JPH0959244A - ジイソシアネート化合物の反応促進方法および組成物 - Google Patents

ジイソシアネート化合物の反応促進方法および組成物

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JPH0959244A
JPH0959244A JP21186895A JP21186895A JPH0959244A JP H0959244 A JPH0959244 A JP H0959244A JP 21186895 A JP21186895 A JP 21186895A JP 21186895 A JP21186895 A JP 21186895A JP H0959244 A JPH0959244 A JP H0959244A
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JP
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diisocyanate
halogen
reaction
diisocyanate compound
tertiary amine
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JP21186895A
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Goji Koyama
剛司 小山
Takashi Nomura
岳志 野村
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ウレタン樹脂の性能低下を生ぜずに、実質的に
ハロゲンを含有しないジイソシアネート化合物の反応性
を促進する。 【構成】実質的にハロゲンを含有しないジイソシアネー
ト化合物中に3級アミンを添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はハロゲンを含有しな
いジイソシアネート化合物の反応性を高める方法および
ジイソシアネート組成物に関する。ジイソシアネート組
成物は活性水素を有する化合物と反応させて、塗料、断
熱材、クッション材、機械部品等の産業上非常に有用な
ポリウレタン樹脂となり、自動車内装品、家電製品、建
材用製品などに使用される。
【0002】
【従来の技術】ポリウレタンの出発原料であるジイソシ
アネート化合物はホスゲンより製造されることが多く、
それを使用してポリウレタンを製造すると、製品中に必
然的に塩素化合物が混入する。塩素化合物が混入したポ
リウレタンは耐候性、耐食性に影響が出てくる。そこ
で、最近ではホスゲンを用いないでジイソシアネートを
製造する方法が検討されている。ホスゲンを用いずに製
造されたジイソシアネート化合物が実質的にハロゲンを
含有しないことが知られている〔ケムテック(Chemtec
h) 11月号 670〜676 頁(1984)〕。
【0003】ところがハロゲンを含有しないジイソシア
ネートの反応性が、従来のハロゲンを多く含むジイソシ
アネート化合物の反応性より低いということが明らかに
なり(特開平3−275661号)、このことから従来
のハロゲンを含むジイソシアネートと同等の反応性を持
たせ、かつハロゲンを含まないために耐熱性や耐候性が
向上するウレタン樹脂製造の研究が種々なされている。
例えば特開平3−275661号及び特開平3−287
570号にはハロゲンを含まないジイソシアネート化合
物にプロトン酸を添加する方法が記載されており、また
特開平5−262715号にはルイス酸を添加する方法
が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のプロトン酸を添
加する方法は、プロトン酸の触媒作用が小さいため、ハ
ロゲンを多く含むジイソシアネートと同等の反応性を持
たせるためには、プロトン酸を多量に添加しなければな
らない。しかしながらプロトン酸は添加量が多くなると
イソシアネート化合物と反応し、カルバミン酸エステル
が生成する。カルバミン酸エステルは安定に存在せず、
