KR102218225B1 - 담색 tdi-폴리이소시아네이트를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 우레탄 기를 포함하며 톨루일렌 디이소시아네이트를 기재로 하는 폴리이소시아네이트, 그의 제조 방법, 및 일성분 및 이성분 폴리우레탄 코팅에서의 폴리이소시아네이트 성분으로서의 그의 용도에 관한 것이다.

Description

담색 TDI-폴리이소시아네이트를 제조하는 방법 {METHOD FOR PRODUCING LIGHT-COLOURED TDI-POLYISOCYANATES}
본 발명은, 우레탄 기를 포함하며 톨루일렌 디이소시아네이트를 기재로 하는 폴리이소시아네이트, 그의 제조 방법, 및 일성분 및 이성분 폴리우레탄 코팅에서의 폴리이소시아네이트 성분으로서의 그의 용도에 관한 것이다.
우레탄 기를 포함하며 저분자량 폴리히드록시 화합물 및 톨루일렌 디이소시아네이트 (TDI)를 기재로 하는 폴리이소시아네이트는 오랜 기간 동안 공지되었고, 예를 들어 독일 특허 명세서 DE 870 400, 953 012 및 DE 1 090 196에 기재되어 있다. 이러한 제품은 폴리우레탄 코팅 분야, 특히 목재의 코팅, 및 접착제 부문에서 매우 중요하다. 상업적 제품은 오늘날 폴리히드록시 화합물을 5- 내지 10-배 몰량의 톨루일렌 디이소시아네이트와 반응시키고, 이어서 과량의 출발 디이소시아네이트를 증류에 의해, 바람직하게는 박막 증발기에서 제거함으로써 제조된다. 상기 방법은 예를 들어 DE-PS 1 090 186 또는 US-PS 3,183,112에 기재되어 있다. EP 0 546 399에서는, 에테르 및 우레탄 기를 포함하며 폴리히드록시 폴리에테르 및 0.1% 미만의 유리 TDI 함량을 갖는 톨루일렌 디이소시아네이트를 기재로 하는 폴리이소시아네이트를 청구하고 있다. 그러나, 이러한 방식으로 제조된 선행 기술의 폴리이소시아네이트는, 대부분의 방향족 폴리이소시아네이트와 마찬가지로, 지방족 코팅 폴리이소시아네이트에 비해 상당히 더 강한 고유 색을 갖는다는 근본적 단점을 갖는다. 이러한 고유 색 때문에, 이들은 특히 최근 더 많은 수요가 있는 더 옅은 목재 유형의 코팅에 있어서 제한된 정도로만 사용될 수 있는데, 이는 그로 코팅된 부품은 더 어두운 색으로 보이며, 코팅 전에는 단지 미묘했던 그의 결이 코팅 후에 거의 식별불가능하기 때문이다.
사용되는 TDI의 고유 색 및 담색의 TDI의 불충분한 순도 둘 다는, 빈번히 변색된 폴리이소시아네이트를 초래하였다. 따라서, 담색 방향족 폴리이소시아네이트가 제조되게 할 수 있는 TDI 등급을 제조하고자 하는 시도가 적지 않았다. 예를 들어, EP 1 413 571은 미정제 TDI 용액을 20% 미만의 고체 함량을 갖도록 미리 농축시킨 다음, 분할벽 증류 칼럼에서 분별증류함으로써, 적어도 99.5%의 TDI 함량 및 200 중량ppm 미만의 용매 및/또는 염소화된 방향족 탄화수소, 100 중량ppm 미만의 가수분해성 염소 및 40 중량ppm 미만의 산을 갖는 생성물 분획을 수득하는 방법을 기재하고 있다. US-PS 6,900,348 또는 대응특허인 EP 1 187 808에는, 50 ppm 미만의 브로민 함량을 갖는 포스겐을 사용하여 더 옅은 색인 디페닐메탄 디이소시아네이트를 수득할 수 있는 것으로 기재되어 있다. EP 0 816 333은 용매를 분리하기 전에, 미정제 용액을 수소로 처리함으로써 TDI의 색을 저감시키는 방법을 청구하고 있다.
