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JP2012508302A - イソシアネートの三量化触媒系、前駆体配合物、イソシアネートの三量化方法、それから作製された硬質ポリイソシアヌレート／ポリウレタン発泡体、および該発泡体の作製方法 - Google Patents

イソシアネートの三量化触媒系、前駆体配合物、イソシアネートの三量化方法、それから作製された硬質ポリイソシアヌレート／ポリウレタン発泡体、および該発泡体の作製方法 Download PDF

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JP2012508302A JP2011535726A JP2011535726A JP2012508302A JP 2012508302 A JP2012508302 A JP 2012508302A JP 2011535726 A JP2011535726 A JP 2011535726A JP 2011535726 A JP2011535726 A JP 2011535726A JP 2012508302 A JP2012508302 A JP 2012508302A
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ボイアー，セシール
モーレイ，ティモティー
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Abstract

本発明はイソシアネートの三量化触媒系、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製された硬質発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。三量化触媒系は、（ａ）フォスファトランカチオン；および（ｂ）イソシアネート三量体誘導アニオンを含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００８年１１月１０日に出願した「イソシアネートの三量化触媒系、前駆体配合物、イソシアネートの三量化方法、それから作製された硬質ポリイソシアヌレート／ポリウレタン発泡体、および該発泡体の作製方法」と題する米国仮特許出願第６１／１１３，１９６号からの優先権を主張する非仮出願であり、その教示は以下の本明細書において完全に複製されるように参照により本明細書に援用される。
本発明はイソシアネートの三量化触媒系、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製された硬質ポリイソシアヌレート／ポリウレタン発泡体、および該発泡体を作製するための方法に関する。
硬質ポリイソシアヌレート／ポリウレタン（ＰＩＲ）発泡体は広く知られており、数多くの工業において用いられている。ＰＩＲ発泡体は両方の基、すなわちウレタン基（イソシアネートの−ＮＣＯ基とポリオールのヒドロキシル基との反応から得られる）と、ヒドロキシル基に対して過剰な−ＮＣＯ基（イソシアネートインデックスが１００より大きく、たとえば１８０〜６００）の三量化から誘導されるイソシアヌレート環とを有するハイブリッド構造である。−ＮＣＯ基の三量化は典型的には、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、酢酸カリウムおよび他の触媒等の特別の触媒によって触媒作用を受ける。ＰＩＲ発泡体の高度架橋構造は、過剰な−ＮＣＯ基の三量化によって生成するイソシアヌレート環から誘導される。
ＰＩＲ発泡体は常に難燃特性および低発煙性に関する規制強化の対象となっている。難燃特性および低発煙性は典型的にはイソシアヌレート環の存在によって改善されている。しかし、そのようなイソシアヌレート環を製造するための現在の三量化触媒系は高温でのみ活性となる傾向があり、これはＰＩＲ発泡体の中心域において典型的である。したがって、現在の三量化触媒系はＰＩＲ発泡体の主として中心域におけるイソシアヌレート環の生成を促進する傾向がある。現在の三量化触媒系の使用によってＰＩＲ発泡体の中心域の難燃特性および発煙特性が改善されるが、そのようなＰＩＲ発泡体の外部域の中でのそのような特性をさらに改善するニーズがまだある。本発明はそのようなＰＩＲ発泡体の外部域の中でのイソシアヌレート環の生成を促進し、その結果としてＰＩＲ発泡体の外部域の難燃特性および発煙特性の改善を促進する。本発明は活性化温度の低下を必要とすることによって、ＰＩＲ発泡体の外部域におけるイソシアヌレート環の三量化を促進し増大させる。本発明はさらに、たとえばラミネーションプロセスにおいて、接着特性、すなわちＰＩＲ発泡体パネルの二重スチールフェーサーの引張り接着強度を改善させることができる。
本発明は、イソシアネートの三量化触媒系、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
１つの実施形態において、本発明は（ａ）フォスファトランカチオン；および（ｂ）イソシアネート三量体誘導アニオンを含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する三量化触媒系を提供する。
代替の実施形態において、本発明は（１）前駆体配合物の重量に対して少なくとも２５重量％のポリオール；（２）（ａ）フォスファトランカチオン；および（ｃ）イソシアネート三量体誘導アニオンを含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する、前駆体配合物の重量に対して１５重量％未満の三量化触媒系；ならびに（３）必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、１つまたは複数の難燃剤、水、１つまたは複数の抗酸化剤、１つまたは複数の発泡助剤、１つまたは複数のウレタン触媒、１つまたは複数の三量化補助触媒（本明細書に記載の三量化触媒系以外のもの）、あるいはそれらの組合せを含む前駆体配合物をさらに提供する。
代替の実施形態において、本発明は（１）イソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアネートオリゴマー、それらの任意のものの塩、およびそれらの任意のものの混合物からなる群から選択される１つまたは複数のモノマーを提供するステップ；（２）（ａ）フォスファトランカチオン；および（ｂ）イソシアネート三量体誘導アニオンを含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する三量化触媒系を提供するステップ；（３）三量化触媒の存在下で１つまたは複数のモノマーを三量化するステップ；ならびに（４）それによりイソシアヌレート三量体を生成するステップを含む、イソシアネートの三量化のための方法をさらに提供する。
代替の実施形態において、本発明は（１）イソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアネートオリゴマー、それらの任意のものの塩、およびそれらの任意のものの混合物からなる群から選択される１つまたは複数のモノマーを提供するステップ；（２）ポリオールを提供するステップ；（３）（ａ）フォスファトランカチオン；および（ｂ）イソシアネート三量体誘導アニオンを含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する三量化触媒系を提供するステップ；（４）必要に応じて、必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、１つまたは複数の難燃剤、水、１つまたは複数の抗酸化剤、１つまたは複数の発泡助剤、１つまたは複数のウレタン触媒、１つまたは複数の三量化補助触媒、あるいはそれらの組合せを提供するステップ；（５）１つまたは複数のモノマーおよびポリオールを接触させるステップであって、必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、および必要に応じて１つまたは複数の難燃剤、および必要に応じて水、および必要に応じて１つまたは複数の抗酸化剤、および必要に応じて三量化触媒系の存在下での１つまたは複数の発泡助剤、および必要に応じて１つまたは複数のウレタン触媒、および必要に応じて必要に応じて１つまたは複数の三量化補助触媒を接触させるステップ；（６）それによりＰＩＲ発泡体を生成するステップを含む、ＰＩＲ発泡体を作製するための方法をさらに提供する。
