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JP2022536666A - エポキシ基末端ポリオキサゾリジノンを製造する方法 - Google Patents

エポキシ基末端ポリオキサゾリジノンを製造する方法 Download PDF

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JP2022536666A JP2021573333A JP2021573333A JP2022536666A JP 2022536666 A JP2022536666 A JP 2022536666A JP 2021573333 A JP2021573333 A JP 2021573333A JP 2021573333 A JP2021573333 A JP 2021573333A JP 2022536666 A JP2022536666 A JP 2022536666A
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Abstract

本発明は、エポキシ基末端ポリオキサゾリジノンを製造する方法であって、2つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物(A)と2つ以上のエポキシ基を有するポリエポキシド化合物(B)とを特定の触媒(C)の存在下で共重合することを含み、ポリエポキシド化合物(B)のエポキシ基とポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基とのモル比が2.6:1~25:1未満であり、共重合が170℃超、好ましくは165℃超、より好ましくは160℃超、最も好ましくは150℃超の沸点を有する付加的な溶媒(D-1)の非存在下で1bar(絶対)にて行われる、方法に関する。本発明は、得られるエポキシ基末端ポリオキサゾリジノンにも関する。【選択図】なし

Description

本発明は、エポキシ基末端ポリオキサゾリジノンを製造する方法であって、2つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物(A)と2つ以上のエポキシ基を有するポリエポキシド化合物(B)とを特定の触媒(C)の存在下で共重合することを含み、ポリエポキシド化合物(B)のエポキシ基とポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基とのモル比が2.6:1~25:1未満であり、共重合が170℃超、好ましくは165℃超、より好ましくは160℃超、最も好ましくは150℃超の沸点を有する付加的な溶媒(D-1)の非存在下で1bar(絶対)にて行われる、方法に関する。
本発明は、得られるエポキシ基末端ポリオキサゾリジノンにも関する。
オキサゾリジノンは、薬学的用途で広く使用されている構造モチーフであり、エポキシド及びイソシアネートの環化付加は、オキサゾリジノンへの簡便なワンポット合成経路と考えられる。オキサゾリジノンの合成についての初期の報告においては、高価な触媒、反応性の極性溶媒、長い反応時間及び低い化学選択性が一般的である(非特許文献1)。これらの不利点から、特にポリマー用途における構造モチーフとしてのオキサゾリジノンの適用のためのオキサゾリジノンを製造する代替方法が必要とされていた。
科学文献である非特許文献2には、様々なビスエポキシド及び様々なジイソシアネートからアルカリ金属ハロゲン化物触媒の存在下で調製されたポリオキサゾリジノンが開示されている。等モル量のビスエポキシド及びジイソシアネートの溶液を、DMFに溶解したLiCl触媒の入った反応器に1時間以内に還流条件下で滴加し、反応を完了するために、その後の12時間~23時間の後反応を還流条件下で行った。
特許文献1には、ジエポキシドとジイソシアネートとを反応させることによって調製され、エポキシド当量とイソシアネート当量との比が10:1~1.1:1の範囲である、エポキシ末端ポリオキサゾリジノンを含む粉体塗装組成物が開示されている。得られるポリオキサゾリジノンは、250~4000のエポキシ当量を有する。実施例1においては、エポキシ末端ポリオキサゾリジノン粉末が調製されるが、第1の工程でトルエンジイソシアネートと化学量論的に過剰なエタノールとをジブチルスズジラウレートの存在下で反応させることによってウレタンを形成し、続いてこのウレタンとエポキシドとをトリエチルジアミンの存在下で反応させて、オキサゾリジノンを形成する。実施例2及び3においては、テトラエチルアンモニウムブロミド触媒の存在下でエポキシド当量対イソシアネート当量が1.6及び1.96のエポキシ末端ポリオキシアゾリジノン粉末が合成された。
特許文献2には、オキサゾリジノン環含有エポキシ樹脂が記載されており、エポキシ樹脂は、初めにジイソシアネートとアルコールとの反応によってブロックポリウレタンジイソシアネートを得て、これをジエポキシドと反応させることによって調製され、この反応は、第三級アミン触媒及び任意にスズ共触媒の存在下で進行させることができる。
特許文献3は、ビスエポキシド及びジイソシアネートをベースとするオリゴマーオキサゾリジノン含有ポリエポキシドを触媒系としてのホスホニウムカルボキシレート又はハロゲン化物の存在下で製造する方法を提供している。開示された実施例においては、適用されるジイソシアネートのNCO基と適用されるビスエポキシドのエポキシ基との比は1:1.6から1:2.0までの間であり、エポキシ当量が460~711の固体ポリオキサゾリジノンが得られる。
非特許文献3においては、様々なハロゲン化テトラ-n-ブチルアンモニウムの存在下での4,4-メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)とo-クレシルグリシジルエーテル(OGCE)又はビスフェノールAジグリシジルエーテル(BADGE)との反応によるオキサゾリジノン形成が調査されており、ここで、最大3対1のBADGEとMDIとのモル比が適用された。しかしながら、相当量の副生成物、すなわちイソシアヌレートが検出された。
