KR100302090B1 - Reactive amine catalysts and their use in polyurethane polymers - Google Patents

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에드거 제이. 스미스 2세
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Abstract

본 발명은 폴리우레탄 형성 반응의 촉매로서 사용하기 위한 아민/아미드 촉매를 제공한다. 이소시아테이트와의 반응성으로 인하여 휘발성이 작고 양호한 촉매 활성을 갖는 아민/아미드 촉매는 하기 화학식 2의 구조를 갖는다.The present invention provides an amine / amide catalyst for use as a catalyst in a polyurethane forming reaction. Amine / amide catalysts having low volatility due to their reactivity with isocyanate and having good catalytic activity have the structure of the following formula (2).

[화학식 2](2)

Figure kpo00001
Figure kpo00001

상기 식에서,In this formula,

Q는 CzH2z+1또는 (CH2)nN(R3)kT이고, T는 양 말단이 질소에 부착되어 시클릭기를 형성하는 2가 시클릭기이거나 또는 1가 알킬, 아미노알킬 또는 알킬아미노알킬기이고, k는 0 또는 1이되, T가 1가기이면 k는 1이고, T가 2가기이면 k는 0이고, R2는 H 또는 CzH2z+1이고, R3은 CzH2z+1이고, R4는 H이고, R5는 H 또는 CH3이고, n은 2 내지 6이고, z는 1 내지 4이다. n은 바람직하게는 2 또는 3이고, z는 바람직하게는 1이다. 각각의 R3및 T는 각각의 n 및 z의 수치에 따라 동일하거나 상이하다. 상기화학식의 하나의 특히 바람직한 범위는 Q가 CzH2z+1인 것이다.Q is C z H 2z + 1 or (CH 2) n N (R 3) and k T, T is both terminals divalent cyclic to form a cyclic attached to the nitrogen group, or or a monovalent alkyl, aminoalkyl K is 0 or 1 if T is 1, k is 1 if T is 2, k is 0, R 2 is H or C z H 2z + 1 , and R 3 is C z H 2z + 1 , R 4 is H, R 5 is H or CH 3 , n is 2 to 6, and z is 1 to 4. n is preferably 2 or 3, and z is preferably 1. Each of R < 3 > and T is the same or different depending on the value of each n and z. One especially preferred range of the above formulas is that Q is C z H 2z + 1 .

Description

반응성 아민 촉매 및 폴리우레탄 중합체에서의 그의 용도Reactive amine catalysts and their use in polyurethane polymers

특정 아민 촉매가 폴리우레탄 업계에 공지되어 있으며, 그 한 예는 미국 특허 제4,011,223호에 기재된, 폴리우레탄 제조를 위한 반응성 관능기를 갖지 않는 일련의 촉매 중에서 가장 간단한 N,N-디메틸-3-[디메틸아미노] 프로판아미드 (DDPA, 하기 화학식 1)이다.Certain amine catalysts are known in the polyurethane industry, one example of which is the simplest N, N-dimethyl-3- [dimethyl < RTI ID = 0.0 > Amino] propanamide (DDPA, shown below).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure kpo00002
Figure kpo00002

폴리우레탄 촉매로서 유용한 것으로 밝혀진 유사한 비반응성 유사체는 미국 특허 제4,049,591호에 기재된 바와 같은 3-[비스-(3-[디메틸아미노]프로필)]아미노-N,N-디메틸 프로판아미드이다.A similar non-reactive analogue found to be useful as a polyurethane catalyst is 3- [bis- (3- [dimethylamino] propyl)] amino-N, N-dimethylpropanamide as described in U.S. Patent No. 4,049,591.

또한, 많은 히드록실, 및 1급/2급 아민 함유 3급 아민 폴리우레탄 촉매는 문헌 ["Factors Affecting the Discoloration of Vinyl That Has Been Molded Against Urethane Foam," R.L. Zimmerman and T.L. Austin, Polyurethane World Congress 1987, Sept. 20-Oct.2, pp.693-697, 1987]에 기재되어 있다. 그러나, 이들 촉매는 모두 히드록시 치환의 경우 활성에서, 또는 비치환된 경우 휘발성에 결함을 갖는다.Also, many hydroxyl and primary / secondary amine containing tertiary amine polyurethane catalysts are described in " Factors Affecting the Discoloration of Vinyl That Has Been Molded Against Urethane Foam, " Zimmerman and T.L. Austin, Polyurethane World Congress 1987, Sept. 20-Oct. 2, pp. 693-697, 1987. However, all of these catalysts have defects in activity in the case of hydroxy substitution, or in volatility in the case of being unsubstituted.

미국 특허 제4,384,950호에는 치환된 형태의 DDPA의 타르-샌드 역청 회수 과정에서 나오는 수중유 (oil-in-water) 에멀젼을 파괴하기 위한 항유화제로서의 용도가 기재되어 있다. 그러나, 상기 특허에는 상기 화합물의 우레탄계를 위한 촉매로서의 용도가 기재되어 있지 않다. 치환 화합물의 제조에 사용되는 반응은 메타크릴산 또는 아크릴산의 디메틸아미노프로필아민과의 부가/축합을 포함한다. 상기 화합물의 제조 방법은 미국 특허 제4,256,665호 및 동 제 4,259,259호에 기재되어 있다.U.S. Pat. No. 4,384,950 describes the use of the substituted form of DDPA as an anti-emulsifier for destroying oil-in-water emulsions from the tar-sand bitumen recovery process. However, the above patent does not disclose the use of the above compound as a catalyst for the urethane system. The reaction used in the preparation of the substituted compound includes addition / condensation of methacrylic acid or acrylic acid with dimethylaminopropylamine. Methods of making such compounds are described in U.S. Patent Nos. 4,256,665 and 4,259,259.

본 발명의 목적은 반응성이 높고 휘발성이 작은, 폴리우레탄 형성을 촉매하는 아민/아미드 촉매를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an amine / amide catalyst which catalyzes polyurethane formation with high reactivity and low volatility.

본 발명은 폴리우레탄 형성을 촉매함에 있어 사용하기 위한 아민/아미드 촉매를 제공한다. 아민/아미드 촉매는 생성 폴리우레탄에서 저휘발성 (즉, 저포깅(low fogging)) 및 적어도 계에서 가장 반응성인 성분만큼의 양호한 반응성을 갖는다 (본 명세서에 참고로 포함된 문헌 [Priester, R. D. Jr., R. D. Pefley and R. B. Turner, "High Resiliency Polyurea Foam - An Improved Flexible Foam Matrix, Journal of Cellular Plastics, 30(2) 1994, pp.147] 참조), 이들 화합물은 DDPA와 유사한 기본 구조를 갖지만 중합체 매트릭스에 반응해 들어가기 위한 2급 아민기를 포함하는 3급 아민/아미드이다. 예기지 않게도, 이들 고반응성의 화합물은 완전히 비치환된 촉매 DDPA와 매우 유사한 촉매 활성을 갖는다.The present invention provides amine / amide catalysts for use in catalyzing polyurethane formation. The amine / amide catalyst has low volatility (i.e., low fogging) in the resulting polyurethane and good reactivity at least as much as the most reactive component in the system (see Priester, RD Jr., et al. , RD Pefley and RB Turner, " High Resiliency Polyurea Foam - An Improved Flexible Foam Matrix, Journal of Cellular Plastics, 30 (2) 1994, pp.147), these compounds have a basic structure similar to DDPA, Unexpectedly, these highly reactive compounds have very similar catalytic activities to fully unsubstituted catalysts DDPA.

