JP2011519988A - 新規な触媒およびポリウレタンの製造におけるその使用 - Google Patents

新規な触媒およびポリウレタンの製造におけるその使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、新規な触媒、その製造方法、およびポリイソシアネート重付加物の製造におけるその好ましい使用に関する。

Description

本発明は、新規な触媒、その製造方法、およびポリイソシアネート重付加物の製造におけるその好ましい使用に関する。
ポリウレタンは長い間知られており、多くの分野で使用されている。実際のポリウレタン反応は、進行が遅すぎたり、乏しい機械的性質を有するポリウレタン生成物を適当な条件下でもたらしたりするので、しばしば触媒を用いて実施しなければならない。多くの場合、ヒドロキシル成分とNCO成分との反応は、触媒されなければならない。常套の触媒は、金属含有触媒と金属不含有触媒とに分類される。典型的な常套の触媒は、例えばアミン触媒、例として、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ−7−エン(DBU)、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、またはトリエタノールアミンである。金属含有化合物の場合、対象は、通常、ルイス酸化合物、例えば、ジラウリン酸ジブチル錫、オクタン酸鉛、オクタン酸錫、チタン錯体およびジルコニウム錯体、カドミウム化合物、ビスマス化合物(例えばネオデカン酸ビスマス)、および鉄化合物である。触媒に対する1つの要求は、可能な限り決められたように、多様なポリウレタン反応の1つのみを、例えばOH基とNCO基との反応のみを触媒することである。この1つの反応の間、副反応(例えば、イソシアネートの二量体化または三量体化、アロファネート化、ビウレット化、水反応、またはウレア生成)を触媒すべきではない。その要求は常に、所定のフォームプロフィルが得られるように望ましい反応(例えば水反応のみ)を、または酢酸カリウムを使用する場合のように好ましくはポリイソシアヌレート反応を、最適な触媒が正確に触媒することである。しかしながら今まで、所定の反応のみを触媒する触媒はほとんど存在していなかった。ところが、ポリウレタンの製造において多様な反応可能性が存在する場合はまさに、所定の反応のみが触媒されることが極めて望ましい。決められたように1つの反応のみを触媒する触媒だけでなく、付加的に選択的に活性になりかつある条件下でのみ反応を触媒する触媒も、特に重要である。そのような触媒は、切換可能触媒(switchable catalyst)と称される。切換可能触媒は、熱的切換可能触媒、光化学的切換可能触媒、光学的切換可能触媒に細分類される。一般に、これを潜在性触媒とも称し、熱的切換可能触媒を熱潜在性触媒とも称する。熱潜在性触媒は、反応混合物がある温度に達するまで作用しない。該温度を超えると、熱潜在性触媒は活性に、好ましくは瞬時に活性になる。熱潜在性触媒は、長いポットライフおよび速い脱型時間をもたらす。
今まで知られており、必要に応じて使用されていた潜在性触媒の種類は、水銀化合物からなる。水銀化合物の最も顕著な例は、ネオデカン酸フェニル水銀(Thorcat 535およびCocure 44)である。この触媒は潜在性反応プロフィルを示す。該触媒は、最初は実質的には不活性であり、通常NCO基とOH基との無触媒転化の発熱性の故に、混合物がゆっくり温まると初めて、ある温度(通常約70℃)で瞬時に活性になる。この触媒を使用すると、極めて長い開放時間および極めて短い硬化時間を達成することができる。このことは、大量の材料を放出し(例えば、大きな型を充填し)、放出後に反応を迅速に、従って経済的に終わらせなければならない場合、特に有利である。
潜在性触媒を使用する場合、付加的に下記条件が満たされるならば、特に有利である:
a)触媒量を増やすと、触媒は潜在性を失うことなく反応を促進する。
b)触媒量を減らすと、触媒は潜在性を失うことなく反応を遅くする。
c)触媒量、指数、混合比、押出量、および/またはポリウレタン中のハードセグメントの割合を変更しても、触媒の潜在性は損なわれない。
d)前記変更の全てにおいて、触媒は、粘着性部分を残すことなく、反応体の実質的に完全な転化をもたらす。
潜在性触媒の特定の利点は、低下する温度と共に減少する触媒作用の結果として、潜在性触媒は、常套の触媒と比べて、例えば室温で、最終ポリウレタン材料におけるウレタン基の解離を少ししか促進しないといった事実に見られる。従って、潜在性触媒は、ポリウレタンの好ましい連続使用特性に寄与する。
更に、触媒を使用する場合、一般に、生成物の物理的性質が可能な限り悪影響を受けないことを確実にするよう気を付けなければならない。ある反応の意図された触媒が非常に重要なのは、そのためでもある。水銀触媒は広く使用でき、付加的触媒を配合する必要がなく、かつ極めて選択的にOH基とNCO基との反応を触媒するので、まさにエラストマー、特に注型エラストマーの製造において、水銀触媒の使用は極めて広く普及している。唯一の、とはいうものの非常に重大な欠点は、水銀化合物の高い毒性である。従って、水銀触媒の代替物を見つけるために多大な努力がなされている。更に、水銀化合物は、幾つかの産業(自動車産業、電気産業)では禁止されている。
従来技術の概説が、WO 2005/058996に記載されている。同文献は、チタン触媒およびジルコニウム触媒を用いて、いかに反応が進行するかを記載している。様々な触媒の多数の可能な組み合わせも挙げられている。
水銀触媒より少なくとも毒性の低い系、例えば、錫、亜鉛、ビスマス、チタンまたはジルコニウムに基づく系、並びにアミジンおよびアミン触媒が市場では知られているが、それらは今まで、水銀化合物の堅牢性および単純さを示していなかった。
触媒のある組み合わせは、該触媒の多くがもっぱら選択的に作用するので、硬化反応とは全く別にゲル反応をもたらす。例として、ネオデカン酸ビスマス(III)をネオデカン酸亜鉛およびネオデカン酸と組み合わせる。付加的に、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ−7−エンをしばしば添加する。この組み合わせが最もよく知られているが、残念ながら、Thorcat 535(Thor Especialidades S.A.)のように広く一般的に使用することはできず、更に、配合における変化に影響されやすい。これら触媒の使用は、DE 10 2004 011 348に記載されている。触媒の別の組み合わせは、WO 2005/058996、US 3,714,077、US 4,584,362、US 5,011,902、US 5,902,835、US 6,590,057に開示されている。
市販されているAir Products Chemicals Europe B.V.社製DABCO DC-2の場合、対象は、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)およびジ酢酸ジブチル錫からなる触媒混合物である。この混合物の欠点は、アミンが直ちに活性化状態で作用することである。代替系は、例えばPOLYCAT SA-1/10(Air Products Chemicals Europe B.V.)である。この場合、対象は、酸でブロックされたDABCOである。この系は熱潜在性であるが、このようなタイプの系は、硬化過程での乏しい触媒作用の故に使用されない。この系の存在下で製造されたエラストマーは、反応の終点で粘着性を有したままであり、反応「不足」とも称される。
WO 2005/058996 DE 10 2004 011 348 WO 2005/058996 US 3,714,077 US 4,584,362 US 5,011,902 US 5,902,835 US 6,590,057
従って、本発明の目的は、良好な機械的性質を有するポリイソシアネート重付加物を製造でき、かつ初期における著しく遅延された反応と、この初期段階の後における最終生成物を生じるための促進された反応とをもたらす、有効な系および触媒を製造することである。加えて、本発明の系および触媒は、毒性を有する重金属(例えば、カドミウム、水銀および鉛)を含有すべきではない。
本発明の目的は、意外なことに、特定のSn(IV)触媒の使用によって達成することができた。
本発明は、
a)ポリイソシアネートおよび
b)NCO反応性化合物
から、
c)潜在性触媒および
d)任意に、成分(c)とは異なる更なる触媒および/または活性剤
の存在下、
e)任意に発泡剤、
f)任意に充填剤および/または繊維材料並びに
g)任意に助剤および/または添加剤
の添加を伴って得られる、良好な機械的性質を有するポリイソシアネート重付加物であって、潜在性触媒として、少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有する少なくとも1個の配位子を含有する式(I):
Sn(IV)(L)n1(L)n2(L)n3(L)n4 (I)
[式中、n1、n2、n3、n4は0または1であり、L、L、L、Lは一価、二価、三価または四価の配位子である。]
