JP2013537565A - ポリオール混合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(i)第1工程において、1以上のアルキレンオキシドおよび二酸化炭素を1以上のH官能性スターター物質へ、少なくとも1つのDMC触媒の存在下で付加し(「共重合」)、および
(ii)第2工程において、少なくとも1つのアミノ官能性物質を、工程(i)において形成された粗製混合物へ添加する
ことを特徴とする、ポリエーテルカーボネートポリオールおよびウレタン基を含有するポリオールを含むポリオール混合物の製造方法を提供する。
(i)第1工程において、1以上のアルキレンオキシドおよび二酸化炭素を1以上のH官能性スターター物質へ、少なくとも1つのDMC触媒の存在下で付加し(「共重合」)、
(ii)第2工程において、少なくとも1つのアミノ官能性物質を、工程(i)において形成された粗製混合物へ添加し、および
(iii)工程(ii)から得られるポリオール混合物を、ジ−および/またはポリイソシアネートと反応させる
ことを特徴とするポリウレタンの製造方法である。
nは、0〜17の整数を表し、
mは、0〜8、好ましくは1または2の整数を表し、および
XおよびYは互いに独立してNH、OまたはSを表す〕
で示されるアミノ官能性物質である。
(α)H官能性スターター物質または少なくとも2つのH官能性スターター物質の混合物をまず反応容器に入れ、適切な場合には、水および/または他の易揮発性化合物を、高温および/または減圧により除去し(「乾燥」)、DMC触媒を、H官能性スターター物質へ、または少なくとも2つのH官能性スターター物質の混合物へ、乾燥前または乾燥後に添加し、
(β)活性化のために、1以上のアルキレンオキシドの部分量(活性化および共重合に用いるアルキレンオキシドの量の全量を基準)を、工程(α)から得られる混合物へ添加し、該アルキレンオキシドの部分量の添加は、必要に応じて、CO2の存在下で行うことが可能であり、次いで引き続きの発熱化学反応により生じる温度ピーク(「ホットスポット」)および/または反応器中の圧力低下をいずれの場合にも待ち、および工程(β)を活性化のために数回行うことが可能であり、
(γ)1以上のアルキレンオキシドおよび二酸化炭素を、工程(β)から得られる混合物へ添加し工程(γ)に用いるアルキレンオキシドが工程(β)に用いるアルキレンオキシドと同一または異なっていることが可能である
ことを特徴とする、1以上のH官能性スターター物質、1以上のアルキレンオキシドおよび二酸化炭素からのDMC触媒の存在下でのポリエーテルカーボネートポリオールの製造方法により行われる。
HO−(CH2)x−OH (VI)
〔式中、xは、1〜20の数、好ましくは2〜20の偶数である〕
で示されるアルコールである。式(VI)で示されるアルコールの例は、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオールおよび1,12−ドデカンジオールである。更なる好ましいH官能性スターター物質は、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリトリトール、式(VI)で示されるアルコールとε−カプロラクトンとの反応生成物、グリセロールとε−カプロラクトンとの反応生成物ならびにペンタエリトリトールとε−カプロラクトンとの反応生成物である。さらに好ましく用いるH官能性スターター物質は、水、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ヒマシ油、ソルビトールおよび繰り返しポリアルキレンオキシド単位から構成されたポリエーテルポリオールである。
例えばUS−A5470813、EP−A700949、EP−A743093、EP−A761708、WO97/40086、WO98/16310およびWO00/47649に記載されたDMC触媒は、エポキシドの共重合に極めて高い活性を有し、ポリエーテルポリオールの製造を非常に低い触媒濃度(25ppm以下)で製造することが可能となり、通常、完成生成物からの触媒の分離は、もはや必要ではない。EP0700949A2に記載の高活性DMC触媒は典型的な例であり、これは、複金属シアン化物化合物(例えばヘキサシアノコバルト(III)酸亜鉛)および有機複合配位子(例えばtert−ブタノール)の他に500g/モルを越える数平均分子量を有するポリエーテルをも含有する。
(i)第1工程において、金属塩の水溶液と金属シアン化物塩の水溶液とを、1以上の有機錯体形成性配位子、例えばエーテルまたはアルコールの存在下で反応させ、
(ii)第2工程において、固体を、既知の技術(例えば遠心分離またはろ過等)により(i)から得られる懸濁液から分離し、
(iii)適切な場合には、第3工程において、分離した固体を、有機錯体形成性配位子の水溶液で洗浄し(例えば懸濁し、次いでろ過または遠心分離による新たな分離により)、
(iv)得られる固体は次いで、適切な場合には粉状化後に、通常20〜120℃の温度および0.1ミリバール〜標準圧(1013ミリバール)の圧力下で乾燥させ、
