JPH111478A - イソシアヌレート環含有ポリイソシアナート類の製造方法 - Google Patents
イソシアヌレート環含有ポリイソシアナート類の製造方法Info
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- JPH111478A JPH111478A JP9155267A JP15526797A JPH111478A JP H111478 A JPH111478 A JP H111478A JP 9155267 A JP9155267 A JP 9155267A JP 15526797 A JP15526797 A JP 15526797A JP H111478 A JPH111478 A JP H111478A
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Abstract
ヌレート環含有ポリイソシアナートの高活性の三量化触
媒の提供。 【解決手段】 単量体ポリイソシアナート、及び/また
は1〜3官能性のアルコールで部分的にウレタン化され
たポリイソシアナートを三量化させるにあたり、触媒と
してフッ化カリウムとともに(1)ポリエチレンオキサ
イド化合物、(2)第4級アンモニウム塩、(3)ホス
ホニウム化合物より選ばれた化合物の1種または2種以
上の組み合わせを使用し、さらに助触媒としてジアルキ
ルスズ化合物を使う、イソシアヌレート環含有ポリイソ
シアナート類の製造方法。
Description
ン塗料、注型材等のポリウレタン樹脂を製造する際の硬
化剤として有用なイソシアヌレート環を有するポリイソ
シアナート類の製造法に関する。
に耐候性、耐熱性、耐薬品性などに優れるイソシアヌレ
ート環を有するポリイソシアナートは塗料、接着剤、エ
ラストマー、人工皮革、フォームなどのポリウレタンの
原料、及びプラスチックレンズ等の材料として使用され
る。製法については、特開昭54−119480号、特
開昭55−49360号、特開平2−3682号、特開
昭61−129173号、特開平2−110123号、
特開平2−250872号、特開平2−6480号、特
開平2−32068号、特開平2−6454号、特開平
1−297420号、特開平1−149821号、特開
昭61−111371号、特開昭60−181078
号、特開昭60−181114号、特開平2−1155
4号、特開平2−107337号、特開昭55−143
978号、特開昭52−17484号、特開昭61−2
27574号、特開昭57−47319号、特開昭59
−22916号、特開昭63−57577号、特開昭6
3−93770号、特開昭63−96178号、特開平
6−166677号公報等、多くの特許出願がなされて
いる。
ソシアヌレート化触媒は、ヒドロキシアルキル基含有第
4級アンモニウムヒドロキサイド及び有機弱酸塩、第4
級アンモニウムヒドロキサイド及び有機弱酸塩、脂肪族
カルボン酸アルカリ金属塩、アミノシリル基含有化合
物、第4級アンモニウム及びホスホニウムフルオライド
等である。しかしこれらの触媒は、生成するイソシアヌ
レート環含有ポリイソシアナートに着色を生じやすいと
いう欠点を持っていた。
報では触媒としてフッ化カリウムを使用することによっ
て、着色の生じないイソシアヌレート環含有ポリイソシ
アナートの製造法が記載されており、さらに、特公平7
−5574号公報ではフッ化カリウムと(1)ポリエチ
レンオキサイド化合物(2)第4級アンモニウム塩
(3)ホスホニウム化合物より選ばれた化合物の1種ま
たは2種以上の組み合わせからなる触媒を用いることに
よって、少ない触媒使用量、及び穏やかな反応条件で無
着色のイソシアヌレート環含有ポリイソシアナートが製
造できることが記載されている。しかし(1)〜(3)
のような相間移動触媒をフッ化カリウムと組み合わせて
使用しても、脂肪族及び/または脂環族ポリイソシアナ
ートに対しては未だ触媒活性が低く、比較的高い反応温
度が必要であった。このためイソシアヌレート化反応開
始後の反応制御が困難で、溶解性の悪い多核体を生じや
すく、さらにはしばしば暴走反応にいたり安全上問題が
あった。これらの問題は(1)〜(3)のような相間移
動触媒の量をフッ化カリウムに対して増やすことによっ
てある程度改善されるが、相関移動触媒量が増えると生
成するイソシアヌレート環含有ポリイソシアナートに白
濁を生じるなど物性面に悪影響を及ぼすため好ましくな
い。したがって、より容易に反応制御できる無着色のイ
ソシアヌレート環含有ポリイソシアナートの製造方法が
望まれていた。
点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、触媒としてフッ化カリ
ウムとともに(1)ポリエチレンオキサイド化合物
