JPS60155219A - ポリウレタン製造用触媒系 - Google Patents

ポリウレタン製造用触媒系

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JPS60155219A
JPS60155219A JP59217477A JP21747784A JPS60155219A JP S60155219 A JPS60155219 A JP S60155219A JP 59217477 A JP59217477 A JP 59217477A JP 21747784 A JP21747784 A JP 21747784A JP S60155219 A JPS60155219 A JP S60155219A
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JP
Japan
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group
carbon atoms
catalyst
alkyl group
piperazine
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JP59217477A
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JPS6411205B2 (ja
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フランコイズ マリエ カサチ
ダニエル エス レイデン
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Abbott Laboratories
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Abbott Laboratories
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/16Catalysts
    • C08G18/18Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
    • C08G18/20Heterocyclic amines; Salts thereof
    • C08G18/2009Heterocyclic amines; Salts thereof containing one heterocyclic ring
    • C08G18/2027Heterocyclic amines; Salts thereof containing one heterocyclic ring having two nitrogen atoms in the ring

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機インシアネイトと有様ポリオールからのポ
リウレタン8′】造σとネ″j造用か媒に関する。
ポリウレタンは一般に有核イソシアネイトとポリエステ
ル又はポリエーテルポリオールの反WによってJllp
造される0 有朴゛・ポリイソシアネイトと有材ポリエステルポリオ
ールからのポリウレタン製造に便利なか媒けZ imm
e rmanによる米国特許第4,326,042号に
発表されている。この角り!妹はV″==触f−メトキ
シプロピルモルフォリン、N−ブチルモルフォリンおよ
びN、N’−ジメチルピペラジンより成るものである。
Zimmerman による米国特許第4,228,2
48−Qは有様ポリイソシアネイトをN−エチルアルコ
キシモルフォリン化合物であるアミンの存在において有
機ポリエステル又はポリエーテルポリオールと反応させ
るポリウレタンの製法を開示している。
ポリウレタン製造用に便利力他の触媒もこの技術分野で
は知られている。これらの触Stにはトリエチレンジア
ミン、N−エチルモルフォリン(NEM)、ジメチルア
ミンエタノール、N、N、N’、N’−テトラメチルエ
チレンジアミンおよびN、N−ジメチルベンジルアミン
(DMBA)がある。
しかしこれらのか媒の多くは人体に有毒な欠点をもつ。
この宙性はポリウレタン製造の危険を増しポリウレタン
製造者の重要関心事となる。この触媒の多くはまた極め
て不快臭をはなつ欠点ももつ。この臭気はポリウレタン
製造環境を椿めて不快にしまた製品に残臭がのこシ望む
用途に不適当となる。無街無兵の触媒がこの分野で知ら
れているが多くの場合これらは適当性質をもつポリウレ
タンを生成できない。
この問題は適当フオーム高さと連続気泡をつくるためゲ
ル化反応よりも主として“ガス″′反応促進を触媒に要
求するポリウレタンフォームには特にきびしい0更に触
