KR20060049461A - 펜던트 아민기를 함유하는 폴리에테르 폴리올 및 그의 제조방법 - Google Patents

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바이엘 머티리얼싸이언스 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 펜던트 아민기를 함유하는 신규 폴리에테르 폴리올 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 폴리에테르 폴리올은 약 105 내지 약 35,000의 분자량을 갖고, 1개 이상의 말단 히드록실기 및 1개 이상의 펜던트 아민기를 함유한다. 이들의 제조 방법은 1 내지 10개의 히드록실기를 함유하고, 분자량이 약 32 내지 약 15,000인 화합물과, 1개 이상의 할로겐 원자를 함유하는 1개 이상의 에폭시드를, 1종 이상의 DMC 촉매의 존재 하에 반응시킴으로써 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올 중간체를 형성하는 단계, 및 이어서 상기 폴리에테르 폴리올 중간체와 1 내지 3개의 1차, 2차 및(또는) 3차 아민기를 갖는 아민기 함유 화합물을 반응시키는 단계를 포함한다.
폴리에테르 폴리올, 말단 히드록실기, 펜던트 아민기, DMC 촉매

Description

펜던트 아민기를 함유하는 폴리에테르 폴리올 및 그의 제조 방법 {POLYETHER POLYOLS CONTAINING PENDANT AMINE GROUPS AND A PROCESS FOR THEIR PREPARATION}
본 발명은 신규한 아민기 함유 폴리에테르 폴리올 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 신규 아민기 함유 폴리에테르 폴리올은 1개 이상의 말단 히드록실기, 1개 이상의 펜던트 아민기를 함유하고, 약 105 내지 약 35,000의 분자량을 갖는다. 신규 방법은 1개 이상의 히드록실기를 함유하는 화합물과 1개 이상의 할로겐 원자를 함유하는 에폭시드를, 1종 이상의 이중 금속 시안화물 촉매의 존재 하에 반응시킴으로써 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올 중간체를 형성하고, 상기 폴리에테르 폴리올 중간체와 1차, 2차 또는 3차 아민기 함유 화합물을 반응시키는 것을 포함한다.
폴리에테르 폴리올은 다양한 폴리우레탄의 제조를 위한 기술분야에서 공지되어 있다. 폴리에테르 폴리올은 통상적으로 다가 알코올, 예를 들어 수크로스, 디에틸렌 글리콜, 트리메틸올프로판 등과 알킬렌 옥시드, 예를 들어 에틸렌 옥시드 또는 프로필렌 옥시드를, 알칼리 촉매, 예를 들어 수산화나트륨의 존재 하에 반응시킴으로써 제조된다. 반응 후에, 알칼리 촉매는 통상적으로 여러 방법 중의 한 방법에 의해 제거된다. 폴리에테르 폴리올의 제조 및 촉매 잔류물의 제거에 관한 적절한 방법은, 예를 들어 미국 특허 제3,000,963호, 동 제3,299,151호, 동 제4,110,268호, 동 제4,380,502호 및 동 제4,430,490호에 기재되어 있다.
그밖의 공지된 폴리에테르 폴리올은 소위 아민-개시 폴리에테르 폴리올 및 아민-종결 폴리에테르 폴리올을 포함한다. 아민-개시 폴리에테르 폴리올은 히드록시 말단기 및 1개 이상의 아민기를 폴리에테르 골격의 일부분으로서 갖는다. 아민-종결 폴리에테르 폴리올은 통상적인 폴리에테르 골격을 갖고, 말단 위치에 약 50 중량% 이상의 아민기를 갖는다.
아민-개시 폴리에테르 폴리올 및 그의 제조 방법은 공지되어 있으며, 예를 들어 미국 특허 제4,877,879호 및 동 제5,786,405호, 및 일본 요약서 57168917A 및 동 57168918에 기재되어 있다. 이러한 폴리에테르 폴리올은 CFC 발포제 없이 발포시킨 발포체 형성계에서 유망한 결과를 나타낸다. 이러한 폴리에테르 폴리올은 아민, 예를 들어 에틸렌 디아민 또는 톨루엔 디아민을 알킬렌 옥시드, 예를 들어 에틸렌 옥시드 또는 프로필렌 옥시드와 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 전체적으로, 상기 방법은 개시제가 1개 이상의 아민기를 함유한다는 점을 제외하면, 폴리에테르 폴리올을 제조하는 통상적인 방법과 매우 유사하다. 상기 반응은 또한 알칼리 촉매, 예를 들어 수산화칼륨으로 촉매될 수 있다. 통상적인 산화방지제, 예를 들어 부틸화 히드록실 톨루엔(BHT)을 생성된 아민-개시 폴리에테르 폴리올에 첨가하는 것은 폴리에테르 폴리올 및 이들로부터 생성된 발포체 중의 발색을 최소화하기 위해 필요하다.