直ちに脱炭酸して尿素やウレタン化合物等の副生成物が
生成し、ウレタン樹脂への不純物混入する。そのためウ
レタン樹脂の粘度が上昇し、性能低下の原因となる。ま
たルイス酸を用いる方法は、ウレタン樹脂中にルイス酸
が残留するとウレタン分解触媒となって耐熱性や耐候性
等の物性低下の原因となる。本発明の目的は、ウレタン
樹脂の性能低下を生ぜずに、実質的にハロゲンを含有し
ないジイソシアネート化合物の反応性を促進する方法お
よびジイソシアネート化合物を主成分とする組成物を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは実質的にハ
ロゲンを含有しないジイソシアネート化合物を用いてポ
リウレタンを製造する際に、上記の如きウレタン樹脂の
性能低下を生ぜずに、従来のジイソシアネート化合物と
同等あるいはそれ以上の反応性を発現させるための方法
を鋭意検討した。その結果、実質的にハロゲンを含有し
ないジイソシアネート化合物に、イソシアネート基と反
応しない3級アミンを添加したところ、ウレタン化反応
が非常に活性化され、且つ得られるポリウレタンは塩素
などのハロゲンを含有しないため、耐候性、耐食性、耐
熱性等の物性がより改善されたポリウレタンが得られ、
塗料、接着剤、成形体に好適に用い得ることを見出し、
本発明に至った。
【0006】即ち本発明は実質的にハロゲンを含有しな
いジイソシアネート化合物に3級アミンを添加すること
を特徴とするジイソシアネート化合物の反応促進方法、
及び実質的にハロゲンを含有しないジイソシアネート化
合物を主成分とし3級アミンを含むことを特徴とするジ
イソシアネート化合物の組成物である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のジイソシアネート化合物
として具体的に以下の化合物を挙げることができる。脂
肪族ジイソシアネートとしては、テトラメチレンジイソ
シアナート、ペンタメチレンジイソシアナート、リジン
ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアナートな
どである。脂環式ジイソシアネートとしては、1,3-ジイ
ソシアナートシクロヘキサン、1,4-ジイソシアナートシ
クロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、1,3-ビス
−(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス
(ジイソシアナートメチル)シクロヘキサンなどであ
る。脂環芳香族ジイソシアネートとしては、m-及びp-キ
シリレンジイソシアナート、m-及びp-テトラメチルキシ
リレンジイソシアナートなどである。芳香族ジイソシア
ネートとしては2,4-トルエンジイソシアネート、2,6-ト
ルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシア
ネート、ナフタレンジイソシアネートなどである。ウレ
タン化反応を行うに際しては、これらジイソシアナート
モノマーの中から選ばれる1種類もしくは数種類のもの
が使用される。
【0008】本発明に用いられる実質的にハロゲンを含
有しないジイソシアネート化合物は例えば該当するカル
バミン酸エステルを熱的に分解する方法により得ること
ができる(特開昭62−238255号、特公昭57−
45736号、特開昭51−19721号等)。このカ
ルバミン酸エステルの製造方法としてはジアミノ化合物
を一酸化炭素及び有機ヒドロキシル化合物と転化的に反
応させる方法(特開昭62−81356号)、ジニトロ
化合物、ジニトロソ化合物、アゾ化合物、アゾキシ化合
物などを一酸化炭素及び有機ヒドロキシル化合物と還元
的に反応させる方法(特開昭56−164145号)、
ジアミノ化合物とジアルキルまたはジアリールカーポネ
ートとを反応させる方法(持開昭64−85956号、
持開昭54−163527号等)、ジアミノ化合物と尿
素及び有機ヒドロキシル化合物とを反応させる方法(特
公平1−14218号)等の方法が例示できる.
