JPH07304724A - アロファネート基を含有する光安定性ポリイソシアネートの製造方法 - Google Patents

アロファネート基を含有する光安定性ポリイソシアネートの製造方法

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JPH07304724A
JPH07304724A JP7132586A JP13258695A JPH07304724A JP H07304724 A JPH07304724 A JP H07304724A JP 7132586 A JP7132586 A JP 7132586A JP 13258695 A JP13258695 A JP 13258695A JP H07304724 A JPH07304724 A JP H07304724A
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Harald Dr Mertes
ハラルト・メルテス
Josef Dr Pedain
ヨーゼフ・ペダイン
Reinhard Dr Halpaap
ラインハルト・ハルパープ
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
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    • C08G18/77Polyisocyanates or polyisothiocyanates having heteroatoms in addition to the isocyanate or isothiocyanate nitrogen and oxygen or sulfur
    • C08G18/78Nitrogen
    • C08G18/7806Nitrogen containing -N-C=0 groups
    • C08G18/7818Nitrogen containing -N-C=0 groups containing ureum or ureum derivative groups
    • C08G18/7837Nitrogen containing -N-C=0 groups containing ureum or ureum derivative groups containing allophanate groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07C273/00Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/18Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of substituted ureas
    • C07C273/1809Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of substituted ureas with formation of the N-C(O)-N moiety
    • C07C273/1836Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of substituted ureas with formation of the N-C(O)-N moiety from derivatives of carbamic acid

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高品質及び特に光安定性の(環状)脂肪族ア
ロファネートポリイソシアネートの製造方法を提供す
る。 【構成】 スズ化合物の存在下でウレタン基を含有する
有機化合物と脂肪族及び/又は環状脂肪族に結合された
イソシアネート基を含有する有機ポリイソシアネートと
を反応させることにより、アロファネート基を含有しか
つ脂肪族及び/又は環状脂肪族に結合されたイソシアネ
ート基を有するポリイソシアネートを製造する方法、並
びにイソシアネート基に対するブロッキング剤で随意に
ブロックされた該ポリイソシアネートの、ポリウレタン
特にポリウレタン塗膜の生成におけるイソシアネート成
分としての使用。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、淡色の光安定性の(環
状)脂肪族アロファネートポリイソシアネートの製造の
ための新規な方法並びにこの方法により得られたポリイ
ソシアネートの、ポリウレタンの製造のための合成成分
としての使用に関する。
【0002】
【従来の技術】アロファネート基を含有するポリイソシ
アネートの製造方法は、GB−PS(英国特許明細書)
第994,890号、US−PS(米国特許明細書)第
3,769,318号、EP−B(欧州特許出願公告公
報)第0,000,016号、EP−B第0,000,
194号及びEP−A(欧州特許出願公開公報)第0,
303,150号に記載されている。GB−PS(英国
特許明細書)第994,890号によれば、ウレタン基
を含有するポリイソシアネートが、単純な一価又は多価
