FR2770532A1 - Catalyst, used in isocyanate trimerisation - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet un catalyseur utile pour la cyclotrimérisation catalytique d'isocyanates monomères en polyisocyanates (poly)isocyanurates. The subject of the invention is a catalyst which is useful for the catalytic cyclotrimerization of monomeric isocyanates to (poly) isocyanurate polyisocyanates.
II est connu de préparer des trimères d'isocyanates par trimérisation catalytique d'un isocyanate en mettant en oeuvre un catalyseur à base d'un hydroxyde d'ammonium quaternaire. It is known to prepare isocyanate trimers by catalytic trimerization of an isocyanate using a catalyst based on a quaternary ammonium hydroxide.
Ainsi, EP-003 765 décrit la cyclotrimérisation partielle de llisophorone diisocyanate (lPDl ou 1-isocyanato-3,3,5-triméthyl-5- isocyanatométhyl-cyclohexane) en mettant en oeuvre en tant que catalyseur un hydroxyde d'un hydroxyalkylammonium quaternaire. Thus, EP-003 765 describes the partial cyclotrimerization of isophorone diisocyanate (1PDl or 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane) by using a hydroxide of a quaternary hydroxyalkylammonium as catalyst.
D'une manière générale, les catalyseurs à base d'un hydroxyde d'ammonium quaternaire ont une réactivité très forte qui rend difficile le contrôle de la réaction de trimérisation, en particulier lorsque l'isocyanate de départ est un isocyanate aliphatique ou cycloaliphatique. In general, catalysts based on a quaternary ammonium hydroxide have a very high reactivity which makes it difficult to control the trimerization reaction, in particular when the starting isocyanate is an aliphatic or cycloaliphatic isocyanate.
En outre, le contrôle de la réaction est rendu plus difficile encore du fait des variations possibles de la teneur en chlore hydrolysable de llisocyanate de départ, provenant du procédé de phosgènation utilisé pour la synthèse de ces isocyanates. In addition, the control of the reaction is made even more difficult by the possible variations of the hydrolysable chlorine content of the starting isocyanate, from the phosgenation process used for the synthesis of these isocyanates.
On sait ainsi que l'efficacité du catalyseur diminue lorsque la teneur en chlore hydrolysable contenue dans l'IPDI augmente. It is known that the effectiveness of the catalyst decreases when the hydrolyzable chlorine content contained in the IPDI increases.
La teneur en chlore hydrolysable influe par ailleurs sur la coloration du brut réactionnel qui augmente d'autant que la quantité de chlore est élevée. The hydrolysable chlorine content also influences the coloration of the crude reaction product which increases as the amount of chlorine is high.
US 4,040,992 décrit par ailleurs des catalyseurs de trimérisation catalytique d'isocyanates de type sels d'ammonium quaternaires dont l'anion est représenté par OH-, ou la formule ~OOC~(O)a~Y dans laquelle Y est choisi parmi:
un atome d'hydrogène,
un groupe alkyle ayant de 1 à 20 atomes de carbone,
un groupe alkényle ayant de 2 à 15 atomes de carbone
un groupe cycloalkyle ayant de 3 à 6 atomes de carbone,
un groupe phényle,
un groupe alkylphényle ayant de 1 à 9 atomes de carbone dans le reste alkyle ou dans les groupes liés au noyau phényle,
un groupe benzyle,
un groupe carbamate,
un groupe alkylbenzyle ayant de 1 à 9 atomes de carbone dans le reste alkyle ou dans les groupes liés au noyau benzyle, et
un groupe CH( > bZ(b) dans lequel b est un nombre entier de 1 à 3 et Z est OH, CN, Cl, un groupe alkoxy de 1 à 5 atomes de carbone, ou un groupe phényle ou méthoxyphényle, ou
Z est (CH2)dCOOR dans lequel d est un nombre entier de 0 à 4 et
R est un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle ayant jusqu'à 20 atomes de carbone;
et a est égal à zéro ou 1. No. 4,040,992 also describes catalytic trimerization catalysts for isocyanates of the quaternary ammonium salt type, the anion of which is represented by OH-, or the formula ~ OOC ~ (O) a ~ Y in which Y is chosen from:
a hydrogen atom,
an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms
a cycloalkyl group having from 3 to 6 carbon atoms,
a phenyl group,
an alkylphenyl group having from 1 to 9 carbon atoms in the alkyl radical or in the groups bonded to the phenyl nucleus,
a benzyl group,
a carbamate group,
an alkylbenzyl group having 1 to 9 carbon atoms in the alkyl radical or in the benzyl ring-bonded groups, and
a group CH (> bZ (b) wherein b is an integer of 1 to 3 and Z is OH, CN, Cl, an alkoxy group of 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl or methoxyphenyl group, or
Z is (CH2) dCOOR wherein d is an integer of 0 to 4 and
R is a hydrogen atom or an alkyl group having up to 20 carbon atoms;
and a is zero or 1.