媒は適当窩さのフオームが形成でき発生ガス発散前にゲ
ル什するに十分速く反応させる必要がある。
したがって本発明の目的は触媒が無毒であり実質的に蕪
臭のポリウレタン生成に使用できる様なポリウレタン製
造用触媒と方法を提供することにある。
本発明はまた適当なフオーム高さと連続気泡をもつポリ
ウレタンフォーム生成に使用できる触媒と方法を提供す
ることにある。
これらの目的と利点はヤ媒がN−fiff換アルコキシ
アルキルピペラジン、好ましくはN−置換アルコキシア
ルキルピペラジンとN−アルコキシアルキルモルフォリ
ンより成る様な方法によって達成される。N−置換アル
コキシアルキルピペラジンとN−アルコキシアルキルモ
ルフォリンのアルキレン部分は各無関係に01から約C
stでのアルキレン部分より成る群から選はねたものが
よい。同様にアルコキシ部分けC!から約03アルコキ
シ部分より成る群から遼ばれたものがよい。ピペラジン
はN′−アルキル又はアルコキシアルキルで置換されて
いるとよく、そのN′−アルキル基はC!から約Cat
でのアルキルがよく、1だアルコキシアルキル基はC,
乃至C5アルキレン部分および0重乃至約03アルコキ
シ部分をもつことが好ましい。
一般にポリウレタンは有機イソシアネイトと有機ポリオ
ールを反応させて生成できる。発泡剤が反応混合物に含
せれている場合又はイソシアネイトとポリオールの反応
又は他成分の反応によって生成される場合、ポリウレタ
ンフォームが生成される。ポリウレタンとポリウレタン
フォームは共にこの技術分野で知られた多くの用途をも
つ。この用途にはM維、接着剤、膜、弾性体、および自
動車座席、家具用フオームおよびじゅうたん下敷きなど
がある。
ポリオールと有機重合体はこの分野では知られているO
こわらの重合体にはインシアネイトと反応してポリオー
ルとイソシアネイトを共にポリウレタンに結合させるペ
ンダントヒドロキシル基をもつ0種々のポリオールは市
販されておシ又は有機酸化物と2又は3以上の活性水素
をもつグリコール、水、酸又はアミンの様な化合物との
反応によって生成できる。本発明の方法と触媒に関連し
て使用に特に適した有機ポリオールにはポリエーテルポ
リオールとポリエステルポリオールがある。
本発明の使用に適する有機インシアネイトけこの分野で
知られている。ポリウレタン製造に広ぐ使われる型のイ
ソシアネイトはトルエンジイソシアネイト(TDI)、
粗トルエンジイソシアネイトおよび種々の重合体型イソ
シアネイト、例えばジフェニルメタン−4,4′−ジイ
ソシアネイトおよびポリメチレンポリフェニルイソシア
ネイトがある。
柔帖性ポリウレタンフォーム製造に[7ばしば使われる
イソシアネイトは2.4−)ルエンジイソシアネイトお
よび2.6−)ルエンジイソシアネイトを含む蒸留TD
I異性混合物である。
有様ポリオールと有機インシアネイトはそれらをN−置
換アルコキシアルキルピペラジンより成る触媒と接触さ
せ重合させて便利なポリウレタンを生成できる。
本発明の触媒と方法に有用なピペラジン化合物は一般に
式(I): で表わされる。
式中Yは、(a)水素、(b)炭素原子1乃至約5、好
ましくは1乃至約3をもつアルキル基、および(e)一
般に式二R″’ −〇 −R” − で表わされる基よシ成る群から選ばれたものを表わし;
RとRrrけ無関係に炭素原子1乃至約5をもつアルキ
レン基から選ばれ捷だR′とR1け無関係に炭素原子1
乃至約3をもつアルキル遅から選ばれる。
アルキレン部分RとR’の大きさけピペラジン化合物の
塩π度に影響する。ピペラジン化合物はボリオールーイ
ソシアネイト反応を接iI+!するに十分力坦基性が必
要であるが、過剰塩基性化合物は反応を迅速に促逆する
のでポリウレタン生成物はこげる。より弱い填基度仲向
が直接釦長さに関係するという事実によって炭素肺子少
々くとも2をもつアルキレン部分が好ましい。
更に反応体に対する立体障害は良好なフオーム製造とな
らぬ不当力投時間反応と力るので、ピペラジン化合物は
反応体に実質的立体障害を与え々いものでなくてはなら
ない。
したがって使用するl、%はRとR”は各無関係にエチ
レン、プロピレンおよびブチレン基より成る群から選ば
れることが好ましい。更に分岐アルキレン部分は化合物
の立体障害を増すことがあるのでアルキレン部分は直鎖
が好せしい。
立体障害1着たピペラジ711合物のアルコキシ基選択
における考慮問題である。炭素原予約3より実質的に大
きいR′とRm基は反応体に対し実質的障害となる。N
−メトキシプロピル−R′−エチルピペラジン、N、N
’−ビス(メトキシプロピル)ピペラジンおよびN−メ
トキシプロピルピペラジンの様にメチルが最も好ましい
本発明に適当するピペラジン化合物の例にはN、N’−
ビス(メトキシエチルコピペラジン、 N、N’−ビス
(メトキシプロピルコピペラジン、 N、N’−ビス(
