TW460324B - Double metal cyanide catalysts containing cyclic, bidentate complexing agents and method for producing the same and polyether polyol prepared from the same - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4 6 03 24 Λ7 Β7 五、發明說明（1 ) 本發明之範疇 本發明係關於雙金屬氰化物（DMC)催化劑和製造它們 的方法。特別是本發明係關於DMC催化劑可用來製造聚 醚多醇和使用其他已知DMC催化劑製造的多醇比較，含 有幸3C低程度的高分子量成份。 本發明之背景 雙金屬氰化物複合物為環氧化物聚合反應所熟知的催 化劑。這些活性催化劑讓聚醚多醇和其他使用鹼性（ΚΟΗ) 催化劑製造的相似之多醇比較起來有低的未飽和度。這些 催化劑可用來製造許多聚合物產品，包括聚醚、聚酯、和 聚醚酯多醇。這些多醇可用於聚胺甲酸酯塗層、弹性體、 密封劑、泡洙塑料、和黏合劑。 DMC催化劑通常將金屬鹽和金屬氰化物鹽的水溶液 反應而形成DMC化合物的沈澱。一可溶於水、低分子量 有機複合劑，一般是醚或醇，包含於催化劑製造之中。有 機複合劑對於良好催化劑活性是必要的。典型的DMC催 化劑製造描述於如美國專利號碼3,427,256、3,829,505和 5,158,922之中。 雖然可溶於水醚類（例如二曱氧乙烷（“glyme”）或 diglyme)和醇類（例如’異丙醇或三級丁基醇）為最常使用 的有機複合物，許多其他一般類別的化合物曾被描述過。 例如美國專利號碼4,477,589告知（第3欄20至22行）此有機 複合物可以是“醇'盤'酮、越、酯、鰛胺、腈、或硫化 物” '其他的列出同樣種類（見美國專利號碼3,278,458第6 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 ---------------裝--- ..-. ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. 飞- 4 6 03 24 A7 B7______ 五、發明說明（2 ) 攔和美國專利號碼3,941，849第13攔）。依據美國專利號碼 3,278,458，這有機複合劑最好有“相當的直鏈”或“沒 有巨大的基”。美國專利號碼5,158,922(第6欄）和 5,470,8 13 (第5欄）加入腈類和尿素於所列適當的複合劑中 ° 曰本專利應用 Kokai No. H3-128930 (Morimoto等）教授 使用N，N-二烷基醯胺（例如n，N-二甲基乙醯胺）作為有機複 合劑來製造有改良活性的催化劑。 多年以來，具有相對高結晶度的DMC催化劑被用來 製造環氧化物聚合物。最常用的催化劑含有有機複合劑（ 通常是glyme)、水、過量金屬鹽（一般是氣化鋅）' 和DMC 化合物。對於環氧化物聚合反應的活性，超過可由商業標 準（KOH)得到的活性被認為是適當的。稍後體認到較高活 性的催化劑對於成功商業化由DMC催化劑而來的多醇是 有價值的。 最近DMC催化劑技術的改良提供了對環氧化物聚合 反應有特別活性的催化劑。例如，美國專利號碼5,470,813 描述實質地非晶系或非結晶態催化劑與較早的DMC催化 劑比較有高許多的活性。其他高活性DMC催化劑除了低 分子量有機複合劑之外，包含官能化/聚合物如聚醚（見美 國專利號碼5,482,908和5,545,601)或其他含有官能基的聚 合物（美國專利號碼5,714,428)。高活性DMC催化劑一般是 實質非晶態的，此可由粉末X光繞射圖樣缺少許多尖銳的 線得證。這些催化劑的活性高的可以讓它們在非常低濃度 使用，低的常常足以不需從多醇中去除此催化劑。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I -1--I------------ ----- —---I I I I , ( ( (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 A7 ^60324 ------B7__ 五、發明說明（3 ) 即使最好的已知DMC催化劑也可改良。高催化劑活 性有時會有代價’就是會形成少量具有非常高（大於 400,000或400K)數量平均分子量（Mn)的聚醚。這高分子量 成份，即使是百萬分之幾的量，可負面影響從催化劑所製 的聚越多醇在胺甲酸乙酯應用如柔軟或鑄模聚胺曱酸乙酯 泡珠的性能。例如，含有過多高分子量成份的多醇很難處 理’產生緊的泡沫’或導致泡沫沈降或瓦解。雖然曾提出 各種方法處理高分子量成份（例如重新配方胺曱酸乙酯， 在形成後從剩餘的多醇中去除此成份），理想的策略是從 催化劑開始和儘少減少或去除此成份的形成。 總結來說’仍舊需要改良的DMC催化劑。較佳的催 化劑將有和現行所知高度非晶態DMC催化劑有相似的高 活性（例如從美國專利號碼5,470,813或5,482,908)。較佳的 催化劑仍會產生有低黏度和低飽和度的多醇產物。理想上 ’這催化劑不會產生相當量的高分子量多醇成份，尤其是 數量平均分子量大於約400,000的。 本發明之總結 本發明提供一個方法來製造在胺甲酸乙酯應用中性能 較一致的聚醚多醇。本發明為一雙金屬氰化物（DMC)催化 劑和製造它的方法。此催化劑包括一 DMC化合物，一有 機複合劑和選擇性地從約2至約80wt%的官能化聚合物。 主要的成份是有機複合劑。