JPH07116163B2 - Method for producing polyisocyanate - Google Patents

Method for producing polyisocyanate

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JPH07116163B2
JPH07116163B2 JP61201672A JP20167286A JPH07116163B2 JP H07116163 B2 JPH07116163 B2 JP H07116163B2 JP 61201672 A JP61201672 A JP 61201672A JP 20167286 A JP20167286 A JP 20167286A JP H07116163 B2 JPH07116163 B2 JP H07116163B2
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Japan
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diisocyanate
reaction
catalyst
product
group
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和樹 坂
薫 上柳
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旭化成工業株式会社
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えばポリウレタン塗料、注型材等のポリウ
レタン樹脂を製造する際の硬化剤として有用なイソシア
ヌレート環を有する脂肪族・脂環族ポリイソシアネート
の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an aliphatic or alicyclic polycyclic polyisocyanate having an isocyanurate ring, which is useful as a curing agent when producing a polyurethane resin such as a polyurethane paint or a casting material. The present invention relates to a method for producing an isocyanate.

(従来の技術) 一般に、ジイソシアネートモノマーを触媒により環状3
量化して、イソシアヌレート環を有するポリイソシアネ
ートをポリウレタン原料として使用することは公知であ
り、その触媒も種種のものが知られている。しかしなが
ら、例えば、特開昭57-47319や特開昭55-38380等に記載
されているように、これら公知の触媒は、トリレンジイ
ソシアネート(TDI)等の芳香族ジイソシアネートに対
しては横断的な活性を有しているものの、ヘキサメチレ
ンジイソシアネート(以下、HDIと略記)や3−イソシ
アナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソ
シアネート(以下、IPDIと略記)に代表される脂肪族・
脂環族ジイソシアネート類に対しては選択性が強く、脂
肪族・脂環族のポリイソシアヌレートの製造は比較的困
難である。
(Prior Art) Generally, a diisocyanate monomer is used as a catalyst to form a cyclic 3
It is known to use a polyisocyanate having an isocyanurate ring as a raw material for polyurethane by quantifying it, and various catalysts thereof are known. However, as described in, for example, JP-A-57-47319 and JP-A-55-38380, these known catalysts are not suitable for aromatic diisocyanates such as tolylene diisocyanate (TDI). Aliphatic compounds represented by hexamethylene diisocyanate (hereinafter abbreviated as HDI) and 3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate (hereinafter abbreviated as IPDI), although they have activity.
The selectivity for alicyclic diisocyanates is high, and the production of aliphatic / alicyclic polyisocyanurates is relatively difficult.

一方、イソシアヌレート構造を有する脂肪族・脂環族ポ
リイソシアネートは、その耐候性の面で芳香族系ポリイ
ソシアヌレートに比し格段の性能を有しており、産業上
その価値は非常に高い。したがつて、HDIのポリイソシ
アヌレート製造に関しては、先に述べた特開昭57-4731
9、特開昭55-38380や、特開昭61-42523、特開昭60-1811
14等多くの特許出願がなされている。
On the other hand, the aliphatic / alicyclic polyisocyanate having an isocyanurate structure has markedly higher performance than the aromatic polyisocyanurate in terms of its weather resistance, and its industrial value is extremely high. Therefore, regarding the production of HDI polyisocyanurate, the above-mentioned JP-A-57-4731 is used.
9, JP-A-55-38380, JP-A-61-42523, JP-A-60-1811
Many patent applications such as 14 have been filed.

これらの特許出願により提案されている触媒は、アルキ
ルカルボン酸のNa,K,Zn塩、テトラアルキルアンモニウ
ム・ハイドロオキサイド・ヒドロキシアルキル第4級ア
ンモニウム塩等である。
The catalysts proposed by these patent applications are Na, K, Zn salts of alkylcarboxylic acids, tetraalkylammonium hydroxide hydroxyalkyl quaternary ammonium salts, and the like.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、これら触媒のうちアルキルカルボン酸の
K,Na,Zn塩系化合物は、触媒がHDI等のジイソシアネート
モノマーに溶解しないため、反応系が不均一系となり、
反応の再現性、反応の制御性等に問題が多く好ましくな
い。
(Problems to be Solved by the Invention) However, among these catalysts, alkylcarboxylic acid
K, Na, Zn salt compounds, the catalyst does not dissolve in diisocyanate monomers such as HDI, the reaction system becomes a heterogeneous system,
There are many problems in the reproducibility of the reaction, the controllability of the reaction, etc.

