JPH0827247A - 改質した(環状)脂肪族ポリイソシアナート混合物、ならびにその製造方法および使用方法 - Google Patents

改質した(環状)脂肪族ポリイソシアナート混合物、ならびにその製造方法および使用方法

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JPH0827247A
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ゲールハルト、ラクア
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ウルスラ、ズィーベンハール
Helmut Dr Tesch
ヘルムート、テシュ
Hans Renz
ハンス、レンツ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 公知の製品に比較して、分子組成がより均
一で、反応性を低減しかつ加工時間を増大した改質ポリ
イソシアナート混合物を製造する。 【構成】 2−ブチル−2−エチル−ペンタン−ジイ
ソシアナート−1,5、2−(3−イソシアナトプロピ
ル)−シクロヘキシルイソシアナート−1および/また
は1−(イソシアナトメチル)−1−(3−イソシアナ
トプロピル)−シクロヘキサンより選ばれた異なる反応
性のイソシアナート基を有するジイソシアナートから製
造され、イソシアナート含有量が1〜34重量%である
ウレタン、アロファナート、尿素、ビウレット、カルボ
ジイミド、ウレトジオンおよび/またはイソシアヌラー
トの各基を含有するポリイソシアナート混合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2−ブチル−2−エチ
ル−ペンタン−ジイソシアナート−1,5、2−(3−
イソシアナトプロピル)−シクロヘキシルイソシアナー
ト−1、1−(イソシアナトメチル)−1−(3−イソ
シアナトプロピル)−シクロヘキサンおよびこれらのジ
イソシアナートの混合物より選ばれた異なる反応性のイ
ソシアナート基を有するジイソシアナートから製造さ
れ、イソシアナート含有量が全重量に対して1〜34重
量%であるウレタン、アロファナート、尿素、ビウレッ
ト、カルボジイミド、ウレトジオンおよび/またはイソ
シアヌラートの各基により改質されたポリイソシアナー
ト組成物、その製造方法およびその使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】有機ポリイソシアナートをNCO基と反
応する水素原子、例えばヒドロキシル、アミノ、メルカ
プトまたはカルボキシル基の水素原子を含有する化合物
と触媒、溶媒および他の添加剤の存在または不存在にお
いて反応してポリイソシアナート重付加生成物を製造で
きることは知られている。特殊用途のポリイソシアナー
ト重付加生成物を形成するため、その使用に先立ち有機
ポリイソシアナートを改質することは屡々有益または必
要でさえある。これは、例えば蒸気圧の低下、粘度変
化、したがってその加工性、機能性および反応性、また
特に最終製品に特有な機械的性質を得るため等の理由か
らである。改質はイソシアナート基を部分的に化学改変
して行われ、その結果なお遊離の反応性イソシアナート
基を有する比較的高分子量のポリイソシアナート組成物
を生じる。工業的に最も重要な改質反応として、例えば
ウレトジオンおよびイソシアヌラート基を生成するため
の二量化および三量化、およびカルボジイミド、ビウレ
ット、尿素、ウレタンおよび/またはアロファナートの
各基の形成が挙げられる。適当な触媒および反応条件に
よって、選択的改質を達成することは一般的に可能であ
る。
【0003】上記のようなウレタン、アロファナート、
尿素、ビウレット、カルボジイミド、ウレトジオンおよ
び/またはイソシアヌラートの各基を含有するポリイソ
シアナート混合物を製造するため、例えば脂肪族もしく
は環状脂肪族ジイソシアナート、または脂肪族および環
状脂肪族ジイソシアナートの混合物を適当な触媒の存
在、溶媒の不存在、または溶媒および場合により添加剤
を加えて、有利には高温度、例えば60〜140℃で、
所定の転化率に達するまで反応することができる。次い
で、触媒を熱的におよび/または触媒毒を加えて不活性
化し、必要ならば、過剰の(環状)脂肪族ジイソシアナ
ートモノマーおよび溶媒を分離することができる。薄膜
型蒸発器を用い減圧下に蒸留して分離するのが好まし
い。このような方法により製造された改質ポリイソシア
ナート混合物を比較的高分子量および/または低分子量
のポリヒドロキシル化合物、例えばポリエーテルポリオ
ール、ポリエステルポリオールまたはポリヒドロキシア
クリラートと反応し、NCO含有プレポリマーを生成す
ることができる。さらに、改質ポリイソシアナート組成
物またはNCO含有プレポリマーのイソシアナート基を
キャップまたはブロックすることができる。この目的の
ために、NCO基を、比較的容易に、有利には高温度で
分裂して再びNCO基を生成することができる化合物と
反応する。次いで、このようにして遊離した反応性イソ
シアナート基をさらに公知の方法によって、例えばヒド
ロキシル基またはアミノ基と反応することができる。適
当なキャッピング剤は、例えばフェノール、カプロラク
タム、β−ジカルボニル化合物、例えばアセト酢酸エス
テル、ジアルキルマロナート、オキシム、トリアゾール
および若干のアルコールである。改質および/またはブ
ロックしたポリイソシアナート混合物は、特にラッカー
および被覆剤用に高性能単一成分系および二成分系で用
いられる。
【0004】異なる反応性のイソシアナート基を含有す
る有機ポリイソシアナート、例えば2−エチルブタン−
1,4−ジイソシアナート、2−メチルペンタン−1,
