JP2015504110A - ポリイソシアネート組成物を含む硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
ウレア基を含む化合物と塩化リチウムの使用が「Sheth,Aneja and Wilkes in Polymer 45(2004)5979-5984」によって開示されている。彼らは、三セグメントオリゴマーポリウレタンモデルにおける、ハードセグメント相の長距離連結性とパーコレーション(percolation)を媒介をする際の水素結合度の影響を、LiClを分子プローブとして使用して研究した。
イソシアネートとエポキシドをLiClと一緒に使用することが「Russian Chemical 52(6)1983,576-593」に開示されている。反応は触媒の性質によって影響される。ハロゲン化金属の存在下にて、最終的にはオキサゾリドンをもたらす活性化錯体が形成される。副反応の1つがイソシアヌレート環の形成であり、イソシアヌレート環をエポキシドで処理すると分解してオキサゾリドンとなる。該文献にはさらに、エポキシドは、オキサゾリドンの形成を伴ってウレア結合を開裂することができる、ということが開示されている。
米国特許第6,127,308号には、熱的に活性化されたPIR触媒が開示されている。
米国特許第4,302,351号は、イソシアヌレートと酸性水素含有ブロッキング剤を開示している。
コリンタイプの触媒が、欧州特許第1085030号、米国特許第6,613,863号、および米国特許第6,875,243号に開示されている。
1) イソシアネートインデックス、NCOインデックス、またはインデックス:
[NCO基]対[配合物中に存在するイソシアネート反応性水素原子]の比であり、[NCO]/[活性水素]×100としてパーセント値(%)で示される。
4) 「平均公称ヒドロキシル官能価」(または手短に言えば「官能価」)という用語は、本明細書では、これが、ポリオールもしくはポリオール組成物の製造において使用される開始剤の数平均官能価(1分子当たりの活性水素原子の数)であると仮定して、ポリオールもしくはポリオール組成物の数平均官能価(1分子当たりのヒドロキシル基の数)を示すのに使用される(しかしながら実際には、幾らかの末端不飽和のためにやや低いことが多い)。
6) 「液体」は、ASTM D445−11aに従った測定にて10Pa.s未満の粘度を有することを意味している。
I)分子中に少なくとも2つのカルボキシル基を有する化合物と、それぞれエピクロロヒドリンまたはβ−メチルエピクロロヒドリンとを反応させることによって得られるポリグリシジルエステルおよびポリ(β−メチルグリシジル)エステル。この反応は、塩基の存在下で行うのが好都合である。
II)少なくとも2つの遊離アルコール性ヒドロキシル基及び/又は遊離フェノール性ヒドロキシル基を有する化合物と、エピクロロヒドリンまたはβ−メチルエピクロロヒドリンとを、アルカリ性条件下もしくは酸性触媒の存在下で反応させ、引き続きアルカリで処理することによって得られるポリグリシジルエーテルまたはポリ(β−メチルグリシジル)エーテル。
ヒドロキシル基または他のイソシアネート反応性水素を含むエポキシ樹脂が使用される場合、これらのヒドロキシル基と水素は、インデックスまたはヒドロキシル当量数を算出する際に考慮されない。
イソシアネート反応性基をもたない溶媒(必要に応じて使用することができる)は、20℃にて液体である有機溶媒であるのが好ましい。ASTM D445−11aに従った測定にて20℃で3000mPa.s以下の粘度を有する溶媒を液体溶媒と見なす。最も好ましいのは、−CO−NH−CO−基を含むある特定の化合物を、20℃にて溶媒1リットル当たり1mg超溶解することができる有機液体溶媒である。
以下に実施例を挙げて本発明を説明する。
JeffamineM−600(Huntsuman社): 約560の分子量と約9/1のオキシプロピレン/オキシエチレン比を有する単官能ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン第一アミン。下記の実施例ではM−600と呼ぶ。
Suprasec2020ポリイソシアネート(Huntsuman社): ウレトンイミン変性ポリイソシアネート。下記の実施例ではS2020と呼ぶ。
スクシンイミド(Sigma社)。
1,1−ジエチルカルバミド(ジエチルウレア)(Aldrich社)
ポリグリコールDME500(Clariant社): PEG500ジメチルエーテル。下記の実施例ではDME500と記す。
AlcupolR1610(Repsol社): 160mgKOH/gのOH価を有するグリセロール開始のポリオキシプロピレンポリオール。
エタノール96%(Commercial Alcohols INC)
Araldite(登録商標)、Suprasec(登録商標)、およびJeffamine(登録商標)は、Huntsman社またはその関連会社の商標であり、1つ以上の国(全ての国というわけではないが)に登録されている。
実施例1−2: −CO−NH−CO−基を含む化合物の製造