一方、第4級アンモニウム塩化合物を触媒とする系で
は、均一系の達成が可能であるが、これらのうちヒドロ
キシアルキル第4級アンモニウム塩は、窒素原子のまわ
りのアルキル基にイソシアネート基と反応性を有する水
酸基を有しているため、イソシアヌレート化反応中にジ
イソシアネートモノマーまたは生成ポリイソシアヌレー
トと触媒との付加反応が起り、触媒残基の生成物への混
入を避けることが非常に困難となる。
On the other hand, in a system using a quaternary ammonium salt compound as a catalyst, a homogeneous system can be achieved. Among these, the hydroxyalkyl quaternary ammonium salt is reactive with the isocyanate group in the alkyl group around the nitrogen atom. Since it has a hydroxyl group having a group, the addition reaction between the diisocyanate monomer or the produced polyisocyanurate and the catalyst occurs during the isocyanurate-forming reaction, and it becomes very difficult to avoid mixing the catalyst residue into the product. .

また、テトラアルキル第4級アンモニウム・ハイドロオ
キサイドは優れた触媒系ではあるが、自己分解性が高
く、触媒保存時に分解、酸化等により着色や触媒活性劣
化を起す点で好ましくない。
Further, although tetraalkyl quaternary ammonium hydroxide is an excellent catalyst system, it is not preferable because it has a high self-decomposability and causes coloration and deterioration of catalyst activity due to decomposition and oxidation during storage of the catalyst.

したがつて、当業界では、(1)脂肪族・脂環族ジイソ
シアネートのイソシアヌレート化活性があること、
(2)均一反応系が達成され、その結果として反応の制
御性、再現性に優れていること、(3)反応終了後の失
活触媒の除去が容易であること、(4)触媒そのものの
保存安定性に優れていること等を満足する脂肪族・脂環
族ポリイソシアヌレートの製造技術が待望されていた。
Therefore, in the art, (1) the isocyanurate-forming activity of an aliphatic / alicyclic diisocyanate,
(2) A homogeneous reaction system is achieved, resulting in excellent controllability and reproducibility of the reaction, (3) Easy removal of the deactivated catalyst after completion of the reaction, (4) There has been a long-felt demand for a technique for producing an aliphatic / alicyclic polyisocyanurate that is excellent in storage stability.

(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、これらの点に鑑み鋭意研究を重ねた結
果、特定の第4級アンモニウム・カルボキシレートを触
媒として用いることにより、上記課題を克服できること
を見出し、さらに、ポリウレタン樹脂硬化剤として要求
される種々の物性、安全性を満足する生成物を得ること
ができる製造条件を見出すことにより、本発明を完成す
るに至つた。
(Means for Solving Problems) As a result of intensive studies in view of these points, the present inventors have found that the above problems can be overcome by using a specific quaternary ammonium carboxylate as a catalyst. The present invention has been completed by finding the present invention, and further finding out the production conditions capable of obtaining a product satisfying various physical properties and safety required as a polyurethane resin curing agent.

すなわち、本発明は、脂肪族・脂環族ジイソシアネート
またはその予備ウレタン化反応物のイソシアネート基の
環状3量化によりポリイソシアヌレート構造を有するポ
リイソシアネートを製造するに際し、 触媒として下式(I)の構造を有するテトラアルキ
ルアンモニウム・カルボキシレートをジイソシアネート
に対し30〜800ppm使用すること、 R1R2R3R4N+/R5COO- (I) (式中、R1〜R4は炭素数1〜4のアルキル基またはベン
ジル基を表わし、それぞれ同一でも異なつていてもよ
く、かつ、R1〜R4の炭素数の総計が4〜12であり、R5
炭素数1〜18のアルキル基、フエニル基またはベンジル
基を表わす。) ジイソシアネートの生成物への転化率10〜60%の時
点で、酸性物質の添加により触媒を失活させ反応を停止
すること、 失活により析出した触媒残渣を除去し、さらに、反
応系から余剰のジイソシアネートモノマーを除去して、
生成物中のジイソシアネートモノマーの含有量を0.7%
以下とすること、 の3点を特徴とする製造方法を提供するものである。
That is, the present invention is to produce a polyisocyanate having a polyisocyanurate structure by cyclic trimerization of an isocyanate group of an aliphatic / alicyclic diisocyanate or a pre-urethanization reaction product thereof, and a structure represented by the following formula (I) is used as a catalyst. the use 30~800ppm to diisocyanate tetraalkylammonium carboxylate having, R 1 R 2 R 3 R 4 N + / R 5 COO - (I) ( wherein, R 1 to R 4 is C 1 -C ~ 4 alkyl groups or benzyl groups, which may be the same or different, and the total number of carbon atoms of R 1 to R 4 is 4 to 12, and R 5 is alkyl of 1 to 18 carbon atoms. Group, a phenyl group or a benzyl group.) At a conversion of diisocyanate to a product of 10 to 60%, deactivate the catalyst by adding an acidic substance to stop the reaction, and precipitate by deactivation. Catalyst residue was removed, further, by removing the excess diisocyanate monomer from the reaction system,
0.7% diisocyanate monomer content in the product
The present invention provides a manufacturing method characterized by the following three points.