第1工程においてまたは複金属シアン化物化合物の調製直後に(第2工程)、1以上の有機錯体形成性配位子を、好ましくは過剰(複金属シアン化物化合物に基づく)に、必要に応じて更なる錯体形成性成分を添加する
手順により得られる。
工程(ii)の反応は、例えば0および150℃の間、好ましくは10〜140℃、特に好ましくは20〜130℃、極めて特に好ましくは30〜120℃の温度にて行う。反応の過程は、IR分光法およびアミン価の滴定により容易に環視することができる。本発明では、脂環式カーボネートのカルボニルバンドの1800cm−1における強度は、反応の過程において消失し、反応混合物のアミン価は、環式カーボネートにより用いるアミノ官能性物質の反応として低下する。ポリエーテルカーボネートポリオール(1740〜1750cm−1)のカルボニルバンドは、反応の過程において実質的に変化しない。
a)アミノ官能性物質=1分子当たり1個のヒドロキシル基を有する第1級アミン(例えば2−アミノエタノール等)との反応から:1分子当たり2個のヒドロキシル基を有するウレタン基を含有するポリオールB)が生じ、
b)アミノ官能性物質=1分子当たり2個のヒドロキシル基を有する第2級アミン(例えばジエタノールアミン)との反応から:1分子当たり3個のヒドロキシル基を有するウレタン基を含有するポリオールB)が生じる。
Q(NCO)n
〔式中、n=2〜4、好ましくは2、およびQは、2〜18個、好ましくは6〜10個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、4〜15個、好ましくは5〜10個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、6〜15個、好ましくは6〜13個の炭素原子を含有する芳香族炭化水素基、8〜15個、好ましくは8〜13個の炭素原子を有する芳香族炭化水素基である〕
により示される脂肪族、脂環式、芳香脂肪族およびヘテロ環式ポリイソシアネートであり、このようなイソシアネートは、例えばDE−OS2832253、第10〜11頁に記載されている。
環式カーボネート(副生成物として形成した)4.5ppmでの共鳴、ポリエーテルカーボネートポリオール中に組み込まれた二酸化炭素から得られるカーボネート(5.1〜4.8ppmでの共鳴)、2.4ppmにおける共鳴での未反応PO、1.2〜1.0ppmでのポリエーテルポリオール(すなわち、組み込まれた二酸化炭素を有さない)、1.6〜1.52ppmにおける共鳴でのスターター分子として組み込まれた1,8−オクタンジオール。
A(4.5)=環式カーボネートについての4.5ppmでの共鳴面積(H原子に対応)
A(5.1〜4.8)=ポリエーテルカーボネートポリオールのための5.1〜4.8ppmにおける共鳴面積および環式カーボネートについてのH原子
A(2.4)=遊離未反応POについての2.4ppmでの共鳴面積
A(1.2〜1.0)=ポリエーテルポリオールについての1.2〜1.0ppmでの共鳴面積
A(1.6〜1.52)=1,8−オクタンジオール(スターター)についての1.6〜1.52ppmにおける共鳴面積
OH価:59.3mgKOH/g
組み込まれたCO2:18.4重量%、
ポリエーテルカーボネートポリオール含有量:93.7重量%、
プロピレンカーボネート含有量:6.3重量%、
粘度:3000mPas(23℃)
OH価:65.2mgKOH/g
組み込まれたCO2:19.9重量%、
ポリエーテルカーボネートポリオール含有量:89.2重量%、
プロピレンカーボネートカーボネート:10.8重量%、
粘度:1,250mPas(23℃)
まず、100gの粗製混合物1を、撹拌機、滴下漏斗、還流冷却器および窒素入口を有する250mL4口フラスコ中へ入れ、50℃まで加熱した。次いで3.75gの2−アミノエタノールを、50℃にて10分の間に滴下した。混合物を、50℃にて更なるアミン価が滴定できなくなるまで、またはアミン価が一定となるまで撹拌した。反応の過程は、IR分光法により更に監視した。1806cm−1における環式カーボネートのバンドが反応の間に消失したことを見出した。1745cm−1における直鎖カーボネート基のバンドは残存した。形成されたウレタン基の2つの新たなバンドは、1690cm−1(肩)および1538cm−1において見られた。6340mPs(23℃)の粘度および130mgKOH/gのOH価を有するポリオール混合物を形成した。
まず、100gの粗製混合物2を、撹拌機、滴下漏斗、還流冷却器および窒素入口を有する250mL4口フラスコ中へ入れ、50℃まで加熱した。次いで6.45gの2−アミノエタノールを、50℃にて10分間滴下した。混合物を、50℃にて更なるアミン価が滴定できなくなるまで、またはアミン価が一定となるまで撹拌した。反応の過程は、IR分光法により更に監視した。1799cm−1における環式カーボネートのバンドが反応の間に消失したことを見出した。1747cm−1における直鎖カーボネート基のバンドは残存した。形成されたウレタン基の2つの新たなバンドは、1691cm−1(肩)および1538cm−1にて見られた。3330mPs(23℃)の粘度および156mgKOH/gのOH価を有するポリオール混合物を形成した。
