JPH07247334A - 液体の淡色のポリイソシアネート混合物およびそれの製造方法 - Google Patents

液体の淡色のポリイソシアネート混合物およびそれの製造方法

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JPH07247334A
JPH07247334A JP5015929A JP1592993A JPH07247334A JP H07247334 A JPH07247334 A JP H07247334A JP 5015929 A JP5015929 A JP 5015929A JP 1592993 A JP1592993 A JP 1592993A JP H07247334 A JPH07247334 A JP H07247334A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ジフェニルメタンイソシアネートを基とす
る、末端にイソシアネート基を有するプレポリマー。こ
のプレポリマーは約75ないし約95重量%の二核異性
体および約5ないし約25重量%の重合体イソシアネー
トを有するジフェニルメタンイソシアネート混合物とポ
リエーテルポリオールとの反応生成物である。この二核
異性体の中身は一般に約15ないし約40重量%の2,
4′−異性体および約2ないし約10重量%の2,2′
−異性体である。このポリエーテルポリオールは約3な
いし約8の官能価、約350ないし約1000mgKO
H/gのOH価および約150ないし約1000の分子
量を有する。 【効果】 これらのプレポリマーは淡色で、寸法安定性
の硬質ポリウレタンフォームを製造するための出発物質
として特に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はジフェニルメタン系の新
しい、淡色のウレタン変性ポリイソシアネートまたはポ
リイソシアネート混合物、それの製造方法および淡色の
強靱で硬いポリウレタンフォームを製造するに当ってこ
れらの変性されたポリイソシアネートを使用する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】ポリウレタンフォーム、殊にポリウレタ
ン硬質フォームの製造に当っては、ジフェニルメタン系
のポリイソシアネートまたはポリイソシアネート混合物
(MDI)が長年の間ポリイソシアネート成分として用
いられてきた。硬質ポリウレタンフォームの製造の際に
は、約2ないし約3.1の平均NCO官能価を有するジ
フェニルメタン系のポリイソシアネート混合物が好まし
く使用される。しかしながら、これらのものは淡色のポ
リウレタンフォームを製造するのに適していないという
不都合を有する。本明細書中で用いられる“ジフェニル
メタン系のポリイソシアネート”という用語は、アニリ
ン/ホルムアルデヒド縮合物のホスゲン化によって生成
し、そしてホスゲン化生成物の状態で存在する全てのジ
−およびポリイソシアネートを意味している総称的な用
語である。本明細書中で使用される“ジフェニルメタン
系のポリイソシアネート混合物”という用語は“ジフェ
ニルメタン系のポリイソシアネート”のあらゆる混合物
を包含している。アニリン/ホルムアルデヒド縮合物の
ホスゲン化生成物、個々の“ジフェニルメタン系のポリ
イソシアネート”および/またはそれの種々の混合物を
1つに合せることによって得られる混合物およびまた
“ジフェニルメタン系のポリイソシアネート”の混合物
はアニリン/ホルムアルデヒド縮合物のホスゲン化生成
物の部分蒸留(partial distillati
on)中に留出物または蒸留残渣として生成する。
【0003】蒸留されたMDI型の留分、すなわち二核
生成物(4,4′−異性体MDI)を高い含有率で含む
留分またはできるだけ低い含有率の多核イソシアネート
を含む留分もまた、原則として淡色ポリウレタンフォー
ムの製造に役立つであろう。帯黄色の変色を有する発泡
プラスチックを生ずるのは、なお高い分子量を有するイ
ソシアネートばかりでなく、MDI系の多核イソシアネ
ートである。MDI系のポリイソシアネートを基とする
重合体における色の問題は文献から公知である。MDI
系のポリイソシアネートを基とする淡色の発泡プラスチ
ックは今日まで、かろうじて製造できるに過ぎなかっ
た。英国特許第2,207,671号明細書、米国特許
第4,465,639号明細書および米国特許第4,8
76,380号明細書には、淡色のプラスチックを製造