アルコールと有機ポリイソシアネート特にジイソシアネ
ートとを金属カルボキシレート、金属キレート又は第3
級アミンのような触媒の存在下でそれぞれ高められた温
度にて数時間加熱することにより反応させることにより
得られる。これらのウレタンポリイソシアネートは次い
で、ウレタン基の完全な反応に対して計算されたイソシ
アネート含有率が達成されるまで、更なる量の有機ポリ
イソシアネート好ましくはジイソシアネートと反応され
る。該英国特許によれば、反応生成物の正確な構成は、
確信をもって述べられ得ない。反応混合物又はむしろそ
れから単離された最終生成物の測定されたNCO含有率
から、反応生成物が本質的にアロファネートポリイソシ
アネートである、ということが結論される。
【0003】比較例に示されているように、反応がGB
−PS(英国特許明細書)第994,890号に従って
純粋に熱的に行われる場合、強く着色された生成物が得
られる。13C−NMRスペクトロスコピーによれば、得
られた生成物は、アロファネートポリイソシアネートの
みならず、かなりの量のウレットジオンポリイソシアネ
ート、尿素ポリイソシアネート及びビウレットポリイソ
シアネート(二量化及びビウレット化のような副反応に
より生成される。)並びに未反応ウレタンも含有する。
このことは、反応が完全なアロファネート化に対して計
算されたNCO含有率にて停止される場合、副反応によ
り反応された各NCO基につき1個のウレタン基が反応
混合物に未反応のまま残存するという事実により説明さ
れ得る。金属カルボキシレート、金属キレート又は第3
級アミンのような、GB−PS(英国特許明細書)第9
94,890号に記載の触媒は、イソシアネートに対す
る二量化及び/又は三量化触媒として長く知られてお
り、従って比較例3及び4に示されているようにかかる
副反応がアロファネートを生成させるべきウレタン基と
イソシアネートとの反応中かなりの程度まで起こること
は全く理解できる。純粋なアロファネートポリイソシア
ネートを生成させるためにどんな条件及び/又はどんな
触媒が必要であるかは、該特許明細書から明らかでな
い。淡色の光安定性の生成物を得るためにどんな条件が
必要であるかも明らかでない。
【0004】二量体状又は三量体状ポリイソシアネート
を伴わないアロファネートポリイソシアネートを製造す
る問題は、US−PS(米国特許明細書)第3,76
9,318号に記載されている。この特許によれば、少
なくとも1個の芳香族に結合されたイソシアネート基を
含有するアロファネートポリイソシアネートが、アルキ
ル化性の硫酸エステル又はスルホン酸エステルの存在下
でのN−置換カルバミン酸エステルとイソシアネートと
の反応により製造される。一つの特別の態様によれば、
この方法は或る金属化合物の存在下で行われる。該明細
書はかかる化合物の長いリスト中にとりわけスズ(II)
オクトエートを挙げるけれども、この塩は実施例のいず
れにおいても用いられていない。従って、この先行刊行
物には、後で記載する本発明によるスズ化合物が純粋な
(環状)脂肪族アロファネートポリイソシアネートの製
造のために適した金属化合物の長いリストから選択され
るべきであるということは何ら示唆されていない。
【0005】EP−B(欧州特許出願公告公報)第0,
000,016号及びEP−A(欧州特許出願公開公
報)第0,303,150号は、アロファネートポリイ
ソシアネートを生成させるためのウレタンと有機ポリイ
ソシアネートとの純粋に熱的な反応を記載する。しかし
ながら、比較例1から分かるように、ウレタンとイソシ
アネートとの純粋に熱的な反応は、副反応及び生成物の
変色をかなりの程度もたらす。EP−B(欧州特許出願
公告公報)第0,000,014号は脂肪族及び/又は
環状脂肪族に結合されたイソシアネート基を含有するア
ロファネートポリイソシアネートの製造方法を記載し、
しかしてウレタン基を含有する化合物と脂肪族及び/又
は環状脂肪族に結合されたイソシアネート基を含有する
ポリイソシアネートとを強酸の存在下で反応させる。塩
化水素のような強酸の存在は三量化及びビウレット化の
ような副反応を大いに抑制するけれども、得られる生成
物は変色しておりかつ長期の保存中に暗色化する傾向に
ある(比較例2)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、上記に挙げた
先行技術は、高品質及び特に光安定性の(環状)脂肪族
アロファネートポリイソシアネートがいかにして得られ
得るか示唆しない。しかしながら、かかるポリイソシア
ネートは光安定性ポリウレタンラッカーの製造用の価値
ある出発物質であると期待されるので、本発明の目的
は、かかるアロファネートポリイソシアネートの製造方
法を提供することである。驚くべきことに、この目的
は、脂肪族又は環状脂肪族ポリイソシアネートとウレタ
ン基を含有する化合物との反応を後で詳細に記載する或
るスズ化合物の存在下で行うことにより達成され得る。
本発明の方法により得られた生成物は、低い色値、高い
光安定性及び色安定性並びにそれらに加えて比較的低い
粘度により見分けられる。それらはまた、ポリウレタン