特許文献4には、少なくとも1種のイソシアネート化合物を含むイソシアネート組成物を、エポキシド化合物を含むエポキシド組成物と反応させ、多金属シアン化物化合物を触媒として使用し、この触媒を28ppm~34ppmの低触媒濃度で適用する、オキサゾリジノン化合物を製造する方法が開示されている。得られるオキサゾリジノン化合物は、1750cm-1でオキサゾリジノンカルボニル基に特徴的なシグナルを有し、その一方で、赤外分光法によって約1725cm-1にもシグナルを検出することができ、これは副生成物であるウレタンカルボニル部分に割り当てられる。
欧州特許出願公開第0113575号 米国特許出願公開第2002/0037975号 独国特許出願公開第3720759号 国際公開第2019/081210号
M. E. Dyen and D. Swern, Chem. Rev., 67, 197, 1967 J. Polym. Sci. 8 (1970) 2759-2773 Pelzer et al. (European Polymer Journal 107 (2018))
したがって、本発明の目的は、更なる重合用途のために、好ましくは低い多分散性及び粘度の低下と組み合わせて規定のエポキシ当量を有するエポキシ基末端ポリオキサゾリジノンの調製のための簡単な一段階プロセスを特定することであった。これに関連して、副反応、例えばイソシアヌレート又はポリウレタンの形成による副反応を低減又は回避する必要がある。加えて、副生成物の数を減少させ、着色が少ないオキサゾリジノンを得て、よりエネルギー効率の良いプロセスをもたらすために、高温で除去する必要がある、オキサゾリジノン合成に一般に適用される高沸点溶媒の使用を回避することが望ましい。
驚いたことに、課題は、エポキシ基末端ポリオキサゾリジノンを製造する方法であって、2つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物(A)と2つ以上のエポキシ基を有するポリエポキシド化合物(B)とを触媒(C)の存在下で共重合することを含み、
ポリエポキシド化合物(B)のエポキシ基とポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基とのモル比が2.6:1~25:1未満であり、
触媒(C)が、
Li(I)、Rb(I)、Cs(I)、Ag(I)、Au(I)、
Mg(II)、Ca(II)、Sr(II)、Ba(II)、Dy(II)、Yb(II)、Cu(II)、V(II)、Mo(II)、Mn(II)、Fe(II)、Ni(II)、Pd(II)、Pt(II)、Ge(II)、Sn(II)、
Sc(III)、Y(III)、La(III)、Ce(III)、Pr(III)、Nd(III)、Sm(III)、Eu(III)、Gd(III)、Tb(III)、Dy(III)、Ho(III)、Er(III)、Tm(III)、Yb(III)、Lu(III)、Hf(III)、Nb(III)、Ta(III)、Cr(III)、Ru(III)、Os(III)、Rh(III)、Ir(III)、Al(III)、Ga(III)、In(III)、Tl(III)、Ge(III)、
Ce(IV)、Ti(IV)、Zr(IV)、Hf(IV)、Nb(IV)、Mo(IV)、W(IV)、Ir(IV)、Pt(IV)、Sn(IV)、Pb(IV)、
Nb(V)、Ta(V)、Bi(V)、
Mo(VI)、W(VI)、及び、
式(I):
[M(R1)(R2)(R3)(R4)]+n Yn- (I)
(式中、Mはリン又はアンチモン、好ましくはリンであり、
(R1)、(R2)、(R3)、(R4)は互いに独立して、ヘテロ原子及び/又はヘテロ原子含有置換基で任意に置換された、1個~22個の炭素原子を含有する直鎖又は分岐アルキル基、ヘテロ原子及び/又はヘテロ原子含有置換基で任意に置換された、3個~22個の炭素原子を含有する脂環式基、ヘテロ原子及び/又はヘテロ原子含有置換基で任意に置換された、3個~22個の炭素原子を含有するC1~C3アルキル架橋脂環式基、並びに1個~10個の炭素原子を含有する1つ以上のアルキル基及び/又はヘテロ原子含有置換基及び/又はヘテロ原子で任意に置換された、6個~18個の炭素原子を含有するアリール基を含む群から選択され、
Yはハロゲン化物アニオン、炭酸アニオン、硝酸アニオン、硫酸アニオン又はリン酸アニオン、より好ましくはハロゲン化物アニオン又は炭酸アニオンであり、
nは1、2又は3の整数である)によって表される化合物、
からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であり、
共重合が170℃超、好ましくは165℃超、より好ましくは160℃超、最も好ましくは150℃超の沸点を有する付加的な溶媒(D-1)の非存在下で1bar(絶対)にて行われる、方法によって解決することができることが分かった。
本明細書において使用される場合、「ポリオキサゾリジノン」という用語は、分子中に少なくとも2つのオキサゾリジノン基を含有する化合物を示すことを意図している。「エポキシ基末端」ポリオキサゾリジノンという用語は、ポリエポキシド化合物(B)のエポキシ基とポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基とのモル比が2.6:1を始点とする(from)ポリオキサゾリジノン化合物に関し、本発明によるポリオキサゾリジノン化合物中には末端イソシアネート基は存在しない。
本発明による方法の一実施の形態において、共重合プロセスは、130℃以上~280℃以下の反応温度、好ましくは140℃以上~240℃以下の温度、より好ましくは155℃以上~210℃以下、最も好ましくは165℃以上~195℃以下の温度で行われる。130℃未満の温度を設定すると、反応は概して非常に遅くなる。280℃を超える温度においては、望ましくない二次生成物の量が大幅に増加する。
本明細書において使用される場合、「ポリイソシアネート化合物」という用語は、2つ以上のイソシアネート基を有する化合物を示すことを意図している。