するためのこのような困難な方法が記載されている。高
い二核含有量を有するMDI系のイソシアネートは大き
な容積と十分な寸法安定性を有するポリウレタン硬質フ
ォームを製造するためには生憎高過ぎる反応性と低過ぎ
る官能価(多核成分が存在しない)を有する。かなり高
い2,4′−および2,2′−異性体含有率をもつ二核
化合物を含有し、そして適度の反応性を有するイソシア
ネートを使用することもまた、それの官能価が低いため
に実行できない。このような低い官能価を有するイソシ
アネートから製造された硬質フォームは、それの使用を
妨げる収縮の問題を起こす。
【0004】発泡プラスチックとともに半透明の表皮を
適用するどのような場合にも、淡色のポリウレタン樹脂
が必要となる。例えば、ポリエステルの表皮を有する容
器または車体、内部のプラスチック容器を備えたサーフ
ボードおよび冷蔵庫で使用するためには淡色の樹脂が望
ましい。半透明の表皮の分野については、トリレンジイ
ソシアネートを基とするプレポリマー(所謂TDI−プ
レポリマー)が白色硬質フォームの生産を許すことが文
献から知られている。それにも拘らず、トリレンジイソ
シアネートを基とするプレポリマー(TDIプレポリマ
ー)の使用は産業衛生の配慮から益々困難になってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は産業衛
生上および環境上の規準を満たすことを条件として、淡
色で寸法安定性のポリウレタン硬質フォームの製造を可
能とするプレポリマーを提供することである。本発明の
目的はまた、淡色で寸法安定性の硬質ポリウレタンフォ
ームを生成するプレポリマーの製造方法を提供すること
である。本発明のさらに別の目的は淡色で寸法安定性の
硬質ポリウレタンフォームの製造方法を提供することで
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】これらの目的および当該
技術に精通した者にとって明らかであるその他の目的
は、a)15〜40重量%が2,4′−異性体であり、
そして2〜10重量%が2,2′−異性体である二核異
性体75〜95重量%および重合体イソシアネート5〜
25重量%を有するジフェニルメタンイソシアネート混
合物を、b)350〜1000mgKOH/gのOH価
とともに約3ないし約8の官能価および150〜100
0の分子量を有するポリエーテルポリオール0.1〜1
0重量%と反応させることによって成し遂げられる。そ
の結果生じたプレポリマーを、その後発泡剤の存在下で
イソシアネート反応性材料と反応させて寸法安定性で淡
色の硬質ポリウレタンフォームを製造することができ
る。
【0007】本発明はプレポリマーであるジフェニルメ
タン系のウレタン基含有ポリイソシアネートまたはポリ
イソシアネート混合物に関する。これらのプレポリマー
はジフェニルメタン系のイソシアネートとポリエーテル
ポリオールとの反応生成物である。本発明において役立
つジフェニルメタンのイソシアネートは約75ないし約
95重量%の二核異性体含有量を有して、2,4′−異
性体は15〜40重量%であり、そして2,2′−異性
体は2〜10重量%である。イソシアネート成分の残り
はジフェニルメタン系の重合体イソシアネート約5ない
し約25重量%である。本発明において有用なポリエー
テルポリオールは約3ないし約8の官能度、350〜1
000mgKOH/gのOH価および約150ないし約
1000の分子量を有する。
【0008】本発明のプレポリマーは公知のイソシアネ
ート反応性物質のいずれかを用いる公知技術に従って寸
法安定性の淡色で、かつ強靱なポリウレタン硬質フォー
ムを製造するのに役立つ。これらの寸法安定性の、淡色
で、しかも強靱なポリウレタン硬質フォームの製造に有
用な発泡剤はトリクロルフルオルメタン、クロルジフル
オルメタン、1,1−ジクロル−1−フルオルエタン、
1−クロル−1,1−ジフルオルエタン、1,1−ジク
ロル−2,2,2−トリフルオルエタンおよびそれらの
混合物のようなハロゲン含有発泡剤およびC4 −ないし
8 −アルカン、主としてC5 −アルカンおよび二酸化
炭素のようなハロゲンを含まない発泡剤を包含してい
る。
【0009】本発明はまた、a)約15ないし約40重
量%の2,4′−異性体および約2ないし約10重量%
の2,2′−異性体、およびジフェニルメタン系の重合
体イソシアネート約25重量%を有する、約75ないし
約95重量%の二核異性体含有量をもつジフェニルメタ
ン系のイソシアネートを、b)全体の量に対して約0.
