JPH0768226B2 - イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートの製造方法およびそれらの使用 - Google Patents
イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートの製造方法およびそれらの使用Info
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- JPH0768226B2 JPH0768226B2 JP1043415A JP4341589A JPH0768226B2 JP H0768226 B2 JPH0768226 B2 JP H0768226B2 JP 1043415 A JP1043415 A JP 1043415A JP 4341589 A JP4341589 A JP 4341589A JP H0768226 B2 JPH0768226 B2 JP H0768226B2
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- C08G18/78—Nitrogen
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-
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
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- C07D251/00—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings
- C07D251/02—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings
- C07D251/12—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D251/26—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hetero atoms directly attached to ring carbon atoms
- C07D251/30—Only oxygen atoms
- C07D251/34—Cyanuric or isocyanuric esters
Description
という)のイソシアネート基の一部を三量体化すること
によるイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートの新
規製造方法、および場合によりブロツクされた形のそれ
らのポリイソシアネート重付加生成物好ましくはポリウ
レタンラツカーにおけるイソシアネート成分としての使
用に向けられている。
モニウムを使用することは知られておりそして繰返し記
載されている。斯て、JP-PS601,337(US-PS3,487,080)
によれば、水酸化第4アンモニウムは或助触媒と共に使
用される。実施例は主として芳香族ジイソシアネートの
部分三量体化を記載している。しかしHDIの部分三量体
化は実施例に記載されている。
の一層発展したものである。この従来刊行物によれば、
ヒドロキシアルキル置換基含有水酸化第4アンモニウム
がHDIの三量体化に使用される。これら触媒でHDIの曇り
なしに優れた仕方で三量体化されうる。この方法の欠点
はヒドロキシアルキルアンモニウムヒドロキシドが無色
の形では非常に製造され難く、そして0.6%までの比較
的大量に使用しなければならないことである。従つて、
この方法の最終生成物、即ち過剰の出発ジイソシアネー
トを除去したイソシアヌレートポリイソシアネートは恐
らく黄色味を示すであろう。
化炭素を除去してない出発ジイソシアネートを使用し、
実施例からわかるように比較的大量の触媒を必要とする
方法により製造することを記載している。
既知製造方法も重大な欠点を伴なう。斯て、例えばGB-P
S920,080、DE-OS3,100,262、DE-OS3,219,608またはED-O
S3,240,613は金属含有触媒およびフエノール、アルコー
ルまたは第3アミンのような助触媒を使用するHDIの三
量体化方法を記載している。金属化合物は非常に手の込
んだ方法(あるとしても)によつてしか最終生成物から
除去しえず、そして以後の適用におよびまた最終生成物
の安定性に有意に影響しうる。加うるに、活性水素原子
を含有する助触媒の使用は価値あるイソシアネート基が
消費される副反応をもたらす。触媒として有機酸のアン