代替の実施形態において、本発明は、フォスファトランカチオンおよびイソシアネート三量体誘導アニオンを含む三量化触媒系であって、必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、必要に応じて１つまたは複数の難燃剤、必要に応じて水、必要に応じて１つまたは複数の抗酸化剤、必要に応じて１つまたは複数の発泡助剤、必要に応じて１つまたは複数のさらなるウレタン触媒、および必要に応じて１つまたは複数の三量化補助触媒、あるいは必要に応じてそれらの組合せを含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する三量化触媒系の存在下における、イソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアネートオリゴマー、それらの任意のものの塩、およびそれらの任意のものの混合物からなる群から選択される１つまたは複数のモノマーとポリオールとの反応生成物を含むＰＩＲ発泡体をさらに提供する。
代替の実施形態において、本発明は、フォスファトランカチオンおよびイソシアネート三量体誘導アニオンを含む三量化触媒系であって、必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、必要に応じて１つまたは複数の難燃剤、必要に応じて水、必要に応じて１つまたは複数の抗酸化剤、必要に応じて１つまたは複数の発泡助剤、必要に応じて１つまたは複数のさらなるポリウレタン触媒、および必要に応じて１つまたは複数の三量化補助触媒、あるいは必要に応じてそれらの組合せを含む三量化触媒系の存在下における、イソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアネートオリゴマー、それらの任意のものの塩、およびそれらの任意のものの混合物からなる群から選択される１つまたは複数のモノマーとポリオールとの反応生成物を含み、８０ｍｍの厚みを有する硬質発泡体の上昇表面から深さ１２ｍｍにおけるＡＴＲ−ＦＴＩＲ（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ Ｔｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ−Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ）分光法で測定されたポリイソシアヌレート三量体比（Ａｂｓ１４１０／Ａｂｓ１５９５）が少なくとも５であるＰＩＲ発泡体をさらに提供する。
代替の実施形態において、本発明は、フォスファトランカチオンが以下の構造
（式中、Ｅ１はＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、ＡｓおよびＳｅからなる群から選択され、Ｅ２はＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、ＡｓおよびＳｅからなる群から選択され、Ｅ３はＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、ＡｓおよびＳｅからなる群から選択され、Ｒ１はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ２はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ３はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、ＤはＮ、Ｐ、Ｃ、ＡｓおよびＳｉからなる群から選択され、ＸはＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉ、Ｎおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択される）
を有することを除いて上記の任意の実施形態に従う、イソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、（Ｅ１がＮ、ＯおよびＰからなる群から選択され、かつＥ２がＮ、ＯおよびＰからなる群から選択され、Ｅ３がＮ、ＯおよびＰからなる群から選択され、Ｒ１がＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ２がＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ３がＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、ＤがＮおよびＰからなる群から選択され、ＸがＨ、Ｃ１〜Ｃ１８およびそれらの任意の組合せからなる群から選択されることを除いて）上記の任意の実施形態に従う、イソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、（Ｅ１がＮであり、Ｅ２がＮであり、Ｅ３がＮであり、Ｒ１がＣ１〜Ｃ１８およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ２がＣ１〜Ｃ１８およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ３がＣ１〜Ｃ１８およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、ＤがＮであり、ＸがＨであることを除いて）上記の任意の実施形態に従う、イソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＤが同時にすべてＮではないことを除いて上記の任意の実施形態に従う、イソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、フォスファトランカチオンがアザフォスファトランカチオンであることを除いて、上記の任意の実施形態に従う、イソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、イソシアネート三量体誘導アニオンがカルボキシレート、カルボネート、フェノキシド、アミド、アミジネート、イミド、ホスフィド、チオシアネート、チオイソシアネート、イソシアネート、シアネート、およびフルオリドからなる群から選択されることを除いて、上記の任意の実施形態に従うイソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、イソシアネート三量体誘導アニオンがカルボキシレート、カルボネート、フェノキシド、およびフルオリドからなる群から選択されることを除いて、上記の任意の実施形態に従う、イソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、イソシアネート三量体誘導アニオンがカルボキシレートであることを除いて、上記の任意の実施形態に従うイソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明はカルボキシレートが以下の構造
（式中、Ｘ’は、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８、脂肪族、芳香族、環式、非環式、アシル、およびそれらの誘導体からなる群から選択される）
を有することを除いて上記の任意の実施形態に従う、イソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、（カルボキシレートがホルメート、アセテート、オクタノエート、２−エチルヘキサノエート、ベンゾエート、およびそれらの置換された誘導体からなる群から選択されることを除いて）上記の任意の実施形態に従う、イソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、（イソシアネート三量体誘導アニオンがアセテートであることを除いて）上記の任意の実施形態に従うイソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、三量化触媒系が２，８，９−トリメチル−２，５，８，９−テトラアザ−１−フォスファビシクロ［３．３．３］ウンデカン一酢酸塩であることを除いて、上記の任意の実施形態に従うイソシアネート三量化触媒、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製された発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
代替の実施形態において、本発明は、発泡体が建設用断熱発泡体または電気製品用断熱発泡体等の断熱材として用いられることを除いて、上記の任意の実施形態に従うＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
本発明を説明する目的で例示的な形態を図に示すが、本発明はこの示された厳密な配置および手段に限定されるものではないことを理解されたい。
１つの例示的な本発明の発泡体と比較の発泡体の三量体含量を示す例示的なグラフである。