1ないし約10重量%の、約350ないし約1000m
gKOH/gのOH価とともに約3ないし約8の官能度
および約150ないし約1000の分子量を有するポリ
エーテルポリオールと反応させることを特徴とする、ジ
フェニルメタン系のウレタン基含有ポリイソシアネート
またはポリイソシアネート混合物の製造方法に関する。
好ましくは、全体の量に対して6〜8重量%のポリエー
テルポリオールが使用される。反応において使用される
ジフェニルメタン系のイソシアネートは好ましくは約8
5重量%の二核異性体含有量を有し、そして2,4′−
異性体の含有率は約20ないし約24重量%であって、
2,2′−異性体の含有率は約1ないし約5重量%であ
る。
【0010】本発明方法においては、反応容器にポリイ
ソシアネート成分を供給し、ついでポリイソシアネート
を含む容器に攪拌しながらポリエーテルポリオールを加
えるのが好ましい。この方法は好ましくは不活性ガス雰
囲気の存在下で遂行される。本発明方法は一般に40な
いし140℃、好ましくは40ないし80℃の温度範囲
で遂行される。反応はポリイソシアネートの流れの中に
ポリエーテルポリオール成分を計量しながら添加するこ
とによって連続的に遂行できる。本発明方法によって得
られる反応混合物は続いて更に別のジフェニルメタン系
の未変性ポリイソシアネートまたはポリイソシアネート
混合物と混合してもよい。この混合のために用いられる
第二のポリイソシアネート成分は本発明によるウレタン
基含有ポリイソシアネートと同一であることができる。
以下の実施例の助けをかりて本発明はさらに詳しく説明
されるが、これらの実施例の中ですべての部および百分
率は、別に指示されていなければ、重量部および重量百
分率である。
【0011】
【実施例】これらの実施例において使用されたポリエー
テルポリオールは公知の方法によって製造された。必要
量の起動物質(スターター,starter)(例えば
グリセロール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、
サッカロースまたは混合物)を反応容器に装入した。次
に、通例の塩基(例えばNaOHまたはKOH)を用い
て、エポキシドを100〜120℃で加えた。生成物を
中和し、そして公知方法によって仕上げた。表1の中で
詳しく説明されているポリエーテルポリオールA〜Eを
下記の例で使用した。
【0012】
【表1】
【0013】以下の各例においてポリイソシアネート
1,2または3を使用した。それらのポリイソシアネー
トの各々の組成は次の通りであった。 ポリイソシアネート1 ジアミノジフェニルメタン異性体のうちの約60重量%
が4,4′−ジアミノジフェニルメタン(MDA)であ
り、約22重量%が2,4′−ジアミノジフェニルメタ
ン(MDA)であり、そして約3重量%が2,2′−ジ
アミノジフェニルメタン(MDA)である、ジアミノジ
フェニルメタン異性体85重量%を有するジフェニルメ
タン系のポリアミン混合物の未精製のまだ蒸留されてい
ないホスゲン化生成物(米国特許第3,952,042
号明細書、実施例1に従って製造されたもの)。このア
ミン混合物から製造されたポリイソシアネート混合物は
ジイソシアナトジフェニルメタン異性体85重量%およ
びジフェニルメタン系の多核ポリイソシアネート15重
量%を含み、そして25℃において約25 mPa・sの粘
度を有していた。
【0014】ポリイソシアネート2 ジイソシアナトジフェニルメタン異性体(MDI)のう
ちの50重量%が4,4′−MDIであり、37重量%
が2,4′−MDIであり、そして8重量%が2,2′
−MDIである、ジイソシアナトジフェニルメタン異性
体約90重量%を含有し、そしてジフェニルメタン系の
より官能価の高い重合体ポリイソシアネート約10重量
%および25℃において約25 mPa・s の粘度を有する
ジフェニルメタン系のポリイソシアネート混合物。
【0015】ポリイソシアネート3 ドイツのバイエルAG製のデスモドール(Desmod
ur)44Mの名称の下に市販されている純粋な、蒸留
された4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート。
【0016】例1 攪拌機、滴下漏斗、温度計および窒素の導入および排出
管路を備えた三つ口フラスコに466gのポリイソシア
ネート1を装入した。ついで、攪拌しながら、かつ窒素
の雰囲気の下で34gのポリエーテルポリオールAを3
時間の時間にわたって滴下状に加えた。その後、さらに
攪拌しながら、反応生成物を1時間60℃に維持してか
ら、室温まで冷却させた。
【0017】例2 例1で用いたのと同じ手順を使用して450gのポリイ
ソシアネート1を50gのポリエーテルポリオールEと
反応させた。