モニウム塩を大量のアルコール性化合物と組合せて使用
するEP-AS155,559による方法にも同じことがあてはま
る。
では、有機珪素触媒が比較的大量に使用される。これら
の化合物も最終生成物から完全には除去しえず、そして
その使用に悪影響を及ぼす。
3,409によるカラーバリュー(HAZEN)を有する、 − 最終生成物は曇りがなくそしていかなる標準的ラツ
カー溶剤にも曇りなく溶解しうる、 − 最終生成物は金属イオンを含有しない、 − 方法は大量のイソシアネート−反応性助触媒の使用
に依存することなく最小量の触媒を使用して実施しう
る、 を併有するHDIのイソシアネート基の新規部分三量体化
方法を提供することである。
達成しうることが見出された。
ート基の一部を三量体化触媒としてN,N,N−トリメチル
−N−ベンジルアンモニウムヒドロキシドを使用して三
量体化し、触媒毒を添加することによりおよび/または
触媒を熱失活させることにより三量体化反応を所望の三
量体化度で停止させそして未反応ヘキサメチレンジイソ
シアネートを多くとも0.2重量%の残留含量まで除去す
ることによるイソシアヌレート基含有ポリイソシアネー
トの製造方法において、 a) 出発物質として使用するヘキサメチレンジイソシ
アネートから二酸化炭素を20重量ppm以下の残留含量ま
で除去し、および b) 触媒を使用ヘキサメチレンジイソシアネートの重
量を基準にして約0.03重量%以下の量で使用すること を特徴とする前記製造方法に向けられている。
基含有ポリイソシアネート場合によりイソシアネート基
のブロツキング剤でブロツクされていてもよいのポリイ
ソシアネート重付加生成物の製造のためのイソシアネー
ト成分としての使用に向けられている。
用することは本発明に決定的に重要である。本発明に従
つて使用されるHDIは20重量ppm以下、好ましくは10重量
ppm以下、より好ましくは5重量ppm以下の二酸化炭素含
量を有する。
れまで使用されていた蒸留により精製された工業用HDI
はかなりの量(約20ないし100重量ppm)の二酸化炭素を
含有する。二酸化炭素はHDIに製造プロセス中に、例え
ばヘキサメチレンジアミンの炭酸塩のホスゲン化中に入
りうる。それは貯蔵中に空気から吸収され得、およびNC
O基の化学反応により、例えば湿分との反応によるカル
ボジイミド基形成により生成しうる。減圧蒸留により新
たに精製したHDIは例えば密封容器中で24時間後に40ppm
の二酸化炭素を含有する。約6ケ月の期間貯蔵されたHD
Iは貯蔵期間中に容器が開けられれば0.6重量%までの二
酸化炭素を含有しうる。
ルゴンを例えば約0ないし70℃の温度でHDIに吹込むこ
とにより除去しうる。より高い温度を適用することも可
能だが、これは有意な利益を与えない。二酸化炭素は窒
素または貴ガス流中での蒸留によつても除去しうる。二
酸化炭素の除去方法は本発明による方法に決定的ではな
い。しかし、二酸化炭素の実質的に完全な除去は一般に
単なる蒸留によつては可能でない。
る。それらは無色の物質または溶液の形でかまたは既述
のように明るい色を帯びた溶液としてのみ市販されてい
る。触媒のこの自然色はHDIに基くイソシアヌレートポ
リイソシアネートの製造のための前記従来技術に相当す
る方法ではしばしば欠点である。何故ならばこれら既知
方法では触媒を比較的大量に使用しなければならないか
らである。対照的に本発明による方法では、触媒は極め
て低濃度でしか使用しないので触媒の自然色は重要でな
い。
重量%以下の量で、好ましくは0.01重量%以下の量で、
より好ましくは0.0005ないし0.005重量%の量で使用さ
れる。
アネート−反応性助触媒は必要でなく、そして本発明に
よる方法で省略しうる。特に、フエノール、オキシムお
よび特にメタノールのようなイソシアネート−反応性基
含有化合物の比較的大量を使用する必要はない。HDIの
イソシアネート基の一部とイソシアネート−反応性基の
間の副反応は回避される。価値あるイソシアネート基は
消費されず、そしてこれら副生成物に帰せられうる曇り
の生成は防止されうる。
レタン基が生成しない場合に非常に効果的に実施するこ
ともできる。しかし、本発明による方法で使用される触
媒は水酸基含有溶剤に溶解されまたはそれら自身水酸基
を有するので、本発明による方法でウレタン基の生成は
除外されない。触媒に対してイソシアネート−反応性基
を含有しない溶剤を使用するのが特に好ましい。触媒は
無溶剤の形で使用することもできる。
生成物を生成せずそして最終生成物の官能性をできるだ
け減少させないものを使用するのが好ましい。そのよう
な水酸基含有溶剤は2−エチルヘキサン−1,3−ジオー
ルおよび2−エチルヘキサノールを含む。イソシアネー
