ポリウレタン イソシアネート 書籍
 
No.2259
 
エポキシ樹脂の配合設計と高機能化

★ 低温、高速硬化するイソシアネート、植物由来のポリオール、低VOC化を実現する触媒など環境に配慮した材料開発事例!
★ 耐熱性、難燃性、強靭化、柔軟性、自己修復性、低誘電特性、接着性、生体適合性
          性能を最大限に引き出す分子設計とウレタン材料を使いこなす事例を多数紹介!

ポリウレタンの
材料設計、環境負荷低減と応用事例

発刊予定 : 2024年7月末日  体 裁 : A4判 約500頁   定 価:88,000円(税込)  ISBN:978-4-86798-029-3


 
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■ 本書のポイント
【環境対応 】
・ 低温硬化や硬化時間の短縮に寄与する材料開発
・ 環境に配慮したアミン触媒
・植物油脂由来のポリオール
・バイオマス材料を用いたポリウレタンディスパージョン
・ イソシアネートを用いないポリウレタンの合成
・ ポリウレタンのケミカルリサイクル

【材料設計、加水分解 】
・ ソフト/ハードセグメントの比率
・ 分子鎖の凝集構造制御
・溶媒に溶けにくく分析しにくい硬化物の構造解析
・ 劣化、黄変、加水分解の原因究明と対策

【最新応用事例 】
・ フッ素やケイ素を使わない撥水/撥油性ポリウレタンコーティング
・VOC排出規制に伴う、環境に配慮した水系塗料
・ 「車両の軽量化」「マルチマテリアル化」 に貢献する接着剤
・高い難燃性、成型自由度を生かした建材材料
・ 耐熱性と密着性 、ロングポットライフに適したソルダーレジスト材料
・生体適合性に優れたポリウレタンの医療用粘着剤、人口骨材料への応用

 

 

■ 執筆者(敬称略) 

三井化学(株) 宮内祐太 シーカ・ハマタイト(株) 松木裕一
住化コベストロウレタン(株) 森田寛 高田技術コンサル事務所 高田忠彦
AGC(株) 笹崎裕城 東京農工大学 斉藤拓
名古屋工業大学  猪股克弘 工学院大学 山本崇史
北陸先端科学技術大学院大学 山口政之 京都大学 田中一生
豊橋技術科学大学 竹市力 東亞合成(株) 阿知波 政史 
東洋モートン(株) 武本昇 京都女子大学 榎本雅穗
東北大学 冨重圭一 岡山県工業技術センター 岩蕗仁
東京農工大学 野村義宏 愛知工業大学 山田英介
東京工業大学 柘植丈治 ブロネート(株) 岡本安史
東ソー(株) 白木慶彦 山形大学 落合文吾
長崎大学 本九町卓 東ソー(株) 森岡佑介
大日精化工業(株) 佐藤浩正 コンサルティングオフィスEIJI  大川栄二
大阪大学 高島義徳 エーピーエスリサーチ 若林一民
(株)イノアックコーポレーション 仲矢有紀 (有)エデュース 佐伯準一
大阪大学 宇山浩 (同)米森技術士事務所 米森重明 
日本曹達(株) 橋本裕輝 (国研)産業技術総合研究所 山根祥吾
(株)三井化学分析センター 関根素馨 (株)日立ハイテクサイエンス 大久保信明
旭化成(株) 竹野聡志 東京農工大学 朝倉哲郎
大阪工業大学 下村修 (株)ケンシュー 倉地育夫 
積水化学工業(株) 村山智 (株)アイテス 清野智志
積水化学工業(株) 牛見建彦 HAEWON T&D Ltd. 桐原修
信州大学 倪慶清 大阪大学 以倉崚平
上智大学 竹岡裕子 住化コベストロウレタン(株) 宗像和紀

■ 目  次

第1章 ポリウレタン原料の特徴と選定法

第2章 ポリウレタンの評価法〜組成・構造解析、動的粘弾性〜

第3章 各種ポリウレタンの物性と機能制御

第4章 ポリウレタンの劣化と安定化

第5章 ポリウレタンの最新応用技術

第6章 環境に優しいポリウレタン開発技術

◇第1章 ポリウレタン原料の特徴と選定法◇

1節 ポリウレタンの多様性、分子構造と物性の関係
1.ポリウレタンの特長と多様性
2. 分子構造モデルと物性
 2.1 架橋の影響
 2.2 直鎖状構造
 2.3 緩い化学架橋構造
 2.4 エラストマーにおける直鎖状構造と緩い架橋構造
 2.5 密度の高い架橋構造
4.まとめ