実施例1−2は、本発明による−CO−NH−CO−基を有する化合物の製造を説明しており、ここで−CO−NH−CO−基を有する該化合物は、構造−CO−NH−CO−NH−を有するアシルウレア基を含む化合物であって、構造−CO−NH2を有するカルボキサミド基を含む化合物とポリイソシアネートとの反応生成物である。
90pbwのSuprasec2020(0.64イソシアネート当量)に85℃にて、ポリオール3380中に10重量%のカルバミド(*)(0.033カルボキサミド当量)を含有する溶液10pbwを、窒素雰囲気下にて撹拌しながら滴下した。20分反応させた後、アシルウレア基を有する化合物を含む透明液体反応生成物が得られた。
(*)カルバミド=ウレア=NH2−CO−NH2
実施例2
80pbwのSuprasec2020(0.56イソシアネート当量)に85℃にて、DME500中に10重量%の1,1−ジメチルカルバミド(*)500(0.017カルボキサミド当量)を含有する溶液20pbwを、窒素雰囲気下にて撹拌しながら滴下した。20分反応させた後、アシルウレア基を有する化合物を含む透明液体反応生成物が得られた。
(*)1,1−ジメチルカルバミド=1,1−ジメチルウレア=NH2−CO−N(CH3)2
実施例3−11: 本発明の安定なポリイソシアネート組成物の製造
本発明の安定なポリイソシアネート組成物をつくり出すために、ポリイソシアネート組成物に−CO−NH−CO−基を有する化合物を加えた。実施例3−8では、該化合物は、実施例1−2に記載の構造−CO−NH2を有するカルボキサミド基を含む化合物とポリイソシアネートとの反応生成物である。
1123.7gのJeffamineM600(50℃に保持)と260gのS1306(これも50℃に保持)を混合し、ウレア化合物を形成するように、撹拌しながら80℃で1時間反応させた。23.9gの塩化リチウムを、撹拌しながら125.3gのエタノール中に溶解した。この塩化リチウム溶液を、80℃に保持されている上記のウレア化合物に加えた。撹拌を約15分続けた。次いで、実質的な量のエタノールを85〜95℃での蒸留によって除去した。
表1の組成物(実施例3−11)を、5pbwのウレア/塩混合物(実施例12にて製造)、4pbwのエポキシ樹脂AralditeDY−T、および15pbwのポリオールAlcupolR1610と5分混合した。これらの硬化性組成物100gを120mlのガラスジャー中に注ぎ込み、ねじ式蓋で閉じ、室温にて静置し、熱電対を液体樹脂中に配置した状態で温度上昇の開始(30℃)まで温度プロフィールを追跡することによってポットライフを測定した。本発明のポリウレタンポリイソシアヌレート材料が得られるよう、これらの硬化性組成物100gを4mm厚さのアルミニウム製密閉金型中にて120℃で1時間硬化させた。
本発明は、下記の態様を包含する。
(1) 構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物を、[−CO−NH−CO−基の数]対[イソシアネート基の数]の比が1以下、好ましくは0.01以下、さらに好ましくは0.0015以下となるような量にて含むポリイソシアネート組成物;ハロゲン化リチウム;500〜15000の平均分子量を有していて、ビウレット基を含んでもよいウレア化合物;およびエポキシ樹脂;を合わせて混合することを含む方法によって得られる硬化性組成物であって、イソシアネート当量当たりのハロゲン化リチウムのモル数が0.0001〜0.04の範囲であり、イソシアネート当量当たりの[ウレア+ビウレット]当量数が0.0001〜0.4の範囲であり、イソシアネート当量当たりのエポキシ当量数が0.003〜1の範囲である、上記組成物。
(2) ポリイソシアネート組成物が、10〜48重量%の、好ましくは20〜33重量%のイソシアネート値を有する、(1)に記載の硬化性組成物。
(3) 構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物が、下記の構造:
R 1 −CO−NH−CO−R 2 〔式中、R 1 とR 2 は、それぞれ互いに独立していて、1)水素(−H)、2)−NR 3 R 4 、または3)1〜100個の炭素原子を有していて、ヒドロキシ基、エーテル基、ハロゲン基、カルボキシル基、酸素基、イソシアネート基、及び/又はアミン基を含んでもよいヒドロカルビル基から選ばれ;R 3 とR 4 は、互いに独立していて、水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、および1〜20個の炭素原子を有していて、ヒドロキシ基、エーテル基、ハロゲン基、カルボキシル基、イソシアネート基、及び/又はアミン基を含んでもよいヒドロカルビル基から選ばれ;R 1 とR 2 は、基本的に−CO−NH−CO−基を含む環構造を形成して互いに結合してよく;式R 1 −CO−NH−CO−R 2 に相当する化合物中のヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐鎖状、飽和、不飽和、環式、及び/又は非環式の脂肪族ヒドロカルビル、芳香族ヒドロカルビル、またはアリール脂肪族ヒドロカルビルの組合せであってよい〕の化合物およびこのような化合物の混合物に相当する、(1)〜(2)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(4) 構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物が、構造−CO−NH 2 を有するカルボキサミド基を含む化合物と、反応性NCO基を含むポリイソシアネートとの反応生成物である−CO−NH−CO−NH−基を含む化合物に相当する、(1)〜(3)に記載の硬化性組成物。
