JPS6191165A - ビウレツト構造を有する変性ポリイソシアネートおよびその製造方法 - Google Patents

ビウレツト構造を有する変性ポリイソシアネートおよびその製造方法

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JPS6191165A
JPS6191165A JP60220507A JP22050785A JPS6191165A JP S6191165 A JPS6191165 A JP S6191165A JP 60220507 A JP60220507 A JP 60220507A JP 22050785 A JP22050785 A JP 22050785A JP S6191165 A JPS6191165 A JP S6191165A
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biuret structure
water
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エウジエニオ・ビアンチン
ジヨバンニ・ロンゴ
ジイアンフラビオ・ルナルドン
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C275/00Derivatives of urea, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C275/46Derivatives of urea, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups containing any of the groups, X being a hetero atom, Y being any atom, e.g. acylureas
    • C07C275/58Y being a hetero atom
    • C07C275/62Y being a nitrogen atom, e.g. biuret

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  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (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、ビウレット構造をもつ変性ポリイソシアネー
ト類と同インシアネート類の製造方法に関する。
亘」葺工巌歪 公知のように、ビウレット構造をもつポリイソシアネー
ト類は、有機ジイソシアネート3モルと附加物生成剤1
モルを反応させて得られる。
有機ジイソシアネートとは、本明細書中および同明細書
中特許請求の範囲の中で使用する時は、一般式: %式%( (式中、鳥は塩素等のハロゲン、No、 、アルキル基
、アルコキシ基、非反応性オキシドリル基等により置換
することの出来る、或は置換することの出来ない脂肪族
、脂環式又は脂肪族脂環式基である) を有する化合物を意味する。
有機ジイソシアネート類の例は、エチリデン−ジイソシ
アネート、ブチレンジイソシアネート、ペンタメチレン
ジイソシアネート、ヘキサメチレンシイノシアネート、
シクロベンチシン−1,3−ジインシアネート、シクロ
ヘキシレン−1,4−ジイソシアネート、シクロヘキシ
レン−1,2−ジイソシアネート、ヘキサヒドロキシキ
シリレン−ジイソシアネート、ジクロロ−へキサメチレ
ンージイノシアネート、ジシクロ−へキシル−4,4’
 7ジイソシアネート、1.2−ジ(インシアネートメ
チル)シクロブタン、1−メチル−2,4−ジインシア
ネート−シクロヘキサン、1−メチル−危6−ジイツシ
アネートーシクロヘキサン等であり、1、3−ビス−(
γ−インシアネートプロポキシ)−2,2−ジメチル−
プロパン等のエーテル基含有脂肪族ジイソシアネート類
である。
附加物生成剤の適当なものは、水、化合物中に結晶水の
形で或は発生期状態で含まれる水、蟻酸、クロロハイド
レート類、アルコール水和物、−価第三アルコール類、