본 발명의 3급 아민/아미드는 하기 화학식 2의 구조를 갖는다:The tertiary amine / amide of the present invention has the structure of the following formula (2)

[화학식 2](2)

Figure kpo00003
Figure kpo00003

상기 식에서,In this formula,

Q는 CZH2Z+1또는 ((CH2)nN(R3)kT이고,Q is C Z H 2Z + 1 or ((CH 2 ) n N (R 3 ) k T,

T는 양 말단이 질소에 부착되어 시클릭기를 형성하는 2가 시클릭기이거나 또는 T는 1가 알킬, 아미노알킬 또는 알킬아미노알킬기이고,T is a divalent cyclic group having both terminals attached to nitrogen to form a cyclic group, or T is a monovalent alkyl, aminoalkyl or alkylaminoalkyl group,

k는 0 또는 1이되, T가 1가기이면 k는 1이고, T가 2가기이면 k는 0이고,k is 0 or 1, k is 1 when T is 1, k is 0 if T is 2,

R2는 H 또는 CZH2Z+1이고,R 2 is H or C Z H 2Z + 1 ,

R3은 CZH2Z+1이고,R 3 is C Z H 2Z + 1 ,

R4는 H이고,R < 4 > is H,

R5는 H 또는 CH3이고,R 5 is H or CH 3,

n은 2 내지 6이고,n is 2 to 6,

z는 1 내지 4이다.and z is 1 to 4.

n은 바람직하게는 2 또는 3이고, z는 바람직하게는 1이다. 1가기일 때 T는 그 위에 1 이상의 아민을 갖는 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 (예를 들면, 아미노-C1-C4-알킬)이거나 또는 그 안에 1 이상의 아민을 갖는 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기(예를 들면, 모노- 또는 디-C1-C4-알킬아미노-C1-C4-알킬)일 수 있다. 2가기일 때 T는 T가 부착되는 화학식 2에 나타낸 질소 원자와 함께, 고리 내에 6 이하의 탄소 원자 및 화학식 2에 나타낸 질소 원자 및 임의로 고리 내에 제2 질소 원자 또는 산소 원자를 포함하는 시클릭 구조, 예를 들면 모르폴리노 또는 피페라지노를 형성하는 알킬, 아민 치환 알킬, 알킬아미노알킬 또는 알콕시알킬일 수 있다. 상기 시클릭 구조체는 고리 상에 C1내지 C4알킬 치환체를 포함할 수 있다.n is preferably 2 or 3, and z is preferably 1. 1, T is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (for example, amino-C 1 -C 4 -alkyl) having at least one amine on it, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (E.g. mono-or di-C 1 -C 4 -alkylamino-C 1 -C 4 -alkyl). 2, T is selected from the group consisting of a cyclic structure having 6 or fewer carbon atoms in the ring and a nitrogen atom shown in formula (2) and optionally a second nitrogen atom or oxygen atom in the ring, together with the nitrogen atom shown in formula (2) , For example, alkyl, amine substituted alkyl, alkylamino alkyl or alkoxyalkyl to form morpholino or piperazino. The cyclic structure may comprise a C 1 to C 4 alkyl substituent on the ring.

본 발명의 다른 특징은 반응물인 폴리올 및 폴리이소시아네이트의 반응을 촉매하는 유효량의 하나 이상의 화학식 2의 화합물의 존재 하에 상기 반응물을 조합함으로써 폴리우레탄을 제조하는 방법이다.Another aspect of the present invention is a process for preparing a polyurethane by combining the reactants in the presence of an effective amount of at least one compound of formula 2 catalyzing the reaction of the polyol and the polyisocyanate as reactants.

본 발명에 따른 아민/아미드의 바람직한 하위 군은 하기 화학식 2a, 특히 하기 화학식 2b의 화합물이다.Preferred subgroups of amines / amides according to the invention are those of the formula (2a), in particular of the formula (2b).

[화학식 2a](2a)

Figure kpo00004
Figure kpo00004

[화학식 2b](2b)

Figure kpo00005
Figure kpo00005

상기 식에서, R1은 (R3)2N(CH2)n또는 CzH2z+1이고, R2, R3, R4, R5, T, k, n 및 z는 상기 정의한 바와 같으며, n은 바람직하게는 2 또는 3이고, z는 바람직하게는 1이다. 각 R3는 n 및 z의 값에서와 같이 동일하거나 상이할 수 있다. 화학식 2a 및 2b의 특히 바람직한 화합물은 R1이 CzH2z+1인 화합물이다. 바람직한 특정 화합물은 하기 화학식 3 및 4의 화합물이다.Wherein R 1 is (R 3 ) 2 N (CH 2 ) n or C z H 2z + 1 and R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , T, k, n and z are as defined above N is preferably 2 or 3, and z is preferably 1. Each R < 3 > may be the same or different, as in the values of n and z. Particularly preferred compounds of formula (2a) and (2b) are those wherein R 1 is C z H 2z + 1 . Specific preferred compounds are those of the formulas (3) and (4).

[화학식 3](3)

Figure kpo00006
Figure kpo00006

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure kpo00007
Figure kpo00007

시클릭 종결된 구조의 한 예는 하기 화학식 2c의 화합물이다.An example of a cyclic terminated structure is a compound of formula (2c)

[화학식 2c][Chemical Formula 2c]

Figure kpo00008
Figure kpo00008

이러한 화합물들은 당 분야에 아민/아미드의 제조에 대하여 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 일반적으로 촉매는 디메틸아미노프로필아민(DMAPA) 또는 기타 유사 아민을 메틸 아크릴레이트(MA), 디메틸 아크릴아미드(DMAA), 또는 유사한 불포화 물질과 직접 반응시켜 제조한다. 이러한 반응의 생성물은 실질적으로 보다 적은 양의 미반응 원료 및 하기 화학식 5, 6 및 7의 기타 부가물을 함유하는 본 발명의 아미노프로피온아미드이다.These compounds can be prepared by methods known in the art for the preparation of amines / amides. Generally, the catalyst is prepared by directly reacting dimethylaminopropylamine (DMAPA) or other similar amines with methyl acrylate (MA), dimethyl acrylamide (DMAA), or similar unsaturated materials. The product of this reaction is the aminopropionamide of the present invention which contains substantially less unreacted feedstock and other adducts of formulas (5), (6) and (7) below.

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure kpo00009
Figure kpo00009

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure kpo00010
Figure kpo00010

[화학식 7](7)

Figure kpo00011
Figure kpo00011

화학식 4의 화합물을 제조하는 방법은 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되는 미국 특허 제4,256,665호 및 제4,259,259호에 구체적으로 개시되어 있다.Methods for preparing compounds of formula (4) are disclosed in U.S. Patent Nos. 4,256,665 and 4,259,259, which are incorporated herein by reference.

이러한 아민/아미드 촉매는 폴리우레탄을 형성하는 반응의 촉매, 즉 이소시아네이트/물 및(또는) 이소시아네이트/알콜 반응을 촉매화하는데 사용된다. 상기한 폴리우레탄은 경질 가요성 슬랩제, 에스테르 슬랩제, 성형 미공질 엘라스토머 또는 당분야에 공지된 기타 형태의 발포체일 수 있다. 본 발명의 아민/아미드는 아민 예비 혼합물, 즉, 기타 아민 촉매, 계면활성제 또는 당 분야에 공지된 기타 첨가제나 폴리우레탄 성분과의 혼합물에 사용될 수 있다.These amine / amide catalysts are used to catalyze the reaction of the polyurethane forming catalysts, i.e., isocyanate / water and / or isocyanate / alcohol reactions. The polyurethanes described above can be rigid flexible slabs, ester slabs, molded non-porous elastomers or any other type of foam known in the art. The amines / amides of the present invention can be used in the preparation of amine premixes, i.e. other amine catalysts, surfactants or other additives known in the art or mixtures with polyurethane components.