で示される単核四価錫化合物、またはそれに基づく多核四価錫化合物を使用し、Sn原子1個あたり少なくとも1個の配位子が下記意味:
-X-Y
[ここで、X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)O、O(O)S(O)、
Y=-R1-N(R2)(R3)または-R1-C(R4)=NR2、
R1、R2、R3、R4は相互に独立に、飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基であるか、或いはR2、R3、R4は相互に独立に水素またはR1-Xであるか、或いはR2とR3、またはR2とR1、またはR3とR1、またはR4とR1、またはR4とR2は環を形成する。]
を有し、残りの配位子が相互に独立に、前記意味を有する-X-Yであるか、或いは下記意味:
飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基、ハロゲン化物イオン、ヒドロキシド、アミド基、酸素、イオウ、R2またはXR2、特に好ましくは、酸素、イオウ、アルコラート、チオラートまたはカルボキシレート
を有することを特徴とする、ポリイソシアネート重付加物を提供する。
本発明は更に、潜在性触媒(c)および成分(c)とは異なる任意の更なる触媒および/または活性剤の存在下、任意に発泡剤、任意に充填剤および/または繊維材料、並びに任意に助剤および/または添加剤の添加を伴って、ポリイソシアネート(a)をNCO反応性化合物(b)で転化させる、本発明のポリイソシアネート重付加物の製造方法であって、潜在性触媒として、少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有する少なくとも1個の配位子を含有する式(I):
Sn(IV)(L)n1(L)n2(L)n3(L)n4 (I)
[式中、n1、n2、n3、n4は0または1であり、L、L、L、Lは一価、二価、三価または四価の配位子である。]
で示される単核四価錫化合物、またはそれに基づく多核四価錫化合物を使用し、Sn原子1個あたり少なくとも1個の配位子が下記意味:
-X-Y
[ここで、X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)O、O(O)S(O)、
Y=-R1-N(R2)(R3)または-R1-C(R4)=NR2、
R1、R2、R3、R4は相互に独立に、飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基であるか、或いはR2、R3、R4は相互に独立に水素またはR1-Xであるか、或いはR2とR3、またはR2とR1、またはR3とR1、またはR4とR1、またはR4とR2は環を形成する。]
を有し、残りの配位子が相互に独立に、前記意味を有する-X-Yであるか、或いは下記意味:
飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基、ハロゲン化物イオン、ヒドロキシド、アミド基、酸素、イオウ、R2またはXR2、特に好ましくは、酸素、イオウ、アルコラート、チオラートまたはカルボキシレート
を有することを特徴とする、方法を提供する。
本発明は更に、少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有するSn原子1個あたり少なくとも1個の配位子を含有する式(II):
[(L)n1(L)n2(L)n3Sn(IV)]O (II)
[式中、n1、n2は0または1であり、L、L、Lは一価、二価または三価の配位子である。]
で示される二核四価錫化合物であって、Sn原子1個あたり少なくとも1個の配位子が下記意味:
-X-Y
[ここで、X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)O、O(O)S(O)、
Y=-R1-N(R2)(R3)または-R1-C(R4)=NR2、
R1、R2、R3、R4は相互に独立に、飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基であるか、或いはR2、R3、R4は相互に独立に水素またはR1-Xであるか、或いはR2とR3、またはR2とR1、またはR3とR1、またはR4とR1、またはR4とR2は環を形成する。]
を有し、残りの配位子が、前記意味を有する-X-Yであるか、或いは下記意味:
飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基、ハロゲン化物イオン、ヒドロキシド、アミド基、酸素、イオウ、R2またはXR2、特に好ましくは、酸素、イオウ、アルコラート、チオラートまたはカルボキシレート
を有する、二核四価錫化合物を提供する。
本発明は更に、少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有するSn原子1個あたり少なくとも1個の配位子を含有する、本発明の式(II)で示される二核四価錫化合物の製造方法であって、対応する単核または多核のSn(IV)化合物から配位子交換を介して該化合物を製造することを特徴とする方法を提供する。
本発明は更に、少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有するSn原子1個あたり少なくとも1個の配位子を含有する式(III):
[(L)n1(L)n2Sn(IV)O] (III)
[式中、n1、n2は0または1であり、nは2以上であり、L、Lは一価または二価の配位子である。]
で示される二核または多核の四価錫化合物であって、Sn原子1個あたり少なくとも1個の配位子が下記意味:
-X-Y
[ここで、X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)O、O(O)S(O)、
Y=-R1-N(R2)(R3)または-R1-C(R4)=NR2、
R1、R2、R3、R4は相互に独立に、飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基であるか、或いはR2、R3、R4は相互に独立に水素またはR1-Xであるか、或いはR2とR3、またはR2とR1、またはR3とR1、またはR4とR1、またはR4とR2は環を形成する。]
を有し、残りの配位子が、前記意味を有する-X-Yであるか、或いは下記意味:
飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基、ハロゲン化物イオン、ヒドロキシド、アミド基、酸素、イオウ、R2またはXR2、特に好ましくは、酸素、イオウ、アルコラート、チオラートまたはカルボキシレート
を有する、二核または多核の四価錫化合物を提供する。
本発明は更に、少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有するSn原子1個あたり少なくとも1個の配位子を含有する、本発明の式(III)で示される二核または多核の四価錫化合物の製造方法であって、対応する単核または多核の錫(II)化合物から、同時のオリゴマー化を伴った酸化によって該化合物を製造するか、または対応する単核または多核のSn(IV)化合物から配位子交換を介して該化合物を製造することを特徴とする方法を提供する。酸化は好ましくは、酸素/空気を用いてまたはペルオキソ化合物を用いて行う。
本発明は更に、少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有する少なくとも1個の配位子を含有する、下記式(I):
Sn(IV)(L)n1(L)n2(L)n3(L)n4 (I)
[式中、n1、n2、n3、n4は0または1であり、L、L、L、Lは一価、二価、三価または四価の配位子である。]
で示される単核四価錫化合物からなるか、
または少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有するSn原子1個あたり少なくとも1個の配位子を含有する、下記式(II)、(III)または(IV):
[(L)n1(L)n2(L)n3Sn(IV)]O (II)
[式中、n1、n2は0または1であり、L、L、Lは一価、二価または三価の配位子である。]
[(L)n1(L)n2Sn(IV)O] (III)
[(L)n1(L)n2Sn(IV)S] (IV)
[式中、n1、n2は0または1であり、nは2以上であり、L、Lは一価または二価の配位子である。]
で示される二核または多核の四価錫化合物からなる、潜在性触媒であって、
Sn原子1個あたり少なくとも1個の配位子が下記意味:
-X-Y
[ここで、X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)O、O(O)S(O)、
Y=-R1-N(R2)(R3)または-R1-C(R4)=NR2、
R1、R2、R3、R4は相互に独立に、飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基であるか、或いはR2、R3、R4は相互に独立に水素またはR1-Xであるか、或いはR2とR3、またはR2とR1、またはR3とR1、またはR4とR1、またはR4とR2は環を形成する。]