2節 ポリウレタンの架橋密度とレオロジー特性
1.架橋した非晶性ポリウレタンの動力学特性
2.架橋した結晶性ポリウレタンの結晶性と動力学特性

3節 ブロックイソシアネートの反応機構、硬化物特性とその応用
1.ブロックイソシアネートとは
 1.1 ブロックイソシアネートの反応機構
 1.2 ブロックイソシアネートが得意とする分野
 1.3 ブロックイソシアネートが使用される目的
 1.4 ブロックイソシアネートに求められる特性
 1.5 ブロックイソシアネート硬化物に求められる特性
2.ブロックイソシアネートを用いた硬化システムの設計
 2.1 ブロックイソシアネートの構成要素
  2.1.1 イソシアネート
  2.1.2 ポリオール
  2.1.3 触媒
  2.1.4 ブロック剤
  2.1.5 水和剤
 2.2 ブロックイソシアネートを用いた高速硬化の手法
 2.3 ブロックイソシアネートを用いた低温硬化の手法
3.ブロックイソシアネートの応用事例
 3.1 自動車における応用事例
 3.2 電子材料における応用事例
 3.3 食品包装における応用事例

4節 HDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)系 低粘度、多官能ポリイソシアネート(PI)の塗膜性能と応用例1.イソシアネート系/硬化剤が使用される塗料
2.ポリイソシアネートについて
 2.1 ジイソシアネートモノマー
 2.2 代表的なポリイソシアネートとその特徴
 2.3 イソシアヌレート体各グレードの特徴
3.低粘度ポリイソシアネート
 3.1 溶剤系ハイソリッド2液ポリウレタン塗料への適応
 3.2 無溶剤系2液ポリウレア塗料への適応
 3.3 水系2液ポリウレタン塗料への適応
4.多官能ポリイソシアネート
 4.1 溶剤系2液ポリウレタン塗料への適応
 4.2 1液ポリウレタン塗料(ブロックポリイソシアネート)への適応
 

5節 バイオイソシアナートの環境負荷低減への応用技術と高機能化
1.環境対応の背景
 1.1 市場ニーズ、技術動向
 1.2 PDIRの設計コンセプト、環境対応へのアプローチ
2.PDIPDIRRモノマーのモノマーの性状、アルコールとの反応性性状、アルコールとの反応性
3.PDIRポリイソシアヌレートの特性
 3.1 PDIRを用いたポリイソシアヌレートの合成及び反応性
 3.2 ポリイソシアネート系硬化剤の硬化性
 3.3 低温での硬化性試験低温での硬化性試験
 3.4 塗膜物性塗膜物性
4.PDIPDIRRアダクトの特性アダクトの特性

6節 ポリウレタンフォームからのアミン及びアルデヒドの放散と臭気の発生メカニズムとアミン触媒による低減方法
1. ポリウレタンフォーム中のアルデヒドに対するアミン触媒の影響
2. ポリオール分解によるアルデヒド生成に対するアミン触媒の影響
3. フォーム臭気とアルデヒド含有量の相関性

7節 α-リン酸ジルコニウムを熱潜在性触媒として用いるウレタン合成技術
1.DBUをインターカレートしたα-リン酸ジルコニウムの熱潜在性触媒
 1.1 DBUをインターカレートしたα-リン酸ジルコニウムの合成
 1.2 DBUをインターカレートしたα-リン酸ジルコニウムを利用するヘキサメチレンジイソシアネートとフェノールとの反応
 1.3 DBUをインターカレートしたα-リン酸ジルコニウムを利用するヘキサメチレンジイソシアネートとビスフェノールAとの反応

 

◇第2章 ポリウレタンの評価法〜組成・構造解析、動的粘弾性〜◇

1節 ポリウレタン製品の構造解析
1.ポリウレタンの定性
 1.1 赤外分光法(IR)を用いる方法
 1.2 熱分解ガスクロマトグラフ法(Py-GC)を用いる方法
 1.3 核磁気共鳴法法(NMR)を用いる方法
 1.4 近赤外分光法(NIR)を用いる方法
2. 構成成分の構造解析
 2.1 ポリオール成分の分析
  2.1.2 ポリエーテルポリオール
 2.2 イソシアネート成分の分析
  2.2.1 ポリエステルポリオール
3. 製品(硬化物・成形物)の構造解析
 3.1 概略の組成同定
 3.2 熱可塑ポリウレタンの分析
 3.3 ウレタン硬化物の分析
 3.4 ウレタン硬化物中の添加剤の分析