ト−反応性基のない適当な溶剤の基はジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドお
よびアセトニトリルを含む。
けそして添加することは、可能ではあるが、特にプロセ
スを工業的規模で連続的に実施する場合、容易ではな
い。従つて、かなり希釈した触媒溶液を使用するのが好
ましい。5重量%以下、好ましくは1重量%以下の濃度
が特に適当である。このような触媒溶液を調製するに
は、例として上記した型の適当な溶剤の添加後に、メタ
ノールのような触媒中に存在する溶剤を温和な蒸留によ
り除去するのがしばしば得策である。
溶剤は別として)に実施される。もつともこれは三量体
化反応中の標準的ラツカー溶剤の使用を除外するもので
はない。例は酢酸ブチルまたはエトキシエチルアセテー
トのようなエステル;メチルイソブチルケトンまたはメ
チルエチルケトンのようなケトン;キシレンのような炭
化水素;およびそのような溶剤の混合物を含む。しか
し、未反応HDIは三量体化反応後除去されるので、三量
体反応中のそのような溶剤の使用は不必要な付加的出費
を生ずる。
去されたHDIに触媒を添加する。触媒は三量体化反応中
に追加してもよい。三量体化反応は一般に約0ないし10
0℃好ましくは約20ないし80℃の温度で実施され、そし
て約10ないし40%好ましくは約20ないし30%の三量体化
度で停止させる。“三量体化度”は三量体化反応中に反
応する出発ジイソシアネート中に存在するイソシアネー
ト基の百分率を意味する。
反応混合物に添加する。適当な触媒毒は塩酸、亜燐酸ま
たは燐酸のような無機酸;メタンスルホン酸、p−トル
エンスルホン酸またはp−トルエンスルホン酸メチルま
たはエチルエステルのようなスルホン酸またはその誘導
体;およびノナフルオロブタンスルホン酸のような過弗
素化スルホン酸を含む。特に適当な不活性化剤即ち触媒
毒は亜燐酸ジブチル、燐酸ジブチルまたは燐酸ジ−(2
−エチルヘキシル)のような亜燐酸または燐酸の酸性エ
ステルを含み、これらは好ましくはHDI中の希薄溶液の
形で使用される。不活性化剤は一般に触媒と少なくとも
当量の量で反応混合物に添加される。しかし、触媒は三
量体化反応中に一部分解しうるので、当量未満の量の不
活性化剤の添加でしばしば充分である。他方、反応がま
ちがいなく停止することを保障するために、当量より多
い量、例えば当量の2倍の量の不活性化剤を使用するこ
ともしばしば得策である。従つて、不活性化剤(触媒
毒)を触媒使用量を基準にして当量の2倍までの量で使
用するのが好ましい。触媒毒の添加はしばしば不必要で
ある。反応混合物を100℃以上の温度に短時間加熱する
(触媒の熱分解即ち不活性化)ことで反応を停止させる
にしばしば充分である。
−ヘキサンを使用して)または好ましくは真空薄層蒸留
のような適当な方法で残留HDI含量多くとも0.2重量%好
ましくは0.1重量%まで除去する。
ーバリユー(HAZEN)100以下好ましくは50以下、イソシ
アネート含量約10ないし24重量%および23℃における粘
度約500ないし10,000mPa.sを有する無色液体である。
ので、不活性化剤即ち触媒毒の量も相応して少なく保つ
ことができ、その結果本発明による方法の最終生成物は
溶液中に残る触媒と触媒毒から生ずる副生成物を非常に
少量しか含まずそして生成物の以後の使用に影響を及ぼ
さない。金属酸化物または炭酸水素ナトリウムのような
弱塩基性化合物を通して塩素含有化合物の痕跡を除去す
るための蒸留による通常法で予じめ精製してないHDIを
使用してプロセスを実施した場合でも、無色透明な最終
生成物が得られる。本発明による方法の最終生成物はそ
れらの低粘度の故に、少なくとも2個のイソシアネート
−反応性基を含有する化合物との反応によるポリイソシ
アネート重付加生成物の製造に適し、そして無溶剤また
は低溶剤二成分ポリウレタンラツカーの製造に特に適す
る。
る場合、それらはイソシアネート基のブロツキング剤に
よりブロツクされてもよい。適当なブロツキング剤はEP
-A10,589第15頁14-26行(USP4,324,879、前出)に例と
して記載されている化合物を含む。
ヒドロキシポリエステル、ポリヒドロキシポリエーテル
および特にポリヒドロキシポリアクリレートと組合せ
た、高品質二成分ポリウレタンラツカーの製造に使用さ
れる。前記比較的高分子量のポリヒドロキシル化合物の
ほかに、ラツカーは低分子量の、好ましくは脂肪族のポ
リオールをも含有しうる。本発明による方法の最終生成
物とポリヒドロキシポリアクリレートの組合せは顕著な
耐候性を有する高品質車輌補修ラツカー用の特に価値あ
る二成分バインダーを表わす。