5−ジイソシアナート、2,2,4−トリメチルヘキサ
ン−1,6−ジイソシアナート(TMHDI)またはイ
ソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキ
シルイソシアナート(IPDI)のような(環状)脂肪
族ジイソシアナートの使用は、より反応性のイソシアナ
ート基の反応によって、低減した反応性の改質ポリイソ
シアナート混合物の製造を可能にし、この混合物は比較
的長い加工時間を有している。
【0005】それ故に、異なる反応性のイソシアナート
基を含有する(環状)脂肪族ジイソシアナートの適切な
改質によって、その保存寿命、加工性、およびそれから
製造されるポリイソシアナート重付加生成物の機械的性
質を改良するための多くの試みがなされた。
【0006】欧州特許出願公開第0045995号(米
国特許第4476054号)によれば、イソシアヌラー
ト不含有のウレトジオンを式Xm P(NR23-m (式
中、mは0,1または2、XはCl、ORまたはRであ
り、Rは同じか異なり、アルキル、ベンジル、フェニル
エチル、シクロヘキシルおよびシクロペンチルの各基で
ある)で表される触媒の存在下にIPDIから製造する
ことができる。このようなウレトジオン基を含有するI
PDIを、欧州特許出願公開第0045996号(米国
特許第4483798号)に従い、ジオールおよび場合
によりモノアルコールまたはモノアミンと反応し、ウレ
トジオン基を含有する重付加生成物を製造することがで
きる。この生成物は、欧州特許出願公開第004599
7号(米国特許第4430474号)により、焼付けエ
ナメルの製造に用いることができる。
【0007】イソシアナトウレトジオンおよび適当な出
発物質として2−メチル−1,5−ジイソシアナトペン
タンおよび2−エチル−1,4−ジイソシアナトブタン
を用いるその製造方法はまた欧州特許出願公開第009
9976号(米国特許第4668780号)に記載され
ている。ウレトジオン基を含有するポリイソシアナート
はプラスチックス、ラッカーおよび発泡材料を製造する
ための中間体である。イソシアナトイソシアヌラートお
よびその製造法またはその貯蔵安定性溶液の製造法が欧
州特許出願公告第0082987号(米国特許第446
9867号)および独国特許出願公告第2325826
号(米国特許第3919218号)に記載されている。
欧州特許出願公開第0082987号によれば、イソシ
アナトイソシアヌラートを2−メチル−1,5−ジイソ
シアナトペンタン、または2−メチル−1,5−ジイソ
シアナトペンタンと2−エチル−1,4−ジイソシアナ
トブタンとの混合物の部分的三量化によって製造する。
独国特許出願公告第2325826号によれば、IPD
Iまたは2,2,4−もしくは2,4,4−TMHDI
を(環状)脂肪族ジイソシアナートとして用いている。
【0008】2−メチル−1,5−ジイソシアナトペン
タンまたは2−エチル−1,4−ジイソシアナトブタン
から誘導されたビウレット基含有ポリイソシアナートが
欧州特許出願公開第0082973号に記載されてい
る。
【0009】記載される改質ポリイソシアナートの欠点
はその化学構造についての不均一性および遊離イソシア
ナート基の反応性にある。この不均一性は出発物質とし
て明記される(環状)脂肪族ジイソシアナートの2つの
イソシアナート基間の反応性の小さな差異によりもたら
される。さらに、若干の用途に望ましくない機械的性質
はその構造からもたらされるIPDI分子の硬直性から
生じる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、公知
の製品に比較して、分子組成がより均一で、反応性を低
減しかつ加工時間を増大した改質ポリイソシアナート混
合物を製造することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、この目的
が特定の化学構造によってもたらされる、イソシアナー
ト基の異なる反応性を有する(環状)脂肪族ジイソシア
ナートの改質により達成されることを見出した。
【0012】即ち、本発明は、2−ブチル−2−エチル
−ペンタン−ジイソシアナート−1,5、2−(3−イ
ソシアナトプロピル)−シクロヘキシルイソシアナート
−1、1−(イソシアナトメチル)−1−(3−イソシ
アナトプロピル)−シクロヘキサンおよびこれらのジイ
ソシアナートの少なくとも2種からなる混合物のうちよ
り選ばれた(環状)脂肪族ジイソシアナートから公知の
方法により製造され、イソシアナート含有量が1〜34
重量%であるウレタン、アロファナート、尿素、ビウレ
ット、カルボジイミド、ウレトジオンおよび/またはイ
ソシアヌラートの各基を含有するポリイソシアナート混
合物を提供する。
【0013】驚くべきことに、本発明により用いること
のできる(環状)脂肪族ジイソシアナートのイソシアナ
ート基の反応性差は、特有の置換基および隣接する立体
環境へのその影響のために、上記公知の(環状)脂肪族
ジイソシアナートにおけるよりも実質的により顕著であ
ることを見出した。
【0014】例えば、2−(3−イソシアナトプロピ
ル)−シクロヘキシルイソシアナートはプロピレン基に
立体非障害第一級イソシアナート基およびシクロヘキサ
ン環に第二級イソシアナート基をもち、一方IPDIに
おいては、第一級イソシアナート基は間にメチレンブリ
ッジ(ネオ基)をもってシクロヘキサン環に結合してい
る。
【0015】その可撓性構造のために、2−ブチル−2
−エチル−ペンタン−ジイソシアナート−1,5は有利
な加工性および優れた機械的性質を有するポリイソシア
ナート重付加生成物を生じる。C5 原子の第一級イソシ
アナート基はプロピレンブリッジにより横の2−エチル
基および2−ブチル基から隔てられ、それ故ネオ基によ