2節 ポリウレタンの構造と物性の解析
1.化学構造分析
 1.1 化学組成
 1.2 加水分解処理による主成分分析
 1.3 添加剤分析
2.高次構造解析
 2.1 走査型プローブ顕微鏡
 2.2 粘弾性
 2.3 パルスNMR

3節 ポリウレタン性能に及ぼす構成材料解析
1.ポリオール成分の解析
 1.1 ポリオール成分としての炭化水素鎖ポリブタジエンの効果
 1.2 ポリブタジエンの位置異性ユニット
 1.3 水酸基含有ポリブタジエンの製法
  1.3.1 リビングアニオン重合法
  1.3.2 ラジカル重合法
 1.4 製造法の違いによるセグメント位置
 1.5 ポリオールによるポリウレタンの耐水性向上
2.イソシアネートによるポリウレタンの硬度向上
 2.1 二環式芳香族ジイソシアネート
 2.2 ポリオール1,2-PB周辺化合物とイソシアネートTODIから構成されるポリウレタン物性
 2.3 プレポリマーのゲル化時間比較
 2.4 ガスバリア性
 2.5 圧縮永久歪
 2.6 電気特性
3.ウレタン化触媒の潮流
 3.1 SDGsに留意した非スズ系触媒への取り組み
 3.2 ウレタン化触媒によるポリウレタンの色相比較

4節 動的粘弾性測定によるポリウレタンの相構造解析
1.ポリウレタン系複合物
 1.1 各種炭素ナノ材料添加ポリウレタン系複合物
  1)多層カーボンナノチューブ添加ポリウレタン複合物
  2)カーボンナノファイバー添加ポリウレタン複合物
  3)フラーレン添加ポリウレタン複合物
 1.2 オリゴマー添加ポリウレタン系
  1)ヒンダードフェノール添加PUハイブリッド
  2)リグノスルフォン添加水性ポリウレタン
 1.3 芳香族イミド基含有TPU


5節 ポリウレタンの熱分析・粘弾性
1.DSC
 1.1 DSCの概要
 1.2 DSCによるゴムのガラス転移測定
2.TG
 2.1 TGの概要
 2.2 高分子材料の熱分解測定
 2.3 反応速度論解析による酸化劣化寿命予測
3.DMA
 3.1 DMAの概要
 3.2 ウレタンゴムのDMA測定
 3.3 マスターカーブによる振動吸収特性の評価

6節 ポリウレタンと絹のコンポジット材料のNMR構造解析
1.PUの合成
2.PUのNMR構造解析
 2.1 溶液NMR
 2.2 固体NMR
3.SF-PUコンポジット繊維の作製と力学物性評価
4.SF-PUコンポジット繊維の固体NMR構造解析

 

◇第3章 各種ポリウレタンの物性と機能制御◇

1節 ポリウレタンの相分離・結晶高次構造と力学物性
1. はじめに
2.化学構造とミクロ相分離構造
3.熱処理による構造変化
4.球晶の形成
5.高強度化

2節 ポリウレタン/エポキシ樹脂の複合化による強靭化と相構造
1.in-situ重合法によるポリウレタンエラストマーとエポキシ樹脂の複合化
 1.1 熱可塑性ポリウレタンとEpとのコンポジット
 1.2 水酸基を複数有するエポキシ樹脂で鎖延長したPUとEpとのコンポジット
  1)グリコールの種類の影響
  2)PPGの分子量および官能基数の影響
 1.3 エポキシ樹脂を末端に有するPUとEpとのコンポジット
 1.4 芳香族イミド含有PUとEp樹脂コンポジット
2.in-situ重合法によるポリウレタン樹脂とエポキシ樹脂の複合化
 2.1 種々のPU樹脂を用いた系

3節 可動性架橋と水素結合を組み合わせたポリウレタン材料の相乗的力学特性
1. 序論
2. 可逆性・可動性架橋材料の架橋設計と機能付与
3. ポリウレタン主鎖へのホスト-ゲスト錯体の導入による自己修復性の付与
4. 可動性架橋と水素結合の相乗効果によるポリウレタンの強靭化
5. 可動性架橋を用いたポリウレタンの結晶性制御と光応答アクチュエーターの構築
6. 可動性架橋を用いたポリウレタンの強靭性・分解性の両立
7. 結論

4節 ポリイミドとの分子複合化によるポリウレタンの耐熱性向上、強靱化
1.直鎖状ポリ(ウレタン−イミド)の合成と性質
2.PIの前駆体ポリアミド酸とのブレンド法
3.反応性官能基を有するPIおよびPAとのブレンド法
3.1 フェノール性水酸基を有するポリイミドとのブレンド
3.2 ヒドロキシル基を有するポリアミドとのブレンド
3.3 カルボキシル基を有するPA、PIとのブレンド

