JP5478096B2 - トリマー型のポリイソシアネートの製造 - Google Patents
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Description
R1は、必要に応じてモノ−またはポリ不飽和および/またはモノ−またはポリ−C1〜C20アルキル−またはアルコキシ−置換されている、非環式または環式の脂肪族C1〜C50基であり、および
R2およびR3は、リン原子と、および必要に応じてR1と共に、必要に応じてモノ−またはポリ−C1〜C20アルキル−またはアルコキシ−置換されている、多環式および/またはモノ−またはポリ不飽和の脂環式C2〜C20基を示す〕
で示されるヘテロ環式触媒の存在下において少なくとも1つの脂肪族および/または脂環式のイソシアネートを反応させることを含んでなる、脂肪族および/または脂環式のイソシアネートからポリイソシアネートを製造する方法である。
R1が、必要に応じてモノ−またはポリ−C1〜C8アルキル−またはアルコキシ−置換されている非環式または環式の脂肪族C1〜C12基であり、および
R2およびR3が、リン原子と共に、必要に応じてモノ−またはポリ−C1〜C20アルキル−またはアルコキシ−置換されている、および/または二環式である、飽和脂環式C4〜C6基を示す、
上記の方法である
R1は、モノ−またはポリ不飽和および/またはモノ−またはポリ−C1〜C20アルキル−またはアルコキシ−置換されていてよい非環式または環式の脂肪族C1〜C50基であり、および
R2およびR3は、互いに、およびリン原子と、ならびに適切な場合にはR1と、モノ−またはポリ−C1〜C20アルキル−またはアルコキシ−置換されている、多環式および/またはモノ−またはポリ不飽和であってよい脂環式C2〜C20基を形成する〕
で示されるヘテロ環式の触媒として用いられる、予め遊離しているイソシアネート基から形成された構造の全ての型の合計を基準として、60mol%を越え、好ましくは70mol%を越え、特に75mol%を越える形成されたポリイソシアネート中のイソシアヌレート構造およびイミノオキサジアジンジオン構造の分率、および25mol%未満のウレットジオン構造の分率、および5mol%未満のカルボジイミド構造およびウレトンイミン構造の分率を有する、脂肪族および/または脂環式のイソシアネートからのポリイソシアネートの製造方法を提供する。
R1は、モノ−またはポリ不飽和および/またはモノ−またはポリ−C1〜C8アルキル−またはアルコキシ−置換されていてよい非環式または環式の脂肪族C1〜C50基であり、および
R2およびR3は、互いに、およびリン原子と、モノ−またはポリ−C1〜C20アルキル−またはアルコキシ−置換されていても、および/または二環式であってもよい脂環式C2〜C20基を形成する。
R1は、モノ−またはポリ−C1〜C8アルキル−またはアルコキシ−置換されていてよい非環式または環式の脂肪族C1〜C12基であり、および
R2およびR3は、互いに、およびリン原子と、モノ−またはポリ−C1〜C20アルキル−またはアルコキシ−置換されていても、および/または二環式であってもよい飽和脂環式C4〜C6基を形成する。
25ml攪拌容器に室温で窒素下で2.0g(18.5mmol)の1,5−シクロオクタジエン(Aldrich、82018 Taufkirchen、独国)、71mgのアゾ−ビス−イソバレロニトリル(VAZO 67、Aldrich、82018 Taufkirchen、独国)およびトルエン中のモノシクロペンチルホスフィンの50%濃度溶液3.8g(Cytec)を投入した。次いで、該初期投入を攪拌しながら80℃の浴温まで加熱した。24時間後、これを室温に冷却し、さらに71mgのAIBNで処理し、80℃の浴温でさらに24時間、攪拌しながら加熱した。次いで、これを2.3gのシクロペンチルフォーバン異性体混合物(理論60%;沸点:0.05mbarで95℃)を与えながら真空蒸留によって後処理した。
まず、20g(0.12mol)の新たに蒸留したHDI(Bayer MaterialScience、51368 Leverkusen、独国)を1時間、溶解ガスを除去するために60℃で減圧下(0.1mbar)で攪拌し、次いで、乾燥窒素でブランケットし、30℃で0.16g(1.5mmol)の1−メチルホスホランと混合した。進行する反応の尺度として屈折率の上昇を監視した(表2)。