본 발명의 화합물이 촉매로서 사용될 수 있는 발포체 배합물은 (a) 분자당 평균 2개를 초과하는 히드록시기를 함유하는 폴리에테르 폴리올, (b) 유기 폴리이소시아네이트, (c) 폴리우레탄 발포체를 제조하기 위한 적어도 하나의 촉매, (d) 물, (e) 계면활성제, 바람직하게는 이러한 분야에 알려져있는 실리콘/폴리에테르 공중합체, 및(f) 불활성 가스를 함유한다.(A) a polyether polyol containing on average more than two hydroxy groups per molecule, (b) an organic polyisocyanate, (c) at least a polyether polyol containing at least two hydroxyl groups per molecule to produce a polyurethane foam, One catalyst, (d) water, (e) a surfactant, preferably a silicone / polyether copolymer known in the art, and (f) an inert gas.

폴리올이 갖는 분자당 히드록시기의 평균 수는 적어도 2를 약간 넘으며, 전형적으로는 2.1 내지 3.5이다. 일반적으로, 폴리올은 약 400 내지 1500, 또는 400 내지 3000 g/당량의 당량을 가지며, 에틸렌 옥사이드 함량은 20% 미만이다. 유용한 폴리올에는 폴리히드록시알칸의 알킬렌 옥사이드 부가물, 비 환원성 당 및 당 유도체의 알킬렌 옥사이드 부가물, 폴리페놀의 알킬렌 옥사이드 부가물, 폴리아민과 폴리히드록시아민의 알킬렌 옥사이드 부가물과 같은 폴리에테르 폴리올을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 알킬렌 옥사이드는 바람직하게는 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드를 기재로 한다.The average number of hydroxy groups per molecule of the polyol is slightly above at least 2, typically 2.1 to 3.5. Generally, the polyol has an equivalent weight of about 400 to 1500, or 400 to 3000 g / equivalent, and the ethylene oxide content is less than 20%. Useful polyols include alkylene oxide adducts of polyhydroxyalkanes, alkylene oxide adducts of non-reducing sugars and sugar derivatives, alkylene oxide adducts of polyphenols, alkylene oxide adducts of polyamines and polyhydroxyamines But are not limited to, polyether polyols. The alkylene oxide is preferably based on ethylene oxide or propylene oxide.

유기 폴리이소시아네이트는 적어도 2 개의 이소시아네이트기를 함유하며, 예를 들어, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)이며, 발포 지수는 전형적으로는 60 내지 130이다.The organic polyisocyanate contains at least two isocyanate groups, for example, toluene diisocyanate (TDI), and the foaming index is typically 60 to 130.

물은 일반적으로 1 내지 12php(폴리올 100부당 중량부)로 함유된다Water is generally contained in 1 to 12 php (parts by weight per 100 parts of polyol)

발포체에 기타 특성을 부여하기 위하여 폴리우레탄 발포체에 기타 첨가제를 가할 수 있으며, 예를 들어, 착색제, 난연제 및 GEOLITE(등록상표명) 개질제 발포체 첨가제(미국 캔터키주 그리니치 소재의 Organo Silicones Group of Witco Corporation사 제품)를 사용할 수 있으나 이로써 제한되는 것은 아니다. 불활성 가스는 승압에서 발포체 배합물에 가용성이지만, 대기압하에서는 용액으로부터 방출(즉, 블로우잉)된다. 그러한 가스의 예로는 CO2가 있으나, 질소, 공기 또는 메탄, 에탄 등의 탄화수소 가스를 포함한 기타 통상의 가스도 사용할 수 있다. 불활성 가스는 또한 펜탄 이성질체와 같은 휘발성 유기 화합물, 또는 실온 이상에서 비등하지만 실온에서 충분히 높은 증기압을 가져 그의 증기가 발포체의 셀 중에서 실질적인 가스 성분을 나타내는 염화탄화수소를 함유할 수 있다.Other additives may be added to the polyurethane foam to impart other properties to the foam, including, for example, colorants, flame retardants, and GEOLITE (R) reformer foam additives (manufactured by Organo Silicones Group of Witco Corporation, Greenwich, ), But is not limited thereto. The inert gas is soluble in the foam formulation at elevated pressures but is released (i.e., blown) from solution under atmospheric pressure. Examples of such gases include CO 2 , but other conventional gases including nitrogen, air or hydrocarbon gases such as methane, ethane, etc. may also be used. The inert gas may also contain volatile organic compounds, such as pentane isomers, or chlorinated hydrocarbons boiling above room temperature, but having a sufficiently high vapor pressure at room temperature such that its vapor exhibits substantial gas constituents in the cells of the foam.

실리콘 공중합체 게면활성제는 안정한 발포체를 형성할 수 있도록 도울 수 있어야하며 폴리우레탄 발포체를 안정화시키기에 효과적인 양, 일반적으로 총 반응 혼합물의 약 0.05 내지 5 중량 %, 바람직하게는 02 내지 1.5 중량 %로 존재하여야 한다.The silicone copolymer surfactant should be capable of helping to form a stable foam and be present in an amount effective to stabilize the polyurethane foam, generally about 0.05 to 5 wt%, preferably 02 to 1.5 wt% of the total reaction mixture shall.

발포체는 성분들, 즉 성분(a) 내지 (f)를 반응 도중 부산물로서 생성되는 가스가 폴리우레탄을 발포시키도록 함께 혼합하여 제조한다. 발포체는 또한 불활성 가스를 주입함으로써 반응물이 고압하에(적어도 대기압을 초과) 놓이게 되어 불활성 가스가 반응 혼합물 중에 용해됨으로써 제조될 수 있다. 이어서, 압력을 완화시켜 반응물을 플래슁시킴으로써 가스가 발포 시스템 내의 핵화 위치에서 버블을 형성시켜 발포제로서 작용하도록 한다. 이는 밀도가 저하된 발포체를 생산시킨다. 본 공정 및 그에 사용되는 장치에 대한 보다 상세한 기재는 본 명세서에 참고 문헌으로서 포함되는 유럽 특허 출원 공개 제0 645 226 A2호에 있다.The foam is prepared by mixing the components, i.e. components (a) to (f), together so that the gas produced as a by-product during the reaction will foam the polyurethane. The foam may also be prepared by injecting an inert gas such that the reactants are placed under high pressure (at least above atmospheric pressure) and the inert gas is dissolved in the reaction mixture. The pressure is then relaxed to flash the reactants so that the gas forms a bubble in the nucleation position in the foam system to act as a foaming agent. This results in a foam with reduced density. A more detailed description of the present process and apparatus used therein is found in European Patent Application Publication No. 0 645 226 A2, which is incorporated herein by reference.

본 발명의 화합물은 또한 비발포성 폴리우레탄 반응, 예를 들어, 폴리우레탄 엘라스토머 형성에도 사용될 수 있다. 그러한 폴리우레탄에 있어서, 배합물 중의 물은 종종 적어도 2개의 반응성기를 갖는 저분자량 (400 미만)의 활성 수소 함유 화합물인 연쇄 연장제로 대체될 수 있다. 그 예는 1,4-부탄디올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 및 에틸렌 디아민이다.The compounds of the present invention can also be used for non-foaming polyurethane reactions, for example, polyurethane elastomer formation. For such polyurethanes, water in the formulation can often be replaced by chain extenders, which are low molecular weight (less than 400) active hydrogen containing compounds having at least two reactive groups. Examples are 1,4-butanediol, ethylene glycol, diethylene glycol, and ethylenediamine.

이들 반응에 대한 조건 및 조성은 당 분야에 공지되어 있다["Polyurethane Handbook" 2nd Ed. Gunter Ortel ed. Hanser Publishers. Cincinnati, 1995, 본 명세서에 참고 문헌으로 포함]. 일반적으로, 이들 촉매는 촉매 유효량, 즉, 반응을 촉매하여 폴리우레탄을 형성하는 양으로 사용된다. 일반적으로, 이러한 유효량은 반응 혼합물 중 폴리올 100부에 대하여 약 0.02 내지 5.0부이다. 하기 실시예에서 설명되는 성형된 가요성 발포체에 있어서, 이들 촉매는 크림을 형성하여 DDPA보다 약간 빠른 배출 시간을 초래하며, 발포체의 하중 특성 (ILD)과 경화 특성은 최소한 DDPA만큼 양호하다.The conditions and compositions for these reactions are known in the art [" Polyurethane Handbook " 2nd Ed. Gunter Ortel ed. Hanser Publishers. Cincinnati, 1995, which is incorporated herein by reference). Generally, these catalysts are used in an amount effective to catalyze the reaction, i. E., Catalyze the reaction to form the polyurethane. Generally, such an effective amount is from about 0.02 to 5.0 parts per 100 parts of polyol in the reaction mixture. For the shaped flexible foams described in the following examples, these catalysts form a cream resulting in a slightly faster release time than DDPA, and the load properties (ILD) and curing properties of the foam are at least as good as DDPA.