なお、ここでいう転化率とは、仕込ジイソシアネートに
対する最終生成物の重量%である。
The conversion rate here is the weight% of the final product with respect to the charged diisocyanate.

本発明において用いられる脂肪族・脂環族ジイソシアネ
ートとしては、例えば、HDI、2,4,4−または2,2,4−ト
リメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチ
レンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカ
プロエート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、
1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、IPDI、4,4′−
メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチ
ル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−
2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−ビス(イ
ソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソ
シアナトメチル)シクロヘキサン、m−またはp−キシ
リレンジイソシアネート、1,3−または1,4−テトラメチ
ルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。これら
のジイソシアネートモノマーは2種以上混合して用いる
ことも可能である。
Examples of the aliphatic / alicyclic diisocyanate used in the present invention include HDI, 2,4,4- or 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate and 2,6-diisocyanatomethylcaproic acid. Ate, 1,3-cyclohexane diisocyanate,
1,4-Cyclohexane diisocyanate, IPDI, 4,4'-
Methylene bis (cyclohexyl isocyanate), methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, methyl-
2,6-Cyclohexane diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, m- or p-xylylene diisocyanate, 1,3- or 1,4-tetra Methyl xylylene diisocyanate etc. are mentioned. It is also possible to use a mixture of two or more of these diisocyanate monomers.

これらジイソシアネートモノマーは、最終製品の使用目
的に応じ任意に選択されるが、特に低い粘度の最終製品
を目標とする場合は、HDIを用いることが好ましい。
These diisocyanate monomers are arbitrarily selected according to the intended use of the final product, but HDI is preferably used when the final product having a low viscosity is targeted.

また、これらジイソシアネートモノマーと1〜3官能性
のアルコールとの予備ウレタン化反応物も原料として好
適に使用され得る。ここに用いられる1〜3官能性のア
ルコールの例としては、例えば、メタノール、エタノー
ル、各種ブタノール、2−エチル−ヘキサノール、エチ
レングリコール、1,2−または1,3−プロピレングリコー
ル、1,3−または1,4−または2,3−ブチレングリコー
ル、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エス
テル、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、トリメチ
ロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオ
ール等の低分子量化合物および分子量約200〜10,000の
ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等が
挙げられる。
Further, a pre-urethanization reaction product of these diisocyanate monomers and a monofunctional to trifunctional alcohol can also be suitably used as a raw material. Examples of the 1-3 functional alcohol used here include, for example, methanol, ethanol, various butanols, 2-ethyl-hexanol, ethylene glycol, 1,2- or 1,3-propylene glycol, 1,3- Or 1,4- or 2,3-butylene glycol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, neopentyl glycol hydroxypivalate ester, 2-ethyl-1,3-hexanediol, trimethylolpropane, glycerin, 1 Examples thereof include low molecular weight compounds such as 2,2,6-hexanetriol and polyester polyols and polyether polyols having a molecular weight of about 200 to 10,000.

これらのうち、生成物と他樹脂との相溶性の観点から好
ましいものとしては、1,3−または2,3−ブタンジオー
ル、ネオペンチルグリコール、ネオペンチルグリコール
ヒドロキシピバリン酸エステル、2−エチル−1,3−ヘ
キサンジオール等側鎖を有するジオールが挙げられる。
Among these, preferred from the viewpoint of compatibility between the product and other resins are 1,3- or 2,3-butanediol, neopentyl glycol, neopentyl glycol hydroxypivalic acid ester, and 2-ethyl-1. Examples thereof include diols having a side chain such as 3,3-hexanediol.

