JP2675816C - - Google Patents

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JP2675816C
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polyisocyanate
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polyisocyanate composition
diisocyanate
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Imperial Chemical Industries Ltd
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Imperial Chemical Industries Ltd
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野: 本発明は硬質発泡体に関し、さらに詳しくはある特定のポリメチレンポリフェ
ニルポリイソシアネート組成物から得られる硬質高分子発泡体に関する。 従来の技術: ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート組成物は、工業的には、アニリ
ン及びホルムアルデヒドの酸縮合により得られるポリアミン混合物をホスゲン化
することにより製造される。商業的に最も重要であるポリイソシアネート混合物
は、約30〜約70重量%のジフェニルメタンジイソシアネート、これと一緒に
種々な量の類縁のメチレン架橋ポリフェニレントリーないしペンター及びこれよ り高度(高級な)ポリイソシアネート類を含むものであり、その実際の組成は、
初期のアニリン/ホルムアルデヒド比に大きく依存する。 このような組成物は、例えば英国特許第848671号、第874430号、
第1146661号、第1184893号及び1223415号明細書に記載さ
れているように多くのタイプのイソシアネート含有処方物及び、特にポリウレタ
ン及びポリイソシアヌレート硬質発泡体の製造において使用されてきた。 解決すべき問題点: ここに、ジイソシアネート含量及びより高分子量のポリイソシアネートの含量
を低減し、従ってそれ相応にトリーないしペンターイソシアネートの含量を増加
したポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート混合物から、すぐれた硬質発
泡体を製造しうることを発見した。さらに詳しくは、酸素インデックスで測定し
て改善された耐炎性を有するポリイソシアヌレート発泡体、及び強化された表面
特性、特に低い表面脆性を有するポリウレタン発泡体が、上記混合物から製造し
うる。 問題点解決のための手段: 従って本発明は、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート組成物と多官
能性活性水素含有化合物を発泡体形成条件下で反応させることからなり、そのポ
リイソシアネート組成物がジイソシアネートを20重量%より多く含まず、かつ
1分子当り5個よりも多くのイソシアネート基を有するポリイソシアネートを2
0重量%より多く含まないことを特徴とする硬質発泡体の製造方法を提供する。 本発明の方法に使用するための典型的なポリイソシアネート組成物は、重量基
準で、 0〜20%のジフェニルメタンジイソシアネート、 40〜80%のジメチレントリフェニレントリイソシアネート、 5〜25%のポリメチレンポリフェニレンテトラー及びペンタイソシアネート
、及び 0〜20%のより高級なポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート を含む。 本発明方法に使用するのに好ましいポリイソシアネート組成物は、32〜33
.3 重量%のNCO含量を有し、これは本発明の別の主題である新規組成物をなすも
のである。 本発明において、ポリイソシアネートのNCO含量とは、分子中に占める反応
性NCO基の比率(重量%で表される)である。すなわち、下式 (42×官能価÷分子量)×100 〔式中、42はNCOの分子量であり、分子量はポリイソシアネートのものであ
り、官能価はポリイソシアネートに存在するNCO基の合計数をいう〕で計算さ
れる。 ポリイソシアネート組成物のジイソシアネート含量は、15重量%より多くな
いのが好ましい。また、6個またはそれ以上のNCO基を有するポリイソシアネ
ートの含量が10重量%より多くないことも好ましい。適当な組成物は、好まし
くは、25℃において1,000センチポアズ以下の粘度を有する。 本発明により使用しうるポリイソシアネート組成物(混合物)及びその製法は
公知であり、例えばドイツ特許公開DE−OS 3,245,678号及び欧州
特許第133,538号明細書に記載されている。一般にこの混合物は、ホスゲ
ン化前の初期ポリメチレンポリフェニルポリアミン混合物、または対応するポリ
メチレンポリフェニルポリイソシアネート、に対して行なわれる溶剤抽出法によ
って、調製される。過剰のジイソシアネートは次いで蒸留により除去することが
できる。 詳しくは、少なくとも94重量%のトリアミンを含むポリアミン分をホスゲン
化することによりポリイソシアネート組成物を得る方法がドイツDE第3,24
5,678号明細書に記載されているこのポリアミン分は、アニリン及びホルム
アルデヒドの酸縮合からもたらされたジー及びポリフェニレンポリメチレンポリ
アミン類を含む混合物を分別蒸留することにより得られる。 多官能性活性水素として本発明方法に使用しうるものとしては、ポリオール類
、ポリアミン類及び水があり、これらはそれぞれポリイソシアネートと反応して
、ポリウレタン及びポリユリア生成物を形成する。ポリイソシアネートは活性水
素化合物とほぼ化学量論量(NCOインデックス=100)で反応させることが
でき、あるいは一層高いNCOインデックス、例えば500または1,000あ
る いはさらに高い値のNCOインデックスを三量化触媒と共に採用して、ポリイソ
シアヌレート変性生成物を得ることができる。 有用なポリオール及びポリアミンとしては、ポリウレタン、ポリユリア及びポ
リイソシアヌレートの硬質発泡体を製造するのに使用されてきた(または提案さ
れてきた)慣用のものが含まれる。 適当なポリオールは、普通は、2個またはそれ以上のヒドロキシル基及び62
〜1,500の分子量を有し、ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートのいず
れかの発泡体に適切な官能度及び分子量は、公知の方法で選定される。そのよう
なポリオールの例としては、エチレングリコール、グリセロール、トリメチロー
ルプロパン、トリエタノールアミン及びそれらの低分子量オキシアルキル化生成
物がある。アルカノールアミン類、例えば、モノエタノールアミンも使用しうる
であろう。その他の有用なポリオール類としては、ソルビトールの低分子量オキ
シアルキル化生成物、シュクロース及び、トリレンジアミン及びポリメチレンポ
リフェニルポリアミンのような芳香族ポリアミン、ならびにビスフェノール類、
ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等がある。 適当なポリアミンは、普通は、2個またはそれ以上の一級または二級アミノ基
、及び60〜1,500の分子量を有する。 ポリオール及び/またはポリアミン及び/または水の混合物を使用してもよい
。 ポリイソシアネート組成物と多官能性活性水素化合物は、慣用発泡体形成条件
下で反応させる。一般に、この反応操作には、ポリイソシアネート組成物及び活
性水素化合物以外に発泡剤を含む反応混合物を準備する工程が含まれる。 そのような反応混合物は、また、その他の慣用成分、例えば触媒、界面活性剤
、難燃化剤及び三量化触媒をも含みうる。 適当な発泡剤としては、不活性揮発性液体、特にトリクロロフルオロメタン及
びジクロロジフルオロメタンのようなハロゲン化アルカン類がある。若干の場合
には、不活性揮発性液体に代えて、またはそれに加えて水を発泡剤として使用す
ることもできる。 発泡体製造において有用な界面活性剤としては、シロキサンオキシアルキレン
共重合体及び慣用の非イオン系界面活性剤がある。ポリウレタン及びポリユリア の発泡体の製造に有用な触媒としては、通常の第三級アミン及びすず化合物があ
り、またポリイソシアヌレート発泡体に必要とされる三量化触媒としては、アル
カリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、アルコキシド及びアルカン酸塩があ
る。ポリイソシアヌレート発泡体の製造のために殊に有用な触媒としては、 なる式の塩と、なる式の塩との混合物がある。 上記式において、Mはアルカリ金属またはテトラアルキルアンモニウムを表わし
、Qは第IIA族金属または亜鉛を表わし、そしてR1、R2及びR3は同一である
か相異なっていてよく、水素、低級アルキル、シクロアルキル、フェニルまたは
アルキルフェニルを表わす。 そのような触媒は、イソシアネートインデックスが500以上であるときに殊
に好ましい。 発泡体は、慣用の混合及び加工技法のいずれかを用いて製造できる。従って、
スプレー法、または成形あるいは積層法等を所望に応じて使用できる。本発明の
ポリウレタン発泡体の低い表面脆性は、積層法において特に有利である。なんと
なれば発泡体と対面材料との面の接着が著しく改善されるからである。本発明を
以下の実施例により説明するが、これに本発明が限定するものではない。実施例
において「部」、「%」は重量基準である。実施例1 下記の二つの組成からポリウレタン発泡体を作った。 「ポリイソシアネート1」は、NCO含量33.0を有し、16重量%のジイ
ソシアネート及び分子量650以上のポリイソシアネート6重量%を含むポリメ
チレンポリフェニルポリイソシアネート組成物であった。 「ポリイソシアネート2」は、NCO含量30.6を有し、50重量%のジイ
ソシアネートを含むポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート組成物(25
℃において920センチポアズの粘度)であった。 触感検査により発泡体1の表面脆性は発泡体2のそれよりも低いことが判明し
た。実施例2 下記の三処方組成からポリイソシアヌレート発泡体A、B及びCを作った。 上記の「ポリイソシアネート1」の代りに「ポリイソシアネート2」(実施例
1と同じ)を用いた以外は上記と同じ三つの処方組成から三つの対応する発泡体
も作った。 このようにして得られた六つの発泡体を、酸素インデックス試験(ASTM2 863)に付し下記の結果を得た。 酸素インデックス(ASTM2863)
The present invention relates to rigid foams, and more particularly to rigid polymeric foams obtained from certain polymethylene polyphenyl polyisocyanate compositions. BACKGROUND ART Polymethylene polyphenyl polyisocyanate compositions are industrially produced by phosgenating a polyamine mixture obtained by the acid condensation of aniline and formaldehyde. The most commercially important polyisocyanate mixtures are from about 30 to about 70% by weight of diphenylmethane diisocyanate, together with various amounts of related methylene-bridged polyphenylene or penters and higher (higher) polyisocyanates. And the actual composition is
It largely depends on the initial aniline / formaldehyde ratio. Such compositions are described, for example, in British Patent Nos. 848,671, 874430,