【0009】本発明において、ジイソシアネート化合物
のウレタン化反応を促進させるため、および反応性が改
良されたジイソシアネート化合物を主成分とする組成物
を製造するために添加され3級アミンの具体例を以下に
列挙する。すなわち、トリエチルアミン等のモノアミン
類、N,N,N’,N’−テトラメチレンジアミン等の
ジアミン類、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチル
ジエチレントリアミン等のトリアミン類、トリエチレン
ジアミン等の環状アミン類、ジエチルアミノエタノール
等のアルコールアミン類、ビス(2−ジメチルアミノエ
チル)エーテル等のエーテルアミン類が挙げられる。上
記3級アミンの群から選ばれる1種類、あるいは2種以
上の3級アミンを用いても良い。上記3級アミンの添加
により、イソシアネート化合物を活性化し、ウレタン化
反応を効率良く促進することができる。
【0010】本発明で実質的にハロゲンを含有しないジ
イソシアネート化合物のウレタン化反応を促進させるた
めの該3級アミンの添加量は、イソシアネート基(以後
NCO基とする)1当量当り1×10-8〜1×10-1
量、好ましくは1×10-6〜1×10-2当量である。該
3級アミンの添加量がNCO基1当量当り1×10-8
量未満の場合、ウレタン化反応を促進させる効果がほと
んど期待できない。また該3級アミンをNCO基1当量
当り1×10-1当量より多く添加しても、それ以上の効
果は期待できないばかりか、逆に品質および性能の低下
を招く。
【0011】本発明で実質的にハロゲンを含有しないジ
イソシアネート化合物のウレタン化反応を促進させるた
めの3級アミン添加方法としては以下の2つがある。ま
ず第一の方法は、予めジイソシアネート化合物に所定量
を添加しておき、ウレタン化の反応性を調製した組成物
としておくことである。もう一つの方法は、ウレタン塗
料などの製造時に他のウレタン化触媒と同様に、ジイソ
シアネート化合物と共に反応装置に仕込んで使用する方
法である。この際、使用する該3級アミンの含有水分を
可能な限り少なくしておくことが必要であり、もし水分
がジイソシアネート化合物に多量に混入すると、発泡、
ジイソシアネート化合物のウレア化、およびアロハネー
ト化が生じて品質の低下を招くことになる。これらハロ
ゲンを含有しない該ジイソシアネート化合物と、ポリエ
ーテルポリオールやポリエステルポリオールなどのポリ
オールを用いて、また必要により一価または多価アルコ
ール、一価または多価アミン、水などの活性水素化合物
を加え、重付加反応によってポリウレタンを製造するこ
とができる。その際、顔料、紫外線安定剤、着色防止剤
等の各種添加剤を用いても差支えはない。
【0012】
【実施例】次に実施例および比較例により本発明をさら
に詳細に説明する。実施例および比較例中の全塩素含有
量は蛍光X線測定により、加水分解性塩素量はイオンク
ロマトグラム測定により行った。NCO残留濃度は、N
CO濃度0.005当量相当の試料に1Nのn-ジブチル
アミンのトルエン溶液を10ml添加して反応させ、N
/2塩酸で滴定して求めた。NCO残留濃度と初期のN
CO濃度からNCO反応率を求めた。
【0013】実施例1 ハロゲンを含まない1,3-ビス(イソシアネートメチル)
シクロヘキサン(以下1,3-BICと称する、全塩素含量
は4ppmで、加水分解性塩素は検出限界以下であっ
た) をトルエンに溶解してイソシアネート濃度1.0 モ
ル/リットルの溶液を調製し、冷却管を供えた 200mlの
三角フラスコに入れた。他方、n-ブタノールをトルエン
に溶解して濃度1.0 モル/リットルの溶液を調製し、
トリ-n- プロピルアミンを15mg(イソシアネート基に対
して2.1×10-3当量)添加し、冷却管を供えた 200ml
の三角フラスコに入れた。これらの容器を振とうして、
十分撹拌しながら、温度46±1 ℃で制御した油浴で加
温し、溶液温度を46℃に保った。上述の1,3-BIC溶
液、n-ブタノール溶液をそれぞれ10mlのホールピペ
ットで50ml採取し、冷却管、試料採取口を供えた内
容量 200mlの反応容器に入れ、46℃で反応させ、1,3-
BICとn-ブタノールとのウレタン化反応を進めた。反
応はNCO残留濃度の経時変化を測定した。その結果、
反応時間8時間でNCO反応率は7%であった。
【0014】比較例1 トリ-n- プロピルアミンを添加しないこと以外は、実施