アルコールとジイソシアネートモノマー予備反応時のNC
O/OH当量比は、10〜100程度の値から目的に応じ選択さ
れる。
NC during preliminary reaction of alcohol and diisocyanate monomer
The O / OH equivalent ratio is selected from a value of about 10 to 100 according to the purpose.

触媒として用いられる化合物は、一般式(I) R1R2R3R4N+/R5COO- (I) で示されるテトラアルキルアンモニウム・カルボキシレ
ートである。
The compound used as the catalyst is a tetraalkylammonium carboxylate represented by the general formula (I) R 1 R 2 R 3 R 4 N + / R 5 COO (I).

R1〜R4はメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プ
ロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル
基、ベンジル基の中から選ばれ、かつ、R1〜R4の炭素数
の総計が4〜12であることが必要である。この炭素数の
総計が12を越えると、後述するように、イソシアヌレー
ト化反応を酸性化合物で停止した後の失活触媒が反応系
に溶解してしまい、除去が困難となるため好ましくな
い。また、R5は炭素数1〜18のアルキル基または任意に
置換されたフエニル基またはベンジル基の中から選ばれ
る。
R 1 to R 4 are selected from methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group and benzyl group, and R 1 to R 4 It is necessary that the total carbon number of R 4 is 4 to 12. If the total number of carbon atoms exceeds 12, as described later, the deactivated catalyst after stopping the isocyanurate-forming reaction with an acidic compound is dissolved in the reaction system, and removal becomes difficult, which is not preferable. R 5 is selected from an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an optionally substituted phenyl group or a benzyl group.

このような触媒の例としては、例えば、テトラメチルア
ンモニウム、モノエチルトリメチルアンモニウム、ジエ
チルジメチルアンモニウム、トリエチルモノエチルアン
モニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピル
アンモニウム、モノメチルトリプロピルアンモニウム、
モノエチルトリプロピルアンモニウム、テトラブチルア
ンモニウム、モノメチルトリブチルアンモニウム、モノ
エチルトリブチルアンモニウム、トリメチルベンジルア
ンモニウムのそれぞれ酢酸塩、プロピオン酸塩、ヘキサ
ン酸塩、2−エチルヘキサン酸塩、カプリン酸塩、ナフ
テン酸塩、ミリスチン酸塩、ステアリン酸塩、安息香酸
塩等が挙げられる。
Examples of such a catalyst include, for example, tetramethylammonium, monoethyltrimethylammonium, diethyldimethylammonium, triethylmonoethylammonium, tetraethylammonium, tetrapropylammonium, monomethyltripropylammonium,
Monoethyltripropylammonium, tetrabutylammonium, monomethyltributylammonium, monoethyltributylammonium, trimethylbenzylammonium acetate, propionate, hexanoate, 2-ethylhexanoate, caprate, naphthenate, respectively. Examples thereof include myristate, stearate, benzoate and the like.

これら触媒の使用量は、原料であるジイソシアネートモ
ノマーまたはその予備ウレタン化反応物に対し、30〜80
0ppmが適当である。触媒量が少なすぎる場合は、所望の
転化率達成までに時間がかかりすぎて適切でなく、ま
た、触媒量が多すぎる場合は、イソシアヌレート化反応
の速度が速すぎ、大きな発熱を伴うため、反応の制御が
困難となる。
The amount of these catalysts used is 30 to 80 relative to the raw material diisocyanate monomer or its pre-urethane reaction product.
0 ppm is appropriate. If the amount of the catalyst is too small, it is not appropriate because it takes too long to achieve the desired conversion rate, and if the amount of the catalyst is too large, the rate of the isocyanurate-forming reaction is too fast and a large amount of heat is generated. It becomes difficult to control the reaction.

反応時、溶媒は使用してもしなくてもよいが、イソシア
ネート基と反応活性を持たない溶媒を使用することによ
り、反応の制御がより容易になる。
During the reaction, a solvent may or may not be used, but the use of a solvent having no reaction activity with the isocyanate group makes it easier to control the reaction.

これら溶媒の例としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、エ
チレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチ
レングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエス
テル(エーテル)類、ベンゼン、トルエン、キシレン、
エチルベンゼン、メシチレン等の芳香族炭化水素類、リ
ン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル
類等が使用可能である。勿論、2種以上の溶剤を混合使
用することも可能である。
Examples of these solvents include ethyl acetate, butyl acetate, ester (ether) such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, benzene, toluene, xylene,
Aromatic hydrocarbons such as ethylbenzene and mesitylene, and phosphoric acid esters such as trimethyl phosphate and triethyl phosphate can be used. Of course, it is also possible to use a mixture of two or more solvents.