本発明はイソシアネート三量化触媒系、前駆体配合物、イソシアネートを三量化するための方法、それから作製されたＰＩＲ発泡体、および該発泡体を作製するための方法を提供する。
イソシアネート三量化触媒系は（ａ）フォスファトランカチオン；および（ｂ）イソシアネート三量体誘導アニオンを含む。イソシアネート三量化触媒系は７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する。７３℃未満からのすべての個別の値および部分的範囲は本明細書に包含され、本明細書に開示される。たとえば活性化温度は２５、３５、４５、または５５℃の下限から４５、５５、６５、７０または７３℃の上限までであってよい。たとえばイソシアネート三量化触媒系は７０℃以下、または６８℃以下、または６６℃以下、または６５℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する。１つの実施形態において、イソシアネート三量化触媒系はいかなるポリマー支持体も有しない。
イソシアネート三量化触媒系のフォスファトランカチオン成分は以下の構造
（式中、Ｅ１はＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、ＡｓおよびＳｅからなる群から選択され、Ｅ２はＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、ＡｓおよびＳｅからなる群から選択され、Ｅ３は、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、ＡｓおよびＳｅからなる群から選択され、Ｒ１は、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ２はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ３はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、ＤはＮ、Ｐ、Ｃ、ＡｓおよびＳｉからなる群から選択され、ＸはＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉ、Ｎおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択される）
を有する。
１つの実施形態において、Ｅ１はＮ、ＯおよびＰからなる群から選択され、Ｅ２はＮ、ＯおよびＰからなる群から選択され、Ｅ３はＮ、ＯおよびＰからなる群から選択され、Ｒ１はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ２はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ３はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、ＤはＮおよびＰからなる群から選択され、ＸはＨ、Ｃ１〜Ｃ１８およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。しかし１つの実施形態において、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＤは同時にすべてＮではない。フォスファトランカチオンは、たとえばアザフォスファトランカチオンであってよい。
本明細書において用いられるイソシアネート三量体誘導アニオンは、１つまたは複数のフォスファトランカチオンの存在下でイソシアネートの三量化を促進するアニオンを指す。イソシアネート三量体誘導アニオンは、たとえばカルボキシレート、カルボネート、フェノキシド、アミド、アミジネート、イミド、ホスフィド、チオシアネート、チオイソシアネート、イソシアネート、シアネートおよびフルオリドからなる群から選択されるアニオンである。代替において、イソシアネート三量体誘導アニオンはカルボキシレート、カルボネート、フェノキシドおよびフルオリドからなる群から選択される。別の代替において、イソシアネート三量体誘導アニオンはカルボキシレートである。カルボキシレートは、たとえば以下の構造
（式中、Ｘ’は、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８、脂肪族、芳香族、環式、非環式、アシル、およびそれらの誘導体からなる群から選択される）
を有してもよい。カルボキシレートは、たとえばホルメート、アセテート、オクタノエート、２−エチルヘキサノエート、ベンゾエート、およびそれらの置換された誘導体からなる群から選択されてよい。代替において、イソシアネート三量体誘導アニオンはアセテートである。
１つの実施形態において、三量化触媒系は２，８，９−トリメチル−２，５，８，９−テトラアザ−１−フォスファビシクロ［３．３．３］ウンデカン一酢酸塩である。
本発明による前駆体配合物は、（ａ）１つまたは複数のポリオール；（ｂ）本明細書で上述した本発明の三量化触媒系；および（ｃ）必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、１つまたは複数の難燃剤、水、１つまたは複数の抗酸化剤、１つまたは複数の発泡助剤、１つまたは複数のウレタン触媒、１つまたは複数の三量化補助触媒、またはそれらの組合せを含む。前駆体配合物は、前駆体配合物の重量に対して少なくとも２５重量％の本明細書で以下に述べる１つまたは複数のポリオールを含む。少なくとも２５重量％からのすべての個別の値および部分的範囲は本明細書に包含され、本明細書に開示される。たとえば１つまたは複数のポリオールの重量％は２５、３０、３５、４０または４５重量％（Ｗ％）の下限から４５、５０、５５、６５、７５、８５、９０、９５、または９８Ｗ％の上限までであってよい。たとえば前駆体配合物は、前駆体配合物の重量に対して２５〜９８、または３０〜９８、または３５〜９８、または４５〜９５重量％の１つまたは複数のポリオールを含む。前駆体配合物は、前駆体配合物の重量に対して１５重量％以下の本明細書で上述した本発明の三量化触媒系を含む。１５重量％以下からのすべての個別の値および部分的範囲は本明細書に包含され、本明細書に開示される。たとえば三量化触媒系の重量％は０．１、１、２、４、５、７、または１０Ｗ％の下限から１０、１２、１４、または１５Ｗ％の上限までであってよい。たとえば前駆体配合物は、前駆体配合物の重量に対して２〜１５、または４〜１５、または５〜１５または７〜１５、または１０〜１５重量％の本発明の三量化触媒系を含む。
本発明の三量化触媒系は、たとえばイソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアネートオリゴマー、それらの任意のものの塩、およびそれらの任意のものの混合物からなる群から選択される１つまたは複数のモノマーを三量化するために用いて、１つまたは複数のイソシアヌレート環を形成することができる。
さらに本発明の三量化触媒系を使用してＰＩＲ発泡体を形成することができる。本明細書において以下にさらに詳細に記述するＰＩＲ発泡体を形成するための方法は、一般に以下、（１）イソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアネートオリゴマー、それらの任意のものの塩、およびそれらの任意のものの混合物からなる群から選択される１つまたは複数のモノマーを提供するステップ；（２）ポリオールを提供するステップ；（３）（ａ）フォスファトランカチオン；および（ｂ）イソシアネート三量体誘導アニオンを含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する三量化触媒系を提供するステップ；（４）必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、１つまたは複数の難燃剤、水、１つまたは複数の抗酸化剤、１つまたは複数の発泡助剤、１つまたは複数のウレタン触媒、１つまたは複数の三量化補助触媒、あるいはそれらの組合せを提供するステップ；（５）１つまたは複数のモノマーおよびポリオールを接触させるステップであって、必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、および必要に応じて１つまたは複数の難燃剤、および必要に応じて水、および必要に応じて１つまたは複数の抗酸化剤、および必要に応じて三量化触媒系の存在下での１つまたは複数の発泡助剤、および必要に応じて１つまたは複数のウレタン触媒、および必要に応じて１つまたは複数の三量化補助触媒を接触させるステップ；ならびに（６）それによりポリイソシアヌレート／ポリウレタン硬質発泡体を生成するステップを含む。
本発明によるＰＩＲ発泡体は、好ましくは上述の三量化触媒系を従来のウレタン触媒と組み合わせてウレタン配合物中で用いることによって製造することができる。