【0018】例3 例1で用いたのと同じ手順を使用して460gのポリイ
ソシアネート2を40gのポリエーテルポリオールCと
反応させた。
【0019】例4 例1で用いたのと同じ手順を使用して450gのポリイ
ソシアネート1を50gのポリエーテルポリオールBと
反応させた。
【0020】例5 例1で用いたのと同じ手順を使用して466gのポリイ
ソシアネート3を34gのポリエーテルポリオールAと
反応させた。この場合、相分離または晶出が生じた。例
1ないし5から得られた反応生成物に関するデータを表
2に示す。
【0021】
【表2】 表 2 ────────────────────────────── 粘 度 NCO含有量 〔25℃における mPa.s〕 (%) ────────────────────────────── 例 1 1200 26.50 例 2 2300 25.60 例 3 850 23.50 例 4 1880 25.55 例 5 233 26.68
【0022】硬いフォーム試験片(発泡プラスチック試
料1ないし10)を製造するために、例1ないし5で得
られたプレポリマー、ポリイソシアネート1およびドイ
ツ、バイエルAGからデスモドール(Desmodu
r)PFの名称の下に市販されているポリイソシアネー
トを使用した。発泡の際のポリオール成分として下記の
処方物を使用した。
【0023】処方物A: 1)トリメチロールプロパンと、エチレンオキシドおよ
びプロピレンオキシドとの反応によって得られたOH価
550mgKOH/gのポリエーテルポリオール98重
量部、 2)整泡剤としてのポリエーテル−ポリオール変性ポリ
シロキサン1.5重量部、 3)発泡剤としての水0.5重量部。
【0024】処方物B: 1)処方物A100重量部および2)ポリエーテルポリ
オールA12重量部からなる、580mgKOH/gの
OH価および20℃における1780 mPa・sの粘度を
有するポリオール混合物。発泡プラスチック試験片を製
造するために、処方物A100重量部または処方物B1
12重量部、触媒としてのN,N′−ジメチルシクロヘ
キシルアミン1.4ないし2.0重量部、発泡剤18な
いし38重量部および例1ないし5から得られたプレポ
リマーまたはポリイソシアネート1またはデスモドール
(Desmodur)PFポリイソシアネート163な
いし187重量部を混合し、そして処理して試験片を形
成させた。
【0025】実験室において、200mm×200mm
×約200mmの寸法を有するこれらの試験片(約15
分後に成形品の取出し)を23℃において公知の方法で
製造した。24時間後に、試験片を真中で垂直に切断し
た。室温における収縮の程度を確かめるために最小の水
平の孔を測定した(表3参照)。例1〜5のプレポリマ
ー、ポリイソシアネート1およびデスモドール(Des
modur)PFイソシアネートによってポリウレタン
硬質フォームを製造することによって得られた試験結果
を表3にまとめた。
【0026】
【表3】
【0027】〔表註〕 * Desmodur PF: ドイツ、バイエルAG
から入手できる市販のポリイソシアネート * 比: イソシアネートの量対イソシアネート×100
の理論的に計算された量の比 Ex=例a トリクロルフルオルメタンb N,N′−ジメチルシクロヘキシルアミン
【0028】表3から、発泡プラスチック8,9および
10は室温でさえも、はっきりと限定された収縮を示す
ことがわかる。ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシ
アネート(ポリイソシアネート1)、ウレタン基含有ジ
フェニルメタンジイソシアネートのデスモドールPF
(バイエルAGから商業的に入手できる;従来技術)お
よび本発明のプレポリマーを製造する場合に有用である
種類のポリエーテルポリオールと反応した、蒸留された
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネートは、淡
色ではあるが、寸法が安定でないポリウレタン硬質フォ
ームを生ずるので、イソシアネート成分として適してい
ない。さらに、発泡プラスチック1と9とを比較する
と、収縮しない淡色の発泡プラスチック(発泡プラスチ
ック1)を得るためには、本発明のプレポリマーを製造
するためのイソシアネート側にポリエーテルポリオール
を使用しなければならないことが示される。ポリオール
側にポリエーテルポリオールを使用する場合には、収縮
するフォームが得られる(発泡プラスチック9)。
【0029】他方、処方物Aおよび例1〜4のプレポリ
マーから得られる反応生成物の発泡は寸法が安定で、か
つ淡色のポリウレタン硬質フォーム1〜7を生ずる。本
発明はこれまでに説明の目的で詳しく述べられてきたけ
れども、このような詳細な説明は専らその目的のためで