これら溶剤のうち、芳香族炭化水素類が反応系の着色を
抑え、また、失活後の触媒が過し易い形状になる点で
特に好ましい。
Of these solvents, aromatic hydrocarbons are particularly preferable in that they suppress the coloration of the reaction system and that the deactivated catalyst has a shape that easily passes through.

溶剤の使用量は、原料であるジイソシアネートモノマー
またはその予備ウレタン化反応物に対し、重量で1/10〜
1/2程度が適当である。
The amount of the solvent used is 1/10 by weight based on the raw material diisocyanate monomer or its pre-urethane reaction product.
About 1/2 is appropriate.

イソシアヌレート化反応は、通常30〜120℃、好ましく
は50〜100℃で行われる。反応の進行は反応液のNCO滴
定、屈折率、密度、IR測定等により行うことができる。
The isocyanurate-forming reaction is usually performed at 30 to 120 ° C, preferably 50 to 100 ° C. The progress of the reaction can be performed by NCO titration of the reaction solution, refractive index, density, IR measurement and the like.

反応が所望の転化率に達した時点で、停止剤の投入によ
り触媒を失活させて反応を停止する。この転化率は10〜
60%の範囲で選定するのが適当である。低い転化率で反
応を抑えると、より低粘度の生成物を得ることが可能で
あるが、転化率10%以下では生産性が悪すぎ好ましくな
い。一方、転化率60%以上の場合は、最終生成物の粘度
が高くなりすぎて好ましくない。
When the reaction reaches a desired conversion rate, the catalyst is inactivated by adding a terminating agent to stop the reaction. This conversion rate is 10 ~
It is appropriate to select within the range of 60%. If the reaction is suppressed at a low conversion rate, it is possible to obtain a product having a lower viscosity, but if the conversion rate is 10% or less, productivity is poor and it is not preferable. On the other hand, when the conversion rate is 60% or more, the viscosity of the final product becomes too high, which is not preferable.

上記反応停止剤としては、例えば、塩酸、リン酸、硫
酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、ヘンゾイルクロラ
イド、アセチルクロライド等の酸性物質が用いられる。
Examples of the reaction terminator include acidic substances such as hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, henzoyl chloride and acetyl chloride.

これら停止剤により失活された触媒が反応系に不溶化
し、過により除去可能となることが生成物中への不純
物の混入を避け得る点で好ましく、この観点からは、塩
酸、リン酸、硫酸等の無機酸を停止剤として使用するこ
とが特に好ましい。
It is preferable that the catalyst deactivated by these terminating agents becomes insoluble in the reaction system and can be removed due to excess because it is possible to avoid contamination of impurities in the product. From this viewpoint, hydrochloric acid, phosphoric acid, and sulfuric acid are used. It is particularly preferred to use an inorganic acid such as

なお、触媒として、例えば、2−ヒドロキシエチルトリ
メチルアンモニウム(コリン)や2−ヒドロキシプロピ
ルトリメチルアンモニウムのハイドロオキサイド、カル
ボキシレート等のヒドロキシアルキル4級アンモニウム
塩を用いた場合、前述のような失活触媒の反応系からの
析出が非常に難しく適切でない。また、本発明の触媒で
あるR1R2R3R4N+/R5COO-のR1〜R4の炭素総数が12を越え
る場合も、同じく失活触媒が系に溶解してしまい、別
不能となるため好ましくない。
When a hydroxyalkyl quaternary ammonium salt such as 2-hydroxyethyltrimethylammonium (choline) or 2-hydroxypropyltrimethylammonium hydroxide or carboxylate is used as a catalyst, Precipitation from the reaction system is very difficult and not suitable. Further, R 1 R 2 R 3 R 4 N + / R 5 COO is the catalyst of the present invention - even if the carbon atoms in total of R 1 to R 4 exceeds 12, will also deactivated catalyst is dissolved in the system However, it is not preferable because it cannot be distinguished.