不活性ガス装置(窒素/真空)、還流冷却器および温度計に接続し、攪拌器を有し、外部循環により30℃で加熱した、二重壁の平断面を有する容器(Planschliffgefaess)中に600mlのHDIを導入し、脱気した。窒素ブランケット後、1.48g(10mmol)の触媒IIを添加し、該混合物を30℃で表4に示した時間攪拌した。空中酸素を有する反応混合物の混入を除外するために、サンプリングを行わず、蒸留処理を約7時間の反応時間後、あらかじめ触媒を失活させずに行った。処理を、上流予備蒸発器(PE)を有する短経路蒸発器(SPE)型の薄膜蒸発器中において真空蒸留によって行い(蒸留データ:圧力:0.08mbar、PE温度:120℃、ME温度:140℃、蒸留時間:約1時間)、未反応モノマーを蒸留液として活性触媒と共に分離し、低モノマーポリイソシアネート樹脂を底部生成物として分離した(開始実験:実施例2−0)。
不活性ガス装置(窒素/真空)、還流冷却器および温度計に接続し、攪拌器を有し、外部循環により40℃で加熱した、二重壁の平断面を有する容器中に500mlのHDIを導入し、脱気した。窒素ブランケット後、0.59g(3mmol)の触媒IIIを添加し、該混合物を40℃で表5に示した時間攪拌した。空中酸素を有する反応混合物の混入を除外するために、サンプリングを行わず、蒸留処理を約15時間の反応後、あらかじめ触媒を失活させずに行った。処理を、上流予備蒸発器(PE)を有する短経路蒸発器(SPE)型の薄膜蒸発器(蒸留データ:圧力:0.08mbar、PE温度:140℃、ME温度:150℃、蒸留時間:約1時間)中において真空蒸留によって行い、未反応モノマーを蒸留液として活性触媒と共に分離し、低モノマーポリイソシアネート樹脂を底部生成物として分離した(開始実験:実施例3−0)。
20g(0.12mol)の新たに蒸留したHDIを、60℃で減圧下(0.1mbar)、溶解ガスを除去するために1時間攪拌し、次いで乾燥窒素でブランケットし、70℃で0.13g(0.31mmol)のエイコシルフォーバン、異性体混合物と混合した。進行する反応の尺度として屈折率の上昇を監視した(表8)。
開鎖トリアルキルホスフィンによる触媒作用(本発明ではない)
まず、いずれの場合にも200g(1.19mol)の新たに蒸留したHDIを、60℃で、減圧下(0.1mbar)で溶解ガスを除去するために1時間攪拌し、次いで乾燥窒素でブランケットし、
比較例1)と2)60℃、
比較例2)120℃、および
比較例3)180℃で
いずれの場合にも0.75g(3.7mmol)のトリ−n−ブチルホスフィン(TBP、Cytec)と混合し、得られた混合物を表10に示した粗製溶液の屈折率に達するまで窒素雰囲気下で反応させた。次いで、いずれの場合にも4g(26mmol)のメチルp−トルエンスルホネートを添加し、次いで80℃で1時間攪拌することによって、明らかに該混合物の屈折率が変化しないことから、進行中の反応を確実に抑止(「停止」)した(表10、nD 20 (停止)を参照されたい)。
開鎖トリアルキルホスフィン、脂肪族および芳香族のジイソシアネートの混合物による触媒作用(本発明ではない)
まず、新たに蒸留したHDI260g(1.5mol)と新たに蒸留したTDI(2,4異性体と2,6異性体の比が4:1である混合物)130g(0.75mol)の混合物を60℃で、減圧下(0.1mbar)で溶解ガスを除去するために1時間攪拌し、次いで乾燥窒素でブランケットし、60℃で80mg(0.4mmol)のTBPと混合した。表11に示した粗製溶液の屈折率に達した後、15mg(0.47mmol)の元素硫黄を添加し、次いで1時間60℃で攪拌することによって、明らかに混合物(表11、nD 20(停止)を参照されたい)の屈折率が変化しないことから、進行中の反応を確実に抑止(「停止」」)し、該混合物を分析した。
部分的な芳香族的置換ならびに立体障害三価リン化合物による触媒作用(本発明ではない)
いずれの場合にも100gのHDIを、30℃で1時間、減圧下(0.5mbar)で攪拌しながら脱気し、窒素ブランケットし、次いでまず攪拌しながら、いずれの場合にも0.1mol%(導入した初期HDIに基づく)の以下のリン化合物と混合した:
6)ジメチルフェニルホスフィン
7)1−フェニル−3−メチルホスホール−3−エン
8)トリ(tert−ブチル)ホスフィン、および
9)トリ(イソプロピル)ホスフィン。
本発明の好ましい態様は、以下を包含する。