5節 POSSによるポリウレタンの柔軟性と耐熱性の両立
1. ゾル−ゲル法を用いない材料のハイブリッド化戦略
 1.1 有機−無機ハイブリッドの概略
 1.2 POSSを用いたゾル−ゲル法を用いない材料のハイブリッド化
 1.3 POSSを側鎖に含む超長鎖高分子の合成
 1.4 POSS含有高分子による耐熱性構造色材料の開発
2. 耐熱性ポリウレタンの合成と応用
 2.1 POSS修飾ポリウレタンの合成と
 2.2 耐熱性の評価
3. メカノクロミック発光性ポリウレタンハイブリッドの開発
 3.1 ポリフルオレンとの混合物体の合成
 3.2 発光性ポリフルオレンハイブリッドの同定
 3.3 力学発光センサーとしての機能評価
4. 導電性高分子とPOSS修飾ポリウレタンを用いた伸縮性ハイブリッドの合成
 4.1 導電性ポリウレタンハイブリッドの合成
 4.2 導電性ポリウレタンハイブリッドによる力の計測

6節 柔軟性、生体適合性向上と皮膚に優しいポリウレタン粘着テープの開発
1.はじめに
2.AGCのポリウレタン粘着テープ開発品の特徴
 2.1? 透湿度
 2.2 長期貼り付け時の粘着力と角質剥離量
 2.3 安全性試験

7節 フッ素やケイ素を使わない撥水/撥油性ポリウレタンコーティングの開発事例
1.濡れのメカニズム
 1.1 表面エネルギーと濡れの関係
 1.2 表面エネルギーの起源
2.PUの撥液性とそのメカニズム
 2.1 撥液性PUの合成
 2.2 HHPIP PUの濡れ性
 2.3 HHPF PUの濡れ性とXRRでの解析

8節 未処理ポリオレフィンに接着可能なポリウレタン接着剤の特徴
1.接着のメカニズム
 1.1 van der Waals力による接着
 1.2 拡散による接着
2.ポリウレタン接着剤の設計と評価
 2.1 PU接着剤の合成
 2.2 接着性能の評価
 2.3 接着界面の断面構造の観察
 2.4 PUの分子量が拡散に与える影響


9節 生分解性高分子からなるポリウレタンの開発と自己修復性、生体適合性向上技術

10節 ポリウレタン/ポリエチレンオキシド高分子ブレンドの相分離構造と形状記憶能
1.TPU/POEブレンドの調製と形状記憶試験手法
2.TPU/POEブレンドの形状記憶特性
 2.1 ブレンド組成の影響
 2.2 POE分子量の影響

11節 ポリウレタンの合成と生体適合性の付与
1.はじめに
2.ゼラチン-ウレタン樹脂の調製
3.ゼラチン-ウレタン樹脂の特性
3-1 G-PUP樹脂の特性
3-2 G-WSU樹脂の特性
4.ゼラチン-ウレタン樹脂の利用用途
5.まとめ

 

◇第4章 ポリウレタンの劣化と安定化◇

1節 ポリウレタンの加水分解メカニズム
1.はじめに
2.ポリウレタンの生成重合反応
3.ポリウレタンの種類
4.加水分解反応機構
5.分析手法

2節 ポリウレタンの黄変と加水分解のメカニズム
1. ポリウレタンとはなにか
2.1 ポリウレタンの原料
2.2 ポリウレタンの分子構造
2.ポリウレタンの分子構造
3.ポリウレタンの加水分解
3.1 加水分解される構造
3.2 エステル基の加水分解
3.3 ウレタン基の加水分解
3.4 加水分解の抑制
3.4.1 抑制へのアプローチ
3.4.2 分子構造の選択
3.4.3 水との接触機会
3.4.4 添加剤
4.ポリウレタンの光劣化
4.1 光劣化とは
4.2 光劣化の機構
4.2.1 芳香族ポリウレタンの光劣化
4.2.2 脂肪族ポリウレタンの光劣化
4.3 光劣化の抑制

3節 ポリウレタンエラストマーの劣化・加水分解挙動

4節 顕微IRと二次元相関解析を活用するポリウレタンの劣化メカニズム解析

 

