JPWO2011125310A1 - ポリウレタン樹脂製造用触媒及びポリウレタン樹脂の製造方法 - Google Patents

ポリウレタン樹脂製造用触媒及びポリウレタン樹脂の製造方法 Download PDF

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Abstract

可使時間(ポットライフ)を十分長く保つことで金型内の充填性や基材への塗布を良好に保ち、ある一定時間後に急激な硬化をもたらすことができるポリウレタン樹脂製造用触媒を提供する。本発明は、一般式(1)で表されるシクロアミジン(C)と、pKa1=8〜11の酸(A1)からなる群より選ばれる1種以上と、pKa1=4〜6の酸(A2)からなる群より選ばれる1種以上とを併用してなる塩(E)であり、(A1)の含有量は(C)1モルに対して0.2〜0.8モル、(A2)の含有量は(C)1モルに対して0.2〜0.8モル、(A1+A2)の含有量は(C)1モルに対して0.8〜1.2モルであることを特徴とするポリウレタン樹脂製造用触媒である。(mは2〜6の整数を表し、メチレン基の水素原子は有機基で置換されていてもよい。)【化1】

Description

本発明は、ポリウレタン樹脂製造用触媒及びこれを用いたポリウレタン樹脂の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、硬質・半硬質・軟質フォーム等のポリウレタン樹脂製造用として好適な触媒及びこの触媒を用いた硬質・半硬質・軟質フォーム等に好適な製造方法に関する。
ポリオールと有機ポリイソシアネート又はイソシアネートプレポリマーとを反応させることにより形成されるポリウレタン樹脂は、多彩な物性と機能をもつ材料となるため、硬質・軟質フォーム、塗料、接着剤、エラストマー、シーラント等として生活資材から建材、自動車、電子・電気関連、工業資材等の幅広い産業分野で用いられている。
ポリオールと有機ポリイソシアネート又はイソシアネートプレポリマーを混合して硬化する、二液硬化型のポリウレタン樹脂では、二液混合後に金型へ充填したり、基材に塗布したりして硬化反応を生じさせる製造方法が一般的に行なわれている。
これらポリウレタン樹脂製造用触媒としてはアミン触媒や金属触媒が通常使用されているが、触媒を使用すると硬化反応は促進されるものの、二液混合液の可使時間(ポットライフ)が短くなることから、金型内の充填不足や基材塗布前に硬化が始まる等の問題が生じ易くなる。また、金属触媒はその強い毒性のため、安全性の観点から使用が自粛される傾向にあり、代替触媒を求めるニーズが年々大きくなっている。
この二液混合液の可使時間(ポットライフ)が短くなる問題を解決するため、二液混合後の初期の反応性を抑えることにより、金型内の充填性や基材への塗布を良好に保ち、ある一定時間後に急激な硬化をもたらすことができるシクロアミジン(塩)を触媒として使用する方法が採用されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
特開平9−34215号公報 特開昭60−240415号公報
従来、パネル・ボード等の硬質フォーム用途では主にフロン系発泡剤が利用されてきたが、オゾン層破壊の問題から、フロン系発泡剤から水への切替検討が進んでいる。
しかしながら、水を発泡剤に用いた場合、フロン系発泡剤による減粘効果が失われることから、金型内の充填性が低下し、シクロアミジン(塩)を用いたとしても充填不足が発生しやすくなるという問題がある。
本発明の目的は、水を発泡剤に使用したパネル・ボード等の硬質フォームの場合でも、ポリオールと有機ポリイソシアネート等との二液混合後の初期の反応性を抑えることにより混合液の増粘を緩やかにすることができ、金型内の充填性を良好に保ち、ある一定時間後に急激な硬化をもたらすことができるポリウレタン樹脂製造用触媒を提供することである。
本発明のポリウレタン樹脂製造用触媒の特徴は、一般式(1)で表されるシクロアミジン(C)とpKa=8〜11の酸(A1)からなる群より選ばれる1種以上と、pKa=4〜6の酸(A2)からなる群より選ばれる1種以上とを併用してなる塩(E)であり、(A1)の含有量は(C)1モルに対して0.2〜0.8モル、(A2)の含有量は(C)1モルに対して0.2〜0.8モル、(A1+A2)の含有量は(C)1モルに対して0.8〜1.2モルであるである点を要旨とする。
Figure 2011125310
{mは2〜6の整数を表し、メチレン基の水素原子は有機基で置換されていてもよい。}
本発明のポリウレタン樹脂の製造方法の特徴は、上記のポリウレタン樹脂製造用触媒とポリオールと有機ポリイソシアネート又はイソシアネートプレポリマーとを反応させてポリウレタン樹脂を得る工程を含む点を要旨とする。