かくしてジイソシアネートモノマーの生成物への転化率
10〜60%時点で反応を終了した後、反応液から未反応の
ジイソシアネートモノマーおよび溶媒を除去し精製す
る。精製方法としては、減圧蒸留や溶剤抽出等がある
が、一般には流下式薄膜蒸発缶が好適に使用される。
Thus the conversion of diisocyanate monomer to product
After the reaction is completed at 10 to 60%, unreacted diisocyanate monomer and solvent are removed from the reaction solution for purification. As the purification method, there are vacuum distillation, solvent extraction and the like, but in general, a falling film type evaporator is preferably used.

この生成物からのジイソシアネートモノマーの除去は充
分に行い、生成物中のジイソシアネートモノマーの含有
量を0.7重量%以下にする必要がある。この値が0.7重量
%を越える場合は、生成物中のジイソシアネートモノマ
ーの蒸気圧が人体に悪影響を及ぼす懸念のあるレベルに
まで達する可能性があり、作業者の安全衛生上好ましく
ない。
It is necessary to sufficiently remove the diisocyanate monomer from this product and to make the content of the diisocyanate monomer in the product 0.7% by weight or less. If this value exceeds 0.7% by weight, the vapor pressure of the diisocyanate monomer in the product may reach a level at which there is a risk of adversely affecting the human body, which is unfavorable for the safety and health of workers.

(発明の効果) 以上、本発明の製造面での特徴をまとめると、以下のと
おりである。
(Effects of the Invention) The features of the present invention in terms of manufacturing are summarized as follows.

(1)、触媒活性が高く、少量の触媒使用量で反応が進
行する。
(1) The catalyst activity is high, and the reaction proceeds with a small amount of the catalyst used.

(2)、触媒の放置安定性が優れている。(2) The leaving stability of the catalyst is excellent.

(3)、均一系の反応であり、反応の制御性、再現性に
優れている。
(3) It is a homogeneous reaction and is excellent in controllability and reproducibility of the reaction.

(4)、失活後の触媒の除去が容易であり、不純物を含
有しない生成物を得易い。
(4) It is easy to remove the catalyst after deactivation, and it is easy to obtain a product containing no impurities.

(5)、実用上取り扱い易い低粘度の生成物を得ること
ができる。
(5) It is possible to obtain a low-viscosity product that is practically easy to handle.

(6)、生成物はジイソシアネートモノマーを実質的に
含有せず、安全性の高い製品が得られる。
(6), the product contains substantially no diisocyanate monomer, and a highly safe product can be obtained.

かくして得られたイソシアヌレート環を有する脂肪族・
脂環族ポリイソシアネートは、耐候性、耐熱性に優れた
ポリウレタン原料、例えば、塗料用硬化剤、注型材用硬
化剤、熱可塑性樹脂架橋剤等として非常に有用であり、
かつ、作業者の衛生上問題となるジイソシアネートモノ
マーを実質的含有しないため、安全性にも優れている。
The aliphatic having an isocyanurate ring thus obtained
Alicyclic polyisocyanates are very useful as a polyurethane raw material having excellent weather resistance and heat resistance, for example, a curing agent for coating materials, a curing agent for casting materials, a thermoplastic resin cross-linking agent, and the like.
In addition, since it does not substantially contain a diisocyanate monomer, which is a problem for workers' hygiene, it is excellent in safety.

(実施例) 以下、実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明
は、実施例により限定されるものではない。
(Examples) Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples, but the present invention is not limited to the examples.

実施例1 攪拌器・冷却管・温度計を取りつけた四ツ口フラスコに
HDI 1000g、エチレングリコールモノエチルエーテルア
セテート(以下、酢セロと略記する)250g、ネオペンチ
ルグリコール22gを仕込み、攪拌下60℃で2時間予備ウ
レタン化反応を行う。
Example 1 In a four-necked flask equipped with a stirrer, a cooling tube, and a thermometer
HDI of 1000 g, ethylene glycol monoethyl ether acetate (hereinafter abbreviated as cello acetate) of 250 g, and neopentyl glycol of 22 g are charged, and a preliminary urethane reaction is carried out at 60 ° C. for 2 hours with stirring.