◇第5章 ポリウレタンの最新応用技術◇

1節 硬質ポリウレタンフォームの化学・技術・利用法
2節 硬質ポリウレタンフォームの設計,施工と不燃化技術
3節 硬質ウレタンフォームの断熱材への応用
4節 ポリウレタンの発泡シミュレーション
5節 人工皮革・合成皮革に用いられる ポリウレタン樹脂の高性能化・高機能化
6節 CASEに貢献する ポリウレタン系接着剤の自動車への応用
7節 多孔質ウレタンシートの特性と吸音性
8節 ポリウレタン/シリカナノコンポジットの調製 及び軟質防音シートへの応用
9節 ウレタン系接着剤の種類と最新応用事例
10節 ウレタン系接着剤の原料と製造法、利用法
11節 ラミネート用ポリウレタン接着剤の基礎
12節 ポリウレタン系を中心とした 水性塗料用樹脂の設計と調整
13節 ポリウレタンコーティングの特性と 防食・工業用塗料への適用

 

◇第6章 環境に優しいポリウレタン開発技術 ◇

1節 二酸化炭素・二硫化炭素を用いるウレタン・カーボネート系ポリマー材料の開発
1.背景
2.五員環カーボネートの合成
3.ポリヒドロキシウレタンの合成と反応
4.ポリヒドロキシウレタンの応用
5.エチレンカーボネートとジアミンの反応により得られるビスヒドロキシウレタンの重縮合による脂肪族ポリウレタンの合成
6.二硫化炭素とエポキシの反応による五員環ジチオカーボネートの合成とそのポリチオウレタン類の合成への応用 
7.まとめ

2節 酸化セリウム触媒を用いた二酸化炭素吸収アミンとアルコールからのカーバメート合成
1.二酸化炭素+アミン+アルコールの反応
 1.1 熱力学と平衡
 1.2 触媒探索と酸化セリウム触媒
 1.3 二酸化炭素+芳香族アミン+アルコールからのN-アリールカーバメート合成
 1.4 酸化セリウム触媒を用いた二酸化炭素吸収アミンとアルコールからのカーバメート合成

3節 微生物を用いたポリオール生産とポリウレタン材料化
1.はじめに
2.PHAの微生物合成
3.アルコール化合物の存在による分子量の変化
4.ポリオール型オリゴエステルの分泌生産
5.オリゴエステルのポリウレタン材料化
6.ポリウレタン材料の生分解性
7.おわりに

5節 ポリウレタンの環境低負荷型分解法の開発
1.はじめに
2. PUのケミカルリサイクル
2.1 グリコリシス
2.1.1 グリコリシスについて
2.1.2グリコールの影響
2.1.3反応時間の短縮のためのマイクロ波の利用とその影響
2.1.4グリコリシス反応に用いるグリコールの影響
2.1.5グリコリシス反応に用いる触媒の影響
2.2. アシドリシス(酸分解)
2.2.1 アシドリシス(酸分解)の特長
2.2.2 アシドリシス(酸分解)の酸の影響
2.2.3 アシドリシス(酸分解)における反応制御
2.2.4 アシドリシス(酸分解)により得られる回収ポリオール
2.3. 加水分解
2.3.1 加水分解の特長
2.3.2 加水分解の触媒の影響
2.3.3 加水分解における化学構造の影響
2.3.4 炭酸水を用いたPUの加水分解
3.最後に

4節 持続的発展に向けたバイオベースポリウレタン
1. はじめに
2. 大豆油を用いるバイオベースポリウレタン
3. ヒマシ油を用いるバイオベースポリウレタン
4. その他のバイオベースポリウレタン
5. セルロースフィラーを用いるポリウレタンの高性能化
6. 終わりに

6節 バイオマスポリウレタンフォームの開発
1.世界的な環境問題
2.過去のイノアックの環境への取り組み
3.
現在のイノアックの環境への取り組みの全貌
4.バイオマス原料と環境問題の関係
5.バイオマス原料のウレタンフォームへの応用
6.バイオマス度50%を達成したポリウレタンフォーム[ECOLOCELR]
7.バイオマスポリウレタンフォームとリサイクル
8.まとめ

7節 バイオポリウレタンディスパ―ジョンの開発
1.ポリウレタンとは
2.ポリイソシアネートの種類と反応
3.ポリオール成分とカーボネートジオールの紹介性
3.1. ポリオール
3.2. ポリカーボネートジオール
4.バイオマスウレタン原材料
5.水系ポリウレタンの製造方法
6.ポリウレタンディスパージョンの製造方法
6.1カーボネート系
6.2 バイオマス系ポリウレタンディスパージョンの製造方法
7.ポリウレタンディスパージョンの物性向上、架橋システム
8.応用事例

 

ポリウレタン イソシアネート 書籍