(5) 構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物がR 6 −CO−NH−CO−NH−R 7 に相当する化合物であり、ここでカルボキサミド基を含む化合物が、NH 2 −CO−R 6 〔式中、R 6 は、1)水素(−H)、2)−NR 8 R 9 、3)1〜20個の炭素原子を有していて、ヒドロキシ基、エーテル基、ハロゲン基、及び/又はアミン基を含んでもよいヒドロカルビル基、または4)−R 10 −CO−NH 2 であり;R 8 とR 9 は、互いに独立していて、水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、および1〜10個の炭素原子を有していて、ヒドロキシ基、エーテル基、ハロゲン基、及び/又はアミン基を含んでもよいヒドロカルビル基から選ばれ;R 10 は、最大で8個の炭素原子を有する二価の炭化水素基である〕の化合物およびこれらカルボキサミドの混合物に相当し、そして反応性NCO基を含む化合物が、R 7 −NCO〔式中、R 7 は、水素、および1〜20個の炭素原子を有していて、ヒドロキシ基、エーテル基、ハロゲン基、カルボキシル基、イソシアネート基、及び/又はアミン基を含んでもよいヒドロカルビル基から選択され;該ヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐鎖状、飽和、不飽和、環式、及び/又は非環式の脂肪族ヒドロカルビル、芳香族ヒドロカルビル、またはアリール脂肪族ヒドロカルビルの組合わせであってよい〕の化合物およびこのような化合物の混合物に相当する、(1)〜(4)に記載の硬化性組成物。
(6) −CO−NH−CO−基を含む化合物が、構造−CO−NH 2 を有するカルボキサミド基を含む化合物をポリイソシアネート組成物に加えることによって、そしてポリイソシアネート組成物中にR 6 −CO−NH−CO−NH−R 7 に相当する化合物を形成するように反応させることによって製造されるR 6 −CO−NH−CO−NH−R 7 に相当する、(1)〜(5)に記載の硬化性組成物。
(7) R 6 が、1)−NR 8 R 9 、2)1〜10個の炭素原子を有していて、1〜3個のヒドロキシ基及び/又はエーテル基を含んでもよいアルキル、3)フェニル、または4)トリルから選ばれ、ここでR 8 とR 9 は、互いに独立していて、水素、ヒドロキシ基、フェニル基、トリル基、ならびに1〜6個の炭素原子を有していてヒドロキシ基及び/又はエーテル基を含んでもよいアルキル基から選ばれる、およびこのような化合物の混合物、(6)に記載の硬化性組成物。
(8) R 1 とR 2 が、−CO−NH−CO−基と一緒になって、−CO−NH−CO−基を含む4〜12員の環構造を形成する、(1)〜(3)に記載の硬化性組成物。
(9) ウレア化合物がウレア基以外のイソシアネート反応性基を含まず、ウレア化合物が、メチレンジフェニルジイソシアネートもしくはメチレンジフェニルジイソシアネートを含むポリイソシアネートもしくはこれらポリイソシアネートの混合物と、オキシプロピレン基をモノアミン分子の総重量を基準として少なくとも50重量%の量にて含んでいて200〜3000の平均分子量を有するポリオキシアルキレンモノアミンとを反応させることによって製造されており、該アミンが第一アミンであり、そしてハロゲン化リチウム1モル当たりの[ウレア+ビウレット]当量数が0.5〜60である、(1)〜(8)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(10) 硬化性組成物が、トルエンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、またはメチレンジフェニルジイソシアネートもしくはこのようなポリイソシアネートの混合物を含んでなるポリイソシアネート組成物を含む、(1)〜(9)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(11) ハロゲン化リチウムの量がイソシアネート当量当たり0.00015〜0.025モルである、(1)〜(10)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(12) ハロゲン化リチウムが塩化リチウムである、(1)〜(11)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(13) 硬化性ポリイソシアネート組成物のポットライフを改良するために、構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物を、[−CO−NH−CO−基の数]対[イソシアネート基の数]の比が1以下、好ましくは0.01以下、さらに好ましくは0.0015以下となるような量にて含むポリイソシアネート組成物の使用。