次いで、触媒としてテトラメチルアンモニウム・アセテ
ート0.2gをメタノール0.2gに溶解して加え、60℃で4時
間イソシアヌレート化反応を行う。反応は均一系で推移
する。停止剤として89%リン酸0.18gを加え、反応を停
止した後、さらに60℃×1時間加熱を続け、次いで、常
温に冷却すると、失活触媒であるテトラメチルアンモニ
ウム・リン酸塩が結晶として析出する。
Next, 0.2 g of tetramethylammonium acetate as a catalyst is dissolved in 0.2 g of methanol and added, and an isocyanurate-forming reaction is carried out at 60 ° C. for 4 hours. The reaction proceeds in a homogeneous system. 89% phosphoric acid 0.18g was added as a terminator, and after stopping the reaction, heating was continued at 60 ℃ for 1 hour, and then it was cooled to room temperature, then the deactivating catalyst tetramethylammonium phosphate was converted into crystals. To deposit.

この析出物を過により除去した後、流下式薄膜蒸発缶
を用いて、1回目0.8mmHg/150℃、2回目0.1mmHg/160℃
の条件下で溶媒および未反応のHDIを除去、回収する。
After removing this precipitate by filtration, using a falling film evaporator, the first time is 0.8 mmHg / 150 ° C and the second time is 0.1 mmHg / 160 ° C.
The solvent and unreacted HDI are removed and collected under the conditions of.

得られた生成物は、淡黄色、透明の液体で、その粘度は
4500cps/25℃、NCO含有量は20.4%、遊離HDI量は0.1%
であつた。生成物の収量は390g、HDIからの転化率39%
であつた。
The product obtained is a pale yellow, transparent liquid with a viscosity of
4500cps / 25 ℃, NCO content is 20.4%, Free HDI content is 0.1%
It was. Product yield 390g, conversion from HDI 39%
It was.

実施例2〜8 第1表に示す処方および条件下で、実施例1と同様にし
てイソシアヌレート環を有するポリイソシアネートを得
た。得られた生成物の物性を第1表下欄にまとめた。
Examples 2 to 8 Polyisocyanates having an isocyanurate ring were obtained in the same manner as in Example 1 under the formulations and conditions shown in Table 1. The physical properties of the obtained product are summarized in the lower column of Table 1.

第1表に用いた略号の内容を以下に示す。The contents of the abbreviations used in Table 1 are shown below.

1,3−BG :1,3−ブタンジオール NPG :ネオペンチルグリコール TEA/2EH :テトラエチルアンモニウム・2 −エチルヘキサノエート TMA/C9 :テトラメチルアンモニウム・カ プリエート TBA/C1 :テトラブチルアンモニウム・ア セテート BZTMA/C9 :ベンジルトリメチルアンモニウ ム・カプリエート ETMA/C1 :エチルトリメチルアンモニウム ・アセテート 比較例1 テトラメチルアンモニウム・ハイドロオキサイド50%メ
タノール液を調製し、室温で2週間放置したところ、褐
色に着色し、強いアミン臭が認められた。このものを用
いたHDIのイソシアヌレートを、実施例1と同様の条件
下で合成したが、生成物には強い着色が認められた。
1,3-BG: 1,3-Butanediol NPG: Neopentyl glycol TEA / 2EH: Tetraethylammonium 2-ethylhexanoate TMA / C 9 : Tetramethylammonium capryate TBA / C 1 : Tetrabutylammonium Acetate BZTMA / C 9 : Benzyltrimethylammonium capryate ETMA / C 1 : Ethyltrimethylammonium acetate Comparative Example 1 When a 50% methanol solution of tetramethylammonium hydroxide was prepared and allowed to stand at room temperature for 2 weeks, it was colored brown and a strong amine odor was observed. HDI isocyanurate using this product was synthesized under the same conditions as in Example 1, but strong coloring was observed in the product.

一方、テトラメチルアンモニウム・アセテートの50%メ
タノール溶液は、室温1ケ月放置後も変質は認められな
かつた。
On the other hand, in a 50% methanol solution of tetramethylammonium acetate, no alteration was observed even after standing at room temperature for 1 month.

比較例2 テトラメチルアンモニウム・アセテートの代りに2−ヒ
ドロキシエチルトリメチルアンモニウム・アセテート
(酢酸コリン)を用い、実施例1と同様の反応を行つた
ところ、リン酸添加後も失活触媒が結晶として析出せ
ず、反応液はうす濁りの状態であつた。この反応液を
過し、流下式薄膜蒸発缶で実施例1と同様に精製したと
ころ、得られた生成物に濁りを生じた。
Comparative Example 2 When 2-hydroxyethyltrimethylammonium acetate (choline acetate) was used in place of tetramethylammonium acetate and the same reaction as in Example 1 was performed, the deactivated catalyst was precipitated as crystals even after the addition of phosphoric acid. However, the reaction solution was in a cloudy state. When this reaction solution was passed and purified by a falling film evaporator in the same manner as in Example 1, the resulting product was turbid.

