共重合ポリカーボネート系ポリウレタンの凝集構造と力学物性 1 大学院院

共重合ポリカーボネート系ポリウレタンの凝集構造と力学物性
1
大学院院生産科学・物質工学専攻、2 工学部材料工学科
野中祥照 1、江頭
満 2、椎葉哲朗 2、小椎尾謙 2、古川睦久 1
Email: [email protected], Phone&Fax: 095-819-2651
1. 緒言
ポリウレタンエラストマー(PUE)の原料として汎用されているポリカーボネート(PC)系ポ
リオールは耐熱性や耐加水分解性等に優れるものの、原料であるポリオールが高い結晶性を示す、低
温特性に劣るといった問題がある。PC 系ポリオールの強い結晶性は、主鎖に不規則性を導入するこ
とにより抑制することができると考えられる。本研究では、主鎖への不規則性の導入により結晶性を
緩和させた、繰り返し単位内のメチレン炭素数が C6 および C4 の共重合組成比の異なる新規のランダ
ム共重合 PC 系ポリオールを用いて PUE の合成を行い、共重合組成比が凝集構造と物性に与える影響
を評価することを目的とする。
2. 実験原料として、ポリ(テトラメチレン-co-ヘキサメチレンカー
1.3
ルメタンジイソシアネート(MDI、日本ポリウレタン工業(株)製)、
1.2
1.1
K=[NCO]/[OH]=3.05、 2.05 として数分間攪拌混合し、プレポリ
100
(JIS-A)
うに加え攪拌混合し、110℃の遠心成形器に注型して 1 時間、脱
Hardness
1,4-ブタンジオール(BD)を用いた。PUE シートは、配合比を
マーを得た後、BD を NCO INDEX=[NCO]pre/[OH]=1.05 となるよ
型後 100℃で 24 時間鎖延長反応させて得た。得られた PUE につ
的粘弾性測定、引張試験による応力-ひずみ関係の測定を行った。
3. 結果と考察
図 1 に、PC 系 PUE の密度、硬度、膨潤度、Tg、
2.5
1.5
-10
共重合組成比の増加に伴いカーボネート基濃度が増大し、カーボ
(℃)
Tg
の配合比 K=3.05、2.05 の試料において、密度、硬度、Tg および
ネ―ト基中の分極したカルボニル基間の相互作用が増大したため
(℃)
∆Tg
リオール成分であるソフトセグメント含量が K=3.05 よりも多い
ためである。一方、膨潤度は、カーボネート基濃度の増加に伴い、
重合組成比の増加とともに減少した。すべての試料において、ソ
フトセグメントに由来する Tg が-20∼-10℃付近にみられ、∆Tg は
C4 共重合組成比と配合比の増加に伴い減少した。また、ハードセ
グメントの融解に基づく吸熱ピークが 200℃付近にみられ、C4 共
重合組成比の増加に伴い高温側にシフトした。
これらの結果より、
30
20
20
Young’s
modulus
(MPa)
ソフトセグメント鎖とベンゼンとの親和性が低下するため、C4 共
-20
-30
40
と考えられる。さらに、これらの物性値の C4 共重合組成比依存
性は、K=2.05 の試料が顕著であったが、これは K=2.05 の方がポ
80
3.5
∆Tg およびヤング率の C4 共重合組成比依存性を示す。PC 系 PUE
ヤング率は C4 共重合組成比の増加に伴い増加した。これは、C4
90
70
4.5
Degree of
swelling
いて、示差走査熱量(DSC)測定、硬度・密度測定、膨潤試験、動
K=2.05
K=3.05
(g/cm3)
50/50、70/30、90/10、Mn＝2000、旭化成(株)製)、4,4’-ジフェニ
Density
ボネート)グリコール(4602、4652、4672、4692、C4/C6＝0/100、
10
0
0
20
40
60
80
100
C4/C4+C6 (%)
C4 共重合組成比と配合比の増加に伴い相分離が進行することが Figure 1. C4 composition dependence of
明らかとなった。
properties of PC based PUEs.
以上の結果より、C6 に C4 を 50 および 70%共重合させることにより PC 系ポリオールの結晶性の
抑制が可能であった。また、これらのポリオールから得られた PUE は C4 共重合組成比の増加に伴い
カーボネ―ト基濃度が増加し、分子鎖間の凝集力が増大するために柔軟性に劣るものの、力学物性に
優れることが明らかとなった。

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