本発明のポリウレタン樹脂製造用触媒を用いると、水を発泡剤に使用したパネル・ボード等の硬質フォームの場合でも、ポリオールと有機ポリイソシアネート又はイソシアネートプレポリマー等との二液混合後の初期の反応性を抑えることによって増粘が緩やかとなり金型内の充填性を良好に保つことができ、その後、速やかに硬化できる。
一般式(1)で表されるシクロアミジン(C)と酸との塩を使用した場合、シクロアミジンだけを使用した場合に比べて、二液混合後の初期の反応が抑制されるため、可使時間(ポットライフ)を長く保つことができる。
この場合、シクロアミジン(C)と塩を形成する酸が強くなるほど、初期の反応性を抑えることができるが、一定時間後に急激な硬化をもたらすことはできなくなり、生産性の悪化や生成したポリウレタン樹脂の物性低下をもたらす。
逆に、シクロアミジン(C)と塩を形成する酸が弱くなるほど、一定時間後に急激な硬化をもたらすことはできるが、初期の反応が速くなり、金型内の充填性や基材への塗布を良好に保つことができなくなる。
本発明の一般式(1)で表されるシクロアミジン(C)とpKa=8〜11の酸(A1)とpKa=4〜6の酸(A2)とを含む塩(E)を使用した場合、ポリオールと有機ポリイソシアネート又はイソシアネートプレポリマーとの二液混合直後は塩(E)中のpKa=4〜6の酸(A2)によって初期の反応が抑制されるため、結果として反応液の増粘が緩やかになると考えられる。また、ポリオールと有機ポリイソシアネート又はイソシアネートプレポリマーとが反応した一定時間後では、塩(E)中のpKa=8〜11の酸(A1)が硬化を促進するため、ポリウレタン樹脂の生産性の悪化や物性低下を防ぐことができるものと考えられる。
本発明の製造方法によると、上記のポリウレタン樹脂製造用触媒を用いるので、水を発泡剤に使用したパネル・ボード等の硬質フォームの場合でも、二液混合直後の初期の反応性を抑えることによって増粘が緩やかとなり金型内の充填性が良好となる。そして、その後速やかに硬化できる。
<シクロアミジン(C)とpKa=8〜11の酸(A1)とpKa=4〜6の酸(A2)とを含む塩(E)>
一般式(1)において、mは、2〜6の整数を表し、好ましくは3〜5の整数である。
メチレン基の水素原子と置換してもよい有機基としては、炭素数1〜6のアルキル基(メチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、t−ブチル及びn−ヘキシル等)、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基(ヒドロキシメチル、2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシイソプロピル、3−ヒドロキシ−t−ブチル及び6−ヒドロキシヘキシル等)及び炭素数2〜12のジアルキルアミノ基(ジメチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジエチルアミノ、ジイソプロピルアミノ、t−ブチルメチルアミノ及びジn−ヘキシルアミノ等)等が挙げられる。
一般式(1)で表されるシクロアミジンとしては、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−ノネン−5(DBN)、1,5−ジアザビシクロ[4,4,0]−デセン−5、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−ウンデセン−7(DBU;「DBU」はサンアプロ株式会社の登録商標である。)、5−ヒドロキシプロピル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−ウンデセン−7及び5−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−ウンデセン−7等が挙げられる。これらのうち、DBN及びDBUが好ましい。
pKa=8〜11の酸(A1)としては、有機酸及び無機酸が含まれる。
有機酸としては、芳香族ヒロドキシ化合物{フェノール、アルキル置換フェノール類(o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2−エチルフェノール、3−エチルフェノール、4−エチルフェノール、キシレノール類、トリメチルフェノール類、テトラメチルフェノール類、ペンタメチルフェノール類等)、アルコキシ置換フェノール類(2−メトキシフェノール、3−メトキシフェノール、4−メトキシフェノール、2−エトキシフェノール、3−エトキシフェノール、4−エトキシフェノール等)、ハロゲン置換フェノール類(フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等)、ナフトール類、アミノフェノール類、多価フェノール類(カテコール、レソルシノール、ヒドロキノン、ビフェノール類、ビスフェノール類、ピロガロール、フロログルシノール、ヘキサヒドロキシベンゼン等)}等が挙げられる。