아민-종결 폴리에테르 폴리올의 제조에 대한 여러 공지된 방법이 존재한다. 이들은, 예를 들어 미국 특허 제3,654,370호, 동 제3,666,726호, 동 제3,691,112호, 동 제5,043,472호, 동 제4,902,768호, 동 제5,015,774호 및 동 제5,693,864호 등을 포함한다. 아민-종결 폴리에테르 폴리올은, 예를 들어 폴리올과 암모니아를 촉매된 고온 조건 하에 반응시키거나, 다관능성 아세토아세트산 에스테르와 다관능성 아민을 반응시키거나, 폴리올과 1차 또는 2차 아민을 촉매의 존재 하에 반응시켜 적절한 폴리올의 촉매 아민화에 의하거나, 폴리옥시알킬렌 폴리올과 1차 아민을 적절한 촉매의 존재 하에 반응시키거나, 또는 다수의 이탈기를 함유하는 폴리에테르와 1차 아민 또는 암모니아를 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
미국 특허 제4,156,775호 및 동 제4,198,269호는 에피할로히드린 중합체의 4차 암모늄염에 관한 것이다. 이들은 먼저 에피클로로히드린(즉, ECH)과, 예를 들어 BPA의 디글리시딜 에테르(상기 특허 제4,198,269호의 실시예 1을 참조)를 물 및 BF3의 존재 하에 반응시키고, 이어서 아세토니트릴 중에 용해시킴으로써 25%의 중합체 용액을 제조하고, 냉각시켜서, 이 용액에 무수 디메틸아민을 첨가함으로써 제조된다. 상기 문헌에 기재된 알콕시화 촉매의 단점은 양이온성 알콕시화 촉매, 예를 들어 BF3는 강산성이고, 촉매의 농도에 상관없이 항상 알킬렌 옥시드의 시클릭 올리고머를 생성한다는 점이다. 시클릭 올리고머는 완전히 제거하기 어렵고, 시클릭 올리고머가 낮은 ppm 농도로 존재하는 경우에도 생성된 폴리에테르 폴리올 생성물에 강한 악취를 갖게 한다.
본 발명의 폴리에테르 폴리올의 이점은 관능기(예를 들어, 염소, 브롬 등)를 부산물이 거의 없거나 전혀없이, 또한 알콕시화 도중 관능기의 붕괴없이 폴리에테르 분자 전체에 산재시키는 능력을 포함한다. 이것은 다양한 양의 펜던트 아민기를 함유하는 폴리에테르의 형성, 및 아민기 자체의 관능가(즉, 1차, 2차, 3차 또는 4차 아민기)의 유연성을 허용한다.
본 발명은 1개 이상의 말단 히드록실기, 1개 이상의 펜던트 아민기를 갖고, 분자량이 약 105 내지 약 35,000인 폴리에테르 폴리올에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 폴리에테르 폴리올의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 폴리에테르 폴리올은 약 105 내지 약 35,000의 분자량을 갖고, 1개 이상의 말단 히드록실기 및 1개 이상의 펜던트 아민기를 함유한다. 상기 폴리에테르 폴리올은
(1) (a) 1 내지 10개의 히드록실기(바람직하게는 2 내지 8개의 히드록실기)를 함유하고 분자량이 약 32 내지 약 15,000(바람직하게는 약 62 내지 약 5,000)인 유기 화합물과,
(b) 1종 이상의 에폭시드(하나 이상의 에폭시드는 1개 이상의 할로겐 원자(바람직하게는 1 내지 6개의 할로겐 원자, 가장 바람직하게는 1 내지 2개의 할로겐 원자)를 함유함)를,
(c) 1종 이상의 이중 금속 시안화물 촉매의 존재 하에 반응시킨 반응 생성물을 포함하며, 분자량이 약 120 내지 약 25,000이고 약 1 내지 약 10개의 히드록실 기를 함유하는, 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올과,
(2) 1 내지 3개의 1차, 2차 및(또는) 3차 아민기를 갖고, 분자량이 약 17 내지 약 500인 아민기 함유 화합물의 반응 생성물을 포함한다.