TDI를 제조하는데 사용되는 톨루일렌 디아민 (TDA)의 특수한 전처리가 또한 TDI 색의 감소를 초래할 수 있다. 예를 들어, EP 1 864 969는, 더 옅은 색인 TDI를 제조하는 방법이며, 여기서 그를 위해 포스겐화에 사용되는 TDA가 100 중량%의 TDA를 기준으로 하여 0.1 중량% 미만의 알킬화된 시클릭 케톤을 포함하는 것인, 방법을 청구하고 있다. US-PS 5,872,278 또는 대응특허인 EP 0 866 057에는, 포스겐과의 반응 전에, 사용되는 아민을 루이스 및/또는 브뢴스테드 산 중심을 함유하는 고체로 처리하는 방법이 기재되어 있다. 이때 수득되는 이소시아네이트는 처리되지 않은 아민을 사용하여 제조된 이소시아네이트보다 더 옅은 색을 갖는다.
이들 비교적 매우 복잡한 방법은 더 큰 순도 및 더 옅은 색을 갖는 TDI 등급의 제조를 가능하게 함에도 불구하고, 그에는 그들의 제조 동안 어떠한 부수적인 성분이 폴리이소시아네이트의 여전히 불충분한 변색 방지성의 원인이 되는지, 및 어떻게 이러한 변색을 충분한 정도로 방지할 수 있을지에 대해 제시되지 않았다. 따라서, 담색 방향족 코팅 폴리이소시아네이트에 대한 시급한 요구가 여전히 존재한다.
본 발명의 목적은 우레탄 기를 포함하며 톨루일렌 디이소시아네이트를 기재로 하는 담색 폴리이소시아네이트를 제조할 수 있는 방법을 모색하는 것이었다.
하기에 더욱 상세히 기재된 방법을 사용하여 상기 목적을 달성하는 것이 가능하였다.
본 발명은 저분자량 폴리히드록시 화합물을 5 내지 10배의 양의 TDI와 반응시킨 다음, 과량의 TDI를 바람직하게는 진공 하의 박막 증류에 의해 제거함으로써, 톨루일렌 디이소시아네이트를 기재로 하는 담색 폴리이소시아네이트를 제조할 수 있으며, 여기서 사용되는 TDI는 5 중량ppm 미만의 2-클로로-6-이소시아네이토-메틸시클로헥사디엔 (CIMCH) 함량을 갖는다는 놀라운 관찰을 기반으로 한다. 이러한 맥락에서 담색은, 이렇게 제조된 폴리이소시아네이트가 DIN EN 1557을 기준으로 하여 측정시에 50 헤이즌(Hazen) 미만, 바람직하게는 30 헤이즌 미만, 특히 바람직하게는 25 헤이즌 이하의 APHA 색 지수를 가짐을 의미한다.
CIMCH는 다양한 비로 TDI에 존재할 수 있는 3가지 이중 결합 이성질체의 형태로 존재할 수 있다. 이들은 예를 들어 사용되는 TDA에 함유된 1-아미노-2-메틸-시클로헥산온으로부터 TDI 제조에서 형성되고, 이는 또한 TDA의 부분적 핵 수소화 및 물에 의한 아미노 관능기의 치환에 의해 디니트로톨루엔 (DNT)으로부터의 TDA의 제조에서 형성될 수 있다. 케토 관능기는 톨루엔의 니트로화에 의해 DNT의 제조에서의 산화성 공격에 의해 미리 비례적으로 도입될 수 있으며, 먼저 니트로크레졸이 형성되고, 이는 이어서 후속 수소화에서 상기 기재된 1-아미노-메틸-2-시클로헥산온을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명은 사용되는 톨루일렌 디이소시아네이트가 5 중량ppm 미만의 2-클로로-6-이소시아네이토-메틸시클로헥사디엔 (CIMCH) 함량을 갖는 것을 특징으로 하는, 유기 폴리히드록시 화합물을 과량의 톨루일렌 디이소시아네이트와 반응시킨 다음, 과량의 미반응 톨루일렌 디이소시아네이트를 증류에 의해 제거함으로써, 50 헤이즌 미만의 APHA 색 지수를 갖는 담색 폴리이소시아네이트를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 수득가능한 50 헤이즌 미만의 APHA 색 지수를 갖는 담색 폴리이소시아네이트, 및 폴리우레탄 코팅, 특히 이성분 폴리우레탄 코팅에서의 폴리이소시아네이트 성분으로서의 그의 용도를 제공한다.
