JPH0556366B2

JPH0556366B2 -

Info

Publication number: JPH0556366B2
Application number: JP59162798A
Authority: JP
Inventors: Yasuyoshi Torisu; Makoto Aiga; Hisashi Fujimoto; Muneyasu Samejima; Masanobu Ajioka
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1984-08-03
Filing date: 1984-08-03
Publication date: 1993-08-19
Also published as: JPS6142523A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明はヘキサメチレンイソシアヌラート（以
下HDIと略す）のウレタン変性体を三量化重合
させて得られるヘキサメチレンイソシアヌラート
化合物の製造方法に関する。〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕 HDIを原料とし、これから得られたウレタン
化物は耐光性に優れた無黄変塗料などとして知ら
れているが、反面芳香族ジイソシアナートを原料
に用いたウレタン化物に比べて耐熱性に劣り、又
HDI自身の毒性も問題がある。したがつて、HDIのこれらの欠点を改良して
無黄変、耐熱、耐水、耐候の各種特性に優れ、か
つ低毒性のウレタン組成物おのイソシアナート源
として、HDIまたはそのウレタン変性プレポリ
マー中にイソシアヌラート環を含有させるため
HDIを三量化させる製造方法が知られている。一般に有機イソシアナート化合物のイソシアヌ
ラート化は公知であり各種の触媒が用いられてい
る。例えば、第３級アミンを用いる方法（特公昭
40−5838）、アセチルアセトン金属塩を用いる方
法（特開昭52−69497）、多硫化アルカリ金属化合
物（特公昭46−28776）、第３級アルキルホスフイ
ン（特開昭58−162623）などを用いる方法が知ら
れている。しかし、これらの触媒は芳香族イソシアナート
に対しては有効であるが、脂肪族ジイソシアナー
トには有効なものが少ない。脂肪族ジイソシアナートの中でもHDIのイソ
シアヌラート化は特に困難で、イソシアヌラート
化が全く進行しないか、又は三量化と並行して二
量化反応が生じ、この二量化物は不安定で解離し
やすいために、これを含有しているイソシアヌラ
ート化HDI化HDI重合体を用いて得られたウレ
タンポリマーは、イソシアヌラート環の有する優
れた性能を与えることが出来ない。これらの改良方法として脂肪酸のナトリウム又
はカリウム金属塩を触媒に用いた方法も提案され
ている（特開昭58−162581）。しかしながら、上記のナトリウム又はカリウム
金属塩触媒は残念なことにHDIあるいはHDIと
このポリオール付加体の中では完全に溶解するこ
とが困難であるため、局部的な不均一反応を生じ
やすく、高分子化された不溶物や、触媒を反応後
濾過工程を加えて除去する必要があり、分離時の
ロスはまぬがれない。〔課題を解決するための手段〕本発明者らはこれらの欠点を改善すべく鋭意検
討した結果、一般式（C_oH_2o+1COO）₂Zn（但しｎ＝２〜17）で示さ
れる飽和脂肪酸の亜鉛塩を触媒として用いHDI
のポリオール付加体のイソシアヌラート化を行う
と、容易かつ安定的短時間に少量の触媒量でイソ
シアヌラート重合体が生成することを見出した。すなわち、本願発明は、溶剤の存在下または不
存在下、ヘキサメチレンジイソシアナートと分子
量3000以下、官能基２〜３のポリオール化合物を
用い、ウレタン化反応を行つた後、触媒として式（）（C_oH_2o+1COO）₂Zn （）〔式（）中、ｎは２〜17の整数〕で示される飽和脂肪酸亜鉛をヘキサメチレンジイ
ソシアナート対して0.005〜0.1重量％、助触媒と
してヒドロキシ化合物を同様に0.05〜0.3重量％
使用し、イソシアヌレート化重合させ、未反応イ
ソシアネート基を残すように停止剤を加え反応を
停止することを特徴とするヘキサメチレンイソシ
アヌラート化合物の製造方法である。上記の触媒は比較的活性が高く、従来公知の触
