PO adduct of bisphenol A. In this case, the PO adduct 55-97 of the above bisphenol A
It is preferable to blend 10 to 40 parts by weight of an aromatic amine base polyol to 100 parts by weight of a mixed polyol consisting of 2 to 15 parts by weight of a polymer polyol and 1 to 30 parts by weight of a polyol having a hydroxyl value of 50 to 1830. . In the present invention, the polyol must have a moisture content of 0.05% or less, preferably 0.02% or less prior to the reaction with the isocyanate. Also, the polyisocyanates should be sufficiently degassed in advance. If this is not done, unnecessary foaming will occur during the curing reaction. However, this is of course not the case when obtaining a foam. As the polyisocyanate component of the present invention, various at least difunctional aliphatic, alicyclic, and aromatic polyisocyanates known in the field of polyurethane production can be used, but aromatic polyisocyanates are particularly preferably used. . For example, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and carbodiimide-modified MDI (e.g. Nippon Polyurethane Co., Ltd. MTL), polymethylene polyphenyl isocyanate (PAPI), polymeric polyisocyanate (e.g. Sumitomo Bayer Urethane)
44V), 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), orthotoluidine diisocyanate (TODI), naphthylene diisocyanate (NDI), xylylene diisocyanate (XDI), and the like are preferably used. The polyol component and the polyisocyanate component can be reacted by a one-shot method or a prepolymer method. The reaction between polyol and polyisocyanate is preferably performed as an isocyanate index (NCOIndex) of 100 to 180,
Particularly preferably, it is within the range of 105 to 160; outside this range, heat resistance decreases regardless of whether the isocyanate index becomes smaller or larger. Although the cause of this is not clear, it is presumed that it is due to a decrease in the substantial molecular weight of the polymer. Although a catalyst is not particularly required for producing the polyurethane of the present invention, known catalysts such as tertiary amines such as triethylene diamine and organometallic compounds such as dibutyltin dilaurate can also be used. However, isocyanate trimerization catalysts that produce isocyanurate rings are not preferred. Incidentally, it is also possible to obtain an inorganic filler-containing polyurethane by mixing the inorganic filler with the polyol or polyisocyanate in advance. Inorganic fillers include glass fibers such as milled glass fibers and chopped strand glass fibers, graphite, silicon carbide, aluminum oxide, molybdenum disulfide, etc., and have properties such as hardness, molding shrinkage rate, coefficient of friction, and wear resistance. However, it is desirable to add a minimum amount of filler, and adding too much will lead to deterioration of physical properties. In addition, when friction resistance and wear resistance are required,
By adding lubricating oil, it can be dramatically improved. In this case, the lubricating oil is preferably added in an amount of 1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the urethane resin. In the present invention, it is also possible to form a foam by using water, a halogenated hydrocarbon such as trifluorotrichloroethane, or an organic blowing agent such as azobisisobutyronitrile. In the present invention, the curing reaction can be carried out, for example, as follows. First, adjust the liquid temperature of the compound to room temperature to 120℃.
℃, and the temperature of the casting mold is set to 50 to 120℃, and the mold is poured, hardened, and demolded. The cured molded product of the present invention is higher than conventional polyurethane molded products even as it is.
Although it has HDT, properties such as impact strength can be improved by further performing heat treatment at a temperature of 140 to 180°C. The heat treatment can be performed in an inert gas atmosphere such as air or nitrogen. The present invention will be explained below with reference to reference examples and examples. Reference example 1 Propylene oxide adduct of bisphenol A [manufactured by Toho Chiba Chemical Co., Ltd., "BISOL-2P" (approx. 93% of 2 mole adduct of PO as determined by gas chromatographic analysis,
Contains approximately 7% of the 3 molar adduct of PO. OH value 316)]
100g of polyol obtained by heating 1000g to 100°C and dehydrating under reduced pressure to a moisture content of 0.015%, and 1100g of carbodiimide-modified MDI (Japan Polyurethane Co., Ltd., "Millionate") obtained by vacuum dehydration by the above method.
MTL', NCO content 28.8%) 88g in a beaker
The mixture was stirred with a propeller type stirrer for 40 seconds and then defoamed in a vacuum desiccator for 1 minute. This mixed solution was immediately poured into a prefabricated glass mold with inner dimensions of 130 mm x 130 mm x 6 mm heated to 90°C, and after reacting for 30 minutes in an air constant temperature bath at 100°C, the cured product was taken out from the mold. During this time, no bubbles were observed.