無機酸としては、ホウ酸及び過ハロゲン化水素酸(過臭素酸、過ヨウ素酸等)等が挙げられる。
これらのpKa=8〜11の酸(A1)のうち、好ましくは一般式(2)で表されるフェノール化合物である。
Figure 2011125310
(式中、R〜Rは各々独立して水素原子、炭素数1〜5の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、アルコキシ基を表す。)
炭素数1〜5の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基及びn−ペンチル基等が挙げられる。
炭素数1〜5の直鎖若しくは分岐鎖のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基及びn−ブトキシ基等が挙げられる。
一般式(2)で表されるフェノール化合物のうち、フェノール、o-クレゾール、2,4,6−トリメチルフェノール、2−メトキシフェノール及び2−エトキシフェノールが特に好ましい。
pKa=4〜6の酸(A2)としては、カルボン酸{飽和脂肪族カルボン酸類(酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、メチルエチル酢酸、トリメチル酢酸、カプロン酸、イソカプロン酸、ジエチル酢酸、2,2−ジメチル酪酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、2−エチルヘキサン酸、n−ウンデシレン酸、ラウリン酸、n−トリデシレン酸、ミリスチン酸、n−ペンタデシレン酸、パルミチン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、n−ノナデシレン酸、アラキジン酸、n−ヘンアイコ酸等)、不飽和脂肪族カルボン酸類(アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ビニル酢酸、メタクリル酸、2−ペンテン酸、3−ペンテン酸、アリル酢酸、アンゲリカ酸、チグリン酸、3−メチルクロトン酸、2−ヘキセン酸、3−ヘキセン酸、4−ヘキセン酸、5−ヘキセン酸、2−メチル−2−ペンテン酸、3−メチル−2−ペンテン酸、4−メチル−2−ペンテン酸、4−メチル−2−ペンテン酸、4−メチル−3−ペンテン酸、2−エチルクロトン酸、2−へプテン酸、2−オクテン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、エレステアリン酸、アラキドン酸等)、飽和脂肪族ジカルボン酸類(コハク酸、グルタル酸、メチルコハク酸、アジピン酸、エチルコハク酸、ピメリン酸、プロピルコハク酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等)、脂環式カルボン酸類(シクロプロパンカルボン酸、シクロブタンカルボン酸、シクロブテンカルボン酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロペンテンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキセンカルボン酸、シクロヘプタンカルボン酸、シクロヘプテンカルボン酸等)、芳香族カルボン酸類(安息香酸、アルキル置換安息香酸類(3−メチル安息香酸、4−メチル安息香酸、3−エチル安息香酸、4−エチル安息香酸等)、4−ヒドロキシ安息香酸、アルコキシ置換安息香酸類(2−メトキシ安息香酸、3−メトキシ安息香酸、4−メトキシ安息香酸等)、メルカプト安息香酸類、アミノ置換安息香酸類、2−ナフトエ酸等)、ヒドロキシカルボン酸類(アスコルビン酸等)、ケトカルボン酸類(レブリン酸等)}、モノアルキル炭酸(メチル炭酸及びエチル炭酸等)等が挙げられる。
上記(A2)は単独で用いる事はもちろん、2種以上を混合して用いてもよい。
これらのpKa=4〜6の酸(A2)のうち、2−エチルヘキサン酸及びオレイン酸が好ましい。
(A1)の含有量は(C)1モルに対して0.2〜0.8モル、好ましくは0.4〜0.6モル、(A2)の含有量は(C)1モルに対して0.2〜0.8モル、好ましくは0.4〜0.6モル、(A1+A2)の含有量は(C)1モルに対して0.8〜1.2モル、好ましくは0.9〜1.1モル、特に好ましくは0.95〜1.05モルである。
