JPS6019758A - ビウレツト構造を有するポリイソシアナ−トの製造方法 - Google Patents

ビウレツト構造を有するポリイソシアナ−トの製造方法

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JPS6019758A
JPS6019758A JP58127782A JP12778283A JPS6019758A JP S6019758 A JPS6019758 A JP S6019758A JP 58127782 A JP58127782 A JP 58127782A JP 12778283 A JP12778283 A JP 12778283A JP S6019758 A JPS6019758 A JP S6019758A
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相賀 誠
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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、水と液状のジイソシアナ−1−とを反応させ
て得られる、ビウレツ1−構造を持つポリイソシアナー
トを製造する方法に関する。
ビウレット構造を持つポリイソシアナートは下記構造式
を有する。
0CN−(−R−NHCONCONH−)、1−R−N
CO−NCO (Rはイソシアナート残基で、nは1以上の整数)従来
、水ど室温で液状のジイソシアナートとを反応させてビ
ウレット構造を持つポリイソシアナートを製造する方法
は公知である。例えば、特公昭37−16488号公報
などに示されているように水1モルに対し3モル以−ヒ
のジイソシアナートを反応させれば、ビウレット構造の
化合物が得られることが知られている。
しかし、ジイソシアナートと水とは相互の溶解度が小さ
いので、ジイソシアナートと水との均一な混合が困難で
あり、十分な攪拌を行なってもジイソシアチー1〜相に
ごくわずかの水を溶解した部分と水相にジイソシアナ−
1−す溶解した部分との2相が存在し不均一系で反応が
起きることになる。
この場合、ジイソシアチー1−相にごくわずかの水が存
在した状態での反応(工、低分子量のビウレット構造の
5のが得ら第1るが、水相にごくわずかジイソシアナ−
1−を溶解した状態での反応ではビウレット構造は得ら
れず、ポリ尿素が生成する。このよ5なポリ尿素は固形
物で製品化したとき沈殿物、または曇りを生じ商品価値
を損なうので予め濾過などにより除去【−でおく必要が
ある。また不均一系で反応が起きるため反応中にジイソ
シアナートと水とのモル比が変化するので低分子量のも
のから高分子量のものまで分量計分布の広範囲のものが
得られやすい欠点がある。
一方ビウレツ1〜構造を有するポリイソシアナ−1へは
一般に常温で液状になるのが特色で、このような常温液
状のポリイソシアナートはウレタン塗料用原料どして有
用であるが、このようなポリ尿素の副生およびポリビウ
レツ1〜構造(前記式中のnが2以上のもの)の高分子
状プレポリマーが増加するとポリイソシアナー1−の粘
度」二昇をまねき−NCO基含有計の減少をもたらすな
ど商品価値を低くする。
例えばビウレット構造を持つヘキ什メチレンジイソシア
ナー1− n、他のビウレット構造のポリイソシアナ−
1〜とくらべ着色度が低く無黄変性のウレタン塗料用原
料としてよく知られているが、このような塗料用ポリイ
ソシアナートの使用条件として低着色度(工勿論である
が、できるだけ低粘度で−NCO基含量が高いものが要
求される。従って通常高品質の製品としては低粘度高−
NCO基含量であることが必要条件どなっている。現在
市販されているビウレット構造を持つヘキザメチレンジ
イソシアナートは通常その75%のキシレン−セロソル
ブアセテート混が165%程度である。
もつとも水1モルに対しジイソシアナートを大過剰添加
すればポリ尿素およびビウレット構造のものの副生は減