它包含一 C3-C5脂族醇和以有 機複合劑全部的量為準的約5至約95莫耳百分比的由内醯 胺和内酯中選出的環狀雙配位基化合物。本發明同時包括 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） > ^^1 KIP n BK9 p 0 ffk n 、 . ί <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 24 Α7 _ Β7 五、發明說明（4 ) 一使用這些催化劑來製造環氧化物聚合物的方法。 我們意外發現使用包含C3-C5脂族醇和由内醯胺和内 醋中選出的環狀雙配位基化合物所組成混合物的複合劑來 製造DMC催化劑可提供有價值和意想不到的好處。特別 疋從催化劑製造的聚酸多醇含有降低程度的高分子量（Μη 大於400,000)成份，這降低使得多醇在如軟性和鎮模泡洙 的胺甲酸乙酯應用中較好處理。 本發明之詳細描述 本發明之催化劑包含一雙金屬氰化物（DMC)化合物、 一有機複合劑混合物、和選擇性地一官能化聚合物。 用於本發明之雙金屬氰化物化合物是一可溶於水金屬 鹽和可溶於水金屬氰化物鹽的反應產物。可溶於水金屬鹽 較好有一般的分子式Μ(Χ)η，其中Μ是由Zn(II)、Fe(II)、 Ni(II)、Mn(II)、Co(II)、Sn(II)、Pb(II)、Fe(III)、Mo(III) 、Mo(VI)、Al(III)、V(V)、V(IV)、Sr(II)、W(IV)、W(VI) 、Cu(II)和 Cr(III)之中選出。更好M是從Zn(II)、Fe(II)、Co(II) 和Ni(II)之中選出。在分子式中，X較好是從鹵化物、氫 氧化物、硫酸鹽、碳酸鹽、氰化物、草酸鹽、硫氰酸鹽、 異氰酸酯、異硫氪酸鹽、羧酸鹽、和硝酸鹽之中選出的陰 離子。η的值從1至3並且滿足Μ的價層狀態。適當的金屬 鹽包括例如氣化鋅、硝酸鋅、硫酸鐵（II)、漠化鐵（Π)、氣 化鈷（II)、硫氟酸鈷（II)、曱酸鎳（II)、硝酸鎳（II)、和類似 之物，以及它們的混合物。函化鋅是較佳的。 用於本發明來製造雙金屬氟化物化合物的可溶於水金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------裝--- ' ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .' -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 24 A7 __B7 五、發明說明（5 ) 屬氰化物鹽較好有一般的分子式（Y)aM，(CN)b(A)c，其中M， 是從 Fe(II)、Fe(III)、c〇(II)、Co(III)、Cr(II)、Cr(III)'Mn(II) ' Mn(III) ^ Ir(III) > Ni(II) ^ Rh(III) ' Ru(II) ' V(IV)^〇V(V) 之中選出。較好M’是從Co(II)、Co(III)、Fe(II)、Fe(III)、 Cr(IlI)、Ir(III)、和Ni(II)之中選出。可溶於水金屬氰化物 鹽可含有一或多個這些金屬。在分子式中，γ是鹼金屬離 子或鹼土金屬離子。A是從氣化物、氩氧化物、硫酸鹽、 碳酸鹽、氰化物、草酸鹽、硫氰酸鹽、異氰酸鹽、異硫氰 酸鹽' 羧酸鹽、和硝酸鹽之中選出。&和b皆為大於或等於 1的整數；a、b和c電荷總數和M，的電荷平衡。適當的可 溶於水金屬氰化物鹽包括例如鉀六氰鈷酸鹽（ΙΠ)、鉀六氣 鐵酸鹽（II)、鉀六氡鐵酸鹽（III)、鈣六氰鈷酸鹽（111)、鋰 六氰銥酸鹽和類似之物《可用於本發明的雙金屬氰化物例 包含有例如’鋅六氰鈷酸鹽（III)、鋅六氰鐵酸鹽（ΙΠ)、鋅 六氰鐵酸鹽（II)、鎳（II)六氰鐵酸鹽、鈷（11)六氰鈷酸鹽（111) 和類似之物。適當雙金屬氛化物化合物的更多例子列於美 國專利號碼5，158,922之中’其中所教授之物併 入於此作 為參考。 鋅六氰鈷酸鹽是較佳的 本發明之催化劑包括一含有醇類和環狀雙配位基化合 物的有機複合劑。這醇類是CfC5脂族醇^適當的醇包括 例如正丙醇、異丙醇、異丁醇、三級丁醇、三級戊醇和類 似之物，以及它們的混合物。分枝的醇類是較佳的，三級 丁醇特別好。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -n ! 1 I n I ϋ n ϋ I ^ I I _ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· -線 4 6 03 24 A/ ________________ B7 五、發明說明（6 ) 除了醇類之外’複合劑包含一環狀雙配基化合物從内 醯胺和内輯之中選出。最好這内醯胺或内酯能至少部份溶 於水。特別好的是C3-C6内醯胺和内酯。 内醯胺是環狀醞胺。許多可輕易的將一般的胺基酸脫 水而製造。這些内醯胺可在其環碳或氮原子被一或多個烧 基、致氧烧基、氫氧基、齒素、或燒氧基、或類似之物取 代。適當的内醯胺包括例如点-丙内酿胺、2_四氫α比啤酮 、1-甲基-2-四氫吡喀酮（Ν-甲基四氫吡喀酮）、5·正戊内 醯胺、ε-己内醯胺、〗_(2_羥乙基）-2-四氫吡喀酮、1-乙基_ 2-四氫。比喀酮、甲基—^氧-卜吡喀啶乙酯和類似之物，以 及匕們的混合物。特別好的是正戍内酿胺和四氮β比嗔 酮如2-四氫吡喀酮和丨甲基-2_四氫吡喀酮。 内酯是環狀酯。和内醯胺一樣，内酯可含有環取代物 如烷基、羥烷基、烴基、齒素、或烷氧基，或類似之物。 適當的内酯包括例如y5 -丙内酯、r - 丁内酯、<5 ·正戊内 酯、ε-己内酯和類似之物，以及它們的混合物。-丁内 酯是特別好的。