本明細書において用いられる「イソシアネート」という用語は、モノイソシアネートおよび有機ポリイソシアネート等の、少なくとも１つのイソシアネート基を含むポリマーを含む任意の化合物を指す。適切に用いられる代表的な有機ポリイソシアネートとしては、これだけに限らないが、たとえば２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネートと２，６−トルエンジイソシアネートとの混合物、粗トルエンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、粗メチレンジフェニルジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート；トリス−（４−イソシアナートフェニル）メタン、２，４，６−トルエントリス（イソシアネート）等の芳香族トリイソシアネート；４，４’−ジメチルジフェニルメタン−２，２’，５’，５’−テトラ（イソシアネート）等の芳香族テトラ（イソシアネート）；キシレンジイソシアネート等のアルキルアリールポリイソシアネート；ヘキサメチレン−１，６−ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルおよびメタン−４，４’−ジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート、ならびにそれらの混合物が挙げられる。他の有機ポリイソシアネートとしては、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、水素化メチレンジフェニルイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、１−メトキシフェニル−２，４−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ビフェニレンジイソシアネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、１，３−ビス−（イソシアナートメチル）ベンゼン、クメン−２，４−ジイソシアネート、４−メトキシ−１，３−フェニレンジイソシアネート、４−クロロ−１，３−フェニレンジイソシアネート、４−ブロモ−１，３−フェニレンジイソシアネート、４−エトキシ−１，３−フェニレンジイソシアネート、２，４’−ジイソシアナートジフェニルエーテル、５，６−ジメチル−１，３−フェニレンジイソシアネート、２，４−ジメチル−１，３−フェニレンジイソシアネート、４，４−ジイソシアナートジフェニルエーテル、ベンジジンジイソシアネート、４，６−ジメチル−１，３−フェニレンジイソシアネート、９，１０−アントラセンジイソシアネート、４，４’−ジイソシアナートジベンジル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアナートジフェニルメタン、２，６’−ジメチル−４，４’−ジイソシアナートジフェニル、およびそれらの混合物が挙げられる。二量体および特にイソシアネート環を含むイソシアネートのＮＣＯ−末端オリゴマー等のより官能価の高いポリイソシアネートならびに上述のイソシアネートのプレポリマーおよび混合物も適している。過剰なイソシアネートとポリオール等の活性水素化合物とを反応させて調製される、そのようなイソシアネートの、疑似プレポリマーと称される場合もあるもの、好ましくは少なくとも２モルのイソシアネート基と１モルの活性水素含有化合物とを反応させて作製されるものも適している。これらのポリイソシアネートは、対応する有機アミンのホスゲン化等の、当該分野で知られている従来の方法で調製される。
１つの実施形態において、ＰＩＲ発泡体の製造のための芳香族ポリイソシアネートとしては、これだけに限らないが、その２，４’−異性体、２，２’−異性体、および４，４’−異性体およびそれらの混合物の形態のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）ならびに／またはＭＤＩポリマーとして知られるＭＤＩオリゴマーの混合物が挙げられる。代替において、ポリイソシアネートはいわゆるＭＤＩポリマー生成物であってもよい。これらはＭＤＩモノマー中のポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートの混合物である。
１つの実施形態において、ＰＩＲ発泡体を製造する際、モノイソシアネートの量は一般に全イソシアネートの１０重量％未満、全イソシアネートの７重量％未満、全イソシアネートの５重量％未満、全イソシアネートの２重量％未満、またはなしである。
本発明の実施においてイソシアネートと適切に反応させられる活性水素化合物としては、少なくとも１つの活性水素部分を含むポリマーを含む任意の化合物が挙げられる。本発明の目的のため、活性水素部分は、分子中のその位置のためにＫｏｈｌｅｒによってＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ、４９巻、３１８１頁（１９２７）に記載されたＺｅｒｅｗｉｔｎｏｆｆ試験によって顕著な活性を示す水素原子を含む部分を指す。そのような活性水素部分の例は−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＣＯＮＨ２、−ＳＨおよび−ＣＯＮＨ−である。本明細書においては以後、そのような化合物はモノオール（分子あたり１個の活性水素部分）およびポリオール（分子あたり２個以上の活性水素部分）と称することとする。本発明のＰＩＲ発泡体を製造するために適したポリオール（単数または複数）またはポリオールブレンドの数平均官能価は２〜８の範囲、代替において３〜８の範囲であり、ヒドロキシル当量は６０〜５６０、代替において９０〜４００の範囲である。
典型的な活性水素化合物としては、モノオールおよびポリオール、ポリアミンを含むアミン、ポリアミドを含むアミド、ポリメルカプタンを含むメルカプタン、ポリ酸を含む酸等が挙げられる。適切なヒドロキシル化合物の例は以下の通りである（これらの混合物を含む）。エタノール、プロパノールおよびブタノール等の一価アルコールならびにフェノール等の一価フェノール。特に興味深いものは、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等のポリオール、ヒドロキシアルキルアクリレートおよびメタクリレートのホモポリマーおよびコポリマー、ポリエポキシド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリヒドロキシ末端ポリウレタンポリマー、ポリヒドロキシル含有リン化合物および多価チオエーテルのアルキレンオキシド付加物、ポリアセタールを含むアセタール、脂肪族および芳香族のポリオールおよびチオール（ポリチオエーテルを含む）、アンモニウムならびにポリアミンを含む芳香族、脂肪族およびヘテロ環アミンを含むアミン、ならびにそれらの混合物である。アミノ基およびヒドロキシル基を含むアミノアルコール等の、上で定義した種類に含まれる２種以上の異なった基を含む化合物のアルキレンオキシド付加物も用いられる。１個の−ＳＨ基および１個の−ＯＨ基を含む化合物ならびにアミノ基および−ＳＨ基を含む化合物のアルキレン付加物も用いられる。本発明の実施においてポリオールとして用いられるポリエーテルポリオールの例としては、ポリアルキレンポリエーテルポリオール、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、およびジエチレングリコール等のジオールが挙げられる。ポリエーテルポリオールの作製において開始剤として有利に用いられるアルコールの例としては、これだけに限らないが、メタノール、エタノール、エチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，４−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，２−ブチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，７−ヘプタンジオール、グリセロール、１，１，１−トリメチロールプロパン、１，１，１−トリメチロールエタン、ヘキサン−１，２，６−トリオール、α−メチルグルコシド、ペンタエリスリトール、およびソルビトールが挙げられる。「アルコール」という用語の中には、一般にビスフェノールＡとして知られる２，２−（４，４’−ヒドロキシフェニル）プロパン等のフェノールから誘導される化合物；シュクロース、グルコース、フルクトース等の糖等も含まれる。