特にポリウレタン塗膜の生成のための価値ある出発物質
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、スズ化合物の
存在下でウレタン基を含有する有機化合物と脂肪族及び
/又は環状脂肪族に結合されたイソシアネート基を含有
する有機ポリイソシアネートとを反応させることによ
り、アロファネート基を含有しかつ脂肪族及び/又は環
状脂肪族に結合されたイソシアネート基を有するポリイ
ソシアネートを製造する方法に関する。本発明はまた、
これらのポリイソシアネートをポリウレタンの生成のた
めの合成成分として特に二成分型ポリウレタンラッカー
のための架橋用樹脂(随意にブロックされ得る。)とし
て用いることに関する。
【0008】本発明による方法の出発物質は、(i)ウ
レタン基を含有する有機化合物及び(ii)脂肪族及び
/又は環状脂肪族に結合されたイソシアネート基を含有
する有機ポリイソシアネートである。本発明による方法
において用いられるべきウレタン基を含有する化合物
は、1〜70重量%好ましくは1〜40重量%のウレタ
ン基(CHNO2 と表して,分子量59)を含有しそし
てウレタン基は別にして好ましくは他のH活性イソシア
ネート反応性基を含有しない随意にイソシアネート基含
有のいかなる化合物でもよい。ウレタン基を含有する該
化合物は、随意にイソシアネート基を含有し得る。適当
な化合物は、第1級アミノ基を含有するアミンとクロル
蟻酸エステルとの反応により得られたウレタン基含有化
合物を含む。しかしながら、ウレタン基を含有する化合
物は、好ましくは、イソシアネート特にポリイソシアネ
ートと有機ヒドロキシル化合物即ちアルコール又はフェ
ノール好ましくはアルコールとの反応生成物である。本
発明による方法の好ましい態様において、ウレタン出発
物質は、フェノール又はアルコールと過剰量の脂肪族又
は環状脂肪族ポリイソシアネートとからその場で製造さ
れる。この反応で得られた反応混合物は、本発明による
方法の第2の主成分即ちウレタンの製造において過剰に
用いられた脂肪族又は環状脂肪族ポリイソシアネートを
含有する。
【0009】本発明による方法において出発物質として
用いられるウレタン基を含有する好ましい化合物は、一
般式
【化1】 〔式中、Aは、ヒドロキシル基は別にしていかなる他の
イソシアネート反応性基も含有しないn官能性有機ヒド
ロキシル化合物からヒドロキシル基を除去することによ
り得られる残基であり、R1 は、脂肪族及び/又は環状
脂肪族に結合したイソシアネート基を含有するジイソシ
アネートからイソシアネート基を除去することにより得
られる残基を表し、そしてnは、1〜4の整数であ
る。〕に相当するものを含む。上記の式に相当するウレ
タン基含有化合物と、混合物の重量を基準として50重
量%までの、鎖延長反応により生成されるこれらの化合
物の高級同族体との混合物もまた適する。
【0010】本発明による方法において用いられるべき
特に好ましいイソシアネート基含有ウレタンは一般に1
〜40重量%のウレタン基及び1〜30重量%のイソシ
アネート基を含有し、そして置換基A及びR1 は(環
状)脂肪族炭化水素基である。上記の式に相当するイソ
シアネート基含有ウレタンは、好ましくは、式 A(OH)n に相当するヒドロキシル含有化合物を式 R1 (NCO)2 に相当するジイソシアネートと反応させることにより得
られる。これらの反応体は、少なくとも1.1:1好ま
しくは少なくとも1.8:1一層好ましくは2:1ない
し24:1のNCO:OHの当量比に相当する量にて用
いられる。好ましさが劣るけれども、ヒドロキシル化合
物A(OH)n とモノイソシアネート及び/又は2官能
性より大きいポリイソシアネート(随意に、ジイソシア
ネートと混合されている。)との反応により得られそし
て随意に遊離イソシアネート基を含有しないウレタン基
含有化合物を用いることも可能である。
【0011】本発明による方法に対して必要とされるウ
レタン基含有出発物質は、ポリウレタン化学の周知の方
法即ち特に出発物質を40〜150℃好ましくは50〜
100℃に単に加熱することにより製造される。この反
応は随意に公知のウレタン化触媒により触媒され得る
が、好ましくは、触媒の不存在下であるいは以下に記載
されているようにアロファネート化反応用に用いられる
触媒を用いて行われる。適当なポリヒドロキシル化合物
A(OH)n は、フェノール類(例えば、フェノール、
α−ナフトール、クレゾール、レゾルシノール又はトリ
スヒドロキシベンゼン)及び好ましくはアルコール性有
機ヒドロキシル化合物の両方を含む。好ましいアルコー
ル性ヒドロキシル化合物A(OH)n は、次のものを含
む。
【0012】1.1〜4個のヒドロキシル基を含みかつ
32〜250の分子量を有しそして随意にエーテル橋を
含有する低分子量脂肪族アルコール、例えば、メタノー
ル、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ア
リルアルコール、異性体状のブタノール、ペンタノー
ル、ヘキサノール及びヘプタノール、2−エチルヘキサ
ノール、10〜20個の炭素原子を含有する脂肪アルコ
ール、エタンジオール、プロパン−1,2−及び−1,