例1と同じ方法でNCO反応率を測定した。反応時間8
時間でのNCO反応率は1%であった。
【0015】比較例2 ホスゲン法により製造された1,3-BIC(武田薬品工業
製タケネート600)の全塩素含量は1480ppm
で、加水分解性塩素は25ppmであった。実施例1の
方法で、ホスゲン法で製造した1,3-BICを使用し、ト
リ-n- プロピルアミン触媒を添加しないこと以外は同じ
方法でウレタン化反応を測定した。反応時間8時間での
NCO反応率は3%であった。比較例1と比較例2の結
果より、ハロゲンを含まない1,3-BICの反応性はハロ
ゲンを多く含むものよりも低いが、実施例1に例示した
ようにハロゲンを含まない1,3-BICの反応性は3級ア
ミンを少量添加することで、ハロゲンを多く含むものよ
り大きい値が得られた。
【0016】実施例2 実施例1で用いたハロゲンを含有しない1,3-BICから
NCO基末端のウレタンプレポリマーを製造した。冷却
管、撹拌装置、温度計およぴ窒素導入管を供えた反応装
置に、全塩素含量は4ppmで、加水分解性塩素は検出
限界以下の1,3-BICを78g(NCO0.8当量)、
トリエチレンジアミンを158mg(イソシアネート基
当り3.1×10-3当量)、平均分子量2000のポリ
プロピレングリコール(旭電化製)100g(OH基
0.1当量)を仕込み、ただちに加熱して、90℃でウ
レタン化させた。ウレタン化率はIRスペクトルより求
めた。1720cm-1のウレタン吸収透過率の経時変化
を2971cm-1のメチレン吸収透過率を基準にして求
めた。その結果、反応温度90℃、3時間でウレタン化
率は100%となり、反応は終了していた。得られたウ
レタンプレポリマーの粘度は25℃において313cp
sであった。また、そのガードナー色数は1以下であっ
た。
【0017】比較例3 実施例2において、トリエチレンジアミン触媒の代わり
に酢酸触媒を170mg(イソシアネート基当り3.1
×10-3当量)を添加した以外は同様な方法で行った。
その結果、反応温度90℃で反応時間3時間ではウレタ
ン化率85%であった。更に反応を継続して5時間後に
ウレタン化率100%となり、反応は終了した。反応器
の周辺にはポリウレアと思われる白色沈殿物が見られ
た。またウレタンプレポリマーの粘度は25℃において
365cpsであった。そのガードナー色数は1以下で
あった。比較例3の結果より、プロトン酸である酢酸の
触媒効果は実施例2の3級アミン触媒よりも小さく、か
つ副生成物である白色のポリウレアが生成し、ウレタン
プレポリマーの粘度が高くなった。
【0018】比較例4 実施例2において、ハロゲンを含まない1,3-BICのか
わりに全塩素含量1480ppmで、加水分解性塩素は
25ppmである1,3-BIC(武田薬品工業製タケネー
ト600)を用い、トリエチレンジアミン触媒を用いな
い以外は同様な方法で行った。その結果、反応温度90
℃で反応時間3時間ではウレタン化率60%であった。
更に、反応を継続して10時間後にウレタン化率が10
0%となった。プレポリマーの粘度は25℃において3
80cpsで、そのガードナー色数は3となった。ハロ
ゲンを多く含む1,3-BICから得られたウレタンプレポ
リマーは粘度が高く、色数も高くなり、黄変した。
【0019】
【発明の効果】本発明によりウレタン樹脂の性能低下を
生ぜずに、実質的にハロゲンを含有しないジイソシアネ
ート化合物の反応性を高めることができ、また本発明の
3級アミンを含むジイソシアネート化合物の組成物を用
いて耐候性、耐食性、耐熱性等の物性がより改善された
塗料、接着剤等に有用なポリウレタンを製造することが
できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】実質的にハロゲンを含有しないジイソシア
    ネート化合物に3級アミンを添加することを特徴とする
    ジイソシアネート化合物の反応促進方法。
  2. 【請求項2】実質的にハロゲンを含有しないジイソシア
    ネート化合物を主成分とし、3級アミンを含むことを特
    徴とするジイソシアネート化合物の組成物。
JP21186895A 1995-08-21 1995-08-21 ジイソシアネート化合物の反応促進方法および組成物 Pending JPH0959244A (ja)

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