プロポキシプロビルコピペラジン、 N、N’−ビス(
メトキシペンチル)ピペラジン、N−メトキシプロピル
−R′−エトキシプロピルピペラジンおよびN−メトキ
シエチル−R′−メトキシプロピルピペラジン、N−メ
トキシエチル−R′−ブチルピペラジン、N−メトキシ
エチル−R′−ペンチルピペラジン、N−プロポキシフ
゛チルピペラジン、N−エトキシペンチルヒヘラジン、
N−メトキシペンチル−R′−エチルピペラジン、N−
メトキシブチルピペラジン、N−エトキシプロピルピペ
ラジン、N−エトキシプロピル−R′−メチルピペラジ
ン、N−メトキシプロピルピペラジンおよびN−メトキ
シエチル−N’−エチルピペラジンがある。N−メトキ
シプロピルピペラジン、N、N’−ビス(メトキシプロ
ピル)ピペラジンおよびN−メトキシプロピル−R′−
メチルピペラジンのs−hプロピルピペラジンが最も好
ましい。
本発明の触媒と方法の実施態様において触媒は更にN−
アルコキシアルキルモルフォリンを含む。このモルフォ
リン化合物は一般式: (式中R”け炭素原子1乃至約5をもつアルキレン基を
表わしかつRVは炭味原子]乃至約3をもつアルキル基
を表わす〕で示される。
更にR9がエチレン、プロピレンおよびn−ブチレン部
分から選ばれることが好ましい。しかしプロピルモルフ
ォリンが最も好オしい。
靜当するモルフォリン化合物にはRが炭才原子1乃至約
3をもつものがある。しかしRNメチル又はエチルから
選ばれることが好ましい。しかし比較的小さカメチル基
によるメトキシアルキルモルフォリンが最も好ましい。
この実施態様に適するモルフォリン化合物の例にけN−
エトキシメチルモルフォリン、N−メトキシエチルモル
フォリン、N−メトキシプロピルモルフォリン、N−プ
ロポキシプロピルモルフォリン、N−メトキシ−〇−ブ
チルモルフォリン、N−エトキシブチルモルフォリンお
よびN−メトキシペンチルモルフォリンがある。
本発明のモルツメリンとピペラジン化合物は知られた物
質と方法を用い製造できる。例えばN−メトキシプロピ
ルモルフォリンとN−メトキシプロピル−N′−メチル
ピペラジンはモルフォリン又はN′−メチルピペラジン
を3−メトキシプロピオニトリルと反応させて製造でき
る。
触媒がピペラジンとモルフォリンより成る本発明の実施
態様におけるモルフォリン化合物のピペラジン化合物に
対する重量比は約10:1乃至1:10であるにの範囲
外の比率は適当な連続気泡、反応時間、フオーム高さを
もたないポリウレタンが生成される。更に比率は約5:
1乃至1:5が好ましく、約3:1乃至1:3が最も好
ましい。
しかし普通比率は少なくも1に等しい。
本発明の方法における触媒の他成分に対する適当割合は
ポリオールの関係で決定できる。この割合はポリオール
100fSりの触媒重量ダラム量である。この比率は“
PhP”又け100ポリオール幽りの部である。本発明
に対し精密でけ々いが、触媒が約05乃至4phpの量
であることが好着しく、最も奸才しいの(d約1乃至3
 php である。
有枝インシアネイトの有機ポリオールに対する割合は望
むポリウレタンシ品の型、インシアネイトの型およびポ
リオールのWJの様な多くの9紫によるであろう。しか
し殆んどのポリウレタンフォームにおけるイソシアネイ
トのポリオールに対する重耐゛比は約0.25:1乃至
l:1である。
フオーム?す造の方法と操作条件仁1本発明にけ1【要
ではない。操作方法と条件についてはZimmerma
nの米国特許第4,228,248号に記載されている
比較実施j例と本発明の形態を示す実施例を行なった。
特にkl+ら々い限υこれらの実施例は次の方法と1に
示す調合を用いて打力っだ。hν分け3流、即ちポリオ
ール、TDIおよび表面活性剤、水、共触媒および触媒
を含む活性剤流にして混合室に供給した。えた混合物を
反r、パラメーターのコンピューター読取シに適したF
luidyne 発泡塔に入れた。これらのパラメータ
ーにけポリオールとTDIの目立った反応開始1での時
間(Tl)、フオームがその最高高さに膨張するにかか
った全時間(TR)、Tp(dX/dt)における最大
ライズ速度、発泡の最大速度までの経過時間(Tp)、
フオームによシ生じた最高圧(P)、フオームゲル化ま
での経過時間(Tc)、および最大圧が生じたまでの経
過時間(TA)が含まれる。これらの記号と定義は表1
にまとめて示している。
比較実施例1と2:実施例3〜5 実施例1〜5の調合はDow Chemical CO
,Inc、から市販のポリエーテルRN−490100
部、[)ow(:orning Corp、から市販の
シリコーン表面活性剤DC−1931,5部、メチルジ
フェニルジイソシアネイトperon 11、インデッ
クス105.36.5部および表2に示された触IN1
.6php であった。比較実施例1と2はこの分野で