[실시예][Example]

[용어 해설][Glossary]

php: 조성물 중 폴리올 100부 당 물질의 부 수.php: The number of parts per 100 parts polyol in the composition.

폴리올 1: 아르코 케미칼 (ARCO Chemical)사가 아르콜 (ARCOL) 폴리올 E-656으로 시판하는 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 폴리에테르.Polyol 1: Ethylene oxide / propylene oxide polyether, marketed by ARCO Chemical, ARCOL Polyol E-656.

폴리올 2: 아르코 케미칼사가 아르콜 (ARCOL) 폴리올 E-688로 시판하는 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 폴리에테르.Polyol 2: Ethylene oxide / propylene oxide polyether, marketed by ARCO, Inc., ARCOL Polyol E-688.

폴리올 3: 다우 케미칼 (Dow Chemical)사가 보라놀 (VORANOL) 490으로 시판하는 프로필렌 옥사이드 폴리에테르.Polyol 3: Propylene oxide polyether sold by Dow Chemical VORANOL 490.

폴리올 4: 다우 케미칼사가 보라놀 (VORANOL) 800으로 시판하는 프로필렌 옥사이드 폴리에테르.Polyol 4: Propylene oxide polyether sold by Dow Chemical VORANOL 800.

폴리올 5: 스테판 케미칼 (Stepan Chemical)사가 PS-3152로 시판하는 폴리에스테르 폴리올.Polyol 5: Polyester polyol marketed by Stepan Chemical as PS-3152.

폴리올 6: 위트코 (Witco)사가 폼레즈 (FOMREZ) 53으로 시판하는 폴리에스테르 폴리올.Polyol 6: A polyester polyol marketed by Witco under the trade name FOMREZ 53.

실리콘 1: 위트코사가 니악스 (NIAX) 계면활성제 L-3001로 시판하는 실리콘 계면활성제.Silicone 1: A silicone surfactant marketed by Witco as L-3001, NIAX (NIAX) surfactant.

실리콘 2: 위트코사가 니악스 (NIAX) 계면활성제 Y-10829로 시판하는 실리콘 계면활성제Silicone 2: a silicone surfactant marketed by Witco as Niacax (NIAX) surfactant Y-10829

실리콘 3: 위트코사가 니악스 (NIAX) 계면활성제 L-6900으로 시판하는 실리콘 계면활성제.Silicone 3: A silicone surfactant marketed by Witco as Niacax (NIAX) surfactant L-6900.

실리콘 4: 위트코사가 L-532로 시판하는 실리콘 계면활성제.Silicone 4: Silicon surfactant marketed by Witco as L-532.

계면활성제 1: 유니온 카바이드 코포레이션사(Union Carbide Corp.)가 NP-9로 시판하는 유기 계면활성제.Surfactant 1: Organic surfactant marketed by Union Carbide Corp. as NP-9.

촉매 1: 위트코사가 니악스 (NIAX) 촉매 A-1로 시판하는 아민 촉매.Catalyst 1: Amine catalyst marketed by Witco as Niax (NIAX) catalyst A-1.

촉매 2: 위트코사가 니악스 (NIAX) 촉매 A-33으로 시판하는 아민 촉매.Catalyst 2: An amine catalyst marketed by Witco as Nyax (NIAX) catalyst A-33.

촉매 3: 위트코사가 니악스 (NIAX) 촉매 A-99로 시판하는 아민 촉매.Catalyst 3: An amine catalyst marketed by Witcosa as Niax (NIAX) Catalyst A-99.

이소시아네이트 1: 다우 케미칼사가 이소네이트 (ISONATE) 143-L로 시판하는 디페닐 메틸렌 디이소시아네이트 (MDI).Isocyanate 1: Diphenylmethylene diisocyanate (MDI) sold by Dow Chemical Company as isonate 143-L.

이소시아네이트 2: 2,4 톨루엔 디이소시아네이트 80%와 2,6 톨루엔 디이소시아네이트 20%의 표준 시판 혼합물.Isocyanate 2: A standard commercial mixture of 2,4-toluene diisocyanate 80% and 2,6-toluene diisocyanate 20%.

이소시아네이트 3: 다우 케미칼사가 PAPI 27로서 시판하는 MDI 개질체.Isocyanate 3: MDI modifier sold by Dow Chemical Company as PAPI 27.

IFD: ASTM D-3574 시험법 B1로 측정한 발포체 하중값.IFD: Foam load value as measured by ASTM D-3574 Test Method B1.

[일반 합성][General Synthesis]

1급 아민을 함유하는 특정 3급 아민과 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와의 비촉매 반응Non-catalytic reaction of a specific tertiary amine containing a primary amine with an acrylate or methacrylate

다음의 3급 아민/아미드를 500ml 둥근 바닥 4구 플라스크에서 합성하였다. 플라스크에는 압력을 균일하게 유지시키는 첨가 깔때기, 기계식 교반기, 질소 퍼징기, 온도계 및 가열 맨틀을 설치하였다. DMAA 1 몰과 목적 아민 1 몰, 또는 MA 1 몰과 아민 2 몰을 사용하였다. 먼저, 아민이 1급인 경우, 아민을 플라스크에 칭량하여 첨가하고 DMAA 또는 MA를 첨가 깔때기에 칭량하여 첨가하였다. 아민이 1급이 아닌 경우, 그 순서는 정반대였다 (즉, 아민을 첨가 깔때기에 넣고 DMAA 또는 MA를 플라스크에 첨가함), 반응에 대해서는 하기에 구체적으로 설명하였다.The following tertiary amines / amides were synthesized in a 500 ml round bottom four necked flask. The flask was equipped with an addition funnel, mechanical stirrer, nitrogen purge, thermometer and heating mantle to keep the pressure uniform. 1 mole of DMAA and 1 mole of the target amine, or 1 mole of MA and 2 moles of amine were used. First, when the amine is a primary, the amine is added to the flask in a weighed amount and DMAA or MA is added to the addition funnel in weigh. If the amine is not primary, the order is the opposite (i. E., The amine is added to the addition funnel and DMAA or MA is added to the flask) and the reaction is described in detail below.

[실시예 1][Example 1]

(본 발명의 아민/아미드의 합성)(Synthesis of amine / amide of the present invention)

프로판아미드, 3-[3-디메틸아미노프로필]아미노-N,N-디메틸Propanamide, 3- [3-dimethylaminopropyl] amino-N, N-dimethyl

DMAPA (디메틸아미노프로필아민, 102.21 g) 1 몰을 플라스크에 칭량하여 첨가하였다. 계를 질소로 수분 동안 퍼징하였다. 혼합물을 교반하고 온도를 모니터하면서 플라스크에 DMAA를 첨가하였다 (6 ml분). 개시 온도는 24 ℃이었으며, 첨가하는 동안 변화되지 않았다. DMAA 첨가가 끝나면, 플라스크를 교반하면서 100 ℃로 가열하여 2시간 동안 유지시켰다. 상기 구조체 (화학식 3)를 90% 이상의 전환율로 얻었다.One mole of DMAPA (dimethylaminopropylamine, 102.21 g) was added to the flask and weighed. The system was purged with nitrogen for several minutes. DMAA was added to the flask (6 ml min) while stirring the mixture and monitoring the temperature. The initiation temperature was 24 占 폚 and was not changed during addition. When DMAA addition was complete, the flask was heated to 100 < 0 > C with stirring and held for 2 hours. The structure (Formula 3) was obtained with a conversion of 90% or higher.

