KR100353919B1 - 폴리우레탄 제조용 신규 촉매 조성물 - Google Patents

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Abstract

하기 화학식을 갖는 조성물이 제공된다:
여기서, R은 1 내지 20개의 탄소 원자를 가지며 적어도 하나의 1차, 2차 또는 3차 아미노 작용기를 갖는 선형 알킬, 분지쇄 알킬, 시클로알킬, 폴리시클릭 알킬, 알킬아미노알킬 또는 알킬옥시알킬기이다. 상기 조성물은 폴리우레탄 생성에서 촉매로서 유효하다.

Description

폴리우레탄 제조용 신규 촉매 조성물{NEW CATALYST COMPOSITIONS FOR THE PRODUCTION OF POLYURETHANES}
폴리우레탄은 다양한 용도에 유용하다. 예컨대, 폴리우레탄 탄성체(elastomer)는 자동차 부품, 구두창, 및 강도, 유연성, 힘, 마모 저항성 및 충격 흡수성이 필요한 기타의 물질에 사용된다. 또한 폴리우레탄은 코팅 및 유연하면서도 단단한 포옴(foam)에 사용된다.
일반적으로 폴리우레탄은 촉매 존재하에 폴리이소시아네이트와 폴리올의 반응에 의하여 제조된다. 전형적으로 촉매는 트리에틸렌디아민과 같은 작은 분자량의 3차 아민이다.
각종 첨가제 존재하에 폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응을 통하여 폴리우레탄 포옴을 제조한다. 발포제로서 특히 효과적인 첨가제군 중 하나는 클로로플루오로카본(CFC)이다. CFC는 중합과정에서 발열 반응의 결과로서 기화하고 중합 덩어리가 포옴을 형성하게 한다. 그러나, CFC가 성층권의 오존을 고갈시킨다는 사실의 발견은 CFC사용을 제한하는 규정을 낳았다. 따라서, 우레탄 포옴을 생성하기 위한 CFC의 대체재(代替材) 개발에 노력이 기울여져 왔고, 수(水)발포가 중요한 대체재로서 출현하였다. 이 방법에서는, 폴리이소시아네이트와 물의 반응에서 발생되는 이산화탄소로부터 발포가 일어난다. 포옴은 원-샷 방법(one-shot method)에 의해 생성될 수도 있고 또는 전중합체를 형성하고 그 후 촉매 존재하에 물과 전중합체를 반응시켜서 포옴을 생성할 수도 있다. 셀(cell)이 비교적 균일하고 포옴이 예상되는 용도에 좌우되는 특수한 성질, 예컨대 고형 포옴, 반고형 포옴, 및 가요성 포옴을 갖는 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위해서는, 방법에 관계없이 이소시아네이트와 폴리올의 반응(겔화)과 이소시아네이트와 물의 반응(발포) 사이에 균형이 필요하다.
발포 또는 겔화를 선택적으로 촉진시키는 촉매의 능력은 특정 성질을 가진 폴리우레탄 포옴의 생성을 위한 촉매를 선택하는데 중요한 고려사항이다. 촉매가 매우 높은 정도로 발포 반응을 촉진시킨다면, 폴리올과 이소시아네이트의 충분한 반응이 일어나기 전에, 이산화탄소가 방출될 것이다. 이산화탄소는 제제로부터 기포를 형성하여, 포옴의 붕괴를 일으키고, 저질의 포옴을 생성하게 된다. 반대로, 촉매가 아주 강하게 겔화 반응을 촉진시킨다면, 중합이 상당한 정도 일어난 후에 이산화탄소의 실질적 부분이 방출될 것이다. 이 경우에도, 저질의 포옴이 생성되며, 이것들은 고밀도, 깨졌거나 불명확한 셀, 또는 다른 바람직하지 않은 성질을 특징으로 한다. 흔히 겔화 촉매와 발포 촉매는 포옴에서 겔화와 발포의 바람직한 균형을 이루기 위해 함께 사용된다.