を有し、残りの配位子が相互に独立に、前記意味を有する-X-Yであるか、或いは下記意味:
飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基、ハロゲン化物イオン、ヒドロキシド、アミド基、酸素、イオウ、R2またはXR2、特に好ましくは、酸素、イオウ、アルコラート、チオラートまたはカルボキシレート
を有する、潜在性触媒を提供する。
式(I)および式(IV)で示される化合物の製造方法は、特に、A. A. Selina, S. S. Karlov, E. Kh. Lermontova, G. S. Zaitseva, Chem. Heterocycl. Comp. 2007, 43, 813、R. C. Mehrotra, V. D. Gupta, Indian J. Chem. 1967, 5, 643、およびこれらの中に引用されている文献に見られる。
前記錫(IV)化合物からなる潜在性触媒は、優先的には、ポリイソシアネート重付加化合物、特にポリウレタンの製造に使用される。
特定の配位子とは異なる配位子の場合、対象は、錫化学から知られている配位子である。それらの配位子は、相互に独立に、一部がまたはもっぱら、炭素を介して錫に結合できる(有機錫化合物または錫オルガニル)。錫に直接結合している炭化水素基は、好ましくは、1〜30個の炭素原子、特に好ましくは1〜8個の炭素原子を含有する飽和アルキル基である。配位子は相互に独立に、もっぱら非炭素原子を介して錫に結合してもよい(無機錫化合物)。無機錫化合物、即ち、錫−炭素結合を含有しない化合物は、より低い毒性の故に好ましい。
特定の配位子とは異なる配位子の場合、対象は、好適には、酸素橋、ヒドロキシド、アルコラート、カルボキシレート、チオラート(各々の場合に、好ましくは1〜30個の炭素原子、特に好ましくは1〜12個の炭素原子を含有する)、およびハロゲン化物イオン(好ましくは塩化物イオンおよび臭化物イオン)である。特に好ましい場合は、配位子と錫とは、酸素を介して(例えば酸素橋として)、ヒドロキシドとして、またはアルコキシ基(アルコラート)の状態で、またはカルボキシレートとして結合する。
好ましいアルコラート配位子は、MeO-、EtO-、PrO-、iPrO-、BuO-、tBuO-、PhO-および
Figure 2011519988
[ここで、Meはメチル基、Etはエチル基、Prはプロピル基、iPrはイソプロピル基、Buはn−ブチル基、tBuはtert−ブチル基、Phはフェニル基である。]
である。
好ましいカルボキシレート配位子は、ホルメート、アセテート、プロパノエート、ブタノエート、ペンタノエート、ヘキサノエート、エチルヘキサノエート、ラウレート、ラクテートおよびベンゾエートであり、エチルヘキサノエート、ラウレートおよびベンゾエートが特に好ましい。
一般に知られているように、錫化合物はオリゴマー化する傾向にあるので、多核錫化合物、または単核錫化合物と多核錫化合物との混合物がしばしば存在する。多核錫化合物中では、好ましくは、錫原子が酸素原子を介して互いに結合している。
典型的なオリゴマー錯体(多核錫化合物)は、例えば、酸素またはイオウを介した錫原子の縮合によって生じ、その例は、[OSn(O-R1-N(R2)-R1-O)]n[ここで、n>1である。]である。オリゴマー化度が低いと、環式オリゴマーが多く見られ、オリゴマー化度が高いと、OH末端基含有直鎖オリゴマーが多く見られる。
特定の配位子-X-Yの場合、Xは優先的には、酸素、イオウ、または-O-C(O)-を意味する。
特定の配位子-X-Yの場合、対象は、好ましくは、Xが酸素、イオウまたは-O-C(O)-である配位子である。
特定の配位子-X-Yの場合、対象は、優先的には、Xがイオウまたは酸素であり、Yが-CHCHN(R)CHCHSまたは-CHCHN(R)CHCHO[ここで、Rは好ましくはMe、Et、Bu、tBu、Pr、iPrまたはPhである。]である、配位子である。
特定の配位子-X-Yの場合、対象は、優先的には、Xが-O-C(O)-であり、Yが-CHN(R)CHC(O)O[ここで、Rは好ましくはMe、Et、Bu、tBu、Pr、iPrまたはPhである。]である、配位子である。
特定の配位子として、以下:
Figure 2011519988
も好ましい。
好ましい特定の配位子-X-Yは、以下:MeNCHCHO-、EtNCHCHO-、MeNCHCH(Me)O-、BuNCHCHO-、MeNCHCHCHO-、PhN(H)CHCHO-、PhN(Et)CHCHO-、HN[CHCHO-]、-OCHCHN(H)CHCHCHO-、HN[CHCH(Me)O-]、MeN[CHCHO-]、BuN[CHCHO-]、PhN[CHCHO-]、MeN[CHCH(Me)O-]、BuN[CHCH(Me)O-]、PhN[CHCH(Me)O-]、N[CHCHO-]、N[CHCH(Me)O-]
Figure 2011519988
である。
好ましい変形では、錫化合物は、以下:
Figure 2011519988
[ここで、XはO、S、OC(O)、好ましくはOおよびOC(O)であり、特に好ましくはOであり、基R'およびR''は同じまたは異なっていてよい。2つの基R1は、同じまたは異なっていてよく、前記意味を有する。基R2は、前記意味を有する。]
で示される。特に好ましい態様では、2つの基R1がそうであるように、基R'およびR''は同じである。基R'およびR''およびR2の場合、対象は、優先的にはアルキル基である。基R1は、好ましくは-(CH)-[ここで、nは好ましくは2である。]である。R2およびR'およびR''は、優先的には、メチル、ブチル、プロピルまたはイソプロピルである。基R'OおよびR''Oの代わりに酸素原子が存在してもよく、その場合は、2つの酸素橋を介して結合された二核錫化合物が得られる。これは、記載した[OSn(O-R1-N(R2)-R1-O)][ここで、n>1である。]で示される有機錫(IV)化合物の特定の場合である。
錫化合物が遊離OH基含有配位子を示す場合、触媒は、ポリイソシアネート重付加反応の過程で、生成物中に組み込まれ得る。配位子の遊離NH基または遊離NH基を介して、組み込まれることもある。これらの組み込み可能な触媒の特定の利点は、著しく低減された曇り挙動であり、これは、自動車の客室にポリウレタンを使用する場合に特に重要である。
以下の式(Ia)〜(Ij)は、使用される潜在性触媒の幾つかの例示的態様を示す。
Figure 2011519988
式(Ik)〜(In)は、オリゴマー化(例えば二量体化)化合物を示す。これらオリゴマー化物質の利点は、著しく低下された蒸気圧である。これは、例えば該化合物を用いて製造されたポリウレタンにおいて、低い曇り値をもたらす。低い曇り値は、特にポリウレタンを自動車産業で使用する場合に、非常に重要である。
Figure 2011519988
溶解状態で、錫上配位子は、互いにまたは溶媒(配位性溶媒)と入れ代わることができ、更に、錫化学から知られているような、錫核のより高いまたは異なった割合を有する代替の架橋構造または縮合構造を形成できる。この場合、対象は、動的平衡である。
潜在性触媒は、従来技術から知られている更なる触媒/活性剤、例えば、例としてWO 2005/058996に記載されているような、チタン触媒、ジルコニウム触媒、ビスマス触媒、錫(II)触媒および/または鉄含有触媒と組み合わせることができる。
アミンまたはアミジンを添加することもできる。更に、ポリイソシアネート重付加反応の間に、反応を制御する目的で、酸性化合物、例えば2−エチルヘキサン酸またはアルコールを添加することもできる。
好ましい変法では、潜在性触媒を、NCO反応性化合物を介してまたは溶媒中で、反応混合物に添加する。イソシアネート成分を介した計量添加を考えることもできる。
製造例:
錫(IV)化合物の様々な製造方法は、特に、A. A. Selina, S. S. Karlov, E. Kh. Lermontova, G. S. Zaitseva, Chem. Heterocycl. Comp. 2007, 43, 813、R. C. Mehrotra, V. D. Gupta, Indian J. Chem. 1967, 5, 643、およびこれらの中に引用されている文献に記載されている。
錫(IV)化合物は、対応する錫(II)化合物の酸化によって得られる。
Figure 2011519988
錫(II)化合物をハロゲン(好ましくは塩素および臭素)で酸化して、対応するジハロゲン錫(IV)化合物を生成することもできる。
更に、錫(IV)化合物は、配位子交換を介して得ることができる。Sn(OR)[ここで、RはアルキルまたはSn(Hal)であり、HalはCl、BrまたはIである。]は、例えば、H-X-YまたはM-X-Y[ここで、XおよびYは前記意味を有し、Mはナトリウム、リチウムまたはカリウムである。]で転化される。
Figure 2011519988