본 발명에 따른 방법을 위한 출발 물질은 톨루일렌 디이소시아네이트 및 저분자량 폴리히드록시 화합물이다.
톨루일렌 디이소시아네이트로서, 특히 2,4-톨루일렌 디이소시아네이트, 및 2,4-톨루일렌 디이소시아네이트와, 혼합물 기준으로 35 중량% 이하의 2,6-톨루일렌 디이소시아네이트와의 상업적 혼합물이 고려되며, 이는 5 중량ppm 미만, 바람직하게는 3 중량ppm 이하의 2-클로로-6-이소시아네이토-메틸시클로헥사디엔 (CIMCH) 함량을 갖는다. 이러한 TDI 등급은 예를 들어, EP 1 413 571 B1에 기재된 바와 같이, 미리 농축된 미정제 TDI 용액으로부터 분할벽 증류 칼럼을 사용하는 증류에 의해 2-클로로-6-이소시아네이토-메틸시클로헥사디엔을 의도적으로 제거함으로써 수득될 수 있다. 그러나 TDA의 기체 상 포스겐화에 의해 제조되고 2-클로로-6-이소시아네이토-메틸시클로헥사디엔 함량이 검출 한계 미만인 톨루일렌 디이소시아네이트가 특히 바람직하다. 이러한 등급의 톨루일렌 디이소시아네이트는 예를 들어 중국의 카오징 현장에서 생산되는 바이엘 머티리얼 사이언스 아게(Bayer Material Science AG)로부터 입수가능하다.
2-클로로-6-이소시아네이토-메틸시클로헥사디엔 성분의 분명한 특성화를 위해 2가지 독립적인 분석 방법이 사용되어 왔다. 기체 크로마토그래피 기술에 의해, 약 80 중량%의 2,4 함량을 갖는 상이한 톨루일렌 디이소시아네이트 등급이 부수적인 성분의 스펙트럼에서의 그들의 차이점에 대해 시험하였다. 후속적인 결합된 기체 크로마토그래피-질량 분광분석법에 의해, 169 g/mol의 분자량이 3종의 이제까지 공지되지 않은 화합물 (2종의 이성질체를 포함하는 CIMCH)에 배정되었다. 통상의 기술자에게 공지된 방식의 분해로부터 추가의 구조에 관한 정보를 얻는 것이 가능하였다. 복잡한 핵 공명 분광분석 실험 (1H-NMR, 1H-COSY, 1H-, 1H-TOCSY 및 1H-, 13C-HMBC)을 사용하여, 하기에 나타낸 구조가 m/z 169를 갖는 3종의 성분인 것으로 배정될 수 있었다.
Figure 112015087558968-pct00001
의도적인 방법의 개발에 의해, 휴렛 패커드(Hewlett Packard)로부터의 HP 시리즈 6890 기체 크로마토그래프에서 마슈레-나겔(Macherey-Nagel)로부터 옵티마(Optima) 5 HT 칼럼 (60 m 길이, 0.25 mm 내경, 0.25 μm 필름 두께)을 사용하는 기체 크로마토그래피-스펙트럼에 의해, CIMCH의 이성질체의 검출 한계를 1 중량ppm으로 설정하는 것이 가능하였다.