CrC；；脂族醇和環狀雙配位基化合物均是必須的以得 到高活性之催化劑以及得到高分子量聚醚成份量所需的減 少。如果省掉環狀雙配位基化合物，催化劑有高活性（和 揭露於美國專利號碼5,470,813中的相似），但是從此催化 劑製造的多醇可含有不當程度的高分子量成份。另一方面 ’如果僅有環狀雙配位基化合物存在為複合劑，這些催化 劑會有相對的低活性以及/或是產生具有寬廣分子量分佈 本紙張尺度適用中國國家標準（C]\TS)A,1規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼丨裝 i噪· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 0324 A7 ---------------- 一 五、發明說明（7 ) 和高黏度的多醇。 在催化劑中所需(^-(：5脂族醇對環狀雙配位基化合物 的相對量可變化於廣泛的範圍，並且熟練的人可變化它們 而控制催化劑活性、多醇黏度，以及類似之物。然而較佳 的催化劑以有機複合劑全部量為基準，含有約5至約95莫 耳百分比的環狀雙配位基化合物。更好的是含有從約1〇至 8〇莫耳百分比的環狀雙配位基化合物；最好的是從約20至 60莫耳百分比的範圍。 本發明之催化劑選擇性的包含一官能化聚合物或是其 可溶於水的鹽。“官能化的聚合物，，表示一聚合物含有一 或多個含有氧、氮、硫、磷、或鹵素官能基的聚合物，其 中此聚合物或是其衍生的可溶水鹽有相對好的水溶性，也 就是至少約3 wt%的聚合物或是它的鹽在室溫溶解於水或 是水和可與水混合有機溶劑的混合物。可與水混合之有機 溶劑的例子有四氫呋喃、丙酮、乙腈、丁醇和類似之物 。水溶解度在形成和沈澱雙金屬氰化物化合物時對於併入 官能化聚合物於催化劑結構中是重要的。 聚醚是較佳的官能化聚合物。併入聚醚的催化劑教授 於美國專利號碼5,482,908和5,545,601之中，其所教授之 物併入於此作為參考。本發明之特別好的催化劑結合聚醚 多醇為官能化聚合物。 其他適當的官能化聚合物包括例如聚（丙烯醯胺）、聚 (丙醯酸）、聚（丙烯酸-共·順丁烯二酸）、聚（烷基丙烯酸酯） 、聚（烷基丙烯酸酯）、聚（乙烯基甲基醚）、聚（乙酸乙烯基 本纸張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（2.10 X 297公釐） 10 --------^-----!裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 0324 五、發明說明（8 ) 酯）、聚（乙烯醇）、聚（N-乙烯基吡喀酮）、聚（N-乙烯基0比 喀酮-共-丙烯酸）、聚（Ν,Ν-二曱基丙烯醯胺）、聚（4-乙烯 基吐啶）、聚（己烯氣）' 聚（丙烯酸_共·苯乙烯）、聚（乙烯硫 酸鹽）、聚（乙烯硫酸鹽）鈉鹽和類似之物。許多其他適當 的官能化聚合物描述美國專利號碼5,714,428之中，其所 教授之物併入於此作為參考。 官能化聚合物當使用時組成催化劑的約2至80wt%。 較好此催化劑含有約5至70wt%的官能化聚合物；最好是 在範圍從約10至60wt%之間。 本發明之催化劑最好是實質地非晶態。在此“實質地 非晶態”表示缺乏良好定義的晶體結構，或組成物的粉末 X光繞射圖樣中實質缺少尖銳的線。一般的鋅六氰鈷酸鹽 一glyme催化劑（如美國專利號碼5，158,922中所描述）顯示 粉末X-光繞射圖樣含有許多尖銳的線，這表示此催化劑 有高度的結晶態。在沒有複合劑存在下製造的鋅六氰鈷酸 鹽也是高度結晶（並且對環氧化物聚合反應沒有活性）。相 對地’本發明之催化劑是實質地非結晶態。 本發明之催化劑同時有特定的紅外光譜。許多先前的 DMC催化劑，尤其是高活性、實質非晶態的種類，在365〇 cm·1和642cm—〗呈現自由211_014振動的吸收帶。相對地，本 發明的較佳催化劑缺乏這些帶或是在這些波數有較低的吸 收率。這些觀察具有意義，因為缺少從自由Ζη_〇Η來的紅 外吸收帶和高分子量多醇成份較少的形成似乎相當穩含( 見例1、2、4和CIO ;表丨和2)。除此之外，本發明之催化 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公发） 11 -----—------------—---訂·--I----- . { f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印g 4 6 03 24 五、發明說明（9 ) 劑特別顯示了低能量的m基吸收（例如對2 _四氩处嗔網約 在1630cm-1)，這表示存在有穩定的環狀雙配位基化合物 和催化劑之複合物。 本發明包括-用來製造這些催化劑的方法^這方法包 括最好溫度於室溫至8〇t之間，在有機複合劑和選擇性官 能化聚合物存在的情形下，將金屬鹽（通常過量使用）和金 屬氰化物鹽的水溶液反應。這有機複合劑包含於鹽水溶液 的一種或兩者之中，或者它們在DMC化合物沈澱之後立 刻加入於催化劑漿料中。一般最好在與反應物結合之前預 先將一或兩種複合劑成份和水溶液之一混合。產生的催化 劑如先前所述被（見如美國專利號碼5,47〇,813、5,482,9〇8 、和5,714,428，其教授之物併入於此作為參考）被分離（由 離心、過濾、傾倒或類似方法）、清洗和乾燥。 在本發明之一較佳方法_ ’環狀雙配位基化合物包含 於反應物水溶液的一或兩者之中。換句話說，它在兩溶液 混合則包含於金屬鹽（例如氣化鋅）水溶液以及/或是金屬 氰化物鹽（例如鉀六氰鈷酸鹽）水溶液之中β反應物溶液用 有效率的混合結合（例如較好用均質化或高剪力攪拌）而產 生含有DMC化合物的催化劑漿料。這催化劑接著通常用 在壓力下過濾而分離’而殘餘物用含有c3_C5脂族醇的水 性混合物清洗。選擇性地，這清洗混合物同時包含宫能化 聚合物。這催化劑接著如前面—樣被分離，且用c3_C5脂 族醇或含有這醇以及/或是官能化聚合物的水性混合物做 額外清洗。最好最後的清洗不使用水。 冬紙張尺度適用中國國家標準（CJSJSM4規格⑵ϋ X 297公f ) 12 •------- - ,------- I t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 24 a? _ B7 五、發明說明（10 ) 本發明之方法由使用環狀雙配位基化合物而對催化劑 製造提供了有價值和意料外的好處。首先，在有環狀雙配 位基化合物存在的情形下所製造的DMC催化劑比先前的 DMC催化劑容易過濾，因而製造它們需要的全部時間可 減少（見例15和比較例16)。第二，這環狀雙配位基化合物 在催化劑製造中作為消泡劑，因而較少催化劑沈積於用做 催化劑製造的反應器壁上。這導致改良的催化劑一致性和 較少浪費掉的催化劑。 本發明包含一用來製造環氧化物聚合物的方法s這方 法包括在有本發明之催化劑存在下聚合環氧化物。較佳的 環氧化物有環氧乙烷、環氧丙烷、環氧丁烷、環氧乙苯和 類似之物，以及它們的混合物。這方法可用於製造無規或 嵌段共聚物。這環氧化物聚合物例如可以是在含有羥基引 發劑存在下，由環氧化物聚合反應衍生的聚鍵多醇。 其他在DMC化合物存在下會和環氧化物起共聚反應 的單體可包含於本發明之方法來製造其他形式的環氧化物 聚合物。任何技藝中所知使用一般DMC催化劑製造的共 聚物可以使用本發明之催化劑製造。例如，環氧化物和環 氧丙烧共聚（如美國專利號碼3,278,457和3,404,109中所教 杈）而產生聚醚，或和酐共聚（如美國專利號碼5，145,883和 3,538,043中所教授）產生聚g旨或聚驗醋多醉。使用dmc催 化劑製造聚醚 '聚酯、和聚醚酯多醇詳細描述於美國專利 號碼 5,223,583、5,145,883、4,472,560、3,941,849'3,900,518 、3,538,043、3,404，109、3,278,548、3,278,547，和 J.L. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公g ) 13 I .---%------裝--- - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . -飞. 03 24 A7 B7 五、發明說明（11