ジカルボン酸類で蓚酸、マレイン酸、サリチル酸等のよ
うなジカルボン酸の無水物に変化させることの出来るも
の、硫化物酸、第−及び第二アミン、ジアミン類、ポリ
アミン類等である。
ビウレット構造をもつポリイソシアネート類の上記附加
物生成剤による製造方法は、米国特許第八124.60
5号、第3,350,438号、第3,358,010
号、第亀39ス183号、第3,862,973号、第
亀896.154号、第4.051.165号、第4,
147,714号、第4.176.132号、第4.2
18,390号、第4、320.068号等に記載され
ている。
周知のように、式(Illの有機ジイソシアネートが附
加物生成剤と反応するとウレイン結合(Ureicbo
nd ) (R4−NH−Co−NHR1)を形成し、
それがさらにイソシアン酸基と反応し三官能或は多官能
ポリイソシアネートを形成する。
水を附加物生成剤として使用する場合、本反応は次のよ
うに図式化することが出来る: 1)  OCN−&−
N−00+H,0・+ 00N−R,−N−COOH1
−I                     R3
)OCN−ルーN−H+0CN−馬−NCO・・り  
  ゛・・り OCN−鳥−N−Co−NH−鳥−NC
O4)OON−山−N−Co−NH−R,−NCO+0
CN−几、−Neo・・・)C’  OCN  R+ 
 N−Co  NH−也−NCONH 山 N  C0 この様にして生成するビウレット構造のポリイソシアネ
ートは、トルエン、キシレン、酢酸エステル類等の普通
の有機溶媒に可溶である。
上記1〜4の各反応は連続的であるが、各反応中に形成
する三官能尿素またはウレイン結合含有のオリゴマーは
、反応媒体中および/またはこの様にして形成するポリ
イソシアネート生成物に対し固体か又は僅かに可溶であ
る。このために最終生成物は汚濁していて、製造工場に
おいては堆積と目詰りの問題が発生する。
然し、一方で、ウレイン基(ureic groups
 )(NH−Co−)がイソシアン基(ocN−)と反
応することは望ましいことであるが、他方、遊離のウレ
イン基のないポリイソシアネートは、特にその分子量が
高いと高粘度となる。
粘着性の高い重合体は、他の樹脂や溶剤と非常に混和し
難いため、例えば、塗料などに使用すると、塗料自体の
塗膜形成性や物性がマイナスの影響を受けるので、この
目的の使用には適しない。
遊離のウレイン基のない低分子量の、ビウレット構造を
もつポリイソシアネートの製造のために、附加物生成剤
に対して過剰の有機ジイソシアネートの使用が提案され
ている。
米国特許第3.903.127号には、ジイソシアネー
ト対陰加物生成剤のモル比が最少限11:1のビウレッ
ト構造ポリイソシアネート類の製造方法が記載されてい
る。然しなから、この解決方法にも、遊離ジイソシアネ
ートのストリッピングと、ウレチジオン類、インシアネ
ート類、カルボジアミド結合等の着色生成物の形成を伴
う過剰のジインシアネートの熱重合等による不便さが残
されている。
ビウレット構造のポリイソシアネート類の調製中に生じ
る別の不都合な点は、附加物生成剤が一般にジイソシア
ネート類に対して省力)に可溶か完全に不溶であること
である。従って、例えば、水を附加物生成剤として使用
する場合、水の有機ジイソシアネートに対する混和性が
低いためにエマルジョンが得られる。水と水相中に溶解
したジイソシアネート単量体との反応により、副生成物
として沈澱するポリ尿素の形成へと導かれる。ポリ尿素
の沈澱は経済的に不利であるばかりでなく、最終生成物
としてのポリイソシアネートの商業的価値をも低減させ
る。
副生ポリ尿素量は、温度、攪拌速度、ジインシアネート
対水比等によって変化するが、一般には、ポリイソシア
ネート最終生成物に対して0.5重量%を上回るのが常
である。この副生ポリ尿素量は、水1モルに対してジイ
ソシアネート単量体40モル或はそれ以上を添加するこ
とで最小限にすることが出来る。然しジイソシアネート
の大過剰の使用もポリ尿素の形成を完全に除く訳には行
かず、加えて、大過剰の未反応単量体の除去と言う問題
を抱え込むことになる。
ポリ尿素の副生を防止する方法として、米国特許第4.