塩(E)としては、DBUとフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩{混合比率(C:A1:A2)がモル比で1:0.5:0.5}、DBUとフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩{混合比率(C:A1:A2)がモル比で1:0.4:0.4}、DBUとo-クレゾールとオレイン酸の塩{混合比率(C:A1:A2)がモル比で1:0.6:0.4}、DBUと2,4,6−トリメチルフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩{混合比率(C:A1:A2)がモル比で1:0.3:0.7}、DBUと2−メトキシフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩{混合比率(C:A1:A2)がモル比で1:0.5:0.5}、DBUと2−メトキシフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩{混合比率(C:A1:A2)がモル比で1:0.5:0.7}、DBNとフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩{混合比率(C:A1:A2)がモル比で1:0.5:0.5}、DBNと2−メトキシフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩{混合比率(C:A1:A2)がモル比で1:0.5:0.5}等が好ましく例示できる。
本発明の触媒は、公知の溶媒を含有してもよい。
溶媒としては、水及びアルコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール及びブタンジオール等)が挙げられる。
溶媒を含有する場合、この含有量は適宜決定でき、たとえば、塩(E)の重量に基づいて5〜1900重量%である。
本発明の触媒は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その他の触媒(有機金属触媒やアミン触媒等)を含有してもよい。
有機金属触媒としては、公知の有機金属触媒等が含まれ、カルボン酸カリウム(2−エチルヘキサン酸カリウム及び酢酸カリウム等)、有機スズ触媒(スタナスジアセテート、スタナスジオクトエート、スタナスジラウレート、スタナスジオレエート、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート及びジオクチル錫ジラウレート等)、有機ビスマス触媒(オクチル酸ビスマス及びナフテン酸ビスマス等)及び有機コバルト触媒(ナフテン酸コバルト等)等が挙げられる。
アミン触媒としては、公知のアミン触媒等が含まれ、アミン(トリエチレンジアミン、2-メチルトリエチレンジアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、ジモルホリノジエチルアミノエーテル、ジメチルエタノールアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルプロピレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、1,3,5−トリス(N,N−ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−S−トリアジン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジプロピレントリアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル及びジメチルイソプロパノールアミン、1,2−ジメチルイミダゾール、1−メチルイミダゾール、1,4−ジメチルイミダゾール、1,2,4,5−テトラメチルイミダゾール、1−メチル−2−イソプロピルイミダゾール、1−メチル−2−フェニルイミダゾール、1−(n−ブチル)−2−メチルイミダゾール、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、イミダゾール及び2−メチルイミダゾール、第4級アンモニウム塩(水酸化テトラメチルアンモニウム塩、ヒドロキシプロピルトリメチル第4級アンモニウム2−エチルヘキサン酸塩、2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムギ酸塩及びテトラメチルアンモニウム2−エチルヘキサン酸塩等)等が挙げられる。
その他の触媒を含有する場合、その他の触媒の使用量(重量%)は、塩(E)の重量に基づいて、5〜1900重量%が好ましく、さらに好ましくは20〜900重量%である。
塩(E)は、一般式(1)で表されるシクロアミジン(C)とpKa=8〜11の酸(A1)とpKa=4〜6の酸(A2)とを混合すれば得られる。混合比率は前記の通りである。混合する際、溶媒に溶解して混合してもよい。溶媒及びその使用量は前記の通りである。