Schuchardt and S.D. Harper, SPI Proceedings, ^ηηυΊ|

Polyurethane TertL/Market. Conf. (1989) 360之中。這些美 國專利所教授與使用DMC催化劑做聚醇合成有關之物併 入於此而參考其全文a 以本發明之催化劑製造的聚醚多醇（或單醇）較好有平 均約1至8個羥基官能，更好約2至6個》而最好有約2至3個 。這些多醇較好的數量平均分子量（Μη)在範圍約5〇〇至 50,000之間°更好的範圍從約ι，〇〇〇至約12,000之間；最好 的範圍從約2,000至約8,000之間。 本發明對多醇提供了意外的好處。特別是使用本發明 DMC催化劑製造的多醇和使用相似催化劑而沒有環狀雙 配位基化合物的比較，含有較低程度的高分子量成份。高 分子量成份的量用任何適當方法來定量種特別方便測 量此成份的方法是由凝膠滲透層析法（GPC)。一種適當的 技術於底下描述於例13之中。 依據本發明製造的多醇一致地含有低於l〇ppm的數量 平均分子量高於400,000(Mng 400K)之聚醚成份。用最高 活性DMC催化劑製造的多醇一般含有較高程度（至少1 〇 ppm) Μη > 400K的物質。雖然高分子量成份這樣的減少量 似乎不具意義。我們意外發現本發明之多醇一致的通過“ 超臨界泡沫測試”（SCFT)-- —種敏感的泡沫測試設計來顯 示是否多醇會在場中會引起泡沫沈降或瓦解--以其他高活 性DMC催化劑製造的多醇不會都通過相同的測試。底下 的例Α解釋如何實行SCFT。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A‘l規格（2]〇χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14