028.392号は、ジイソシアネートを、水と有機ジ
イソシアネートの両方の溶解能のある有機親水性溶剤中
で、水と反応させて、均質相を形成することによるポリ
イソシアネートプレポリマーの調製を提案している。本
米国特許中で提案されている親水性溶剤はインシアネー
ト基と反応性があってはならず、酢酸メチルセロソルブ
、酢酸セロソルブ、メチル−ブチル−ケトン、燐酸トリ
メチル、ジメチル7オルムーアミド、プロピオニトリル
、アジポニトリル等のようなカルボン酸エステル類、エ
ステル−燐酸アミド類、ケトン類、ニトリル類、エーテ
ル類等の中から選ばれる。
然しこの技術も、反応の終了時に使用溶剤を除去しなけ
ればならないため、欠点を免れない。事実、使用溶剤の
除去が不完全だと、ポリイソシアネートより得られるフ
ェス、塗料等の生成物の物性が影響を受けることになる
発明が解決しようとする問題点 本発明の一目的は、下記の不都合を生じないビウレット
構造をもつポリイソシアネートの調製を行うにある。
本発明の他の一つの目的は、低分子量で、分子量分布が
低減され、低粘度であるため他の樹脂や溶剤と混和性が
あり、しかもポリ尿素を含まないポリイソシアネートの
調製を行うことにある。
さらに本発明の別の目的は、ポリ尿素の沈澱が生じない
ビウレット構造のポリイソシアネートの調製方法を提供
することにある。
さらに本発明の目的は、高品質ビウレット構造をもち、
本質的に無色のポリイソシアネー゛ト調製方法を提供す
るものである。
問題点を解決するための手段、発明の効果本発明による
一つの実施態様によれば、上記その他の諸目的は、ウレ
タン末端基含有のビウレット構造と、一般式: %式% C式中、鳥は脂肪族、脂環式或は脂肪族脂環式非置換基
であるか、その水素原子1個或は2個以上が塩素等のハ
ロゲン、NO,、非反応性オキシドリル基、アルキル基
又はアルコキシ基で置換されることが出来るものであり
、鳥は凡と同様の意味をもつことが出来るものである力
)或は基:Ra (QCnH2n)xfrvl (式中、鳥は炭素原子数18以下のアルキル或はアセチ
ル基であり、nは2〜4の整数であり、Xは1〜50の
整数)である〕 t[つ変性ポリイソシアネートにより達成される。
本発明の他の実施態様によれば、上記諸目的は、水又は
水分削性化合物(water−splitting−O
ff compounds)と有機ジイソシアネートを
、ジインシアネート対水のモル比10:1以下で、Ze
rewitinoff法で決定出来る所に従い、対イン
シアネート基反応性水素原子をもつ相溶化剤の存在下で
反応させる、式[11のビウレット構造の変性ポリイソ
シアネート類の調製方法により得られる。
本発明による調製方法は、ポリ尿素の副生を防止すると
同時に、分子量の低減分布と、25℃粘度10,000
mpa、s、以下および低分子量とを有する特に塗料分
野の使用に適したビウレット構造をもつ変性ポリイソシ
アネート類を提供する。
本発明に使用することの出来る相溶化剤は、反応条件下
に、また全反応時間中に水とジイソシアネートとの均質
相の形成能のあるものである。
沸点80℃以上の相溶化剤が好ましい。反応条件下に、
イソシアネート基との相互作用が行われる前に蒸発して
しまうことがないからである。
相溶化剤は沸点が80℃〜200℃の範囲のものが好ま
しい。
上記相溶化剤の使用量は決定的でなく、使用するジイソ
シアネートの種類により、使用溶剤、反応条件等によシ
変化させることが出来る。一般的には、極く少量の使用
、即ち、一般に、水−重量部について相溶化剤10重量
部以下の使用量で優れた成果を得るのに充分である。
水対相溶化剤重量比9:1〜l:9、好ましくは2:1
〜1:2が使用出来るが、実際には、水対相溶化剤重量
比1:1が好まれて使用される。
インシアネート基と反応性のある水素原子をもつ相溶化
剤の使用により、ジイソシアネートと水のモル比を、轟
業者に公知のものより低いものを使用することによって
、必要とされる諸性質をもったポリイソシアネート類が
得られる。その結果、反応終了時に蒸去させる残留ジイ
ソシアネート量は遥かに少量となる。さらに、イソシア