り立体障害障害を受けて不活性化されるC1 原子のイソ
シアナート基よりも反応性が大きい。
【0016】本発明により用いる(環状)脂肪族ジイソ
シアナートの改質反応において、より反応性の第一級イ
ソシアナート基は優先的に反応するので、本発明の改質
ポリイソシアナート混合物は低減した反応性を有し、そ
の結果、類似の基で改質された、HDI,TMHDIま
たはIPDIに基づくポリイソシアナート混合物よりも
加工時間が長い。
【0017】既に示したように、1−(イソシアナトメ
チル)−1−(3−イソシアナトプロピル)−シクロヘ
キサンは本発明の改質ポリイソシアナート混合物を製造
するのに適当である。しかしながら、好ましく用いられ
る(環状)脂肪族ジイソシアナートは2−(3−イソシ
アナトプロピル)−シクロヘキシルイソシアナート−1
(IPCIと略記)および特に2−ブチル−2−エチル
−ペンタン−ジイソシアナート−1,5(BEPDIと
略記)である。本発明により用いる(環状)脂肪族ジイ
ソシアナートは如何なる製造法、例えば相応する(環
状)脂肪族ジアミンをホスゲン化して相応するジカルバ
ミン酸クロリドを生成し、それを(環状)脂肪族ジイソ
シアナートおよび塩化水素に熱分解して製造することが
できる。しかしながら、(環状)脂肪族ジイソシアナー
ト、特にIPCIおよびBEPDIを使用するのが好ま
しく、これらはホスゲンを用いない製法、特に(環状)
脂肪族ジカルバミン酸エステルの(環状)脂肪族ジイソ
シアナートおよびアルコールへの熱分解によって得るこ
とができる。この熱分解は、例えば、適当な分解反応
器、例えば薄膜型蒸発器、好ましくはヒータープラッグ
蒸発器で、150〜300℃、好ましくは180〜25
0℃の温度、0.001〜2バール、好ましくは1〜2
00ミリバールの圧力、触媒の不存在下、好ましくは存
在下に行うことができる。分解形成される(環状)脂肪
族ジイソシアナートおよびアルコールは、例えば分別凝
縮、好ましくは精留により分離し、(環状)脂肪族ジイ
ソシアナートを、例えば蒸留してさらに精製することが
できる。
【0018】本発明のウレタン、アロファナート、尿
素、ビウレット、カルボジイミド、ウレトジオンおよび
/またはイソシアヌラートの各基を含有し、1−(イソ
シアナトメチル)−1−(3−イソシアナトプロピル)
−シクロヘキサン、好ましくはIPCI、特にBEPD
Iに基づくポリイソシアナート混合物の製造は、それ自
体公知の方法により、本発明で使用する(環状)脂肪族
ジイソシアナートの無触媒、好ましくは触媒的オリゴマ
ー化および/または重縮合、および/またはこのジイソ
シアナートおよび/または本発明の改質ポリイソシアナ
ート混合物を少なくとも1個の反応性水素原子を有する
化合物、好ましくは水、単官能性および/または多官能
性アルコールおよび/または単官能性および/または多
官能性アミンへ重付加して行われる。
【0019】反応混合物中のカルボジイミド、ウレトジ
オンおよび/またはイソシアヌラートの各基が所望の含
有量に達した後、または所望の反応度(例えば、反応混
合物のイソシアナート含有量を測定して求めることがで
きる)に達した後、触媒の不活性化、例えば触媒毒の添
加または触媒の熱分解により反応を停止することができ
る。単一成分系および二成分系のポリウレタンラッカー
のように、モノマー不含有の改質ポリイソシアナート混
合物が特別な用途分野に要求される場合、未反応ジイソ
シアナートモノマーを公知の適切な方法、例えば薄膜型
蒸発器により蒸溜して除去することができる。
【0020】ウレタンおよびアロファナートの各基を含
有するポリイソシアナート混合物を製造するため、本発
明に適する(環状)脂肪族ジイソシアナートをアルコー
ル、好ましくはアルカンジオールと、必要量で、有利に
はイソシアナート基の当量当たりヒドロキシル基を例え
ば0.005〜0.4、好ましくは0.05〜0.15
当量用いて反応することができる。尿素基および/また
はビウレット基を含有するポリイソシアナート混合物
は、本発明において用いることができる(環状)脂肪族
ジイソシアナートを、水、水を分裂し得る化合物、例え
ば結晶水を含有する第三級ブタノールまたは塩類、なら
びに第一級および第二級アミン、好ましくは脂肪族およ
び/または芳香族ジアミンと反応して得ることができ
る。水を分裂し得る化合物として第三級モノアルカノー
ルを用いるとき、ジイソシアナート:アルコールのモル
比は通常少なくとも2.5:1、好ましくは8:1であ
る。
【0021】本発明の改質ポリイソシアナート混合物を
製造する類似方法は、Kunststoff−Hand
buch、7巻、Polyuretane、Carl
Hanser Verlag、1および2版(それぞれ
1966年および1983年)、および特に特許等の文
献に記載されている。
【0022】例えば、ウレタン基含有ポリイソシアナー
ト混合物の製造方法は、独国特許出願公告第16183
80号(米国特許第3644457号)、独国特許出願
公開第2513793号(英国特許出願公開第1450
660号)または欧州特許出願公開第10850号(米
国特許第4261852号)に、アロファナート基およ
びイソシアヌラート基を含有するポリイソシアナート混
合物の製造方法は、欧州特許出願公開第0566037
号に、尿素および/またはビウレットの各基を含有する
ポリイソシアナート混合物の製造方法は、独国特許出願
公告第1101394号(英国特許876503号)、
独国特許出願公告第1070374号、英国特許出願公
開第889050号、独国特許出願公告第122700
3号(米国特許第3284479号)、独国特許出願公
開第1174759号(米国特許第3392183号)
および独国特許出願公開第1543178号(英国特許
出願公開第1044932号)に、カルボジイミド基含