本発明による方法の一実施の形態において、ポリイソシアネート化合物(A)は、脂肪族若しくは脂環式ポリイソシアネート化合物(A-1)、及び/又は芳香脂肪族(araliphatic)若しくは芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)、好ましくは芳香族及び/又は芳香脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-2)である。
本発明による方法の一実施の形態において、ポリイソシアネート化合物(A)は、様々な方法で、例えば液相若しくは気相中でのホスゲン化、又はホスゲンを用いない経路、例えば熱的ウレタン開裂によって入手可能な少なくとも1種のポリイソシアネートである。
本発明による方法の一実施の形態において、ポリイソシアネート化合物(A)は、脂肪族、脂環式、芳香脂肪族及び/又は芳香族結合したイソシアネート基を有する140g/mol~600g/molの分子量範囲のポリイソシアネートからなる群より選択される少なくとも1種の化合物であり、例は1,4-ジイソシアナトブタン、1,5-ジイソシアナトペンタン(ペンタメチレンジイソシアネート、PDI)、1,6-ジイソシアナトヘキサン(ヘキサメチレンジイソシアネート、HDI)、2-メチル-1,5-ジイソシアナトペンタン、1,5-ジイソシアナト-2,2-ジメチルペンタン、2,2,4-若しくは2,4,4-トリメチル-1,6-ジイソシアナトヘキサン、1,8-ジイソシアナトオクタン、1,10-ジイソシアナトデカン、1,12-ジイソシアナトドデカン、1,3-及び1,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3-及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン(H12-MDI)、4,4’-ジイソシアナト-2,2-ジシクロヘキシルプロパン、1-イソシアナト-1-メチル-4(3)イソシアナトメチルシクロヘキサン、ビス(イソシアナトメチル)ノルボルナン、又は例えばJ. Prakt. Chem. 336 (1994) 185 - 200、独国特許出願公開第1670666号、独国特許出願公開第1954093号、独国特許出願公開第2414413号、独国特許出願公開第2452532号、独国特許出願公開第2641380号、独国特許出願公開第3700209号、独国特許出願公開第3900053号及び独国特許出願公開第3928503号若しくは欧州特許出願公開第0336205号、欧州特許出願公開第0339396号及び欧州特許出願公開第0798299号に記載されているような単純な脂肪族及び/又は脂環式ジイソシアネートの修飾によって調製されたウレトジオン、イソシアヌレート、アロファネート、ビウレット、イミノオキサジアジンジオン及び/又はオキサジアジントリオン構造を有する任意のポリイソシアネート、例えば上述のタイプのもの、若しくは少なくとも2つのかかるポリイソシアネートの混合物、並びに1,3-及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(キシリレンジイソシアネート、XDI)、1,3-及び1,4-ビス(2-イソシアナトプロパン-2-イル)ベンゼン(テトラメチルキシリレンジイソシアネート、TMXDI)、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4-メチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4-エチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-5-メチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-2,4,6-トリメチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4,5-ジメチルベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,5-ジメチルベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,3,5,6-テトラメチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-5-tert-ブチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4-クロロベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4,5-ジクロロベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-2,4,5,6-テトラクロロベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,3,5,6-テトラクロロベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,3,5,6-テトラブロモベンゼン、1,4-ビス(2-イソシアナトエチル)ベンゼン及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)ナフタレン、1,2-、1,3-及び1,4-ジイソシアナトベンゼン(フェニレンジイソシアネート)、2,4-及び2,6-ジイソシアナトトルエン(トルエンジイソシアネート、TDI)、2,3,5,6-テトラメチル-1,4-ジイソシアナトベンゼン、異性体ジエチルフェニレンジイソシアネート、ジイソプロピルフェニレンジイソシアネート、ジイソドデシルフェニレンジイソシアネート及びビフェニルジイソシアネート、3,3’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン(MDI)、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトジフェニルエタン、1,5-ジイソシアナトナフタレン(NDI)、ジフェニルエーテルジイソシアネート、エチレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、ジエチレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、1,3-プロピレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、ベンゾフェノンジイソシアネート、トリイソシアナトベンゼン、2,4,6-トリイソシアナトトルエン、トリメチルベンゼントリイソシアネート、ジフェニルメタン-2,4,4’-トリイソシアネート、3-メチルジフェニルメタン-4,6,4’-トリイソシアネート、異性体ナフタレントリイソシアネート及びメチルナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、2,4-ジイソシアナト-1-[(5-イソシアナト-2-メチルフェニル)メチル]ベンゼン、4-メチル-ジフェニルメタン-3,5,2’,4’,6’-ペンタイソシアネート、更には「ポリマー-MDI」として知られるジイソシアナトジフェニルメタンの多核同族体、更には、例えば独国特許出願公開第870400号、独国特許出願公開第953012号、独国特許出願公開第1090196号、欧州特許出願公開第0546399号、中国特許第105218780号、中国特許第103881050号、中国特許第101717571号、米国特許第3183112号、欧州特許出願公開第0416338号、欧州特許出願公開第0751163号、欧州特許出願公開第1378529号、欧州特許出願公開第1378530号、欧州特許出願公開第2174967号、特開昭63-260915号若しくは特開昭56-059828号に記載されている任意の既知の方法によって得ることができる、モノマー2,4-及び/又は2,6-TDIからポリオールとの反応及び/又はオリゴマー化、好ましくは三量化によって得ることができるウレタン及び/又はイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート、若しくは少なくとも2つのかかるポリイソシアネートの混合物、更には芳香族及び脂肪族イソシアネート基の両方を有するポリイソシアネート化合物、例えば独国特許出願公開第1670667号、欧州特許出願公開第0078991号、欧州特許出願公開第0696606号及び欧州特許出願公開第0807623号に記載されている2,4-及び/又は2,6-TDIとHDIとの混合三量体若しくはアロファネートである。
より好ましくは、ポリイソシアネート化合物(A)は、脂肪族、脂環式、芳香脂肪族及び/又は芳香族結合したイソシアネート基を有する140g/mol~600g/molの分子量範囲のポリイソシアネートからなる群より選択される少なくとも1つの化合物であり、例は1,4-ジイソシアナトブタン、1,5-ジイソシアナトペンタン(ペンタメチレンジイソシアネート、PDI)、1,6-ジイソシアナトヘキサン(ヘキサメチレンジイソシアネート、HDI)、1,5-ジイソシアナト-2,2-ジメチルペンタン、2,2,4-若しくは2,4,4-トリメチル-1,6-ジイソシアナトヘキサン、1,8-ジイソシアナトオクタン、1,3-及び1,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3-及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン(H12-MDI)、4,4’-ジイソシアナト-2,2-ジシクロヘキシルプロパン、又は例えばJ. Prakt. Chem. 336 (1994) 185 - 200、独国特許出願公開第1670666号、独国特許出願公開第1954093号、独国特許出願公開第2414413号、独国特許出願公開第2452532号、独国特許出願公開第2641380号、独国特許出願公開第3700209号、独国特許出願公開第3900053号及び独国特許出願公開第3928503号若しくは欧州特許出願公開第0336205号、欧州特許出願公開第0339396号及び欧州特許出願公開第0798299号に記載されているような単純な脂肪族及び/又は脂環式ジイソシアネートの修飾によって調製されたウレトジオン、イソシアヌレート、アロファネート、ビウレット、イミノオキサジアジンジオン及び/又はオキサジアジントリオン構造を有する任意のポリイソシアネート、例えば上述のタイプのもの、並びに1,3-及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(キシリレンジイソシアネート、XDI)、1,3-及び1,4-ビス(2-イソシアナトプロパン-2-イル)ベンゼン(テトラメチルキシリレンジイソシアネート、TMXDI)、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4-メチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4-エチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-5-メチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-2,4,6-トリメチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4,5-ジメチルベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,5-ジメチルベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,3,5,6-テトラメチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-5-tert-ブチルベンゼン、1,4-ビス(2-イソシアナトエチル)ベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)ナフタレン、1,2-、1,3-及び1,4-ジイソシアナトベンゼン(フェニレンジイソシアネート)、2,4-及び2,6-ジイソシアナトトルエン(トルエンジイソシアネート、TDI)、2,3,5,6-テトラメチル-1,4-ジイソシアナトベンゼン、ジイソプロピルフェニレンジイソシアネート、ジイソドデシルフェニレンジイソシアネート及びビフェニルジイソシアネート、3,3’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン(MDI)、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトジフェニルエタン、1,5-ジイソシアナトナフタレン(NDI)、ジフェニルエーテルジイソシアネート、エチレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、1,3-プロピレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、トリイソシアナトベンゼン、2,4,6-トリイソシアナトトルエン、トリメチルベンゼントリイソシアネート、3-メチルジフェニルメタン-4,6,4’-トリイソシアネート、異性体ナフタレントリイソシアネート及びメチルナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、2,4-ジイソシアナト-1-[(5-イソシアナト-2-メチルフェニル)メチル]ベンゼン、更には「ポリマー-MDI」として知られるジイソシアナトジフェニルメタンの多核同族体、更には、例えば独国特許出願公開第870400号、独国特許出願公開第953012号、独国特許出願公開第1090196号、欧州特許出願公開第0546399号、中国特許第105218780号、中国特許第103881050号、中国特許第101717571号、米国特許第3183112号、欧州特許出願公開第0416338号、欧州特許出願公開第0751163号、欧州特許出願公開第1378529号、欧州特許出願公開第1378530号、欧州特許出願公開第2174967号、特開昭63-260915号若しくは特開昭56-059828号に記載されている任意の既知の方法によって得ることができる、モノマー2,4-及び/又は2,6-TDIからポリオールとの反応及び/又はオリゴマー化、好ましくは三量化によって得ることができるウレタン及び/又はイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート、更には芳香族及び脂肪族イソシアネート基の両方を有するポリイソシアネート化合物、例えば独国特許出願公開第1670667号、欧州特許出願公開第0078991号、欧州特許出願公開第0696606号及び欧州特許出願公開第0807623号に記載されている2,4-及び/又は2,6-TDIとHDIとの混合三量体若しくはアロファネートである。
最も好ましくは、ポリイソシアネート化合物(A)は、1,5-ジイソシアナトペンタン(ペンタメチレンジイソシアネート、PDI)、1,6-ジイソシアナトヘキサン(ヘキサメチレンジイソシアネート、HDI)、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン(H12-MDI)、並びに1,3-及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(キシリレンジイソシアネート、XDI)、1,3-及び1,4-ビス(2-イソシアナトプロパン-2-イル)ベンゼン(テトラメチルキシリレンジイソシアネート、TMXDI)、2,2’-、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン(MDI)、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトジフェニルエタン、1,5-ジイソシアナトナフタレン(NDI)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物である。
上述のポリイソシアネート化合物(A)の2つ以上の混合物を使用することもできる。
本明細書において使用される場合、「芳香族ポリイソシアネート化合物」という用語は、2つ以上のイソシアネート基及び芳香族部分を有する化合物を示すことを意図している。
本発明による方法のより好ましい実施の形態において、ポリイソシアネート化合物(A)は、芳香族及び/又は芳香脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-2)である。
本発明による方法の好ましい実施の形態において、芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)は、少なくとも1種の化合物であり、160g/mol~600g/molの分子量範囲の芳香脂肪族及び/又は芳香族ジイソシアネート及びトリイソシアネート、例えば1,3-及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(キシリレンジイソシアネート、XDI)、1,3-及び1,4-ビス(2-イソシアナトプロパン-2-イル)ベンゼン(テトラメチルキシリレンジイソシアネート、TMXDI)、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4-メチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4-エチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-5-メチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-2,4,6-トリメチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4,5-ジメチルベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,5-ジメチルベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,3,5,6-テトラメチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