JPH0210169B2 - - Google Patents

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JPH0210169B2
JPH0210169B2 JP57044624A JP4462482A JPH0210169B2 JP H0210169 B2 JPH0210169 B2 JP H0210169B2 JP 57044624 A JP57044624 A JP 57044624A JP 4462482 A JP4462482 A JP 4462482A JP H0210169 B2 JPH0210169 B2 JP H0210169B2
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JP
Japan
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tertiary amine
mixture
catalyst
cyclic
polyurethane
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JP57044624A
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JPS58162624A (ja
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Shoji Arai
Masazumi Hasegawa
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、軟質、硬質およびエラストマー等の
ポリウレタン用触媒として有用な3級アミン化合
物の使用に関する。更に詳しくはポリオールとポ
リイソシアネートを反応させてポリウレタンを製
造するさいに触媒として、4個の窒素原子を含む
鎖状3級アミン化合物(以下鎖状3級アミンと略
記)と4個の窒素原子を含みかつ1個のピペラジ
ン環をもつ環状3級アミン化合物(以下環状3級
アミンと略記)から成る限定された範囲の混合体
を使用することに関する。 これまで3級アミン化合物たとえばトリエチレ
ンジアミンがポリウレタン製造の触媒として用い
られることは既に広く知られている。気孔構造を
もつポリウレタンの製造を例にとれば、ポリウレ
タンを形成する反応は複雑な化学反応がほぼ同時
にかつ均一に進行する特徴をもつが、大別すれば
次の3つの反応に分けられる。 即ち、ポリオールとイソシアネートが付加反応
し、樹脂を形成する樹脂化反応、水とポリイソシ
アネートが反応して炭酸ガスを発生する泡化反
応、および架橋反応である。 実際に、気孔構造をもつ工業的なポリウレタン
の製造においては、触媒の種類および量を選択す
ることによつて上記の樹脂化と泡化反応をバラン
スしながら進行させ、適度に架橋反応を起して目
的の発泡体を得るのである。 気泡構造をもつポリウレタンに要求される性質
は、いろいろあるが特に重要なことは、ポリウレ
タンを構成する気孔の構造が均一で良好な構造を
有し、かつ、ポリウレタンが低密度であることで
ある。このような望ましいウレタンフオームを得
るために、従来より使用されている3級アミン
は、1)触媒としての活性が弱い、2)樹脂化反
応か泡化反応かの一方の活性のみが強すぎる、
3)工業的に高価である、4)悪臭がひどい、
5)ある種のものは毒性もつ、等の欠点があり、
必ずしも満足な触媒が開発されたとは言い難い。 これまで窒素原子を4個を含む鎖状3級アミン
に関し、N,N,N′,N″,N,N′′′′―ヘキサ
メチルトリエチレンテトラミンを触媒として使用
する旨が、工業化学雑誌第65巻第9号(1962)
106頁に記載されている。また、窒素原子4個を
含みかつピペラジン環を含む化合物としてビス
(ジメチルアミノプロピル)ピペラジンの例が公
開特許公報、昭52−147698に記載されている。し
かし、これらの公知文献では本発明の3級アミン
混合体に関しては何ら触れていない。 本発明者らは、望ましい諸性質をもつポリウレ
タンを得るため、鋭意3級アミン触媒の検討を重
ねてきた。その結果、鎖状3級アミンと環状3級
アミンから成る限定された範囲の混合体が触媒と
して優れた性質をもつことを見い出し、本発明に
到達したものである。 本発明のポリウレタン用アミン触媒は、式(1) (但し、R1が―CH3でR2
【式】 であるかまたはおよびR1
【式】で R2が―CH3である) で示される鎖状3級アミンと式(2) (但し、R3が―CH3でR4
【式】 であるかまたはおよびR3
【式】で R4が―CH3である) で示される環状3級アミンから成る限定された範
囲の3級アミン混合体である。 本発明の3級アミン混合体触媒は、ポリウレタ
ンの製造において、樹脂化・泡化反応に対し優れ
た触媒となる。このため本触媒を気孔構造をもつ
ポリウレタン製造用に用いると、実施例1に示す
ように低密度の均一な気孔構造をもつ良好なウレ
タンフオームが得られるのである。しかし、比較
例1,2に示すように鎖状3級アミンや環状3級
アミンをそれ自体で使用しても低密度の均一な気