ポリエーテルポリオールの調製に有利に用いられるアルキレンオキシドの例としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、アミレンオキシドおよびこれらのオキシドの２つ以上のランダムまたはブロックコポリマー；グリシドール；メチルグリシジルエーテル、ｔ−ブチルグリシジルエーテルおよびフェニルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテルまたはチオエーテルが挙げられる。ポリエステルポリオールは、ポリカルボン酸とアルコール、特に多価アルコールとの反応生成物である。適切なポリカルボン酸の例としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、タプシン酸、マレイン酸、フマル酸、グルタコン酸、α−ヒドロムコン酸、β−ヒドロムコン酸、α−ブチル−α−エチルグルタル酸、α，β−ジエチルコハク酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリト酸および１，４−シクロヘキサン−ジカルボン酸が挙げられる。脂肪族および芳香族の両方を含む任意の適切なアルコールが用いられる。適切なアルコールの例は、本明細書でこれまでに記述した多価アルコールである。「多価アルコール」という用語の中には、一般にビスフェノールＡとして知られる、２，２−（４，４’−ヒドロキシフェニル）プロパン等のフェノールから誘導される化合物；ポリアセトンポリオール等も含まれる。
適切に用いられる他のポリオールとしては、これだけに限らないが、エチレンジアミン等のポリアルキレンポリアミン；アミノエタノール等のアミノアルコール；リン酸、スルホン酸およびホウ酸のエステル；デンプンおよびメチルセルロース等のセルロース様ポリマー；ペプチドおよびポリペプチド；尿素−ホルムアルデヒドおよびメラミンホルムアルデヒド等のメチロール樹脂；ε−カプロラクトンまたはε−カプロラクトンとアルキレンオキシドの混合物等のラクトンと多価アルコール、アミンまたはアミノアルコール等の多官能性開始剤とを反応させることによって調製されるラクトンポリオールが挙げられる。１つの実施形態においては、ポリアルキレンエーテルジオールはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エトキシル化グリセリン、エチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドのポリエーテルジオールであってよい。本発明の実施において用いられる特定のイソシアネートおよび活性水素化合物ならびにそれらの量は、所望の特定の最終用途の利用に依存する。そのような選択はそのような最終用途が関する分野の範囲内である。
既述のイソシアネート、活性水素、および三量化触媒系に加えて、界面活性剤および発泡剤等の他の成分がしばしば有利に含まれる。
ＦＩＲ発泡体配合物の上述の成分に加えて、界面活性剤、発泡剤、充填剤、染料、顔料、架橋剤、鎖延長剤、難燃剤および発煙防止剤等の他の物質を用いてもよい。
本発明による三量化触媒系は、通常高いイソシアネートインデックスが要求される硬質および難燃用途のための発泡体製品の形成に有用である。本明細書においてイソシアネートインデックスは、用いたポリイソシアネートの実際の量を、反応混合物中のすべての活性水素と反応させるために必要なポリイソシアネートの理論上必要な化学量論量で除算して１００倍した値を指す。本発明の目的のため、イソシアネートインデックスは式：イソシアネートインデックス＝（Ｅｑ ＮＣＯ／活性水素のＥｑ）×１００で表される。式中、Ｅｑ ＮＣＯはポリイソシアネート中のＮＣＯ官能基の数であり、活性水素のＥｑは当量活性水素原子の数である。
イソシアネートインデックス８０〜８００で製造される発泡体製品は本発明の範囲内にある。本発明の他の態様によれば、イソシアネートインデックスは１００〜７００、１５０〜６５０、１５０〜６００、または１８０〜５００である。
発泡剤としては、これだけに限らないが、イソブテン、ジメチルエーテル、水、塩化メチレン、アセトン、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、ヒドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、および炭化水素が挙げられる。ＨＦＣの非限定的な例としては、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−１５２ａ、ＨＦＣ−２２７ｅａ、およびＨＦＣ−３６５が挙げられる。ＨＣＦＣの例示的な実例としては、ＨＣＦＣ−１４１ｂ、ＨＣＦＣ−２２、およびＨＣＦＣ−１２３が挙げられる。炭化水素の例としては、ｎ−ペンタン、イソペンタン、シクロペンタン等、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。用いられる発泡剤の量は、たとえば発泡体製品の意図された使用および用途ならびに所望の発泡体の剛性および密度に基づいて変動し得る。本発明のＰＩＲ発泡体を調製するための発泡体配合物および方法において、発泡剤はポリオール１００重量部あたり１〜８０重量部（ｐｐｈｐ）、５〜６０ｐｐｈｐ、７〜６０ｐｐｈｐ、１０〜６０ｐｐｈｐ、１２〜６０ｐｐｈｐ、１４〜４０ｐｐｈｐ、または１６〜２５ｐｐｈｐの量で存在する。発泡剤としてまたは他の用途で水が配合物中に存在する場合、水は１５ｐｐｈｐまでの量で存在する。言い換えれば、水は０〜１５ｐｐｈｐの範囲であり得る。別の態様においては、水は０〜１０ｐｐｈｐ、０．１〜１０ｐｐｈｐ、０〜８ｐｐｈｐ、０〜６ｐｐｈｐ、０．３〜５ｐｐｈｐ、または０．４〜４ｐｐｈｐの範囲であり得る。
ＰＩＲ発泡体を作製するプロセスにおいて、ウレタン触媒はポリウレタンを生成する反応を促進する。本明細書における使用に適したウレタン触媒としては、これだけに限らないが、有機スズ等の金属塩触媒、ならびにトリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）、Ｎ−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、１，３，５−トリス（ジメチルアミノプロピル）ヘキサヒドロトリアジン、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、Ｎ−メチルジシクロヘキシルアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、Ｎ−メチル−Ｎ’−（２−ジメチルアミノ）−エチル−ピペラジン、トリブチルアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、ヘプタメチルテトラエチレンペンタミン、ジメチルアミノシクロヘキシルアミン、ペンタメチルジプロピレン−トリアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、トリス（３−ジメチルアミノ）プロピルアミン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン（ＤＢＵ）、またはその酸ブロック誘導体等、ならびにそれらの任意の混合物等のアミン化合物が挙げられる。
本発明のＰＩＲ発泡体を調製するため、ウレタン触媒は配合物中に０〜１５ｐｐｈｐ、０〜１０ｐｐｈｐ、０〜８ｐｐｈｐ、０〜６ｐｐｈｐ、０〜４ｐｐｈｐ、０〜２ｐｐｈｐ、または０〜１ｐｐｈｐ存在し得る。別の態様においては、ウレタン触媒は０〜０．８ｐｐｈｐ、０〜０．６ｐｐｈｐ、０〜０．４ｐｐｈｐ、または０〜０．２ｐｐｈｐ存在する。
本発明のＰＩＲ発泡体を調製するため、任意の三量化補助触媒は配合物中に０〜１５ｐｐｈｐ、０〜１０ｐｐｈｐ、０〜８ｐｐｈｐ、０〜６ｐｐｈｐ、０〜４ｐｐｈｐ、０〜２ｐｐｈｐ、または０〜１ｐｐｈｐ存在し得る。別の態様において、ウレタン触媒は０〜０．８ｐｐｈｐ、０〜０．６ｐｐｈｐ、０〜０．４ｐｐｈｐ、または０〜０．２ｐｐｈｐ存在する。
発泡体の製造中または発泡体製品の最終用途の利用のため必要に応じて、特定の特性にあつらえるためにＰＩＲ発泡体配合物に種々の添加剤を用いることができる。添加剤としては、これだけに限らないが、空孔安定剤、難燃剤、鎖延長剤、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、充填剤、顔料、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。当該分野で知られている他の混合物または材料を発泡体配合物中に含めることができ、これらは本発明の範囲内であることが理解される。