Cependant, les anions illustrés dans ce brevet sont tous des anions dérivés d'acide alkylcarboxylique. De manière générale, les catalyseurs décrits dans ce document ne permettent pas d'aboutir au but recherché. However, the anions exemplified in this patent are all alkylcarboxylic acid derived anions. In general, the catalysts described in this document do not make it possible to achieve the desired goal.
Le but de l'invention est de fournir un catalyseur de cyclotrimérisation d'isocyanates, notamment de diisocyanates qui permette un contrôle de la réaction, tout en ayant un taux de transformation acceptable, qui ne soit pas dépendant de façon substantielle de la teneur en chlore hydrolysable, de l'isocyanate de départ et permette d'obtenir un produit dont la coloration n'est pas marquée de façon importante. The object of the invention is to provide a catalyst for the cyclotrimerization of isocyanates, especially diisocyanates which allows a control of the reaction, while having an acceptable conversion rate, which is not substantially dependent on the chlorine content. hydrolysable, the starting isocyanate and provides a product whose color is not marked significantly.
On a maintenant découvert de manière surprenante que les catalyseurs de type ionique dont le contre-anion est l'an ion hydrogénocarbonate permettraient d'aboutir au but recherché. It has now surprisingly been found that the ionic type catalysts whose counteranion is the hydrogen carbonate ion would achieve the desired purpose.
Ces catalyseurs sont formés d'un cation mono-atomique ou polyatomique volumineux, soit en tant que tel, soit sous la forme d'un complexe formé avec un agent complexant, notamment de type cryptant. These catalysts are formed of a monatomic or polyatomic cation bulky, either as such, or in the form of a complex formed with a complexing agent, in particular of the cryptant type.
L'invention a ainsi pour objet l'utilisation en tant que catalyseur de réaction de cyclotrimérisation d'isocyanates d'un hydrogénocarbonate d'un cation qui, soit en tant que tel, soit sous forme complexée avec un agent complexant, a un rayon ionique ou moléculaire moyen supérieur à 1 A, de préférence supérieur à 1,5 , tel que défini dans les tables de M. Shannon et
Prewitt dans Acta Cris, 1969, vol. B25, page 925 et qui est au moins partiellement soluble dans le milieu réactionnel.The invention thus relates to the use as a cyclotrimerization reaction catalyst of isocyanates of a hydrogen carbonate of a cation which, either as such, or in complexed form with a complexing agent, has an ionic radius or average molecular weight greater than 1 A, preferably greater than 1.5, as defined in the tables of M. Shannon and
Prewitt in Acta Cris, 1969, vol. B25, page 925 and which is at least partially soluble in the reaction medium.
Avantageusement, le cation est choisi parmi les cations de métaux alcalins volumineux, notamment le rubidium et le césium. Advantageously, the cation is chosen from bulky alkali metal cations, in particular rubidium and cesium.
Le cation peut également consister en un cation de métal alcalin léger, sous forme complexée. On peut citer notamment les cations sodium et potassium complexés par des éther couronnes. The cation may also consist of a light alkali metal cation, in complexed form. Mention may in particular be made of sodium and potassium cations complexed with crown ethers.