孔構造をもつ良好なウレタンフオームは得られな
いのである。 この理由は明らかではないが、鎖状3級アミン
と環状3級アミンの相互作用が考えられる。その
結果、泡化反応と樹脂化反応の微妙なバランスが
調整され、適度な架橋反応により良好なウレタン
フオームが得られるものであろう。このように単
に鎖状3級アミンと環状3級アミンの限定された
範囲の3級アミン混合体が、特異的に低密度の均
一な気孔構造をもつ良好なウレタンフオームを与
えることは予測し難いことである。 また、本発明の3級アミン混合体は、樹脂化・
泡化反応を促進するだけでなく、架橋反応に対し
ても優れた効果をもつことが明らかとなつた。こ
のため通常アミン共触媒として用いられるトリエ
チレンジアミンや有機錫化合物を用いることなく
発泡させることも可能である。 また、本発明の3級アミン混合体は、蒸気圧が
低いため悪臭を発生しない特徴をもつ。これは作
業環境の改善および公害防止上極めて重要なこと
である。本発明の触媒に関するこれらの優れた特
徴は、本触媒がポリウレタン用触媒として、軟質
フオーム、硬質フオームおよびエラストマーによ
り有利に使用できることを示している。 次に、本発明を詳細に説明する。 本発明の3級アミン混合体は、式(1)で示される
鎖状3級アミンと式(2)で示される限定された範囲
から成る3級アミン混合体である。 鎖状3級アミンは、直鎖3級アミン、N,N,
N′,N″,N,N―ヘキサメチルトリエチレ
ンテトラミンおよびまたは分枝3級アミン、トリ
ス(N,N―ジメチルアミノエチル)アミンであ
るかまたはその混合物でもよい。 環状3級アミンは、ピペラジン環が中央に位置
した1,4―ビス(N,N―ジメチルアミノエチ
ル)ピペラジンおよびまたはピペラジン環が末端
に位置した異性体1―メチル―4―〔N′―(N,
N―ジメチルアミノエチル)アミノエチル〕ピペ
ラジンであるかまたはその混合物でもよい。鎖状
3級アミンが分枝3級アミンを含んだり、環状3
級アミンがピペラジン環の位置の異なる異性体を
含んだりすることは何ら差しつかえなく、本発明
の本質的な問題ではない。 本発明の3級アミンは公知の反応によつて容易
に製造できる。たとえば、直鎖のトリエチレンテ
トラミン、分枝したトリス(アミノエチル)アミ
ン、ピペラジン環を含むビス(アミノエチル)ピ
ペラジン、N―(アミノエチル)アミノエチルピ
ペラジンを3級化すればよい。これらのアミン化
合物は、エチレンジクロライドとアンモニアを反
応させ、エチレンジアミンを得る反応において、
副生成物としてポリエチレンポリアミンが得られ
るが、このうち4個の窒素原子を含むトリエチレ
ンテトラミン成分に含まれているので、これを利
用できる。これらのアミン化合物を3級化するに
は、たとえば、米国特許4026840に記載されたロ
イカルト・ワーラツハ反応や西独特許2618580に
記載された還元メチル化反応を利用できる。この
反応により得られた3級アミンを蒸留分離して鎖
状3級アミンと環状3級アミンが容易に得られる
のである。 本発明の触媒である3級アミン混合体は、この
ようにして得られた鎖状3級アミンと環状3級ア
ミンを混合して得ることができる。 本発明の3級アミン混合体は、鎖状3級アミン
60〜90部と環状3級アミン40〜10部から成る混合
体であればよいが、好ましくは鎖状3級アミン70
〜85部と環状3級アミン30〜15部から成る3級ア
ミン混合体がよい。 ポリウレタンの製造において使用される3級ア
ミン混合体の量は、ポリオールを100部としたと
き通常0.01〜4部であるが、好ましくは0.05〜3
部である。また、通常共触媒として使用されるト
リエチレンジアミンや有機錫化合物と併用するこ
ともできる。 本発明でポリウレタンを製造するために使用で
きるポリイソシアネートは公知のポリイソシアネ
ートであればよく、トリレンジイソシアネート、
ジフエニルメタンジイソシアネート、重合イソシ
アネート、樹脂族ポリイソシアネートである。ま
た、本発明で使用されるポリオールは公知のポリ
エステルポリオール、ポリエーテルポリオールで
ある。たとえば、通常、二塩基酸と多価アルコー
ルより誘導されるポリエステルポリオール類およ
びグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトー
ル、トリメチロールプロパン、庶糖の多価アルコ
ールにエチレンオキシドやプロピレンオキシドの
付加反応から得られるポリエーテルポリオール類
およびアミンポリオール類が含まれる。 ポリウレタンの製造において必要であれば、添
加剤として発泡剤(たとえば、CFCl3
CH2Cl2)、界面活性剤(たとえば、オルガノポリ
シロキサン)、難燃剤(ハロゲン化アルキル化合
物、ハロゲン化リン化合物)、その他の添加剤を
用いることができる。これら添加剤の種類、添加
量は公知の形式と手順を逸脱しないならば、通常
使用される範囲で十分使用できる。 以下、参考例、実施例、比較例に基づいて説明
する。 参考例 1 撹拌装置および滴下ロートを備えたフラスコに
トリエチレンテトラミン622gを蟻酸2155g(純
度80%)と水215gの混合物にゆつくりと滴下し