3−ジオール、ブタン−1,2−、−1,3−及び−
1,4−ジオール、ペンタン−1,5−ジオール、ネオ
ペンチルグリコール、ヘキサン−1,6−及び−2,5
−ジオール、3−メチルペンタン−1,5−ジオール、
2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオー
ル、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2
−エチルヘキサン−1,3−ジオール、2,2,4−ト
リメチルペンタン−1,3−ジオール、トリメチルヘキ
サン−1,6−ジオール、デカン−1,10−ジオー
ル、ドデカン−1,12−ジオール、2−メチルブタン
−1,4ジオール、2−メチルプロパン−1,3−ジオ
ール、グリセロール、ブタントリオール、2−ヒドロキ
シメチル−2−メチルプロパン−1,3−ジオール、ヘ
キサン−1,2,6−トリオール、トリメチロールエタ
ン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリット、エ
チレングリコールモノアルキル又はモノアリールエーテ
ル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール及びテトラ
エチレングリコール。
【0013】2.1〜4個のヒドロキシル基を含みかつ
86〜250の分子量を有する環状脂肪族アルコール、
例えば、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、メ
チルシクロヘキサノール、トリメチルシクロヘキサノー
ル、4−第3級ブチルシクロヘキサノール、メントー
ル、ボルネオール及びイソボルネオール、2−ヒドロキ
シデカリン、1,2−、1,3−及び1,4−シクロヘ
キサンジオール、2,4−ジヒドロキシ−1,1,3,
3−テトラメチルシクロブタン、1,4−ビス(ヒドロ
キシメチル)−シクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシ
シクロヘキシル)−メタン、2,2−ビス(4−ヒドロ
キシシクロヘキシル)−プロパン、2,4−ビス(4−
ヒドロキシシクロヘキシル)−2−メチルペンタン、フ
ルフリル及びテトラヒドロフルフリルアルコール、ビス
(ヒドロキシメチル)−ノルボルナン及びビス(ヒドロ
キシメチル)−トリシクロデカン。
【0014】3.1〜4個のヒドロキシル基を含みかつ
108〜300の分子量を有する芳香脂肪族アルコー
ル、例えば、ベンジルアルコール、フェニルエチルアル
コール、3−フェニルプロパノール及び4,4′−ビス
(2−ヒドロキシエチル)−ジフェニルメタン。 4.1〜4個のヒドロキシル基を含みかつ250〜5,
000好ましくは300〜2,000の平均分子量を有
するポリチオエーテル、ポリアセタール、ポリカーボネ
ート又は特にポリエステル及びポリエーテル。
【0015】適当なポリエステルポリオールは、2価及
び随意に3価アルコール(上記1に挙げられているもの
のような)と当量未満の量の多塩基好ましくは二塩基カ
ルボン酸又は無水物との公知の反応生成物を含む。それ
らの例は、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、フタ
ル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒド
ロフタル酸無水物、マレイン酸無水物及び/又は二量体
状又は三量体状オレイン酸を含む。ヒドロキシ含有ポリ
カプロラクトンもまた、ポリエステルポリオールとして
用いられ得る。適当なポリエーテルポリオールは、適当
な開始剤分子例えば上記1に挙げられている多価アルコ
ール又はかかるアルコールの混合物の公知のアルコキシ
化生成物である。エチレンオキシド及び/又はプロピレ
ンオキシドが、アルコキシ化反応において個々に、混合
して及び/又は順次的に好ましく用いられる。上記1に
挙げられている脂肪族アルコール並びに上記4に挙げら
れているポリエステル及びポリエーテルポリオールが、
本発明による方法において好ましく用いられる。上記の
ヒドロキシル化合物の混合物もまた用いられ得る。本発
明による方法において混合物を用いることは時には好ま
しい態様であり、何故なら、異なる官能価のヒドロキシ
ル化合物を用いることによりアロファネートポリイソシ
アネートの官能価が要求通りに変えられ得るからであ
る。
【0016】本発明による方法における出発物質として
用いられるウレタン基含有化合物の製造において用いる
ための並びにこれらのウレタン基含有化合物に対する反
応体として用いるための適当なジイソシアネートは、式 R1 (NCO)n 〔式中、R1 は、2〜20個好ましくは6〜10個の炭
素原子を含有する脂肪族炭化水素基、4〜20個好まし
くは6〜15個の炭素原子を含有する環状脂肪族炭化水
素基あるいは随意に置換されたキリリレン基である。〕
に相当する。
【0017】これらのイソシアネートの例は、1,2−
ジイソシアナトエタン、1,4−ジイソシアナトブタ
ン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,11−ジイ