폴리에테르 폴리올과 아민기 함유 화합물의 반응은 통상적으로 약 50 내지 약 250 ℃의 온도에서 실시된다.
상기 아민기 함유 폴리에테르 폴리올의 제조 방법은
(1) (a) 1 내지 10개의 히드록실기(바람직하게는 2 내지 8개의 히드록실기)를 함유하고 분자량이 약 32 내지 약 15,000(바람직하게는 약 62 내지 약 5,000)인 유기 화합물과,
(b) 1종 이상의 에폭시드(하나 이상의 에폭시드는 1개 이상의 할로겐 원자(바람직하게는 1 내지 6개의 할로겐 원자, 가장 바람직하게는 1 내지 2개의 할로겐 원자)를 함유함)를,
(c) 1종 이상의 이중 금속 시안화물 촉매의 존재 하에 반응시킴으로써, 분자량이 약 120 내지 약 25,000이고 약 1 내지 10개의 히드록실기를 함유하는, 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올을 형성하는 단계, 및
(2) (a) 상기 (1)에서 형성된 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 생성된 폴리에테르 폴리올을
(b) 1 내지 3개의 1차, 2차 및(또는) 3차 아민기를 갖고 분자량이 약 17 내지 약 500인 아민기 함유 화합물과 반응시킴으로써, 1개 이상의 말단 히드록실기를 함유하고 분자량이 105 내지 35,000이며 1개 이상의 펜던트 아민기를 함유하는 폴 리에테르 폴리올을 형성하는 단계를 포함한다. 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올과 아민기 함유 화합물의 반응은 통상적으로 약 50 내지 약 250 ℃의 온도에서 실시된다.
본 발명에서 사용되는 히드록실기를 함유하는 적절한 유기 화합물은, 예를 들어 모노올, 디올(즉, 일반적으로 사슬 연장제로도 불리는 화합물), 트리올(즉, 일반적으로 가교 결합제로도 불리는 화합물), 테트라올 및 기타 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올, 탄화수소 폴리올, 예를 들어 폴리부타디엔 폴리올 등과 같은 화합물을 포함한다.
히드록실기를 함유하는 상기 유기 화합물은 통상적으로 1개 이상의 히드록실기, 바람직하게는 2개 이상의 히드록실기를 함유한다. 상기 화합물은 또한 통상적으로 10개 이하의 히드록실기, 바람직하게는 8개 이하의 히드록실기를 함유한다. 히드록실기를 함유하는 상기 유기 화합물은 또한 이러한 상한값 및 하한값의 임의의 조합 범위 내의 임의의 갯수의 히드록실기, 예를 들어 1 내지 10개의 히드록실기, 바람직하게는 2 내지 8개의 히드록실기를 함유할 수 있다.
히드록실기를 함유하는 유기 화합물의 분자량은 통상적으로 약 32 이상, 바람직하게는 약 62 이상이다. 상기 화합물은 또한 통상적으로 약 15,000 이하, 바람직하게는 약 5,000 이하의 분자량을 갖는다. 히드록실기를 함유하는 유기 화합물은 또한 이러한 상한값 및 하한값의 임의의 조합 범위 내의 분자량, 예를 들어 약 32 내지 약 15,000, 바람직하게는 약 62 내지 약 5,000의 분자량을 가질 수 있 다.
히드록실기를 함유하는 화합물 중에서 적합한 것은 폴리우레탄 제조용으로 공지된 유형의 보다 높은 분자량을 갖는 화합물이다. 몇몇 예는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 더욱 구체적으로, 대표적인 폴리에테르 폴리올은 일반적으로 공지된 보다 높은 분자량의 화합물이고, 예를 들어 테트라히드로푸란 또는 에폭시드, 예를 들어 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 부틸렌 옥시드, 스티렌 옥시드 또는 에피클로로히드린을 적절한 촉매, 예를 들어 BF3 또는 KOH의 존재 하에 중합하거나, 또는 상기 에폭시드, 바람직하게는 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드를 부가물로서 또는 연속적으로 알코올과 같은 반응성 수소 원자를 함유하는 성분에 화학적으로 첨가함으로써 수득할 수 있다. 적절한 개시제의 예는 이하에 기술할 저분자량 사슬 연장제인 프로필렌 글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판, 수크로스, 에탄올아민, 트리에탄올아민, 아닐린, 아미노페놀을 포함한다.