ポリイソシアネート重付加化合物、特にポリウレタンを製造するために適したポリイソシアネート(a)は、当業者にそれ自体知られている、一分子あたり少なくとも2個のイソシアネート基を含有する、脂肪族、脂環式、芳香族または複素環式の有機ポリイソシアネート、およびそれらの混合物である。適当な脂肪族および脂環式のポリイソシアネートの例は、ジイソシアネートまたはトリイソシアネート、例えば、ブタンジイソシアネート、ペンタンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート(ヘキサメチレンジイソシアネート、HDI)、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタンジイソシアネート(トリイソシアナトノナン、TIN)、および環式系、例えば、4,4’−メチレン−ビス(シクロヘキシルイソシアネート)、3,5,5−トリメチル−1−イソシアナト−3−イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、およびω,ω’−ジイソシアナト−1,3−ジメチルシクロヘキサン(HXDI)である。芳香族ポリイソシアネートとして、例えば、1,5−ナフタレンジイソシアネート、ジイソシアナトジフェニルメタン(2,2’−MDI、2,4’−MDIおよび4,4’−MDIまたはそれらの混合物)、ジイソシアナトメチルベンゼン(2,4−トルイレンジイソシアネートおよび2,6−トルイレンジイソシアネート、TDI)およびこの2つの異性体の工業用混合物、並びに1,3−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(XDI)を使用できる。更に、TODI(3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジイソシアネート)、PPDI(1,4−パラフェニレンジイソシアネート)およびCHDI(シクロヘキシルジイソシアネート)を使用できる。
しかしながら、これら以外にも、カルボジイミド構造、ウレトンイミン構造、ウレトジオン構造、アロファネート構造、ビウレット構造および/またはイソシアヌレート構造を含有する前記した脂肪族、脂環式、芳香族または複素環式の有機ポリイソシアネートの、それ自体知られている二次生成物、並びにポリイソシアネートのイソシアネート反応性基含有化合物での転化によって得られるプレポリマーを使用することもできる。
ポリイソシアネート成分(a)は、適当な溶媒中に存在することもできる。適当な溶媒は、ポリイソシアネート成分の十分な溶解性を示し、イソシアネート反応性基を含有しない溶媒である。そのような溶媒の例は、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミルケトン、ジイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、二酢酸エチレングリコール、ブチロラクトン、炭酸ジエチル、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、メチラール、エチラール、ブチラール、1,3−ジオキソラン、グリセロールホルマール、ベンゼン、トルエン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ソルベントナフサ、酢酸2−メトキシプロピル(MPA)である。
イソシアネート成分は更に、常套の助剤および添加剤を含有することができ、その例は、流動性向上剤(例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、二塩基エステル、クエン酸エステル)、安定剤(例えば、ブレンステッド酸およびルイス酸、例えば、フッ化水素酸、リン酸、塩化ベンゾイル、有機鉱酸、例えば、リン酸ジブチル、更に、アジピン酸、リンゴ酸、コハク酸、ラセミ酸またはクエン酸)、紫外線遮断剤(例えば、2,6−ジブチル−4−メチルフェノール)、抗加水分解剤(例えば、立体障害カルボジイミド)、乳化剤および触媒(例えば、トリアルキルアミン、ジアザビシクロオクタン、ジオクタン酸錫、ジラウリン酸ジブチル錫、N−アルキルモルホリン、オクタン酸鉛、オクタン酸亜鉛、オクタン酸錫、オクタン酸カルシウム、オクタン酸マグネシウム、対応するナフテネートおよびp−ニトロフェノレートおよび/またはネオデカン酸フェニル水銀)、並びに充填剤(例えば、チョーク)、任意に、後に形成されるポリウレタン/ポリウレアに組み込まれ得る(従って、ツェレビチノフ活性水素原子を含有する)染料、および/または着色顔料である。
NCO反応性化合物(b)として、少なくとも1.5の平均OH官能価または平均NH官能価を示す、当業者に知られている化合物の全てを使用することができる。それらは例えば、低分子ジオール(例えば、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオールおよび1,2−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール)、トリオール(例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン)およびテトラオール(例えば、ペンタエリスリトール)、短鎖ポリアミン、高分子ポリヒドロキシ化合物、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリシロキサンポリオール、ポリアミンおよびポリエーテルポリアミン並びにポリブタジエンポリオールであり得る。
ポリエーテルポリオールは、塩基触媒または複金属シアン化化合物(DMC化合物)を用いた適当なスターター分子のアルコキシル化によって、それ自体既知の方法で入手可能である。ポリエーテルポリオールの調製に適当なスターター分子は、例えば、単純低分子ポリオール、水、少なくとも2個のN−H結合を含有する有機ポリアミン、またはそのようなタイプのスターター分子の任意の混合物である。特にDMC法に従った、アルコキシル化によるポリエーテルポリオールの調製に好ましいスターター分子は、とりわけ、単純ポリオール、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール−1,3およびブタンジオール−1,4、ヘキサンジオール−1,6、ネオペンチルグリコール、2−エチルヘキサンジオール−1,3、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、およびそのようなタイプのポリオールと例として以下に記載するタイプのジカルボン酸とのヒドロキシル基含有低分子エステル、或いはそのようなタイプの単純ポリオールの低分子エトキル化生成物またはプロポキシル化生成物、或いはそのようなタイプの変性または非変性アルコールの任意の混合物である。アルコキシル化に適当なアルキレンオキシドは、特に、エチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドであり、これらは、アルコキシル化の間に任意の順でまたは混合物として使用できる。
ポリエステルポリオールは、低分子ポリカルボン酸誘導体(例えば、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水テトラクロロフタル酸、無水エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水グルタル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、二量体脂肪酸、三量体脂肪酸、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、クエン酸またはトリメリット酸)と低分子ポリオール(例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、ブタンジオール、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、1,4−ヒドロキシメチルシクロヘキサン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ブタントリオール−1,2,4、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコールおよびポリブチレングリコール)との重縮合によって、或いは環式カルボン酸エステル(例えばε−カプロラクトン)の開環重合によって、既知の方法で調製され得る。更に、ヒドロキシカルボン酸誘導体、例えば、乳酸、桂皮酸またはω−ヒドロキシカプロン酸を重縮合して、ポリエステルポリオールを生成することもできる。しかしながら、油脂化学由来のポリエステルポリオールを使用することもできる。そのようなタイプのポリエステルポリオールは、例えば、少なくとも部分的にオレフィン性不飽和の脂肪酸を含有する脂肪混合物のエポキシド化トリグリセリドの、1種以上のC1〜12アルコールでの完全開環によって、並びに続く、アルキル基中に1〜12個の炭素原子を含有するアルキルエステルポリオールを生成するためのトリグリセリド誘導体の部分エステル交換によって、調製することができる。