(2)第4級アンモニウム塩(3)ホスホニウム化合物
より選ばれた化合物の1種または2種以上の組み合わせ
を使用する際に、さらに助触媒としてジアルキルスズ化
合物を用いることによって、イソシアヌレート化の反応
温度を大幅に低下させられることを見いだし本発明を完
成するに到った。
ナート、及び/または1〜3官能性のアルコールで部分
的にウレタン化されたポリイソシアナートをイソシアヌ
レート化させるにあたり、触媒としてフッ化カリウムと
ともに(1)ポリエチレンオキサイド化合物、(2)第
4級アンモニウム塩、(3)ホスホニウム化合物より選
ばれた化合物の1種または2種以上の組み合わせを使用
し、さらに助触媒としてジアルキルスズ化合物を使用す
ることを特徴とする、イソシアヌレート環含有ポリイソ
シアナート類の製造方法である。
てジアルキルスズ化合物の少なくとも1種がジアルキル
スズジカルボキシレート類、ジアルキルスズジアルコキ
シド類、ジアルキルスズジチオアルコキシド類、ジアル
キルスズ酸化物類、ジアルキルスズ硫化物類からなる群
から選ばれた化合物であることを特徴としている。
てジアルキルスズ化合物がジアルキルスズジカルボキシ
レート類であることを特徴としている。
てジアルキルスズ化合物がジ−n−ブチルスズジラウリ
レートであることを特徴としている。
記載の方法において、単量体ポリイソシアナートが脂
肪族及び/または脂環族ポリイソシアナートであること
を特徴としている。
記載の方法において、単量体ポリイソシアナートが2,
5−及び/又は2,6−ジイソシアナトメチルビシクロ
[2,2,1]ヘプタン(NBDi)、1−イソシアナ
ト−3,3,5−トリメチル−5−イソシアナトメチル
シクロヘキサン(IPDi)、ヘキサメチレンジイソシ
アナート(HDi)、1,3−シクロヘキシルジイソシ
アナート、1,4−シクロヘキシルジイソシアナート、
4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアナー
ト)、メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアナー
ト、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアナー
ト、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサ
ンからなる群より選ばれる1種または2種以上の混合物
であることを特徴としている。
記載の方法において、単量体ポリイソシアナートが
2,5−及び/又は2,6−ジイソシアナトメチルビシ
クロ[2,2,1]ヘプタン(NBDi)であることを
特徴としている。また本発明は、上記、、、ま
たは記載の方法において、単量体ポリイソシアナート
がヘキサメチレンジイソシアナート(HDi)と2,5
−及び/または2,6−ジイソシアナトメチルビシクロ
[2,2,1]ヘプタン(NBDi)の混合物であるこ
とを特徴としている。
ポリイソシアナートとしては、例えばヘキサメチレンジ
イソシアナート(HDi)、1−イソシアナト−3,
3,5,−トリメチル−5−イソシアナトメチルシクロ
ヘキサン(IPDi)、2,5−及び/又は2,6−ジ
イソシアナトメチルビシクロ[2,2,1]ヘプタン
(NBDi)、2,2,4−または2,4,4−トリメ
チルヘキサメチレンジイソシアナート、ドデカメチレン
ジイソシアナート、2,6−ジイソシアナトメチルカプ
ロエート、1,3−シクロヘキシルジイソシアナート、
1,4−シクロヘキシルジイソシアナート、4,4’−
メチレンビス(シクロヘキシルイソシアナート)、メチ
ル−2,4−シクロヘキサンジイソシアナート、メチル
−2,6−シクロヘキサンジイソシアナート、1,3−
ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、m−また
はp−キシリレンジイソシアナート、1,3−または
1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアナート等の
脂肪族及び/または脂環族ポリイソシアナート、2,4
−及び/または2,6−トルエンジイソシアナート(T
Di)、2,4’−及び/または4,4’−ジフェニル
メタンジイソシアナート(MDi)等の芳香族ポリイソ
シアナート等が挙げられる。これらの単量体ポリイソシ
アナートは2種以上混合して用いることも可能である。
これらの中で脂肪族及び/または脂環族ポリイソシアナ
ートがより好適である。
にウレタン化されたポリイソシアナートも原料として好
適に使用される。ここに用いられる1〜3官能性のアル
コールの例としては、例えばメタノール、エタノール、
各種ブタノール、2−エチル−ヘキサノール、エチレン