3차 아민 촉매는 폴리우레탄의 생성에 사용되어 왔다. 3차 아민 촉매는 발포 (이소시아네이트와 물의 반응에 의해 이산화탄소 발생), 겔화(이소시아네이트와 폴리올의 반응) 둘다 가속화하며, 바람직한 생성물을 생성하기 위하여 발포와 겔화 반응의 균형을 맞추는데 효과적인 것으로 나타났다. 그러나, 폴리우레탄 생성을 위한 촉매로서 사용되는 전형적인 3차 아민은 일반적으로 불쾌한 냄새를 가지며, 많은 것이 저분자량 때문에 높은 휘발성이 있다. 폴리우레탄의 생성과정에서 3차 아민의 방출은 중요한 안전성 및 독성문제를 제기할 것이며, 소비제품으로부터 잔존 아민의 방출은 일반적으로 바람직하지 않다.
낮은 분자량의 3차 아민 촉매의 다양한 대체재가 선행 기술에서 보고되었다. 실례들이 하기에 기재되어 있다.
미국 특허 제 3,073,787호(Krakler, 1963)는 3-디알킬아미노프로피온아미드 및 2-디알킬아미노아세트아미드가 촉매로 사용되는, 이소시아네이트 포옴을 제조하는 개선된 방법을 개시한다.
미국 특허 제4,007,140호 (Ibbotson, 1997)는 폴리우레탄 제조를 위한 적은 냄새를 갖는 촉매로서 N,N'-비스(3-디메틸아미노프로필미노)우레아와 같은 다양한 3차 아민의 사용을 개시한다.
미국 특허 제 4,094,827호 (McEntire,1978)는 폴리우레탄 포옴의 생성시 촉매로서 N,N-비스(디메틸아미노프로필)우레아와 같은 임의의 알킬로 치환된 우레아의 사용을 개시한다.
미국 특허 제4,194,069호(Speranza 등, 1980)는 폴리우레탄을 생성하기 위한 촉매로서 N-(3-디메틸아미노프로필)-N'-(3-모르폴리노프로필)우레아의 사용을 개시한다.
미국 특허 제 4,248,930호(Haas 등, 1981)는 다공성 또는 비다공성 폴리우레탄 수지의 생성을 위한 촉매로서 비스(디메틸아미노-n-프로필)아민과 같은 신규의 3차 아민 화합물을 개시한다.
미국 특허 제4,644,017호(Hass 등, 1987)는 폴리이소시아네이트 첨가 생성물의 생성에서 3차 아민기를 갖는 분산 안정 아미노 알킬 우레아의 사용을 개시한다.
DE 3027796(1982)(Derwent 초록 82-13914E)는 폴리우레탄 포옴의 생성을 위한 디알킬아미노알킬 우레아 촉매의 사용을 개시한다. 폴리우레탄 제조 온도에서 어떠한 냄새도 생성되지 않는다고 보고되었다.
유럽특허 제799,821호(1997)는 폴리우레탄의 형성을 위한, 3-[3-디메틸-아미노프로필]아미노-N,N-디메틸프로판아미드 및 3-[3-디메틸아미노프로필]아미노-N-[3-디메틸아미노프로필]프로판아미드와 같은 아민/아미드 촉매를 개시한다. 이 촉매는 이소시아네이트와의 반응성 때문에 낮은 퇴색(fugitivity)을 나타낸다.
미국 특허 제5,824,711호(Kimock 등, 1998)는 폴리우레탄의 생성을 위한 N,N,N'-트리메틸비스-(아미노에틸)에테르 치환된 우레아 조성물을 개시한다.
미국 특허 제5,874,483호(Savoca 등, 1999)는 폴리우레탄의 생성을 위한 아미노프로필비스(아미노에틸)에테르 조성물을 개시한다.