適当なポリアクリレートポリオールの調製は、当業者にそれ自体知られている。ポリアクリレートポリオールは、ヒドロキシル基含有オレフィン性不飽和モノマーのラジカル重合によって、或いはヒドロキシル基含有オレフィン性不飽和モノマーと任意に別のオレフィン性不飽和モノマー(例えば、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、スチレン、アクリル酸、アクリロニトリルおよび/またはメタクリロニトリル)とのラジカル共重合によって得られる。適当なヒドロキシル基含有オレフィン性不飽和モノマーは、特に2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、プロピレンオキシドのアクリル酸への付加によって得られるヒドロキシプロピル−アクリレート異性体混合物、並びにプロピレンオキシドのメタクリル酸への付加によって得られるヒドロキシプロピル−メタクリレート異性体混合物である。適当なラジカル重合開始剤は、アゾ化合物の群からのもの(例えばアゾイソブチロニトリル(AIBN))、またはペルオキシドの群からのもの(例えばジ−tert−ブチルペルオキシド)である。
成分(b)は、適当な溶媒中に存在することもできる。適当な溶媒は、成分(b)の十分な溶解性を示す溶媒である。そのような溶媒の例は、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミルケトン、ジイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、二酢酸エチレングリコール、ブチロラクトン、炭酸ジエチル、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、メチラール、エチラール、ブチラール、1,3−ジオキソラン、グリセロールホルマール、ベンゼン、トルエン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ソルベントナフサ、酢酸2−メトキシプロピル(MPA)である。更に、溶媒はイソシアネート反応性基を含有することもできる。そのような反応性溶媒の例は、少なくとも1.8の平均イソシアネート反応性基官能価を示す溶媒である。それらは例えば、低分子ジオール(例えば、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオールおよび1,2−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール)、トリオール(例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン)および低分子ジアミン(例えばポリアスパラギン酸エステル)であり得る。
成分(b)として使用できるポリエーテルアミンは、特に、ジアミンまたはトリアミンである。そのようなタイプの化合物は、例えば、Jeffamine(登録商標)の商品名でHuntsmanによって、およびポリエーテルアミンとしてBASFによって市販されている。
架橋剤成分または連鎖延長剤として、短鎖ポリオールまたはポリアミンが通常適用される。典型的な連鎖延長剤は、ジエチルトルエンジアミン(DETDA)、4,4’−メチレン−ビス(2,6−ジエチル)アニリン(MDEA)、4,4’−メチレン−ビス(2,6−ジイソプロピル)アニリン(MDIPA)、4,4’−メチレン−ビス(3−クロロ−2,6−ジエチル)アニリン(MCDEA)、ジメチルチオトルエンジアミン(DMTDA、Ethacure(登録商標) 300)、N,N’−ジ(sec−ブチル)アミノビフェニルメタン(DBMDA、Unilink(登録商標) 4200)またはN,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン(Unilink(登録商標) 4100)、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MBOCA)、トリメチレングリコール−ジ−p−アミノベンゾエート(Polacure 740M)である。脂肪族アミン系連鎖延長剤を、同様に用いるか、または付随的に使用することもできる。1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールおよびHQEE(ヒドロキノン−ジ(β−ヒドロキシエチル)エーテル)を同様に使用してもよい。
ポリイソシアネート重付加物の製造方法は、常套の流動性向上剤、安定剤、紫外線遮断剤、触媒、抗加水分解剤、乳化剤、充填剤、場合により組み込み可能な(従って、ツェレビチノフ活性水素原子を含有する)染料、および/または着色顔料の存在下で実施できる。ゼオライトの添加も好ましい。
好ましい助剤および添加剤は、ポリイソシアネート付加重合物の製造に関する、発泡剤、充填剤、チョーク、カーボンブラックまたはゼオライト、防炎加工剤、着色ペースト、水、抗微生物剤、流動性向上剤、チキソトロープ剤、表面改質剤、および抑制剤である。更なる助剤および添加剤は、消泡剤、乳化剤、フォーム安定剤、およびフォーム調節剤を包含する。概説は、G. Oertel, Polyurethane Handbook, 第2版、Carl Hanser Verlag, ミュンヘン、1994, 第3.4章に記載されている。
典型的な発泡剤は、フッ化炭化水素、ペンタン、シクロペンタン、水および/または二酸化炭素である。
潜在性触媒は、ポリウレタン化学における、軟質フォームおよび硬質フォーム、被覆剤、接着剤およびシーラント、半硬質フォーム、一体フォーム、スプレーエラストマーおよび注型エラストマー、樹脂および結合剤、並びに熱可塑性ポリウレタンを製造する目的で使用され得る。
更に、本発明の触媒は、シリコーンおよびポリエステルを製造する目的で使用することもできる。
本発明を、以下の実施例に基づいて、より詳細に説明する。
実施例1(潜在性触媒1の調製):
25℃で48時間、空気と接触させて、Sn(OCHCH)NMe(調製については、A. Zschunke, C. Muegge, M. Scheer, K. Jurkschat, A. Tzschach, J. Crystallogr. Spectrosc. Res. 1983, 13, 201参照)のトルエン(0.18mol/l)中溶液から溶媒を蒸発させた。更なる蒸発の過程で、黄色の油を得た。100mlのトルエンを添加し、次いで再び蒸発させた。更なる100mlのトルエンを添加し、再び全て蒸発させた。このようにして得た油を、ジクロロメタンに溶解した。トルエンの添加後、250℃超の融点を有する無色固体が析出した。
119Sn−NMR(CHCl/DOキャピラリー、23℃、MeSn標準):δ−450ppm
検出された元素分析[重量%]:C22.6;H4.7;N5.2;Sn45
化合物1の場合、対象はHO[Sn(OCHCH)NMeO]H(ここで、nは1〜2である。)である。
実施例2(潜在性触媒2の調製):
Sn(OCHCH)NMe2.35gのジクロロメタン100ml中溶液を、(CHCl50mlに溶解した)ジベンゾイルペルオキシド2.42gを用いて室温で転化させた。3時間撹拌し、次いで、溶媒を真空下で除去した。CHClからの再結晶により、4.16gの化合物2を得た。
Figure 2011519988
119Sn−NMR(CDCl、28℃、MeSn標準):δ−656ppm
検出された元素分析[重量%]:C(47.73)46.1;H(4.43)4.5;N(2.93)2.8
ポリウレタン(PUR)の製造における注入時間(ポットライフ)および脱型時間の定義:
注入時間とは、該時間の後には著しく粘度が上昇するので、スチール製平板上に注ぐ際にPUR反応混合物の流動性が有意に変わる時間である。
脱型時間とは、該時間の後には、変形することなく手動でスチール製シリンダーからPUR試験サンプルを押して取り出すことができる時間である。
実施例3(触媒1を用いたPURの製造):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、400gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、340gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、60gの1,4−ブタンジオール、および0.38g(0.047重量%)の触媒1と混合した。60℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。試験サンプルを取り出した。
実施例4(触媒2を用いたPURの製造):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、400gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、340gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、60gの1,4−ブタンジオール、および0.32g(0.04重量%)の触媒2と混合した。60℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。試験サンプルを取り出した。