比較例3 テトラメチルアンモニウム・アセテートの代りにベンジ
ルトリエチルアンモニウム・アセテートを用い、実施例
1と同様の反応を行つた。リン酸添加後も反応系は均一
であり、失活触媒の過による除去は不可能であつた。
Comparative Example 3 The same reaction as in Example 1 was carried out using benzyltriethylammonium acetate instead of tetramethylammonium acetate. Even after the addition of phosphoric acid, the reaction system was uniform and it was impossible to remove the deactivated catalyst by excess.

比較例4 実施例7の系で触媒量を0.5gに増加し、反応、停止、精
製操作を行つた。HDIの生成物への転化率は65%であつ
たが、得られたものの粘度は、25℃において10万cps以
上の極めて粘稠な液体であつた。
Comparative Example 4 In the system of Example 7, the amount of catalyst was increased to 0.5 g, and reaction, termination and purification operations were performed. The conversion of HDI to the product was 65%, but the viscosity of the obtained product was 100,000 cps or more at 25 ℃ and it was a very viscous liquid.

比較例5 実施例1の系で触媒量を1gに変更したところ、反応の制
御ができず、反応液温度が上昇しつづけた。反応液温度
が120℃に達した時点でリン酸を過剰量投入し、反応を
中断した。
Comparative Example 5 When the amount of catalyst in the system of Example 1 was changed to 1 g, the reaction could not be controlled and the temperature of the reaction solution continued to rise. When the temperature of the reaction solution reached 120 ° C., an excessive amount of phosphoric acid was added to interrupt the reaction.

比較例6 実施例1の系で触媒量を0.02gに変更したところ、イソ
シアヌレートの生成は認められなかつた。
Comparative Example 6 When the catalyst amount was changed to 0.02 g in the system of Example 1, formation of isocyanurate was not recognized.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】脂肪族・脂環族ジイソシアネートまたはそ
の予備ウレタン化反応物のイソシアネート基の環状3量
化によりポリイソシアヌレート構造を有するポリイソシ
アネートを製造するに際し、触媒として式(I) R1R2R3R4N+/R5COO- (I) (式中、R1〜R4は炭素数1〜4のアルキル基またはベン
ジル基を表わし、それぞれ同一でも異なっていてもよ
く、かつ、R1〜R4の炭素数の総計が4〜12であり、R5
炭素数1〜18のアルキル基、フエニル基またはベンジル
基を表わす。) の構造を有するテトラアルキルアンモニウム・カルボキ
シレートをジイソシアネートに対し30〜800ppm使用し、
ジイソシアネートの生成物への転化率10〜60%の時点
で、酸性物質の添加により触媒を失活させ反応を停止し
た後、失活により析出した触媒残渣を除去し、さらに、
反応系から余剰のジイソシアネートモノマーを除去し
て、生成物ポリイソシアネート中のジイソシアネートモ
ノマー含有量を0.7%以下とすることを特徴とするポリ
イソシアネートの製造方法。
1. When a polyisocyanate having a polyisocyanurate structure is produced by cyclic trimerization of an isocyanate group of an aliphatic / alicyclic diisocyanate or a pre-urethanization reaction product thereof, a catalyst of the formula (I) R 1 R 2 is used. R 3 R 4 N + / R 5 COO - (I) ( wherein, R 1 to R 4 represents an alkyl group or a benzyl group having 1 to 4 carbon atoms which may each be the same or different, and, R 1 to R 4 has a total carbon number of 4 to 12 and R 5 represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a phenyl group or a benzyl group.) To a diisocyanate. Use 30 ~ 800ppm,
At a conversion rate of diisocyanate to a product of 10 to 60%, the reaction was stopped by deactivating the catalyst by adding an acidic substance, and then the catalyst residue precipitated by the deactivation was removed.
A method for producing a polyisocyanate, characterized in that the excess diisocyanate monomer is removed from the reaction system so that the content of the diisocyanate monomer in the product polyisocyanate is 0.7% or less.
【請求項2】ジイソシアネートがヘキサメチレンジイソ
シアネートである特許請求の範囲第1項記載のポリイソ
シアネートの製造方法。
2. The method for producing a polyisocyanate according to claim 1, wherein the diisocyanate is hexamethylene diisocyanate.
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