JP6594297B2

JP6594297B2 - ハロゲン化オレフィン発泡剤を含有する安定化ポリウレタンポリオールブレンド

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Publication number: JP6594297B2
Application number: JP2016516691A
Authority: JP
Inventors: ベンジャミン・ビン・チェン; ジョセフ・エス・コスタ
Original assignee: アーケマ・インコーポレイテッド
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2019-10-23
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: BR112015029728B1; EP3004226A1; CA2913764C; CN105264000B; JP2016520701A; KR20160016867A; US20190119461A1; MX2015016372A; KR102292151B1; CN105264000A; CA2913764A1; WO2014193689A1; BR112015029728A2; EP3004226A4; US20160130416A1

Description

本発明は、ハイドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ）ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄなどの、低地球温暖化係数（ＧＷＰ）またはハロゲン化オレフィン発泡剤の存在下でのポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォーム触媒としての置換イミダゾールおよび／またはその誘導体に関する。より具体的には、本発明は、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾールおよび／またはその誘導体を含む触媒組成物に関する。本発明はさらに、安定なプレブレンド調合物および結果として生じるポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームに関する。

硬質ポリウレタン（ＰＵＲ）またはポリイソシアヌレート（ＰＩＲ）フォームは、それが１９５０年代後半に鉱物繊維に取って代わるために先ず使用され、絶縁体および構造支持体の両方を提供して以降、建築および建設ならびに電化製品産業の不可欠な部分であった。フルオロカーボン発泡剤の使用は、必要な膨張を提供したが、より重要なことには、秀でた絶縁特性をフォームに提供した。

しかし、フルオロカーボンは問題なしではなかった。１９７０年代中頃に、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）が上層大気中のオゾン層に影響を及ぼすことが発見された。このようにして、モントリオール議定書によって１９９０年代中頃にＣＦＣの段階的廃止がスタートして、これらの材料のより高いレベルの監視および規制が始まった。その段階的廃止以降、硬質ポリウレタンフォーム業界は、常に変化する異なる発泡剤の入手可能性および使用の変動期に直面している。これらの規制は、新しい発泡剤が許容できるように機能する、かつ、製品が様々な規制に適合することを確保する必要性のためにシステム供給業者およびフォーム製造業者にかなりの費用負担を課してきたが、業界は、製品の特性および性能属性の理解をはるかにより大きく深めながら、これらの変化に対応し続けている。この同じ期間中に、エネルギー消費に関して同様に監視されるようになった。１９７０年代および１９８０年代後半に、幾つかの州が、家庭用冷蔵庫に関するエネルギー効率基準を導入した。それから１９９０年に、エネルギー省は、家庭冷蔵に関する連邦最低エネルギー性能基準（ＭｉｎｉｍｕｍＥｎｅｒｇｙＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｔａｎｄａｒｄｓ（ＭＥＰＳ））を導入した。そのとき以降、これらの基準は、より厳しいエネルギー要件を添えて定期的に更新されている。

熱硬化フォームのための現在使用されている発泡剤は、比較的高い地球温暖化係数を有する、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ、および引火性であり、かつエネルギー効率が低い、ペンタン異性体などの炭化水素を含む。それ故、新規な代わりの発泡剤が探求されつつある。ハイドロフルオロプロペンおよび／またはハイドロクロロフルオロプロペンなどのハロゲン化ハイドロオレフィン材料は、ＨＦＣの代替品として関心をもたれている。下層大気におけるこれらの材料の固有の化学的不安定性は、低い地球温暖化係数および所望のゼロまたはほぼゼロのオゾン層破壊特性を提供する。

ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームのための成分をプレブレンド調合物で提供することは多くの用途において便利である。最も典型的には、フォーム調合物は、２つの成分へとプレブレンドされる。ポリイソシアネートおよび任意選択のイソシアネート相溶性原材料は、一般にＡ側成分と言われる、第１成分を構成する。ポリオールまたはポリオールの混合物、界面活性剤、触媒、発泡剤、および他のイソシアネート反応性および非反応性成分は、一般にＢ側成分と言われる、第２成分を構成する。したがって、ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームは、ブロック、スラブ、ラミネート、現場注入パネルおよび他の品目、スプレー適用フォーム、フロスなどを形成するために小製造については手動混合または、好ましくは、機械混合技法によってのどちらかでＡ側およびＢ側成分を一緒にすることによって容易に製造される。

ＨＦＯ−１２３４ｚｅおよびＨＣＦＯ−１２３３ｚｄなどのある種のハイドロハロオレフィンを含有する、Ｂ側組成物は貯蔵寿命の低下を示すことが分かった。ポリオールプレミックス組成物がハロゲン化オレフィン発泡剤を含有し、そしてＢ側がポリイソシアネート、Ａ側と混合される前に熟成される場合、フォームはより低い品質のものであり、フォームの形成中に崩壊さえする場合もあることが分かった。本発明者らは、不十分なフォーム構造が、発泡剤の部分的な分解そして、その後に、Ｂ側に典型的には存在する高分子シリコーン界面活性剤の望ましくない変性をもたらす、ある種の触媒と、ＨＦＯ−１２３４ｚｅおよびＨＣＦＯ−１２３３ｚｄなどの、ある種のハイドロハロオレフィンとの反応に起因することを見いだした。

この問題を克服するための一方法は、発泡剤、界面活性剤、および触媒を分離し、そしてＡ側またはＢ側成分とは別個の流れを用いてそれらを導入することであり得よう。しかし、そのような再調合またはプロセス変更は好ましい解決策ではない。本発明者らは、発泡剤に対してより低い反応性を有する触媒を利用するというより有利な方法を発見した。

ポリウレタン化学のための一般に使用される触媒は、２つの幅広いカテゴリー：アミン化合物および金属塩へ分類することができる。アミン触媒は、それらが、多官能性イソシアネートがポリオールと反応してポリウレタンを形成する、重合反応（ゲル化触媒作用）を推進するか、イソシアネートが水と反応してポリウレアおよび二酸化炭素を形成する、発泡触媒作用（ガス生成触媒作用）を推進するかどうかに基づいて一般に選択される。アミン触媒はまた、イソシアネート三量化反応を推進することができる。幾つかのアミン触媒はすべての３つの反応をある程度推進するため、それらは多くの場合、それらが１つの反応に対して別の反応よりもどの程度有利に作用するかに基づいて選択される。

米国特許出願公開第２００９／００９９２７４号明細書は、ハイドロハロオレフィンと低い反応性を有する立体障害のあるアミンの使用を開示している。パラグラフ［００３１］、［００３２］、および［００３３］において、イミダゾール、ｎ−メチルイミダゾール、および、１，２−ジメチルイミダゾールが有用な立体障害のあるアミンとして引用された。立体障害のあるアミンはゲル化触媒であることが知られている。ゲル化触媒は、それらが発泡すなわちウレア反応よりもゲル化すなわちウレタン反応を触媒するのにより高い選択性を有することを特徴とする。そのような触媒は、それらがイソシアネートの方へ水を活性化することができないため、高い濃度の水を含有する系で十分に機能しないと予期される。したがって、立体障害のあるアミンは、ゲル化触媒として良好な機能性を有するが、バランスの取れた発泡およびケル化触媒作用を必要とするポリウレタン系においては十分に機能しない。そのような系においては、必要な反応性を維持するために、使用される触媒の量は増やされなければならない。さらに、典型的に使用されるアミン触媒はポリマーフォームに化学結合していないため、触媒は、健康悪影響を引き起こす可能性がある揮発性有機化合物（ＶＯＣ）としてポリマーフォームから最終的に離れるであろう。こうして、熱硬化性フォームブレンドの安定化方法、結果として生じる安定なプレミックスブレンド調合物、および良好なフォーム構造を有する環境にやさしいポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームが依然として非常に望ましい。

Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒および／またはそれらの誘導体が従来の触媒よりも少ないハイドロハロオレフィンとの反応性を有し、かつ立体障害のあるアミン触媒よりも良好な触媒性能を有することが今回発見された。具体的には、Ｃ２以上の置換基をＮ１窒素に有するイミダゾールを含む触媒組成物が、バランスの取れた触媒活性をまた提供しながら、ハロゲン化オレフィン発泡剤を有するブレンドなどの、熱硬化性フォームブレンドにおける安定なポリオールプレミックスＢ側を提供することが今回発見された。この安定化方法は、プレミックスの貯蔵寿命を延ばし、かつ得られたフォームのフォーム特性を向上させることが分かった。

したがって、Ｃ２以上の置換基をＮ１窒素に有する置換イミダゾールを含む触媒組成物は、ポリオールＢ側プレミックスブレンドの成分として、従来の触媒の、ならびにジメチルシクロヘキシルアミン（ＤＭＣＨＡ）およびペンタメチルジエチルトリアミン（ＰＭＤＥＴＡ）などの、立体障害のあるアミン触媒の有利な代替品である。本発明の方法はプレミックスブレンドを意外にも安定させ、長い貯蔵寿命を提供し、バランスの取れた触媒活性を提供することが分かり。本発明の得られたフォームは向上したフォーム特性を有することが分かり、低いまたはゼロオゾン層破壊係数、より低い地球温暖化係数、低いＶＯＣ含有量、および低い毒性という要求を満たし、それによってそれらを環境にやさしいものにするために用いることができる。

一実施形態においては、本発明は、ハロゲン化オレフィン発泡剤、ポリオール、界面活性剤、およびＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒を含む触媒組成物を含むポリオールＢ側プレミックス組成物を提供する。別の実施形態においては、本発明は、ハロゲン化オレフィン発泡剤、ポリオール、界面活性剤、およびＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒を含む触媒組成物を含むポリオールＢ側プレミックス組成物を提供する。触媒組成物は、２つ以上のアミン触媒を含んでもよい。そのような場合には、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒は好ましくは、アミン触媒の合計の５０重量％超を占める。すなわち、２つ以上のアミン触媒が存在する場合、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する１つ以上の置換イミダゾール触媒は、合計で、触媒組成物中のアミン触媒の５０重量％未満を占める。

発泡剤は、ハロゲン化ハイドロオレフィンを、任意選択的に、炭化水素、アルコール、アルデヒド、ケトン、エーテル／ジエーテル、もしくはＣＯ₂発生材料、またはそれらの組み合わせなどの共発泡剤と組み合わせて含んでもよい。界面活性剤は、シリコ−ンまたは非シリコーン界面活性剤であってもよい。幾つかの実施形態においては、本発明は、たとえば、アルカリ土類カルボキレート、アルカリカルボキシレ−ト、ならびにビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、およびバリウム（Ｂａ）のカルボキシレ−トなどの、金属塩をさらに含んでもよい。これらの金属塩は、典型的なポリオールプレミックス中へ容易に調合することができる。

別の実施形態においては、本発明は、（ａ）ポリイソシアネートおよび、任意選択的に、イソシアネート相溶性原材料、Ａ側と；（ｂ）ハロゲン化オレフィン発泡剤、ポリオール、界面活性剤、およびＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒を含む触媒組成物を含むポリオールプレミックス組成物とを含む安定化熱硬化性フォームブレンドを提供する。少なくとも１つの実施形態においては、安定化熱硬化性フォームブレンドの触媒組成物は、２つ以上のアミン触媒を含んでもよい。そのような場合には、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒は好ましくは、アミン触媒の合計の５０重量％超を占める。

さらなる実施形態においては、本発明は、（ａ）ポリイソシアネートおよび、任意選択的に、イソシアネート相溶性原材料と；（ｂ）ハロゲン化オレフィン発泡剤、ポリオール、界面活性剤、およびＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒を含む触媒組成物を含むポリオールプレミックス組成物とを組み合わせる工程を含む熱硬化性フォームブレンドの安定化方法である。少なくとも１つの実施形態においては、ポリオールプレミックスの触媒組成物は、２つ以上のアミン触媒を含んでもよい。そのような場合には、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒は、アミン触媒の合計の５０重量％超を占める。

Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒は従来の触媒よりも少ないハロゲン化オレフィン発泡剤との反応性を有することが意外にも発見された。Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒はまた、立体障害のあるアミン触媒などの、他の触媒よりも良好な触媒性能を有することが意外にも分かった。ポリオールプレミックスブレンド組成物でのＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒の使用は、貯蔵寿命安定性のより長い熱硬化ブレンド組成物を意外にも生成した。本発明の発明者らは、たとえば、アルカリ土類カルボキシレ−ト、アルカリカルボキシレ−ト、ならびにビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、およびバリウム（Ｂａ）のカルボキシレ−トなどの、金属塩が良好なフッ化水素酸（ＨＦ）捕捉剤活性を有し、かつ置換イミダゾールアミン触媒の安定化効果を増大させることをさらに見いだした。たとえば、１つ以上の官能性カルボキシル基を有する金属塩がＨＦ捕捉剤として用いられてもよい。そのような金属塩としては、たとえば、ギ酸マグネシウム、安息香酸マグネシウム、オクタン酸マグネシウム、ギ酸カルシウム、オクタン酸カルシウム、オクタン酸亜鉛、オクタン酸コバルト、オクタン酸第一スズ、およびジブチルスズジラウレート（ＤＢＴＤＬ）が挙げられてもよい。任意選択的に、溶媒が、ポリオールブレンド組成物と混合するための金属塩を溶解させるために利用されてもよい。さらに、ポリオールプレミックスブレンド組成物をポリイソシアネートと混合することにより、本発明に従って製造されたフォームが、泡崩壊がほとんどないかまたはまったくない一様な気泡構造を有することは意外であり、予想外である。

ポリウレタン発泡は、一般にＨＣＦＯ−１２３３ｚｄと言われる、ハイドロクロロフルオロオレフィン１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンなどのハロゲン化オレフィン発泡剤を使用することによって研究された。ポリウレタンフォーム用のブレンドは、典型的には、ポリオール、界面活性剤、アミン触媒、ハロゲン化オレフィン、および二酸化炭素（ＣＯ₂）発生材料を含む。本発明に使用される、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒が、経時的にフォームブレンドの安定性の向上をもたらすことが今回意外にも見いだされた。さらに、得られたフォームは、泡崩壊がほとんどないかまたはまったくない一様な気泡構造を有することが意外にも分かった。さらに、フォームブレンドは、アルカリ土類塩などの、金属塩も使用されるときに予想外のさらに向上した安定性を示した。