された形のポリアミンも本発明による方法の最終生成物
のための反応体として使用しうるポリイソシアネート重
付加生成物ラツカーの製造において反応させる場合によ
りブロツクされた本発明によるポリイソシアネートと前
記イソシアネート−反応性化合物の量比は各(場合によ
りブロツクされた)イソシアネート基につき約0.8ない
し3、好ましくは約0.9ないし1.8のヒドロキシル、アミ
ノおよび/またはカルボキシル基が存在するように選ば
れる。
ら知られている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−
ジメチルアミノシクロヘキサン、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またはN,N′−ジメチルピペラジ
ンのような第3アミン;および塩化鉄(III)、塩化亜
鉛、エチルカプロン酸亜鉛(II)、2−エチルカプロン
酸錫(II)、ジブチル錫(IV)ジラウレートまたはグリ
コール酸モリブデンのような金属塩を使用することがで
きる。
本発明による生成物は、約80ないし180℃(使用ブロツ
キング剤に依存して)の温度で硬化して高品質ラツカー
コーチングを形成しうる焼付ラツカーの製造に特に使用
される。
よりブロツクされていてもよいポリイソシアネート、多
官能性反応体、場合によりイソシアネート重付加触媒お
よび既知添加剤(顔料、染料、充填剤および均展剤のよ
うな)を溶剤および希釈剤を用いてかまたはそれら無し
でサンドミルのような標準的混合装置中で互いに充分に
混合しそして均質化する。
は固体の形で塗布、ロール塗布、流延、噴霧塗布、流動
層塗布または静電粉末被覆といつた標準的方法によりコ
ーチングすべき物品に適用しうる。
驚く程良好に金属基材に接着しそして特に耐光性、加熱
下色安定性および高度に摩耗抵抗性の皮膜を生ずる。更
にそれらは極度の硬さ、弾性、高い薬品抵抗性、高い光
沢度、優れた耐候性および良好な着色性により特長付け
られる。
百分率である。
中のN,N,N−トリメチル−N−ベンジルアンモニウムヒ
ドロキシドの市販無色40%溶液100gに添加しそして攪拌
した。次にメタノールを水流ポンプ減圧で30−40℃で充
分に攪拌しつつ除去した。この40%原液を追加の2−エ
チルヘキサン−1,3−ジオールで約0.5%の触媒濃度に調
整した。
エチルヘキサン−1,3−ジオールの代りにジメチルホル
ムアミドを使用したこと以外は手順は例1における如く
であつた。ジメチルホルムアミド中の0.5%触媒溶液が
得られた。
しそして激しく撹拌することにより約20℃で約10分間脱
気した。次に装置の気体空間を純窒素で満たした。次に
乾燥純窒素流を液体中に約25℃で約1時間激しく通し
た。処理前HDIは44ppmのCO2含量を有した;上記処理後C
O2含量は2ppmに減少した。更に窒素を反応の残り中反応
混合物に通した。
いし30分間にわたり滴加し、次に60℃で30分間加熱し
た。反応は今や若干発熱的なので、反応器の内容物を冷
却により60ないし65℃に保つた。反応は約0.5時間後に
おさまり、その時粗生成物のNCO含量は42%であつた。
次に粗生成物をNCO含量が38%に達するまで60℃で約1
時間攪拌した。次にHDI中の燐酸ジブチルの25%溶液0.3
2g(0.38ミリモル)を添加することにより反応を停止さ
せ、次に15分間攪拌した。次に液体を周囲温度に冷える
にまかせそして過剰のHDIを薄層蒸留により除去した。
シアネート1382gが得られた: 粘度:1800mpa.s/23℃ DIN53,409によるカラーバリュー(HAZEN):20 NCO含量:22.3% 遊離HDI含量:0.05% キシレンでの希釈性:固形分10%以下まで曇りなしに希
釈された。
れ、次にこれを真空の適用によつて脱気しそして窒素で
満たした。しかしその後は窒素を吹込まなかつたので、
結果として窒素は液体中に導入されず上を通るだけであ
つた。HDIのCO2含量はこの手段によつて38ppmに無視し
うるほどにしか低下しなかつた。
次に60℃に加熱した。反応は観察されずそしてNCO含量
の低下は殆んどなかつた。60℃で4時間後に32gの触媒
溶液を追加した;それでも反応は開始しなかつた。更に
64gの触媒を追加後反応が開始し、そしてNCO含量38.2%
で燐酸ジブチル25%溶液1.58gの添加により反応を停止
させた。25℃に冷却後溶液は曇つた溶液の形で、これは
徐々に白色沈着物を析出した。薄層蒸留により遊離HDI
を除去後、NCO含量21.4%の曇つた黄色生成物が得られ
た。酢酸ブチルで希釈後曇りは消えなかつた。キシレン
での希釈は曇りを強めた。生成物は高品質PURラツカー