比較例5(触媒としてThorcat 535(80%のネオデカン酸フェニル水銀、20%のネオデカン酸;Thor Especialidades S.A.)を使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、400gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、340gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、60gの1,4−ブタンジオール、および0.56g(0.07重量%)のThorcat 535と混合した。60℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。
比較例6(触媒として1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)を使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、400gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、340gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、60gの1,4−ブタンジオール、および0.20g(0.025重量%)のDABCOと混合した。60℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。
比較例7(触媒としてSn(OCHCH)NMeを使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、400gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、340gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、60gの1,4−ブタンジオール、および0.016g(0.002重量%)のSn(OCHCH)NMeと混合した。60℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。
比較例8(触媒としてDBTL(ジラウリン酸ジブチル錫)を使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、400gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、340gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、60gの1,4−ブタンジオール、および0.02g(0.0025重量%)のDBTLと混合した。60℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。
比較例9(触媒としてDBTLおよびN−メチルジエタノールアミン(1:1)を使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、400gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、340gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、60gの1,4−ブタンジオール、および0.032g(0.004重量%)のDBTLおよびN−メチルジエタノールアミン(1:1)と混合した。60℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。
比較例10(触媒としてDABCO DC-2(Air Products Chemicals Europe B.V.)を使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、400gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、340gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、60gの1,4−ブタンジオール、および0.016g(0.002重量%)のDABCO DC-2と混合した。60℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。
Figure 2011519988
硬度は、DIN 53505に従って室温で72時間後に測定した。
このデータから、極めて長い注入時間を有する本発明の実施例において、最も短い脱型時間が得られることがわかる。
比較例5では一般的な常套の水銀触媒を使用し、比較例6では第三級アミンに基づく典型的な触媒を使用し、比較例7では錫(II)触媒を使用し、比較例8では典型的な錫(IV)触媒を使用し、比較例9では比較例8の触媒とアミンとの組み合わせを使用し、比較例10ではDABCO配位子含有錫(IV)触媒を使用した。
比較例11(触媒不使用):
38.1gのDesmodur(登録商標) N3390BA(Bayer MaterialScience AG製HDIポリイソシアネート、19.6%のNCO含有量)を、100gのDesmophen(登録商標) A870BA(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、2.95%のOH含有量)と混合した。混合直後、60分後、120分後および240分後に、粘度を流出時間として測定した(DIN 53 211、23℃で4mmDIN粘度カップ)。室温で保存した場合および60℃で保存した場合にDIN 53 150 に従った乾燥時間T1、T2、T3およびT4を、並びに7日後の振り子硬度値[ケーニッヒ(DIN EN ISO 1522)に従った振り子減衰]を測定した。
比較例12(触媒としてジラウリン酸ジブチル錫を使用):
38.1gのDesmodur(登録商標) N3390BA(Bayer MaterialScience AG製HDIポリイソシアネート、19.6%のNCO含有量)を、100gのDesmophen(登録商標) A870BA(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、2.95%のOH含有量)および3.2gのジラウリン酸ジブチル錫(酢酸ブチル中1重量%)と混合した。混合直後、60分後、120分後および240分後に、粘度を流出時間として測定した(DIN 53 211、23℃で4mmDIN粘度カップ)。室温で保存した場合および60℃で保存した場合にDIN 53 150 に従った乾燥時間T1、T2、T3およびT4を、並びに7日後の振り子硬度値[ケーニッヒ(DIN EN ISO 1522)に従った振り子減衰]を測定した。
実施例13(触媒1を使用):
38.1gのDesmodur(登録商標) N3390BA(Bayer MaterialScience AG製HDIポリイソシアネート、19.6%のNCO含有量)を、100gのDesmophen(登録商標) A870BA(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、2.95%のOH含有量)および2.9gの触媒1(ジクロロメタン中10重量%)と混合した。混合直後、60分後、120分後および240分後に、粘度を流出時間として測定した(DIN 53 211、23℃で4mmDIN粘度カップ)。室温で保存した場合および60℃で保存した場合にDIN 53 150 に従った乾燥時間T1、T2、T3およびT4を、並びに7日後の振り子硬度値[ケーニッヒ(DIN EN ISO 1522)に従った振り子減衰]を測定した。
Figure 2011519988
流出時間から、実施例13において触媒1が、DBTLと比べて室温での極めて低い触媒活性しか示さないことがわかる。乾燥時間から、触媒1が、室温ではDBTLと比べて著しい触媒活性を示さない一方で、60℃では有意な触媒活性を示すことがわかる。
実施例14(潜在性触媒3の調製):
5.20gの5−tert−ブチル−(5−アザ−2,8−ジオキサ−1−スタンノ)シクロオクタンを、200mlのベンゼンに溶解した。この溶液に、25mlのテトラクロロメタン中塩素溶液(6.3g/100ml)を滴加した。溶液から固体が析出した。真空下で溶媒を除去した後、5−tert−ブチル−(5−アザ−2,8−ジオキサ−1−スタンノ−1,1−ジクロロ)シクロオクタン(化合物3、ClSn(OCHCH)N-tBu))を無色固体として定量的収率で得た。
1H-NMR (300.13 MHz, C6D6): δ= 1.13 (s, 9H, (CH3)3-C-N), 2.06 (dd, 2H, N-CH2), 2.92 (s, 2H, N-CH2), 4.09 (t, 2H, CH2-O), 4.40 ppm (s, 2H, CH2-O)。