^ b 03 24 、發明說明（12 ) 下列的例子僅是說明本發明.熟悉技藝者可以看出許 多變化在本發明之精神内和申請專利範圍中。 催化劑製造例子 例1 14例子說明實質地非晶態鋅六氰鈷酸鹽的製造，其包 含除了二級丁醇之外的1_(2_羥乙基）-2_四氫吡喀酮（HEp) 為複合劑和1000 mol· wt.聚趟多醇。 氣化鋅（120g的62.5wt%ZnCl2)在1升燒杯中以去離子 水（230g)和HEP(50mL)稀釋（溶液1) a鉀六氰鈷酸鹽（75g) 在第二燒杯中用去離子水和HEP(20mL)(溶液2)落解。溶 液3是將1〇〇〇 m〇l· wt.聚氧丙烯二醇（8〇g)於去離子水（5〇 mL)和四氫呋喃（THF)2mL中配製而成。溶液2加入溶液1 中超過35分鐘而同時以最大強度的2〇%均質化B在加入之 後，均質化在40%強度繼續1〇分鐘。停止均化器。加入溶 液3，接著緩慢攪拌3分鐘。 反應混合物在40psig經過20 v m尼龍薄膜過濾。催化 劑餅在三級丁醇（130mL)和去離子水（55mL)混合物中再漿 化，並在40%強度均質化1〇分鐘。停止均化器。加入更多 的1000 mol. wt.聚氧丙烯二醇（2.0g)溶於THF(2g)的溶劑， 而此混合物緩慢攪拌3分鐘。此催化劑如前述方法分離。 這泥餅在三級丁醇（185mL)中再漿化並如前述方法均質化 。加入更多的1000 mol，wt·二醇（l.Og)於THF(2g)的溶劑， 而產物以通常的方法分離。產生的催化劑殘餘物於60°c， 30in(Hg)在真空烤箱中乾燥至固定重量。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]ϋ X 297公f ) .I ------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 15 4 6 03 2 4 A7 ______B7__ 五、發明說明（13 ) 例2 依循例1中的步驟，除了 50/50的N-甲基-2-四氫吡喀 酿I和二級丁醇的混合物取代反應物溶液1和2中的hep。 例3 依循例1中的步驟，除了 25/75的N·甲基-2-四氩吡喀 _和二級丁醇的混合物取代反應物溶液1和2中的hep。 例4 依循例1中的步驟，除了聚（乙烯四氫吼疼酮）用來取 代1000 mol. wt.聚氧丙烯二醇。 例5 依循例1中的步驟，除了 50/50 2_四氫吡喀酮和三級丁 醇的混合物取代反應物溶液1和2。 例6 依循例1中的步驟，除了 25/75的2-四氫扯嚷酮和三級 丁醇的混合物取代反應物溶液1中的Hep。 例7 依循例1中的步驟’除了 1 〇/9〇的7 - 丁内酯和三級丁 醇的混合物取代反應物溶液丨和2中的ηΕΡ。 例8 依循例1中的步驟，除了 25/75的7" -丁内酯和三級丁 醇的混合物取代反應物溶液〖和2中的HEp。 例9 依循例1中的步驟，除了 3 ·戊内醯胺（4〇g於溶液丄中 ，10g於溶液2中，取代HEP。 ΙΓ ---·!----裝--- 為 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度朋㈣醜辟(CNS)A4 ^(210x297 公* ) 16 經濟邨智慧財產局員工消費合作社印製 -6 03 2 4 五、發明說明（14 ) 比較例1 〇

依循例1中的步驟，除了三級丁醇取代所有使用的HEP 。這催化劑完全使用美國專利號碼5,482,908的方法製造 〇 如例1 -9和比較例1 〇顯示（見表2)，包含環狀雙配位基 化合物於製造實質地非晶態雙金屬氰化物催化劑時提供意 料外的好處。特別是使用這催化劑製造的多醇含有較低程 度的高分子量（> 40〇,〇〇〇分子量）多醇成份β除此之外， 在超臨界泡沫測試中這些多醇比控制多醇（使用沒有環狀 雙配位基化合物存在下配製的催化劑所製造）表現好，也 就是它們比先前的DMC-催化的多醇有較低程度的沈降。 例11 這例子說明實質地非晶態鋅六氱鈷酸鹽的配製，它除 了三級丁醇外包含1-(2-羥乙基）-2-四氫吡喀酮（HEP)為複 合劑（但沒有聚醚二醇）。

氣化鋅水溶液（120g的62.5wt%ZnCl2)在一升燒杯中用 去離子水（230g)和HEP(50mL)稀釋（溶液1)。鉀六氰鈷酸鹽 (7.5g)在第二個燒杯中用去離子水（100niL)和HEP(20mLX 溶液2)稀釋。溶液2加入溶液1中超過40分鐘而同時以最大 強度的20%均質化在加入之後，均質化在4〇%強度繼續 10分鐘。 反應混合物在40psig經過20 // m尼龍薄膜過濾。催化 劑餅在三級丁醇（130mL)和去離子水（55mL)的混合物中再 漿化，並於40%強度均質化1〇分鐘。催化劑如前述方法分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公董） 17 ------------------ - 、 ί. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ 6 〇3 2 4 A7 --—----- B7 五、發明說明（15 ) 離。這泥餅在三級丁醇（185mL)中再褒化並如前述方法均 質化。這催化劑如前述方法分離，並在6{rc、30in(Hg)於 真空烤箱中乾燥至固定重量。 例12 依循例11中的方法’除了 2_四氫吡喀軻取代反應物溶 液1和2中的HEP。 比較例13 美國專利5虎碼5,470,8 13(例1)中的步驟被用來製造催 化劑。複合劑僅有三級丁醇，而沒有包含聚醚。 如例11-12和比較例13(見表3)所示，本發明的好處不 僅限於有g能化聚合物存在的催化劑。特別是使用本發明 之催化劑製造的多醇含有較低程度的高分子量（> 4〇〇,〇〇〇 为子量）多醇成份，並且在超臨界泡沫測試中表現比控制 多醇好。 催化劑的評估；多醇合成 例14 一般步驟：典型“厚塊狀”的聚氧丙烯三醇由加入環 氧丙烧於含有鋅六氰鈷酸鹽催化劑和丙氧基化丙之醇起始 劑（羥基數量=240mg KOH/g)的活化混合物超過2小時來 製造。催化劑使用程度30-l〇〇ppm(見表2和3)。每個產物 的羥基數目、黏度、和多分散度（由GPC)用標準方法測量 。一種GPC技術（見例13)用來測量數量平均分子量（Mn)大 於約400,000的多醇成份，而存在量（以ppm為單位）記錄於 表2和3之中。“N.D.”表示“沒有偵測到任何”。 本紙張尺度過用中國國家標準（CNS)A4規格（2.10 X 297公釐） I.---f--.--------------訂·--------線 - i f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 18 經濟部智慧財產局員工消費合作社印- ^ 6 03 24 A7 ___W___ 五、發明說明（16 ) 每種多醇也評估在描述於底下例A的“超臨界泡沫測 試之中。每個多醇在同樣測試中和以KOH為底的多醇 (3000 mol. wt.聚氧丙烯三醇）比較。測量兩種樣品的沈降 %。用KOH標準製的泡沫中的沈降％對使用要被測試的多 醇製的泡沫中的沈降％比值被加以計算。在SCFT測試中 的比值是0.6或更大被認為“通過”，而比值低於〇·6失敗 。比值1 0表示測試的多醇表現和ΚΟΗ為底的多醇在測試 中表現一樣好；比值大於1表示樣品表現（“高通過”）超 過ΚΟΗ為主的標準品。例如，如果koh為底的多醇顯示11% 的沈降。/〇’而測試的多醇顯示31 %的沈降％，測試的多醇 有ΚΟΗ/樣品比值為11/3 1 = 0,35，沒通過測試。

例A 超臨界泡沫測試（SCFT) 一般的單一注塑柔軟的聚胺曱酸酯泡沫以使用下列“ 受應力”的配方而用手混合和傾倒。這配方區別為“受應 力”因為它被故意使得對高分子量多醇成份的存在敏感。 B-邊是用要被分析的多醇樣品（100分，一般是3000 mol, wt,聚醚三醇）、水（6.5分）、二氣甲烷（15分）、A-1催 化劑（Witco的產品，0· 1分）、T-9催化劑（Air Products產品 ，0.25分）、和L-550界面活性劑（Witco產品，0.5分）所製 造。曱笨二異氰酸酯（78.01分，110 NCO/OH)迅速加入B-邊成份中，這些成份混合良好並倒入泥餅盒中°泡沫上升 並固化，而沈降％(或瓦解）被記錄下來。

例B 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) 19 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂！ ^ 6 03 2 4 A7 B7 五、發明說明（17 ) 由凝膠渗透層析法（GPC)測量高分子量多醇成份 多醇樣品中面分子量成份的分子量由和比較已知分子 量聚苯乙烯在GPC管柱逸出時間而定量。樣品比例中數量 平均分子量（Μη)大於400,000的由標準方法決定。

Jordi凝膠DVB 1〇3埃管桎，10x25〇mm，5微采粒子 大小’用四氫呋喃組成的流動相而使用。偵測器是Varex 型號ΠΑ蒸發式光掃描偵測器。聚笨乙烯原溶液由不同分 子量的聚笨乙烯以四氫呋喃稀釋而形成含有2、5、1〇mg/L 聚苯乙烯的標準溶液。樣品由稱量〇. 1 g的聚醚多醇於1盘 司瓶中並加入四氫呋喃於樣品中而調整樣品和溶劑的全部 重量至10.Og。標定溶液的樣品依序注入GPC管柱中。各 聚醚多醇樣品的複製品接著被注入，然後重新注入各種聚 笨乙烯標準液。標準液的峯面積以電子式積分起來，而各 多醇的兩組電子式積分的峯被電子式積分並平均。對各樣 品’物質中含有Mn> 400,000的比例被計算出且記錄下來 〇 例15和比較例16 一般依循例1中的程序，除了每個過濾步驟的時間（見 例1中最後段落）被記下來《過濾時間：第一過濾：4分鐘 ;第二：6分鐘；第三：4分鐘。 為比較之用’用比較例1 〇的程序製造催化劑的過滤時 間也記錄下來。記錄的過濾時間：第一過濾：丨7分鐘；第 二：32分鐘；第三：4分鐘。 這些結果顯示在有環狀雙配位基化合物存在下製造的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公餐） • I .------------裝--- 』 - { (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 A? 4 6 03 24 五、發明說明（) 催化劑比先前的DMC催化劑容易過濾許多，因此需要較 少的時間製造它們。 前面的例子僅說明本發明；下列之申請專利範圍定義 本發明之範圍。 表1催化劑鑑別 紅外光谱 複合劑(莫耳％) 例子 吸收率642cm_l 三級丁醇 HEP NMP 官能化聚合物 1 0 82 18 0 1K 聚(PO)二醇 2 0 53 0 47 1K 聚(PO)二醇 4 0 33 67 0 PVP C10 0.225 100 0 」 0 1K 聚(PO)二醇 HEP= 1-(2-羥乙基)-2-四氩吡喀酮；NMP = N-甲基-2-四氫吡喀酮； PVP=聚（乙烯四氩吡喀酮） 1依據t-丁醇+環狀雙配位基的全部量。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表2 催化劑對多醇性能之作用 催化劑範例# 2 3 4 5 6 7 8 9 CIO 具他複合劑 (和t-丁醇） HEP 50% NMP 25% NMP HEP 50% PYR 25% PYR 10% GBL 25% GBL VL 無 官能化聚合物 IK二酵 IK二酵 1K二酵 PVP 1K二醉 IK二酵 IK二酵 IK二酵 IK二酵 IK二醇 ppm催化齊| 50 100 100 100 50 50 30 30 50 30 多畔性質 Mw/Mn 1.09 1.07 1.06 1,08 1.09 1.03 1.21 1.24 1.12 1.03 OH#(mgK〇H/g) 56.8 56.9 56,3 56.8 55.6 55.1 56.1 55.7 57.3 56.2 黏度(q>s) 580 550 582 603 562 550 574 574 592 566 >400K mol. wt. (ppm) NX). N.D. N.D. N.D. N.D, 6 N.D, N.D. N.D. 10 SCFT : KOH/樣品 ---- 0.83 1.25 0.60 0.74 1.03 0.64 0.81 0.71 0.99 0.36 通過/失敗 通過 高通過 低通過 通過 通過 低通過 通過 通過 通過 失敗 HEP : 1-(2-羥乙基)-2-四氩啦·客玥：NMP = N-甲基.2,四氩吡喀明；PYR=2-E9氫呲喀酮： GBL= 内丁酷；PVP=聚（乙烯四氫吡喀綱广VL=: 正戍内醯胺、高分子量多酵成份 是樣品中Μη>400,000的量·· N.D.=沒有侦測到。 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公f ) A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 24 B7 五、發明說明（19 ) 表3 催化劑對多醇性的作用 催化劑例子# 11 12 C13 其他複合劑(和t-丁醇） HEP PYR 無 宫能化聚合物 無 無 無 ppm催化劑 50 50 50 .. 多醇性質 Mw/Mn 1,11 1.14 1.04 OH # (mg KOH/g) 57.8 57.8 56.5 黏度(cps) 591 616 567 >400K mol. wt. (ppm) N.D. N.D. 23 SCFT結果：KOH/樣品 0.67 1.0 0.28 通過/失敗 通過 通過 失敗 HEP == 1-(2-羥乙基)-2-四氫吡喀酮；PYR= 2-四氫吡喀酮。高分子量多 醇成份(由GPC)是樣品中Mn>400,000的量；N.D.=未偵測到。 I"--1=*---------裳--------訂---------線 - - ί f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 22