ソシアナトウンデカン、2,2,4−及び2,4,4−
トリメチル−1,6−ジイソシアナトヘキサン、1−イ
ソシアナト−3−イソシアナトメチル−3,5,5−ト
リメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネー
ト)、1,3−ジイソシアナトシクロブタン、1,3−
及び1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、4,4′
−ビス(イソシアナトシクロヘキシル)−メタン、1,
2−ビス(イソシアナトメチル)−シクロブタン、1,
3−及び1,4−ビス(イソシアナトメチル)−シクロ
ヘキサン、ヘキサヒドロ−2,4−及び/又は−2,6
−ジイソシアナトトルエン、ビスイソシアナトメチルノ
ルボルナン(異性体混合物)、1−イソシアナト−4
(3)−イソシアナトメチル−1−メチルシクロヘキサ
ン及びp−キシリレンジイソシアネートを含む。これら
のジイソシアネートは、ウレタン基含有化合物の製造に
おいて及びこれらの化合物に対する反応体として用いら
れ得る。1,6−ジイソシアナトヘキサン及びイソホロ
ンジイソシアネートが特に好ましい。
【0018】n−ヘキシルイソシアネート又はシクロヘ
キシルイソシアネートのようなモノイソシアネートもま
たウレタン基含有化合物の製造において用いられ得、し
かしてそれらは出発物質として働くが、本発明による方
法におけるこれらの化合物に対する反応体としては働か
ない。しかしながら、モノイソシアネートの使用は好ま
しさが劣る。2よりも大きい官能価を有する脂肪族及び
環状脂肪族ポリイソシアネートもまた、出発物質として
働くウレタン基含有化合物の製造において及びこれらの
化合物に対する反応体として用いられ得る。これらのポ
リイソシアネートの好ましい例は、1,6−ジイソシア
ナトヘキサン又はイソホロンジイソシアネートのイソシ
アヌレート基含有三量化生成物である。イソシアネート
の混合物は、ウレタン基を含有する出発物質の製造にお
いて及びこれらの出発物質に対する反応体として用いら
れ得、但しモノイソシアネートはウレタン基含有化合物
に対する反応体として用いられないことを条件とする。
モノイソシアネートの使用は、本発明による方法により
得られる生成物のNCO官能価を下げる。本発明による
方法により得られる生成物の官能価は、イソシアネート
成分間の或る混合比の選択により並びにヒドロキシル化
合物間の混合比の選択により変えられ得る。
【0019】イソシアネート基を含有する対応するアロ
ファネートを生成させるためのウレタン基を含有する化
合物とイソシアネート成分との反応中のスズ化合物の存
在は、本発明にとって臨界的である。これらのスズ化合
物は、スズ塩及び有機スズ化合物である。好ましいスズ
化合物は、反応混合物に可溶でありかつ10〜65重量
%のスズ含有率を有するスズ化合物、特に有機酸のスズ
(II)塩及び有機スズ塩並びにスズ(II)ハロゲン化物
である。好ましいスズ化合物の例は、スズ(II)の塩化
物、臭化物及びヨウ化物、スズ(II)オクタノエート、
スズ(II)2−エチルヘキサノエート及びジブチルスズ
ジラウレートである。スズ(II)n−オクタノエート及
びスズ(II)2−エチルヘキサノエートのような有機酸
のスズ(II)塩が特に好ましい。スズ化合物は、本発明
の方法において反応体の総重量を基準として0.001
〜5.0重量%好ましくは0.01〜1.0重量%の量
にて用いられる。スズ化合物は、いかなる適当な方法に
よっても反応混合物中に添合され得る。例えば、スズ化
合物は、ウレタン基を含有する化合物の製造の前にヒド
ロキシル化合物と混合され得る。二段階法が用いられる
場合、スズ化合物はまた、アロファネート化合物の製造
の前に反応混合物に添加され得る。
【0020】本発明による方法を実施するために、反応
体は、一般に、ウレタン基を含有する化合物の各ウレタ
ン基につきポリイソシアネート成分の2〜50個好まし
くは3〜12個のイソシアネート基が存在するような量
にて用いられる。従って、ウレタン基を含有する化合物
がその場で製造される場合、相当する過剰のイソシアネ
ート成分が用いられる。本発明による反応は、一般に、
50〜140℃の温度にて行われる。本発明による反応
の過程は、反応混合物のNCO含有率を測定することに
より追跡され得る。反応は、いつでも例えば室温に冷却
することにより停止され得る。本発明による方法の好ま
しい態様においては、ウレタン基を含有する出発化合物
がその場で製造される。この方法において、ジイソシア
ネート(イソシアネート成分として好ましく用いられ
る。)が初めに50〜80℃にて導入されそして充分に
攪拌しながらヒドロキシル成分が液体の形態にて滴下的
に添加される。ウレタン化用及びアロファネート化用の
両方に同じイソシアネート又はイソシアネート混合物が
用いられるべきである場合、それは初めにNCO/OH
の当量比が3:1ないし12:1になるような量にて用
いられる。
【0021】ウレタン化反応(NCO含有率を測定する
ことにより監視される。)が完了すると、温度は80〜