少させることができ比較的低精度高NCO含量のものが
できるが、それでもポリ尿素の副生を全く無くすことは
できなく、またこのような条件下では、ビウレット構造
のポリイソシアナ−1〜の生成量が少なくビウレット生
成物から大過剰の未反応ジイソシアナートの分離を必要
とするので経済的に低分子量のビウレット構造を持つポ
リイソシアナートを得ることは困難である。
このよ5な欠点を改善し純粋のビウレット構造の含有量
の多いポリイソシアナ−1−を得ようとする方(5) 法として例えば特公昭53−9206号公報のように水
とジイソシアナ−1への混合をよくするために親水性有
機溶媒中で反応する提案がある。
しかしながら、この方法でもビウレット生成物から過剰
のジイソシアナ−1−および有機溶媒の分離ン必要と1
−1さらにジイソシアナートと有機溶媒との分離が必要
になるなど操作が煩雑で工業的製造法として満足すべき
ものではない。
さらに、特開昭55−152715号公報では、水蒸気
と空気または不活性ガスとの混合物を反応領域に導入、
バブリングさせて1.6−へキサメチレンジイソシアナ
ートと反応させる方法も提案されている。
上記公報実施例1には、不活性ガスとして窒素を用い、
窒素に対し2重量倍の窒素含有水蒸気を110℃で導入
し、水に対し、1.6−へキサメチレンジイソシアナー
1へ約13.5モル倍用いて150〜(6) 155”Cで反応させる具体例があり、また実施例;3
では窒素に対して0.5重量倍の窒素含有水蒸気を12
5”Cで導入し、水に対し1.6−ヘキ→ノメチレンジ
イソシアナー トを約3.4モル倍用いて158〜16
2”Qで反応させる具体例が記載されている。
確かに上記公報記載のように少くとも110“C以上の
水蒸気−不活性ガス混合物として水を導入することは、
従来のような水滴工法にくらべ、反応物に水を均一に分
散させる条件を良好にする。
しかしながら、上記公報実施例1のごとく水1モルに対
しジイソシアナ−1−を大過剰用いるのはビウレット構
造のポリイワシアナ−1−反応生成量が少なく経済的で
なく、マた実施例3のごとく、比較的過剰量の水を用い
第1ば、ポリビウレツ1〜構造の高分子状ポリイソシア
ナー1−が増加し、高粘度の反応物しか得られない。さ
らに重要なことは、上記公報の方法のように反応t、、
: 150〜170℃の高温度で実施づ−れば、反応生
成物が著しく着色することがわかった。
本発明者らは、これらの従来の欠点につき鋭意検討の結
果本発明方法を完成させたものであり、本発明は、簡単
な操作で、ポリ尿素の副生成物のない低粘度で−NCO
基含有量の高い低分子量の、しかも色相がよいビウレッ
ト構造を有するポリイソシアナ−1−の工業的な製造方
法を提供するものである。
本発明方法で得られるビウレット構造を有するポリイソ
シアナ−1−は、前記式中nが1〜2の整数で示される
成分のものが大部分であり、したがって低得もれる。こ
れはジイソシアナート/水のモル比を5〜8にして、反
応を120〜150℃に維持して行うことにより可能と
なった。
本発明は、たとえば以下のようにして実施する。
排気管、窒素ガス及び水蒸気導入管、攪拌器を設けたジ
ャケラ1〜付密閉反応器にジイソシアナートーン仕込み
、攪拌しながら、あらかじめ反応器に窒素バブリングし
てジイソシアナート/水の脱気及び反応系内を窒素置換
して、気相部の酸素含量を5,000PPm以下どする
。ついで反応器を120〜150’Q好ましくは130
〜140°Cに加熱維持して、水蒸気と窒素ガスを吹き
込み反応を行う。水蒸気は反応器への供給量や、流量調
整の容易さや、途中のドレン生成などを考慮]−た場合
反応器付近に水蒸気発生器を設置してこれに脱気した水
を仕込んで水蒸気を発生させて吹き込むのが好ましい。
水蒸気発生器を用いて吹き込む場合は、ジイソシアカー
1−/水のモル比が5〜8の範囲で反応ができるよう、
あらかじめ脱気した水を定量しておき、水蒸気発生器を
約110’C以上に昇温し、4〜51/時間の速度で窒
素乞水蒸気発生器に通すことにより100〜120(9