知られた触媒N−エチルモルフォリンとピペラジンなし
のN−メトキシプロピルモルフォリンを用いて行なった
。実施例3〜5け触媒がN−アルコキシアルキル置捨ピ
ペラジンより成る本発明の杜々の実施態様を用いて行な
った。これら実験の結果は表2に示している。
実施例6〜21の調合物はWitco Chemica
l Corp。
から入手したポリエステルポリオール、Fomrez 
53100部、水4.0部、Union (’arbi
de Corp、から入手しfc シIJ :l−:/
表B+1活性剤L532 1.2部、2.4−)ルエン
ジイソシアネイトと2.6−)ルエンジイソシアネート
の80 : 20混合物48部、セチルジメチルアミン
共触媒0.3部および試験特定触媒を含むものであった
実施例6〜9はDMBA等量の性能に比べて本発明の方
法の性能、を示すため行々つた。DMBAを用いる比較
はポリウレタン触媒としてのDMBAの受認およびその
比較的高毒性のために特に興味あるものである。これら
の実施例は上記調合と方法によって行ない触媒と量は表
3に示している、これらの実験結果は表3に示しており
本発明触媒の利用性を示している。
比較実施例10と11 比較実施例10と11の実験ね、釉々の単一触媒の性能
を示しまた本発明の触媒および方法との比較基準線をえ
るために行なった0これらの実験は上記方法と調合物を
用い衣4に示す触媒割合で行なった。
実施例12〜21 本発明の釉々の実施態様を示すため一連の実験を行なっ
た。これら実施例12から21までの実験は上記方法と
調合I$1・を用いて行ない、%f)Jl量と割合は表
4に示すとおりであつfrolfA果は表4のとおシで
、本発明の触媒と方法は特性ど反応+1旨において比V
実施例10と11の触媒によって生成されたフオームと
少なくも同勢のポリウレタンフォーム生成に使用できる
ことを示している。表4に示すとおり、本発明の触vx
と方法は連続気泡生成に使用でき目立った収縮を示さ力
い0更に触媒は適当に固いフオーム生成に使用でき、そ
わけバッキング材料および断熱の様表多くの用途をもつ
。更に実施91112から21までの生成フオームはい
づれも残留臭気を殆んど示さなかった。これけNEMを
用いて実施例10で生成したフオームが強い兵りをもつ
のと対称的である。
実施例10,11および17から21までの生成フオー
ムに対し比較試験を行なった。これらの試験に標準AS
TM試験方法を用いて行なった。試験は2X2X1イン
チフオーム片を一定温度と洋度のもとで2平板間で圧縮
したり50%と90%圧縮試験において、フオーム高さ
をそれぞれ50%と90%丈は沖、少する様相間でしめ
付けた。圧縮機内にフオームを一定時間放置した徒圧力
を除いた。フオームの元の高さ損失チを圧縮結果として
測定し7表5に1セット50%”又は“セット90%”
として卸告している。
表5の実験が示すとおシ、本発明の触媒系は他の触媒に
よって生成される範囲内のよい圧縮セット特性をもちか
つ従来知られり触媒の毒性と臭気@件の力いポリウレタ
ンフォームを生成するに使用できる。
本発明のX意と慣に特許請求の範囲から逸脱し力い限シ
上記触媒系と方法における種々の変更法および修正法も
行なうことができるのである□ 表 1 記号 定 ダC X ライズ高さ T1 初期時間(社) TRライズタイム TF 発泡時間(TRTI) dx/dt 畑大ライズ速度(インチ7分)T、 最大
ライズ速度までの時間 P 最高圧力 To ゲルタイム(秒) TA 最高圧までの時間 NEM N−エテルモルフォリン NMPM N−メ)キシプロピルモルフォリンNMPN
MP N−メトキシプロピル−N′−メチルピペラジン
NMPP N−メトキシプロピルピペラジンNN’MP
P N、N’−ビス(メトキシプロピルコピペラジンD
MBA ジメチルベンジルアミン 表 2 1 NFM 15.25 145273128 11.
712 NMPM 15.59 155306151 
10.253 NMPNMP 15.30 11721
6 99 14.644 NMPP 14.86 14
0282142 11.715 NN’MPP 15.
25 133270137 1i、71表 3 6 DMBA 1.0 16.49 32 72 40
7 NMPNMP 1.0 18.42 25 57 
328 DMBA O,7517,403893559
NMPNMP O,7518,10317342TPP
 T、 T To−T1 160 1.88 256 466 111158 1
.59 283 491 128141 1.8B 2
06 386 89141 2.06 254 450
 114135 1.77 240 448 1073
5.14 45 −− −− 81 49.78 35 0.84 29 6529.28 
53 0.1B 92 10336.60 43 0.