Next, heat treatment was performed for 2 hours in an air constant temperature bath at 160°C. A non-foamed, slightly brittle hard polyurethane was obtained. The heat distortion temperature of the obtained polyurethane is determined by ASTM,
The flexural modulus is determined by D648 under a load of 18.6 kg/cm 2 by ASTM, the Izot impact value by D790 is determined by ASTM, and the notched condition is determined by D256.
The friction coefficient was measured using a friction tester manufactured by Toyo Baldwin Co., Ltd. under dry conditions at 20 m/min and 5 to 60 kg/cm 2 . Table 1 shows the physical properties. Examples 1 to 4 Polymer polyol [manufactured by Mitsui Nisso, “POP40/
45", hydroxyl value 110] was taken, heated to 100°C, and dehydrated in vacuum. Also, 5.6% of propylene oxide per mole of 2,4-tolylene diamine (TDA)
150 g of TDA-based polyol (GR-30, manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.) with an OH value of 400 obtained by addition reaction with 2.6 moles of ethylene oxide was heated to 100°C and dehydrated under reduced pressure to obtain a moisture content of 0.015%. I made it. According to the formulation in Table 1, a predetermined amount of BISOL-2P prepared in Reference Example 1, the polymer polyol prepared in the above method, and GR-30 are added to a beaker to obtain a mixed polyol, and then added to the mixed polyol prepared in Reference Example 1. did
A rigid polyurethane was obtained in the same manner as in Reference Example 1 by adding MTL. Table 1 shows the physical properties. Examples 5 to 10 Diol with a molecular weight of 200 [manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd., “PP-
200'', hydroxyl value 560] was heated to 100°C and dehydrated in vacuum. In addition, 100g of sucrose-based polyol [manufactured by Mitsui Nisso, "LV450A", hydroxyl value 450] was heated to 100℃.
and vacuum dehydrated. BISOL-2P prepared in Reference Example 1 and the polymer polyol prepared in Examples 1 to 4 were placed in a beaker.
Add GR-30 and the above PP-200 and LV450A in the specified amounts shown in Table 2 to make a mixed polyol.
A rigid polyurethane was obtained in the same manner as in Reference Example 1 by adding MTL prepared in Reference Example 1. Table 2 shows the physical properties.
【表】【table】
Claims (1)
キシ)フエニル}プロパンを1成分とする2,2
―ビス(4―ヒドロキシフエニル)プロパンのプ
ロピレンオキシド付加体80〜98重量部及びポリエ
ーテルポリオールにビニル基を持つモノマーをグ
ラフト重合させて得られたポリマーポリオール2
〜20重量部からなる混合ポリオールを含有する、
少なくとも2官能性の水酸基を有するポリオール
成分と少なくとも2官能性のポリイソシアネート
成分を反応させることを特徴とする熱変形温度が
100℃以上の高耐熱性硬質ポリウレタン樹脂の製
造法。1 2,2-bis{4-(2-hydroxypropoxy)phenyl}propane as one component
-Polymer polyol 2 obtained by graft polymerizing 80 to 98 parts by weight of a propylene oxide adduct of bis(4-hydroxyphenyl)propane and a monomer having a vinyl group to a polyether polyol
containing a mixed polyol consisting of ~20 parts by weight,
The heat distortion temperature is characterized by reacting a polyol component having at least a difunctional hydroxyl group with an at least difunctional polyisocyanate component.
A method for manufacturing hard polyurethane resin with high heat resistance of 100℃ or higher.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59047777A JPS60190415A (en) | 1984-03-12 | 1984-03-12 | High heat-resistant solid polyurethane resin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59047777A JPS60190415A (en) | 1984-03-12 | 1984-03-12 | High heat-resistant solid polyurethane resin |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60190415A JPS60190415A (en) | 1985-09-27 |
| JPS646649B2 true JPS646649B2 (en) | 1989-02-06 |
Family
ID=12784797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59047777A Granted JPS60190415A (en) | 1984-03-12 | 1984-03-12 | High heat-resistant solid polyurethane resin |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60190415A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7419968B2 (en) * | 2020-05-26 | 2024-01-23 | 東ソー株式会社 | Urethane prepolymer composition solution |
-
1984
- 1984-03-12 JP JP59047777A patent/JPS60190415A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60190415A (en) | 1985-09-27 |
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