본 발명은 폴리우레탄의 형성을 위해 반응성 수소를 포함하는 화합물과 유기 폴리이소시아네이트 사이의 반응을 촉매하는데 유용한 신규 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 유기 폴리이소시아네이트가 물과 반응하는 발포 반응, 그리고 유기폴리이소시아네이트가 폴리올과 반응하는 겔화 반응에 특히 효과적인 촉매인 것으로 밝혀졌다. 상기 촉매 조성물은 하기의 식으로 표현된다.
여기서, R은 1 내지 약 20개의 탄소 원자를 가지며 적어도 하나의 1차, 2차, 또는 3차 아미노 작용기, 바람직하게는 3차 아미노기를 갖는 선형 알킬, 분지쇄 알킬, 시클로알킬, 폴리시클릭 알킬, 알킬아미노알킬 또는 알킬옥시알킬기이다. 또한 본 발명은 신규의 촉매 조성물을 사용하여 폴리우레탄을 생성하기 위한 방법에 관한 것이다.
이러한 신규의 촉매는 구조에 따라 예상외의 높은 활성 및 좋은 발포 또는 겔화 선택성을 갖는다. 상기 화합물에서 아미드기의 존재는 반응 중에 촉매가 우레탄에 결합하도록 하여, 최종 생성물로부터 촉매가 방출되지 않는다. 상기 성질은 이러한 물질을 폴리우레탄의 생성, 특히 폴리우레탄 포옴의 생성에 유용하게 만든다.
화학식 I의 화합물은 아크릴아미드에 히드록실 작용성 아민을 친핵성 첨가하여 제조된다. 히드록시 작용성 아민과 아크릴아미드는 약 1:10 내지 약 20:1의 몰비로 반응 혼합물에서 존재하고, 바람직하게는 아크릴아미드 당량 1 내지 2몰 히드록실 아민의 비율로 존재한다. 공기는 아크릴아미드의 유리 라디칼 중합을 억제하기 위해 반응 혼합물을 포화시키는데 사용한다. 반응은 대기압에서 수행하는 것이 바람직하다.
반응은 알칼리 또는 알칼리 토금속 하이드라이드, 히드록시드, 또는 알콕시드와 같은 염기 촉매의 존재하에서 수행된다. 기타의 유용한 촉매는 아릴- 및 알킬-리튬, 칼륨 및 나트륨, 3차 아민 및 금속 아미드를 포함한다. 촉매는 반응물 총중량의 약 0.00005 내지 약 5중량% 사이의 양으로 반응 혼합물내에 존재하고, 바람직하게는 0.0005 내지 0.001중량% 사이의 양으로 존재한다.
반응은 0 내지 100 ℃의 온도범위, 바람직하게는 30 내지 80 ℃ 에서 수행할 수 있다. 반응은 0.1 내지 100시간, 바람직하게는 2 내지 6시간 행해진다.
원칙적으로 단량체 시약을 뱃치(batch) 형식으로 반응시킬 수 있으며, 단계별 첨가에 의해 또는 연속적으로 반응시킬 수 있다. 그러나 합성은 순수한 단량체의 혼합물에서 유리하게 수행되며, 양 반응물의 비활성 용매가 사용될 수 있다. 적절한 용매의 예는 아미드, 할로겐화된 탄화수소, 에스테르 및 에테르이며, 바람직한 용매는 에테르이다.
넓은 범위의 히드록실 작용성 아민이 잠재적으로 아크릴아미드와의 공반응물로서 유용하다. 이러한 화합물의 예는 1-피페리딘에탄올, 1-메틸-2-피페리딘메탄올, 3-히드록실-1-메틸피페리딘, 3-퀴뉴클리디놀, 4-히드록시-1-메틸피페리딘, 1,3-비스(디메틸아미노)-2-프로판올, 1-디메틸아미노-2-프로판올, 1-디에틸아미노-2-프로판올, 및 3-디메틸아미노-1-프로판올을 포함한다.