140℃に上げられそして触媒(スズ化合物)が添加さ
れる。反応混合物は、NCO含有率が完全なアロファネ
ート化に対して計算された値に低下するまで攪拌され
る。スズ化合物もまた、初めにイソシアネートと一緒に
導入され得あるいはヒドロキシル化合物と一緒に添加さ
れ得る。アロファネート基を含有するポリイソシアネー
トが過剰のジイソシアネートから遊離されるべきである
場合、このことは、薄層蒸留によりあるいは分別抽出
(例えば、抽出剤としてn−ヘキサン又はシクロヘキサ
ンを用いて)によりなされ得る。本発明による方法に用
いられる出発物質のタイプ及び量は、一般に、少なくと
も2個のイソシアネート基を含有するアロファネート即
ちアロファネートポリイソシアネートが生成されるよう
に選択される。これらの生成物は、180℃及びそれ以
上の温度においてさえ薄層処理中の優秀な安定性により
見分けられる。ウレットジオンポリイソシアネート又は
ビウレットポリイソシアネートの製造において観察され
る副反応及び平衡反応(やっかいなケーキ化及び粘度の
増大をもたらす。)は起こらない。
【0022】本発明による方法は、数基の反応器をカス
ケードの形態に縦に並べて配置することにより連続的に
実施され得る。ジイソシアネート、ヒドロキシル化合物
及び触媒が、連続的に最初の反応器に導入される。温度
及び処理量を調節することにより、最後の反応器を去る
際に反応が完了することが保証される。次いで、粗生成
物は薄層蒸発器を通過し、そこで過剰のジイソシアネー
トから遊離され、そしてこの過剰のジイソシアネートは
最初の反応器に戻される。本発明による方法の最終生成
物は、低い色値、高い光安定性及び色安定性により並び
に比較的低い粘度により見分けられる。過剰の出発イソ
シアネートから遊離された本発明によるアロファネート
ポリイソシアネートの優秀な貯蔵安定性が、特に強調さ
れる。本発明による方法の最終生成物はモノマー状出発
イソシアネートを離脱する傾向を有さず、しかしてこの
点において特に公知のウレットジオン又はビウレットポ
リイソシアネートから有利に相違する。
【0023】本発明による方法から得られた生成物は、
イソシアネート重付加法によるポリウレタンの製造用特
に一成分型又は二成分型ポリウレタン塗料の製造用の価
値ある出発物質である。これらの生成物がイソシアネー
ト基に対する公知のブロッキング剤でブロックされる場
合、それらはまた、ポリウレタン焼付けラッカーの製造
用に特に適する。ポリウレタン塗膜を作製するための本
発明による随意にブロックされたポリイソシアネートに
対する好ましい反応体は、ポリウレタンラッカー技術に
おいて公知のポリヒドロキシポリエステル、ポリヒドロ
キシポリアクリレート及び随意に低分子量多価アルコー
ルである。このタイプの適当な反応体は、例えば、DE
−AS(独国特許出願公告明細書)第2,304,89
3号に記載されている。ポリウレタン塗膜を作製するた
めに本発明による随意にブロックされたポリイソシアネ
ート及び上記の反応体が反応される量は、各(随意にブ
ロックされた)イソシアネート基につき0.8〜3個好
ましくは0.9〜1.1個のヒドロキシル、アミノ、メ
ルカプト及び/又はカルボキシル基が存在するように選
択される。
【0024】硬化法は、公知の触媒例えばトリエチルア
ミン、ピリジン、メチルピリジン、ベンジルジメチルア
ミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N−メ
チルピペリジン、ペンタメチルジエチレントリアミン、
N,N′−エンドエチレンピペラジン及びN,N′−ジ
メチルピペラジンのような第3級アミン、並びに塩化鉄
(III)、塩化亜鉛、亜鉛2−エチルヘキサノエート、ス
ズ(II)2−エチルヘキサノエート、ジブチルスズジラ
ウレート及びモリブデングリコレートのような金属塩を
用いることにより促進され得る。アロファネートポリイ
ソシアネートはまた、一成分型塗装組成物に用いられ得
る。大気水分での硬化により、高品質の光沢塗膜が得ら
れる。当量未満の量のOH成分好ましくは既に挙げたO
H官能性反応体が、随意に用いられ得る。それらは、各
OH基につき少なくとも1.25個好ましくは1.5〜
10個のNCO基が存在するような量にて用いられる。
上記に挙げた触媒もまた、一成分型塗装組成物に対して
用いられ得る。
【0025】アロファネートポリイソシアネートが焼付
けラッカーにおいて用いられる場合、NCO基は、公知
のようにして完全に又は部分的にブロックされる。ポリ
イソシアネートは、適当なブロッキング剤と好ましくは
高められた温度(例えば、40〜140℃)にて随意に
適当な触媒(例えば、第3級アミン並びに亜鉛2−エチ
ルヘキサノエート、スズ(II)2−エチルヘキサノエー
ト、ジブチルスズジラウレート又はアルカリ金属フェノ
ラートのな金属塩)の存在下で反応される。適当なブロ
ッキング剤は、フェノール、クレゾール、トリメチルフ
ェノール及び第3級ブチルフェノールのようなモノフェ
ノール,第3級ブタノール、第3級アミルアルコール及
びジメチルフェニルカルビノールのような第3級アルコ
ール,アセト酢酸エステル、アセチルアセトン及びマロ
ン酸誘導体(アルコール成分において1〜8個の炭素原