프로판아미드, 3-[3-디메틸아미노프로필]아미노-N-[3-디메틸아미노프로필]Propanamide, 3- [3-dimethylaminopropyl] amino-N- [3-dimethylaminopropyl]

아민의 MA/DMAPA 변형체를 DMAPA 2 몰 (204.42 g) 및 MA 1 몰 (86.10g)를 사용하여 상기 과정에 의해 합성하였다. MA를 첨가하는 동안, 온도는 개시온도 24 ℃로부터 75℃의 최종 온도로 상승하였다. 온도를 75 ℃에서 2시간 동안 유지시켰다. 시료를 회전 증발기에서 4시간 동안 70 ℃, 5 mmHg로 스트립핑하여 메탄올을 제거하였다. 상기 구조체 (화학식 4)를 92% 이상의 전환율로 얻었다.The MA / DMAPA variant of the amine was synthesized by the above procedure using 2 moles of DMAPA (204.42 g) and 1 mole of MA (86.10 g). During the addition of MA, the temperature rose from a starting temperature of 24 占 폚 to a final temperature of 75 占 폚. The temperature was maintained at 75 DEG C for 2 hours. The samples were stripped at 70 ° C and 5 mm Hg in a rotary evaporator for 4 hours to remove methanol. The structure (Formula 4) was obtained with a conversion of 92% or more.

프로판아미드, 3-[3-디메틸아미노프로필]아미노-N-[3-디메틸아미노프로필], 2-메틸Propanamide, 3- [3-dimethylaminopropyl] amino-N- [3-dimethylaminopropyl], 2-methyl

아민의 메틸메타크릴레이트 (MMA)/DMAPA 변형체를 DMAPA 2 몰(204.42 g) 및 MMA 1 몰 (86.10 g)을 사용하여 상기 과정에 의해 합성하였다. MMA를 첨가하는 동안, 온도는 개시온도 24 ℃로부터 변화하지 않았다. 온도를 총 24시간 동안 120 ℃로 증가시켰다. 시료를 회전 증발기에서 4시간 동안 70 ℃, 5 mmHg로 스트립핑하여 메탄올을 제거하였다. 하기 구조체 (화학식 8)를 약 80%의 전환율로 얻었다.Amine methyl methacrylate (MMA) / DMAPA variants were synthesized by the above procedure using 2 moles of DMAPA (204.42 g) and 1 mole of MMA (86.10 g). During the addition of MMA, the temperature did not change from the starting temperature of 24 占 폚. The temperature was increased to 120 < 0 > C for a total of 24 hours. The samples were stripped at 70 ° C and 5 mm Hg in a rotary evaporator for 4 hours to remove methanol. The following structure (Formula 8) was obtained with a conversion of about 80%.

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure kpo00012
Figure kpo00012

[실시예 2][Example 2]

비교용 촉매의 합성Synthesis of Comparative Catalyst

DMAA (1 몰)을 질소 분위기하에 교반 반응기에 첨가하여 프로판아미드, 3-[디메틸]아미노-N,N-디메틸을 제조하였다. 디메틸아민 (1 몰)을 반응기내의 온도가 35 ℃ 미만으로 유지되는 속도로 첨가하였다. 디메틸아민이 모두 첨가되었을 때, 반응기를 약 2시간 동안 35 내지 45 ℃에서 유지시켰다. 이어서, 온도를 추가로 5시간 동안 60 ℃로 증가시켰다. 25 ℃로 냉각시킨 후, 반응을 완결하고 생성물을 분석하였다. 분석 결과, 예측한 DDPA 구조로 99% 이상이 전환되었음을 확인하였다. 유사하게, DMAA 및 MEOA (N-메틸에탄올아민)으로부터 프로판아미드, 3-[3-메틸-3-히드록시에틸]아미노-N,N-디메틸 (화학식 9)를 제조하였다.DMAA (1 mole) was added to a stirred reactor under a nitrogen atmosphere to prepare propanamide, 3- [dimethyl] amino-N, N-dimethyl. Dimethylamine (1 mole) was added at such a rate that the temperature in the reactor was maintained below 35 < 0 > C. When all of the dimethylamine had been added, the reactor was maintained at 35-45 [deg.] C for about 2 hours. The temperature was then increased to 60 DEG C for an additional 5 hours. After cooling to 25 ° C, the reaction was complete and the product was analyzed. As a result of the analysis, it was confirmed that more than 99% of DDPA structure was converted. Similarly, propanamide, 3- [3-methyl-3-hydroxyethyl] amino-N, N-dimethyl (Formula 9) was prepared from DMAA and MEOA (N-methylethanolamine).

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure kpo00013
Figure kpo00013

또한, DMAA 및 DEOA (디에탄올아민)으로부터 프로판아미드, 3-비스(2-히드록시에틸)아미노]-N,N-디메틸 (화학식 10)을 제조하였다.Further, propanamide and 3-bis (2-hydroxyethyl) amino] -N, N-dimethyl (Formula 10) were prepared from DMAA and DEOA (diethanolamine).

[화학식 10][Chemical formula 10]

Figure kpo00014
Figure kpo00014

MA 및 MEOA로부터 프로판아미드, 3-[3-메틸-3-히드록시에틸]아미노-N-메틸-N-히드록시에틸 (화학식 11)을 제조하였다.Propanoamide, 3- [3-methyl-3-hydroxyethyl] amino-N-methyl-N-hydroxyethyl (Formula 11) was prepared from MA and MEOA.

[화학식 11](11)

Figure kpo00015
Figure kpo00015

MA 및 DEOA로부터 프로판아미드, 3-[비스(2-히드록시에틸)아미노]-N,N-[비스(2-히드록시에틸)] (화학식 12)를 제조하였다.MA and DEOA, propanamide, 3- [bis (2-hydroxyethyl) amino] -N, N- [bis (2-hydroxyethyl)] (Formula 12).

[화학식 12][Chemical Formula 12]

Figure kpo00016
Figure kpo00016

[실시예 3][Example 3]

심플 워터 블로우잉 (Simple Water Blown) 우레탄 발포체의 평가Evaluation of Simple Water Blown Urethane Foam

DDPA에 대해 각각의 반응성 DDPA 촉매의 블로우잉 및 겔 특성을 평가하였다. 블로우잉 특성을 얻기 위해, 97.22 php의 폴리올 1 (0.049 당량), 179 php의 물 (0.195 당량), 및 1 php의 계면활성제에 1 및 인덱스 103의 이소시아네이트 1의 간단한 계를 사용하였다. 예비제조한 폴리올, 물, 및 계면활성제 혼합물 총 50 그램을 0.47 리터 (1 파인트)의 선이 그어진 종이컵에 칭량하여 첨가하였다. 이 혼합물에 촉매를 0.25 g (0.5 php) 또는 0.5 g (1.0 php) 첨가하여 평가하였다. 이소시아네이트를 첨가하고 혼합물을 드릴 프레스로 5초 동안 교반하였다.Blowing and gel properties of each reactive DDPA catalyst were evaluated for DDPA. To obtain the blowing properties, a simple system of polyol 1 (0.049 eq.) At 97.22 php, water (0.195 eq.) At 179 php, and 1 at 1 php surfactant and isocyanate 1 at index 103 was used. A total of 50 grams of the preformed polyol, water, and surfactant mixture was weighed into a 0.47 liter (one pint) line of paper cups. The catalyst was evaluated by adding 0.25 g (0.5 php) or 0.5 g (1.0 php) to the mixture. Isocyanate was added and the mixture was stirred with a drill press for 5 seconds.