理論に縛られることなく、２成分系、とりわけＨＣＦＯ−１２３３ｚｄなどのハロゲン化オレフィン発泡剤を使用するものの貯蔵寿命安定性の低下という問題は、ハロゲン化オレフィンとアミン触媒との反応に関係していると考えられる。この反応は、シリコ−ン界面活性剤をその場で攻撃するフッ化水素酸（ＨＦ）を生成する。この副反応は、水素、フッ素、およびケイ素核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルならびにガスクロマトグラフィー−質量分析法（ＧＣ−ＭＳ）によって確認された。この影響は、ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄハロゲン化オレフィンのＣ₁へのアミン触媒の求核攻撃としてまとめることができる。本発明は、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒を使用することで、ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄハロゲン化オレフィンとアミン触媒との反応性を低下させることによって、そのような有害な相互作用を低減する。オレフィンの分解の減少は、本発明のＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒の構造に関係していると考えられる。

この影響を克服する公知の方法は、フッ化水素酸の捕捉剤として機能する様々な安定剤の使用に焦点を合わせてきた。これらの安定剤としては、とりわけ、アルケン、ニトロアルカン、フェノール類、有機エポキシド、アミン、ブロモアルカン、ブロモアルコール、およびアルファ−メチルスチレンが挙げられる。最近になって、方法は、立体障害のあるアミンおよび有機酸の使用に焦点を合わせてきたが、これらは触媒活性を犠牲にする。

本発明の発明者らは、従来の触媒よりも、ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅおよび／またはＺ）ならびにＨＦＯ１２３４ｚｅ（Ｅおよび／またはＺ）などの、ハロゲン化オレフィンとの著しく低下した反応性と、立体障害のあるアミン触媒よりも良好な触媒活性とを有することが分かった、Ｎ−ヒドロキシプロピル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシプロピル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシプロピル−２−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、および、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−メチルイミダゾールなどの、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒の有利な使用を今回発見した。本発明の発明者らは、たとえば、アルカリ土類カルボキシレ−ト、アルカリカルボキシレ−ト、ならびにビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、およびバリウム（Ｂａ）のカルボキシレ−トなどの、金属塩が良好なフッ化水素酸（ＨＦ）捕捉剤活性を有し、かつＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒の安定化効果を増大させることをさらに見いだした。たとえば、１つ以上の官能性カルボキシル基を有する金属塩がＨＦ捕捉剤として用いられてもよい。そのような金属塩としては、たとえば、ギ酸マグネシウム、安息香酸マグネシウム、オクタン酸マグネシウム、ギ酸カルシウム、オクタン酸カルシウム、オクタン酸亜鉛、オクタン酸コバルト、オクタン酸第一スズ、およびジブチルスズジラウレート（ＤＢＴＤＬ）が挙げられてもよい。

本発明はしたがって、ハロゲン化オレフィン発泡剤、ポリオール、界面活性剤、およびＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒を含む触媒組成物を含む、ポリオールプレミックス組成物、Ｂ側を提供する。別の実施形態においては、本発明は、ハロゲン化オレフィン発泡剤、ポリオール、界面活性剤、およびＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒を含む触媒組成物を含むポリオールプレミックス組成物を提供する。触媒組成物は、２つ以上のアミン触媒を含んでもよい。そのような場合には、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒は好ましくは、アミン触媒の合計の５０重量％超を占める。すなわち、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する１つ以上の置換イミダゾール触媒は、合計で、触媒組成物中の全アミン触媒の５０重量％超である。

別の実施形態においては、本発明は、（ａ）ポリイソシアネートおよび、任意選択的に、イソシアネート相溶性原材料、Ａ側と；（ｂ）ポリオールプレミックス、Ｂ側組成物とを含む安定化熱硬化性フォームブレンドを提供する。その上別の実施形態においては、本発明は、（ａ）ポリイソシアネートおよび、任意選択的に、イソシアネート相溶性原材料と；（ｂ）ポリオールプレミックス組成物とを組み合わせる工程を含む、熱硬化性フォームブレンドの安定化方法である。本方法による混合物は、ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームを形成するために使用することができる安定な発泡性の熱硬化性組成物を生成する。

ポリウレタン化学のために一般に使用される触媒は、２つの幅広いカテゴリー：アミン化合物および有機金属塩へ大まかに分類することができる。従来のアミン触媒はこれまで、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）、ジメチルシクロヘキシルアミン（ＤＭＣＨＡ）、およびジメチルエタノールアミン（ＤＭＥＡ）などの、第三級アミンであった。アミン触媒は、それらがゲル化反応かそれとも発泡反応を推進するかに基づいて一般に選択される。ゲル化反応においては、多官能性イソシアネートはポリオールと反応してポリウレタンを形成する。発泡反応においては、イソシアネートは水と反応してポルウレアおよび二酸化炭素を形成する。アミン触媒はまた、イソシアネート三量化反応を推進することができる。これらの反応は異なる速度で起こり；反応速度は、温度、触媒レベル、触媒タイプおよび様々な他の因子に依存する。しかし、高品質フォームを製造するために、競合するゲル化および発泡反応の速度は、適切にバランスさせなければならない。

本発明のＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒としては、エチル、プロピル基、および類似の基などの置換基を有するそれらのイミダゾールが挙げられる。好ましくは、基の１つは、エーテルおよび／またはヒドロキシル基をさらに含有する。たとえば、置換イミダゾール触媒は、アルカノール置換イミダゾールまたはエーテル含有置換イミダゾールであってもよい。一実施形態においては、触媒分子中に存在するイミダゾール基のすべてが第三級アミン基である。本触媒は、一実施形態においては、少なくとも１つの酸素原子を好ましくは含有してもよく；これらの酸素原子は、エーテル基、ヒドロキシル基またはエーテル基およびヒドロキシル基の両方の形態で存在してもよい。たとえば、式：
（式中、Ｒ１は、Ｃ２〜Ｃ１０アルキル基、または−Ｃ_nＨ_2n-1（ＯＨ）Ｒ’１、または−Ｃ_nＨ_2nＯＣ_mＨ_2m-1（ＯＨ）Ｒ’１、またはＣ２〜Ｃ１０のアルケニル、またはＣ７〜Ｃ１７のアリールであり；ここで、Ｒ’１は、Ｈ、または直鎖、分岐、もしくは環状のＣ１〜Ｃ８のアルキル基、またはＣ２〜Ｃ１０のアルケニル、またはＣ７〜Ｃ１７のアリールであり；ｎおよびｍはそれぞれ独立して１〜６である。Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、Ｈ、またはＯＨ、または直鎖、もしくは分岐のＣ１〜Ｃ１０アルキル基、もしくは環状の、または−Ｃ_nＨ_2n-1（ＯＨ）Ｒ’１、または−Ｃ_nＨ_2nＯＣ_mＨ_2m-1ＯＨ）Ｒ’１またはＣ２〜Ｃ１０のアルケニル、またはＣ７〜Ｃ１７のアリールであり；ここで、Ｒ’１は、Ｈ、または直鎖、もしくは分岐のＣ１〜Ｃ８アルキル基、もしくは環状の、またはＣ２〜Ｃ１０のアルケニル、またはＣ７〜Ｃ１７のアリールであり、ｎおよびｍはそれぞれ独立して１〜６である）
のイミダゾールである。