본 발명에 따른 방법에 사용될 저분자량 폴리히드록시 화합물로서, 62 내지 146의 분자량을 갖는 2가 내지 4가 알콜, 및/또는 그로부터 에틸렌 옥시드 및/또는 프로필렌 옥시드의 첨가에 의해 제조된 폴리에테르 폴리올이 순수한 형태로 또는 임의의 혼합물 형태로 사용된다.
2가 내지 4가 알콜로서, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,6-헥산디올, 2-에틸헥산디올, 글리세롤, 트리메틸올프로판 및 펜타에리트리톨이 고려된다.
적합한 폴리에테르 폴리올은 106 내지 600, 바람직하게는 106 내지 470의 히드록실 기 함량 및 히드록실 관능성으로부터 계산가능한 분자량을 갖는다. 폴리에테르 디올 및 폴리에테르 트리올이 바람직하게 사용된다. 이들 폴리에테르 폴리올은 적합한 이관능성 내지 사관능성 출발 분자 또는 출발 분자의 적합한 혼합물의 알콕실화에 의해 그 자체로 공지된 방법으로 수득될 수 있으며, 알콕실화에서 특히 프로필렌 옥시드 및/또는 에틸렌 옥시드가, 임의로 혼합물로 임의의 원하는 순서로 연속적으로 사용된다. 상기 언급된 2가 내지 4가 알콜이 출발 분자로서 바람직하게 사용된다. 트리메틸올프로판 및 디에틸렌 글리콜의 혼합물이 가장 특히 바람직하게 사용된다.
본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해, 폴리히드록시 화합물을 40 내지 140℃, 바람직하게는 70 내지 110℃의 온도에서 톨루일렌 디이소시아네이트와 반응시킨다. 반응물의 양은 일반적으로 4:1 내지 20:1, 바람직하게는 5:1 내지 10:1의 NCO/OH 당량비에 상응한다.
예비중합 후, 과량의 미반응 톨루일렌 디이소시아네이트를 100 내지 180℃, 바람직하게는 120 내지 160℃에서 진공 박막 증류에 의해 제거한다. 본 발명에 따른 폴리이소시아네이트는 이렇게 하여 경질 내지 반-경질 수지의 형태로 수득된다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 폴리이소시아네이트는 폴리이소시아네이트 혼합물이며, 겔 크로마토그래피에 의한 그의 분석은 다수의 폴리이소시아네이트 성분의 동시 존재를 나타내고, 그의 조성 및 관능성은 사용되는 히드록시 화합물 및 예비중합에 존재하는 TDI 과량에 의존한다. 각 경우에 주 생성물은 그의 관능성에 상응하는 수의 TDI 분자를 갖는 개별 히드록시 화합물의 반응에 의해 형성된 "단량체성" 우레탄이다. 그러나, 더 높은 분자량을 가지며 2개 이상의 폴리히드록시 분자를 포함할 수 있는 올리고머성 우레탄이 추가로 또한 존재하며, 더 높은 분자량 올리고머의 상대적 비율은 예비중합에서 TDI 과량이 증가함에 따라 하락한다. 주 성분의 관능성은 사용되는 폴리히드록시 성분의 관능성에 상응하여, 따라서 2, 3 또는 4이며, 각 경우에 부수적인 성분으로 존재하는 올리고머는 더 높은 관능성을 갖는다. 이소시아네이트 함량 및 겔 크로마토그래피에 의해 결정된 분자량으로부터 산출될 수 있는, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 생성물의 평균 관능성은 2.0 내지 4.0, 바람직하게는 2.5 내지 3.5, 가장 특히 바람직하게는 2.8 내지 3.2이다. 겔 크로마토그래피에 의한 결정은 휴렛 패커드로부터의 HP 1100 유형의 겔 크로마토그래프를 사용하여 수행되었다. 이를 위해 폴리스티렌 표준 및 THF를 용리액으로 사용하는 마슈레 앤드 나겔로부터의 4중 칼럼 조립체 (2 뉴클레오겔(Nucleogel)-100 및 2 뉴클레오겔-50 + 뉴클레오겔-10 프리칼럼)가 35℃에서 사용되었다.