바람직하게는 폴리에테르 폴리올이 사용된다. 바람직한 폴리에테르는, 예를 들어 이관능성 및 삼관능성 개시제, 예를 들어 프로필렌 글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판 등을 기재로 한 화합물을 포함한다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 적절한 폴리에스테르, 폴리티오에테르, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트 및 기타 폴리히드록실 화합물은, 예를 들어 문헌[High Polymers, Volume XVI, "Polyurethanes, Chemistry and Technology," by Saunders- Frisch, Interscience Publishers, New York, London, Vol. I, 1962, 32-42 및 44-54쪽, 및 Volume II, 1964, 5-6 및 198-199쪽], 및 문헌[Kunststoff-Handbuch, Vol. VII, Vieweg-Hochtlen, Carl Hanser Verlag, Munich, 1966, 45-71쪽]에서 찾을 수 있다.
기타 적절한 화합물은 저분자량 히드록실기 함유 화합물, 예를 들어 폴리에테르 폴리올의 적절한 개시제로서 상기에 기재된 저분자량 알코올 등을 포함한다. 이러한 화합물은 프로필렌 글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판, 수크로스를 포함하고, 글리세롤, 2-메틸-1,3-프로판디올, 에틸렌 글리콜, 1,2- 및 1,3-프로판디올, 1,3- 및 1,4- 및 2,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,10-데칸디올, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 시클로헥산-디메탄올, 2,2,4-트리메틸펜탄-1,3-디올, 펜타에리트리톨, 이들의 트리메틸올프로판 혼합물, 기타 삼- 및(또는) 사- 및(또는) 오- 및(또는) 그보다 높은 관능성의 폴리올, 및 기타 삼- 및(또는) 사- 및(또는) 오관능성 폴리에테르, 및 삼- 및(또는) 사- 및(또는) 오관능성 폴리에스테르, 예를 들어 폴리카프롤락톤 트리올을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 적절한 삼-, 사- 및(또는) 오관능성 폴리에테르는, 예를 들어 글리세롤, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 모노에탄올아민, 및 기타 삼- 또는 사- 또는 오관능성 개시 화합물을 알콕시화(바람직하게는 에톡시화 및(또는) 프로폭시화)시킴으로써 제조되는 화합물을 포함하며, 단, 상기 언급한 분자량 한계치 및 히드록실기 개수가 만족되어야 한다. 물론, 상기 기재된 분자량 및 관능성 조건이 만족된다면 상기 언급한 이 -, 삼- 및 사관능성 화합물의 혼합물, 또는 다른 개시 화합물의 혼합물이 폴리에테르의 제조의 개시제로서 사용될 수 있다. 바람직한 화합물은 글리세롤, 2-메틸-1,3-프로판디올, 에틸렌 글리콜, 1,2- 및 1,3-프로판디올, 1,3- 및 1,4- 및 2,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,10-데칸디올, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 시클로헥산-디메탄올, 2,2,4-트리메틸펜탄-1,3-디올 등의 알콕시화에 의해 제조된 삼관능성 폴리에테르를 포함한다. 바람직한 디올은, 예를 들어 1,4-부탄디올, 디프로필렌 글리콜 및 디에틸렌 글리콜을 포함한다.
본 발명에 적절한 다른 폴리올은 비환원성 당 및 당 유도체의 알킬렌 옥시드 부가물, 아인산 및 폴리아인산의 알킬렌 옥시드 부가물, 폴리페놀의 알킬렌 옥시드 부가물, 천연 오일, 예를 들어 피마자유 등으로부터 제조된 폴리올, 및 상기 기재된 것 이외의 폴리히드록시알칸의 알킬렌 옥시드 부가물을 포함한다.
예시적인 폴리히드록시알칸의 알킬렌 옥시드 부가물은, 예를 들어 1,3-디히드록시프로판, 1,3-디히드록시부탄, 1,4-디히드록시부탄, 1,4-, 1,5- 및 1,6-디히드록시헥산, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,6- 및 1,8-디히드록시옥탄, 1,10-디히드록시데칸, 글리세롤, 1,2,4-트리히드록시부탄, 1,2,6-트리히드록시헥산, 1,1,1-트리메틸올에탄, 1,1,1-트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 카프롤락탄, 폴리카프롤락톤, 크실리톨, 아라비톨, 소르비톨, 만니톨 등의 알킬렌 옥시드 부가물이다.