上記の通り、触媒は、フォーム形成中にゲル化および発泡反応を制御するおよびバランスさせるように機能する。第三級アミン触媒は、ゲル化、発泡、および架橋活性などのそれらの独自の特有な触媒特性を有する。当業者によって十分理解されるであろうように、これらの触媒活性は、上昇プロフィール、発泡効率、成形性、生産性、および結果として生じるフォームの他の特性と強い関係を有する。したがって、本発明のＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒は、発泡、ゲル化、および三量化触媒作用反応をバランスさせ、そして所望の特性を有するフォームを生成するために他のアミンまたは非アミン触媒と一緒にさらに使用することができる。本発明の触媒組成物は、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒から完全になってもよい。あるいは、本発明の触媒組成物は、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒と組み合わせて１つ以上のアミンまたは非アミン触媒をさらに含んでもよい。

本発明のＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒の量の使用できる範囲は、他のアミン触媒が用いられるときの、任意の他のアミン触媒に関して変わることができる。たとえば、Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒が別のアミン触媒と組み合わせられるとき、本発明の触媒組成物は、５０重量％超のＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒を好ましくは含む。

Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する１つ以上の置換イミダゾール触媒を含有する本発明の触媒組成物は、向上した触媒性能を有し、そして貯蔵寿命安定性のより長い熱硬化ブレンド組成物を生成する。その上他のアミン触媒は、使用される場合、所望のケル化および発泡反応を制御するのに役立ち得る。Ｃ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒は、所望の触媒性能および熱硬化ブレンドの貯蔵寿命安定性の延長を与える。本発明の触媒組成物は、ハロゲン化オレフィンとアミン触媒との間の反応性を低下させることによって、安定性を低下させ得る有害な相互作用を低減する。

例示的なアミン触媒としては、ビス−（２−ジメチルアミノエチル）エーテル；Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン；Ｎ−エチルモルホリン；Ｎ−メチルモルホリン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチル−Ｎ’−ヒドロキシエチル−ビスアミノエチルエーテル；Ｎ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ，Ｎ−ジイソプロパノールアミン；Ｎ，Ｎ−ビス（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−イソプロパノールアミン；２−（２−ジメチルアミノエトキシ）エタノール；Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチル−エタノールアミン；および２，２’−ジモルホリノジエチルエーテル、ならびにそれらの混合物が挙げられる。例示的なアミン触媒としては：Ｎ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ，Ｎ−ジイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−イソプロパノールアミン、１，３−プロパンジアミン、Ｎ’−（３−ジメチルアミノ）プロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチル−、トリエチレンジアミン、１，２−ジメチルイミダゾール、１，３−プロパンジアミン、Ｎ’−（３−（ジメチルアミノ）プロピル）−Ｎ，Ｎ−ジメチル−、Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン、Ｎ，Ｎ”，Ｎ”−トリメチルアミノエチルピペラジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン（ＤＭＣＨＡ）、ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル）エーテル（ＢＤＭＡＦＥ）、１，４−ジアザジシクロ［２，２，２］オクタン（ＤＡＢＣＯ）、２−（（２−ジメチルアミノエトキシ）−エチルメチル−アミノ）エタノール、１−（ビス（３−ジメチルアミノ）−プロピル）アミノ−２−プロパノール、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリス（３−ジメチルアミノ−プロピル）ヘキサヒドロトリアジン、ジモルホリノジエチルエーテル（ＤＭＤＥＥ）、Ｎ．Ｎ−ジメチルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ペンタアメチルジプロピレントリアミン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルピペラジン、ジシクロヘキシルメチルアミン、エチルジイソプロピルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルイソプロピルアミン、メチルイソプロピルベンジルアミン、メチルシクロペンチルベンジルアミン、イソプロピル−第二ブチル−トリフルオロエチルアミン、ジエチル−（α−フェニエチル）アミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ｔ−ブチルイソプロピルアミン、ジ−ｔ−ブチルアミン、シクロヘキシル−ｔ−ブチルアミン、デ−第二ブチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジ−（α−トリフルオロメチルエチル）アミン、ジ−（α−フェニルエチル）アミン、トリフェニルメチルアミン、および１，１−ジエチル−ｎ−プロピルアミンが挙げられる。他のアミンとしては、モルホリン類、イミダゾール類、ジモルホリノジエチルエーテル、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ−メチルモルホリン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、イミジゾール、ｎ−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、ジモルホリノジメチルエーテルなどのエーテル含有化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ペンタメチルジプロピレントリアミン、およびビス（ジエチルアミノエチル）エーテル、ビス（ジメチルアミノプロピル）エーテル、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。

例示的な非アミン触媒としては、オクタン酸第一スズ、ジブチルスズジラウレート（ＤＧＴＤＬ）、ジブチルスズメルカプチド、プロピオン酸フェニル水銀、オクタン酸鉛、カリウムアセテート／オクタノエート、酢酸マグネシウム、シュウ酸チタニル、シュウ酸チタニルカリウム、ギ酸第四級アンモニウム、および第二鉄アセチルアセトネート、ならびにそれらの組み合わせなどの、ビスマス、鉛、スズ、アンチモン、カドミウム、コバルト、鉄、トリウム、アルミニウム、水銀、亜鉛、ニッケル、セリウム、モリブデン、チタン、バナジウム、銅、マンガン、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、リチウム、またはそれらの組み合わせを含有する有機金属化合物が挙げられる。

ビスマスおよび亜鉛カルボキシレ−トは、米国では危険有害性廃棄物としての水銀および鉛触媒ならびに触媒された物質の毒性および廃棄処分の必要性のために、水銀および鉛ベースの触媒よりも有利に用いられる可能性がある。しかし、これらは、ポットライフにおよびある種の気候条件または用途において欠点を有する可能性がある。アルキルスズカルボキシレ−ト、酸化物およびメルカプチド酸化物は、すべてのタイプのポリウレタン用途に使用されている。有機金属触媒は、２成分ポリウレタン系において有用である。これらの触媒は、イソシアネート−水反応ではなくイソシアネート−ヒドロキシル反応に向けて非常に選択的であるように設計される。

当業者によって十分理解されるであろうように、本発明のＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒は、バランスの取れたゲル化および発泡反応速度を生成するために、温度などの様々な因子に基づいて、選択されてもよい。２つの競合反応をバランスさせると、高品質フォーム構造が生成するであろう。当業者は、本発明のＣ２以上の置換をＮ１窒素に有する置換イミダゾール触媒が、結果として生じるフォーム構造の所望の機能特性および特質を達成するために、単独で、または他のアミン触媒もしくは有機金属触媒と組み合わせて用いられてもよいことをさらに十分理解するであろう。これには、ゲル化または発泡反応機能性を有する他の触媒が含まれるが、それらに限定されない。