子を含有するマロン酸ジエステルのような)のような容
易にエノールを形成する化合物,N−メチルアニリン、
N−メチルトルイジン、N−フェニルトルイジン及びN
−フェニルキシリジンのような第2級芳香族アミン,サ
クシンイミドのようなイミド,ε−カプロラクタム及び
δ−バレロラクタムのなラクタム,ブタノンオキシム及
びシクロヘキサノンオキシムのようなオキシム,メチル
メルカプタン、エチルメルカプタン、ブチルメルカプタ
ン、2−メルカプトベンズチアゾール、α−ナフチルメ
ルカプタン及びドデシルメルカプタンのようなメルカプ
タンを含む。
【0026】本発明による塗装組成物は、前記に記載し
た随意にブロックされたポリイソシアネート、多官能性
反応体及び触媒に加えて、随意に、顔料、染料、充填剤
及び流動調整剤のような公知の添加剤を含有し得る。そ
れらの成分は、溶媒及び希釈剤の存在又は不存在下で標
準的な混合装置例えば溶解機にて一緒に充分に混合され
かつ均質化される。ラッカー及び塗装組成物は、塗装さ
れるべき基体に無溶媒の液体形態にて、溶液にて、溶融
物にて又は固体形態にて、展延塗装、ロール塗装、流延
塗装、吹付け塗装、流動浸漬塗装又は静電粉末吹付けの
ような標準的方法により施用され得る。本発明によるポ
リイソシアネートを含有する塗装組成物は、金属基体に
驚くほど良好に接着し、特に光安定性で、熱への暴露に
対して色安定性でかつ高耐摩耗性であり、またそれらが
風乾性ラッカーに用いられる場合0℃位の温度において
さえ特に速やかに乾燥する被膜をもたらす。それらはま
た、かなりの硬度、弾性、非常に高い耐化学薬品性、高
光沢、優秀な耐候性及び良好な顔料着色性により見分け
られる。
【0027】
【実施例】本発明を次の例により例示するが、別段指摘
がなければこれらの例において部及び百分率はすべて重
量による。 例1 74g(1モル)のn−ブタノールを70℃にて336
g(2モル)の1,6−ジイソシアナトヘキサン(HD
I)に滴下的に添加し、次いで反応混合物のNCO含有
率が30.7%(完全なウレタン化に相当する。)にな
るまで1時間攪拌した。温度を100℃に上げた後、
0.1g(反応混合物を基準として0.02%)のスズ
(II)2−エチルヘキサノエートを添加した。次いでこ
の反応混合物を、NCO含有率が20.5%(完全なア
ロファネート化に相当する。)になるまで100℃にて
2時間攪拌した。この反応混合物中のイソシアネート構
造を13C−NMRスペクトロスコピーにより定量測定し
た(第1表参照)。次いでこの反応混合物を薄層蒸留に
付すと、12.9%のNCO含有率、890mPa.s の2
3℃における粘度及び20のハーゼン色値を有する33
4g(81.4%)の生成物が得られた。
【0028】比較例1(GB−PS(英国特許明細書)
第994,890号による触媒不含) 336g(2モル)のHDI及び74g(1モル)のn
−ブタノールを、反応混合物のNCO含有率が30.7
%(完全なウレタン化)になるまで70℃にて攪拌し
た。次いで温度を150℃に上げ、そしてその温度にて
この反応混合物を反応混合物のNCO含有率が22.3
%(実質的アロファネート化に相当する。)になるまで
24時間攪拌した。イソシアネート構造を13C−NMR
スペクトロスコピーにより定量測定した(第1表参
照)。この反応混合物は鮮黄色であったので、蒸留によ
る仕上げに付さなかった。
【0029】比較例2(EP−B(欧州特許出願公告公
報)第0,000,194号による触媒として塩化水
素) 336g(2モル)のHDI及び74g(1モル)のn
−ブタノールを70℃にて反応させて、ウレタン(NC
O含有率30.7%)を生成させた。温度を100℃に
上げた後、4.1g(1%)の塩化水素を添加した(H
DI中の塩化水素の8%溶液の形態にて、即ちカルバモ
イルクロライドの生成)。次いでこの反応混合物を、N
CO含有率が20.5%(完全なアロファネート化に相
当する。)になるまで100℃にて5時間攪拌した。こ
の反応混合物を13C−NMRスペクトロスコピーにより
分析し(第1表参照)、そして薄層蒸留により仕上げ
た。12.9%のNCO含有率、930mPa.s の23℃
における粘度及び50のハーゼン色値を有する332g
(81%)の薄黄色生成物が得られた。2週間の貯蔵
後、ハーゼン色値は150単位であった。
【0030】
【表1】
【0031】13C−NMRスペクトロスコピー分析は、
ブルッカー(Bruker)AMX−500スペクトロメータ
ーを用いて125.76MHz にてかつ陽子ノイズデカッ
プリング(PND)でもって行われた。ジメチルスルホ
キシド−d6 が溶媒として用いられ、そして 2H“ロッ
ク”テトラメチルシラン(TMS)が内部基準物質であ
った。構造は、148〜160ppm(TMSに対し
て)においてカルボニルC原子に基づいて割り当られ
た。それから得られたモル量が、重量%に換算された。
【0032】例2 2リットルの三つ口フラスコ中で、75g(0.5モ
ル)のトリエチレングリコールを1008g(6モル)
の1,6−ジイソシアナトヘキサン(HDI)に70℃
にて30分かけて滴下的に添加した。70℃にて更に3