Le cation peut également consister en une espèce moléculaire, dans laquelle tous les atomes sont liés par des liaisons covalentes. The cation may also consist of a molecular species, in which all atoms are linked by covalent bonds.
On citera à ce titre les cations de type "onium" dont les espèces représentatives sont les phosphoniums, sulfoniums et ammoniums quaternaires. In this respect, mention may be made of "onium" type cations of which the representative species are phosphoniums, sulfoniums and quaternary ammoniums.
On préfère en particulier les hydrogénocarbonates des cations de formule I suivante:
dans laquelle
Q représente un atome d'azote, de phosphore ou de soufre; et
R1, R2, R3 et R4 identiques ou différents désignent des groupes alkyle, éventuellement hydroxylés, ayant 1 à 20 atomes de carbone, des restes cycloalkyle ayant de 4 à 15 atomes de carbone, éventuellement substitués avec des groupes hydroxyle, des restes aralkyle ayant 7 à 15 atomes de carbone, éventuellement substitués avec des groupes hydroxyle ou des restes aryle ayant 6 à 15 atomes de carbone, éventuellement substitués avec des groupes hydroxyle ou bien lorsque Q est N, deux des restes R1, R2, R3 ou R4 peuvent aussi former avec l'atome d'azote et, le cas échéant, avec un hétéro atome notamment d'oxygène ou d'azote, un noyau hétérocyclique ayant 4 à 6 atomes de carbone, ou bien lorsque Q est N, les restes R1, R2 et R3 représentent chacun des restes éthylène qui forment en association avec l'atome quaternaire d'azote et un autre atome tertiaire d'azote, un squelette de triéthylènediamine bicyclique, ou l'un de R1 à R4 représente un groupe
dans lequel R5, R6 et R7 identiques ou différents représentent l'hydrogène, un groupe OH, un groupe alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone, un groupe cycloalkyle ayant 5 à 7 atomes de carbone, un groupe alkényle ayant de 2 à 15 atomes de carbone, un groupe alkynyle ayant de 3 à 6 atomes de carbone, un groupe hydroxyalkyle ayant de 1 à 9 atomes de carbone, un groupe aralkyle ayant de 7 à 10 atomes de carbone, un groupe aryle ayant de 6 à 10 atomes de carbone ou un groupe R8-0-(CH2)n dans lequel R8 est l'hydrogène, un reste alkyle ayant de 1 à 12 atomes de carbone, un reste cycloalkyle ayant de 4 à 10 atomes de carbone, un reste aralkyle ayant de 7 à 10 atomes de carbone ou un reste aryle ayant de 6 à 10 atomes de carbone ; et n est un nombre entier allant de 1 à 6 ; R7 pouvant en outre également représenter un groupe OCORg, R9 étant un groupe alkyle en C1-C6, de préférence en Ci-Ca, plus particulièrement le groupe méthyle.Particularly preferred are the hydrogencarbonates of the following Formula I cations:
in which
Q represents a nitrogen, phosphorus or sulfur atom; and
R1, R2, R3 and R4, which may be identical or different, denote alkyl groups, optionally hydroxylated, having 1 to 20 carbon atoms, cycloalkyl residues having from 4 to 15 carbon atoms, optionally substituted with hydroxyl groups, aralkyl radicals having 7 to 15 carbon atoms, optionally substituted with hydroxyl groups or aryl radicals having 6 to 15 carbon atoms, optionally substituted with hydroxyl groups or when Q is N, two of the radicals R1, R2, R3 or R4 may also form with the nitrogen atom and, where appropriate, with a hetero atom, in particular oxygen or nitrogen, a heterocyclic ring having 4 to 6 carbon atoms, or when Q is N, the radicals R1, R2 and R3 are each ethylene moieties which together with the nitrogen quaternary atom and another tertiary nitrogen atom form a bicyclic triethylenediamine backbone, or one of R1 to R4 represents a group of
wherein R5, R6 and R7, which are identical or different, are hydrogen, an OH group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 15 atoms of carbon, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 9 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms or an R8-O- (CH2) n group in which R8 is hydrogen, an alkyl residue having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl residue having 4 to 10 carbon atoms, an aralkyl residue having 7 to 10 carbon atoms or an aryl residue having 6 to 10 carbon atoms; and n is an integer from 1 to 6; R7 may furthermore represent a group OCORg, R9 being a C1-C6 alkyl group, preferably C1-Ca, more particularly the methyl group.