有ポリイソシアナート混合物の製造方法は、独国特許出
願公開第1130594号(米国特許第2941966
号)、英国特許出願公開第1083410号、米国特許
第2941983号および独国特許出願公告第2248
751号(米国特許第4076945号)に、ウレトジ
オン基含有ポリイソシアナート混合物の製造方法は、独
国特許出願公開第1643170号(米国特許第348
9744号)および独国特許出願公開第1081895
号(英国特許出願公開第821158号)、ならびに特
にイソシアヌラート基含有ポリイソシアナート混合物の
製造方法は、独国特許出願公開第2616415号、米
国特許第3645979号、米国特許第3248372
号および英国特許出願公開第837120号に、それぞ
れ記載されている。
【0023】本発明で用い得る(環状)脂肪族ジイソシ
アナート、1−(イソシアナトメチル)−1−(3−イ
ソシアナトプロピル)−シクロヘキサン、好ましくはI
PCIおよび特にBEPDIは、特にイソシアヌラート
基により改質されるポリイソシアナート混合物の製造に
使用され、これは高性能の単一成分系または二成分系ポ
リウレタン(PU)接着剤または特にラッカーを製造す
るのに非常に有用である。
【0024】本発明のイソシアヌラート基含有ポリイソ
シアナート混合物を製造するため、本発明で用い得る
(環状)脂肪族ジイソシアナートは、慣用の方法におい
て、有利には反応条件下において不活性な気体、例えば
窒素雰囲気で、少なくとも1種の三量化触媒の存在下、
有利には30〜140℃、好ましくは70〜120℃の
温度で部分的に環化される。所望のイソシアヌラート含
有量に達した後、または有利にはイソシアヌラート基含
有反応混合物重量に対して1〜34重量%、好ましくは
10〜34重量%のNCO範囲にあり、かつ特定の温度
範囲内に選定された反応温度に依存して、通常0.1〜
12時間、好ましくは2〜5時間で得られるNCO含有
量に達した後、三量化触媒を不活性化剤を加えて不活性
化して、イソシアヌラート形成を停止する。得られるイ
ソシアヌラート基含有ポリイソシアナート混合物を、例
えば反応性水素原子を有する化合物、好ましくはアミノ
もしくは特にヒドロキシル化合物を連続的にまたは段階
的に添加してさらに改質することができ、または有機ジ
イソシアナートモノマーを、所望によりさらなる改質の
前または後に、有利には減圧下の薄膜蒸発器を用いて除
去することができる。本発明で用い得る(環状)脂肪族
ジイソシアナートを部分環化するために、通常の三量化
触媒、例えば第三級アミン、ホスフィン、アルコキシ
ド、金属酸化物、水酸化物、カルボキシラートおよび有
機金属化合物を用いることができる。非常に有用である
とわかっている他の三量化触媒は、トリス(N,N−ジ
アルキルアミノアルキル)−s−ヘキサヒドロトリアジ
ン、例えばトリス(N,N−ジメチルアミノプロピル)
−s−ヘキサヒドロトリアジンおよび弱酸のテトラアル
キルアンモニウム基またはトリアルキルヒドロキシアル
キルアンモニウム基との有機塩であり、好ましくは例え
ば簡単に製造し、精製することができるN,N,N−ト
リメチル−N−2−ヒドロキシプロピルアンモニウム
p−tert.−ブチルベンゾアートおよびN,N,N
−トリメチル−N−2−ヒドロキシプロピルアンモニウ
ム 2−エチルヘキサノアートである。驚くべきこと
に、触媒の型も追加の選択的三量化に影響し得ることが
見出された。テトラアルキルアンモニウムカルボキシラ
ートに比較して、シリルアミン、好ましくはビス(トリ
メチルシリル)アミンの使用は、より反応性の第一級イ
ソシアナート基を優先的に活性化する。この選択的三量
化は分子構造および反応性をより均一にするので、イソ
シアヌラート基含有ポリイソシアナート混合物製造用触
媒としてシリルアミンを用いるのが特に好ましい。副生
物としてウレトジオン基およびオリゴマーイソシアヌラ
ート基を形成することもできる三量化触媒は、有機ジイ
ソシアナート重量に対して通常0.001〜0.5重量
%、好ましくは0.01〜0.05重量%の量で用いら
れる。
【0025】既に示したように、三量化触媒は通常所望
量のイソシアヌラート基の形成後に不活性化される。初
めに記したイオン触媒の場合の適当な不活性化剤は、例
えば無機酸または有機酸、相応する酸ハロゲン化物およ
びアルキル化剤である。例として、リン酸、モノクロロ
酢酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、塩化ベンゾイル、
ジメチル硫酸および好ましくはジアルキルホスファー
ト、特にジブチルホスファートが挙げられる。シリルア
ミン触媒を不活性化するために、一官能性および二官能
性アルコール、例えばn−ブタノール、n−ヘキサノー
ル、1,2−プロパンジオールおよび/または1,4−
ブタンジオールが好ましく用いられる。不活性化剤は三
量化触媒のモル数に対して1〜300モル%、好ましく
は50〜150モル%の量で用いることができる。
【0026】イソシアヌラート基および場合によりウレ
トジオン基を含有するポリイソシアナートは、不活性溶
媒または希釈剤を用いて製造することもできるが、これ
らは本発明の方法においては環境上および経済上の理由
から使用しないことが好ましい。
【0027】本発明のイソシアヌラート基含有ポリイソ
シアナート混合物は、イソシアヌラート−ポリイソシア
ナートに対して、次式のポリイソシアナートを少なくと
も50重量%、好ましくは少なくとも60重量%、特に
少なくとも70重量%含有するのが有利である。
【0028】
【化4】 式中、Rは下記から選ばれた残基を意味する。
【0029】
【化5】
【0030】本発明による、ウレタン、アロファナー
ト、尿素、ビウレット、カルボジイミド、ウレトジオン
および/またはイソシアヌラートの各基を含有するポリ