DDPA와 비교하여 탑-오브-컵 (top-of-cup) 및 블로우잉 시간을 측정함으로써 블로우잉 특성을 측정하였다. 데이타를 표 1에 나타내었다.Blowing properties were measured by measuring top-of-cup and blowing time as compared to DDPA. The data are shown in Table 1.

[표 1][Table 1]

워터 블로우잉 발포체 실시예Waterblowing Foam Example

Figure kpo00017
Figure kpo00017

a: 탑-오프-컵 시간은 상승하는 발포체가 컵의 높이에 도달하는데 걸리는 시간 (초)를 나타냄.a: Top-off-cup time refers to the time (in seconds) it takes for the rising foam to reach the height of the cup.

b: 크렐 DDPA 값은 촉매의 상대 활성을 나타내며, 소정의 사용 수준에서 아민-아미드의 탑-오브-컵 시간을 DDPA의 탑-오브-컵 시간으로 나눔으로써 얻음. 수행 3에서 157초/168초 = 0.93 = 0.5 php에서의 크렐 DDPA.b: The Crél DDPA value represents the relative activity of the catalyst and is obtained by dividing the top-of-cup time of the amine-amide by the top-of-cup time of DDPA at a given use level. Run 3 to 157 sec / 168 sec = 0.93 = Crl DDPA at 0.5 php.

c: 블로우잉 시간은 발포체로부터 가스가 달아나는 것이 육안으로 관찰되는 시간(초)를 나타냄.c: Blowing time indicates the time (sec) in which gas escaping from the foam is visually observed.

표 1은 심플 워터 블로우잉 우레탄 발포체 조성물에 대한 비교를 나타낸다. 각각의 촉매를 0.5 및 1.0 php 수준에서 평가하여, 상승 (탑-오브-컵) 및 블로우잉 시간을 기록하였다. 시험 물질을 2개의 군, 즉 대조용 DDPA의 활성과 매우 유사한 활성을 갖는 군 (수행 2 내지 6), 및 상당히 열등한 활성을 갖는 군 (수행 7 내지 14)로 나누었다. 수행 3 내지 6의 발포체는 상기 바람직한 촉매 (화학식 3 및 4의 구조체)를 함유하는 반면에, 수행 7 내지 14는 성능이 열등한 히드록실 함유 시험 물질 (화학식 9 내지 12의 구조체)를 사용하여 촉매반응시켰다. 전체 성능이 상당히 상이하였으며, 이는 바람직한 구조체의 독특한 촉매 특성을 시사한다.Table 1 shows a comparison for a simple water-blowing urethane foam composition. Each catalyst was evaluated at 0.5 and 1.0 php levels, and the rise (top-of-cup) and blowing time were recorded. The test substances were divided into two groups, those with activities very similar to the activities of control DDPA (Runs 2 to 6), and those with significantly inferior activities (Runs 7 to 14). Runs 3 to 6 contain the preferred catalysts (structures of formulas 3 and 4), while Runs 7 to 14 use catalysts with hydroxyl inferior performance (structures of formulas 9 to 12) . The overall performance was significantly different, suggesting the unique catalytic properties of the preferred structure.

[실시예 4][Example 4]

우레탄 엘라스토머의 평가Evaluation of urethane elastomer

DDPA에 대한 반응성 DDPA 촉매의 겔 특성을 평가하기 위하여 유사한 실험을 수행하였다. 수지 혼합물은 94 php (0.047 당량)의 폴리올 1 및 6 php (0.193 당량)의 에틸렌 글리콜로 구성되었다. 이소시아네이트 1은 인덱스 103을 사용하였다. 수지 혼합물 총 100 g을 1 파인트 (0.47 리터)의 선이 그어진 종이컵에 칭량하여 첨가하였다. 이소시아네이트를 첨가하고, 손으로 교반하였다. 촉매를 3 php에서 평가하였다. 겔 특성은 DDPA와 비교하여 겔 시간 (혼합물이 손으로 교반하기 어려울 만큼 너무 점성인 시점) 및 점성이 없는 시간을 측정하여 결정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.A similar experiment was performed to evaluate the gel properties of the reactive DDPA catalyst for DDPA. The resin mixture consisted of 94 php (0.047 equivalents) of polyol 1 and 6 php (0.193 equivalents) of ethylene glycol. Isocyanate 1 used Index 103. A total of 100 g of the resin mixture was weighed into a pint (0.47 liters) line-drawn paper cup. The isocyanate was added and stirred by hand. The catalyst was evaluated at 3 php. The gel properties were determined by measuring the gel time (when the mixture was too viscous enough to stir by hand) and the time without viscosity compared to DDPA. The results are shown in Table 2.

[표 2][Table 2]

우레탄 엘라스토머 실시예Urethane elastomer Example

Figure kpo00018
Figure kpo00018

수행 2 및 3은 구조체 3 및 4가 DDPA의 경우와 매우 유사한 활성을 가지며, 모든 다른 군들은 그 보다 매우 느리다는 것을 확인한다. 엘라스토머 시스템에서 이러한 중요한 차이는 이들 화합물의 독특한 촉매적 특성 및 넓은 범위의 용도를 확인해준다.Runs 2 and 3 confirm that Structures 3 and 4 have very similar activities to that of DDPA and all other groups are much slower than that. This important difference in the elastomeric system identifies the unique catalytic properties and broad range of applications of these compounds.

[실시예 5][Example 5]

성형된 가요성 발포체 조성물의 평가Evaluation of Molded Flexible Foam Composition

성형된 가요성 발포체 조성무의 촉매를 평가하였다. 대조군 조성물은 80 php의 폴리올 1, 20 php의 폴리올 2, 1.2 php의 실리콘 2, 1.5 php의 DEOA, 3.56 php의 물, 0.23 php의 촉매 2, 0.14 php의 촉매 1 및 0.25 php의 "DDPA 혼합물" (표 3 참조)을 함유하였다. 이소시아네이트 2는 인덱스 100을 사용하였다. DDPA를 각각의 평가 대상 촉매로 대체한 것을 제외하고는 반응성 DDPA 촉매를 "DDPA 혼합물"과 동일하게 혼합하였다. 새로운 혼합물을 조성물에서 동일한 중량부로 "DDPA 혼합물" 대신에 사용하였다. 혼합물을 55 초 동안 혼합하고 (드릴 프레스), 이소시아네이트를 첨가하고, 그 후 5 초 동안 혼합하였다. 1/16 인치 벨트가 구비된 알루미늄 금형으로 발포체를 만들었다. 금형 온도는 3.5 분의 이형 시간에서 150 °F (온수 가열)였다. 제조된 발포체를 크림 및 방출 시간, 50 % 또는 75 % ILD 값 및 경화 반응을 측정하여 비교하였다. 그 결과는 표 3에 나타낸다.The catalysts in the molded flexible foam formulation were evaluated. The control composition is a " DDPA mixture " of polyol 1 at 80 php, polyol 2 at 20 php, silicone 2 at 1.2 php, DEOA at 1.5 php, water at 3.56 php, catalyst 2 at 0.23 php, catalyst 1 at 0.14 php, (See Table 3). The index 100 was used for isocyanate 2. The reactive DDPA catalyst was mixed in the same manner as the " DDPA mixture " except that DDPA was replaced with the respective catalyst to be evaluated. The new mixture was used in place of the " DDPA mixture " in the same parts by weight. The mixture was mixed for 55 seconds (drill press), isocyanate was added, and then mixed for 5 seconds. A foam was made from an aluminum mold with a 1/16 inch belt. The mold temperature was 150 ° F (hot water heating) at a release time of 3.5 minutes. The prepared foams were compared by measuring the cream and release time, 50% or 75% ILD value, and curing reaction. The results are shown in Table 3.