空孔安定剤としては、有機ポリシロキサン等の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤はＰＩＲ発泡体配合物中に０．５〜１０ｐｐｈｐ、０．６〜９ｐｐｈｐ、０．７〜８ｐｐｈｐ、０．８〜７ｐｐｈｐ、０．９〜６ｐｐｈｐ、１〜５ｐｐｈｐ、または１．１〜４ｐｐｈｐの量で存在し得る。有用な難燃剤としては、ハロゲン化有機リン化合物および非ハロゲン化化合物が挙げられる。たとえば、トリクロロプロピルホスフェート（ＴＣＰＰ）はハロゲン化難燃剤であり、トリエチルホスフェートエステル（ＴＥＰ）は非ハロゲン化難燃剤である。最終用途の発泡体の利用に応じて、難燃剤は発泡体配合物中に０〜５０ｐｐｈｐ、０〜４０ｐｐｈｐ、０〜３０ｐｐｈｐ、または０〜２０ｐｐｈｐの量で存在し得る。別の態様においては、難燃剤は０〜１５ｐｐｈｐ、０〜１０ｐｐｈｐ、０〜７ｐｐｈｐ、または０〜５ｐｐｈｐ存在する。エチレングリコールおよびブタンジオール等の鎖延長剤も、本発明において用いることができる。
本発明は、本発明の三量化触媒系の有効量の存在下で少なくとも１つのポリイソシアネートを少なくとも１つの活性水素含有化合物と接触させるステップを含む、ＰＩＲ発泡体を調製するための方法をさらに提供する。
三量化触媒系は発泡体配合物中に触媒として有効な量で存在すべきである。本発明のＰＩＲ発泡体配合物において、三量化触媒系は、触媒系希釈剤、たとえばジエチレングリコールの重量寄与分を含んで、少なくとも１つの活性水素含有化合物の１００重量部あたり０．０５〜１５重量部の量で存在する。別の態様において、三量化触媒系は少なくとも１つの活性水素含有化合物の１００重量部あたり０．４〜１０重量部、または０．４〜９重量部、または０．８〜８重量部の量で存在する。少なくとも１つの活性水素含有化合物が少なくとも１つのポリオールである場合には、三量化触媒系はポリオール１００重量部あたり０．０５〜１５重量部（ｐｐｈｐ）存在する。別の態様において、触媒組成物は０．２〜１０ｐｐｈｐ、０．２〜９．５ｐｐｈｐ、０．４〜９ｐｐｈｐ、０．６〜８．５ｐｐｈｐ、または０．８〜８ｐｐｈｐの量で存在する。
ＰＩＲ配合物中に含まれる成分の数が与えられれば、それら成分を接触させまたは組み合わせる多くの異なった順序があり、当業者であればそれら成分の添加の順序を変化させることは本発明の範囲内にあることを理解するであろう。さらに、ＰＩＲ発泡体を製造する方法には、少なくとも１つの空孔安定剤、少なくとも１つの難燃剤、少なくとも１つの鎖延長剤、少なくとも１つのエポキシ樹脂、少なくとも１つのアクリル樹脂、少なくとも１つの充填剤、少なくとも１つの顔料、またはそれらの任意の組合せから選択される少なくとも１つの添加剤の存在をさらに含み得る。
本発明のさらなる態様において、少なくとも１つのポリイソシアネート以外の成分の予備混合物を最初に接触させ、次いで少なくとも１つのポリイソシアネートを添加することができる。たとえば、少なくとも１つの活性水素含有化合物、少なくとも１つの発泡剤、および本発明の三量化触媒系を最初に接触させて予備混合物を生成させる。次いで予備混合物を少なくとも１つのポリイソシアネートと接触させて、本発明の方法によってＰＩＲ発泡体を製造する。本発明のなおさらなる態様において、予備混合物が少なくとも１つのウレタン触媒をさらに含む同じ方法を用いることができる。同様に、予備混合物は少なくとも１つの空孔安定剤、少なくとも１つの難燃剤、少なくとも１つの鎖延長剤、少なくとも１つのエポキシ樹脂、少なくとも１つのアクリル樹脂、少なくとも１つの充填剤、少なくとも１つの顔料、またはそれらの任意の組合せから選択される少なくとも１つの添加剤をさらに含んでもよい。
本発明の１つの態様は、（ａ）（ｉ）少なくとも１つの活性水素含有ポリオール；（ｉｉ）ポリオール１００重量部あたり１０〜８０重量部（ｐｐｈｐ）の発泡剤；（ｉｉｉ）０．５〜１０ｐｐｈｐの界面活性剤；（ｉｖ）０〜１０ｐｐｈｐの水；（ｖ）０〜５０ｐｐｈｐの難燃剤；（ｖｉ）０〜１０ｐｐｈｐのウレタン触媒；および（ｖｉｉ）０．０５〜１５ｐｐｈｐの本発明の三量化触媒系を含む予備混合物を形成するステップ；ならびに（ｂ）予備混合物を８０〜８００のイソシアネートインデックスで少なくとも１つのポリイソシアネートと接触させるステップを含む、ＰＩＲ発泡体を調製するための方法を提供する。
１つの実施形態において、本発明のＰＩＲ発泡体は建設用断熱発泡体または電気製品用断熱発泡体等の断熱材として用いることができる。
別の実施形態において、ＰＩＲ発泡体を作製するために必要な上記の成分は共に噴霧されて噴霧ノズルからの吐出口で混合され、壁の上に断熱発泡体を形成する。
以下の実施例は本発明を説明するが、本発明の範囲を限定することを意図してはいない。
三量化触媒系の調製
（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＣＨ３）３ＰＨ）（Ｏ２ＣＣＨ３）、（本発明のＴＣＳ １）
２５０ｍＬの丸底フラスコ中で、１８．０ｇ（７１．２ｍｍｏｌ）の（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＣＨ３）３ＰＨ）（Ｃｌ）を７０ｍＬの無水ＣＨ３ＣＮまたはＭｅＯＨに溶解する。激しく攪拌しながら、７．３４ｇ（７４．７ｍｍｏｌ）のＫＯＡｃをゆっくりと加える。数時間後、混合物をＭフリットに通して濾過し、濾過ケーキを１０ｍＬの溶媒で２回洗浄する。濾液から真空で揮発物を除去すれば、約１９．４ｇ（９９％）の（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＣＨ３）３ＰＨ）（Ｏ２ＣＣＨ３）が灰白色の固体として得られることになる。
（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＣＨ３）３ＰＨ）（Ｏ２ＣＣ（ＣＨ３）３）、（本発明のＴＣＳ ２）
２５０ｍＬの丸底フラスコ中で窒素雰囲気下に、３．００ｇ（１７．５ｍｍｏｌ）のＰ（ＭｅＮＣＨ２ＣＨ２）３Ｎを４０ｍＬの無水１，４−ジオキサンに溶解する。氷浴中で冷却後、１．０５ｇ（１７．５ｍｍｏｌ）のピバリン酸を加える。混合物を約２５℃に加温し、２時間攪拌する。真空下で揮発物を除去する。
（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＣＨ３）３ＰＨ）（Ｏ２ＣＣＨ（ＣＨ２ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３）、（本発明のＴＣＳ ３）
２５０ｍＬの丸底フラスコ中で窒素雰囲気下に、３．００ｇ（１７．５ｍｍｏｌ）のＰ（ＭｅＮＣＨ２ＣＨ２）３Ｎを４０ｍＬの無水１，４−ジオキサンに溶解する。氷浴中で冷却後、１．０５ｇ（１７．５ｍｍｏｌ）の２−エチルヘキサン酸を加える。混合物を約２５℃に加温し、２時間攪拌する。真空下で揮発物を除去する。
（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮｉＰｒ）３ＰＨ）（Ｃｌ）、（本発明のＴＣＳ ４の前駆体）
５０ｍＬの丸底フラスコ中で、１．００ｇ（４．７５ｍｍｏｌ）のＣｌＰＮＥｔ２を１０ｍＬの無水ＣＨ３ＣＮに溶解する。この溶液に１．２９ｇ（４．７５ｍｍｏｌ）のｉＰｒＴｒｅｎ（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮｉＰｒ）３）をゆっくりと加える。激しい発熱に注意のこと。混合物を一夜攪拌する。揮発物を真空で除去することにより、（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮｉＰｒ）３ＰＨ）（Ｃｌ）が白色固体として定量的収率で得られる。これを精製することなくその後用いてよい。
（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮｉＰｒ）３ＰＨ）（Ｏ２ＣＣＨ３）、（本発明のＴＣＳ ４）
２５０ｍＬの丸底フラスコ中で窒素雰囲気下に、３．００ｇ（１７．５ｍｍｏｌ）のＮ（ＣＨ２ＣＨ２ＮｉＰｒ）３Ｐを４０ｍＬの無水１，４−ジオキサンに溶解する。氷浴中で冷却後、１．０５ｇ（１７．５ｍｍｏｌ）の酢酸を加える。混合物を約２５℃に加温し、２時間攪拌する。真空下で揮発物を除去する。
（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＣＨ３）３ＰＣＨ３）（Ｉ）、（本発明のＴＣＳ ５の前駆体）
５０ｍＬの丸底フラスコ中で、０．５０ｇ（２．９３ｍｍｏｌ）のＰ（ＭｅＮＣＨ２ＣＨ２）３Ｎを５ｍＬの無水１，４−ジオキサンに溶解する。この溶液に０．４２ｇ（２．９３ｍｍｏｌ）のＣＨ３Ｉを加える。２時間後、真空で揮発物を除去することにより、（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＣＨ３）３ＰＣＨ３）（Ｉ）が黄褐色固体として定量的収率で得られる。
（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＣＨ３）３ＰＣＨ３）（Ｏ２ＣＣＨ３）、（本発明のＴＣＳ ５）
