JP5304228B2 - 三次元架橋ポリウレタンの製造方法、及びこれを用いた成形体 - Google Patents
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Description
本発明において用いるポリ乳酸誘導体は、水酸基を2つ以上有し、この官能基を起点として架橋を形成し、三次元構造を形成する。三次元構造を形成するためには、ポリ乳酸誘導体が2つの水酸基を有するものであれば、軟質ポリマーが3つ以上の水酸基を有するか又はイソシアネートが3つ以上のイソシアネート基を有することが必要である。ポリ乳酸誘導体が3つ以上の水酸基を有するものであれば、軟質ポリマーが2つ以上の水酸基を有するか又はイソシアネートが2つ以上のイソシアネート基を有するものであればよい。
本発明において用いる軟質ポリオールは、イソシアネートと反応してポリウレタンに3次元構造を形成すると共に、剛直なポリ乳酸誘導体とイソシアネートにより形成されるポリウレタンに柔軟性を付与する。軟質ポリオールが有する2つ以上の第一級アルコール基は反応性が高く、第一級アルコール基を有する軟質ポリオールは、生分解性のものが多い。ここで、第一級アルコール基は、炭素原子に2つの水素原子と1つの水酸基とが結合した基である。
本発明において用いるイソシアネートは、ポリ乳酸誘導体の水酸基又は軟質ポリオールの第一級アルコール基の水酸基と結合し、架橋を形成する少なくとも2つのイソシアネート基を有する。イソシアネートは、ポリ乳酸誘導体又は軟質ポリオールの水酸基が2つの場合、イソシアネート基を3つ以上有することが必要である。
本発明において用いる触媒は、ポリ乳酸誘導体のウレタン化反応を促進させ、ポリ乳酸誘導体のウレタン化反応速度を軟質ポリオールのウレタン化反応速度に近似させる作用を有する。触媒の作用により、ポリ乳酸誘導体の第二級アルコール基の水酸基とイソシアネートとの反応を促進させ、軟質ポリオールの第一級アルコール基の水酸基とイソシアネートとの反応性に富む反応が先行して進行するのを是正して、反応系にこれらの反応を均一に生じさせる。ポリ乳酸誘導体のウレタン化反応と軟質ポリオールのウレタン化反応とを反応系に均一に生じさせることにより、反応系におけるポリ乳酸誘導体と、軟質ポリオールとの分散性が向上し、軟質ポリオールのドメインの形成を抑制することができ、軟質ポリオールの結晶化が阻害されるため、透明性に優れる成形体を得ることができる。
本発明の三次元架橋ポリウレタンの製造方法は、水酸基を2つ以上有するポリ乳酸誘導体と、第一級アルコール基を2つ以上有する軟質ポリオールと、イソシアネートと、触媒とを、溶媒を用いずに反応させる三次元架橋ポリウレタンの製造方法であって、前記軟質ポリオールがポリブチレンサクシネートを含み、前記触媒が、ポリ乳酸誘導体のウレタン化反応を促進させ、ポリ乳酸誘導体のウレタン化反応速度を軟質ポリオールのウレタン化反応速度に近似させる作用を有し、前記触媒を前記ポリ乳酸誘導体及び前記軟質ポリオールの合計質量に対し、1000質量ppm以上1質量%以下の範囲で用いることを特徴とするガラス転移温度が40℃以下の三次元架橋ポリウレタンの製造方法である。
本発明の成形体は、上記三次元架橋ポリウレタンを用いて得られる成形体であって、透明性、柔軟性及び軟質ポリオールの分散性に優れる。
[ポリ乳酸の合成]
ポリ乳酸(テラマック:ユニチカ社製)2300gとソルビトール79.6gを210℃で12時間溶融混合しエステル交換反応を行った。これをクロロホルム5Lに溶解し、過剰のメタノールに注ぎ再沈殿することで、末端に水酸基を有するポリ乳酸[R1]を得た。数平均分子量は6900、Tgは50.6℃、融点(Tm)は146℃であった。
ポリブチレンサクシネート(ビオノーレ:昭和高分子社製)2000gと1,4−ブタンジオール370gを200℃で4時間加熱後、さらに減圧下1時間加熱し、エステル交換反応を行った。これをクロロホルム6Lに溶解し、過剰のメタノールに注ぎ再沈殿することで、末端に水酸基を有するポリブチレンサクシネート[R2]を得た。数平均分子量は2300、Tgは−40℃、Tmは85℃であった。
得られた[R1]20gと、触媒として、ジラウリン酸ジブチル錫(IV)0.208gとを180℃で溶融混合後、空冷し乳鉢ですりつぶし、マスターバッチ[R3]を調製した。
PBS[R2]を用いない他は、実施例1と同様に、三次元架橋ポリウレタンフィルムを作製し、Tgを測定し、柔軟性及び透明性の評価を行った。結果を表1に示す。
ポリ乳酸[R1]とPBS[R2]の配合比を90:10とした他は、実施例1と同様に、三次元架橋ポリウレタンフィルムを作製し、Tgを測定し、柔軟性及び透明性の評価を行った。結果を表1に示す。
ポリ乳酸[R1]を用いない他は、実施例1と同様に、三次元架橋ポリウレタンフィルムを作製し、Tgを測定し、柔軟性及び透明性の評価を行った。結果を表1に示す。
マスターバッチ[R3]を用いない他は、表2に示す配合比で、実施例1と同様に、三次元架橋ポリウレタンフィルムを作製し、Tgを測定し、柔軟性及び透明性の評価を行った。結果を表2に示す。
Claims (6)
- 水酸基を2つ以上有するポリ乳酸誘導体と、第一級アルコール基を2つ以上有する軟質ポリオールと、イソシアネートと、触媒とを、溶媒を用いずに反応させる三次元架橋ポリウレタンの製造方法であって、前記軟質ポリオールがポリブチレンサクシネートを含み、前記触媒が、前記ポリ乳酸誘導体のウレタン化反応を促進させ、前記ポリ乳酸誘導体のウレタン化反応速度を前記軟質ポリオールのウレタン化反応速度に近似させる作用を有し、前記触媒を前記ポリ乳酸誘導体及び前記軟質ポリオールの合計質量に対し、1000質量ppm以上1質量%以下の範囲で用いることを特徴とするガラス転移温度が40℃以下の三次元架橋ポリウレタンの製造方法。
- 前記ポリ乳酸誘導体と前記軟質ポリオールとを質量比70:30〜10:90で含有することを特徴とする請求項1記載の三次元架橋ポリウレタンの製造方法。
- 前記ポリ乳酸誘導体と前記軟質ポリオールとを質量比70:30〜50:50で含有することを特徴とする請求項2記載の三次元架橋ポリウレタンの製造方法。
- 前記軟質ポリオールが、ガラス転移温度が30℃未満であることを特徴とする請求項1から3のいずれか記載の三次元架橋ポリウレタンの製造方法。
- 前記軟質ポリオールが生分解性であることを特徴とする請求項1から4のいずれか記載の三次元架橋ポリウレタンの製造方法。
- 請求項1から5のいずれか記載の三次元架橋ポリウレタンの製造方法によって得られる三次元架橋ポリウレタンを用いて得られる成形体であって、透明性、柔軟性及び軟質ポリオールの分散性に優れることを特徴とする成形体。
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