イソシアナート混合物は、イソシアナート含有量が全重
量に対して1〜34重量%の範囲である。好ましい態様
によれば、ウレタン基含有ポリイソシアナート混合物は
好ましくはイソシアナート含有量が1〜30重量%、特
に1.5〜26重量%であり、アロファナート基含有ポ
リイソシアナート混合物は好ましくはイソシアナート含
有量が1〜30重量%、特に1.5〜26重量%であ
り、尿素基含有ポリイソシアナート混合物は好ましくは
イソシアナート含有量が1〜30重量%、特に3〜26
重量%であり、ビウレット基含有ポリイソシアナート混
合物は好ましくはイソシアナート含有量が5〜34重量
%、特に5〜25重量%であり、カルボジイミド基含有
ポリイソシアナート混合物は好ましくはイソシアナート
含有量が2〜33重量%、特に5〜30重量%であり、
ウレトジオン基含有ポリイソシアナート混合物は好まし
くはイソシアナート含有量が5〜33重量%、特に10
〜30重量%であり、イソシアヌラート基含有ポリイソ
シアナート混合物は好ましくはイソシアナート含有量が
10〜34重量%、特に10〜30重量%である(上記
の各重量%はポリイソシアナート混合物の全重量を基準
とする)。
【0031】本発明の改質ポリイソシアナート混合物が
適切な2種以上の基、例えばウレトジオン基とイソシア
ヌラート基、カルボジイミド基とイソシアヌラート基、
ウレタン基とイソシアヌラート基、ウレタン基とアロフ
ァナート基、ウレタン基と少なくとも1種のカルボジイ
ミド基、または尿素基とビウレット基で改質された場
合、イソシアナート含有量は、同様に、1種の基に対し
て上記したポリイソシアナート%範囲内にある。
【0032】本発明の改質ポリイソシアナート混合物
は、得られた形態で用いるか、または例えば粘度の低減
および流動性の改良のために、加工処理に先立ってイソ
シアナート基に不活性な溶媒で希釈することができる。
また、所望の場合有利に用いることができる溶媒タイプ
は、通常本発明の改質ポリイソシアナート混合物の用途
にも依存する。適当な溶媒は、例えばイソシアナート基
に不活性かつ表面被覆剤および接着剤工業に慣用の溶媒
および希釈剤である。
【0033】本発明のウレタン、アロファナート、尿
素、ビウレット、カルボジイミド、ウレトジオンおよび
/またはイソシアヌラートの各基を含有するポリイソシ
アナート混合物は、例えば、ポリウレタンラッカー系
剤、例えば単一成分または2成分ラッカー、ポリウレタ
ン被覆剤、分散液、接着剤、例えば単一成分または2成
分接着剤、ポリウレタンシーリング剤、セル状もしくは
緻密状ポリウレタンエラストマー、注型エラストマーお
よびポリウレタン発泡材、例えば可撓性、半硬質または
硬質ブロックまたは型どられた発泡材および対応する一
体発泡材の製造にも有用である。
【0034】
【実施例】実施例に記載の粘度はDIN 53019に
従い回転粘度計を使用し23℃で測定した。
【0035】実施例および比較例中、下記のジイソシア
ナートは詳細な説明におけると同様に略号を使用した。
【0036】HDI: 1,6−ヘキサメチレンジ
イソシアナート(1,6−ジイソシアナトヘキサン) TMHDI: 2,2,4−トリメチルヘキサメチレン
−1,6−ジイソシアナ−ト IPDI: 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ナート(イソホロ
ンジイソシアナート) IPCI: 2−(3−イソシアナトプロピル)シク
ロヘキシル−1−イソシアナート BEPDI: 2−ブチル−2−エチルペンタン−1,
5−ジイソシアナート
【0037】実施例1 IPCIに基づくビウレット基含有ポリイソシアナート
混合物の製造 攪拌機、還流冷却器および隔膜を備えた多頚フラスコ中
で、NCO含有量40.3重量%のIPCI500重量
部およびtert−ブタノール15重量部を攪拌しなが
ら混合し、反応混合物を160℃に加熱した。
【0038】2.8重量部のtert−ブタノールに溶
解した0.5重量部のp−トルエンスルホン酸を10分
間にわたり反応混合物に滴下した。二酸化炭素およびイ
ソブテンが激しく発生するが、これは約30分後に停止
する。反応を完了させるために、反応混合物をさらに1
60℃で60分間攪拌し、次いで室温に冷却して減圧下
(約20ミリバール)室温で30分間脱気した。イソシ
アナート含有量32.9重量%の得られたポリイソシア
ナート混合物を薄膜型蒸発器を用いて蒸溜し未反応モノ
マーIPCIを除去した。
【0039】ビウレット基およびウレトジオン基を含有
し、イソシアナート含有量が19.7重量%および23
℃での粘度が10000mPas以上である黄色の粘性
ポリイソシアナート混合物が生成した。
【0040】実施例2 BEPDIに基づくビウレット基含有ポリイソシアナー
ト混合物の製造 出発物質として、イソシアナート含有量34.8重量%
のBEPDI700重量部、tert−ブタノール24
重量部および2.0重量部のtert−ブタノールに溶
解したp−トルエンスルホン酸0.7重量部を用いたほ
かは実施例1の方法を繰り返した。
【0041】イソシアナート含有量20.3重量%の得
られたポリイソシアナート混合物を薄膜型蒸発器を用い
て蒸溜し未反応モノマーBEPDIを除去した。
【0042】ビウレット基を含有し、イソシアナート含
有量が16.1重量%および23℃での粘度が1000
0mPas以上である黄色の粘性ポリイソシアナート混
合物が生成した。
【0043】実施例3 BEPDIに基づくウレタン基およびアロファナート基
含有ポリイソシアナート混合物の製造 攪拌機、ガス導入口および排出口、還流冷却器および隔
膜を備えた多頚フラスコ中で、イソシアナート含有量3
4.8重量%のBEPDI500重量部、n−ブタノー
ル31.1重量部および銅(II)アセチルアセトナー