本発明の触媒は、硬質・半硬質・軟質フォーム等のポリウレタン樹脂の製造用として適している。
本発明のポリウレタン樹脂の製造方法は、本発明のポリウレタン樹脂製造用触媒とポリオールと有機ポリイソシアネート又はイソシアネートプレポリマーとを反応させてポリウレタン樹脂を得る工程を含む。
本発明の触媒{他の触媒と併用の場合は、塩(E)}の使用量(重量%)は、ポリオールの重量に基づいて、0.001〜20重量%となる量が好ましく、さらに好ましくは0.01〜10重量%となる量、特に好ましくは0.1〜5重量%となる量である。
ポリオールとしては特に限定されず、公知のポリオール等が使用でき、ポリオキシアルキレンエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アミンポリオール、重合体ポリオール、ポリブタジエンポリオール、ひまし油系ポリオール、アクリルポリオール及びこれらの混合物等が含まれる。
イソシアネートとしては、公知のイソシアネート等が使用でき、炭素数(イソシアネート基中の炭素原子を除く、以下同様)6〜20の芳香族ポリイソシアネート、炭素数2〜18の脂肪族ポリイソシアネート、炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネート、炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート、これらの変性体(ウレタン変性、カルボジイミド変性、アロファネート変性、ウレア変性、ビューレット変性、ウレトジオン変性、ウレトイミン変性、イソシアヌレート変性及びオキサゾリドン変性等)及びこれらの混合物等が含まれる。
イソシアネートプレポリマーとしては、前述のポリオールと有機ポリイソシアネートを反応させることにより得られるものが挙げられる。
イソシアネートインデックスは特に限定するものではないが、50〜800が好ましく、さらに好ましくは70〜400である。この範囲であると、樹脂強度が良好であり、未反応のイソシアナト基が残存するおそれも減少する。
本発明のポリウレタン樹脂の製造方法において、ポリウレタン樹脂がポリウレタン発泡体である場合は、発泡剤の存在下で、ポリウレタン樹脂製造用触媒とポリオールと有機ポリイソシアネート又はイソシアネートプレポリマーとを反応させてポリウレタン発泡体を得る工程を含む。
発泡剤としては、水及び揮発性発泡剤を用いることができる。
揮発性発泡剤としては、公知の揮発性発泡剤等が使用でき、フロン(水素原子含有ハロゲン化炭化水素){たとえば、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245fa)、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン(HFC−365mfc)、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)、1,1,1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパン(HFC−227ea)}、ハイドロフルオロエーテル{たとえば、HFE−254pc}、ハロゲン化炭化水素{たとえば、メチレンクロライド}、低沸点炭化水素{たとえば、プロパン、ブタン、ペンタン、シクロペンタン}、炭酸ガス及びこれらの混合物等が挙げられる。
本発明の触媒は、これらの発泡剤のうち特に水に対して他の触媒では得られない効果を発揮する。
発泡剤の使用量は製造するポリウレタンフォームの密度やフォーム物性に応じて適宜決定される。たとえば、得られるポリウレタンフォームの密度(kg/m)が、5〜200(好ましくは10〜100)となるように決定する。
本発明の製造方法において、発泡剤を使用しない塗料、接着剤、エラストマー、シーラント等を製造する場合は、系中に水分が存在すると反応の際に発泡現象が起きるおそれがあるため、水分を除去することが望ましい。水分の除去の際にはポリオールやプレポリマー等の原料について、加熱真空脱水を行ったり、モレキュラーシーブやゼオライト等を系中に添加することが望ましい。
ポリウレタン樹脂の製造において、必要により、公知の各種添加剤{架橋剤、鎖延長剤、整泡剤、難燃剤、減粘剤、溶剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤,老化防止剤、着色剤(染料,顔料)、反応遅延剤及び充填剤等}等を配合することができる。これらの各種添加剤を使用する場合、これらの添加量は、本発明の趣旨を逸脱しない限りそれぞれの機能を発揮すればよく、通常の添加量である。
以下、実施例、比較例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