Claims (1)

1. 4 6 03 24 A8 B8 C8 D8 修正^0* 福貪本 7. -4 ^ η η 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第8S 107966號專利申請案申諳專利範園修正本 修正a期：90年07月 1 · 一種催化劑，其包含有： 0) —種雙金屬氱化物（DMC)化合物； (b) —種有機複合劑，其包含c3-C5脂族醇和以有機複 合劑全部量為基準的5至95莫耳％由内醯胺和内酯 中選出的環狀雙配位基化合物；以及 (c) 選擇性的2至80 wt. %的官能化聚合物。 2.如申請專利範圍第1項之催化劑，其中該dmc催化劑是 鋅六氰鈷酸鹽。 3，如申請專利範圍第1項之催化劑’其中該c3_C5脂族醇是 三級丁醇。 4. 如申請專利範圍第1項之催化劑，其中該環狀雙配位基化 合物由γ-内丁酯、N-曱基-2-四氫咕嗔酮、2-四氫吐鳴酮、 1-乙基-2-四氫咕嗓酮、5 ·正戊内醯胺、ε_己内酯、ε-已 内醯胺、Τ基-2-氧-l-α比喀啶醋酸鹽、以及ι_(2-羥乙 基）-2-四氫atb嚷鋼之中選出。 5. 如申請專利範圍第丨項之催化劑’其中該有機複合劑包括 10至80 wt.%的環狀雙配位基化合物。 6. 如申請專利範圍第1項之催化劑，其中該官能化聚合物為 聚醚。 7. 如申請專利範圍第i項之催化劑，其由粉末χ_光繞射分 析為實質地非結晶態。 8. 如申請專利範圍第7項之催化劑，其在365〇cni-i和 缺少紅外光線吸收帶。 本紙張尺度適用中國国家操準（CNS) Α4规格（21GX297公董） 1'--^-----一 裝------訂-------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) •23-

   '申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 • 種使用如申請專利範圍第1項之催化劑製得之聚醚多 醇*其含有低於lOppm的高分子量（Mn>400,000)多酵成 分。 10·—種催化劑，其包含有： (a) —鋅六氱鈷酸鹽化合物； (b) —有機複合劑包含三級丁醇和以有機複合劑全部 量為基準的5至95莫耳％由内酿胺和内酯中選出的 環狀雙配位基化合物；以及 (c) 任擇地5至70 wt %之官能化聚合物。 11 如申請專利範圍第1 〇項之催化劑，其中環狀雙配位基化 π物由γ-内丁醋、N-甲基-2-四氫》it鳴g同、2-四氫吼鳴酮、 乙基-2-四氫α比喀酮、δ -正戊内醯胺、ε_己内酯、ε_己 内醯胺、曱基-2-氧-1-吡喀啶醋酸鹽、以及ι_(2-羥乙 基）-2-四氫吼嗔酮之中選出。 12. 如申請專利範圍第1〇項之催化劑，其中該有機複合劑包 含10至80 wt·%的環狀雙配位基化合物。 13. 如申請專利範圍第1〇項之催化劑，其中該官能化聚合物 為聚醚。 14. 如申請專利範圍第丨0項之催化劑，其由粉末χ_光繞射 分析為實質地非結晶態。 15. 如申請專利範圍第14項之催化劑，其在365〇cm-i和 642cm-1缺少紅外光線吸收帶。 16. —種使用如申請專利範圍第10項之催化劑製得之聚醚 多醇’其含有低於lOppm的高分子量（Mn>400,000)多醇 本紙張尺度適用中國國家揉率（CNS ) A4現格（210X297公釐） —'--^-----一 裝------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -24· 4

   申請專利範圍 ’其中DMC催化劑為實 1其中該C3-C5脂族醇是 成分。 17·如申請專利範圍第1項之催化劑’其藉由在含有羥基的 起始物和該催化劑的存在下用於製造環氧化物聚合物。 18.如申請專利範圍第10項之催化劑’其藉由在含有羥基的 起始物和該催化劑的存在下用於製造環氧化物聚合物。 19* ~種製造雙金屬氰化物（DMC)催化劑之方法，其包含在 有機複合劑和選擇性的2至80 wt.%宫能基化聚合物存在 的情形下’將金屬鹽和金屬氰化物鹽的水溶液反應： 其中此有機複合劑包含CrC5脂族醇和以有機複合劑 全部量為準的5至95%由内醯胺和内酯中選出的環狀 雙配位基化合物。 2〇·如申請專利範圍第19項之方法 質地非結晶態鋅六氰鈷酸鹽。 21.如申請專利範圍第19項之方法 三級丁醇。 泣如申請專利範圍第19項之方法，其中該環狀雙配位基化 α物由γ-内丁酯、N-甲基_2_四氫吡喀酮、2_四氩吡喀酮、 1-己基-2-四氫吡喀酮、正戊内醯胺、己内醋、£己 内酿、甲基-2-氧-卜比嗔口定醋酸鹽、以及經乙 基）-2-四氫1比嗜;酮之中選出。 23.如申請專利範圍第19項之方法，其中的官能化聚合物是 聚醚。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規¥777^^^· I,--^-----(裝------訂------^4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -25- 案 號 類 00 (以上各欄由本局填註） _4修正 曰 Μ 補充 C4 460324 第 88107966 號