Le cation est plus particulièrement représenté par la formule générale Il suivante:
The cation is more particularly represented by the following general formula II:
R1, R2 et R3 représentent des restes identiques ou différents et désignent des groupes alkyle, éventuellement hydroxylés, ayant 1 à 20 atomes de carbone, des restes cycloalkyle ayant de 4 à 15 atomes de carbone, éventuellement substitués avec des groupes hydroxyle, des restes aralkyle ayant 7 à 15 atomes de carbone, éventuellement substitués avec des groupes hydroxyle ou des restes aryle ayant 6 à 15 atomes de carbone, éventuellement substitués avec des groupes hydroxyle, deux des restes R1, R2 ou R3 pouvant aussi former avec l'atome d'azote et, le cas échéant, avec un hétéro-atome d'oxygène ou un autre hétéro-atome d'azote un noyau hétérocyclique ayant 4 à 6 atomes de carbone, ou bien les restes R1, R2 et R3 représentant chacun des restes éthylène qui forment en association avec l'atome quaternaire d'azote et un autre atome tertiaire d'azote, un squelette de triéthylènediamine bicyclique,
R5, R6 et R7 identiques ou différents représentent l'hydrogène, un groupe OH, un groupe alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone, un groupe cycloalkyle ayant 5 à 7 atomes de carbone, un groupe alkényle ayant de 2 à 15 atomes de carbone, un groupe alkynyle ayant de 3 à 6 atomes de carbone, un groupe hydroxyalkyle ayant de 1 à 9 atomes de carbone, un groupe aralkyle ayant de 7 à 10 atomes de carbone, un groupe aryle ayant de 6 à 10 atomes de carbone ou un groupe RsO(CH2)n dans lequel R8 est l'hydrogène, un reste alkyle ayant de 1 à 12 atomes de carbone, un reste cycloalkyle ayant de 4 à 10 atomes de carbone, un reste aralkyle ayant de 7 à 10 atomes de carbone ou un reste aryle ayant de 6 à 10 atomes de carbone ; et n est un nombre entier allant de 1 à 6 ; R7 pouvant en outre également représenter un groupe OC OR9, R9 étant un groupe alkyle en C1-C6, de préférence en C1-C4, plus particulièrement le groupe méthyle.R1, R2 and R3 represent identical or different radicals and denote alkyl groups, optionally hydroxylated, having 1 to 20 carbon atoms, cycloalkyl radicals having from 4 to 15 carbon atoms, optionally substituted with hydroxyl groups, aralkyl radicals; having 7 to 15 carbon atoms, optionally substituted with hydroxyl groups or aryl radicals having 6 to 15 carbon atoms, optionally substituted with hydroxyl groups, two of the radicals R1, R2 or R3 which may also form with the atom nitrogen, and optionally, with a hetero atom of oxygen or another hetero atom of nitrogen, a heterocyclic ring having 4 to 6 carbon atoms, or the radicals R 1, R 2 and R 3 each representing ethylene radicals which form in combination with the quaternary nitrogen atom and another tertiary nitrogen atom, a bicyclic triethylenediamine backbone,
R5, R6 and R7, which are identical or different, represent hydrogen, an OH group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms , an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 9 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms or a RsO (CH2) n group wherein R8 is hydrogen, an alkyl residue having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl residue having 4 to 10 carbon atoms, an aralkyl residue having 7 to 10 carbon atoms or an aryl residue having from 6 to 10 carbon atoms; and n is an integer from 1 to 6; R7 may furthermore also represent a group OC OR9, R9 being a C1-C6, preferably C1-C4, alkyl group, more particularly the methyl group.