に使用するには不適であつた。
シアネート798gを真空(<50ミリバール)で20℃で30分
間激しく攪拌した。次に装置の気体空間を高純度窒素で
満たした。HDIの二酸化炭素含量は44ppmであつた。次に
乾燥純窒素流を液体中に30ないし40℃で1時間通した。
CO2の再測定は2ppmの含量を示した。
化反応を開始するために、触媒溶液II12gを約30分間に
わたり滴加し、次に70℃にゆつくり加熱した。反応は発
熱的であり、それ以上の熱供給無しに約75℃で1時間保
持された。次に触媒溶液12gを追加した。次に反応混合
物を充分攪拌しつつ更に30分反応するにまかせた。HDI
中の燐酸ジブチルの25%溶液0.6g(触媒と停止剤の当量
比=約1:1)の添加により反応をNCO含量42.4%で停止さ
せた。15分後反応混合物を130℃で薄層蒸留にかけて溶
剤とHDIを分離した。次のデータにより特徴付けられる
ポリイソシアネート230gが得られた: 粘度:2200mpa.s/23℃ NCO含量:22.0% 遊離HDI含量:0.09% カラーバリユー:30(DIN53,409) 例6(本発明による) 手順は例5における如くであつた。反応はNCO含量38.0
%で停止させた。反応停止後そして120℃で薄層蒸留
後、次の特性データを有する生成物350gが得られた: 粘度:3000mPa.s/23℃ NCO含量:21.7% カラーバリユー:40(DIN53,409) 遊離HDI含量:0.1% 例7−8(本発明による) 手順は例3に記載の如くであつた。即ち、CO2をHDIから
40ないし50℃で激しい窒素流で除去した。重合反応の他
の条件を表1に示す。触媒は燐酸ジブチルで失活させ
た。表1は重合反応の停止を始めた時の反応混合物のNC
O含量も示す。表2は過剰のHDIを除去後の最終生成物の
特性データを示す。
メチレンジイソシアネートのイソシアネート基の一部
を、ヘキサメチレンジイソシアネートの重量を基準にし
て0.03重量%以下の正量のN,N,N−トリメチル−N−ベ
ンジルアンモニウムヒドロキシドの存在下に三量体化
し、 b) 触媒毒の添加および/または熱的不活性化により
三量体化反応を所望の三量体化度で停止させ、そして c) 次にポリイソシアネートのヘキサメチレンジイソ
シアネート含量が、ポリイソシアネートの重量を基準に
して多くとも0.2重量%となるように未反応ヘキサメチ
レンジイソシアネートを除去する ことを含むイソシアヌレート基含有ポリイソシアネート
の製造方法。
含量が10重量ppm以下である第1項の方法。
を基準にして0.01重量%以下の正量で使用する第1また
は2項の方法。
止させる第1項の方法。
で三量体化反応を停止させる第1項の方法。
イソシアネートに基きそしてイソシアヌレート基を含有
するポリイソシアネートを製造し、そして b) 段階(a)の生成物を少なくとも2つのイソシア
ネート−反応性基を含有する化合物と反応させる ことを含むポリイソシアネート重付加生成物の製造方
法。
ンでありそして少なくとも2つのイソシアネート−反応
性基を含有する化合物がポリオールを含む第6項の方
法。
その目的のためだけのものであること、および特許請求
の範囲により限定されうる以外は本発明の精神および範
囲を逸脱することなく種々の変更が当該技術分野の熟達
者によつてそこになされうることは理解されるべきであ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】a) 二酸化炭素含量20重量ppm以下のヘ
キサメチレンジイソシアネートのイソシアネート基の一
部を、ヘキサメチレンジイソシアネートの重量を基準に
して0.03重量%以下の正量のN,N,N−トリメチル−N−
ベンジルアンモニウムヒドロキシドの存在下に三量体化
し、 b) 触媒毒の添加および/または熱的不活性化により
三量体化反応を所望の三量体化度で停止させ、そして c) 次にポリイソシアネートのヘキサメチレンジイソ
シアネート含量が、ポリイソシアネートの重量を基準に
して多くとも0.2重量%となるように未反応ヘキサメチ
レンジイソシアネートを除去する ことを特徴とするイソシアヌレート基含量ポリイソシア
ネートの製造方法。 - 【請求項2】a) 特許請求の範囲第1項の方法に従つ
てヘキサメチレンジイソシアネートに基きそしてイソシ
アヌレート基を含有するポリイソシアネートを製造し、
そして b) 段階(a)の生成物を少なくとも2つのイソシア
ネート−反応性基を含有する化合物と反応させる ことを特徴とするポリイソシアネート重付加生成物の製
造方法。
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