JP6223431B2 - イソシアヌレート基を有するポリイソシアネートの製造およびそれらの使用 - Google Patents
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Description
R1〜R4のうち二以上の基は一緒になって四員、五員もしくは六員のアルキレン鎖を形成し、または窒素原子と共に、橋かけ要素(bridge member)として追加の窒素原子もしくは酸素原子を含んでもよい五員環または六員環を形成し、または、一緒になって多員の多環系、好ましくは六員の多環系、好ましくは二環系を形成し、多環系は橋かけ要素として一以上の追加の窒素原子、酸素原子、もしくは酸素原子と窒素原子も含んでもよく、
R5はさらに二価のC1〜C12アルキレンであり、任意で、一以上の酸素原子および/または硫黄原子および/または一以上の置換もしくは非置換のイミノ基によって中断されており、あるいは、官能基であるアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ハロゲン、ヘテロ原子、および/またはヘテロ環によって置換される]のラクタムの四置換アンモニウム塩である、前記方法である。
直鎖もしくは分岐した、非置換のC1〜C20アルキル基は例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、2,4,4−トリメチルペンチル、ノニル、ドデシル、エイコシル、デシル、1,1−ジメチルプロピル、1,1−ジメチルブチル、または1,1,3,3−テトラメチルブチルであり、
任意で置換されたC5〜C12−シクロアルキル基は、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、メチルシクロペンチル、ジメチルシクロペンチル、メチルシクロヘキシル、ジメチルシクロヘキシル、ジエチルシクロヘキシル、ブチルシクロヘキシル、メトキシシクロヘキシル、ジメトキシシクロヘキシル、ジエトキシシクロヘキシル、ブチルチオシクロヘキシル、クロロシクロヘキシル、ジクロロシクロヘキシル、ジクロロシクロペンチル、または、飽和もしくは不飽和二環系、例えば、ノルボルニル、もしくはノルボルネニルであり、
任意で置換されたC7〜C10−アラルキル基は例えば、ベンジル、1−フェニルエチル、2−フェニルエチル、α,α−ジメチルベンジル、ベンズヒドリル、p−トリルメチル、1−(p−ブチルフェニル)エチル、o−、m−、もしくはp−クロロベンジル、2,4−ジクロロベンジル、o−、m−、もしくはp−メトキシベンジル、または、o−、m−、もしくはp−エトキシベンジルであり、
任意で置換されたC6〜C12−アリール基は例えば、フェニル、2、3、もしくは4−メチルフェニル、α−ナフチルもしくはβ−ナフチルであり、
任意で置換されたC1〜C20−アルキルは任意で、一以上の、酸素原子および/または硫黄原子、および/または一以上の置換もしくは非置換のイミノ基によって中断され、あるいは、官能基であるアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/またはヘテロ環により置換され、例えば、2−カルボキシエチル、2−シアノエチル、2−シアノプロピル、2−メトキシカルボニルエチル、2−エトキシカルボニルエチル、2−ブトキシカルボニルプロピル、1,2−ジ(メトキシカルボニル)エチル、2−メトキシエチル、2−エトキシエチル、2−ブトキシエチル、ジエトキシメチル、ジエトキシエチル、1,3−ジオキソラン−2−イル、1,3−ジオキサン−2−イル、2−メチル−1,3−ジオキソラン−2−イル、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−イル、2−イソプロポキシエチル、2−ブトキシプロピル、2−オクチルオキシエチル、クロロメチル、2−クロロエチル、トリクロロメチル、トリフルオロメチル、1,1−ジメチル−2−クロロエチル、2−メトキシイソプロピル、2−エトキシエチル、ブチルチオメチル、2−ドデシルチオエチル、2−フェニルチオエチル、2,2,2−トリフルオロエチル、2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシプロピル、4−ヒドロキシブチル、6−ヒドロキシヘキシル、1−ヒドロキシ−1,1−ジメチルメチル、2−ヒドロキシ−2,2−ジメチルエチル、2−フェノキシエチル、2−フェノキシプロピル、3−フェノキシプロピル、4−フェノキシブチル、6−フェノキシヘキシル、2−メトキシエチル、2−メトキシプロピル、3−メトキシプロピル、4−メトキシブチル、6−メトキシヘキシル、2−エトキシエチル、2−エトキシプロピル、3−エトキシプロピル、4−エトキシブチル、または6−エトキシヘキシルであり、
C6〜C12−アリールは任意で、一以上の、酸素原子および/または硫黄原子、および/または一以上の置換もしくは非置換のイミノ基によって中断され、あるいは、官能基であるアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/またはヘテロ環によって置換され、例えば、トリル、キシリル、4−ジフェニル、クロロフェニル、ジクロロフェニル、トリクロロフェニル、ジフルオロフェニル、メチルフェニル、ジメチルフェニル、トリメチルフェニル、エチルフェニル、ジエチルフェニル、イソプロピルフェニル、tert−ブチルフェニル、ドデシルフェニル、メトキシフェニル、ジメトキシフェニル、エトキシフェニル、ヘキシルオキシフェニル、メチルナフチル、イソプロピルナフチル、クロロナフチル、エトキシナフチル、2,6−ジメチルフェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2,6−ジメトキシフェニル、2,6−ジクロロフェニル、4−ブロモフェニル、2−もしくは4−ニトロフェニル、2,4−もしくは2,6−ジニトロフェニル、4−ジメチルアミノフェニル、4−アセチルフェニル、メトキシエチルフェニル、または、エトキシメチルフェニルであり、ならびに、