ト0.27重量部を窒素雰囲気下で混合し、反応混合物
を80℃に加熱し、この温度で6時間反応した。イソシ
アナート含有量23.6重量%の得られたポリイソシア
ナート混合物に0.44重量部のジブチルホスファート
を加え、次いで未反応BEPDIを薄膜型蒸発器を用い
て減圧(約3ミリバール)溜去した。
【0044】イソシアナート含有量が15.2重量%お
よび23℃での粘度が6140mPasであるウレタン
基およびアロファナート基を含有する油状ポリイソシア
ナート混合物が生成した。
【0045】実施例4 アロファナート基およびイソシアヌラート基を含有する
ポリイソシアナート混合物の製造 実施例3に記載されると同様の多頚フラスコ中で、イソ
シアナート含有量34.8重量%のBEPDI500重
量部および2−エチルヘキサノール13.8重量%の混
合物を窒素雰囲気下で100℃に加熱し、この温度で1
時間反応した。80℃に冷却した反応混合物はイソシア
ナート含有量32.9重量%であった。この温度におい
て、使用したBEPDI重量に対して0.2重量%のト
リメチル−2−ヒドロキシプロピルアンモニウム2−エ
チルヘキサノアートを三量化触媒として反応混合物に加
え、この反応混合物を80℃で4時間攪拌し、次いで使
用したBEPDI重量に対して0.2重量%のジブチル
ホスファートを加えて三量化触媒を不活性化した。イソ
シアナート含有量27重量%の得られた反応混合物を薄
膜型蒸発器を用いて蒸溜し未反応モノマーBEPDIを
除去した。
【0046】イソシアナート含有量が14.3重量%お
よび23℃での粘度が10000mPas以上であるア
ロファナート基およびイソシアヌラート基を含有する透
明な黄色味のポリイソシアナート混合物が生成した。
【0047】実施例5 イソシアヌラート基およびウレタン基を含有するポリイ
ソシアナート混合物の製造 実施例3に記載されると同様の多頚フラスコ中で、50
0重量部のBEPDIに、BEPDIに対して0.2重
量%のトリメチル−2−ヒドロキシプロピルアンモニウ
ム2−エチルヘキサノアートを加え、反応混合物を窒素
雰囲気下で80℃に加熱し、BEPDIをこの温度で4
時間還流した。次いでBEPDI重量に対して0.2重
量%のジブチルホスファートを加えて三量化触媒を不活
性化し、イソシアナート含有量29.4重量%の反応混
合物を13.8重量部の2−エチルヘキサノールと反応
した。さらに80℃で2時間反応を行った後、イソシア
ナート含有量27.2重量%の反応混合物を得た。未反
応モノマーBEPDIを薄膜型蒸発器を用いて減圧下に
溜去して、イソシアナート含有量が13.5重量%およ
び23℃での粘度が10000mPas以上であるイソ
シアヌラート基およびウレタン基を含有する透明な黄色
味のポリイソシアナート混合物を得た。
【0048】実施例6 イソシアヌラート基およびウレトジオン基を含有するポ
リイソシアナート混合物の製造 攪拌機、還流冷却器およびガス導入口および排出口を備
えた多頚フラスコ中で、イソシアナート含有量40.3
重量%のIPCI500重量部およびIPCI重量に対
して0.1重量%のトリメチル−2−ヒドロキシプロピ
ルアンモニウム2−エチルヘキサノアートの反応混合物
を窒素雰囲気下で80℃に加熱し、攪拌しながらこの温
度で3時間還流した。IPCI重量に対して0.1重量
%のジブチルホスファートを加えて三量化触媒を不活性
化した。イソシアナート含有量33重量%の反応混合物
を薄膜型蒸発器を用いて減圧下に蒸溜し未反応IPCI
を除去した。
【0049】イソシアナート含有量が19.3重量%お
よび23℃での粘度が10000mPas以上であるイ
ソシアヌラート基およびウレトジオン基を含有する透明
な黄色味のポリイソシアナート混合物が生成した。
【0050】このイソシアヌラート基およびウレトジオ
ン基を含有するポリイソシアナート混合物を、さらに加
工性を良好にするために、酢酸n−ブチルで希釈してイ
ソシアナート含有量が17.3重量%および25℃での
粘度が480mPasの90重量%濃度溶液を得た。
【0051】実施例7 イソシアヌラート基およびウレトジオン基を含有するポ
リイソシアナート混合物の製造 実施例6に記載されると同様の多頚フラスコ中で、イソ
シアナート含有量34.8重量%のBEPDI500重
量部およびBEPDI重量に対して0.2重量%のトリ
メチル−2−ヒドロキシプロピルアンモニウム2−エチ
ルヘキサノアートの反応混合物を窒素雰囲気下で80℃
に加熱し、攪拌しながらこの温度で4時間還流した。B
EPDI重量に対して0.2重量%のジブチルホスファ
ートを加えて三量化触媒を不活性化した。減圧下に薄膜
蒸溜し未反応BEPDIを反応混合物から溜去した。
【0052】図1のGPCクロマトグラムを示し、かつ
イソシアナート含有量が15.5重量%であるイソシア
ヌラート基およびウレトジオン基を含有する透明で黄色
味をもつ無定形ポリイソシアナート混合物が生成した。
【0053】このイソシアヌラート基およびウレトジオ
ン基を含有するポリイソシアナート混合物を、さらに加
工性を良好にするために、酢酸n−ブチルで希釈してイ
ソシアナート含有量が14.3重量%および25℃での
粘度が440mPasの90重量%濃度溶液を得た。
【0054】実施例8 イソシアヌラート基およびウレトジオン基を含有するポ
リイソシアナート混合物の製造 実施例6に記載されると同様の多頚フラスコ中で、イソ
シアナート含有量34.8重量%のBEPDI500重
量部および2重量%のビス(トリメチルシリル)アミン
(ヘキサメチルジシラザン)の反応混合物を窒素雰囲気
下で110℃に加熱し、攪拌しながらこの温度で12時
間還流した。次いでBEPDI重量に対して0.2重量
%のn−ブタノールを反応混合物に加え、さらに30分
間110℃で攪拌した。イソシアナート含有量が28.