13C{1H}-NMR (75.47 MHz, C6D6): δ= 27.1 (s, (CH3)3-C-N), 53.6 (s, N-CH2), 57.1 (s, N-CH2), 62.2 ppm (s, 2x CH2-O)。
実施例15(潜在性触媒4の調製):
化合物4(ClSn(OCHCH)N-Me))を、触媒3の合成方法(実施例14)と類似の方法で5−メチル(5−アザ−2,8−ジオキサ−1−スタンノ)シクロオクタンから調製した。
実施例16((iPrO)SnのN−メチルジエタノールアミンでの転化によって調製された、触媒(iPrO)Sn(OCHCH)NMeを用いたPURの製造):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、280gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、470gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、30gの1,4−ブタンジオール、および1.40g(0.179重量%)の触媒と混合した。80℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。試験サンプルを取り出した。
実施例17(触媒3を用いたPURの製造):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、280gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、470gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、30gの1,4−ブタンジオール、および0.75g(0.096重量%)の触媒3と混合した。80℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。試験サンプルを取り出した。
実施例18(触媒4を用いたPURの製造):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、280gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、470gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、30gの1,4−ブタンジオール、および1.0g(0.128重量%)の触媒4と混合した。80℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。試験サンプルを取り出した。
比較例19(触媒としてThorcat 535(80%のネオデカン酸フェニル水銀、20%のネオデカン酸;Thor Especialidades S.A.)を使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、280gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、470gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、30gの1,4−ブタンジオール、および0.3g(0.038重量%)のThorcat 535と混合した。80℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。試験サンプルを取り出した。
比較例20(触媒として1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)を使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、280gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、470gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、30gの1,4−ブタンジオール、および0.024g(0.003重量%)のDABCOと混合した。80℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。試験サンプルを取り出した。
比較例21(触媒としてSn(OCHCH)NMeを使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、280gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、470gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、30gの1,4−ブタンジオール、および0.015g(0.0019重量%)のSn(OCHCH)NMeと混合した。80℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。試験サンプルを取り出した。
比較例22(触媒としてDBTL(ジラウリン酸ジブチル錫)を使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、280gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、470gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、30gの1,4−ブタンジオール、および0.03g(0.0038重量%)のDBTLと混合した。80℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。試験サンプルを取り出した。
比較例23(触媒としてDABCO DC-2(Air Products Chemicals Europe B.V.)を使用):
1.5リットル容の錫メッキ缶(直径:120mm、高さ:135mm)の中で、50℃で、280gのDesmodur(登録商標) MS 192(Bayer MaterialScience AG製MDIプレポリマー、19.2%のNCO含有量)を、470gのBaytec(登録商標) VP.PU 20GE12(Bayer MaterialScience AG製ポリオール、OH価:64mgKOH/g)、30gの1,4−ブタンジオール、および0.015g(0.0019重量%)のDABCO DC-2と混合した。80℃で温度制御され、離型剤(Indrosil 2000)で処理されたスチール製中空シリンダー(直径:40mm、高さ:80mm)に、該混合物を注いだ。試験サンプルを取り出した。
Figure 2011519988
硬度は、DIN 53505に従って室温で72時間後に測定した。
このデータから、本発明の実施例において、ほぼ等しい注入時間と共に、最良市販触媒(水銀触媒)の範囲内またはそれ未満にある脱型時間が得られることがわかる。実施例18では、水銀触媒(比較例19)と比べて明らかに長い注入時間と共に、実質的に同じ脱型時間が得られる。
比較例19では一般的な常套の水銀触媒を使用し、比較例20では第三級アミンに基づく典型的な触媒を使用し、比較例21では錫(II)触媒を使用し、比較例22では典型的な錫(IV)触媒を使用し、比較例23ではDABCO配位子含有錫(IV)触媒を使用した。

Claims (8)

  1. a)ポリイソシアネートおよび
    b)NCO反応性化合物
    から、
    c)潜在性触媒および
    d)任意に、成分(c)とは異なる更なる触媒および/または活性剤
    の存在下、
    e)任意に発泡剤、
    f)任意に充填剤および/または繊維材料並びに
    g)任意に助剤および/または添加剤
    の添加を伴って得られる、良好な機械的性質を有するポリイソシアネート重付加物であって、潜在性触媒として、少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有する少なくとも1個の配位子を含有する式(I):
    Sn(IV)(L)n1(L)n2(L)n3(L)n4 (I)
    [式中、n1、n2、n3、n4は0または1であり、L、L、L、Lは一価、二価、三価または四価の配位子である。]
    で示される単核四価錫化合物、またはそれに基づく多核四価錫化合物を使用し、Sn原子1個あたり少なくとも1個の配位子が下記意味:
    -X-Y
    [ここで、X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)O、O(O)S(O)、
    Y=-R1-N(R2)(R3)または-R1-C(R4)=NR2、
    R1、R2、R3、R4は相互に独立に、飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基であるか、或いはR2、R3、R4は相互に独立に水素またはR1-Xであるか、或いはR2とR3、またはR2とR1、またはR3とR1、またはR4とR1、またはR4とR2は環を形成する。]