71 35 83表 4 10 NEM 2.0 17.64 27 67 40
 39.5311 NMPM 3.0 16.49 3
7 84 47 27.8212 NMPNMP 1.
0 18.42 25 57 32 49.7813 
NMPNMP O,7518,1031734236,
6014NN’MPP 2.0 16.81 27 6
0 33 46.85TP P T(、TA 備 考 37 0.82 32 73 非常に御U気泡55−一
−−−一 非常に連続気泡 35 0.84 29 65 上部収しゆく43 0.
70 35 65 上部収しゆく41 −− −− −
一 上部強く収しゆく52 0.13 −− 86 連
続気泡62 0.17−−110 連続fi泡36 −
− −− −一 連にヅ]、気泡44 −− −− −
一 非常に連8負(泡39−−−−−一 適ル、に囚い
フオーム40 −− −− −一 適序に固い7オーム
43 −− −− −一 連に気泡 表 5 10 1.9 32.1 11 1.98 22.5 13 1.82 65.5 17 1.86 31.3 18 1.9 30.5 19 − 35.3 20 48.4 21 − 41.0 圧縮セツト90チ 43.3 93 74.3 71.8 47.2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般に式: (式中YH1(a)水素、(b)炭素1乃至約5をもつ
    アルキル基、および(e)式m R111OR11−で
    示される基より成る群から選ばれたものを表わし、Rと
    R”け各無関係に炭素原子1乃至約5をもつアルキレン
    から選ばれたものを表わし、かつR′とR″′は各無関
    係に炭素原子1乃至約3をもつアルキル基から選ばれた
    ものを表わす)で示されるN−アルコキシアルキルピペ
    ラジンよシ成ることを特徴とする有機イソシアネイトと
    有機ポリオールの反応によるポリウレタン射1造用庁1
    媒。 2、Yが炭素原子1乃至約3をもつアルキル基であり、
    R、!: R”の少力<も1がエチレン、プロピレンお
    よびブチレン基より成る群から選ばれたものであυかつ
    R′とR″′の少々〈も1がメチルとエチルより成る群
    から選ばれたものである特許請求の範囲第1項に記Uの
    角中W。 3、ピペラジンがN−メトキシプロピル−R′−メチル
    ビペラジンである特許請求の範囲第1.91に記載の角
    中媒。 4、触媒が更に一般式: (式中R1/け炭素原子1乃至約5をもつアルキレン基
    を表わしかつRVは炭素原子1乃至約3をもつアルキル
    基を表わす〕で示されるN−アルコキシアルキルモルフ
    ォリンを含む特許請求の範囲第1項に記4〜の触媒。 5、RF/カエチレン、プロピレンおよびブチレン基よ
    り成る群から遂げれたものでありかつRがメチルとエチ
    ルよ1成る群から選ばれたものである特許請求の範囲第
    4項に記月夕の内申*Q 6、モルフォリンがN−メトキシプロピルモルフォリン
    である特許請求の範囲第4項に記載の触媒。 7、モルフォリンのピペラジンに対する割合が約10=
    1乃至1:10である¥1・許諸求の範囲第4項に記載
    の触媒。 8、有機インシアネイトを一般式: (式中Yけ、(a)水素、(b)炭素原子1乃至約5を
    もつアルキル基、および(e)一般式: %式% で示される基より成る群から選ばれたものを表わし、R
    とRILけ各炉間り・に炭紫屏子1乃至約5をもつアル
    キレン基から選はねたものを表わしかつR′とR″′は
    各鉦関係に炭素址子1乃至約3をもつアルキル基から選
    ばわたものを表わす。)で示されるN−アルコキシアル
    キルピペラジンより成る触媒の存在において有機ポリオ
    ールと接触させることをlJ:+*とするポリウレタン
    の加沖。 9、触媒系が史に一般式: (式中R’N炭素原子1乃至約5をもつアルキレン基を
    表わしかつR’し1炭素原子1乃至約3をもつアルキル
    基を表わす。)で示されるN−アルコキシアルキルモル
    フォリンを含む特許請求の範囲第8項に記4夕の方法。
JP59217477A 1983-11-01 1984-10-18 ポリウレタン製造用触媒系 Granted JPS60155219A (ja)

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US06/547,691 US4500654A (en) 1983-11-01 1983-11-01 Catalyst system and process for the production of polyurethanes
US547691 1983-11-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60155219A true JPS60155219A (ja) 1985-08-15
JPS6411205B2 JPS6411205B2 (ja) 1989-02-23

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