本発明の一実施形態において熱硬化性フォームブレンド中のハロゲン化オレフィン発泡剤としては、任意選択的に炭化水素、アルコール、アルデヒド、ケトン、エーテル／ジエーテルまたは二酸化炭素発生材料をさらに含む、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、ハイドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ）、またはそれらの混合物などの不飽和ハロゲン化ハイドロオレフィンを挙げることができる。本発明の熱硬化性フォームブレンドにおける好ましい発泡剤は、単独でまたは組み合わせて、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）またはハイドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ）である。好ましいハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）発泡剤は、３、４、５、または６個の炭素を含有し、１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン（ＨＦＯ１２２５ｙｅ）などの、ペンタフルオロプロペン；１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＥおよびＺ異性体）、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）、および１，２，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｅ）などの、テトラフルオロプロペン；３，３，３−トリフルオロプロペン（１２４３ｚｆ）などの、トリフルオロプロペン；（ＨＦＯ１３４５）などの、テトラフルオロブテン異性体；（ＨＦＯ１３５４）などの、ペンタフルオロブテン異性体；（ＨＦＯ１３３６）などの、ヘキサフルオロブテン異性体；（ＨＦＯ１３２７）などの、ヘプタフルオロブテン異性体；（ＨＦＯ１４４７）などの、ヘプタフルオロペンテン異性体；（ＨＦＯ１４３８）などの、オクタフルオロペンテン異性体；（ＨＦＯ１４２９）などの、ノナフルオロペンテン異性体；ならびに１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）（ＥおよびＺ異性体）、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、ＨＣＦＯ１２２３、１，２−ジクロロ−１，２−ジフルオロエテン（ＥおよびＺ異性体）、３，３−ジクロロ−３−フルオロプロペン、２−クロロ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロブテン−２（ＥおよびＺ異性体）、および２−クロロ−１，１，１，３，４，４，４−ヘプタフルオロブテン−２（ＥおよびＺ異性体）などの、ハイドロクロロフルオロオレフィンを含むが、それらに限定されない。本発明の熱硬化性フォームブレンドにおける好ましい発泡剤は、約６０℃未満の標準沸点の不飽和ハロゲン化ハイドロオレフィンを含む。好ましいハイドロクロロフルオロオレフィン発泡剤は、Ｅおよび／またはＺ１２３３ｚｄ；１，３，３，３−テトラフルオプロペン；ならびにＥおよび／またはＺ１２３４ｚｅを含むが、それらに限定されない。

本発明の熱硬化性フォームブレンドにおける発泡剤は、単独でまたは
（ａ）ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）；１，１，１，２，２−ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）；１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ１４３ａ）；１，１，２，２−テトラフルオロタン（ＨＦＣ１３４）；１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ１３４ａ）；１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ１５２ａ）；１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ２２７ｅａ）；１，１，１，３，３−ペンタフルオプロパン（ＨＦＣ２４５ｆａ）；１，１，１，３，３−ペンタフルオブタン（ＨＦＣ３６５ｍｆｃ）および１，１，１，２，２，３，４，５，５，５−デカフルオロペンタン（ＨＦＣ４３１０ｍｅｅ）を含むが、それらに限定されないハイドロフルオロカーボン；
（ｂ）ペンタン異性体およびブタン異性体を含むが、それらに限定されない炭化水素；
（ｃ）Ｃ₄Ｆ₉ＯＣＨ₃（ＨＦＥ−７１００）、Ｃ₄Ｆ₉ＯＣ₂Ｈ₅（ＨＦＥ−７２００）、ＣＦ₃ＣＦ₂ＯＣＨ₃（ＨＦＥ−２４５ｃｂ２）、ＣＦ₃ＣＨ₂ＣＨＦ₂（ＨＦＥ−２４５ｆａ）、ＣＦ₃ＣＨ₂ＯＣＦ₃（ＨＦＥ−２３６ｆａ）、Ｃ₃Ｆ₇ＯＣＨ₃（ＨＦＥ−７０００）、２−トリフルオロメチル−３−エトキシドデコフルオロヘキサン（ＨＦＥ７５００）、１，１，１，２，３−ヘキサフルオロ−４−（１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロポキシ）−ペンタン（ＨＦＥ−７６００）、１，１，１，２，２，３，５，５，５−デカフルオロ−３−メトキシ−４−（トリフルオロメチル）ペンタン（ＨＦＥ−７３００）、エチルノナフルオロイソブチルエーテル／エチルノナフルオロブチルエーテル（ＨＦＥ８２００）、ＣＨＦ₂ＯＣＨＦ₂、ＣＨＦ₂−ＯＣＨ₂Ｆ、ＣＨ₂Ｆ−ＯＣＨ₂Ｆ、ＣＨ₂Ｆ−Ｏ−ＣＨ₃、シクロ−ＣＦ₂ＣＨ₂ＣＦ₂−Ｏ、シクロ−ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨ₂−Ｏ、ＣＨＦ₂−ＣＦ₂ＣＨＦ₂、ＣＦ₃ＣＦ₂−ＯＣＨ₂Ｆ、ＣＨＦ₂−Ｏ−ＣＨＦＣＦ₃、ＣＨＦ₂−ＯＣＦ₂ＣＨＦ₂、ＣＨ₂Ｆ−Ｏ−ＣＦ₂ＣＨＦ₂、ＣＦ₃−Ｏ−ＣＦ₂ＣＨ₃、ＣＨＦ₂ＣＨＦ−Ｏ−ＣＨＦ₂、ＣＦ₃−Ｏ−ＣＨＦＣＨ₂Ｆ、ＣＦ₃ＣＨＦ−Ｏ−ＣＨ₂Ｆ、ＣＦ₃−Ｏ−ＣＨ₂ＣＨＦ₂、ＣＨＦ₂−Ｏ−ＣＨ₂ＣＦ₃、ＣＨ₂ＦＣＦ₂−Ｏ−ＣＨ₂Ｆ、ＣＨＦ２−Ｏ−ＣＦ₂ＣＨ₃、ＣＨＦ₂ＣＦ₂−Ｏ−ＣＨ₃（ＨＦＥ２５４ｐｃ）、ＣＨ₂Ｆ−Ｏ−ＣＨＦＣＨ₂Ｆ、ＣＨＦ₂−ＣＨＦ−Ｏ−ＣＨ₂Ｆ、ＣＦ₃−Ｏ−ＣＨＦＣＨ₃、ＣＦ₃ＣＨＦ−Ｏ−ＣＨ₃、ＣＨＦ₂−Ｏ−ＣＨ₂ＣＨＦ₂、ＣＦ₃−Ｏ−ＣＨ₂ＣＨ₂Ｆ、ＣＦ₃ＣＨ₂−Ｏ−ＣＨ₂Ｆ、ＣＦ₂ＨＣＦ₂ＣＦ₂−Ｏ−ＣＨ₃、ＣＦ₃ＣＨＦＣＦ₂−Ｏ−ＣＨ₃、ＣＨＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂−Ｏ−ＣＨ₃、ＣＨＦ₂ＣＦ₂ＣＨ₂−ＯＣＨＦ₂、ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＨ₂−Ｏ−ＣＨ₃、ＣＨＦ₂ＣＦ₂−Ｏ−ＣＨ₂ＣＨ₃、（ＣＦ₃）₂ＣＦ−Ｏ−ＣＨ₃、（ＣＦ₃）₂ＣＨ−Ｏ−ＣＨＦ₂、および（ＣＦ₃）₂ＣＨ−Ｏ−ＣＨ₃、ならびにそれらの混合物などのハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）；ならびに
（ｄ）Ｃ１〜Ｃ５アルコール、Ｃ１〜Ｃ４アルデヒド、Ｃ１〜Ｃ４ケトン、Ｃ１〜Ｃ４エーテルおよびジエーテルならびに二酸化炭素発生材料
を含むがそれらに限定されない、他の発泡剤と組み合わせて使用することができる。