It has been used in the manufacture of many types of isocyanate-containing formulations, and particularly polyurethane and polyisocyanurate rigid foams, as described in US Pat. Nos. 1,146,661, 1,148,893 and 1,234,415. The problem to be solved here is: from the polymethylene polyphenyl polyisocyanate mixture, which has a reduced diisocyanate content and a higher molecular weight polyisocyanate content, and accordingly a correspondingly increased content of tree or pentaisocyanate, is obtained from the excellent rigidity. It has been discovered that foams can be produced. More specifically, polyisocyanurate foams having improved flame resistance as measured by the oxygen index, and polyurethane foams having enhanced surface properties, especially low surface brittleness, can be produced from the above mixtures. Means for Solving the Problems: Accordingly, the present invention comprises reacting a polymethylene polyphenyl polyisocyanate composition with a polyfunctional active hydrogen-containing compound under foam-forming conditions, wherein the polyisocyanate composition comprises a diisocyanate. 2 polyisocyanates containing no more than 20% by weight and having more than 5 isocyanate groups per molecule
Provided is a method for producing a rigid foam, wherein the method does not contain more than 0% by weight. A typical polyisocyanate composition for use in the process of the present invention comprises, on a weight basis, 0-20% diphenylmethane diisocyanate, 40-80% dimethylene triphenylene triisocyanate, 5-25% polymethylene polyphenylene Contains toller and pentaisocyanate, and 0 to 20% higher polymethylene polyphenylene polyisocyanate. Preferred polyisocyanate compositions for use in the method of the present invention are 32-33
It has an NCO content of 0.3% by weight, which constitutes a novel composition which is another subject of the present invention. In the present invention, the NCO content of the polyisocyanate is the ratio of reactive NCO groups in the molecule (expressed in% by weight). That is, the following formula (42 × functionality ÷ molecular weight) × 100 [wherein, 42 is the molecular weight of NCO, the molecular weight is that of polyisocyanate, and the functionality is the total number of NCO groups present in polyisocyanate. ]. Preferably, the diisocyanate content of the polyisocyanate composition is not more than 15% by weight. It is also preferred that the content of polyisocyanate having 6 or more NCO groups is not more than 10% by weight. Suitable compositions preferably have a viscosity at 25 ° C. of 1,000 centipoise or less. The polyisocyanate compositions (mixtures) which can be used according to the invention and their preparation are known and are described, for example, in DE-OS 3,245,678 and EP 133,538. Generally, this mixture is prepared by a solvent extraction method performed on the initial polymethylene polyphenyl polyamine mixture before phosgenation, or the corresponding polymethylene polyphenyl polyisocyanate. Excess diisocyanate can then be removed by distillation. Specifically, a method for obtaining a polyisocyanate composition by phosgenating a polyamine component containing at least 94% by weight of a triamine is disclosed in German Patent DE 3,24.