(14) 構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物を、[−CO−NH−CO−基の数]対[イソシアネート基の数]の比が1以下、好ましくは0.01以下、さらに好ましくは0.0015以下となるような量にて含むポリイソシアネート組成物;ハロゲン化リチウム;500〜15000の平均分子量を有していてビウレット基を含んでもよいウレア化合物;およびエポキシ樹脂;を合わせて混合することによる、(1)〜(12)に記載の硬化性組成物の製造方法であって、このときイソシアネート当量当たりのハロゲン化リチウムのモル数が0.0001〜0.04の範囲であり、イソシアネート当量当たりの[ウレア+ビウレット]当量数が0.0001〜0.4の範囲であり、イソシアネート当量当たりのエポキシ当量数が0.003〜1の範囲である上記方法。
(15) (1)〜(12)に記載の硬化性組成物を高温で反応させることによって製造される材料を含むポリイソシアヌレート。
(16) (1)〜(12)に記載の硬化性組成物を高温で反応させることによって得ることができる材料を含むポリイソシアヌレート。
(17) (1)〜(12)に記載の硬化性組成物を高温で反応させることによる、(15)〜(16)に記載の材料を含むポリイソシアヌレートの製造方法。
Claims (17)
- 構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物を、[−CO−NH−CO−基の数]対[イソシアネート基の数]の比が1以下、好ましくは0.01以下、さらに好ましくは0.0015以下となるような量にて含むポリイソシアネート組成物;ハロゲン化リチウム;500〜15000の平均分子量を有していて、ビウレット基を含んでもよいウレア化合物;およびエポキシ樹脂;を合わせて混合することを含む方法によって得られる硬化性組成物であって、
イソシアネート当量当たりのハロゲン化リチウムのモル数が0.0001〜0.04の範囲であり、イソシアネート当量当たりの[ウレア+ビウレット]当量数が0.0001〜0.4の範囲であり、イソシアネート当量当たりのエポキシ当量数が0.003〜1の範囲である、上記組成物。 - ポリイソシアネート組成物が、10〜48重量%の、好ましくは20〜33重量%のイソシアネート値を有する、請求項1に記載の硬化性組成物。
- 構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物が、下記の構造:
R1−CO−NH−CO−R2
〔式中、R1とR2は、それぞれ互いに独立していて、1)水素(−H)、2)−NR3R4、または3)1〜100個の炭素原子を有していて、ヒドロキシ基、エーテル基、ハロゲン基、カルボキシル基、酸素基、イソシアネート基、及び/又はアミン基を含んでもよいヒドロカルビル基から選ばれ;R3とR4は、互いに独立していて、水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、および1〜20個の炭素原子を有していて、ヒドロキシ基、エーテル基、ハロゲン基、カルボキシル基、イソシアネート基、及び/又はアミン基を含んでもよいヒドロカルビル基から選ばれ;R1とR2は、基本的に−CO−NH−CO−基を含む環構造を形成して互いに結合してよく;式R1−CO−NH−CO−R2に相当する化合物中のヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐鎖状、飽和、不飽和、環式、及び/又は非環式の脂肪族ヒドロカルビル、芳香族ヒドロカルビル、またはアリール脂肪族ヒドロカルビルの組合せであってよい〕
の化合物およびこのような化合物の混合物に相当する、請求項1〜2のいずれかに記載の硬化性組成物。 - 構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物が、構造−CO−NH2を有するカルボキサミド基を含む化合物と、反応性NCO基を含むポリイソシアネートとの反応生成物である−CO−NH−CO−NH−基を含む化合物に相当する、請求項1〜3に記載の硬化性組成物。