사용될 수 있는 다른 폴리올은 알콕시드가 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는, 비환원성 당의 알킬렌 옥시드 부가물을 포함한다. 비환원성 당 및 당 유도체는 수 크로스, 알킬 글리코시드, 예를 들어 메틸 글리코시드, 에틸 글리코시드 등, 글리콜 글루코시드, 예를 들어 에틸렌 글리콜 글리코시드, 프로필렌 글리콜 글루코시드, 글리세롤 글루코시드, 1,2,6-헥산트리올 글루코시드 등, 및 미국 특허 제3,073,788호(개시 내용이 본원에 참고로 포함됨)에 개시된 알킬 글리코시드의 알킬렌 옥시드 부가물을 포함한다. 다른 적절한 폴리올은 폴리페놀을 포함하고, 바람직하게는 알킬렌 옥시드가 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 옥시드 부가물을 포함한다. 폴리페놀 가운데 적합한 것으로는, 예를 들어 비스페놀 A, 비스페놀 F, 페놀 및 포름알데히드의 축합 생성물, 노볼락 수지, 1,1,3-트리스(히드록시페닐)프로판을 포함하는 다양한 페놀성 화합물 및 아크롤레인의 축합 생성물, 다양한 페놀성 화합물 및 글리옥살의 축합 생성물, 글루타르알데히드, 1,1,2,2-테트라키스(히드록시페놀)에탄을 포함하는 기타 디알데히드 등을 포함한다.
1개 이상, 바람직하게는 1 내지 6개, 가장 바람직하게는 1 내지 2개의 할로겐 원자를 함유하는 적절한 에폭시드는, 예를 들어 에피플루오로히드린, 에피클로로히드린, 에피브로모히드린, 에피요오도히드린, 1,1,1,2,3,3-헥사클로로-2,3-에폭시프로판, 2-클로로-3-(클로로메틸)옥시란, 3-디클로로-2-(클로로메틸)옥시란, 1,2-에폭시-2,3-디클로로프로판, 1,1,1-트리클로로-2,3-에폭시프로판, 1,4-디클로로-2,3-에폭시부탄, 1,1,1-트리클로로-3,4-에폭시부탄, 테트라플루오로에틸렌 옥시드 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 에피클로로히드린이 할로겐 원자를 포함하는 바람직한 에폭시드이다.
1개 이상의 할로겐 원자를 함유하는 에폭시드의 양은, (1)(a)의 1 내지 10개 의 히드록실기를 함유하고, 분자량이 32 내지 15,000인 유기 화합물, 및 (1)(b)의 1개 이상의 할로겐 원자를 함유하는 에폭시드의 합한 중량의 100 중량%를 기준으로, 바람직하게는 약 1 내지 약 90 중량%, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 80 중량%, 가장 바람직하게는 약 10 내지 약 70 중량%이다. (1)(a) 및 (1)(b)의 중량%의 합은 총 100 중량%이다.
적절한 이중 금속 시안화물 촉매는, 예를 들어 미국 특허 제5,158,922호 및 동 제6,018,017호에 공지 및 기재된 이중 금속 시안화물 촉매를 포함하며, 상기 특허의 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다. 일반적으로 DMC 촉매의 양은, (1)(a)의 1 내지 10개의 히드록실기를 함유하고, 분자량이 32 내지 15,000인 유기 화합물, 및 (1)(b)의 1개 이상의 할로겐 원자를 함유하는 에폭시드의 합한 중량의 100 중량%를 기준으로, 바람직하게는 약 10 ppm 내지 약 2.0 중량%의 범위이다. (1)(a) 및 (1)(b)의 합한 중량의 100 중량%를 기준으로, 약 20 ppm 내지 약 0.8 중량%의 1종 이상의 DMC 촉매를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따르면, 히드록실기를 함유하는 유기 화합물과 1종 이상의 에폭시드(하나 이상의 에폭시드는 1개 이상의 할로겐 원자를 함유함)가, 1종 이상의 이중 금속 시안화물 촉매의 존재 하에 반응한다. 상기 반응은 1개 이상의 할로겐화 탄소 원자를 함유하고, 약 120 내지 약 25,000의 분자량을 가지며, 1 내지 약 10개의 히드록실기를 함유하는 폴리에테르 폴리올을 생성한다.