The polyamine fraction described in US Pat. No. 5,678 is obtained by fractional distillation of a mixture containing di- and polyphenylenepolymethylene polyamines resulting from the acid condensation of aniline and formaldehyde. Polyfunctional active hydrogens that can be used in the process of the present invention include polyols, polyamines and water, each of which reacts with polyisocyanates to form polyurethane and polyurea products. The polyisocyanate can be reacted with the active hydrogen compound in an approximately stoichiometric amount (NCO index = 100), or a higher NCO index, such as 500 or 1,000 or even higher, is employed with the trimerization catalyst Thus, a polyisocyanurate-modified product can be obtained. Useful polyols and polyamines include those conventionally used (or proposed) to make rigid foams of polyurethane, polyurea and polyisocyanurate. Suitable polyols are usually two or more hydroxyl groups and 62
The appropriate functionality and molecular weight for a foam of either polyurethane or polyisocyanurate, having a molecular weight of ~ 1,500, is selected by known methods. Examples of such polyols include ethylene glycol, glycerol, trimethylolpropane, triethanolamine and their low molecular weight oxyalkylated products. Alkanolamines such as monoethanolamine could also be used. Other useful polyols include low molecular weight oxyalkylated products of sorbitol, sucrose and aromatic polyamines such as tolylenediamine and polymethylene polyphenylpolyamine, and bisphenols,
Examples include polyether polyols and polyester polyols. Suitable polyamines usually have two or more primary or secondary amino groups, and a molecular weight of 60-1,500. Mixtures of polyols and / or polyamines and / or water may be used. The polyisocyanate composition and the polyfunctional active hydrogen compound are reacted under conventional foam forming conditions. Generally, the reaction operation involves preparing a reaction mixture that includes a blowing agent in addition to the polyisocyanate composition and the active hydrogen compound. Such a reaction mixture may also contain other conventional components such as catalysts, surfactants, flame retardants and trimerization catalysts. Suitable blowing agents include inert volatile liquids, especially halogenated alkanes such as trichlorofluoromethane and dichlorodifluoromethane. In some cases, water can be used as a blowing agent instead of or in addition to the inert volatile liquid. Surfactants useful in foam production include siloxane oxyalkylene copolymers and conventional nonionic surfactants. Catalysts useful for the production of polyurethane and polyurethane foams include the usual tertiary amines and tin compounds, and the trimerization catalysts required for polyisocyanurate foams include alkali metals and alkaline earths. There are metal hydroxides, alkoxides and alkanates. Particularly useful catalysts for the production of polyisocyanurate foams include A salt of the formula There is a mixture with a salt of the formula In the above formula, M represents an alkali metal or tetraalkylammonium, Q represents a Group IIA metal or zinc, and R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different and include hydrogen, lower alkyl, , Cycloalkyl, phenyl or alkylphenyl. Such catalysts are particularly preferred when the isocyanate index is at least 500. Foams can be manufactured using any of the conventional mixing and processing techniques. Therefore,
A spray method, a molding or laminating method, or the like can be used as desired. The low surface brittleness of the polyurethane foams according to the invention is particularly advantageous in laminating processes. This is because the adhesion between the foam and the facing material is significantly improved. The present invention will be described with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. In Examples, "parts" and "%" are based on weight. Example 1 A polyurethane foam was made from the following two compositions. "Polyisocyanate 1" was a polymethylene polyphenyl polyisocyanate composition having an NCO content of 33.0 and containing 16% by weight of diisocyanate and 6% by weight of polyisocyanate having a molecular weight of 650 or more. "Polyisocyanate 2" is a polymethylene polyphenyl polyisocyanate composition (25%) having an NCO content of 30.6 and containing 50% by weight of diisocyanate.