媒より多量に用いる必要はなく、低温で反応を進
めることができ、しかもHDIとそのポリオール
付加体の中で完全に溶解するので、溶剤を用いな
くとも均一に反応が進むために生成物反応液中に
濁りや不溶解分を全く生じることがない。したが
つて反応終了後の濾過を行うことなく次の蒸留工
程に進めることが可能である。本発明に用いる触媒は例えばプロピオン酸、酪
酸、カプロン酸、ラウリン酸、カプリル酸、パル
ミチン酸、およびステアリン酸などの亜鉛塩が使
用される。酢酸亜鉛は通常結晶水を含むために解
離した水がHDIと反応してウレア化合物を生成
し、タール状の不溶物を形成する欠点があり、又
アルキル残基18以上の脂肪酸亜鉛はHDIとの相
溶性に劣り、反応中不溶物として存在するので好
ましくない。反応温度は通常100℃以下、好ましくは35〜80
℃である。100℃をこえると過剰反応になり不溶
解分の生成あるいは着色の原因になりやすい。反応時間は触媒の種類、量あるいは反応温度に
よつて異なるが通常、３〜10時間で十分である。触媒量は原料HDIに対して0.005〜0.1重量％使
用すればよく、助触媒としてはフエノール性ヒド
ロキシ化合物、アルコール性ヒドロキシ化合物が
用いられる。その使用量は原料HDIの0.05〜0.3
重量％で十分であり、フエノール性ヒドロキシ化
合物としてはフエノール、クレゾールなどであ
り、アルコール性ヒドロキシ化合物としてはエタ
ノール、エチルヘキサノール、シクロヘキサノー
ル、エチレングリコールなどが挙げられる。本発明においてイソシアヌラート化反応は溶剤
の不存在下で実施するのが好ましい。しかしなが
ら、溶剤使用は反応終了後にこれを留去する必要
があるが、溶剤の存在下でも行うことができる。
溶剤を用いる場合は、酢酸セロソルブ（酢セロ）
などのイソシアナート基に不活性で、一般にウレ
タン化反応に使用可能の溶剤を用いることができ
る。イソシアヌラート化の進行にともなうNCO含
有量の低下は滴定分析によつて測定できるので、
所定のNCO含量になつた時に反応を停止すれば
よい。反応停止時のNCO含量によつてイソシア
ヌラート化HDI重合体のNCO含量、粘度などが
自由に変更できる。停止剤としては酸性化合物、例えば塩酸、リン
酸、リン酸ジメチル、ｐ−トルエンスルホン酸、
ベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン
酸、アセチルクロライド、ベンゾイルクロライド
などおよびこれら類似化合物が挙げられる。停止剤量としては触媒中の亜鉛含量１モルに対
して0.5〜５モル量、好ましくは１〜３モル量が
用いられる。得られた反応生成物は、溶剤を用いた場合には
溶剤を回収した後、抽出、蒸留等の公知の方法に
より、未反応HDIを可及的に取り除いてイソシ
アヌラート化合物を得ることができる。一般にイソシアヌラート化合物は生成物単体及
び有機溶媒溶液として用いられる。この最終製品
中のHDI含量は3.0重量％以下、好ましくは1.0重
量％以下とすることがその毒性の上から好まし
い。また三量体以上の多環生成物が製品中に多く
存在すると、粘度や硬度など物性上の問題の外に
溶剤との相溶性が低下して白濁を生じるので蒸留
後の重量液中のNCO基含有量が20重量％前後と
なるよう前記停止剤を用いて反応を調整する。
HDI含量はガスクロマトグラフイーにより測定
出来、また生成物中のウレタン化されていない三
量体はゲルパーメーシヨンクロマトグラフイーに
より測定でき、又赤外線吸収スペクトルにより
1680cm^-1に明確な吸収が現れる。多環化合物含量も同様の方法により定量するこ
とができる。又、二量体の生成は赤外吸収スペク
トルにおける1780cm^-1の吸収により確認出来る。
又、本発明においては、HDIの１部をウレタン
化したポリオール付加体を用いて、イソシアヌレ
ート化を行うが。ポリオール付加体生成のための
ポリオールとしては分子量3000以下、官能度２〜
３のものを用いてHDI全イソシアネート基の15
モル％以下をポリオール付加体としたプレポリマ
ーを用いると良い結果が得られる。ポリオール付加体を生成させるウレタン化反応
は、通常行われている方法によつてHDI中へポ
リオールを添加し、反応温度は100℃以下、好ま
しくは70〜90℃で、約２時間反応を行うことによ
り達成することができる。110℃以上では生成物