할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올의 제조 방법에서, 유기 화합물은 통상적으로 약 60 내지 약 180 ℃의 온도에서 약 1 내지 약 10시간 동안 알콕시화 촉매의 존재 하에 알킬렌 옥시드와 반응한다. 상기 반응은 약 90 내지 약 140 ℃에서 약 2 내지 약 7시간 동안 실시되는 것이 바람직하다.
할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올과 반응하는 적절한 아민기 함유 화합물은, 예를 들어 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 및 이들의 혼합물과 같은 아민이다. 이러한 아민기 함유 화합물은 통상적으로 약 17 이상, 바람직하게는 약 31 이상의 분자량을 갖는다. 이러한 아민기 함유 화합물은 또한 통상적으로 약 500 이하, 바람직하게는 약 300 이하의 분자량을 갖는다. 아민기 함유 화합물은 이러한 상한값 및 하한값의 임의의 조합 범위 내의 분자량, 예를 들어 17 내지 500, 바람직하게는 31 내지 300의 분자량을 가질 수 있다.
또한, 아민기 함유 화합물은 통상적으로 1개 이상의 아민기, 바람직하게는 1개 또는 그 이상의 아민기를 갖는다. 이러한 아민기 함유 화합물은 또한 통상적으로 3개 이하의 아민기, 바람직하게는 2개 이하의 아민기를 갖는다. 아민기 함유 화합물은 이러한 상한값 및 하한값의 임의의 조합 범위 내의 갯수의 아민기, 예를 들어 1 내지 3개의 아민기, 바람직하게는 1 내지 2개의 아민기를 가질 수 있다. 이러한 화합물의 적절한 아민기는 1차 아민기, 2차 아민기, 3차 아민기 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된다.
적절한 아민기 함유 화합물의 몇몇 예는 암모니아, 부틸아민, 아닐린, 메톡시아닐린, 시클로헥실아민, 2-에틸헥실아민, 디메틸아민, 디에틸아민, N-메틸아닐린, N-에틸아닐린, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 1,2-디아미노에탄, 1,3-디아미노프로판, 3-(N,N-디메틸아미노)프로필아민, 및 이들의 혼합물을 포함하 나, 이에 한정되는 것은 아니다. 3개 이상의 탄소를 갖는 아민이 바람직하며, 6개 이상의 탄소를 갖는 아민이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 아민기 함유 화합물로서, 아민기의 분자량, 관능성 및 종류가 상기 범위 내인 한, 히드록실기 함유 아민을 사용하는 것도 가능하다. 이러한 히드록실기 함유 아민은 바람직하게는 에테르 관능성 또는 에테르 가교기를 갖지 않는다. 히드록실기 함유 아민으로서 사용되는 적절한 화합물의 몇몇 예로는, 에탄올아민, 이소프로판올아민, 아미노페놀, 디에탄올아민, N-메틸아미노에탄올, N-메틸아미노페놀, 트리에탄올아민, 트리스(히드록시메틸)아미노메탄을 들 수 있다. 3개 이상의 탄소를 갖는 아민이 바람직하다. 4개 이상의 탄소를 갖는 아민이 더욱 바람직하다.
일반적으로, 아민기 함유 화합물의 양은 바람직하게는, 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올(즉, 할로겐화 폴리에테르 폴리올) 중에 할로겐기 1당량 당 약 0.5 내지 약 5몰의 아민이 존재하도록 하는 양이다. 더욱 바람직하게는, 아민기 함유 화합물의 양은 할로겐화 폴리에테르 폴리올 중에 할로겐기 1당량 당 약 1.0 내지 약 4.0몰의 아민이 존재하도록 하는 양이다. 가장 바람직하게는, 할로겐화 폴리에테르 폴리올 중에 할로겐기 1당량 당 약 1.5 내지 약 3.0몰의 아민이 존재한다.
본 발명의 방법에 따르면, 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올과 아민기 함유 화합물이, 바람직하게는 1종 이상의 염기성 촉매의 존재 하에 반응한다. 반응의 이 부분은 약 50 내지 약 250 ℃, 바람직하게는 약 70 내지 약 160 ℃의 온도에서, 약 1 내지 약 8시간, 바람직하게는 약 2 내지 약 6시간의 범위의 시간 동안 일어난다. 상기 방법은 1개 이상의 펜던트 아민기, 바람직하게는 약 2 내지 약 6개의 펜던트 아민기를 함유하고, 분자량이 약 105 내지 약 35,000, 바람직하게는 약 500 내지 약 15,000인 폴리에테르 폴리올 화합물을 생성한다. 이러한 폴리에테르 폴리올 화합물 중의 아민기는 펜던트 아민기이다. 본 발명에 따른 펜던트 아민기를 함유하는 폴리에테르 폴리올은 바람직하게는 1 내지 10개의 말단 히드록실기, 가장 바람직하게는 2 내지 8개의 말단 히드록실기를 함유한다.