グリコール、1,2−または1,3−プロピレングリコ
ール、1,3−または1,4−または2,3−ブチレン
グリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチル
グリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、
トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘ
キサントリオール等の低分子量化合物及び分子量約20
0〜10000のポリエステルポリオール、ポリエーテ
ルポリオール等が挙げられる。
備反応時のNCO/OH当量比は、10〜100程度の
値から目的に応じ選択される。
ト化反応は、溶媒を使用してもしなくてもよいが、使用
する場合はイソシアナート基に対して反応活性を持たな
い溶媒を選択すべきである。
はペレット状、粉状、フレーク状等種々の形状がいずれ
も使用できるが、吸湿性が低く活性が高いことから、ス
プレードライドフッ化カリウム(sd.KF)が特に好
ましい。
(1)〜(3)の化合物の例として、(1)のポリエチ
レンオキサイド化合物としてはポリエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリ
エチレングリコールジメチルエーテル等のポリエチレン
グリコール類、ジベンゾ−18−クラウン−6、ジシク
ロヘキシル−18−クラウン−6のようなクラウンエー
テル類、例えば関東化学社製の[クリプトフィックス−
111]として市販されているC14H28N2O4のような
クリプタンド類等、(2)の第4級アンモニウム塩類と
しては、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド、
テトラブチルアンモニウムブロマイド等、(3)のホス
ホニウム化合物としてはトリオクチルエチルホスホニウ
ムブロマイド、テトラブチルホスホニウムクロライド等
が挙げられる。
(1)〜(3)の化合物とからなる触媒に対してジアル
キルスズ化合物助触媒を組み合わせて使用し、触媒自体
の使用量は、助触媒無しで使用する場合の最も効果的な
量よりも少ない量を用いればよい。実際には反応に使用
する単量体ポリイソシアナート及び/または部分的にウ
レタン化されたポリイソシアナート1重量部に対してフ
ッ化カリウムの使用量は0.000001〜0.000
5重量部あれば十分であり、好ましくは0.00000
5〜0.0002重量部である。(1)〜(3)の相間
移動触媒の使用量はフッ化カリウムの1/100〜10
0倍量が好適である。触媒量が少なすぎる場合は、所望
の転化率達成までに時間がかかりすぎて適切でなく、ま
た触媒量が多すぎる場合は、イソシアヌレート化反応が
速すぎ、大きな発熱を伴うため、反応制御が困難とな
る。
アルキルスズ化合物としては具体的に、ジメチルスズジ
アセテート、ジブチルスズジオクタノエート、ジブチル
スズジラウリレート等のジアルキルスズジカルボキシレ
ート類、ジブチルスズジブトキシド、ジオクチルスズジ
ブトキシド等のジアルキルスズジアルコキシド類、ジブ
チルスズジ(チオブトキシド)等のジアルキルスズジチ
オアルコキシド類、ジ(2ーエチルヘキシル)スズオキ
サイド、ジオクチルスズオキサイド、ビス(ブトキシジ
ブチルスズ)オキサイド等のジアルキルスズ酸化物類、
ジブチルスズスルフィド等のジアルキルスズ硫化物類が
挙げられる。
ジカルボキシレート類であり、さらに好ましくはジ−n
−ブチルスズジラウリレートである。
やジメチルスズジクロライドのようなジアルキルスズハ
ロゲン化物類はほとんど助触媒としての効果がない。
の使用量の1/10〜10倍量が好適であり、1/10
以下では助触媒の効果が少なく、また10倍量より多く
なると生成物のイソシアヌレート環含有ポリイソシアナ
ートが白濁するなど、物性に悪影響を与える場合があり
好ましくない。
ル類などの活性水素化合物や3級アミン、亜燐酸トリエ
ステル等の、イソシアヌレート化の助触媒として通常知
られている化合物を併用してもなんら問題ない。
アナート及び/または部分的にウレタン化されたポリイ
ソシアナート中に各々添加してもよく、またあらかじめ
混合して添加してもよい。
℃、好ましくは30〜60℃の温度で行われる。
は部分的にウレタン化されたポリイソシアナート原料と
して脂肪族及び/または脂環族ポリイソシアナートを用
いる場合、助触媒としてジアルキルスズ化合物を使用し
ないと100℃以上の反応温度でないと十分な反応速度
を得ることができなかったが、ジアルキルスズ化合物助
触媒の使用によって30〜80℃付近の温度で反応が十
分進行する。このため反応制御が容易になり、溶解性の
悪い多核体の生成量を少なくすることが可能になった。