    を有し、残りの配位子が相互に独立に、前記意味を有する-X-Yであるか、或いは下記意味:
    飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基、ハロゲン化物イオン、ヒドロキシド、アミド基、酸素、イオウ、R2またはXR2
    を有することを特徴とする、ポリイソシアネート重付加物。
  2. 潜在性触媒(c)および成分(c)とは異なる任意の更なる触媒および/または活性剤の存在下、任意に発泡剤、任意に充填剤および/または繊維材料、並びに任意に助剤および/または添加剤の添加を伴って、ポリイソシアネート(a)をNCO反応性化合物(b)で転化させる、請求項1に記載のポリイソシアネート重付加物の製造方法であって、潜在性触媒として、少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有する少なくとも1個の配位子を含有する式(I):
    Sn(IV)(L)n1(L)n2(L)n3(L)n4 (I)
    [式中、n1、n2、n3、n4は0または1であり、L、L、L、Lは一価、二価、三価または四価の配位子である。]
    で示される単核四価錫化合物、またはそれに基づく多核四価錫化合物を使用し、Sn原子1個あたり少なくとも1個の配位子が下記意味:
    -X-Y
    [ここで、X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)O、O(O)S(O)、
    Y=-R1-N(R2)(R3)または-R1-C(R4)=NR2、
    R1、R2、R3、R4は相互に独立に、飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基であるか、或いはR2、R3、R4は相互に独立に水素またはR1-Xであるか、或いはR2とR3、またはR2とR1、またはR3とR1、またはR4とR1、またはR4とR2は環を形成する。]
    を有し、残りの配位子が相互に独立に、前記意味を有する-X-Yであるか、或いは下記意味:
    飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基、ハロゲン化物イオン、ヒドロキシド、アミド基、酸素、イオウ、R2またはXR2
    を有することを特徴とする、方法。
  3. 少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有するSn原子1個あたり少なくとも1個の配位子を含有する式(II):
    [(L)n1(L)n2(L)n3Sn(IV)]O (II)
    [式中、n1、n2は0または1であり、L、L、Lは一価、二価または三価の配位子である。]
    で示される二核四価錫化合物であって、Sn原子1個あたり少なくとも1個の配位子が下記意味:
    -X-Y
    [ここで、X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)O、O(O)S(O)、
    Y=-R1-N(R2)(R3)または-R1-C(R4)=NR2、
    R1、R2、R3、R4は相互に独立に、飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基であるか、或いはR2、R3、R4は相互に独立に水素またはR1-Xであるか、或いはR2とR3、またはR2とR1、またはR3とR1、またはR4とR1、またはR4とR2は環を形成する。]
    を有し、残りの配位子が、前記意味を有する-X-Yであるか、或いは下記意味:
    飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基、ハロゲン化物イオン、ヒドロキシド、アミド基、酸素、イオウ、R2またはXR2
    を有する、二核四価錫化合物。
  4. 少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有するSn原子1個あたり少なくとも1個の配位子を含有する、請求項3に記載の式(II)で示される二核四価錫化合物の製造方法であって、対応する単核または多核のSn(IV)化合物から配位子交換を介して該化合物を製造することを特徴とする方法。
  5. 少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有するSn原子1個あたり少なくとも1個の配位子を含有する式(III):
    [(L)n1(L)n2Sn(IV)O] (III)
    [式中、n1、n2は0または1であり、nは2以上であり、L、Lは一価または二価の配位子である。]
    で示される二核または多核の四価錫化合物であって、Sn原子1個あたり少なくとも1個の配位子が下記意味:
    -X-Y
    [ここで、X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)O、O(O)S(O)、
    Y=-R1-N(R2)(R3)または-R1-C(R4)=NR2、
    R1、R2、R3、R4は相互に独立に、飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基であるか、或いはR2、R3、R4は相互に独立に水素またはR1-Xであるか、或いはR2とR3、またはR2とR1、またはR3とR1、またはR4とR1、またはR4とR2は環を形成する。]
    を有し、残りの配位子が、前記意味を有する-X-Yであるか、或いは下記意味:
    飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基、ハロゲン化物イオン、ヒドロキシド、アミド基、酸素、イオウ、R2またはXR2
    を有する、二核または多核の四価錫化合物。
  6. 少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有するSn原子1個あたり少なくとも1個の配位子を含有する、請求項5に記載の式(III)で示される二核または多核の四価錫化合物の製造方法であって、対応する単核または多核の錫(II)化合物から、同時のオリゴマー化を伴った酸化によって該化合物を製造するか、または対応する単核または多核のSn(IV)化合物から配位子交換を介して該化合物を製造することを特徴とする方法。
  7. 少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有する少なくとも1個の配位子を含有する、下記式(I):
    Sn(IV)(L)n1(L)n2(L)n3(L)n4 (I)
    [式中、n1、n2、n3、n4は0または1であり、L、L、L、Lは一価、二価、三価または四価の配位子である。]
    で示される単核四価錫化合物からなるか、
    または各々の場合に、少なくとも1個の酸素原子またはイオウ原子を介して結合し、少なくとも1個の窒素原子を含有するSn原子1個あたり少なくとも1個の配位子を含有する、下記式(II)、(III)または(IV):
    [(L)n1(L)n2(L)n3Sn(IV)]O (II)
    [式中、n1、n2は0または1であり、L、L、Lは一価、二価または三価の配位子である。]
    [(L)n1(L)n2Sn(IV)O] (III)
    [(L)n1(L)n2Sn(IV)S] (IV)
    [式中、n1、n2は0または1であり、nは2以上であり、L、Lは一価または二価の配位子である。]
    で示される二核または多核の四価錫化合物からなる、潜在性触媒であって、
    Sn原子1個あたり少なくとも1個の配位子が下記意味:
    -X-Y
    [ここで、X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)O、O(O)S(O)、
    Y=-R1-N(R2)(R3)または-R1-C(R4)=NR2、
    R1、R2、R3、R4は相互に独立に、飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基であるか、或いはR2、R3、R4は相互に独立に水素またはR1-Xであるか、或いはR2とR3、またはR2とR1、またはR3とR1、またはR4とR1、またはR4とR2は環を形成する。]
    を有し、残りの配位子が相互に独立に、前記意味を有する-X-Yであるか、或いは下記意味:
    飽和または不飽和、環式または非環式、分枝または非分枝、置換または非置換の場合によりヘテロ原子によって中断されていてよい炭化水素基、ハロゲン化物イオン、ヒドロキシド、アミド基、酸素、イオウ、R2またはXR2
    を有する、潜在性触媒。
  8. ポリイソシアネート重付加物を製造するための、請求項7に記載の潜在性触媒の使用。
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