ネート基と反応性のある相溶化剤であるために、ウレタ
ン結合の形成に固定されているので、反応終了時に、そ
の除去が必要とならない。
本発明による製造方法に使用することの出来る、インシ
アネート基と反応性のある水素原子をもつ相溶化剤とし
て適当なものは モノオキシドリル化合物R20Htl)であり、式中、
01−1は高極性第一オキシドリルであり、山は几と同
様か 基: Ra (Qco)(2n)X    (Nlであ
り、式中R1は炭素原子数18以下のアルキル又はアセ
チル基であり、nは2〜4の整数で、Xは1〜50の整
数である。
本発明の製造方法の目的に有利に使用することの出来る
相溶化剤の例は、ポリオキシエチレンモノエチルエーテ
ル、ポリオキシエチレンモツプチルエーテル、ホリオキ
シブチレンモノエチルエーテル、ポリオキシブチレンモ
ツプチルエーテル、ポリオキシエチレンモノアセテート
、ポリオキシブチレンモノアセテート、セロソルブ、ブ
チルセロソルブと上級同族体、酢酸エチルグリコール、
酢酸ブチレングリコール、グリコール酸のエチルモノエ
ステル、グリコール酸のブチルモノエステルなどである
附加物生成剤として本発明により使用する水は、そのま
まか或は硫酸ナトリウム、蓚酸、フォルムアルデヒド水
和物、例えばマレイン酸、サリチル酸等、容易に無水物
に変化するビカルボン酸・類等の結晶水含有化合物のよ
うな水を分割する化合物の形であることが出来る。
本発明による調製方法に使用出来る有機ジイソシアネー
ト類は、上記の一般式(n)をもつものである。ジイソ
シアン酸へキサメチレンが特に好まれる。
ビウレット形成反応は、触媒の存在下、不存在下の双方
について行われる。後の場合には、水とジイソシアネー
トの反応に一般に使用されている触媒が使用出来る。
上記触媒例は、トリエチレンジアミン、N−エチル−エ
チレン−イミン、テトラメチルグアニジ/、ジメチルシ
フ日ヘキシルアミン、ジメチルエタノールアミン等の第
三アミン類、ジブチルチンジラウレート、チン−オクト
エート、ナフテン酸コバルト、バナジウム−アセチル−
アセトネート、ジメチル−チン−ジエチルヘキサンエー
ト及びそれ等の混合物のような有機金属活性剤である。
好まれる触媒は、本発明の製造方法においてより活性で
あることを示す有機金属類であるが、生成物が、反応の
終了時に得られる実用的に受は容れられる低粘度から、
特に、生成物を周囲温度を上回る温度で保存するか連続
攪拌条件下に保存する場合に、時間の経過とともに粘度
を増すようになるのを避けるために、極めて低濃度、一
般には、ジイソシアネートに対して0.5重量パーセン
ト以下で使用されなければならない。このために、ビウ
レット調製段階では、触媒を使用しないことが一般に好
ましい。本発明による方法において好ましい高活性触媒
は、チン−オクトエートとジラウリン酸ジブチルーチン
である。
反応中は、反応媒体を強く攪拌し続け、附加物生成剤を
ジイソシアネート中に良く分散しやすくするようにし、
尿素とポリ尿素の分離が一層困難となるようにするとよ
い。
反応温度は、触媒の不存在下にも高反応速度を得るのと
同時に生成物の黄変現象を回避するため80℃〜200
℃、好ましくは130℃〜190℃の範囲とする。
最初に、水と相溶化剤との混合を行い、得られる混合液
を、連続撹拌下に、ジイソシアネートに添加、脱気、上
記反応温度に予熱する。水と相溶化剤の混合液は、ジイ
ソシアネート対水のモル比が合計で5:1〜10:1、
好ましくは約7:lとなるように加える。さらに供給速
度は、出来るだけ一定の反応温度を保つように調節する
水−相溶化剤混合液の添加が終ると、反応媒体を反応の
完了に必要最少時間一定温度で攪拌下に保つ。反応の完
了は、例えば粘度試験により決めることが出来る。
反応が終ると、過剰のジイソシアネートは、オリゴマー
と(又は)着色生成物の形成を避けるため、出来るだけ
低温度で反応混合物から回収する。
例えば薄層蒸発器か分子蒸留器を使うことが出来る。ビ
ウレット構造をもつ変性ポリイソシアネートが得られる
が、ウレタン末端基を有し、遊離ジイソシアネート0.