0分後、反応混合物のNCO含有率は42.7%(OH
基のウレタン基への完全な反応に相当する。)であっ
た。温度を100℃に上げた後、0.3g(0.03
%)のスズ(II)2−エチルヘキサノエートを添加し
た。100℃にて3時間後、反応混合物のNCO含有率
は、38.8%(ウレタン基のアロファネート基への完
全な反応に相当する。)であった。この粗生成物を薄層
蒸留に付した。1300mPa.s の23℃における粘度及
び18.8%のNCO含有率を有する422gの実質的
に無色の生成物(ハーゼン色値25)が得られた。この
生成物をその組成についてゲル透過クロマトグラフィー
(GPC)により分析し、しかしてその結果は第2表に
記載されている。
【0033】比較例3(GB−PS(英国特許明細書)
第994,890号による,例5におけるように触媒と
して亜鉛ナフテネート) 1008g(6モル)の1,6−ジイソシアナトヘキサ
ン(HDI)及び75g(0.5モル)のトリエチレン
グリコールを、ウレタン化が完了する(NCO含有率4
2.7%)まで、例2のように反応させた。次いで、
1.15gの亜鉛ナフテネートを添加した。NCO含有
率は、50℃にて8時間で38.8%に低下した。薄層
蒸留による仕上げにより、20.4%のNCO含有率及
び1350mPa.s の25℃における粘度を有する褐黄色
生成物が得られた。GPC分析については、第2表参
照。
【0034】比較例4(GB−PS(英国特許明細書)
第994,890号による,例4におけるように触媒と
して第3級アミン) 比較例3においてようにしてウレタン溶液を製造し、そ
して1.15gのジアザビシクロオクタンの添加後70
℃にて24時間攪拌した。しかしながら、理論的NCO
含有率の低下は、120℃にて更に16時間してからの
み達成された。仕上げにより、1050mPa.s の25℃
における粘度及び20.2%のNCO含有率を有する深
黄色の油が得られた。GPC分析については、第2表参
照。
【0035】
【表2】
【0036】例3〜13 第3表及び第4表に記載の物質及び条件を用いて例1の
処理操作に従って例3〜13を行って、やはりこれらの
表に記載の特性を有する生成物が得られた。
【0037】
【表3】
【0038】
【表4】
【0039】本発明は次の態様を含む。 1.スズ化合物の存在下でウレタン基を含有する有機化
合物と脂肪族及び/又は環状脂肪族に結合されたイソシ
アネート基を含有する有機ポリイソシアネートとを反応
させることにより、アロファネート基を含有しかつ脂肪
族及び/又は環状脂肪族に結合されたイソシアネート基
を有するポリイソシアネートを製造する方法。 2.スズ化合物が、反応混合物に可溶であり、10〜6
5重量%のスズ含有率を有しかつ反応体の総重量を基準
として0.001〜5重量%の量にて存在する、上記第
1項の方法。 3.スズ化合物が有機酸のスズ(II)塩である、上記第
1項の方法。 4.スズ化合物が有機酸のスズ(II)塩である、上記第
2項の方法。 5.イソシアネート反応性成分及び上記第1項に従って
製造されたポリイソシアネートからなる、塗装組成物。 6.イソシアネート反応性成分及び上記第1項に従って
製造されたポリイソシアネートを含有する、二成分型塗
装組成物。
【0040】本発明は説明の目的のために上記に詳細に
記載されているけれども、かかる詳細は専ら該目的のた
めであること、並びに請求項によって制限され得る場合
を除いて本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種
々の態様が本発明において当業者によりなされ得ること
が理解されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラインハルト・ハルパープ ドイツ連邦共和国デイー51519 オデンタ ール、イン・デア・ヒルトシヤイト 6

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スズ化合物の存在下でウレタン基を含有
    する有機化合物と脂肪族及び/又は環状脂肪族に結合さ
    れたイソシアネート基を含有する有機ポリイソシアネー
    トとを反応させることにより、アロファネート基を含有
    しかつ脂肪族及び/又は環状脂肪族に結合されたイソシ
    アネート基を有するポリイソシアネートを製造する方
    法。
  2. 【請求項2】 スズ化合物が、反応混合物に可溶であ
    り、10〜65重量%のスズ含有率を有しかつ反応体の
    総重量を基準として0.001〜5重量%の量にて存在
    する、請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 イソシアネート反応性成分及び請求項1
    に従って製造されたポリイソシアネートからなる、塗装
    組成物。
JP7132586A 1994-05-09 1995-05-08 アロファネート基を含有する光安定性ポリイソシアネートの製造方法 Pending JPH07304724A (ja)

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