본 발명에 따른 촉매 조성물은 (1) 이소시아네이트 작용기와 활성 수소 함유 화합물(예컨대, 알콜, 폴리올, 아민 또는 물) 사이의 반응; 특히 폴리우레탄을 만들기 위한 이소시아네이트와 폴리올의 겔화 반응 및 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위해 이산화탄소를 방출하는 이소시아네이트와 물의 발포 반응, 그리고 (2) 폴리이소시아누레이트를 형성하기 위한 이소시아네이트 작용기의 트리머화 (trimerization)를 촉매할 수 있다.
예컨대 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 페닐렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)및 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)를 포함하여 당업계에서 공지된 어떤 적절한 유기 폴리이소시아네이트를 사용하여 폴리우레탄 생성물을 제조한다. 2,4-와 2,6-TDI는 단독으로 또는 함께 그들의 상업적으로 유용한 혼합물로서 특히 적합하다. 다른 적절한 이소시아네이트는 '천연그대로의 MDI'로 상업적으로 알려진 디이소시아네이트의 혼합물이고, 이것은 다른 이성질체이고 유사한 고도의 폴리이소시아네이트와 함께 약 60%의 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트를 포함하는 PAPI로 알려져있다. 폴리이소시아네이트와 폴리에테르 또는 폴리에스테르 폴리올의 부분적으로 미리 반응시킨 혼합물을 포함하는 이들 폴리이소시아네이트의 '전중합체'도 또한 적합하다.
폴리우레탄 조성물의 성분으로 적절한 폴리올의 예는 폴리알킬렌에테르 및 폴리에스테르 폴리올이다. 폴리알킬렌 에테르 폴리올은 폴리(알킬렌 옥시드) 중합체, 예를 들면 폴리(에틸렌 옥시드)와 폴리(프로필렌 옥시드) 중합체 및 디올과 트리올을 포함하는 폴리히드릭 화합물로부터 유래한 말단에 히드록실기를 갖는 공중합체를 포함한다; 예컨대 특히 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-부탄디올,1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 펜타에리트리톨, 글리세롤, 디글리세롤, 트리메틸올프로판 및 유사한 낮은 분자량 폴리올을 들 수 있다.
본 발명의 실행시, 단일의 높은 분자량의 폴리에테르 폴리올을 사용할 수 있다. 또한 2작용성 또는 3작용성 물질 및/또는 다른 분자량 또는 다른 화학 조성의 물질들의 혼합물과 같은 높은 분자량의 폴리에테르 폴리올의 혼합물을 사용할 수도 있다.
유용한 폴리에스테르 폴리올은, 디카르복실산과 과량의 디올의 반응, 예컨대 아디프산과 에틸렌 글리콜이나 부탄디올의 반응, 또는 프로필렌글리콜과 카프로락톤과 같은 과량의 디올과 락톤의 반응에 의해 생성된 것들을 포함한다.
폴리에테르와 폴리에스테르 폴리올에 추가하여, 마스터뱃치 또는 미리 섞은 조성물은 자주 중합체 폴리올을 포함한다. 변형에 대한 포옴의 저항성을 증가시키기 위하여, 즉 포옴의 무게 견딤 성질을 증가시키기 위하여, 폴리우레탄 포옴에 중합체 폴리올을 사용한다. 최근에 중합체 폴리올의 두 개의 다른 형태가 무게 견딤성질을 증진시키기 위하여 사용된다. 그라프트 폴리올로 나타내는 제 1형태는, 비닐 단량체가 그라프트 공중합된 트리올로 구성된다. 스티렌과 아크릴로니트릴은 유용하게 선택되는 단량체이다. 제 2형태, 즉 폴리우레아 개질 폴리올은 디아민과 TDI의 반응으로 형성되는 폴리우레아 분산을 포함하는 폴리올이다. TDI가 과량으로 사용되기 때문에, 일부 TDI는 폴리올과 폴리우레아와 모두 반응할 수 있다. 이러한 중합체 폴리올의 제 2형태는 폴리올에서 TDI와 알카놀아민을 그 자리에서 중합시켜서 형성된 PIPA폴리올이라고 하는 변형체를 가진다. 무게 견딤 성질의 필요성에 따라 중합체 폴리올은 마스터뱃지의 폴리올 부분의 20-80%을 포함할 수 있다.