１００ｍＬの丸底フラスコ中で、０．１０２ｇ（０．２８ｍｍｏｌ）の（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＣＨ３）３ＰＣＨ３）（Ｉ）を１０ｍＬの無水ＭｅＯＨに溶解する。激しく攪拌しながら、０．０３１ｇ（０．３１ｍｍｏｌ）のＡｇＯＡｃをゆっくりと加える。数時間後、混合物をＭフリットに通して濾過し、濾過ケーキを３ｍＬのＭｅＯＨで洗浄する。濾液から真空で揮発物を除去することにより、約１９．４ｇ（９９％）の（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＣＨ３）３ＰＣＨ３）（Ｏ２ＣＣＨ３）が緑色油状固体として定量的収率で得られる。
触媒活性化温度の決定
本発明の三量化触媒系（ＴＣＳ）１〜５試料の各々をジエチレングリコールに溶解し、ＰＭＤＩ中、４５秒間、約２５℃で混合し、ＤＳＣの試料パンに入れた。各々の本発明の試料の触媒活性化温度を、ＤＳＣ法により下記のように測定する。三量体の生成をＩＲで確認する。結果を表１に示す。
（比較例１）
比較試料１〜３は、上述の発明試料１〜５と同じ方法によって調製する。各々の比較試料の触媒活性化温度をＤＳＣ法により下記のように測定する。三量体の生成をＩＲで確認する。結果を表１に示す。
発泡体の形成
本発明の発泡体をＣａｎｎｏｎ ＨＰ−６０およびＨｉ Ｔｅｃｈ Ｅｃｏ−ＲＩＭ高圧機で製造する。全体の機械のスループットは約２００〜２２５ｇ／秒であった。発泡体試料を、５１．７℃に予熱したモールドを用いて作製した。一方、以下の配合物について化学温度は２１〜２７℃の間で変動した：ポリオール（芳香族ポリエステルポリオール、１００ｐｈｐｐ）の予備混合物、三量化触媒系（６ｐｈｐｐ未満）、難燃剤（ＴＣＰＰ、４．７ｐｈｐｐ）、界面活性剤（１．７ｐｈｐｐ）、ウレタン触媒（Ｐｏｌｙｃａｔ（商標）５触媒、０．１５ｐｈｐｐ）、発泡剤（ｎ−ペンタン、１７ｐｈｐｐ）、および水。充分なイソシアネート（ＭＤＩポリマー）および予備混合物を合わせて所望のイソシアネートインデックス（たとえば２７０または５００）を達成する。本発明の発泡体１の三量体含量をＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光法で測定し、結果を図１に示す。
（比較例２）
比較発泡体をＣａｎｎｏｎ ＨＰ−６０およびＨｉ Ｔｅｃｈ Ｅｃｏ−ＲＩＭ高圧機で製造する。全体の機械のスループットは約２００〜２２５ｇ／秒であった。発泡体試料を、５１．７℃に予熱したモールドを用いて作製した。一方化学温度は以下の配合物について２１〜２７℃の間で変動した：ポリオール（芳香族ポリエステルポリオール、１００ｐｈｐｐ）の予備混合物、ＤＡＢＣＯ ＴＭＲ−２触媒（６ｐｈｐｐ未満）、難燃剤（ＴＣＰＰ、４．７ｐｈｐｐ）、界面活性剤（１．７ｐｈｐｐ）、ウレタン触媒（Ｐｏｌｙｃａｔ（商標）５触媒、０．１５ｐｈｐｐ）、発泡剤（ｎ−ペンタン、１７ｐｈｐｐ）、および水。充分なイソシアネート（ＭＤＩポリマー）および予備混合物を合わせて所望のイソシアネートインデックス（たとえば２７０または５００）を達成する。比較の発泡体１の三量体含量をＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光法で測定し、結果を図１に示す。
試験方法
試験方法としては以下が挙げられる。
示差走査熱量測定法
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）法は、ＴＡ ２９２０二重試料ＤＳＣを用いて実施する。試料を、ガス抜きのために蓋に穴をあけて密封シールしたアルミニウム製ＤＳＣパン中で処理する。触媒仕込みは、ＰＡＰＩ ２０ ＭＤＩポリマー１ｇ中の全イソシアネートに対して約１モル％である。標準処理については、触媒溶液中に存在するもの以外にはさらなる−ＯＨを配合物中に加えない。試料を調製して、以下の方法によって分析する。
１．２０ｍｌバイアルに触媒溶液を加えて質量を記録する。
２．約１．０ｇのＰＡＰＩ ２０をバイアルに加え、混合物を約４５秒間、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆スパチュラで攪拌する。
３．２つの一定分量を取り出し（１〜１０ｍｇ）、予め秤量したＤＳＣパンの底に入れ、次いでパンを密閉シールする。
４．試料を次いで直ちに、参照として同様のパンを入れたＴＡ ２９２０ ＤＳＣに入れる。
５．速度１０℃／分で１９０℃まで、単回の走査を実施する。
６．発熱の開始温度およびピーク最大温度ならびに発熱ピークの全熱量を計算する。触媒の比較／評価には一般にピーク最大温度を用いることができる。というのは、計算された開始温度は単回のスペクトル中で点の選択に応じて３℃も変化し得るからである。
７．次いで次の試料を処理する前に、装置を３５℃未満まで空冷する。
試料のレプリカを処理し、全部で４つのスペクトルを得る（２つのレプリカ試料各々について２連）。触媒溶液中の−ＯＨの量に応じて、「配合物」のイソシアネートインデックスは１０００〜３５００の範囲であり得る。インデックス１０００の配合物においては、初期イソシアネートの９０％が専ら三量化反応に用いることができ、残り１０％は触媒溶媒のヒドロキシル基との反応に用いられる。これらのレベルにおいて主な発熱は三量化反応の発熱であろうと考えられる。
三量体含量に関するフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）
各々の硬質発泡体パネルの中心において、パネル厚みにわたる１インチ×１インチ×３インチの試料を集める。次いで各試料を３インチの厚みに沿って切断し、厚み５ｍｍの切片とする。但し最外部の端（すなわち外面）は厚み２〜３ｍｍに切断する。Ｄｕｒａｓｃｏｐｅ １ Ｂｏｕｎｃｅ ＡＴＲダイアモンドクリスタルアクセサリーを取り付けたＮｉｃｏｌｅｔ Ｍａｇｎａ ＦＴＩＲ装置でＡＴＲ−ＦＴＩＲ測定を実施する。典型的には４０００〜６００ｃｍ−１のスペクトル範囲で１６回のスキャンを取得する。分解能は４ｃｍ−１、速度は０．６３２９、アパチャーは１３８である。ＦＴＩＲスペクトルは各々の深さにおいて６箇所の異なった位置で（所与の深さにおいて各々の対向した切片上で３箇所）取得する。但し外表面においては各々４箇所の位置で測定する。
三量体含量
硬質ＰＩＲ発泡体の典型的な減衰全反射フーリエ変換赤外（ＡＴＲ−ＦＴＩＲ）スペクトルを以下に示す。１４１０ｃｍ−１のピークは三量体の６員環に特異的であり、一方ウレタン、尿素、三量体、およびエステル部分に見られる種々のカルボニルの振動モードはすべて単一ピークとして１７００ｃｍ−１付近に現れる。２２７５ｃｍ−１の小ピークは遊離の未反応イソシアネート基に対応し、一方１５９５ｃｍ−１の芳香族ピークは一般にデータを正規化するための内部標準として用いられる。
芳香族ピーク高さ（約１５９５ｃｍ−１）で正規化したＮＣＯピーク高さ（約２２７５ｃｍ−１）は、典型的に発泡体中の未反応イソシアネート基の量を示し、一方こちらも芳香族ピーク高さで正規化した三量体ピーク高さ（約１４１０ｃｍ−１）は、典型的に発泡体パネル中のイソシアヌレート三量体種の量を示す。各パネルの深さにわたる三量体含量プロファイルを決定するために、試料を集め、切片とし、上述の方法によってＦＴＩＲスペクトルを取得する。所与の深さにおけるピーク比を平均する。標準偏差は試料中の所与の深さにおける種々の場所にわたるピーク比の値の広がりを表す。これらの量は、パネル深さにわたる未反応イソシアネート基およびイソシアヌレート三量体の分布（すなわち深度プロファイル）を示す。
本発明はその精神および本質的な特性から逸脱することなく、他の形態において具現化することができ、したがって本発明の範囲を示すものとしては、上記の明細書よりもむしろ、添付した特許請求の範囲を参照すべきである。

Claims (15)

  1. フォスファトランカチオン；および
    イソシアネート三量体誘導アニオン
    を含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する三量化触媒系。
  2. 前駆体配合物の重量に対して少なくとも２５重量％のポリオール；
    フォスファトランカチオン；およびイソシアネート三量体誘導アニオンを含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する、前駆体配合物の重量に対して１５重量％以下の三量化触媒系；ならびに
    必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、１つまたは複数の難燃剤、水、１つまたは複数の抗酸化剤、１つまたは複数の発泡助剤、１つまたは複数のウレタン触媒、１つまたは複数の三量化補助触媒、あるいはそれらの組合せ
    を含む前駆体配合物。
