KR19980070744A - 폴리우레탄 프리폴리머용 안정화제로서의 다인산 - Google Patents

폴리우레탄 프리폴리머용 안정화제로서의 다인산 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안정화에 유효한 양의 다인산을 조성물에 첨가하는 단계를 포함하는, NCO 작용성 화합물을 함유한 조성물을 안정화시키는 방법을 제공한다.

Description

폴리우레탄 프리폴리머용 안정화제로서의 다인산
본 발명은 이소시아네이트 작용성 화합물, 특히 폴리우레탄 프리폴리머의 안정화에 관한 것이다.
폴리우레탄을 포함하는 이소시아네이트(NCO) 작용성 물질은 제조 및 사용할 때 수분으로부터 상기 물질을 보호하기 위해서 여러 조치들을 취하는 바와 같이 수분에 매우 민감하다. 이러한 조치들은 NCO 작용성 폴리우레탄 프리폴리머를 함유한 수분 경화 폴리우레탄 코팅 조성물을 제조할 때 매우 절박하다. 예를 들면, 물질, 즉 건조제는 하기 1), 2), 3) 및 4)를 포함하는 수분 경화 착색 폴리우레탄 코팅물 단일 패키지내 안료를 건조시키고 비활성화시킨다:
1) 코팅물의 광택을 잃어버리게 하고, 경우에 따라서는 분자체의 일부 알칼리성에 의해 코팅물을 겔화시키는 분자체;
2) 값이 비싸고 고휘발성 및 고반응성 때문에 위험한 단일작용성 이소시아네이트, 예를 들면 p-톨루엔설포닐 이소시아네이트(PTSI);
3) 과량을 필요로 하고 독성 문제를 일으킬 수 있는 디이소시아네이트, 예를 들면 이소포론 이소시아네이트(IPDI)와 메틸렌 디(페닐이소시아네이트)유도체(MDI);
4) 최종 코팅 필름을 열화시키는 알콜을 형성시키는 알킬 오르토-에스테르, 예를 들면 에틸오르토포르메이트.
유사하게, NCO-작용성 물질은 NCO 작용성을 잃게하고 점도를 증가시키는 열-유도 변형물로 변형되기 쉽다. 이러한 반응을 억제하기 위해 취해진 조치들은 산성또는 산성생성 화학종(acidic or acidogenic species), 벤조일 클로라이드 및 술폰산 유도체를 함유시키는 것을 포함한다. 각각의 이러한 물질들은 취급 및 사용할 때 잠재적인 위험들을 나타낸다. 또한 이것들은 이소시아네이트 반응성에 대하여 나쁜 영향을 끼칠 수 있다. 취급 및 가공 처리시 문제점들, 예를 들면 독성은 이러한 물질이 존재하기 때문에 염려되고, 또한 효율성의 손실은 고휘발성 때문에 야기될 수 있다.
본 발명은 다인산을 안정화제로서 사용하여 이소시아네이트 작용성 화합물의 안정성을 향상시키는데 있다.
발명의 개요
본 발명은, 수분과 열-유도 반응에 대한 안정화제로서 안정화에 유효한 양의 다인산(PPA)을 첨가함으로써, NCO 작용성 화합물, 특히 폴리우레탄 프리폴리머를 안정화시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 실시태양으로서, NCO 작용성 화합물과 안정화에 유효한 양의 PPA를 포함하는 안정화 조성물을 제공한다.
발명의 상세한 설명
임의의 NCO 작용성 화합물, 또는 이소시아네이트 함유 화합물은 안정화에 유효한 양의 PPA를 첨가함으로써 안정화시킬 수 있다. 그러한 NCO 작용성 물질의 예로는 유기 모노이소시아네이트, 예를 들면 페닐 이소시아네이트, 벤질 이소시아네이트, 부틸 이소시아네이트, 및 헥실 이소시아네이트, 유기 디이소시아네이트, 예를 들면 페닐렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), H12MDI, 이것들로부터 만들어진 폴리이소시아네이트, 유기 폴리이소시아네이트 및 이소시아네이트-말단화된 프리폴리머가 있다. 전형적으로 프리폴리머는 작용성 폴리이소시아네이트와 폴리에테르 또는 폴리에스테르 폴리올의 일부 사전-반응된 혼합물을 포함한다. 많은 유기 폴리이소시아네이트, 예를 들면 HDI, 페닐렌 디이소시아네이트, TDI, MDI, IPDI 및 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트(TMDI)는 프리폴리머를 제조할 때 사용할 수 있다.
프리폴리머를 제조할 때 사용되는 적합한 폴리올의 예로는 폴리알킬렌 폴리에테르 및 폴리에스테르 폴리올이 있다. 폴리알킬렌 폴리에테르 폴리올은 폴리(알킬렌 옥사이드)폴리머, 예를 들면 폴리(에틸렌 옥사이드) 및 폴리(프로필렌 옥사이드)폴리머와, 디올 및 트리올을 포함하는 다가 수소(polyhydric) 화합물로부터 유도되는 말단 히드록실 기를 지닌 코폴리머를 포함하며, 상기 디올 및 트리올은, 예를 들면 특히 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-부탄 디올, 1,4-부탄 디올, 1,6-헥산 디올, 네오펜틸 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 펜타에리트리톨, 글리세롤, 디글리세롤, 트리메틸올프로판 등과 같은 저분자량 폴리올을 포함한다.
단일 고분자량 폴리에테르 폴리올은 명백히 사용할 수 있다. 또한 고분자량 폴리에테르 폴리올의 혼합물, 예를 들면 디- 및 트리- 작용성 물질 및/또는 상이한 분자량 또는 상이한 화학적 조성 물질의 혼합물은 사용할 수 있다.
유용한 폴리에스테르 폴리올은 디카르복실산과 과량의 디올, 예를 들면 아디프산과 에틸렌 글리콜 또는 부탄 디올을 반응시키고, 락톤과 과량의 디올, 예를 들면 카프로락탐과 프로필렌 글리콜을 반응시킴으로써 생성된 것들을 포함한다.
폴리올 외에 또는 일부 폴리올을 대신하여, 에틸렌디아민과 같은 폴리아민을 사용할 수 있다.
프리폴리머는 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 6 내지 16 중량%의 활성 NCO 함량을 갖을 수 있다. PPA를 첨가함으로써 안정화시키는데 알맞은 이소시아네이트 작용성 프리폴리머는 해당 기술 분야에 공지되어 있으며, 구입할 수도 있는데, 그러한 구입 가능한 프리폴리머의 예로는 등록상표 AIRTHANE PCG-475 A 및 AIRTHANE ASN-540M 프리폴리머(에어프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이트)와 Desmodur E-23 프리폴리머(Bayer Corp.)가 있다.
본 발명에 사용되는 바와 같이 PPA는 널리 공지된 화학 물질이고, 수중의 희석액에서 다시 복귀되는 400℃ 이상에서의 오르토인산 농축 생성물을 포함하며, 피로인산을 함유한다. 또한 PPA는 포스포륨 및 테트라인산(phospholeum and tetraphosphoric acid)이라고 명명되기도 한다. 또한 PPA는 오르토인산을 충분한 인산 무수물과 함께 가열시킴으로써 제조할 수 있다. 본 발명을 실시하는 경우, PPA는 시판중인 것들을 사용거나 또는 우발적으로 수분과 반응할 수 있는 포스포러스 펜톡사이드(P2O5)를 사용하여 현장에서 생성시킬 수 있다.
안정화에 유효한 양의 PPA는 NCO 작용성 물질을 기준으로, 예를 들어 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 2 내지 6 중량%를 NCO 작용성 물질에 단순히 첨가하거나 혼합한다. NCO 작용성 물질을 함유한 반응 생성물을 증류에 의하여 정제할 때, 예를 들면 과량의 이소시아네이트 단량체를 제거하는 경우, 이것은 특히 폴리우레탄 프리폴리머 반응 생성물에 PPA를 증류-전 또는 증류-후 첨가함으로써 달성될 수 있다.
실시예 1
이 실시예에서는 이소시아네이트 프리폴리머의 생산에 있어서 안정화제로서의 PPA 사용을 나타낸다.
50/50의 2,4-톨루엔디이소시아네이트(24 TDI)/2,6-톨루엔디이소시아네이트(26 TDI) 1742g(20 당량)을, 기계 교반기, 열정(thermowell)/열전쌍, N2퍼지(purge), 부가 퍼널, 및 콘덴서를 구비한 3 리터-쟈켓 반응 케틀에 충전하였다. 반응기는 50℃로 유지시켰다. 이어서, 히드록실 수(OH 수) 145.9의 폴리(프로필렌 옥사이드)디올(Niax PPG-725, 유니온 카바이드) 590.1g(1.53 당량)과 OH 수 450의 폴리(프로필렌 옥사이드)테트롤(PEP-550 BASF) 57.95g(0.46 당량)의 혼합물을 2 시간에 걸쳐서 서서히 적가하였다. 완전히 첨가한 후, 투명한 액체를 50℃에서 밤새 동안 교반하였다.
반응이 종결되었을 때, 하기 조건하에서 계속 작동시키면서 얇은 필름을 사용하여 미반응 24 TDI와 26 TDI를 연속적으로 제거하였다:
진공 1-3 Torr
온도 110-150 ℃
공급 속도 100-1200 g/hr.
한 실시태양에 있어서, 5 중량%(50g)의 PPA를 증류-전에 프리폴리머-함유 반응 생성물에 첨가하고, 또다른 실시태양에 있어서, PPA는 디이소시아네이트 단량체를 증류시킨 후에 프리폴리머-함유 바닥부 생성물에 첨가하였다.
본 발명은 수분과 열-유도 반응에 대한 안정화제로서 유효량의 PPA를 첨가하여 NCO 작용성 물질을 안정화시키는 방법을 제공한다.