폴리우레탄 포옴 제제에서 발견되는 다른 일반적인 시약은 에틸렌글리콜 및 부탄디올과 같은 사슬 연장제, 디에탄올아민, 디이소프로판올아민, 트리에탄올아민 및 트리프로판올아민과 같은 가교제; 물, 메틸렌 클로라이드, 트리클로로플루오로메탄 등과 같은 발포제; 실리콘과 같은 셀 안정제(cell stabilizer)를 포함한다.
촉매 조성물의 촉매적 유효량을 폴리우레탄 형성에 사용한다. 촉매 조성물의 적정량은 폴리올 100부당 약 0.01부 내지 10부(phpp;parts per hundred parts polyol) 범위가 된다. 바람직한 양은 0.05내지 1.0phpp 범위이다.
촉매 조성물은 우레탄 기술에서 잘 알려진 다른 3차 아민, 오르가노틴(organotin) 및 카르복실레이트 우레탄 촉매와 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 적절한 겔화 촉매는 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸-아민, 트리옥틸아민, 디에틸 시클로헥실아민, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, N-옥타데실모르폴린(N-코코모르폴린), N-메틸디에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N'-비스(2-히드록시프로필)피페라진, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌-디아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,3-프로판디아민, 트리에틸렌디아민(1,4-디아자-비시클로[2.2.2]옥탄), 1,8-디아자비시클로(5.4.0)운데센-7,1,4-비스(2-히드록시프로필)-2-메틸피페라진, N,N'-디메틸벤질아민, N,N-디메틸시클로헥실아민, 벤질트리에틸암모늄 브로마이드, 비스(N,N-디에틸아미노에틸)아디페이트, N,N-디에틸벤질아민, N-에틸헥사메틸렌아민, N-에틸피페리딘, 알파-메틸벤질디메틸아민, 디메틸헥사데실아민, 디메틸세틸아민 등을 포함하지만, 이것들에 제한되지 않는다. 적절한 발포 촉매는 비스(디메틸아미노에틸)에테르, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 2-[N-(디메틸아미노에톡시에틸)-N-메틸아미노]에탄올 등을 포함하지만, 이것들에 제한되지 않는다.
하기는 본 발명에 따른 촉매 조성물과 같은 촉매를 포함하는 1-3 lb/ft3(16-48㎏/㎥)밀도의 일반적인 폴리우레탄 가요성 포옴 제제(예컨대, 자동차의 좌석에 사용되는 폼)이다.
성분 중량부
폴리올 20-100
중합체 폴리올 80-0
실리콘 계면활성제 1-2.5
발포제(예, 물) 2-4.5
가교제 0.5-2
촉매 0.2-2
이소시아네이트 지수 70-115*
*이소시아네이트 지수=(몰 이소시아네이트/몰 활성 수소)×100
본 발명은 하기의 실시예에 의해 더욱 명백해질 것이며, 하기의 실시예는 본 발명을 순수하게 예시하기 위한 것이다.
< 실시예 >
실시예 1
3-{2-[(2-디메틸아미노 에틸)메틸아미노]에톡시}프로피온아미드의 제조
50㎖의 목이 3개인 둥근 바닥 플라스크는 다음 장치들을 구비하였다: 자석 교반기, 환류 응축기, 공기 버블러, 및 온도 조절되는 오일 배쓰(oil-bath). 플라스크에 7.3g의 2-{[2-(디메틸아미노)에틸]메틸아미노}에탄올을 넣었다. 교반하면서 0.014g의 나트륨 하이드라이드를 2-{[2-(디메틸아미노)에틸]메틸아미노}에탄올에 조심스럽게 첨가하였다. 3.55g의 아크릴아미드를 첨가하기 전에 혼합물을 일정한 속도로 2분간 교반하였다. 아크릴아미드의 첨가 후에 반응 혼합물을 50℃에서 6시간동안 교반하였다. 혼합물을 주위온도로 냉각시켰다. 농축 황산 0.034g을 첨가하여 생성 혼합물을 중화시켰다. 셀리트(Celite) 층을 통해 생성 혼합물을 여과시켰다. 여과액을 포옴 이용을 위해 수거하였다. 정량1H NMR은 생성물의 순도가 94%임을 보여주었다.