본 발명에 따라 제조되는 폴리이소시아네이트는 일반적으로 유기 용매 중 용액의 형태로 사용된다. 적합한 용매는 예를 들어 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메톡시프로필 아세테이트, 톨루엔, 이성질체성 크실렌과 같은 공지의 코팅 용매, 및 ®솔벤트 나프타(Solvent Naphtha) 또는 ®솔베소(Solvesso)와 같은 상업적 용매, 또는 이러한 용매의 혼합물이다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 폴리이소시아네이트는 일성분 및 이성분 폴리우레탄 코팅을 위해 가치있는 원료이다. 이들 폴리이소시아네이트를 위한 특히 바람직한 사용 분야는 이성분 폴리우레탄 코팅에서의 폴리이소시아네이트 성분으로서의 그의 용도이다. 상기 바람직한 용도를 위해 바람직한 본 발명에 따른 폴리이소시아네이트를 위한 반응물은, 폴리히드록시 폴리에스테르 및 폴리에테르, 폴리히드록시 폴리아크릴레이트 및 임의로 폴리우레탄 코팅 기술에 그 자체로 공지된 저분자량 다가 알콜이다.
특히 폴리케티민 또는 옥사졸리딘으로서의 차단된 형태인 폴리아민이 또한 본 발명에 따른 방법을 위해 고려될 수 있는 반응물이다. 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 폴리이소시아네이트 및 상기 언급된 반응물이 이성분 폴리우레탄 코팅의 제조에 사용되는 비는 일반적으로, 이소시아네이트 기당 0.8 내지 3.0개, 바람직하게는 0.9 내지 1.1개의 이소시아네이트 기에 대해 반응성인 기가 존재하도록 선택된다.
사용되는 폴리히드록시 성분의 선택에 따라, 이성분 폴리우레탄 코팅 조성물은 상이한 가사 수명을 가질 수 있다. 특히 신속 경화가 요구되는 경우에, 이소시아네이트 화학에서 통상적인 촉매, 예를 들어 트리에틸아민, 피리딘, 메틸피리딘, 벤질디메틸아민, N,N'-디메틸피페라진과 같은 아민, 또는 염화철(III), 염화아연, 아연 2-에틸카프로에이트, 주석(II) 2-에틸카프로에이트, 디부틸주석(IV) 디라우레이트 또는 몰리브덴 글리콜레이트와 같은 금속 염이 공동으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 폴리이소시아네이트를 결합제로서 포함하는 일성분 폴리우레탄 코팅, 및 특히 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 폴리이소시아네이트를 가교제로서 포함하는 이성분 폴리우레탄 코팅은, 경질이지만 여전히 탄성이며 높은 내마모성과 매우 다양한 기재에 대해 탁월한 접착성을 갖는 코팅 필름으로 이어진다. 또한, 코팅 필름은 그의 매우 낮은 변색에 의해 식별되어, 그로 코팅된 옅은 목재 유형의 결도 명백하게 보여질 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 폴리이소시아네이트를 결합제로서 또는 경화제로서 포함하는 폴리우레탄 코팅은, 당연히 코팅 기술에 통상적인 보조 물질 및 첨가제, 예컨대 안료, 유동 보조제, 충전제 등을 포함할 수 있다.
실시예
하기 실시예에서, 모든 백분율은 중량 기준이다. 하기 방법을 사용하여 수득된 생성물을 특성화하였다:
실시예 및 비교 실시예에 기재된 수지의 NCO 함량은 DIN EN ISO 11 909에 따른 적정에 의해 결정되었다.
동적 점도는 23℃에서 안톤 파르(Anton Paar)로부터의 레오랩(Reolab) QC 점도계를 사용하여 1 내지 1600 1/s 범위의 전단 속도에서 DIN 측정 바디 125를 사용하여 DIN 3219에 따라 측정되었다.
잔류 단량체 함량은 DIN EN ISO 10283에 따라 기체 크로마토그래피에 의해 결정되었다.
고체 함량 (비-휘발성 분획)은 이소시아네이트에 대해 기재된 시험 조건 하에 DIN 3251에 따라 결정되었다.