- 構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物がR6−CO−NH−CO−NH−R7に相当する化合物であり、ここでカルボキサミド基を含む化合物が、NH2−CO−R6〔式中、R6は、1)水素(−H)、2)−NR8R9、3)1〜20個の炭素原子を有していて、ヒドロキシ基、エーテル基、ハロゲン基、及び/又はアミン基を含んでもよいヒドロカルビル基、または4)−R10−CO−NH2であり;R8とR9は、互いに独立していて、水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、および1〜10個の炭素原子を有していて、ヒドロキシ基、エーテル基、ハロゲン基、及び/又はアミン基を含んでもよいヒドロカルビル基から選ばれ;R10は、最大で8個の炭素原子を有する二価の炭化水素基である〕の化合物およびこれらカルボキサミドの混合物に相当し、そして反応性NCO基を含む化合物が、R7−NCO〔式中、R7は、水素、および1〜20個の炭素原子を有していて、ヒドロキシ基、エーテル基、ハロゲン基、カルボキシル基、イソシアネート基、及び/又はアミン基を含んでもよいヒドロカルビル基から選択され;該ヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐鎖状、飽和、不飽和、環式、及び/又は非環式の脂肪族ヒドロカルビル、芳香族ヒドロカルビル、またはアリール脂肪族ヒドロカルビルの組合わせであってよい〕の化合物およびこのような化合物の混合物に相当する、請求項1〜4に記載の硬化性組成物。
- −CO−NH−CO−基を含む化合物が、構造−CO−NH2を有するカルボキサミド基を含む化合物をポリイソシアネート組成物に加えることによって、そしてポリイソシアネート組成物中にR6−CO−NH−CO−NH−R7に相当する化合物を形成するように反応させることによって製造されるR6−CO−NH−CO−NH−R7に相当する、請求項1〜5に記載の硬化性組成物。
- R6が、1)−NR8R9、2)1〜10個の炭素原子を有していて、1〜3個のヒドロキシ基及び/又はエーテル基を含んでもよいアルキル、3)フェニル、または4)トリルから選ばれ、ここでR8とR9は、互いに独立していて、水素、ヒドロキシ基、フェニル基、トリル基、ならびに1〜6個の炭素原子を有していてヒドロキシ基及び/又はエーテル基を含んでもよいアルキル基から選ばれる、およびこのような化合物の混合物、請求項6に記載の硬化性組成物。
- R1とR2が、−CO−NH−CO−基と一緒になって、−CO−NH−CO−基を含む4〜12員の環構造を形成する、請求項1〜3に記載の硬化性組成物。
- ウレア化合物がウレア基以外のイソシアネート反応性基を含まず、ウレア化合物が、メチレンジフェニルジイソシアネートもしくはメチレンジフェニルジイソシアネートを含むポリイソシアネートもしくはこれらポリイソシアネートの混合物と、オキシプロピレン基をモノアミン分子の総重量を基準として少なくとも50重量%の量にて含んでいて200〜3000の平均分子量を有するポリオキシアルキレンモノアミンとを反応させることによって製造されており、該アミンが第一アミンであり、そしてハロゲン化リチウム1モル当たりの[ウレア+ビウレット]当量数が0.5〜60である、請求項1〜8のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 硬化性組成物が、トルエンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、またはメチレンジフェニルジイソシアネートもしくはこのようなポリイソシアネートの混合物を含んでなるポリイソシアネート組成物を含む、請求項1〜9のいずれかに記載の硬化性組成物。
- ハロゲン化リチウムの量がイソシアネート当量当たり0.00015〜0.025モルである、請求項1〜10のいずれかに記載の硬化性組成物。
- ハロゲン化リチウムが塩化リチウムである、請求項1〜11のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 硬化性ポリイソシアネート組成物のポットライフを改良するために、構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物を、[−CO−NH−CO−基の数]対[イソシアネート基の数]の比が1以下、好ましくは0.01以下、さらに好ましくは0.0015以下となるような量にて含むポリイソシアネート組成物の使用。
- 構造−CO−NH−CO−を有する基を含む化合物を、[−CO−NH−CO−基の数]対[イソシアネート基の数]の比が1以下、好ましくは0.01以下、さらに好ましくは0.0015以下となるような量にて含むポリイソシアネート組成物;ハロゲン化リチウム;500〜15000の平均分子量を有していてビウレット基を含んでもよいウレア化合物;およびエポキシ樹脂;を合わせて混合することによる、請求項1〜12に記載の硬化性組成物の製造方法であって、
このときイソシアネート当量当たりのハロゲン化リチウムのモル数が0.0001〜0.04の範囲であり、イソシアネート当量当たりの[ウレア+ビウレット]当量数が0.0001〜0.4の範囲であり、イソシアネート当量当たりのエポキシ当量数が0.003〜1の範囲である上記方法。 - 請求項1〜12に記載の硬化性組成物を高温で反応させることによって製造される材料を含むポリイソシアヌレート。
- 請求項1〜12に記載の硬化性組成物を高温で反応させることによって得ることができる材料を含むポリイソシアヌレート。
- 請求項1〜12に記載の硬化性組成物を高温で反応させることによる、請求項15〜16に記載の材料を含むポリイソシアヌレートの製造方法。
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