실시예 2
3-{2-{[2-(2-디메틸아미노 에톡시)에틸]메틸아미노}에톡시}프로피온아미드의 제조
50㎖의 목이 3개인 둥근 바닥 플라스크는 다음 장치들을 구비하였다: 자석 교반기, 환류 응축기, 공기 버블러 및 온도 조절되는 오일 배쓰. 플라스크에 19.0g의 2-{[2-(2-디메틸아미노 에톡시)에틸]메틸아미노}에탄올을 첨가하였다. 교반하면서 0.03g의 나트륨 하이드라이드를 2-{[2-(2-디메틸아미노에톡시)에틸]메틸아미노}에탄올 용액에 조심스럽게 첨가하였다. 7.10g의 아크릴아미드를 첨가하기 전에, 혼합물을 일정한 속도로 2분간 교반하였다. 아크릴아미드의 첨가후에, 반응 혼합물을 55℃에서 6시간동안 교반하였다. 혼합물을 주위온도에서 냉각시키고, 농축 황산 0.08g으로 중화시켰다. 셀리트(Celite) 층을 통해 결과적인 혼합물을 여과시켰다. 여과액을 더 이상의 정제없이 포옴 이용을 위해 수거하였다. 정량1H NMR은 생성물의 순도가 94%임을 보여주었다.
실시예 3
3-[2-(디메틸아미노)에톡시]프로피온아미드의 제조
100㎖의 목이 3개인 둥근 바닥 플라스크는 다음 장치들을 구비하였다: 자석 교반기, 환류 응축기, 공기 버블러, 및 온도 조절되는 오일 배쓰. 플라스크에 22.25g의 2-디메틸아미노 에탄올을 넣었다. 교반하면서 0.05g의 나트륨 하이드라이드를 2-디메틸아미노 에탄올 용액에 조심스럽게 첨가하였다. 일정한 속도로 2분간 교반한 후, 17.75g의 아크릴아미드를 첨가하였다. 반응 혼합물을 45℃에서 6시간동안 교반하였다. 혼합물을 주위온도로 냉각시키고 농축 황산 0.11g로 중화시켰다. 셀리트(Celite) 층을 통해 결과적인 혼합물을 여과하였다. 여과액을 포옴 이용을 위해 수거하였다. 정량1H NMR은 생성물의 순도가 ~90%임을 보여주었다. 생성물을 감압 증류에 의해 더 정제할 수 있다. 135℃/1㎜Hg에서 수거된 분획은 무색의 바늘모양 결정을 제공한다(60% 수율, >96% 순도).
실시예 4
3-{2-[(2-디메틸아미노)에톡시]에톡시}프로피온아미드의 제조
100㎖의 목이 3개인 둥근 바닥 플라스크는 다음 장치들을 구비하였다: 자석 교반기, 환류 응축기, 공기 버블러, 및 온도 조절되는 오일 배쓰. 플라스크에 26.6g의 2-[2-(디메틸아미노)에톡시]에탄올을 넣었다. 교반하면서 0.05g의 나트륨 하이드라이드를 2-[2-(디메틸아미노)에톡시]에탄올 용액에 조심스럽게 첨가한다. 일정한 속도로 2분간 교반한 후, 14.2g의 아크릴아미드를 첨가하였다. 반응 혼합물을 55℃에서 6시간동안 교반하였다. 혼합물을 주위 온도로 냉각시키고, 농축 황산 0.11g으로 중화시켰다. 셀리트(Celite) 층을 통해 결과적인 혼합물을 여과하였다. 생성물은 감압 증류에 의해 더 정제되었다. 130℃/1㎜Hg에서 수거된 분획은 29.5g의 옅은 황색 액체를 제공하였다(72% 수율, >96% 순도).