率、粘度、IR測定等により行うことができる。反応が
所望の転化率に到達した時点で、停止剤の添加により触
媒を失活させて反応を停止する。この転化率は10〜6
0%の範囲で選定するのが適当である。転化率10%以
下では生産性が悪すぎて好ましくなく、転化率60%以
上では高分子量のオリゴマー成分が増え、得られるイソ
シアヌレート環含有ポリイソシアナートの物性が低下す
るため好ましくない。上記反応停止剤としては、例えば
塩酸、リン酸、硫酸等の無機強酸や塩化ベンゾイル、酸
性リン酸エステル等の酸性有機物質、及びシリカゲルや
酸性基含有樹脂等の吸着性物質等が使用される。失活さ
れたフッ化カリウムは反応系に不溶化するが、使用量が
少ないため濾過により容易に除去できる。
または部分的にウレタン化されたポリイソシアナートの
生成物への転化率10〜60%時点で反応を終了した
後、反応液から未反応の単量体ポリイソシアナート及び
溶媒を使用した場合は溶媒を除去し精製する。精製方法
としては、減圧蒸留や溶剤抽出等があるが、一般には流
下式薄膜蒸発缶が好適に使用される。人体への安全衛生
上、生成物であるイソシアヌレート環含有ポリイソシア
ナート中の単量体ポリイソシアナート含有量は1.0重
量%以下にする必要がある。
本発明の方法は実施例により限定されるものではない。 実施例1 還流冷却器、温度計及び撹拌装置を備えた4つ口フラス
コにNBDi 1000g、ジ−n−ブチルスズジラウ
レート0.1gを仕込み、窒素気流下、反応器内を撹拌
しながら45℃まで昇温し、あらかじめ混合したフッ化
カリウム0.1gと平均分子量400のポリエチレング
リコール(PEG400)10gを3時間かけて滴下し
た。反応器内の温度は滴下終了までにゆるやかに50℃
まで上昇した。その後1時間温度を保った後、停止剤と
して85%リン酸0.2gを添加し、さらに約1時間撹
拌し反応を完全に停止した。室温まで放冷後、析出した
失活触媒を濾過によって除去した。反応マスは無色透明
であった。次いで薄膜蒸発缶によって未反応のモノマー
を除去した。得られた生成物は、常温で無色透明の固体
で融点50〜60℃、NCO含有率18.4%、モノマ
ー含有量0.2%であった。生成物収量は380gで、
NBDiからの転化率38%であった。
コにNBDi 1000g、ジ−n−ブチルスズジ(2
−エチルヘキサノエート)0.05g、及びトリフェニ
ルホスファイト(TPP)1gを仕込み、窒素気流下、
反応器内を撹拌しながら60℃まで昇温し、あらかじめ
混合したフッ化カリウム0.03gと平均分子量400
のポリエチレングリコール(PEG400)10gを3
時間かけて滴下した。反応器内の温度は滴下終了までに
ゆるやかに68℃まで上昇した。その後0.5時間温度
を保った後、停止剤として85%リン酸0.2gを添加
し、さらに約1時間撹拌し反応を完全に停止した。室温
まで放冷後、析出した失活触媒を濾過によって除去し
た。反応マスは無色透明であった。次いで薄膜蒸発缶に
よって未反応のモノマーを除去した。得られた生成物
は、常温で無色透明の固体で融点50〜60℃、NCO
含有率18.0%、モノマー含有量0.3%であった。
生成物収量は400gで、NBDiからの転化率40%
であった。
コにNBDi 1000g、ジブチルスズジブトキサイ
ド0.1g、トリフェニルホスファイト2gを仕込み、
窒素気流下、反応器内を撹拌しながら30℃まで昇温
し、あらかじめ混合したフッ化カリウム0.03gと平
均分子量400のポリエチレングリコール(PEG40
0)10gを加えた。反応器内の温度はゆるやかに55
℃まであがりしばらくその温度を保った後、徐々に30
℃まで低下した。発熱開始後2時間で停止剤として85
%リン酸0.1gを添加し、その後さらに約1時間撹拌
し反応を完全に停止した。室温まで放冷後、析出した失
活触媒を濾過によって除去した。反応マスは無色透明で
あった。次いで薄膜蒸発缶によって未反応のモノマーを
除去した。得られた生成物は、常温で無色透明の固体で
融点50〜60℃、NCO含有率18.3%、モノマー
含有量0.2%であった。生成物収量は430gで、N
BDiからの転化率43%であった。
てイソシアヌレート環を有するポリイソシアナートを得
た。得られた生成物の物性を第1表下欄にまとめた。
外は実施例1と同様に反応を行ったが、イソシアヌレー
ト化は進行せず、反応温度を120℃まで上げたところ
で急激な発熱が起こったため、停止剤として85%リン
酸0.2gを添加して反応を停止した。得られた反応マ
スには、三量体以上の多核体が多く生成していた。
にジ−n−ブチルスズジクロライドを使用した以外は実
施例1と同様に反応を行ったが、イソシアヌレート化は
進行せず、反応温度を120℃まで上げたところで急激
な発熱が起こったため、停止剤として85%リン酸0.