) ”C程度に過熱さfした水蒸気−窒素混合ガスを反応器
へ導入して1〜6時間吹き込み反応させる。
本発明方法では、反応前にあらかじめ、反応系に窒素ガ
スのみ導入してジイソシアナ−1〜をバブリングさせる
ことにより、ジイソシアナート/水中の溶存酸素及び反
応系の気相部の酸素含量が5.000PPm以下になる
ようにして反応Z開始し、また反応中は反応器内の気相
部は、好ましくは約2,000PPm以下まで脱酸素さ
れている状態で反応を実施する必要がある。さもなけれ
ば反応生成物が着色を呈する。
また反応温度は150℃以下で実施する必要があり、 
゛これ以上の温度では、反応系中の酸素含量を数PPm
近くまで脱酸素された状態にして行っても反応物が着色
される。しかし、120℃以下では反応が遅く、しかも
ポリ尿素側生成物増加するので好ましくない。
本発明方法に、比較的低い温度で反応が実施されるので
、ポリ尿素副生成物乞抑制するため反応を強(10J 攪拌下で行う必要があり、少くとも20m/分以上、通
常50m/分程度の翼端周速度を与える強攪拌下に行い
、反応中反応液なせん断してポリ尿素の副生乞抑制する
水蒸気吹き込み後は、120〜150℃でさらに1〜3
時間熟成反応を行ない反応を完結させる。
この際毛、ミ熟成温度が低すぎると反応完結が遅く、高
すぎると着色がおこりやすくなり、また反応液粘度が上
昇しやすくなる。
本発明方法で得ら第1た反応終了液は、ポリ尿素などの
不溶物はほとんど含有されでいないので必ずしもp別す
る必要はない。
反応終了後は過剰の未反応ジイソシアナートをできるだ
け低温で速やかに回収する。高温で長時間滞留させると
ポリビウレツ1−構造のポリイソシアナートが増加し、
より高分子化したものになり、かつ着量蒸留設備などを
用いて通常ポリイワシアナ−1〜中の残存ジイソシアナ
ー1へは05%以下にする。
本発明に使用できるジイソシアナ−1−としては、ヘキ
サメチレンジイソシアナー1−、リジンジイソシアナ−
1〜などの脂肪族ジイソシアナート、トルエンシイソシ
アナ−1−などの芳香族ジイソシアナ−1−、シクロヘ
キサン−1,4−ジイソシアナート、3−イワシアナ−
1−メチル−3,5,5−l−リメチルシクロヘキシル
イソシアナ−1〜(IPDI )などの脂環族ジイソシ
アナ−1−などである。
以下実施例を示す。
〔実施例1〕 ヘキサメチレンジイソシアナート(HDIと略す)3R
O,!7u500mlフラスコに入れ、攪拌下乾燥窒素
ケ20℃でバブリングさせて脱酸素を行なった。ベック
マン酸素濃度測定器により、気相部の酸素濃度を測定し
たところ、2,000PPrnであつた0 140゛Qまで昇温し、翼端周速度50m/分の強攪拌
下、水蒸気発生器より水蒸気を窒素ガスと共に吹き込ん
だ。水54gに対し用いた窒素ガスは121であり、吹
き込みは3時間行ない、この間、気相部の酸素濃度を2
,000PPmに保った。
吹き込の終了後、さらに140℃で2時間、熟成を行な
った後、室温まで冷却した。
この反応液を2i+nHgの減圧下で温度が180”C
に加熱された薄膜蒸発器に通し未反応のHDIを蒸発さ
せ除去した。ポリイワシアナ−1−中の未反応HDIの
含有量(GC分析)は01%であり、25”Cでの粘度
は630センチボイス、平均分子量(氷点降下法〕は5
60、イソシアナ−1へ基の含量は243%の生成物を
397g得た。
このビウレット構造反応生成物をキシレン、セロソルブ
アセテテセの温合溶媒tぐニア5%に希釈〔13ン であった。またその色相はわずかに淡黄色でそのAPH
A40であった。組成ンHLCで分析したところ−、分
子量4786のモノビウレツ1−が52%、分子量64
6.8のビスビウレットが25%含まれていることがわ
かった。
〔実施例2〕 2.4−1−ルエンジイソシアナ−1へ(TDIと略称
)2,000.9に窒素をバブリングし、気相部の酸素
’t 1.500PPmとした後140℃に加熱し、強
攪拌しながら加熱水蒸気(120°C)を反応器の底部
より、毎時1211の速度で3時間吹き込み続は反応を