二価のC1〜C12−アルキレンは任意で、一以上の、酸素原子および/または硫黄原子、および/または一以上の置換もしくは非置換のイミノ基によって中断されており、あるいは、官能基であるアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/またはヘテロ環によって置換され、例えば、メチレン、1,2−エチレン、1,3−プロピレン、1,3−ブチレン、1,4−ブチレン、1,5−ペンチレン、1,5−ヘキシレン、1,6−ヘキシレン、1,8−オクチレン、1,10−デシレン、1,12−ドデシレン、2−オキサ−1,4−ブチレン、3−オキサ−1,5−ペンチレン、または3−オキサ−1,5−ヘキシレンである。
1,4−ジイソシアナトブタン、2−エチル−1,4−ジイソシアナトブタン、1,5−ジイソシアナトペンタン、2−メチル−1,5−ジイソシアナトペンタン、2,2−ジメチル−1,5−ジイソシアナトペンタン、2−プロピル−2−エチル−1,5−ジイソシアナトペンタン、2−ブチル−2−エチル−1,5−ジイソシアナトペンタン、2−アルコキシメチレン−1,5−ジイソシアナトペンタン、3−メチル−1,5−ジイソシアナトペンタン、3−エチル−1,5−ジイソシアナトペンタン、ヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート、1,7−ジイソシアナトヘプタン、1,8−ジイソシアナトオクタン、1,10−ジイソシアナトデカン、1,12−ジイソシアナトドデカン、4,4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン、2,4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン、ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン異性体の混合物、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、ジイソシアナトシクロヘキサン、および1−イソシアナト−3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサンの異性体混合物も挙げられる。
触媒1
カプロラクタム(82質量%)およびカプロラクタムナトリウム(18質量%)(Brueggemanから入手可能なBrueggolen C10)の混合物
触媒2
15.00gのBrueggolen C10を、室温で、15.00gのメタノール中に溶解させた。8.06gの塩化テトラオクチルアンモニウム(Cognis、現在のBASFのAliquat(登録商標) 336)を、8gのメタノール中に溶解させた。二つの透明溶液を、三ツ口フラスコ中、室温で混合し、攪拌した。温度は上昇しなかった。
5分後に、塩化ナトリウムの白色固体が沈殿した。その溶液を、冷蔵庫中で24時間、貯蔵した。
濾過後、カプロラクタム残留分含量を有するトリオクチルアンモニウムカプロラクタムの30質量%溶液が得られた。
15.00gのBrueggolen C10を、室温で、15.00gのメタノール中に溶解させた。
5.26gの塩化ドデシルトリメチルアンモニウムを、5.3gのメタノール中に溶解させた。二つの透明溶液を、三ツ口フラスコ中、室温で混合し、攪拌した。温度は上昇しなかった。
5分後に、塩化ナトリウムの白色固体が沈殿した。その溶液を、冷蔵庫中で24時間、貯蔵した。
濾過後、カプロラクタム残留分含量を有するドデシルトリメチルアンモニウムカプロラクタムの25質量%溶液が得られた。
攪拌器、温度計、および還流冷却器を備え付けた三ツ口フラスコ中に、80℃で400g(2.98mol)のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を入れ、0.48mlの触媒2を添加した。80℃、7時間で、NCO含量は40.4%に低下した。
0.25mlのビス−(2−エチルヘキシルホスフェート)の溶液を添加することにより、反応を停止させた。5mbar、165℃の温度での薄膜蒸留によって、HDIモノマーから反応混合物を精製した。
HDIのイソシアヌレートとウレトジオンの混合物106gが、21.9%のNCO含量および2800mPasの粘度で得られた。
攪拌器、温度計、および還流冷却器を備え付けた三ツ口フラスコ中に、80℃で900g(5.35mol)のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を入れ、0.9mlの触媒3を添加した。60℃、3時間で、NCO含量は39.2%に低下した。
0.75mlのビス−(2−エチルヘキシルホスフェート)の溶液を添加することにより、反応を停止させた。5mbar、165℃の温度での薄膜蒸留によって、HDIモノマーから反応混合物を精製した。
HDIのイソシアヌレートとウレトジオンの混合物186gが、22.6%のNCO含量および1400mPasの粘度で得られた。
攪拌器、温度計、および還流冷却器を備え付けた三ツ口フラスコ中に、80℃で168g(1.00mol)のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を入れ、0.05gの触媒1(Brueggolen C10)を添加した。触媒1の添加時に、反応混合物は濁った。7時間でNCO含量は50%から49.6%に低下したので、全く反応が起こらないわけではなかった。