색 지수는 하크 랑게(HACH Lange)로부터의 리코(LICO) 400을 사용하여 50 mm 일회용 직사각형 큐벳에서 DIN EN 1557을 기준으로 하여 23℃에서 측정되었다.
실시예 1 (본 발명에 따름)
약 80 중량%의 2,4 함량 및 3 중량ppm의 CIMCH 함량을 갖는 660 g의 톨루일렌 디이소시아네이트를 1,000 ml 더블-재킷 바닥 유리 용기에 넣었다. 상기 반응 용기를 85℃의 원하는 반응 온도로 가열하였다. 다음, 30분 이내에, 트리메틸올프로판과 디에틸렌 글리콜의 혼합물을 포함하는, 65℃로 예열된 80 g의 폴리올 혼합물을 연속적으로 계량투입하였다. 그에 의해 유리된 반응열은 냉각된-열 순환기를 사용하여 안전하게 소산시켰으므로, 상기 절차는 등온으로 지칭될 수 있다. 우레탄 기를 포함하는 미정제 용액을 그 후 주어진 온도에서 45분 동안 더 교반하였다. 이어서 수행된 NCO 함량의 결정치는 33.4 중량%였고, 이는 이론적 값에 상응하였다. 수득된 점성의 무색 용액으로부터, 90분 동안의 2-단계 진공 박막 증류 (145℃/155℃; p ≤ 0.5 mbar)에 의해 과량의 단량체성 톨루일렌 디이소시아네이트를 제거하였다. 아직 따뜻할 때에, 290 g의 양으로 존재하는 우레탄 기를 포함하는 폴리이소시아네이트를 에틸 아세테이트 중 75 중량%로 용해시켰다. 이렇게 수득된 용매 및 우레탄 기를 포함하는 폴리이소시아네이트는 하기의 특징적 값을 가졌다:
NCO 함량 = 13.27 중량%
점도 = 23℃에서 1,490 mPa*s
잔류 단량체 함량 = 0.29 중량%
고체 함량 = 75.2 중량%
APHA 색 지수 = 25 헤이즌
실시예 2 (본 발명에 따름)
절차는 기체 상 포스겐화에 의해 제조된 약 80 중량%의 2,4 함량 및 검출 한계 (< 1 중량ppm) 미만의 CIMCH 함량을 갖는 톨루일렌 디이소시아네이트로 반응을 수행한 것 이외에는 실시예 1과 유사하였다. 이렇게 수득된 용매 및 우레탄 기를 포함하는 폴리이소시아네이트는 하기의 특징적 값을 가졌다:
NCO 함량 = 13.24 중량%
점도 = 23℃에서 1,505 mPa*s
잔류 단량체 함량 = 0.25 중량%
고체 함량 = 74.9 중량%
APHA 색 지수 = 21 헤이즌
실시예 3 (본 발명에 따르지 않음)
절차는 약 80 중량%의 2,4 함량을 가지며 160 중량ppm의 CIMCH 함량을 갖는 톨루일렌 디이소시아네이트로 반응을 수행한 것 이외에는 실시예 1과 유사하였다. 이렇게 수득된 용매 및 우레탄 기를 포함하는 폴리이소시아네이트는 하기의 특징적 값을 가졌다:
NCO 함량 = 13.23 중량%
점도 = 23℃에서 1,510 mPa*s
잔류 단량체 함량 = 0.26 중량%
고체 함량 = 75.3 중량%
APHA 색 지수 = 80 헤이즌
실시예 4 (본 발명에 따르지 않음)
절차는 70 중량ppm의 CIMCH 함량을 갖는 약 80 중량%의 2,4 함량을 갖는 톨루일렌 디이소시아네이트로 반응을 수행한 것 이외에는 실시예 1과 유사하였다. 이렇게 수득된 용매 및 우레탄 기를 포함하는 폴리이소시아네이트는 하기의 특징적 값을 가졌다:
NCO 함량 = 13.28 중량%
점도 = 23℃에서 1,500 mPa*s
잔류 단량체 함량 = 0.27 중량%
고체 함량 = 75.0 중량%
APHA 색 지수 = 62 헤이즌
실시예 5 (본 발명에 따르지 않음)
절차는 35 중량ppm의 CIMCH 함량을 갖는 약 80 중량%의 2,4 함량을 갖는 톨루일렌 디이소시아네이트로 반응을 수행한 것 이외에는 실시예 1과 유사하였다. 이렇게 수득된 우레탄 기를 포함하는 폴리이소시아네이트는 하기의 특징적 값을 가졌다:
NCO 함량 = 13.24 중량%
점도 = 23℃에서 1,480 mPa*s
잔류 단량체 함량 = 0.28 중량%
고체 함량 = 75.3 중량%
APHA 색 지수 = 55 헤이즌
실시예 1 내지 5는 5 중량ppm 미만의 CIMCH 함량을 갖는 톨루일렌 디이소시아네이트를 사용하는 경우에, 50 헤이즌 미만의 APHA 색 지수를 갖는 담색 폴리이소시아네이트가 수득됨을 보여준다.