2gを添加して反応を停止した。得られた反応マスに
は、三量体以上の多核体が多く生成していた。
活性剤であるベンジルトリメチルアンモニウムクロライ
ド3.5gを用い、反応器内の温度を60℃にした以外
は実施例3と同様に反応を行ったところ、反応は進行し
温度上昇もゆるやかであった。反応マスをろ過して、次
いで薄膜蒸発缶によって未反応のモノマーを除去したと
ころ、得られた生成物は白濁固体であった。
のとおりである。 (1)、触媒活性が高く、少量の触媒使用量で反応が進
行する。 (2)、反応の制御性、再現性に優れている。 (3)、実質的に無色透明のイソシアヌレート環を有す
るポリイソシアナートが得られる。 かくして得られた無色透明のイソシアヌレート環を有す
るポリイソシアナートは耐候性、耐熱性に優れたポリウ
レタン原料として非常に有用である。
Claims (8)
- 【請求項1】 単量体ポリイソシアナート、及び/また
は1〜3官能性のアルコールで部分的にウレタン化され
たポリイソシアナートをイソシアヌレート化させるにあ
たり、触媒としてフッ化カリウムとともに(1)ポリエ
チレンオキサイド化合物、(2)第4級アンモニウム
塩、(3)ホスホニウム化合物より選ばれた化合物の1
種または2種以上の組み合わせを使用し、さらに助触媒
としてジアルキルスズ化合物を使うことを特徴とする、
イソシアヌレート環含有ポリイソシアナート類の製造方
法。 - 【請求項2】 ジアルキルスズ化合物がジアルキルスズ
ジカルボキシレート類、ジアルキルスズジアルコキシド
類、ジアルキルスズジチオアルコキシド類、ジアルキル
スズ酸化物類、及びジアルキルスズ硫化物類からなる群
より選ばれる化合物である請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】 ジアルキルスズ化合物がジアルキルスズ
ジカルボキシレート類である請求項1記載の製造方法。 - 【請求項4】 ジアルキルスズ化合物がジ−n−ブチル
スズジラウリレートである請求項1記載の製造方法。 - 【請求項5】 単量体ポリイソシアナートが脂肪族及び
/または脂環族ポリイソシアナートである請求項1、
2、3、または4記載の製造方法。 - 【請求項6】 単量体ポリイソシアナートが2,5−及
び/又は2,6−ジイソシアナトメチルビシクロ[2,
2,1]ヘプタン(NBDi)、1−イソシアナト−
3,3,5−トリメチル−5−イソシアナトメチルシク
ロヘキサン(IPDi)、ヘキサメチレンジイソシアナ
ート(HDi)、1,3−シクロヘキシルジイソシアナ
ート、1,4−シクロヘキシルジイソシアナート、4,
4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアナー
ト)、メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアナー
ト、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアナー
ト、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサ
ンからなる群より選ばれる1種または2種以上の混合物
である請求項1、2、3、または4記載の製造方法。 - 【請求項7】 単量体ポリイソシアナートが2,5−
及び/又は2,6−ジイソシアナトメチルビシクロ
[2,2,1]ヘプタン(NBDi)である請求項1、
2、3、または4記載の製造方法。 - 【請求項8】 単量体ポリイソシアナートがヘキサメチ
レンジイソシアナート(HDi)と2,5−及び/又は
2,6−ジイソシアナトメチルビシクロ[2,2,1]
ヘプタン(NBDi)の混合物である請求項1、2、
3、または4記載の製造方法。
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JP15526797A JP4156051B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | イソシアヌレート環含有ポリイソシアナート類の製造方法 |
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JPH111478A true JPH111478A (ja) | 1999-01-06 |
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JP (1) | JP4156051B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2000178333A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-27 | Mitsui Chemicals Inc | イソシアヌレート環含有ポリイソシアナートの製造方法 |
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JP2013532738A (ja) * | 2010-07-20 | 2013-08-19 | バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 高光反射を有するポリウレタン |
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- 1997-06-12 JP JP15526797A patent/JP4156051B2/ja not_active Expired - Lifetime
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