   專利説明書&90+_ 發明 名稱 中 文 英 文 含有環狀雙配位基複合劑之雙金屬氣化物催化劑及其製造方法與由其製備之聚醚多醇 Double Metal Method for tal Cyanide Catalysis Containing Cyclic, Bidentate Complexing Agents and Producing the Same and Polyether Polyol Ptepared from liie Same 姓 名 發明 國 籍 ⑴比·李克海LeKhac，Bi (2)王尉 Wan& Wd ⑶馬穆德K*法拉Fany，MahmondK· ⑴、⑶美國（2)中國大陸 裝 住 '居所 ⑴美國賓州西察斯特•伯明罕路1210號 1210 Bimiingham Rd., W. Chester, PA 19382, U. S. A. (2) 美國賓州阿波達比*伯凡立C-106大道250號 250 Beverly Boulevard C-106, Upper Daiby, PA 19082, U. S. A. (3) 美國賓州新鎮廣場·西察斯特路3421號 3421W. Chester Pike, Newtown Square, PA 19073, U. S. A. 訂 經鴻部眢""4;^5约工消費合作社印製 申請人 姓 名 (名稱） 國 藉 住、居所 (事務所） 代表人 姓 名 美商•阿可化學技術公司 ARCO Chemical Technology, L. P. 美國 美國德拉瓦州格林維爾肯耐特公路4001號格林維爾路α二 Two Greenville Crossing, 4001 Kennett Pike, Suite 238, Greenville, Delaware 19807, U. S. A. 約翰M.華格納 Wagner, John M. 線 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4^_ ( 2丨Qx297公董 ^60324四、中文發明摘要（發明之名稱

   含有環狀雙配位基複合劑之雙金屬氰化物催化劑及其製造方1 法與由其製備之聚醚多醇 ； 雙金屬氰化物(DMC)催化劑和製造它們的方法揭露於 此。這些催化劑包含了一個DMC化合物，一個有機複合劑， 和選擇性的一個官能化聚合物。主要的成分是複合劑，其包 含了一CC5脂族醇和一由内醢胺和内酯中選出的環狀雙配 位基化合物。由這些催化劑製造的聚醚多酵含有較低程度的 高分子量(Μη大於4〇〇,〇〇〇)成分並一致地在胺甲酸乙酯應用 譬如柔軟和铸模泡沫中表現較佳。 英文發明摘要（發明之名稱 Double metal Cyanide Catalysts Containing Cyclic, Bidentate ) Conqilexing Agents and Method for Producing the Same and Polyether Polyol Prepared from the Same Double metal cyanide (DMC) catalysts and methods for making them are disclosed. The catalyst comprise a DMC compound, an organic complexing agent, and optionally a functionalized polymer. The key component is the compoexing agent, which comprises a C3-C5 aliphatic alcohol a cyclic, bidentate compound selected from lactams and lactones, Polyetherr polyols made from the catalysts contain reduced levels of high-molecular-weight (Mn greater than 400,000) components and consistently perform better in urethane applications such as flexible and molded foams. -----------{ 1 裝------訂-----^、線--« (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁各襴〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 未紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐） •1-

   4 6 03 24 A8 B8 C8 D8 修正^0* 福貪本 7. -4 ^ η η 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第8S 107966號專利申請案申諳專利範園修正本 修正a期：90年07月 1 · 一種催化劑，其包含有： 0) —種雙金屬氱化物（DMC)化合物； (b) —種有機複合劑，其包含c3-C5脂族醇和以有機複 合劑全部量為基準的5至95莫耳％由内醯胺和内酯 中選出的環狀雙配位基化合物；以及 (c) 選擇性的2至80 wt. %的官能化聚合物。 2.如申請專利範圍第1項之催化劑，其中該dmc催化劑是 鋅六氰鈷酸鹽。 3，如申請專利範圍第1項之催化劑’其中該c3_C5脂族醇是 三級丁醇。 4. 如申請專利範圍第1項之催化劑，其中該環狀雙配位基化 合物由γ-内丁酯、N-曱基-2-四氫咕嗔酮、2-四氫吐鳴酮、 1-乙基-2-四氫咕嗓酮、5 ·正戊内醯胺、ε_己内酯、ε-已 内醯胺、Τ基-2-氧-l-α比喀啶醋酸鹽、以及ι_(2-羥乙 基）-2-四氫atb嚷鋼之中選出。 5. 如申請專利範圍第丨項之催化劑’其中該有機複合劑包括 10至80 wt.%的環狀雙配位基化合物。 6. 如申請專利範圍第1項之催化劑，其中該官能化聚合物為 聚醚。 7. 如申請專利範圍第i項之催化劑，其由粉末χ_光繞射分 析為實質地非結晶態。 8. 如申請專利範圍第7項之催化劑，其在365〇cni-i和 缺少紅外光線吸收帶。 本紙張尺度適用中國国家操準（CNS) Α4规格（21GX297公董） 1'--^-----一 裝------訂-------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) •23-