실시예 6, 용도
실시예 1 및 실시예 3으로부터 수득된 폴리이소시아네이트를 상업적 폴리에스테르 폴리올(바이엘 아게(Bayer AG)의 상업적 제품인 ®데스모펜(Desmophen) 1300, 히드록실 함량 4 중량%)와 각각 1:1의 NCO/OH 비로 혼합하여 부틸 아세테이트 중 40 중량%의 총 농도를 수득하였다. 용도-특이적 비교는 코팅-관련 특성과 전혀 차이가 없음을 보여준다.
Figure 112015087558968-pct00002
Figure 112015087558968-pct00003
*): BA / EA: 부틸 아세테이트 / 에틸 아세테이트

Claims (11)

  1. 2가 내지 4가 유기 폴리히드록시 화합물을 과량의 톨루일렌 디이소시아네이트와 반응시킨 다음, 과량의 미반응 톨루일렌 디이소시아네이트를 증류에 의해 0.5 중량% 미만의 잔류 함량까지 제거함으로써, 우레탄 기를 포함하며 50 헤이즌(Hazen) 미만의 APHA 색 지수를 갖는 폴리이소시아네이트를 제조하는 방법이며,
    사용되는 톨루일렌 디이소시아네이트가 5 중량ppm 미만의 2-클로로-6-이소시아네이토-메틸시클로헥사디엔 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 사용되는 톨루일렌 디이소시아네이트가 기체 상 포스겐화에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사용되는 톨루일렌 디이소시아네이트가 1 중량ppm의 검출 한계 미만의 2-클로로-6-이소시아네이토-메틸시클로헥사디엔 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 우레탄 기를 포함하는 폴리이소시아네이트가 30 헤이즌 미만, 또는 25 헤이즌 이하의 APHA 색 지수를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 톨루일렌 디이소시아네이트로서,
    2,4-톨루일렌 디이소시아네이트, 또는
    2,4-톨루일렌 디이소시아네이트와 2,6-톨루일렌 디이소시아네이트와의 상업적 혼합물이며 혼합물 기준으로 35 중량% 이하의 2,6-톨루일렌 디이소시아네이트를 함유하는 상업적 혼합물
    을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리히드록시 화합물로서,
    62 내지 146의 분자량을 갖는 2가 내지 4가 알콜, 및/또는
    에틸렌 옥시드 및/또는 프로필렌 옥시드의 첨가에 의해 제조된 106 내지 600 범위의 분자량을 갖는 폴리에테르 폴리올
    을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리히드록시 화합물로서,
    트리메틸올프로판 및 디에틸렌 글리콜의 혼합물
    을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 따른 방법에 의해 수득가능한, 우레탄 기를 포함하는 폴리이소시아네이트.