(C viscosity of 920 centipoise at ° C). Tactile inspection revealed that the surface brittleness of foam 1 was lower than that of foam 2. Example 2 Polyisocyanurate foams A, B and C were prepared from the following three formulations. Three corresponding foams were also made from the same three formulation compositions except that "polyisocyanate 2" (same as in Example 1) was used instead of "polyisocyanate 1" above. The six foams thus obtained were subjected to an oxygen index test (ASTM 2863), and the following results were obtained. Oxygen index (ASTM2863)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート組成物と多官能性活性水素
化合物とを発泡体形成条件下で反応させることからなり、そのポリイソシアネー
ト組成物は25℃において1000センチポアズ以下の粘度であり、かつ該組成
物がジイソシアネートを20重量%より多く含まず、かつ1分子当り5個よりも
多くのイソシアネート基を有するポリイソシアネートを20重量%より多く含ま
ないことを特徴とする硬質発泡体の製造方法。 2.ポリイソシアネート組成物が、重量基準で0〜20の%ジフェニルメタン
ジイソシアネート、40〜80%のジメチレントリフェニレントリイソシアネー
ト、5〜25%のポリメチレンポリフェニレンテトラー及びペンターイソシアネ
ート及び0〜20%のより高級なポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネー
トを含む特許請求の範囲第1項記載の方法。 3.ポリイソシアネート組成物のNCO含量が32〜33.3重量%である特
許請求の範囲第1項記載の方法。 4.ポリイソシアネート組成物が15重量%より多くのジイソシアネートを含
まない特許請求の範囲第1または2項記載の方法。 5.ポリイソシアネート組成物が、1分子当り5個より多くのイソシアネート
基を有するポリイソシアネートを10重量%より多く含まない特許請求の範囲第
1〜4項のいずれかに記載の方法。 6.多官能性活性水素化合物がポリオール、ポリアミン、水またはこれらの1
種またはそれ以上の混合物である特許請求の範囲第1〜5項のいずれかに記載の
方法。 7.ポリイソシアネート組成物が化学量論量よりも多い量で、三量化触媒と一
緒に使用される特許請求の範囲第1〜6項のいずれかに記載の方法。 8.触媒が、下記式 の塩と、下記式 の塩と、の混合物 (上記式中、Mはアルカリ金属またはテトラアルキルアンモニウムを表わし、Q
は第IIA族金属または亜鉛を表わし、そしてR1、R2及びR3は同一であるか相
異なっていてよく、水素、低級アルキル、シクロアルキル、フェニルまたはアル
キルフェニルを表わす。) からなる特許請求の範囲第7項に記載の方法。 9.NCOインデックスは500よりも大きい特許請求の範囲第8項に記載の
方法。
[Claims] 1. Reacting a polymethylene polyphenyl polyisocyanate composition with a polyfunctional active hydrogen compound under foam-forming conditions, wherein the polyisocyanate composition has a viscosity of less than 1000 centipoise at 25 ° C., and Contains no more than 20% by weight of diisocyanate and no more than 20% by weight of a polyisocyanate having more than 5 isocyanate groups per molecule. 2. The polyisocyanate composition comprises, on a weight basis, 0-20% diphenylmethane diisocyanate, 40-80% dimethylene triphenylene triisocyanate, 5-25% polymethylene polyphenylene tetra- and pentaisocyanate and 0-20% higher 2. The method according to claim 1, which comprises a novel polymethylene polyphenylene polyisocyanate. 3. 2. The process according to claim 1, wherein the NCO content of the polyisocyanate composition is between 32 and 33.3% by weight. 4. 3. The method according to claim 1, wherein the polyisocyanate composition does not contain more than 15% by weight of diisocyanates. 5. 5. The method according to claim 1, wherein the polyisocyanate composition does not contain more than 10% by weight of a polyisocyanate having more than 5 isocyanate groups per molecule. 6. The polyfunctional active hydrogen compound is a polyol, a polyamine, water or one of these.
A method according to any one of claims 1 to 5, which is a mixture of species or more. 7. A process according to any of claims 1 to 6, wherein the polyisocyanate composition is used in a greater than stoichiometric amount with a trimerization catalyst. 8. The catalyst has the following formula And the following formula (Wherein M represents an alkali metal or tetraalkylammonium;
Represents a Group IIA metal or zinc, and R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different and represent hydrogen, lower alkyl, cycloalkyl, phenyl or alkylphenyl. 9. The method of claim 7, wherein the method comprises: 9. 9. The method of claim 8, wherein the NCO index is greater than 500.

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