최종적으로 생성된 1개 이상의 펜던트 아민기를 함유하는 폴리에테르 폴리올을 중화시키는 것이 유리할 수 있다. 이것은 1 내지 3개의 아민기를 갖는 아민기 함유 화합물이 1차 아민기, 2차 아민기 또는 이들의 혼합물을 함유하는 경우, 특히 그러하다.
하기 실시예는 본 발명의 조성물의 제조 및 용도에 대한 상세 사항을 부가적으로 예시한다. 상기 명세서에 기재된 본 발명은 이러한 실시예의 정신 또는 범위로 제한되어서는 안된다. 당업자는 하기 제조 절차의 조건 및 공정의 공지된 변경이 이러한 조성물을 제조하는데 사용될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 달리 언급하지 않는 한, 모든 온도는 섭씨 온도이고, 모든 부 및 퍼센트는 각각 중량부 및 중량%이다.
<실시예>
하기 성분이 본 실시예에서 사용된다.
폴리올 A: 히드록실가가 264인 425 분자량의 PO 디올
폴리올 B: 히드록실가가 238인 700 분자량의 PO 트리올
촉매 A: 아르콜(Arcol) 촉매 3로 판매되는 칼륨 헥사시아노코발테이트 촉매
<실시예 1>
폴리올 A(100 g)를 드라이아이스 응축기가 장착된 500 mL 플라스크에 첨가하였다. 촉매(0.064 g)를 첨가하고, 폴리올을 130 ℃에서 1시간 동안 질소 스퍼징 하에 진공 스트리핑하였다. 플라스크를 질소로 패딩하고, 응축기를 드라이아이스/아세톤 혼합물로 패킹하였다. 에피클로로히드린(15 g)을 첨가하고, 15분 동안 130 ℃에서 교반하여 촉매를 활성화시켰다. 추가 에피클로로히드린(29 g)을 20분에 걸쳐 적가하였다. 이어서, 반응물을 130 ℃에서 6시간 동안 교반하였다. GC 및 GPC에 의한 분석은 생성물이 24 중량%의 에피클로로히드린임을 나타내었다.
<실시예 2>
폴리올 B(150 g) 및 촉매(1.24 g)을 1 L 스테인레스강 압력 용기에 첨가하였다. 혼합물을 130 ℃에서 1시간 동안 10 mmHg 진공의 인가 하에 질소 스퍼징하였다. 프로필렌 옥시드(23 g)을 첨가하여 촉매를 개시시킨 다음, PO/에피클로로히드린(592 g/60 g)의 혼합물을 각각 3 g/분 및 0.5 g/분으로 함께 공급하였다. 옥시드를 첨가한 후, 생성물을 1시간 동안 130 ℃에서 가열한 다음, 30분 동안 10 mmHg에서 진공 스트리핑하여 히드록실가가 54.2인 투명 액체를 수득하였다. 생성물의 분석은 에피클로로히드린이 5.9 몰중량%임을 나타내었다.
<실시예 3>
실시예 2에서 형성된 폴리올(600 g)을 디부틸아민 99 g과 함께 1리터 플라스크에 첨가하였다. 혼합물을 150 ℃에서 3시간 동안 가열하고, 70 ℃로 냉각시킨 다음, 50% NaOH 용액 30.6 g으로 중화시켰다. 물 및 과잉의 디부틸아민을 150 ℃에서 진공 스트리핑하고, 생성물을 여과하여 히드록실가가 50.8인 액체 생성물을 수득하였다.
예시를 목적으로 본 발명을 상기에 상세히 기재하였으나, 이러한 상세 사항은 단지 그러한 목적을 위한 것이며, 청구항에 의해 제한되지 않는 한 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 당업자가 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
본 발명에 따른 펜던트 아민기를 함유하는 폴리에테르 폴리올에 의해 관능기(예를 들어, 염소, 브롬 등)를 부산물이 거의 없거나 전혀없이, 또한 알콕시화 도중 관능기의 붕괴없이 폴리에테르 분자 전체에 산재시키는 능력이 달성되었다. 이것은 다양한 양의 펜던트 아민기를 함유하는 폴리에테르의 형성, 및 아민기 자체의 관능가(즉, 1차, 2차, 3차 또는 4차 아민기)의 유용성이 허용됨을 의미한다.