本発明の触媒と従来の触媒を調整した例を以下に示す。
<実施例1>
ガラス製丸底フラスコに所定量のDBU及び溶剤としてジエチレングリコールをとり攪拌しながら、これにpKa=8〜11の酸(A1)として所定量のフェノール(pKa=10.0)を徐々に滴下した後、攪拌混合した。続いて、pKa=4〜6の酸(A2)として所定量の2−エチルヘキサン酸(pKa=4.8)を少しずつ加え、完全に溶解するまで攪拌混合を行い、本発明の触媒DBUとフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩(1)を得た。
<実施例2>
DBUと反応させるフェノールと2−エチルヘキサン酸の比率を変えた他は実施例1と同様にして、本発明の触媒DBUとフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩(2)を得た。
<実施例3>
DBUと反応させるpKa=8〜11の酸(A1)をo-クレゾール(pKa=10.2)、pKa=4〜6の酸(A2)をオレイン酸(pKa=4.8)に変えた他は実施例1と同様にして、本発明の触媒DBUとo-クレゾール及びオレイン酸の塩(3)を得た。
<実施例4>
DBUと反応させるpKa=8〜11の酸(A1)を2,4,6−トリメチルフェノール(pKa=10.8)に変えた他は実施例1と同様にして、本発明の触媒DBUと2,4,6−トリメチルフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩(4)を得た。
<実施例5>
DBUと反応させるpKa=8〜11の酸(A1)を2−メトキシフェノール(pKa=10.0)に変えた他は実施例1と同様にして、本発明の触媒DBUと2−メトキシフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩(5)を得た。
<実施例6>
DBUと反応させる2−メトキシフェノールと2−エチルヘキサン酸の比率を変えた他は実施例5と同様にして、本発明の触媒DBUと2−メトキシフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩(6)を得た。
<実施例7>
DBUと反応させるpKa=8〜11の酸(A1)を2−エトキシフェノール(pKa=9.9)、pKa=4〜6の酸(A2)をオレイン酸に変えた他は実施例1と同様にして、本発明の触媒DBUと2−エトキシフェノール及びオレイン酸の塩(7)を得た。
<実施例8>
ガラス製丸底フラスコに所定量のDBN及び溶剤としてジエチレングリコールをとり攪拌しながら、これにpKa=8〜11の酸(A1)として所定量のフェノールを徐々に滴下した後、攪拌混合した。続いて、pKa=4〜6の酸(A2)として所定量の2−エチルヘキサン酸を少しずつ加え、完全に溶解するまで攪拌混合を行い、本発明の触媒DBNとフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩(8)を得た。
<実施例9>
DBNと反応させるpKa=8〜11の酸(A1)を2−メトキシフェノールに変えた他は実施例8と同様にして、本発明の触媒DBNと2−メトキシフェノール及び2−エチルヘキサン酸の塩(9)を得た。
<比較例1>
ガラス製丸底フラスコに所定量のDBU及び溶剤としてジエチレングリコールをとり攪拌しながら、これにpKa=8〜11の酸(A1)として所定量のフェノールを少しずつ加え、完全に溶解するまで攪拌混合を行い、本発明の触媒DBUとフェノールの塩(H1)を得た。
<比較例2>
DBUと反応させるpKa=8〜11の酸(A1)を2−メトキシフェノールに変えた他は比較例1と同様にして、本発明の触媒DBUと2−メトキシフェノールの塩(H2)を得た。
<比較例3>
ガラス製丸底フラスコに所定量のDBU及び溶剤としてジエチレングリコールをとり攪拌しながら、これにpKa=4〜6の酸(A2)として所定量の2−エチルヘキサン酸を少しずつ加え、完全に溶解するまで攪拌混合を行い、本発明の触媒DBUと2−エチルヘキサン酸の塩(H3)を得た。
<比較例4>
DBUと反応させるpKa=4〜6の酸(A2)をオレイン酸に変えた他は比較例3と同様にして、本発明の触媒DBUとオレイン酸の塩(H4)を得た。
<比較例5>
ガラス製丸底フラスコに所定量のDBN及び溶剤としてジエチレングリコールをとり攪拌しながら、これにpKa=4〜6の酸(A2)として所定量の2−エチルヘキサン酸を少しずつ加え、完全に溶解するまで攪拌混合を行い、本発明の触媒DBNと2−エチルヘキサン酸の塩(H5)を得た。
実施例1〜9及び比較例1〜5で得た触媒を用いて、表1に示す処方にて、次のようにして、ポリウレタンフォームを調製し、充填性及び硬化性を評価し、これらの結果を表2(DBU塩)及び表3(DBN塩)に示した。