[표 3][Table 3]

가요성 성형 발포체에서의 촉매 비교Comparison of catalysts in flexible forming foams

Figure kpo00019
Figure kpo00019

바람직한 촉매의 성능은 수행 2 내지 5에 나타난다. 이러한 촉매는 DDPA 대조군 혼합물보다 약간 빠른 크림 및 방출시간을 유도하고, 발포체의 부하능 (ILD) 및 경화 특성은 대조군 이상으로 우수하다. 이러한 결과의 부가적인 증거는 3급 아민/아미드 화합물의 전형적인 촉매 활성이 DDPA와 매우 유사하다는 것이다. 히드록실 함유 군의 성능은 수행 6 내지 13에서 나타난다. DDPA의 경우와 유사하지만 다소 긴 방출 시간 ( 즉, 반응이 느림) 및 더 작은 부하능을 나타내는 경향이 있다.The performance of the preferred catalyst is shown in Runs 2 to 5. These catalysts induce slightly faster cream and release times than the DDPA control mixture, and the loadability (ILD) and cure properties of the foam are superior to those of the control. Additional evidence of this result is that the typical catalytic activity of tertiary amine / amide compounds is very similar to DDPA. The performance of the hydroxyl containing group is shown in runs 6-13. Similar to the case of DDPA, but tends to exhibit somewhat longer release times (i.e. slower reaction) and smaller loading capacity.

[실시예 6][Example 6]

아민/아미드와 이소시아네이트의 반응성 확인Check the reactivity of amine / amide with isocyanate

구조체 4 (0.315 g, 0.00265 m)를 작은 반응기에 첨가하고, 페닐 이소시아네이트 (0.684 g, 0.00265 m)를 첨가하였다. 즉시 혼합하면, 상당한 발열 반응으로 혼합물의 점성이 크게 증가하여 반응이 신속함을 시사하였다. 약 3분 후에, 혼합물 시료를 취하여 페닐 이소시아네이트 모두가 소비된 것을 확인하였다. 그 결과는 이들 화합물이 이소시아네이트와 용이하게 반응한다는 것을 입증하며, 이는 반응하여 발포체를 생성시키며, 비휘발성 물질이라는 개념을 지지하는 것이다.Structure 4 (0.315 g, 0.00265 m) was added to a small reactor and phenyl isocyanate (0.684 g, 0.00265 m) was added. Immediate mixing suggested a significant exothermic reaction resulting in a significant increase in the viscosity of the mixture, leading to a rapid reaction. After about 3 minutes, the mixture sample was taken and all of the phenylisocyanate was consumed. The results demonstrate that these compounds readily react with isocyanates, which react to produce foams and support the notion of non-volatile materials.

[실시예 7][Example 7]

강성 발포체 조성물의 평가Evaluation of Rigid Foam Composition

60 php의 폴리올 3, 15 php의 폴리올 4, 25 php의 폴리올 5, 2 php의 실리콘 3, 1.0 php의 물, 36 php의 HCFC-141b 발포제를 함유하는 강성 발포체 조성물에서 촉매를 평가하였다. 이소시아네이트 3은 인덱스 120을 사용하였다. 평가용 촉매로 구조체 4를 사용하였다. 이소시아네이트를 제외하고는 모든 성분을 1 파인트 (0.47 리터)의 선이 그어진 종이 컵에서 예비 혼합하였다. 그 혼합물을 10 초동안 혼합하고 (드릴 프레스), 이소시아네이트를 첨가하고 3초 동안 더 혼합하였다. 그 혼합물을 선이 그어진 종이 버킷 (bucket)에 옮기고, 크림, 스트링 및 겔, 그리고 최종 상승 시간을 측정하였다. 표 4에 제시된 결과는 본 발명의 촉매 4가 우수한 강성의 발포체를 생성시킴을 나타낸다.The catalysts were evaluated in a rigid foam composition containing 60 php polyol 3, 15 php polyol 4, 25 php polyol 5, 2 php silicone 3, 1.0 php water, 36 php HCFC-141b blowing agent. The index 120 was used for isocyanate 3. Structure 4 was used as a catalyst for evaluation. With the exception of isocyanate, all ingredients were premixed in a paper cup with one pint (0.47 liters) line. The mixture was mixed for 10 seconds (drill press), isocyanate was added and mixed for another 3 seconds. The mixture was transferred to a line paper bucket and the cream, string and gel, and final rise time were measured. The results presented in Table 4 indicate that catalyst 4 of the present invention produces a foam of excellent rigidity.

[표 4][Table 4]

강성 발포체에서의 촉매 평가Evaluation of catalysts in rigid foams

Figure kpo00020
Figure kpo00020

[실시예 8][Example 8]

폴리에스테르 발포체 조성물의 평가Evaluation of polyester foam composition

구조체 4를 또한 폴리에스테르 발포체 조성물에서 평가하였다. 두 발포체, 즉 대조군 및 동일한 아민 담량으로 DDPA 대신에 화학식 4의 구조체를 사용한 발포체를 제조하였다. 그 조성물을 하기 표 5에 기재하였다. TDI를 폴리올에 첨가하고, 투명해질 때까지 혼합물을 손으로 혼합하였다. 그런 후, 폴리올/TDI 혼합물을 1000 rpm으로 8 초동안 혼합하였다. 물, 아민, 계면활성제 예비 혼합물을 주사기를 사용하여 첨가하고, 게속해서 7초 동안 혼합하였다. 그 혼합물을 즉시 카드 박스(20×20×20 cm)에 붓고, 크림 및 블로우잉 시간을 상승 프로필에 따라 기록하였다. 대조군 발포체 및 실험 발포체의 그림 시간은 각각 13초였다. 두 발포체의 블로우잉 시간은 각각 119 초 및 121 초 였다. 두 발포체에서의 차이는 관찰되지 않았다.Structure 4 was also evaluated in a polyester foam composition. Foams using the structure of formula (4) instead of DDPA with both foams, i.e., the control and the same amount of amine, were prepared. The composition is shown in Table 5 below. TDI was added to the polyol and the mixture was hand mixed until clear. The polyol / TDI mixture was then mixed for 8 seconds at 1000 rpm. Water, amine, surfactant premix was added using a syringe and mixed continuously for 7 seconds. The mixture was immediately poured into a card box (20 x 20 x 20 cm) and the cream and blowing time were recorded according to an ascending profile. The painting time of the control foam and the experimental foam was 13 seconds, respectively. The blowing times of the two foams were 119 and 121 seconds, respectively. No difference in the two foams was observed.

[표 5][Table 5]

폴리에스테르 발포체 조성물에서의 촉매 평가Evaluation of catalyst in polyester foam composition

Figure kpo00021
Figure kpo00021

[실시예 9][Example 9]

안정성 검증Stability verification

안정성 연구는 N-에틸 모르폴린, N-메틸 모르폴린, N,N-디메틸 벤질아민, n-헥사데실디메틸아민 및 화학식 4의 구조체의 촉매를 각각 사용하여 제조된 일련의 폴리에스테르 발포체상에서 수행하였다. 폴리올 6, 물, 실리콘 4, 계면활성제 1, 인덱스 103의 이소시아네이트 2의 조성물을 사용하였다. 각각의 촉매를 41초의 블로우잉 시간을 나타내기에 필요한 사용 수준에서 평가하였다. 폴리올을 32 온스의 종이컵에 칭량하여 첨가하였다. TDI를 폴리올에 첨가하고, 그 혼합물이 투명해질때까지 손으로 혼합하였다. 그런 후, 폴리올/TDI 혼합물을 1000 rpm으로 8초 동안 혼합하였다. 물, 아민, 계면활성제 에비 혼합물을 주사기로 첨가하고, 7초 동안 계속해서 혼합하였다. 혼합물을 즉시 종이 버킷에 붓고, 탑-오브-컵 시간을 기록하였다.The stability study was carried out on a series of polyester foams prepared using N-ethylmorpholine, N-methylmorpholine, N, N-dimethylbenzylamine, n-hexadecyldimethylamine and the catalyst of the structure of Formula 4, respectively . A composition of polyol 6, water, silicone 4, surfactant 1, isocyanate 2 of index 103 was used. Each catalyst was evaluated at the level of use required to exhibit a blowing time of 41 seconds. The polyol was weighed into a 32 ounce paper cup. TDI was added to the polyol and mixed by hand until the mixture became clear. The polyol / TDI mixture was then mixed for 8 seconds at 1000 rpm. Water, amine, and surfactant mixture was added by syringe and mixed continuously for 7 seconds. The mixture was immediately poured into a paper bucket and top-of-cup time was recorded.