Claims (10)
- (環状)脂肪族ジイソシアネートを少なくとも部分的に三量化することによって、イソシアヌレートを含むポリイソシアネートを製造する方法であって、
反応を、四置換アンモニウムカチオンとラクタムのアニオンとの塩である、少なくとも一つの三量化触媒の存在下で、行うことを特徴とする方法。 - 使用される前記三量化触媒が、少なくとも一つの式(I)
R1〜R4のうち二以上の基は一緒になって四員、五員もしくは六員のアルキレン鎖を形成し、または、窒素原子と共に、橋かけ要素として追加の窒素原子もしくは酸素原子を含んでもよい五員環または六員環を形成し、または、一緒になって多員の多環系を形成し、多環系は橋かけ要素として一以上の追加の窒素原子、酸素原子、もしくは酸素原子と窒素原子も含んでもよく、ならびに
R5はさらに二価のC1〜C12アルキレンであり、任意で、一以上の酸素原子および/または硫黄原子および/または一以上の置換もしくは非置換のイミノ基によって中断されており、あるいは、官能基であるアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ハロゲン、ヘテロ原子、および/またはヘテロ環によって置換される]のラクタムの四置換アンモニウム塩である、請求項1に記載の方法。 - 前記R1〜R4はそれぞれ独立して、メチル、エチル、2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、デシル、ドデシル、フェニル、α−もしくはβ−ナフチル、ベンジル、シクロペンチル、およびシクロヘキシルからなる群から選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記の基R1〜R4中の炭素原子の合計は、少なくとも11である、請求項2または3に記載の方法。
- 前記R5は、メチレン、1,2−エチレン、1,3−プロピレン、1,3−ブチレン、1,4−ブチレン、1,5−ペンチレン、1,5−ヘキシレン、1,6−ヘキシレン、1,8−オクチレン、1,10−デシレン、1,12−ドデシレン、2−オキサ−1,4−ブチレン、3−オキサ−1,5−ペンチレン、および3−オキサ−1,5−ヘキシレンからなる群から選択される、請求項2〜4の何れか1項に記載の方法。
- アンモニウムカチオンは、テトラオクチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラ−n−ブチルアンモニウム、トリメチルベンジルアンモニウム、トリエチルベンジルアンモニウム、トリ−n−ブチルベンジルアンモニウム、トリメチルエチルアンモニウム、トリメチルオクチルアンモニウム、トリメチルデシルアンモニウム、トリメチルドデシルアンモニウム、ベンジルジメチルオクチルアンモニウム、ベンジルジメチルデシルアンモニウム、ベンジルジメチルドデシルアンモニウム、トリ−n−ブチルエチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、トリ−n−ブチルメチルアンモニウム、ジイソプロピルジエチルアンモニウム、ジイソプロピルエチルメチルアンモニウム、ジイソプロピルエチルベンジルアンモニウム、N,N−ジメチルピペリジニウム、N,N−ジメチルモルホリニウム、N,N−ジメチルピペラジニウム、およびN−メチルジアザビシクロ[2.2.2]オクタンからなる群から選択される、請求項1〜5の何れか1項に記載の方法。
- アンモニウムカチオンは、2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム、2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム、2−ヒドロキシエチルトリエチルアンモニウム、2−ヒドロキシプロピルトリエチルアンモニウム、2−ヒドロキシエチルトリ−n−ブチルアンモニウム、2−ヒドロキシプロピルトリ−n−ブチルアンモニウム、2−ヒドロキシエチルジメチルベンジルアンモニウム、2−ヒドロキシプロピルジメチルベンジルアンモニウム、N−(2−ヒドロキシエチル)、N−メチルモルホリニウム、N−(2−ヒドロキシプロピル)、N−メチルモルホリニウム、および3−ヒドロキシキヌクリジンからなる群から選択される、請求項1〜5の何れか1項に記載の方法。
- 前記ラクタムが、γ−ブチロラクタム、δ−バレロラクタム、ε−カプロラクタム、および6−メチル−ε−カプロラクタムからなる群から選択される、請求項1〜7の何れか1項に記載の方法。
- 前記(環状)脂肪族ジイソシアネートが、ヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート、2−ブチル−2−エチル−1,5−ジイソシアナトペンタン、1−イソシアナト−3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、4,4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン、2,4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン、およびジイソシアナトジシクロヘキシルメタン異性体の混合物からなる群から選択される、請求項1〜8の何れか1項に記載の方法。
- 三量化の所望の程度が達成されるまで前記(環状)脂肪族ジイソシアネートを反応させ、および次いで三量化触媒を失活剤で失活させることにより三量化反応を終わらせる、請求項1〜9の何れか1項に記載の方法。
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