本発明の熱硬化性フォームブレンドは、概して気泡構造を有するフォームを形成することができる１つ以上の成分および発泡剤を含む。熱硬化性組成物の例としては、ポリウレタンおよびポリイソシアヌレートフォーム組成物、好ましくは可撓性または剛性の、低密度フォームが挙げられる。

本発明に従って熱硬化性フォーム調合物から製造される、フォーム、好ましくは独立気泡フォームは、安定化量のエステルをさらに含んでもよい。エステルが用いられるとき、発泡剤およびエステルが形成されるおよび／または発泡性組成物に添加される順番およびやり方は、本発明の操作性に一般に影響を及ぼさない。

ある種の実施形態においては、ポリウレタンポリオールフォームの製造で、Ｂ側ポリオールプレミックスは、ポリオール、シリコーンまたは非シリコーンベースの界面活性剤、置換イミダゾール触媒、難燃剤または鎮火剤、酸捕捉剤、ラジカル捕捉剤、充填剤、および他の安定剤または阻害剤を含むことができる。

ポリオールの混合物を含むことができる、ポリオール成分は、ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームを製造する際にイソシアネートと公知のやり方で反応するあらゆるポリオールであり得る。例示的なポリオールとしては：Ｃａｒｐｏｌ（登録商標）ＧＰ−７００、ＧＰ−７２５、ＧＰ−４０００、ＧＰ−４５２０などのグリセリンベースのポリエーテルポリオール；Ｃａｒｐｏｌ（登録商標）ＴＥＡＰ−２６５およびＥＤＡＰ−７７０、Ｊｅｆｆｏｌ（登録商標）ＡＤ−３１０などのアミンベースのポリエーテルポリオール；Ｊｅｆｆｏｌ（登録商標）ＳＤ−３６０、ＳＧ−３６１，およびＳＤ−５２２、Ｖｏｒａｎｏｌ（登録商標）４９０、およびＣａｒｐｏｌ（登録商標）ＳＰＡ−３５７などの、サッカロースベースのポリエーテルポリオール；Ｊｅｆｆｏｌ（登録商標）Ｒ−４２５ＸおよびＲ−４７０Ｘなどの、Ｍａｎｎｉｃｈベースのポリエーテルポリオール；Ｊｅｆｆｏｌ（登録商標）Ｓ−４９０などの、ソルビトールベースのポリエーテルポリオール；ならびにＴｅｒａｔｅ（登録商標）２５４１および３５１０、Ｓｔｅｐａｎｐｏｌ（登録商標）ＰＳ−２３５２、およびＴｅｒｏｌ（登録商標）ＴＲ−９２５などの芳香族ポリエステルポリオールが挙げられる。

ポリオールプレミックス組成物はまた、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤は、所望の気泡構造のフォームが得られるように、混合物からフォームを形成するために、ならびにフォームの泡のサイズを制御するために使用される。典型的には、一様なサイズのその中に小さい泡または気泡を持ったフォームは、それが圧縮強度および熱伝導性などの最も望ましい物理的特性を有するので望ましい。また、発泡前にまたはフォーム上昇中に崩壊しない安定な気泡のフォームを手にすることは決定的に重要である。ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームの製造での使用のためのシリコーン界面活性剤は、当業者に公知の多数の商品名で入手可能である。そのような材料は、非常に低い密度のフォーム構造を達成するために一様な気泡形成および最大ガス閉じ込めを可能にする広範囲の調合物にわたって適用できることが分かった。

例示的なシリコーン界面活性剤としては、Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔから入手可能なＢ８４０４、Ｂ８４０７、Ｂ８４０９、Ｂ８４６２およびＢ８４６５；ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓから入手可能なＤＣ−１９３、ＤＣ−１９７、ＤＣ−５５８２、およびＤＣ−５５９８；ならびにＭｏｍｅｎｔｉｖｅから入手可能なＬ−５１３０、Ｌ５１８０、Ｌ−５３４０、Ｌ−５４４０、Ｌ−６１００、Ｌ−６９００、Ｌ−６９８０、およびＬ６９８８などのポリシロキサン・ポリオキシアルキレンブロックコポリマーが挙げられる。例示的な非シリコーン界面活性剤としては、スルホン酸の塩、脂肪酸のアルカリ金属塩、脂肪酸、オレイン酸、ステアリン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジナフチルメタンジスルホン酸、リシノール酸のアンモニウム塩、オキシエチル化アルキルフェノール、オキシエチル化脂肪アルコール、パラフィンオイル、ヒマシ油エステル、リシノール酸エステル、Ｔｕｒｋｅｙレッドオイル、落花生油、パラフィン脂肪アルコール、またはそれらの組み合わせが挙げられる。界面活性剤の典型的な使用レベルは、ポリオールプレミックスの約０．４〜６重量％、好ましくは約０．８〜４．５重量％、より好ましくは約１〜３重量％である。

例示的な難燃剤としては、トリクロロプロピルホスフェート（ＴＣＰＰ）、トリエチルホスフェート（ＴＥＰ）、ジエチルエチルホスフェート（ＤＥＥＰ）、ジエチルビス（２−ヒドロキシエチル）アミノメチルホスホネート、臭素化酸無水物ベースのエステル、ジブロモネオペンチルグリコール、臭素化ポリエーテルポリオール、メラミン、アンモニウムポリホスフェート、アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）、トリス（１，３−ジクロロイソプロピル）ホスフェート、トリ（２−クロロエチル）ホスフェート、トリ（２−クロロイソプロピル）ホスフェート、クロロアルキルホスフェート／オリゴマーホスホネート、オリゴマークロロアルキルホスフェート、ペンタブロモジフェニルエーテルに基づく臭素化難燃剤、ジメチルメチルホスホネート、ジエチルＮ，Ｎビス（２−ヒドロキシエチル）アミノメチルホスホネート、オリゴマーホスホネート、およびそれらの誘導体が挙げられる。

ある種の実施形態においては、酸捕捉剤、ラジカル捕捉剤、および／または他の安定剤／阻害剤がプレミックス中に含められる。例示的な安定剤／阻害剤としては、１，２−エポキシブタン；グリシジルメチルエーテル；ｄｌ−リモネン、ｌ−リモネン、ｄ−リモネンなどの環状テルペン；１，２−エポキシ−２，２−メチルプロパン；ニトロメタン；ジエチルヒドロキシルアミン；アルファメチルスチレン；イソプレン；ｐ−メトキシフェノール；ｍ−メトキシフェノール；ｄｌ−リモネンオキシド；ヒドラジン類；２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール；ヒドロキノン；カルボン酸、ジカルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、スルファミン酸、ヒドロキサム酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、イソカプロチック酸、２−エチルヘキサン酸、カプリル酸、シアノ酢酸、ピルビン酸、安息香酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などの有機酸、およびそれらの組み合わせが挙げられる。