Un groupe de cations d'ammonium quaternaire préféré est constitué par les composés dans lesquels:
- R1, R2 et R3 identiques ou différents représentent un groupe alkyle linéaire en C1-C4, de préférence alkyle en C1-C3, plus particulièrement alkyle en C1-C2, et de préférence méthyle,
- R5 représente H, OH, le groupe méthyle ou le groupe hydroxyméthyle,
- R6 représente H, OH, le groupe méthyle ou le groupe hydroxyméthyle,
- R7 représente H, OH, le groupe méthyle, le groupe hydroxyméthyle ou le groupe acétyle,
Un autre groupe de cations d'ammonium quaternaire préféré est constitué par les composés dans lesquels:
- R1, R2 et R3 identiques ou différents représentent un groupe alkyle en C1-C4, de préférence alkyle en C1-C3, plus particulièrement alkyle en
C1-C2, et de préférence méthyle,
- R5 représente H ou un groupe alkyle en C1-C4,
- R6 représente H, OH ou un groupe alkyle en C1-C4,
- R7 représente H, OH, un groupe alkyle en C1-C4 OU le groupe acétylé.
sans que le total des atomes de carbone de R1 à R7 excède 8, de préférence 6.A preferred quaternary ammonium cation group consists of compounds wherein:
R 1, R 2 and R 3, which may be identical or different, represent a linear C 1 -C 4 alkyl group, preferably C 1 -C 3 alkyl, more particularly C 1 -C 2 alkyl, and preferably methyl,
- R5 represents H, OH, the methyl group or the hydroxymethyl group,
- R6 represents H, OH, the methyl group or the hydroxymethyl group,
R7 represents H, OH, methyl group, hydroxymethyl group or acetyl group,
Another group of preferred quaternary ammonium cations are the compounds in which:
R 1, R 2 and R 3, which are identical or different, represent a C 1 -C 4 alkyl group, preferably a C 1 -C 3 alkyl group, more particularly a C 1 -C 3 alkyl group;
C1-C2, and preferably methyl,
R5 represents H or a C1-C4 alkyl group,
R6 represents H, OH or a C1-C4 alkyl group;
R7 represents H, OH, a C1-C4 alkyl group or the acetyl group.
without the total of the carbon atoms of R1 to R7 exceeding 8, preferably 6.
Plus avantageusement encore, on préfère les cations d'ammonium quaternaire dans lesquels au moins un, de préférence deux et de façon plus préférée les trois groupes de R1 à R3 représentent le groupe méthyle, R5, R6 et R7 étant tels que définis ci-dessus, et de préférence un seul de R5 à R7 étant OH. More preferably, the quaternary ammonium cations in which at least one, preferably two, and more preferably the three groups of R1 to R3 are methyl are preferred, R5, R6 and R7 being as defined above. , and preferably only one of R5 to R7 being OH.
Un autre groupe de cations d'ammonium quaternaire préférés est celui dans lequel R1 à R3 représentent un groupe alkyle en C1-C4, un groupe hydroxyalkyle en C1-C4, et R5 à R7 représentent H ou OH, lesdits composés comportant avantageusement un seul groupe OH en position omega par rapport à l'atome d'azote central. Another group of preferred quaternary ammonium cations is that in which R 1 to R 3 represent a C 1 -C 4 alkyl group, a C 1 -C 4 hydroxyalkyl group, and R 5 to R 7 represent H or OH, said compounds advantageously comprising a single group OH in position omega relative to the central nitrogen atom.
Un catalyseur plus particulièrement préféré est l'hydrogénocarbonate de choline, notamment lorsque l'isocyanate que l'on veut cyclotrimériser est un diisocyanate cycloaliphatique, tels que le NBDI, I'IPDI ou le H12MDI, ou un mélange d'un diisocyanate cycloaliphatique tel que mentionné précédemment et d'un diisocyanate aliphatique à chaîne linéaire ou ramifiée, notamment le HDI. A more particularly preferred catalyst is choline hydrogencarbonate, especially when the isocyanate which is to be cyclotrimerized is a cycloaliphatic diisocyanate, such as NBDI, IPDI or H12MDI, or a mixture of a cycloaliphatic diisocyanate such as mentioned above and a linear or branched chain aliphatic diisocyanate, especially HDI.