9重量%である反応混合物を減圧下に薄膜蒸溜し未反応
BEPDIを除去した。
【0055】実施例7よりも著しく狭い分子量分布を有
し、イソシアナート含有量が16.9重量%であり、か
つ図2に示すGPCクロマトグラムを有する、イソシア
ヌラート基およびウレトジオン基を含有する透明で黄色
味をもつ無定形ポリイソシアナート混合物が生成した。
【0056】1 H−NMR分光法により求めた、ネオ配
置を有するイソシアナート基と比較した第一級イソシア
ナート基の選択性または反応性は、BEPDIに対し、
三量化触媒としてトリメチル−2−ヒドロキシプロピル
アンモニウム2−エチルヘキサノアートを用いたとき約
3:1(実施例7)であり、三量化触媒としてビス(ト
リメチルシリル)アミンを用いたときは約8:1(実施
例8)である。
【0057】比較例 HDI、TMHDIおよびIPDIに基づく、イソシア
ヌラート基およびウレトジオン基を含有するポリイソシ
アナート混合物の製造 比較例I 実施例6に記載したと同様の多頚フラスコ中で、イソシ
アナート含有量50重量%のHDI500重量部および
HDI重量に対して2重量%のビス(トリメチルシリ
ル)アミン(ヘキサメチルジシラザン)を窒素雰囲気下
80℃で混合し、次いで反応混合物を110℃に加熱
し、この温度で攪拌しながら5時間還流した。HDI重
量に対して1.5重量%のn−ブタノールを反応混合物
に加え、さらに30分間110℃で攪拌した。イソシア
ナート含有量41.2重量%の得られた反応混合物を減
圧下(約20ミリバール)に薄膜蒸溜して未反応HDI
を除去した。
【0058】イソシアナート含有量22.9重量%およ
び23℃における粘度1800mPasであるイソシア
ヌラート基およびウレトジオン基を含有する透明な粘性
ポリイソシアナート混合物が生成した。
【0059】比較例II 実施例6に記載したと同様の多頚フラスコ中で、イソシ
アナート含有量40重量%のTMHDI500重量部お
よびTMHDI重量に対して2重量%のビス(トリメチ
ルシリル)アミン(ヘキサメチルジシラザン)を窒素雰
囲気下80℃で混合し、次いで反応混合物を110℃に
加熱し、この温度で攪拌しながら12時間還流した。T
MHDI重量に対して1.0重量%のn−ブタノールを
反応混合物に加え、さらに30分間110℃で攪拌し
た。イソシアナート含有量28.9重量%の得られた反
応混合物を減圧下(約20ミリバール)に薄膜蒸溜して
未反応TMHDIを除去した。
【0060】イソシアナート含有量19重量%および2
3℃における粘度7600mPasであるイソシアヌラ
ート基およびウレトジオン基を含有する黄色味のある透
明な粘性ポリイソシアナート混合物が生成した。
【0061】比較例III 実施例6に記載したと同様の多頚フラスコ中で、イソシ
アナート含有量37.8重量%のIPDI500重量部
およびIPDI重量に対して2重量%のビス(トリメチ
ルシリル)アミン(ヘキサメチルジシラザン)を窒素雰
囲気下80℃で混合し、次いで反応混合物を110℃に
加熱し、この温度で攪拌しながら7時間還流した。IP
DI重量に対して1.0重量%のn−ブタノールを反応
混合物に加え、さらに30分間110℃で攪拌した。イ
ソシアナート含有量29.2重量%の得られた反応混合
物を減圧下(約20ミリバール)に薄膜蒸溜して未反応
IPDIを除去した。
【0062】室温で放置して結晶化し、融点範囲90〜
100℃である、イソシアナート含有量17.3重量%
のイソシアヌラート基およびウレトジオン基を含有する
黄色味のある透明な粘性ポリイソシアナート混合物が生
成した。
【0063】実施例8および比較例I〜IIIによりイ
ソシアナート転化率が約30%で製造したイソシアヌラ
ート基およびウレトジオン基を含有するポリイソシアナ
ート混合物中の環状および線状オリゴマーの分布はゲル
パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)におけ
る面積率から求め下表に要約する。
【0064】表中: イソシアヌラート(1): 3モルのジイソシアナート
から得られるイソシアヌラート基含有トリイソシアナー
ト イソシアヌラート(2): 5モルのジイソシアナート
から得られるジイソシアヌラート基含有テトライソシア
ナート イソシアヌラート(3): 少なくとも6モルのジイソ
シアナートから得られるオリゴマーイソシアヌラート基
含有ポリイソシアナート。
【0065】
【表1】
【0066】本発明において使用可能なBEPDIの高
選択性は、少なくとも2個のイソシアヌラート環を含有
するポリイソシアナートの低含有量および副生物の低含
有量(実施例8)と組み合わさったイソシアヌラート基
(イソシアヌラート(1))含有トリイソシアナートの
高含有量により示される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例7に記載されるように三量化触媒として
トリメチル−2−ヒドロキシプロピルアンモニウム2−
エチルヘキサノアートを用いて製造したBEPDIに基
づくイソシアヌラート基およびウレトジオン基を含有す
るポリイソシアナート混合物のGPCクロマトグラムで
ある。
【図2】実施例8に記載されるように三量化触媒として
ビス(トリメチルシリル)アミンを用いて製造したBE
PDIに基づくイソシアヌラート基およびウレトジオン
基を含有するポリイソシアナート混合物のGPCクロマ
トグラムである。