하기의 실시예에서는 하기의 혼합전(premix) 제제를 사용하여 통상의 방법으로 폴리우레탄 포옴을 제조하였다:
혼합전 제제(premix formulation)
성분 중량부
E-648(에틸렌 옥시드가 끝에 붙은 폴리에테르 폴리올, 아코(Arco)에서 판매됨) 60
E-519(스티렌-아크릴로니트릴 공중합체로 채워진 폴리에테르 폴리올, 아코에서 판매됨) 40
DabcoDC-5043(에어 프로덕트 앤드 케미컬 에 의해 판매되는 실리콘 계면활성제) 1.5
디에탄올아민 1.75
물 3.25
TDI 80(80중량% 2,4-TDI와 20중량% 2,6-TDI의 혼합물) 106(이소시아네이트 지수)
각각의 포옴에 있어서, 32온즈(951㎖) 종이컵 내에서 상기의 혼합전 물질 202g 위에 촉매를 첨가하고, 혼합물을 2인치(5.1㎝) 지름의 교반패들을 구비한 오버헤드 교반기를 사용하여 5000RPM으로 20초간 혼합하였다. TDI 80을 충분히 첨가하여 105지수 포옴을 만들었다[지수=(몰 이소시아네이트/몰 활성 수소)×100]. 또한 혼합물을 동일한 오버헤드 교반기을 사용하여 5초간 잘 혼합하였다. 스탠드에 놓여진 128온즈(3804㎖) 종이컵의 바닥에 구멍을 통해 32온즈 컵을 떨어뜨렸다. 구멍은 32온즈 컵의 가장자리가 걸리는 크기였다. 포옴 용기의 총부피는 160온즈(4755㎖)였다. 포옴 형성 공정의 마지막에 포옴은 이 부피에 가까워졌다. 혼합 컵(TOC1)의 꼭대기, 128온즈 컵의 꼭대기(TOC2)에 도달하는 시간, 그리고 최대 포옴 높이를 기록하였다.
실시예 5
겔화 촉매로서 3-{2-[(2-디메틸아미노 에틸)메틸아미노]에톡시}프로피온아미드(실시예1)를 사용한 포옴의 제조
촉매 TOC1(초) TOC2(초) 총 높이(초) 포옴 높이(mm)
0.25pphp다브코 33LVa/0.10 pphp 다브코 비엘-11b 12.74 44.02 127.27 409.05
0.33pphp 실시예1 촉매/0.10pphp 다브코 비엘-11 12.11 43.19 131.99 411.42
a겔화 촉매; 디프로필렌 글리콜 중의 트리에틸렌 디아민 33중량%
b발포 촉매; 디프로필렌 글리콜 중의 비스(N,N-디메틸아미노에틸)에테르 70중량%
실시예 6
발포 촉매로서 3-{2-[2-(2-디메틸아미노 에톡시)에틸]메틸아미노}에톡시}프로피온아미드(실시예2)를 사용한 포옴의 제조
촉매 TOC1(초) TOC2(초) 총 높이(초) 포옴 높이(mm)
0.25pphp다브코 33LV/0.10pphp 다브코 비엘-11b 13.33 45.62 122.47 409.50
0.25pphp 다브코 33LV/0.225pphp 실시예2 촉매 14.08 48.02 125.16 408.62
실시예 7
겔화 촉매로서 3-[2-(디메틸아미노)에톡시]프로피온아미드(실시예3)를 사용한 포옴의 제조
촉매 TOC1(초) TOC2(초) 총 높이(초) 포옴 높이(mm)
0.25pphp다브코 33LV/0.10pph다브코 비엘-11 12.30 42.54 119.14 411.26
0.40pphp 실시예3 촉매/0.10pphp 다브코 비엘-11 11.27 42.13 129.53 408.95
실시예8
겔화 촉매로서 3-{2-[(2-디메틸아미노)에톡시]에톡시}프로피온아미드(실시예4)를 사용한 포옴의 제조
촉매 TOC1(초) TOC2(초) 총 높이(초) 포옴 높이(mm)
0.25pphp다브코 33LV/0.10pphp다브코 비엘-11 12.30 42.54 119.14 411.26
0.36pphp 실시예4 촉매/0.10pphp 다브코 비엘-11 11.27 42.13 131.24 405.96
실시예 5 내지 8을 통해 본 발명의 조성물이 겔화 촉매 또는 발포 촉매로서 매우 효과적일 수 있음을 보여준다.