On peut également citer l'hydrogénocarbonate de tétraméthyle phosphonium ou sulfonium ainsi que l'hydrogénocarbonate de tétraphényle phosphonium ou sulfonium. There may also be mentioned tetramethylphosphonium hydrogen carbonate or sulfonium and tetraphenylphosphonium hydrogen carbonate or sulfonium.
Les catalyseurs selon l'invention sont des composés connus. The catalysts according to the invention are known compounds.
Ils peuvent être obtenus notamment dans les cas des ammoniums quaternaires, lorsque R7 représente OH par réaction d'une amine tertiaire de formule générale ll:
dans laquelle R1 à R3 sont tels que définis ci-dessus avec un époxyde de formule générale lil:
They can be obtained especially in the case of quaternary ammoniums, when R7 represents OH by reaction of a tertiary amine of general formula II:
wherein R1 to R3 are as defined above with an epoxide of the general formula
dans laquelle R4 et Rs sont tels que définis ci-dessus, en présence de CO2 et d'H20. wherein R4 and R5 are as defined above, in the presence of CO2 and H2O.
Dans le cas des esters, L'ammonium quaternaire hydroxylé peut être estérifié à l'aide d'un acylimidazole par exemple. Dans le cas des éthers, on travaillera avec un excès d'époxy. In the case of esters, the hydroxylated quaternary ammonium may be esterified using an acylimidazole, for example. In the case of ethers, we will work with an excess of epoxy.
Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour la cyclotrimérisation de tout type d'isocyanates, ou mélange d'isocyanates qu'ils soient aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques, y compris les prépolymères ayant des groupes isocyanates terminaux, notamment ceux décrits dans US 5,115,071 dont le contenu est incorporé par référence dans la présente demande. II peut ainsi être utilisé pour la trimérisation d'isocyanates en présence de divers diols, triols et autres polyols dont les poids moléculaires se situent dans une large gamme, y compris les polyols et aminopolyols comprenant des groupes polyéther et polyester, employés pour la production de résines polyuréthanes et polyisocyanurates. The process according to the invention can be used for the cyclotrimerization of any type of isocyanate, or a mixture of isocyanates whether aliphatic, cycloaliphatic or aromatic, including prepolymers having terminal isocyanate groups, in particular those described in US 5,115,071. whose contents are incorporated by reference in this application. It can thus be used for the trimerization of isocyanates in the presence of various diols, triols and other polyols whose molecular weights are in a wide range, including polyols and aminopolyols comprising polyether and polyester groups, used for the production of polyurethane resins and polyisocyanurates.
II est avantageusement utilisé pour la cyclotrimérisation de l'IPDI (isophorone di isocyanate ou 1 -isocyanato-3,3,5-triméthyl-5-isocyanato méthyl cyclohexane), du NBDI (norbornane diisocyanate ou 2,5(6)-diisocyanatométhyl-bicyclo[2,2,1]heptane) et de l'H12MDl (diisocyanate de 4,4'dicyclohexylméthanediyle), seuls ou en mélange avec d'autres di isocyanates, notamment à chaîne aliphatique linéaire, tels que L'HUI (hexaméthylène diisocyanate). It is advantageously used for the cyclotrimerization of IPDI (isophorone diisocyanate or 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato methyl cyclohexane), NBDI (norbornane diisocyanate or 2,5 (6) -diisocyanatomethyl- bicyclo [2,2,1] heptane) and H12MD1 (4,4'-dicyclohexylmethanediyl diisocyanate), alone or in admixture with other diisocyanates, especially with a linear aliphatic chain, such as HUI (hexamethylene diisocyanate) ).