が着色したり副反応が起きるため好ましくない。ウレタン化に用いるポリオールは、分子量が
3000以下の２〜３官能ポリオールである。その例
としては、ジオールとしてエチレングリコール、
ジエチレングリコール、１，３−ブタンジオール
（１，３−BGと略す）、１，４−ブタンジオー
ル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコ
ール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサ
ングリコール（１，６−HGと略す）等の２価の
アルコールやポリエステルポリオール、またはポ
リエーテルポリオール等が挙げられ、トリオール
としては、グリセリン、トリメチロールエタン、
トリメチロールプロパン等の３価アルコールやポ
リエステルポリオールまたはポリエーテルポリオ
ール等が挙げられる。ポリオールは、これらポリ
オールの混合物を用いてもよい。〔発明の効果〕本発明によつて得られたイソシアヌラート基含
有HDI重合体は、遊離HDIが１％以下であり、
副反応などによる高分子化合物が極めて少ないた
めに、従来のHDI重合体と比較して低粘度で、
又NCO含量も高いという利点がある。本発明方法で得られたイソシアヌラート化合物
は塗料、接着剤はもとより、エラストマー、プラ
スチツクフオームなどの原料としても有用であ
り、耐黄変性、耐熱性、耐水性、耐候性などに優
れた性能を発揮する。〔実施例〕以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明
するが、本発明はこれに制限されるものではな
い。なお、部はいずれも重量部である。実施例１温度計、撹拌機および窒素シール管を持つ500
ml４ツ口ガラスフラスコにHDI200部を入れ、
１，３−BG6.8部を加えてフラスコ中の空気を窒
素で置換し、約70℃に２時間反応してNCO含量
を測定したら45.3％であつた。得られた１，３−
BG付加体を含む反応液は無色透明の液体であつ
た。反応液を約60℃に冷却したのち、カプリル酸亜
鉛0.04部およびフエノール0.1部を加えて約65℃
に５時間反応を行つた。この反応液に反応停止剤
としてリン酸0.12部を加え、さらにこの反応温度
に約１時間撹拌した。生成物はごくわずか黄味を
帯びた透明液体で、不溶解物は全く認められず、
濾過することなくこれを薄膜蒸留装置により遊離
HDIを留去した。得られた液は淡黄色透明でそのNCO含量、粘
度および遊離HDIは表に示す通りであつた。こ
の液のIRスペクトルでは1680cm^-1にイソシアヌ
ラート基特有の強い吸収が見られ、二量体特有の
1780cm^-1の吸収は全く認められなかつた。実施例２、３、４、６ HDI、１，３−BG、及び種々の触媒と助触媒
を表の割合で用いて実施例１と同様に反応させ引
き続き蒸留に付した。結果を表に示す。実施例５酢セロソルブを溶剤として用い、HDI、ポリ
オール、触媒および助触媒を表の割合で使用し、
実施例１と同様に反応させ引き続き蒸留に付し
た。結果を表に示す。実施例７、８ HDIを原料とし、触媒および助触媒を表の割
合で使用して実施例１に準じた方法で反応させ引
き続き蒸留に付した。結果を表に示す。比較例 HDIポリオール付加体を実施例１と同様に生
成させ、プロピオン酸カリウム0.04部およびフエ
ノール0.2部を加えて約60℃に５時間反応した。
反応終了液には触媒に基づくものと見られる白色
結晶が浮遊し、蒸留前にろ過を行つてこれを除去
しなければならなかつた。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１溶剤の存在下または不存在下、ヘキサメチレ
ンジイソシアナートと分子量3000以下、官能基２
〜３のポリオール化合物を用い、ウレタン化反応
を行つた後、触媒として式（）（C_oH_2o+1COO）₂Zn （）〔式（）中、ｎは２〜17の整数〕で示される飽和脂肪酸亜鉛をヘキサメチレンジイ
ソシアナートに対して0.005〜0.1重量％、助触媒
としてヒドロキシ化合物を同様に0.05〜0.3重量
％使用し、イソシアヌレート化重合させ、未反応
イソシアネート基を残すように停止剤を加え反応
を停止することを特徴とするヘキサメチレンイソ
シアヌラート化合物の製造方法。