フロントページの続き (72)発明者 ベルント、ブルフマン ドイツ、67069、ルートヴィヒスハーフェ ン、ギゼルヘルシュトラーセ、79 (72)発明者 ゲールハルト、ラクア ドイツ、68167、マンハイム、ネカルプロ メナーデ、20 (72)発明者 ウルスラ、ズィーベンハール ベルギー、02920、カルトウト、キンダー ヴェルツィユストラート、52 (72)発明者 ヘルムート、テシュ ドイツ、67127、レデルスハイム−グロナ ウ、イム、シュリットヴェーク、9 (72)発明者 ハンス、レンツ ドイツ、67149、メッケンハイム、ガルテ ンシュトラーセ、45 (72)発明者 トム、ヴィッツェル ドイツ、67069、ルートヴィヒスハーフェ ン、クリームヒルトシュトラーセ、34 (72)発明者 フランツ、メルガー ドイツ、67227、フランケンタール、マク ス−スレーフォークト−シュトラーセ、25

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2−ブチル−2−エチル−ペンタン−ジ
    イソシアナート−1,5、2−(3−イソシアナトプロ
    ピル)−シクロヘキシルイソシアナート−1、1−(イ
    ソシアナトメチル)−1−(3−イソシアナトプロピ
    ル)−シクロヘキサンおよびこれらのジイソシアナート
    の混合物より選ばれたジイソシアナートから公知の方法
    により製造され、イソシアナート含有量が1〜34重量
    %であるウレタン、アロファナート、尿素、ビウレッ
    ト、カルボジイミド、ウレトジオンおよび/またはイソ
    シアヌラートの各基を含有するポリイソシアナート混合
    物。
  2. 【請求項2】 2−ブチル−2−エチル−ペンタン−ジ
    イソシアナート−1,5から公知の方法により製造さ
    れ、イソシアナート含有量が1〜34重量%であるウレ
    タン、アロファナート、尿素、ビウレット、カルボジイ
    ミド、ウレトジオンおよび/またはイソシアヌラートの
    各基を含有するポリイソシアナート混合物。
  3. 【請求項3】 イソシアヌラートポリイソシアナートに
    対して少なくとも50重量%の次式: 【化1】 (式中、Rは次の基: 【化2】 から選ばれた残基を意味する)により表されるポリイソ
    シアナートを含有し、イソシアナート含有量が10〜3
    4重量%であるイソシアヌラート基含有ポリイソシアナ
    ート混合物。
  4. 【請求項4】 残基Rが次の基: 【化3】 からなることを特徴とする請求項3記載のイソシアヌラ
    ート基含有ポリイソシアナート混合物。
  5. 【請求項5】 2−ブチル−2−エチル−ペンタン−ジ
    イソシアナート−1,5、2−(3−イソシアナトプロ
    ピル)−シクロヘキシルイソシアナート−1、1−(イ
    ソシアナトメチル)−1−(3−イソシアナトプロピ
    ル)−シクロヘキサンおよびこれらのジイソシアナート
    の混合物より選ばれたジイソシアナートから公知の方法
    により製造され、イソシアナート含有量が1〜34重量
    %であるウレタン基含有ポリイソシアナート混合物。
  6. 【請求項6】 2−ブチル−2−エチル−ペンタン−ジ
    イソシアナート−1,5、2−(3−イソシアナトプロ
    ピル)−シクロヘキシルイソシアナート−1、1−(イ
    ソシアナトメチル)−1−(3−イソシアナトプロピ
    ル)−シクロヘキサンおよびこれらのジイソシアナート
    の混合物より選ばれたジイソシアナートから公知の方法
    により製造され、イソシアナート含有量が5〜34重量
    %であるビウレット基含有ポリイソシアナート混合物。
  7. 【請求項7】 2−ブチル−2−エチル−ペンタン−ジ
    イソシアナート−1,5、2−(3−イソシアナトプロ
    ピル)−シクロヘキシルイソシアナート−1、1−(イ
    ソシアナトメチル)−1−(3−イソシアナトプロピ
    ル)−シクロヘキサンおよびこれらのジイソシアナート
    の混合物より選ばれたジイソシアナートから公知の方法
    により製造され、イソシアナート含有量が1〜34重量
    %であるアロファナート基および/またはウレタン基を
    含有するポリイソシアナート混合物。
  8. 【請求項8】 2−ブチル−2−エチル−ペンタン−ジ
    イソシアナート−1,5、2−(3−イソシアナトプロ
    ピル)−シクロヘキシルイソシアナート−1および1−
    (イソシアナトメチル)−1−(3−イソシアナトプロ
    ピル)−シクロヘキサンから選ばれた少なくとも1種の
    ジイソシアナートをビス(トリメチルシリル)アミンの
    存在下30〜140℃で三量化することを特徴とするイ
    ソシアナート含有量が1〜34重量%であるイソシアヌ
    ラート基含有ポリイソシアナート混合物の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項1〜7のいずれか1項に記載のウ
    レタン、アロファナート、尿素、ビウレット、カルボジ
    イミド、ウレトジオンおよび/またはイソシアヌラート
    の各基を有するポリイソシアナート混合物をポリウレタ
    ンのラッカー系剤、被覆剤、分散液、接着剤、シーリン
    グ剤、セル状もしくは緻密状ポリウレタンエラストマ
    ー、およびポリウレタン発泡材の製造に使用する方法。
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