まず、100gの粗製混合物1を、撹拌機、滴下漏斗、還流冷却器および窒素入口を有する250mL4口フラスコ中へ入れ、80℃まで加熱した。次いで6.45gのジエタノールアミンを、80℃にて10分間滴下した。混合物を、80℃にて更なるアミン価が滴定できなくなるまで、またはアミン価が一定となるまで撹拌した。反応の過程は、IR分光法により更に監視した。1799cm−1における環式カーボネートのバンドが反応の間に消失したことを見出した。1745cm−1における直鎖カーボネート基のバンドは残存した。形成されたウレタン基の2つの新たなバンドが、1695cm−1(肩)および1541cm−1において見られた。5180mPs(23℃)の粘度および154mgKOH/gのOH価を有するポリオール混合物を形成した。
実施例2からの50.0gのポリオール混合物を、29.8gのDesmodur(登録商標) N 3390 BA(Bayer MaterialScience AGの脂肪族ポリイソシアネート、19.6重量%のNCO含有量で酢酸ブチル中に90%濃度)と撹拌により混合した。該混合物を、ガラス板上へ湿潤フィルムとして50μmのフィルム厚みで市販のフィルム塗布装置を用いて塗布した。溶媒(酢酸ブチル)の空気中での室温における蒸発後に、ガラス板を80℃にて30分間、次いで室温にて24時間維持した。キシレンへの良好な耐性(損傷が見え始める前に含浸綿パッドでの92回2重ストローク)およびハイオクタンガソリンへの良好な耐性(損傷が見え始める前に含浸綿パッドで97回2重ストローク)を有する透明ラッカーフィルムを得た。
Claims (12)
- ポリエーテルカーボネートポリオールおよびウレタン基を含有するポリオールを含むポリオール混合物の製造方法であって、
(i)第1工程において、1以上のアルキレンオキシドおよび二酸化炭素を1以上のH官能性スターター物質へ、少なくとも1つのDMC触媒の存在下で付加し(「共重合」)、および
(ii)第2工程において、少なくとも1つのアミノ官能性物質を、工程(i)において形成された粗製混合物へ添加する
ことを特徴とする方法。 - (iii)工程(ii)から得られるポリオール混合物を、ジ−および/またはポリイソシアネートと反応させる、請求項1に記載の方法。
- 脂肪族、脂環式および/またはヘテロ環式第1級アミンをアミノ官能性物質として用いる、請求項1または2に記載の方法。
- 第1級および/または第2級アミノ基を有する第1級モノアミン、第2級モノアミン、ジアミンおよび/または第1級または第2級アミノ基を有するヒドロキシ官能性アミンをアミノ官能性物質として用いる、請求項1または2に記載の方法。
- 2−アミノエタノール、2−アミノ−1−プロパノール、1−アミノ−2−プロパノール、2−アミノ−1−ブタノール、4−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)−ピペリジン、4−(2−ヒドロキシエチル)−ピペリジン、2−アミノシクロヘキサノール、4−アミノシクロヘキサノール、2−アミノシクロペンタノール、ジエタノールアミン、ビス−(2−ヒドロキシプロピル)−アミンおよび/または第1級および/または第2級アミノ基を有するジアミン(例えば1,2−ジアミノエタン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,2−ビス−(メチルアミノ)−エタン、1,3−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,12−ジアミノドデカン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、イソホロンジアミン、ピペラジン、3−アミノピロリジン、2−(アミノメチル)−ピペリジン、4−(アミノメチル)−ピペリジン、3−アミノピペリジン、4−アミノピペリジン、2−アミノメチルピペリジン、4−アミノメチルピペリジン、2−アミノメチルピロリジン、ピペラジン、ポリエーテルジアミンを、アミノ官能性物質として用いる、請求項1または2に記載の方法。
- 工程(ii)を、工程(i)後に12時間未満行う、請求項1または2に記載の方法。
- 工程(i)から得られる混合物中の環式カーボネートの含有量を決定し、工程(ii)において、アミノ官能性物質を、1.5:1.0〜0.5:1.0のアミン官能性物質と環式カーボネートのモル比で用いる、請求項1または2に記載の方法。
- 工程(ii)に従う反応を、0および150℃の間の温度にて行う、請求項1または2に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法により得られるポリオール混合物。
- 請求項2に記載の方法により得られるポリウレタン。
- ポリウレタンの製造のための原料としての、請求項1に記載のポリオール混合物の使用。
- イソシアネート官能性プレポリマーの製造のための原料としての、水性ポリウレタン分散体の製造のための原料としての、またはラッカー、接着剤、シーラントおよびプラスチックの製造のための原料としての、請求項1に記載のポリオール混合物の使用。
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