Claims (14)

  1. (1) (a) 1 내지 10개의 히드록실기를 함유하고 분자량이 약 32 내지 약 15,000인 유기 화합물과,
    (b) 1종 이상의 에폭시드(하나 이상의 에폭시드는 1개 이상의 할로겐 원자를 함유함)를,
    (c) 1종 이상의 이중 금속 시안화물 촉매의 존재 하에 반응시킴으로써, 분자량이 약 120 내지 약 25,000이고 약 1 내지 약 10개의 히드록실기를 함유하는, 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올을 형성하는 단계, 및
    (2) (a) 상기 (1)에서 형성된 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 생성된 폴리에테르 폴리올을
    (b) 1 내지 3개의 아민기를 갖고 분자량이 약 17 내지 약 500이며, 아민기가 1차 아민기, 2차 아민기, 3차 아민기 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 아민기 함유 화합물과 반응시킴으로써, 분자량이 105 내지 35,000이고 1개 이상의 말단 히드록실기 및 1개 이상의 펜던트 아민기를 함유하는 폴리에테르 폴리올을 형성하는 단계
    를 포함하는, 펜던트 아민기를 함유하는 폴리에테르 폴리올의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, (1)(a)의 상기 유기 화합물이 2 내지 8개의 히드록실기를 함유하고 분자량이 약 62 내지 약 5,000인 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, (1)(b)의 상기 에폭시드가 1 내지 6개의 할로겐 원자를 함유하는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, (1)(b)의 상기 에폭시드가 1 내지 2개의 할로겐 원자를 함유하는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, (1)(b)의 상기 에폭시드가 에피클로로히드린을 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, (2)(b)의 상기 아민기 함유 화합물의 관능성이 1 내지 2이고 분자량이 31 내지 300인 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 생성된 폴리에테르 폴리올이 분자량이 약 500 내지 약 15,000이고 약 2 내지 약 6개의 펜던트 아민기를 함유하는 것인 방법.
  8. (1) (a) 1 내지 10개의 히드록실기를 함유하고 분자량이 약 32 내지 약 15,000인 유기 화합물과,
    (b) 1종 이상의 에폭시드(하나 이상의 에폭시드는 1개 이상의 할로겐 원자를 함유함)를,
    (c) 1종 이상의 이중 금속 시안화물 촉매의 존재 하에 반응시킨 반응 생성물을 포함하며, 분자량이 약 120 내지 약 25,000이고 약 1 내지 약 10개의 히드록실기를 함유하는, 할로겐화 탄소 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올과,
    (2) 1 내지 3개의 아민기를 갖고 분자량이 약 17 내지 약 500이며, 아민기가 1차 아민기, 2차 아민기, 3차 아민기 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 아민기 함유 화합물의 반응 생성물을 포함하며,
    분자량이 약 105 내지 약 35,000이고 1개 이상의 펜던트 아민기 및 1개 이상의 말단 히드록실기를 함유하는 폴리에테르 폴리올.
  9. 제8항에 있어서, (1)(a)의 상기 유기 화합물이 2 내지 8개의 히드록실기를 함유하고 분자량이 약 62 내지 약 5,000인 폴리에테르 폴리올.
  10. 제8항에 있어서, (1)(b)의 상기 에폭시드가 1 내지 6개의 할로겐 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올.
  11. 제10항에 있어서, (1)(b)의 상기 에폭시드가 1 내지 2개의 할로겐 원자를 함유하는 폴리에테르 폴리올.
  12. 제8항에 있어서, (1)(b)의 상기 에폭시드가 에피클로로히드린을 포함하는 폴리에테르 폴리올.
  13. 제8항에 있어서, (2)의 상기 아민기 함유 화합물의 관능성이 1 내지 2이고 분자량이 31 내지 300인 폴리에테르 폴리올.
  14. 제8항에 있어서, 생성된 폴리에테르 폴리올의 분자량이 약 500 내지 약 15,000이고 약 2 내지 약 6개의 펜던트 아민기를 함유하는 폴리에테르 폴리올.
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