Avantageusement, on ajoute le catalyseur suivant l'invention en une quantité comprise entre 300 et 5000 ppm, de préférence entre 500 et 3500 ppm par rapport à la quantité totale des isocyanates de départ. Advantageously, the catalyst according to the invention is added in an amount of between 300 and 5000 ppm, preferably between 500 and 3500 ppm relative to the total amount of starting isocyanates.
Le catalyseur est ajouté au milieu réactionnel sous agitation, de préférence en l'absence de solvant. On laisse la réaction se dérouler pendant une durée variant entre 1 h et 4 h, de préférence environ une heure et demie. The catalyst is added to the reaction medium with stirring, preferably in the absence of a solvent. The reaction is allowed to proceed for a time varying between 1 h and 4 h, preferably about one hour and a half.
La réaction est conduite avantageusement à une température comprise entre la température ambiante et 1200C de préférence entre 40 et 1 00 C, avantageusement sous atmosphère neutre. The reaction is advantageously carried out at a temperature of between room temperature and 1200.degree. C., preferably between 40 and 100.degree. C., advantageously under a neutral atmosphere.
L'invention a également pour objet l'utilisation du catalyseur sous une forme solide tel que par exemple obtenue par dépôt du catalyseur sur un minéral tel que la silice, ou par fixation covalente sur une résine. The invention also relates to the use of the catalyst in a solid form such as for example obtained by depositing the catalyst on a mineral such as silica, or by covalent attachment to a resin.
L'invention a également pour objet un procédé de trimérisation catalytique d'isocyanates, notamment de diisocyanates ou de mélange d'isocyanates, notamment de diisocyanates, caractérisé en ce que l'on utilise en tant que catalyseur de trimérisation, un hydrogénocarbonate d'ammonium quaternaire tel que défini ci-dessus. The subject of the invention is also a process for the catalytic trimerization of isocyanates, in particular diisocyanates or isocyanate mixtures, especially diisocyanates, characterized in that ammonium hydrogencarbonate is used as trimerization catalyst. quaternary as defined above.
L'invention a également pour objet une composition polyisocyanate (poly)isocyanurate obtenue par le procédé selon l'invention, notamment comprenant les composés suivants:
- le trimère du NBDI,
- le trimère du H12MDI,
- le trimére de l'IPDI,
- les trimères mixtes NBDI, IPDltHDI ou H12MDI/HDI, dans lesquels la proportion d'HDI peut varier de 5 à 95 % en poids.The subject of the invention is also a polyisocyanate (poly) isocyanurate composition obtained by the process according to the invention, in particular comprising the following compounds:
- the trimer of the NBDI,
the trimer of H12MDI,
- the trime of the IPDI,
the mixed trimers NBDI, IPDltHDI or H12MDI / HDI, in which the proportion of HDI can vary from 5 to 95% by weight.
Les produits obtenus peuvent ultérieurement subir une réaction chimique: dimérisation, allophanatation, biurétisation, réaction de blocage par un agent bloquant (ou masquant) soit avant, soit après distillation du monomère. The products obtained may subsequently undergo a chemical reaction: dimerization, allophanation, biuretization, blocking reaction with a blocking agent (or masking) either before or after distillation of the monomer.
Les composés obtenus sont utilisés pour la préparation de revêtements, notamment comme constituants de base pour vernis et peintures. The compounds obtained are used for the preparation of coatings, especially as basic constituents for varnishes and paints.
Les exemples suivants illustrent l'invention. The following examples illustrate the invention.
EXEMPLE 1: Préparation d'isophorone diisocyanate tri mère (IPDT). EXAMPLE 1 Preparation of isophorone diisocyanate tri mother (IPDT).
On charge dans un réacteur de 11, 800 g d'lPDI. On agite sous courant d'argon et on porte à la température de 85"C. 11.800 g of IPDI are charged to a reactor. It is stirred under a stream of argon and heated to 85 ° C.
Lorsque la température est stabilisée, on charge 0,56 g (0,07 % en poids) de bicarbonate de choline. On laisse la réaction se poursuivre pendant 3 heures en suivant l'évolution du taux de transformation de l'IPDI par mesure du titre en NCO (par potentiométrie). When the temperature is stabilized, 0.56 g (0.07% by weight) of choline bicarbonate is charged. The reaction is allowed to continue for 3 hours, following the evolution of the IPDI conversion rate by measuring the NCO titre (by potentiometry).