  3. イソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアネートオリゴマー、それらの任意のものの塩、およびそれらの任意のものの混合物からなる群から選択される１つまたは複数のモノマーを提供するステップ；
    フォスファトランカチオン；およびイソシアネート三量体誘導アニオンを含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する三量化触媒系を提供するステップ；
    前記三量化触媒の存在下で前記１つまたは複数のモノマーを三量化するステップ；
    それにより１つまたは複数のイソシアヌレート三量体を生成するステップ
    を含む、イソシアネートの三量化のための方法。
  4. イソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアネートオリゴマー、それらの任意のものの塩、およびそれらの任意のものの混合物からなる群から選択される１つまたは複数のモノマーを提供するステップ；
    ポリオールを提供するステップ；
    フォスファトランカチオンおよびイソシアネート三量体誘導アニオンを含み、６５℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する三量化触媒系を提供するステップ；
    必要に応じて、１つまたは複数の界面活性剤、１つまたは複数の難燃剤、水、１つまたは複数の抗酸化剤、１つまたは複数の発泡助剤、１つまたは複数のウレタン触媒、１つまたは複数の三量化補助触媒、あるいはそれらの組合せを提供するステップ；
    前記１つまたは複数のモノマーおよび前記ポリオールを接触させるステップであって、必要に応じて前記１つまたは複数の界面活性剤、および必要に応じて前記１つまたは複数の難燃剤、および必要に応じて前記水、および必要に応じて前記１つまたは複数の抗酸化剤、および必要に応じて前記三量化触媒系の存在下での前記１つまたは複数の発泡助剤、および必要に応じて前記１つまたは複数のウレタン触媒、および必要に応じて前記１つまたは複数の三量化補助触媒を接触させるステップ；
    それにより前記ポリイソシアヌレート／ポリウレタン硬質発泡体を生成するステップ
    を含む、ポリイソシアヌレート／ポリウレタン硬質発泡体を生成するための方法。
  5. フォスファトランカチオンおよびイソシアネート三量体誘導アニオンを含む三量化触媒系であって、必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、必要に応じて１つまたは複数の難燃剤、必要に応じて水、必要に応じて１つまたは複数の抗酸化剤、必要に応じて１つまたは複数の発泡助剤、必要に応じて１つまたは複数のさらなるウレタン触媒、および必要に応じて１つまたは複数の三量化補助触媒、あるいは必要に応じてそれらの組合せを含み、７３℃以下の範囲の三量化活性化温度を有する三量化触媒系の存在下における、イソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアネートオリゴマー、それらの任意のものの塩、およびそれらの任意のものの混合物からなる群から選択される１つまたは複数のモノマーとポリオールとの反応生成物を含むポリイソシアヌレート／ポリウレタン硬質発泡体。
  6. フォスファトランカチオンおよびイソシアネート三量体誘導アニオンを含む三量化触媒系であって、必要に応じて１つまたは複数の界面活性剤、必要に応じて１つまたは複数の難燃剤、必要に応じて水、必要に応じて１つまたは複数の抗酸化剤、必要に応じて１つまたは複数の発泡助剤、必要に応じて１つまたは複数のさらなるポリウレタン触媒、および必要に応じて１つまたは複数の三量化触媒、または必要に応じてそれらの組合せを含む三量化触媒系の存在下における、イソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアネートオリゴマー、それらの任意のものの塩、およびそれらの任意のものの混合物からなる群から選択される１つまたは複数のモノマーとポリオールとの反応生成物を含み、硬質発泡体の上表面から深さ１２ｍｍにおけるＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光法で測定されたポリイソシアヌレート三量体比（Ａｂｓ１４１０／Ａｂｓ１５９５）が少なくとも５であるポリイソシアヌレート／ポリウレタン硬質発泡体。
  7. 前記フォスファトランカチオンが以下の構造
    （式中、Ｅ１はＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、ＡｓおよびＳｅからなる群から選択され、
    Ｅ２はＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、ＡｓおよびＳｅからなる群から選択され、
    Ｅ３はＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、ＡｓおよびＳｅからなる群から選択され、
    Ｒ１はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、
    Ｒ２はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、
    Ｒ３はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、
    ＤはＮ、Ｐ、Ｃ、ＡｓおよびＳｉからなる群から選択され、
    ＸはＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｐ、Ｓｉ、Ｎおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択される）
    を有する、請求項１から６のいずれかに記載の三量化触媒系。
  8. Ｅ１がＮ、ＯおよびＰからなる群から選択され、Ｅ２がＮ、ＯおよびＰからなる群から選択され、Ｅ３がＮ、ＯおよびＰからなる群から選択され、Ｒ１がＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ２がＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ３がＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、Ｓｉおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、ＤがＮおよびＰからなる群から選択され、ＸがＨ、Ｃ１〜Ｃ１８およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項７に記載の三量化触媒系。
  9. Ｅ１がＮであり、Ｅ２がＮであり、Ｅ３がＮであり、Ｒ１がＣ１〜Ｃ１８およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ２がＣ１〜Ｃ１８およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、Ｒ３がＣ１〜Ｃ１８およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、ＤがＮであり、ＸがＨである、請求項７に記載の三量化触媒系。
  10. 前記フォスファトランカチオンがアザフォスファトランカチオンである、請求項１から６のいずれかに記載の三量化触媒系。
  11. 前記イソシアネート三量体誘導アニオンが、カルボキシレート、カルボネート、フェノキシド、アミド、アミジネート、イミド、ホスフィド、チオシアネート、チオイソシアネート、イソシアネート、シアネート、およびフルオリドからなる群から選択される、請求項１から６のいずれかに記載の三量化触媒系。
  12. 前記イソシアネート三量体誘導アニオンが、以下の構造
    （式中、Ｘ’はＨ、Ｃ１〜Ｃ１８、脂肪族、芳香族、環式、非環式、アシルおよびそれらの誘導体からなる群から選択される）
    を有するカルボキシレートである、請求項１から６のいずれかに記載の三量化触媒系。
  13. 前記カルボキシレートが、ホルメート、アセテート、オクタノエート、２−エチルヘキサノエート、ベンゾエート、およびそれらの置換された誘導体からなる群から選択される、請求項１２に記載の三量化触媒系。
  14. ２，８，９−トリメチル−２，５，８，９−テトラアザ−１−フォスファビシクロ［３．３．３］ウンデカン一酢酸塩である、請求項１から６のいずれかに記載の三量化触媒系。
  15. 前記発泡体が断熱材として用いられる、請求項４から６のいずれかに記載の硬質ポリイソシアヌレート発泡体。
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