그런 후, 버킷 바닥으로부터 2 인치 지점에서 절단된 발포체 시료의 중심부로부터 각각의 발포체 시료 약 0.2 g을 취하였다. 시료를 유리 바이알에 두고, 밀봉하고, Perkin Elmer HS-40 Headspace Autosampler가 장착된 Varian 3760 가스 크로파토그래피를 사용하여 DB-1 (30 ×0.32 mm) 컬럼 상에서 분석하였다. 그 결과를 하기에 나타낸다.Then, about 0.2 g of each foam sample was taken from the center of the foam sample cut at 2 inches from the bottom of the bucket. Samples were placed in glass vials, sealed and analyzed on a DB-1 (30 x 0.32 mm) column using a Varian 3760 gas chromatograph equipped with a Perkin Elmer HS-40 Headspace Autosampler. The results are shown below.

[표 6][Table 6]

안정성 결과Stability result

Figure kpo00022
Figure kpo00022

상기 결과는 구조체 4에서 휘발성을 검출할 수 없음을 나타낸다. 따라서, 구조체 4는 발포체 적용에서 안정할 것으로 예상된다.This result indicates that the volatility can not be detected in the structure 4. Thus, Structure 4 is expected to be stable in foam applications.

본 발명의 아민/아미드 촉매는 그 반응성이 높고 휘발성이 작아 폴리우레탄 형성을 효과적으로 촉매화할 수 있다.The amine / amide catalyst of the present invention has high reactivity and low volatility, so that polyurethane formation can be effectively catalyzed.

Claims (17)

폴리올 성분과 폴리이소시아네이트 성분을 유효량의 하기 화학식의 아민/아미드의 존재하에 반응시킴을 포함하는 폴리우레탄의 제조 방법.And reacting the polyol component and the polyisocyanate component in the presence of an effective amount of an amine / amide of the formula: [화학식 2](2)
Figure kpo00023
Figure kpo00023
상기 식에서,In this formula, Q는 CZH2Z+1, 또는 (CH2)nN(R3)kT이고Q is C Z H 2 Z + 1 , or (CH 2 ) n N (R 3 ) k T T는 1가 C1-C4-알킬, 아미노-C1-C4-알킬, 모노-C1-C4-알킬아미노-C1-C4-알킬 또는 디-C1-C4-알킬아미노-C1-C4-알킬기이거나, 또는 T가 부착되는 화학식 2에 나타낸 질소 원자와 함께 고리 내에 6 이하의 탄소 원자 및 화학식 2에 나타낸 질소 원자를 포함하고 C1내지 C4알킬로 치환될 수 있는 시클릭 구조를 형성하는 2가 알킬, 아민 치환 알킬, 알킬아미노알킬 또는 알콕시알킬기이고,T 1 is a C 1 -C 4 - alkyl, amino -C 1 -C 4 - alkyl, mono -C 1 -C 4 - alkylamino, -C 1 -C 4 - alkyl or di -C 1 -C 4 - alkyl, amino -C 1 -C 4 - alkyl, or is taken together with the nitrogen atom shown in formula (2) which T is attached a nitrogen atom shown in the formula (2) and not more than 6 carbon atoms in the ring and optionally substituted with C 1 to C 4 alkyl An amino-substituted alkyl, an alkylaminoalkyl or an alkoxyalkyl group which forms a cyclic structure, k는 0 또는 1이되, T가 1가기이면 k는 1이고, T가 2가기이면 k는 0이고,k is 0 or 1, k is 1 when T is 1, k is 0 if T is 2, R2는 H 또는 CZH2Z+1이고,R 2 is H or C Z H 2Z + 1 , R3은 CZH2Z+1이고,R 3 is C Z H 2Z + 1 , R4는 H이고,R < 4 > is H, R5는 H 또는 CH3이고,R 5 is H or CH 3, n은 2 내지 6이고,n is 2 to 6, z는 1 내지 4이다.and z is 1 to 4.
제1항에 있어서, Q가 R1이고 R1이 CZH2Z+1인 방법.The method of claim 1 wherein Q is R 1 and R 1 is C Z H 2Z + 1 . 제1항에 있어서, n이 2 내지 3이고 z가 1인 방법.2. The method of claim 1, wherein n is 2 to 3 and z is 1. 제3항에 있어서, R1이 메틸인 방법.4. The method of claim 3 wherein R < 1 > is methyl. 제1항에 있어서, R3이 메틸인 방법.2. The method of claim 1 wherein R < 3 > is methyl. 제1항에 있어서, R5 -가 수소인 방법.3. The method of claim 1 wherein R < 5 > is hydrogen. 제1항에 있어서, 아민/아미드가 하기 화학식 4의 구조를 갖는 것인 방법.The process of claim 1, wherein the amine / amide has the structure of Formula 4: [화학식 4][Chemical Formula 4]
Figure kpo00024
Figure kpo00024
제1항에 있어서, 제조되는 폴리우레탄이 엘라스토머인 방법.The process according to claim 1, wherein the polyurethane to be produced is an elastomer. 제1항에 있어서, 제조되는 폴리우레탄이 폴리우레탄 발포체인 방법.The process according to claim 1, wherein the polyurethane to be produced is a polyurethane foam. 제9항에 있어서, 발포체가 성형 가요성 발포체인 방법.10. The method of claim 9, wherein the foam is a molded flexible foam. 제9항에 있어서, 발포체가 강성 발포체인 방법.10. The method of claim 9, wherein the foam is a rigid foam. 제1항에 있어서, 아민/아미드가 폴리올 100부 당 0.02 내지 5부의 양으로 존재하는 것인 방법.The process of claim 1, wherein the amine / amide is present in an amount of from 0.02 to 5 parts per 100 parts of polyol. 제12항에 있어서, 아민/아미드가 하기 화학식 2c의 화합물인 방법.13. The method of claim 12, wherein the amine / amide is a compound of formula (2c) [화학식 2c][Chemical Formula 2c]
Figure kpo00025
Figure kpo00025
제1항에 있어서, 폴리우레탄 제조 동안 연쇄 연장제가 존재하는 방법.The method of claim 1, wherein the chain extender is present during polyurethane production. 제1항에 있어서, 폴리올이 400 내지 1500의 당량 및 약 2.1 내지 3.5의 히드록실기 평균 수 및 60 내지 130의 발포 지수를 갖는 방법.The process of claim 1 wherein the polyol has an equivalent weight of from 400 to 1500 and an average number of hydroxyl groups of from about 2.1 to 3.5 and a foam index of from 60 to 130. 제1항에 있어서, T가 하나 이상의 아민을 가질 수 있는 C1내지 C4알킬기인 방법.The method of claim 1, wherein T is a C 1 to C 4 alkyl group that may have one or more amines. 제1항에 있어서, T가, 그것이 부착되는 질소 원자와 함께 고리 내에 6 이하의 탄소 원자 및 질소 원자를 포함하는 시클릭 구조를 형성하는 2가의 알킬, 아민 치환 알킬, 알킬아미노알킬 또는 알콕시알킬인 방법.2. The compound of claim 1, wherein T is a divalent alkyl, amine substituted alkyl, alkylaminoalkyl or alkoxyalkyl which forms a cyclic structure comprising no more than 6 carbon atoms and nitrogen atoms in the ring with the nitrogen atom to which it is attached Way.
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