行なったのち、さらに同温度に2時間保った。この間反
応器の空間部分に窒素ガスを通し、未反応の水蒸気を追
い出し、反応器気相部の酸素濃度を2.OOOPPmに
保った。熟成反応完結後得られた反応液には何ら沈殿物
は認められず透(14〕 開成であった。この反応液に実施例1と同様にして薄膜
蒸留器により未反応のTDIを除去し、粘稠融体をバラ
1〜に注いで冷却し常温固体の反応生成物824.!7
乞得た。このビウレット構造を持つポリイソシアナー1
〜の平均分子量は780でNGO含量は221%であっ
た。この常温固体のポリイソシアナ−1〜はアセ1−ン
、ジオキサン、テ1−ラヒドロフラン、セロソルブアセ
テ−1へ、酢酸エチル等の溶剤に極めてよく溶解した。
また酢酸エチルで溶解した75%溶液の色相はAPHA
 80であった。
〔実施例3〕 イソホロンジイソシアナー1−(IPDIと略称〕2.
000.!7に9素をバブリングし、気相部の酸素tt
 ]、 200PPmどした後140−Qに加熱し、強
攪拌しながら加熱水蒸気(120°C)を毎時4.0g
の速度で3時間吹き込み反応を行なった。この間反応器
の空間部分に窒素ガス7通し、未反応の水蒸気ン追い出
し、反応器気相部の酸素濃度を2.000 PPmに保
った。
水蒸気の吹き込みを止め、同温度で3時間保ったのち、
実施例1と同様にして未反応IPDIの回収を行なった
反応液中にはポリ尿素などの沈殿物は認、められず未反
応ン除いたビウレット構造を持つポリイソシアナー1へ
に、1PI)rを03%含み50°Cに於ける粘度が4
.30(1センチボイズ、NCO含量が172%であっ
た。その色相はAPHA80であった。
〔比較例1〕 ビウレット化反応温度を160℃とする他は、実施例1
に用いた同じITDI’Y使用して実施例1と全く同様
な方法で反応及び精製を行なった。得られたビウレット
構造反応生成物のキシレン、セロソルブアセテ−1〜7
5%溶液の粘度は100センヂボイズ、NCO含量は1
80%、色相は淡黄色でAPHA 80であった。
〔比較例2〕 実施例1に用いた同じ■ID■を使用して、 MDI仕
込み液のバブリングを実施例1よりも短縮して、ビウレ
ット化反応時の気相部の酸素濃度を6,000PPmに
保った他は、実施例1と全く同様な方法で反応及び精製
を行なった。得られたビウレッ1へ構造反応生成物のキ
シレン、セロソルブアセテート特許出願人 三井東圧化学株式会社 (17)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 水とジイソシアナ−1−とを7反応させてビウレット構
    造を有するポリイソシアナー1−を製造するにあたり、
    反応器に仕込まれたジイソシアナ−1〜に、あらかじめ
    窒素ガスを吹き込みバブリングを行った後、反応領域に
    水蒸気及び窒素の混合ガスを導入して、反応器の気相部
    分の酸素含有量を5,000PPm以下に維持しながら
    水1モルに対しジイソシアナート5〜8モル倍の水蒸気
    を使用し、強攪拌下120〜150℃で反応7行うこと
    を特徴とする、ビウレット構造を有するポリイソシアナ
    ートの製造方法。
JP58127782A 1983-07-15 1983-07-15 ビウレツト構造を有するポリイソシアナ−トの製造方法 Granted JPS6019758A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6111098A (en) * 1994-05-02 2000-08-29 Shionogi & Co., Ltd. Crystal of pyrrolidylthiocarbapenem derivative, lyophilized preparation containing said crystal, and process for producing the same

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