Claims (10)

  1. NCO 작용성 화합물과 안정화에 유효한 양의 다인산을 포함하는 안정화된 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, NCO 작용성 화합물이 이소시아네이트-말단화된 프리폴리머인 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, NCO 작용성 화합물이 유기 디이소시아네이트인 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 다인산이 NCO 작용성 화합물을 기준으로 0.1 내지 10 중량%인 조성물.
  5. 유기 모노이소시아네이트, 유기 디이소시아네이트, 유기 폴리이소시아네이트 또는 이소시아네이트-말단화된 프리폴리머인 NCO 작용성 화합물과, NCO 작용성 화합물을 기준으로 0.1 내지 10 중량%의 다인산을 포함하는 안정화된 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서, 다인산이 NCO 작용성 화합물을 기준으로 2 내지 6 중량%로 존재하는 조성물.
  7. 안정화에 유효한 양의 다인산을 조성물에 첨가하는 단계를 포함하는, NCO 작용성 화합물을 함유한 조성물을 안정화시키는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, NCO 작용성 화합물이 이소시아네이트-말단화된 프리폴리머인 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 다인산이 NCO 작용성 화합물을 기준으로 0.1 내지 10 중량%로 첨가되는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 다인산이 NCO 작용성 화합물을 기준으로 2 내지 6 중량%로 첨가되는 방법.
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