On obtient 80 g de l'IPDT correspondant à un taux de transformation de 10 %. 80 g of the IPDT corresponding to a conversion rate of 10% are obtained.
EXEMPLE 2 : Préparation d'isophorone diisocyanate trimère (IPDT). EXAMPLE 2 Preparation of trimer isophorone diisocyanate (IPDT)
On procède comme pour l'exemple 1 sauf que l'on ajoute 1,6 g (0,2 % en poids) de bicarbonate de choline et qu'on chauffe la réaction jusqu'à 60"C. The procedure is as for Example 1 except that 1.6 g (0.2% by weight) of choline bicarbonate is added and the reaction is heated to 60 ° C.
On obtient 320 g d'lPDT correspondant à un taux de transformation d'lPDI de 40 %. 320 g of lPDT corresponding to an IPDI transformation rate of 40% are obtained.
EXEMPLES 3 à 5: Exemples comparatifs
On a par ailleurs comparé la réactivité de l'hydrogénocarbonate de choline à celle de l'hydroxyde de choline, du bisulfite de choline et du bitartrate de choline.EXAMPLES 3 to 5: Comparative Examples
The reactivity of choline hydrogencarbonate with that of choline hydroxide, choline bisulfite and choline bitartrate was compared.
Les résultats des exemples 1 à 5 sont rapportés dans le tableau ci-dessous.
The results of Examples 1 to 5 are reported in the table below.
<tb><Tb>
Exemples <SEP> Catalyseur <SEP> [cata] <SEP> * <SEP> Température <SEP> de <SEP> réaction <SEP> TT <SEP> IPDI
<tb> <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> ( C) <SEP> (%)
<tb> <SEP> choline <SEP> bicarbonate <SEP> 0,07 <SEP> 85 <SEP> 10
<tb> <SEP> 2 <SEP> choline <SEP> bicarbonate <SEP> : <SEP> 0,2 <SEP> 60 <SEP> 40
<tb> <SEP> 3 <SEP> choline <SEP> hydroxyde <SEP> - <SEP> 0,07 <SEP> 85 <SEP> 40
<tb> <SEP> 4 <SEP> choline <SEP> bisulfite <SEP> 0,07 <SEP> 85 <SEP> 0
<tb> <SEP> 5 <SEP> choline <SEP> bitartrate <SEP> 0,2 <SEP> 80 <SEP> 0
<tb> * Les [cata] sont calculées à partir des sels de choline à 100 %.Examples <SEP> Catalyst <SEP> [cata] <SEP> * <SEP> Temperature <SEP> of <SEP> reaction <SEP> TT <SEP> IPDI
<tb><SEP>%<SEP> in <SEP> weight <SEP> (C) <SEP> (%)
<tb><SEP> choline <SEP> bicarbonate <SEP> 0.07 <SEP> 85 <SEP> 10
<tb><SEP> 2 <SEP> Choline <SEP> Bicarbonate <SEP>: <SEP> 0.2 <SEP> 60 <SEP> 40
<tb><SEP> 3 <SEP> choline <SEP> hydroxide <SEP> - <SEP> 0.07 <SEP> 85 <SEP> 40
<tb><SEP> 4 <SEP> choline <SEP> bisulfite <SEP> 0.07 <SEP> 85 <SEP> 0
<tb><SEP> 5 <SEP> choline <SEP> bitartrate <SEP> 0.2 <SEP> 80 <SEP> 0
<tb> * [cata] are calculated from 100% choline salts.
II apparaît que des différents sels de choline, seul le bicarbonate présente une activité catalytique plus faible et plus facilement contrôlable, à savoir une activité 2,8 fois moindre que celle de l'hydroxyde de choline. It appears that different salts of choline, only bicarbonate has a lower catalytic activity and more easily controllable, namely 2.8 times less activity than that of choline hydroxide.
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