[1] 脂肪族および/または脂環式のイソシアネートからポリイソシアネートを製造する方法であって、形成された構造の全ての型の合計を基準として、形成されたポリイソシアネート中のイソシアヌレート構造およびイミノオキサジアジンジオン構造の分率が60mol%を越え、ウレットジオン構造の分率が25mol%未満であり、およびカルボジイミド構造およびウレトンイミン構造の分率が5mol%未満であり、式(I):
R 1 は、必要に応じてモノ−またはポリ不飽和および/またはモノ−またはポリ−C 1 〜C 20 アルキル−またはアルコキシ−置換されている、非環式または環式の脂肪族C 1 〜C 50 基であり、および
R 2 およびR 3 は、リン原子と、必要に応じてR 1 と共に、必要に応じてモノ−またはポリ−C 1 〜C 20 アルキル−またはアルコキシ−置換されている、多環式および/またはモノ−またはポリ不飽和の脂環式C 2 〜C 20 基を示す〕
で示されるヘテロ環式触媒の存在下において少なくとも1つの脂肪族および/または脂環式イソシアネートを反応させることを含んでなる、前記方法。
[2] 式(I)において、
R 1 は、必要に応じてモノ−またはポリ−C 1 〜C 8 アルキル−またはアルコキシ−置換されている、非環式または環式の脂肪族C 1 〜C 12 基であり、および
R 2 およびR 3 は、リン原子と共に、必要に応じてモノ−またはポリ−C 1 〜C 20 アルキル−またはアルコキシ−置換され、および/または二環式である、飽和脂環式C 4 〜C 6 基を示す、
[1]に記載の方法。
[3] 式(I)で示される前記触媒は、1−メチル−1−ホスホラン、1−エチル−1−ホスホラン、1−プロピル−1−ホスホラン、1−ブチル−1−ホスホラン、1−ペンチル−1−ホスホラン、1−ヘキシル−1−ホスホラン、1−オクチル−1−ホスホラン、9−メチル−9−ホスファビシクロノナン、9−エチル−9−ホスファビシクロノナン、9−プロピル−9−ホスファビシクロノナン、9−ブチル−9−ホスファビシクロノナン、9−ペンチル−9−ホスファビシクロノナン、9−ヘキシル−9−ホスファビシクロノナン、9−オクチル−9−ホスファビシクロノナン、9−ドデシル−9−ホスファビシクロノナン、9−エイコシル−9−ホスファビシクロノナンまたはこれらの混合物からなる群から選択される、[1]に記載の方法。
[4] 前記少なくとも1つの脂肪族および/または脂環式のイソシアネートを、0〜150℃の範囲の温度で、式(I)で示されるヘテロ環式触媒の存在下において反応させる、[1]に記載の方法。
[5] 前記少なくとも1つの脂肪族および/または脂環式のイソシアネートを、不活性ガス雰囲気下で、式(I)で示されるヘテロ環式触媒の存在下において反応させる、[1]に記載の方法。
Claims (3)
- 脂肪族および/または脂環式のイソシアネートからポリイソシアネートを製造する方法であって、形成された構造の全ての型の合計を基準として、形成されたポリイソシアネート中のイソシアヌレート構造およびイミノオキサジアジンジオン構造の分率が60mol%を越え、ウレットジオン構造の分率が25mol%未満であり、およびカルボジイミド構造およびウレトンイミン構造の分率が5mol%未満であり、式(I):
R1は、非環式または環式の脂肪族C1〜C50基であり、および
R2およびR3は、リン原子と共に、脂環式C2〜C20基を示す〕
で示されるヘテロ環式触媒の存在下において少なくとも1つの脂肪族および/または脂環式イソシアネートを反応させることを含んでなる、前記方法。 - 式(I)において、
R1は、非環式または環式の脂肪族C1〜C12基であり、および
R2およびR3は、リン原子と共に、飽和脂環式C4〜C6基を示す、
請求項1に記載の方法。 - 式(I)で示される前記触媒は、1−メチル−1−ホスホラン、1−エチル−1−ホスホラン、1−プロピル−1−ホスホラン、1−ブチル−1−ホスホラン、1−ペンチル−1−ホスホラン、1−ヘキシル−1−ホスホラン、1−オクチル−1−ホスホラン、9−メチル−9−ホスファビシクロノナン、9−エチル−9−ホスファビシクロノナン、9−プロピル−9−ホスファビシクロノナン、9−ブチル−9−ホスファビシクロノナン、9−ペンチル−9−ホスファビシクロノナン、9−ヘキシル−9−ホスファビシクロノナン、9−オクチル−9−ホスファビシクロノナン、9−ドデシル−9−ホスファビシクロノナン、9−エイコシル−9−ホスファビシクロノナンまたはこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
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