接着促進剤、帯電防止剤、酸化防止剤、充填剤、加水分解剤、滑剤、抗菌剤、顔料、粘度調整剤、耐ＵＶ剤などの他の添加剤がまた含められてもよい。これらの添加剤の例としては、立体障害のあるフェノール；ジフェニルアミン類；ベンゾフラノン誘導体；ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）；炭酸カルシウム；硫酸バリウム；ガラス繊維；炭素繊維；微小球；シリカ；メラミン；カーボンブラック；ワックスおよび石鹸；アンチモン、銅、およびヒ素の有機金属誘導体；二酸化チタン；酸化クロム；酸化鉄；グリコールエーテル；ジメチルＡＧＳエステル；プロピレンカーボネート；ならびにベンゾフェノンおよびベンゾトリアゾール化合物が挙げられる。

本発明の幾つかの実施形態においては、エステルが任意選択的に熱硬化性フォームブレンドに添加されてもよい。エステルの添加は、プレミックスの貯蔵寿命の延長、および得られたフォームの特性の向上におけるように、経時的にブレンドの安定性をさらに向上させることが発見された。本発明に使用されるエステルは、式Ｒ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｒ’［式中、ＲおよびＲ’はＣ_aＨ_c-bＧ_b（ここで、Ｇは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉなどのハロゲンである）であり得、ａ＝０〜１５、ｂ＝０〜３１、およびｃ＝１〜３１である］を有し、ジカルボン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸、スルホン酸、スルファミン酸、ヒドロキサム酸またはそれらの組み合わせの生成物であるエステルを含む。好ましいエステルは、メタノール、エタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソ−ブタノール、ペンタノール、イソ−ペンタノールおよびそれらの混合物などのアルコールと；ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、イソカプロン酸、２−エチルヘキサン酸、カプリル酸、シアノ酢酸、ピルビン酸、安息香酸、シュウ酸，トリフルオ酢酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸およびそれらの混合物などの酸との生成物である。より好ましいエステルは、ヘキサン酸アリル、酢酸ベンジル、ギ酸ベンジル、酢酸ボルニル、酪酸ブチル、酢酸エチル、酪酸エチル、ヘキサン酸エチル、桂皮酸エチル、ギ酸エチル、ヘプタン酸エチル、イソ吉草酸エチル、乳酸エチル、ノナン酸エチル、ペンタン酸エチル、酢酸ゲラニル、酪酸ゲラニル、ペンタン酸ゲラニル、酢酸イソブチル、ギ酸イソブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソプロピル、酢酸リナリル、酪酸リナリル、ギ酸リナリル、酢酸メチル、アントラニル酸メチル、安息香酸メチル、酪酸メチル、桂皮酸メチル、ギ酸メチル、ペンタン酸メチル、プロパン酸メチル、フェニル酢酸メチル、サリチル酸メチル、カプリル酸ノニル、酢酸オクチル、酪酸オクチル、酢酸アミル／酢酸ペンチル、酪酸ペンチル／酪酸アミル、ヘキサン酸ペンチル／カプロン酸アミル、ペンタン酸ペンチル／吉草酸アミル、エタン酸プロピル、イソ酪酸プロピル、酪酸テルペニルおよびそれらの混合物である。最も好ましいエステルは、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、および酢酸エチル、ならびにそれらの混合物である。

エステルは、当該技術分野において公知の様々な手段によって熱硬化性フォームブレンドへ発泡剤と組み合わせて添加することも、発泡剤とは別々に添加することもできる。エステルの典型的な量は、熱硬化性フォームブレンドの約０．１重量％〜１０重量％であり、エステルの好ましい量は、熱硬化性フォームブレンドの約０．２重量％〜７重量％であり、エステルのより好ましい量は、熱硬化性フォームブレンドの約０．３重量％〜５重量％である。

本明細書に記載される組成物を使用するポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームの製造は、当該技術分野において周知の方法のいずれかに従ってもよく、用いることができる。一般に、ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームは、イソシアネート、ポリオールプレミックス組成物、および任意選択の難燃剤、着色剤、または他の添加剤などの他の材料を組み合わせることによって製造される。これらのフォームは、剛性、可撓性、または半剛性であり得、独立気泡構造、開放気泡構造または開放気泡と独立気泡との混合物を有することができる。

ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームのための成分を、プレブレンドされた調合物で提供することが多くの用途において便利である。最も典型的には、フォーム調合物は、２つの成分へプレブレンドされる。イソシアネートおよび任意選択的に他のイソシアネート相溶性原材料が、一般にＡ側成分と言われる、第１成分を構成する。界面活性剤、触媒、発泡剤、および任意選択の他の原料を含む、ポリオール混合組成物が、一般にＢ側成分と言われる、第２成分を構成する。あらゆる所与の用途において、Ｂ側成分は、上にリストされた成分すべてを含有しなくてもよく、たとえば、幾つかの調合物は難燃剤を、その特性が所要のフォーム特性ではない場合には除外する。したがって、ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームは、ブロック、スラブ、ラミネート、現場注入パネルおよび他の品目、スプレー適用フォーム、フロスなどを形成するために小製造については手動混合および、好ましくは、機械混合技法によってのどちらかでＡ側およびＢ側成分を一緒にすることによって容易に製造される。任意選択的に、難燃剤、着色剤、補助発泡剤、水、およびさらには他のポリオールなどの他の原料は、混合ヘッドまたは反応部位に流れとして添加することができる。しかし、最も便利には、それらは、上記の通り１つのＢ側成分中へすべて組み込まれる。幾つかの状況においては、Ａ側およびＢ側は、水が取り除かれている１つの成分中へ調合し、混合することができる。これは、たとえば、容易な適用のために一成分フォーム混合物を含有するスプレーフォーム小型缶にとっては典型的である。

ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームを形成するために好適な発泡性組成物は、有機ポリイソシアネートと上記のポリオールプレミックス組成物とを反応させることによって形成されてもよい。脂肪族および芳香族ポリイソシアネートを含めて、任意の有機ポリイソシアネートを、ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォーム合成に用いることができる。好適な有機ポリイソシアネートとしては、ポリウレタン化学の分野においてよく知られている脂肪族、脂環式、芳香脂肪族、芳香族、および複素環イソシアネートが挙げられる。

本発明は、以下の例を参照することによってさらに例示される。

例１
１６４．２グラムの２−メチルイミダゾールを１．５リットルのフラスコ中の４００ミリリットルのトルエンに添加した。１１６．０グラムの酸化プロピレンを次に、１時間にわたって凝縮塔を備えたフラスコに添加した。この期間の間ずっと、フラスコをかき混ぜ、おおよそ８０℃に維持した。２７１．８グラムのＮ−ヒドロキシプロピル−２−メチルイミダゾールを、反応物から溶媒を除去した後に回収した。

例２
１３６．２グラムのイミダゾールを、１．５リットルのフラスコ中の３００ミリリットルのトルエンに添加した。８８．０グラムの酸化エチレンを次に、凝縮塔を備えたフラスコに添加した。フラスコをかき混ぜ、溶媒を除去した後に、２０６．１グラムのＮ−ヒドロキシエチルイミダゾールを反応物から回収した。