た。このトリエチレンテトラミン中には直鎖のト
リエチレンテトラミン75%、分枝したトリス(ア
ミノエチル)アミン6%、ビス(アミノエチル)
ピペラジン9%、N′―(N―アミノエチル)ア
ミノエチルピペラジン10%を含んでいた。 次いで100℃において36.6%ホルマリン2151g
をゆつくり滴下して加えた。反応混合物を還流下
に二酸化炭素が発生しなくなるまで加熱した。反
応液を冷却し、ロータリーエバポレーターで反応
液を濃縮した。次に固型苛性ソーダを加えて相分
離させ、有機相を得た。 この有機相をフラスコに移し、蒸留塔を用いて
蒸留し、鎖状3級アミン703g、環状3級アミン
129gを得た。ガスクロマトグラフによる純度分
析の結果、鎖状3級アミン98%(直鎖3級アミン
92%、分枝3級アミン8%)、環状3級アミン96
%(中央にピペラジン環を含むもの49%、その異
性体51%)であつた。 構造は元素分析、赤外線スペクトル、核磁気共
鳴スペクトル、質量分析より確認した。 鎖状3級アミン bp 106℃/4mmHg 環状3級アミン bp 118℃/4mmHg 実施例 1 参考例1で得られた鎖状3級アミン82部と環状
3級アミン18部とを混合し、触媒である3級アミ
ン混合体を調整した。 原料の混合割合(フオーミユレーシヨン)を以
下に示す配合とし、通常の手発泡手順に従つてウ
レタン発泡を実施した。即ち、ポリオール、水、
界面活性剤、触媒、ポリイソシアネートを混合撹
拌し、40℃に保つた25cm立方のアルミボツクスに
注ぎ込み、ウレタンフオームを形成させた。 次にフオームの一部を切り取り、各種の定めら
れた物性測定法に基づいて物性を測定し、第1表
に示す結果を得た。 フオーミユレーシヨン 重量部 FA―703(1) 68.0 }ポリオール FA―728(2) 30.0 ジエタノールアミン 2.0 水 2.5 L―5305(3) 1.0 R―11(4) 5.0 触媒 変化 イソシアネート(5) Index105 (1);三洋化成工業社から入手されるポリエーテル
ポリオールで平均分子量5000のもの (2);三洋化成工業社から入手されるポリマーポリ
オールでアクリロニトリル―スチレンをグラフ
トさせたもの (3);ユニオンカーバイド社から入手される界面活
性剤 (4);フレオン11 (5);日本ポリウレタン工業社から入手されるトリ
レンジイソシアネート(T―80)80部と同社か
ら入手される重合ジフエニルメタンジイソシア
ネートでイソシアネート基数2.3〜2.7であるポ
リイソシアネート20部を混合したポリイソシア
ネート混合物
【表】 実施例 2 参考例1で得られた鎖状3級アミン72部と環状
3級アミン28部とを混合し、触媒である3級アミ
ン混合体を調整した。 実施例1と同じ方法で発泡を行ない第2表に示
す結果を得た。
【表】 比較例 1 3級アミン混合体の代りに参考例1で分離した
鎖状3級アミンを用いて、実施例1と同じ発泡試
験を実施した。結果を第3表に示した。
【表】 比較例 2 3級アミン混合体の代りに参考例1で分離した
環状3級アミンを用いて、実施例1と同じ発泡試
験を実施した。結果を第4表に示した。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 式(1) (但し、R1が―CH3でR2が【式】 であるかまたはおよびR1が【式】で R2が―CH3である) で示される鎖状3級アミンと式(2) (但しR3が―CH3でR4が【式】で あるかまたはおよびR3が―CH3でR4
    【式】である) で示される環状3級アミンからなる3級アミン混
    合体であるポリウレタン用触媒。 2 前記3級アミン混合体が鎖状3級アミン60〜
    90部と環状3級アミン10〜40部から成る混合体で
    ある特許請求の範囲第1項に記載の方法。
JP57044624A 1982-03-23 1982-03-23 ポリウレタン用触媒 Granted JPS58162624A (ja)

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EP2143761A1 (en) 2003-09-17 2010-01-13 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Improved thermoplastic vulcanizates and processes for making the same

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JP4984449B2 (ja) * 2005-07-15 2012-07-25 東ソー株式会社 アルキル化ポリアルキレンポリアミン組成物、及びその製造方法
EP2542609A1 (en) * 2010-03-02 2013-01-09 Basf Se The use of linear triethylentetramine as curing agent for epoxy resins

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