본 발명의 신규 조성물은 유기 폴리이소시아네이트가 물과 반응하는 발포 반응, 그리고 유기 폴리이소시아네이트가 폴리올과 반응하는 겔화 반응에 특히 효과적인 촉매이다. 이러한 신규의 촉매는 구조에 따라 높은 활성 및 좋은 발포 또는 겔화 선택성을 갖는다. 상기의 성질은 특히 폴리우레탄 포옴의 생성에 유용하게 만든다.

Claims (11)

  1. 하기의 화학식을 갖는 조성물:
    여기서, R은 1 내지 20개의 탄소 원자를 가지며 적어도 하나의 1차, 2차, 또는 3차 아미노 작용기를 갖는 선형 알킬, 분지쇄 알킬, 시클로알킬, 폴리시클릭 알킬, 알킬아미노알킬, 또는 알킬옥시알킬기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    R이 3차 아미노 작용기를 1개 이상 갖는 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    R이 2-[(2-디메틸아미노에틸)-메틸아미노]에틸, 2-{[2-(2-디메틸아미노에톡시)에틸]-메틸아미노}에틸, 2-(디메틸아미노)에틸, 및 2-[(2-디메틸아미노)에톡시]-에틸로 구성된 군에서 선택되는 조성물.
  4. 하기 화학식을 갖는 화합물의 촉매적 유효량의 존재하에서 반응성 수소를 갖는 화합물과 유기 폴리이소시아네이트를 반응시키는 것을 포함하는 폴리우레탄 제조 방법:
    상기 화학식에서 R은 1 내지 20개의 탄소 원자를 가지며 적어도 하나의 1차, 2차 또는 3차 아미노 작용기를 갖는 선형 알킬, 분지쇄 알킬, 시클로알킬, 폴리시클릭 알킬, 알킬아미노알킬, 또는 알킬옥시알킬기이다.
  5. 제4항에 있어서,
    반응성 수소를 갖는 화합물이 폴리올인 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    R이 3차 아미노 작용기를 1개 이상 갖는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    R이 2-[(2-디메틸아미노에틸)-메틸아미노]에틸, 2-{[2-(2-디메틸아미노에톡시)에틸]-메틸아미노} 에틸, 2-(디메틸아미노)에틸, 및 2-[(2-디메틸아미노)에톡시]-에틸, 2-[(2-디메틸아미노에틸)메틸아미노]-에틸로 구성된 군에서 선택되는 방법.
  8. 하기 화학식을 갖는 화합물을 포함하는 촉매 조성물 및 발포제의 존재하에서 폴리올과 유기 폴리이소시아네이트를 반응시키는 것을 포함하는 폴리우레탄 포옴을 제조하는 방법:
    상기 화학식에서 R은 1 내지 20개의 탄소 원자를 가지며 적어도 하나의 1차, 2차 또는 3차 아미노 작용기를 갖는 선형 알킬, 분지쇄 알킬, 시클로알킬, 폴리시클릭 알킬, 알킬아미노알킬, 또는 알킬옥시알킬기이다.
  9. 제8항에 있어서,
    발포제가 물인 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    R이 3차 아미노 작용기를 1개 이상 갖는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    R이 2-[(2-디메틸아미노에틸)-메틸아미노]에틸, 2-({[2-(2-디메틸아미노에톡시)에틸]-메틸아미노} 에틸, 2-(디메틸아미노)에틸, 및 2-[(2-디메틸아미노)에톡시]-에틸로 구성된 군에서 선택되는 방법.
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