5重量%以下を含有する。
上述の様に、本発明による製造方法は、ジイソシアネー
トに対して反応性を有する、ジイソシアネートと附加物
生成剤との相溶化剤の存在下、均質相中で行われる。最
終生成物は、使用する相溶化剤に由来するウレタン末端
基の存在により変性されたジイソシアネートビウレット
及び恐らくその高級同族体により主として構成されてい
る。
得られる生成物は、25℃粘度10,000 mpa、
 s。
以下、好ましくは5+ OOOmpa、 s、以下、分
子量の制限された分布、遊離NCOの21〜23チ範囲
の力価、および10重量%)ルエンに少くとも4時間の
完全融解性を有している。
反応系には着色抑制剤、紫外線安定剤、触媒その他の添
加物など、当業者に周知のものを付加してポリイソシア
ネート類の製造をすることが出来る。
本発明は次掲の実施例中でさらに明らかにされようが、
これら実施例は単に説明の目的で提供するものであって
、本発明を制限するものとして意図されたものでは全く
ない。
別に指示のない限シ、各実施例中で言及する部、チ、比
は全て重量による。
色施上」 ラウリン酸ジブチルチン触媒0.17部を攪拌器、還流
冷却器、温度計、供給口付フラスコ中に入れたジイソシ
アン酸へキサメチレン350部に加え、混合物を乾燥N
、の軽い流れの下で、140℃に加熱する。先に調製し
ておいた水対ブチルセロソルブ1:1混合液を攪拌下に
摘部する。
混合液の供給速度は、温度をプラス・マイナス3℃以内
に維持するような速度である。
Cヘガスの規則的な連続発出によって示される反応中に
は、沈澱物、濁りなどは観察されない。
供給が終ると、反応塊を15分間、指定の温度で攪拌下
に保つ。過剰の単量体を140℃、0.5−1残留1I
IIIIHりで蒸留回収する。
最終生成物は、着色度1ガードナー以下、遊離NCO力
価2.28%、25℃粘度1.830 mpa、 s、
、クロマトグラフ分析による残留ジイソシアン酸へキサ
メチレン量測定値0.5重量%以下の液体である。
上記生成物は4時間10%トルエン中に溶解したが、濁
りを呈しなかった。
実施例2 触媒の不存在と反応塊状生成物を180℃に加熱する点
を除いては、実施例1と同様の方法と使用量を用(・て
、着色度1ガードナー以下、遊離NCO力価216%、
25℃粘度1.580 mpa、 sec、、クロマト
グラフ分析測定による残留ジイソシアン酸へキサメチレ
ン含有量0.5%以下の清澄な液体生成物を得る。
生成物を10多トルエン中に溶解、4時間後にも、濁シ
が生じない。
喪■旦] 水対ブチルセロソルブ1:1混合液12.5部を使用す
る点を除いて、実施例1と同様の方法と使用量を用(・
て、着色度1ガードナー以下、遊離NCO力価21.6
%、25℃粘度4.400 mpa、 sec、、クロ
マトグラフ分析による測定残留ジイソシアン酸へキサメ
チレン含有量0.5%以下の清澄な液体最終生成物を得
る。
生成溶液は、10%トルエン中に溶解するが、4時間後
にも濁りを呈しない。
実施例4 混合比1:1の水対酢酸エチレングリコール°混合液を
使用する以外は、実施例3と同様の方法と使用量により
、着色度1ガードナー以下、遊離NCO力価21.9 
%、25℃粘度3.800 mpa、 sec、、クロ
マトグラフ分析測定による残留ジイソシアン酸へキサメ
チレン含有量0.5 %以下の清澄な液体最終生成物を
得る。
10%トルエン中の生成物溶液は、4時間後にも、濁9
を呈しない。
実施例5 水トゲリコール酸のブチルエステル混合液を使用する以
外は、実施例4と同様な方法と使用量により、着色度1
ガードナー以下、遊離NCO力価22.5%、25℃粘
度4.500 mpa、 sec、、クロマトグラフ分
析による残留ジイソシアン酸へキサメチレン測定含有量
0.5チ以下の清澄な最終生成物を得る。
上記生成物の10%トルエン中の溶液は、4時間後にも
、濁りを呈しない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ウレタン末端基を含み、一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) 〔式中、R_1は脂肪族、脂環式又は脂肪族脂環式非置
    換基又はその1或は2以上の水素原子が塩素のようなハ
    ロゲン、NO_2、非反応性オキシドリル基、アルキル
    基又はアルコキシ基で置換されているものであり、R_