あって、本発明が特許請求の範囲に記載された事項によ
って制限されることを除き、本発明の精神と範囲を外れ
ないで、当業者がその中で様々な変更をなし得ることは
当然理解されるべきである。以上、発明の詳細な説明に
おいて詳しく述べた本発明を要約すると、次の通りであ
る。
【0030】(1)a)1)約15ないし約40重量%
が2,4′−異性体であって、約2ないし約10重量%
が2,2′−異性体である二核異性体約75ないし約9
5重量%および 2)約5ないし約25重量%の重合体イソシアネートが
存在しているジフェニルメタンイソシアネート混合物
と、 b)約3ないし約8の官能価、約350ないし約100
0mgKOH/gのOH価および約150ないし約10
00の分子量を有するポリエーテルポリオールとの反応
生成物であるウレタン含有ジフェニルメタンイソシアネ
ートプレポリマー。
【0031】(2)前記第1項のプレポリマーとジフェ
ニルメタンポリイソシアネートとの混合物。 (3)a)(1)二核異性体のうちで約15ないし約4
0重量%が2,4′−異性体であって、約2ないし約1
0重量%が2,2′−異性体である二核異性体約75な
いし約95重量%および (2)重合体イソシアネート約5ないし約25重量%を
有するジフェニルメタンイソシアネート混合物を、 b)約350ないし約1000mgKOH/gのOH価
とともに約3ないし約8の官能価および約150ないし
約1000の分子量を有するポリエーテルポリオール
0.1〜10重量%と反応させることからなる、ウレタ
ン含有ジフェニルメタンイソシアネートプレポリマーの
製造方法。
【0032】(4)約6ないし約8重量%のポリオール
b)を使用する前記第3項の方法。 (5)イソシアネートa)の二核含有量が約85重量%
であり、そして2,4′−異性体含有量が約20ないし
約24重量%であって、2,2′−異性体含有量が約1
ないし約5重量%である前記第3項の方法。 (6)発泡剤の存在下で前記第1項のプレポリマーをイ
ソシアネート反応性の材料と反応させることからなる、
寸法安定性の淡色で、かつ強靱な硬質ポリウレタンフォ
ームの製造方法。 (7)クロロフルオロカーボン発泡剤の存在下で前記第
1項のプレポリマーをポリエーテルポリオールと反応さ
せることからなる、寸法安定性の淡色で、かつ強靱な硬
質ポリウレタンフォームの製造方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プラモド・ギユプタ ドイツ連邦共和国デイー5012 ベドブル ク、ランゲマルクシユトラーセ 27 (72)発明者 マーチン・ホツペ ドイツ連邦共和国デイー5090 レーフエル クーゼン、ヴアルテル−フレクス−シユト ラーセ 30 (72)発明者 ロルフ・ヴイーデルマン ドイツ連邦共和国デイー5068 オデンター ル−フオイスヴインケル、ヴイーセンシユ トラーセ 18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)1)約15ないし約40重量%が
    2,4′−異性体であって、約2ないし約10重量%が
    2,2′−異性体である二核異性体約75ないし約95
    重量%および 2)約5ないし約25重量%の重合体イソシアネートが
    存在しているジフェニルメタンイソシアネート混合物
    と、 b)約3ないし約8の官能価、約350ないし約100
    0mgKOH/gのOH価および約150ないし約10
    00の分子量を有するポリエーテルポリオールとの反応
    生成物であるウレタン含有ジフェニルメタンイソシアネ
    ートプレポリマー。
  2. 【請求項2】 a)(1)二核異性体のうちの約15な
    いし約40重量%が2,4′−異性体であって、約2な
    いし約10重量%が2,2′−異性体である二核異性体
    約75ないし約95重量%および(2)重合体イソシア
    ネート約5ないし約25重量%を有するジフェニルメタ
    ンイソシアネート混合物を、 b)約350ないし約1000mgKOH/gのOH価
    とともに約3ないし約8の官能価および約150ないし
    約1000の分子量を有するポリエーテルポリオール
    0.1〜10重量%と反応させることからなる、ウレタ
    ン含有ジフェニルメタンイソシアネートプレポリマーの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 発泡剤の存在下で請求項1のプレポリマ
    ーをイソシアネート反応性の材料と反応させることから
    なる、寸法安定性の淡色で、かつ強靱な硬質ポリウレタ
    ンフォームを製造する方法。
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