  9. 제8항에 따른 우레탄 기를 포함하는 폴리이소시아네이트를 폴리우레탄 코팅에서의 폴리이소시아네이트 성분으로서 사용하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 이성분 폴리우레탄 코팅에서의 가교제로서 사용하는 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 따른 방법에 의해 제조된 우레탄 기를 포함하는 폴리이소시아네이트를 폴리우레탄 접착제에서의 폴리이소시아네이트 성분으로서 사용하는 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018076198A1 (en) * 2016-10-26 2018-05-03 Covestro Deutschland Ag Tdi based polyisocyanate mixture with a high solids content
US11091431B2 (en) * 2017-07-05 2021-08-17 Covestro Deutschland Ag Continuous dilution of polyisocyanates
CN107827832B (zh) * 2017-11-22 2020-04-10 万华化学集团股份有限公司 一种制备基于ipdi的聚异氰酸酯固化剂的方法
EP3611204A1 (en) 2018-08-13 2020-02-19 Covestro Deutschland AG Process for preparing polyisocyanates containing urethane groups
CN113166366A (zh) 2018-07-26 2021-07-23 科思创知识产权两合公司 制备含氨基甲酸酯基团的多异氰酸酯的方法
CN115003724A (zh) * 2019-08-09 2022-09-02 科思创知识产权两合公司 多异氰酸酯及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0546399A2 (de) 1991-12-10 1993-06-16 Bayer Ag Ether- und Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
EP1413571A1 (en) 2002-10-22 2004-04-28 Bayer MaterialScience AG Process for the purification of toluenediisocyanate incorporating a dividing-wall distillation column for the final purification

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE870400C (de) 1942-07-08 1953-03-12 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanaten
DE953012C (de) 1952-07-04 1956-11-22 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von loeslichen, vorzugsweise hoehermolekularen und zur weiteren Umsetzung befaehigten Polyisocyanaten
US3183112A (en) 1955-12-06 1965-05-11 Bayer Ag Isocyanates and method of preparing same
DE1090186B (de) 1959-06-23 1960-10-06 Demag Elektrometallurgie Gmbh Druckfestes Ozongeraet
DE1090196B (de) 1959-07-15 1960-10-06 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von physiologisch unbedenklichen Mono- oder Polyisocyanaten mit geringem Dampfdruck
US3839491A (en) * 1972-12-14 1974-10-01 Peritech Int Corp Low volatility polyurethane prepolymer
DE3739261A1 (de) * 1987-11-18 1989-06-01 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von urethangruppen aufweisenden polyisocyanaten und ihre verwendung
DE4332322A1 (de) 1993-09-23 1995-03-30 Bayer Ag Wasserlösliche bzw. -dispergierbare Polyisocyanat-Zubereitung
CA2209139A1 (en) 1996-06-26 1997-12-26 Rupert Kraus Preparation of solutions of one or more isocyanates which contain no appreciate amounts of components which give a color, and also the isocyanates themselves
DE19711447A1 (de) 1997-03-19 1998-09-24 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Isocyanaten mit heller Farbe
DE19914291A1 (de) * 1999-03-30 2000-10-05 Bayer Ag Verfahren zur Absenkung des Chlorgehaltes von niedermolekularen Isocyanaten
DE19922572A1 (de) * 1999-05-17 2000-11-23 Bayer Ag Verfahren zur Reinigung von organischen Isocyanaten, die so gereinigten organischen Isocyanate und ihre Verwendung
DE19928741A1 (de) 1999-06-23 2000-12-28 Basf Ag Helle Isocyanate, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
US8030522B2 (en) * 2006-06-07 2011-10-04 Bayer Materialscience Llc Process for the production of toluene diisocyanate
JP5479675B2 (ja) * 2007-11-14 2014-04-23 三井化学株式会社 トルエンジイソシアネートの製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0546399A2 (de) 1991-12-10 1993-06-16 Bayer Ag Ether- und Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
EP1413571A1 (en) 2002-10-22 2004-04-28 Bayer MaterialScience AG Process for the purification of toluenediisocyanate incorporating a dividing-wall distillation column for the final purification

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