<ポリウレタンフォームの調製>
表1に示した原料を用いて、25℃で、ポリオール、水、整泡剤、難燃剤、評価試料(触媒)及びその他の触媒の順に混合した後、イソシアネート(25℃)を加え、ホモディスパー(プライミクス株式会社)で5000rpm、5秒間攪拌混合して混合物を得た。この混合物のうち100gを直ちに、モールド(温度45℃、内寸;幅10cm×奥行き100cm×高さ2.5cm、上部に10cm×100cmの開口部を持つ。)の上部開口部から、内寸10cmの側壁に沿うようにして充填し、発泡させてポリウレタンフォームを得た。
なお、評価試料(触媒)を使用しないこと以外、上記と同様にして、ブランク用のポリウレタンフォームを得た。
Figure 2011125310
注)
ポリオール:ショ糖にプロピレンオキシドを付加反応させて得た水酸基価338のポリオール
整泡剤:SH
193(ポリエーテルシロキサン重合体、東レ・ダウコーニング株式会社)
難燃剤:TMCPP(トリス(β−クロロプロピル)ホスフェート、大八化学工業株式会社)
評価試料(触媒):DBUまたはDBNの添加量が0.3部になるようにした。
その他の触媒:U−CAT 420A(アミン系触媒、サンアプロ株式会社)
イソシアネート:ミリオネート MR−200(粗製MDI、NCOインデックス110、日本ポリウレタン工業株式会社)
<充填性>
モールドに混合物100gを注入した後、内寸10cmの側壁から流れた最小距離を計測し、これを充填性とした。この値は大きいほど、充填性が良好であることを意味する。
<硬化性>
モールドに混合物を注入し始めてから180秒後に、E型硬度計で内寸10cmの側壁から20cmの位置のフォーム硬度を計測し硬化性とした。この値は大きいほど、硬化性が高いことを意味する。
Figure 2011125310
Figure 2011125310
表2、表3の結果から明らかなように、本発明の触媒は従来のシクロアミジン(塩)に比べ、水を発泡剤として使用した場合でも、モールド内の充填性を良好に保ちながら硬化を促進させることできた。
本発明のポリウレタン樹脂製造用触媒は硬質・半硬質・軟質フォーム等のポリウレタン樹脂製造用として好適に使用される。

Claims (8)

  1. 一般式(1)で表されるシクロアミジン(C)と、pKa=8〜11の酸(A1)からなる群より選ばれる1種以上と、pKa=4〜6の酸(A2)からなる群より選ばれる1種以上とを併用してなる塩(E)であり、(A1)の含有量は(C)1モルに対して0.2〜0.8モル、(A2)の含有量は(C)1モルに対して0.2〜0.8モル、(A1+A2)の含有量は(C)1モルに対して0.8〜1.2モルであることを特徴とするポリウレタン樹脂製造用触媒。
    Figure 2011125310
    (mは2〜6の整数を表し、メチレン基の水素原子は有機基で置換されていてもよい。)
  2. シクロアミジン(C)が、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7又は1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノネン−5である請求項1に記載のポリウレタン樹脂製造用触媒。
  3. pKa=8〜11の酸(A1)が、一般式(2)で表されるフェノール化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリウレタン樹脂製造用触媒。
    Figure 2011125310
    (式中、R〜Rは各々独立して水素原子、炭素数1〜5の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、アルコキシ基を表す。)
  4. 前記フェノール化合物が、フェノール、o-クレゾール、2,4,6−トリメチルフェノール、2−メトキシフェノール又は2−エトキシフェノールである請求項3に記載のポリウレタン樹脂製造用触媒。
  5. pKa=4〜6の酸(A2)が、脂肪族モノカルボン酸である請求項1〜4のいずれかに記載のポリウレタン樹脂製造用触媒。
  6. 前記脂肪族モノカルボン酸が、2−エチルヘキサン酸又はオレイン酸である請求項5に記載のポリウレタン樹脂製造用触媒。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載のポリウレタン樹脂製造用触媒とポリオールと有機ポリイソシアネート又はイソシアネートプレポリマーとを反応させてポリウレタン樹脂を得る工程を含むことを特徴とするポリウレタン樹脂の製造方法。
  8. 発泡剤の存在下で反応させ、ポリウレタン樹脂がポリウレタン発泡体である請求項7に記載の製造方法。
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