例１および２は、イミダゾールと酸化物との間のほぼ完全な反応を示す。

例３ − 比較例
製造フォームを、（ａ）Ｐｏｌｙｃａｔ５（ペンタメチルジエチレントリアミン、ＰＭＤＥＴＡ）とともにＰｏｌｙＣａｔ８（ジメチルシクロヘキシルアミン）を使用して（ｂ）１，２−ジメチルイミダゾールおよびエチレングリコールを使用して製造し、比較した。Ａ側（ＭＤＩ）と表２に示されるようなＢ側（ポリオール、界面活性剤、触媒、発泡剤、および添加剤の混合物）とをハンドミキサーで混合し、自由上昇フォームを形成するための容器へ分配した。試験される調合物はすべて、１１５のＩＳＯＩｎｄｅｘを有し、それぞれＲｕｂｉｎａｔｅＭ、Ｈｕｎｔｓｍａｎから入手可能な高分子メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）；Ｖｏｒａｎｏｌ４９０、ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ製のポリオール、ＪｅｆｆｏｌＲ−４２５−Ｘ、Ｈｕｎｔｓｍａｎ製のポリオール；Ｓｔｅｐａｎ２３５２、ＳｔｅｐａｎＣｏｍｐａｎｙ製のポリオール、Ｅｖｏｎｉｋ−Ｄｅｇｕｓｓａから入手可能なＴｅｇｏｓｔａｂＢ８４６５界面活性剤を含有した。Ａｎｔｉｂｌａｚｅ８０は、Ｒｈｏｄｉａ製の難燃剤である。ＰｏｌｙＣａｔ８（ジメチルシクロヘキシルアミン）および５（ペンタメチルジエチレントリアミン、ＰＭＤＥＴＡ）は、ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓから入手可能である。発泡はＥ−１２３３ｚｄ（トランス１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン）であった。全体発泡レベルは２３．０ｍｌ／ｇであった。

ＰｏｌｙＣａｔ５およびＰｏｌｙｃａｔ８を、１．４０重量％（全処方を基準として）の７０重量％の１，２−ジメチルイミダゾールと３０重量％のエチレングリコールとの混合物と置き換えた調合物を調製した。初期反応性を、当業者に公知であろうハンドミキシング法を用いて測定し、表３にまとめる。

表３のデータは、はるかにより高い用量での１、２−ジメチルイミダゾール含有フォームの反応性が、ＰｏｌｙＣａｔ５とＰｏｌｙＣａｔ８との組み合わせである、対照フォームよりもはるかに低いことを示す。特に、クリーム時間は対照の２倍超である。

例４
２．０重量％（全処方を基準として）の７０重量％の１，２−ジメチルイミダゾールと３０重量％のエチレングリコールとの混合物が等重量の１−ヒドロキシプロピル−２−メチルイミダゾールで置き換えられている、例３におけるような調合物を調製することができた。初期反応性は、当業者に公知であろうハンドミキシング法を用いて測定することができ、期待される結果を表４にまとめる。

表４におけるような反応性データは、１−ヒドロキシプロピル−２−メチルイミダゾールを１，２−ジメチルイミダゾールの代わりに使用した場合にクリーム時間のかなりの向上があることを示す。クリーム時間は典型的には、水とＭＤＩとの反応に関係する。さらに、ゲル化時間および不粘着時間は両方ともまた改善された。

例５
２つの異なる触媒パッケージ：１，２−ジメチルイミダゾール、ならびにＰｏｌｙＣａｔ５および８を使って、例３に記載されたような調合物を調製した。用量は、例３および４に明記された通りであった。２つの調合物を１５日間５０℃で熟成し、例３に記載されたようにフォームを調製し、特性を表３のものと比較した。表５は、結果の％変化をまとめる。

表５のデータは、最も反応性の高い触媒パッケージ、ＰＣ５および８が熟成後に反応性の著しい損失に見舞われたことを示す。１，２−ジメチルイミダゾールは熟成後にはるかにより小さい損失を示した。

例６
触媒１−ヒドロキシプロピル−２−メチルイミダゾールを使って、例３に記載されたような調合物を調製することができた。用量は、例３および４に明記された通りであった。調合物を１５日間５０℃で熟成し、例４に記載されたようにフォームを調製し、特性を表４のものと比較した。表６は、期待される結果の％変化をまとめる。

表６のデータは、１−ヒドロキシプロピル−２−メチルイミダゾールの活性が１，２−ジメチルイミダゾールについてよりも高かったが、熟成後に１−ヒドロキシプロピル−２−メチルイミダゾールが、１，２−ジメチルイミダゾールと同様に、１０％未満の活性損失を示すことを示すものであろう。

Claims

ハイドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ）発泡剤ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ、ポリオール、界面活性剤、および触媒組成物を含む安定なポリオールプレミックス組成物であって、前記触媒組成物がＮ−ヒドロキシプロピル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシプロピル−２−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシプロピル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−メチルイミダゾール、およびそれらの混合物からなる群から選択されるＣ２以上の置換基をＮ１窒素に有する置換イミダゾールを含む、前記安定なポリオールプレミックス組成物。
前記発泡剤が、さらに１つ以上の炭化水素、アルコール、アルデヒド、ケトン、エーテル／ジエーテル、またはＣＯ₂発生材料を含む、請求項１に記載の安定なポリオールプレミックス組成物。
前記界面活性剤がシリコーンまたは非シリコーン界面活性剤である、請求項１又は２に記載の安定なポリオールプレミックス組成物。
前記界面活性剤が、ポリシロキサン・ポリオキシアルキレンブロックコポリマーシリコーン界面活性剤である、請求項１又は２に記載の安定なポリオールプレミックス組成物。
前記プレミックス組成物が１つ以上の金属塩をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の安定なポリオールプレミックス組成物。
前記金属塩がギ酸マグネシウムを含む、請求項５に記載の安定なポリオールプレミックス組成物。
（ａ）ポリイソシアネートと；
（ｂ）ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＯ）発泡剤ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ、ポリオール、界面活性剤、および触媒組成物を含むポリオールプレミックス組成物と
を含む安定化熱硬化性フォームブレンドであって、
前記触媒組成物が、Ｎ−ヒドロキシプロピル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシプロピル−２−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシプロピル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−メチルイミダゾール、およびそれらの混合物からなる群から選択されるＣ２以上の置換基をＮ１窒素に有する置換イミダゾールを含む、前記安定化熱硬化性フォームブレンド。
前記発泡剤が、さらに１つ以上の炭化水素、アルコール、アルデヒド、ケトン、エーテル／ジエーテル、もしくはＣＯ₂発生材料、またはそれらの組み合わせを含む、請求項７に記載の安定化熱硬化性フォームブレンド。
（ａ）ポリイソシアネートと；（ｂ）ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＯ）発泡剤ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ、ポリオール、界面活性剤、および触媒組成物を含むポリオールプレミックス組成物とを組み合わせる工程を含む熱硬化性フォームブレンドの安定化方法であって、
前記触媒組成物が、Ｎ−ヒドロキシプロピル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシプロピル−２−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシプロピル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−メチルイミダゾール、およびそれらの混合物からなる群から選択されるＣ２以上の置換基をＮ１窒素に有する置換イミダゾールを含む、前記方法。