    2はR_1と同様の意味をもつか又は基: R_3(OC_nH_2_n)_x−(IV)(式中、R
    _3は炭素原子数18以下のアルキル基又はアセチル基
    で、nは2〜4の整数、xは1〜50の整数) である〕 を有するビウレット構造をもつ変性ポリイソシアネート
    。 2、25℃粘度10,000mpa.sec.以下、好
    ましくは5,000mpa.sec.以下、遊離NCO
    基力価21〜23パーセントである特許請求の範囲第1
    項記載のビウレット構造変性ポリイソシアネート。 3、水又は水分割性化合物を有機ジイソシアネートと、
    ジイソシアネート対水モル比10:1以下で、Zere
    witinoff氏法により決定出来る、イソシアネー
    ト基に対して反応性のある水素原子をもつ相溶化剤の存
    在下で反応させることから成る、ウレタン末端基を含み
    、一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) 〔式中、R_1は脂肪族、脂環式又は脂肪族脂環式非置
    換基又はその1或は2以上の水素原子が塩素のようなハ
    ロゲン、NO_2、非反応性オキシドリル基、アルキル
    基又はアルコキシ基で置換されているものであり、R_
    2はR_1と同様の意味をもつか又は基: R_3(OC_nH_2_n)_x−(IV)(式中、R
    _3は炭素原子数18以下のアルキル基又はアセチル基
    で、nは2〜4の整数、xは1〜50の整数) である〕 を有するビウレット構造をもつ変性ポリイソシアネート
    の製造方法。 4、相溶化剤が80℃以上の沸点をもつものである特許
    請求の範囲第3項記載のビウレット構造変性ポリイソシ
    アネートの製造方法。 5、相溶化剤が80℃〜200℃の沸点範囲をもつもの
    である特許請求の範囲第4項記載のビウレット構造変性
    ポリイソシアネートの製造方法。 6、相溶化剤の使用量が水1重量部当り10重量部以下
    である特許請求の範囲第3項、第4項、第5項のいずれ
    か1項に記載のビウレット構造変性ポリイソシアネート
    の製造方法。 7、水対相溶化剤重量比が9:1〜1:9、好ましくは
    2:1〜1:2の範囲にある特許請求の範囲第6項記載
    のビウレット構造変性ポリイソシアネートの製造方法。 8、水対相溶化剤の重量比が1:1である特許請求の範
    囲第6項又は第7項記載のビウレット構造変性ポリイソ
    シアネートの製造方法。 9、ジイソシアネート対水モル比が5:1〜10:1の
    範囲にある特許請求の範囲第3項ないし第8項のいずれ
    か1項に記載のビウレット構造変性ポリイソシアネート
    の製造方法。 10、ジイソシアネート対水モル比が約7:1である特
    許請求の範囲第9項記載のビウレット構造変性ポリイソ
    シアネートの製造方法。 11、イソシアネート基と反応性のある水素原子をもつ
    相溶化剤がモノオキシドリル化合物R_2−OH(III
    )〔式中、−OHは高極性第一オキシドリルであり、R
    _2は脂肪族、脂環式又は脂肪族脂環式非置換基又はそ
    の1或は2以上の水素原子が塩素のようなハロゲン、N
    O_2、非反応性オキシドリル基、アルキル基又はアル
    コキシ基で置換されているか又は基R_3(OC_nH
    _2_n)_x−(IV)(式中、R_3は最大炭素原子
    数18のアルキル基又はアセチル基であり、nは2〜4
    の整数、xは1〜50の整数)である〕である特許請求
    の範囲第3項ないし第10項のいずれか1項に記載のビ
    ウレット構造変性ポリイソシアネートの製造方法。 12、相溶化剤がブチルセロソルブである特許請求の範
    囲第11項記載のビウレット構造変性ポリイソシアネー
    トの製造方法。 13、反応を80℃〜200℃の温度範囲で、任意に、
    チンオクトエート又はジラウリン酸ジブチルチンの類の
    有機金属触媒の存在下で行う特許請求の範囲第3項ない
    し第12項のいずれか1項に記載のビウレット構造変性
    ポリイソシアネートの製造方法。
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