-5-tert-ブチルベンゼン、1,4-ビス(2-イソシアナトエチル)ベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)ナフタレン、1,2-、1,3-及び1,4-ジイソシアナトベンゼン(フェニレンジイソシアネート)、2,4-及び2,6-ジイソシアナトトルエン(トルエンジイソシアネート、TDI)、2,3,5,6-テトラメチル-1,4-ジイソシアナトベンゼン、ジイソプロピルフェニレンジイソシアネート、ジイソドデシルフェニレンジイソシアネート及びビフェニルジイソシアネート、3,3’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン(MDI)、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトジフェニルエタン、1,5-ジイソシアナトナフタレン(NDI)、ジフェニルエーテルジイソシアネート、エチレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、1,3-プロピレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、トリイソシアナトベンゼン、2,4,6-トリイソシアナトトルエン、トリメチルベンゼントリイソシアネート、3-メチルジフェニルメタン-4,6,4’-トリイソシアネート、異性体ナフタレントリイソシアネート及びメチルナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、2,4-ジイソシアナト-1-[(5-イソシアナト-2-メチルフェニル)メチル]ベンゼン、更には「ポリマー-MDI」として知られるジイソシアナトジフェニルメタンの多核同族体、更には例えば独国特許出願公開第870400号、独国特許出願公開第953012号、独国特許出願公開第1090196号、欧州特許出願公開第0546399号、中国特許第105218780号、中国特許第103881050号、中国特許第101717571号、米国特許第3183112号、欧州特許出願公開第0416338号、欧州特許出願公開第0751163号、欧州特許出願公開第1378529号、欧州特許出願公開第1378530号、欧州特許出願公開第2174967号、特開昭63-260915号又は特開昭56-059828号に記載されている任意の既知の方法によって得ることができる、モノマー2,4-及び/又は2,6-TDIからポリオールとの反応及び/又はオリゴマー化、好ましくは三量化によって得ることができるウレタン及び/又はイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート、更には芳香族及び脂肪族イソシアネート基の両方を有するポリイソシアネート化合物、例えば独国特許出願公開第1670667号、欧州特許出願公開第0078991号、欧州特許出願公開第0696606号及び欧州特許出願公開第0807623号に記載されている2,4-及び/又は2,6-TDIとHDIとの混合三量体又はアロファネートからなる群より選択される。
本発明による方法のより好ましい実施の形態において、芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)は、少なくとも1種の化合物であり、160g/mol~600g/molの分子量範囲の芳香脂肪族及び/又は芳香族ジイソシアネート及びトリイソシアネート、例えば1,3-及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(キシリレンジイソシアネート、XDI)、1,3-及び1,4-ビス(2-イソシアナトプロパン-2-イル)ベンゼン(テトラメチルキシリレンジイソシアネート、TMXDI)、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4-メチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4-エチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-5-メチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-2,4,6-トリメチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4,5-ジメチルベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,5-ジメチルベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,3,5,6-テトラメチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-5-tert-ブチルベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4-クロロベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-4,5-ジクロロベンゼン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-2,4,5,6-テトラクロロベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,3,5,6-テトラクロロベンゼン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)-2,3,5,6-テトラブロモベンゼン、1,4-ビス(2-イソシアナトエチル)ベンゼン及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)ナフタレン、1,2-、1,3-及び1,4-ジイソシアナトベンゼン(フェニレンジイソシアネート)、2,4-及び2,6-ジイソシアナトトルエン(トルエンジイソシアネート、TDI)、2,3,5,6-テトラメチル-1,4-ジイソシアナトベンゼン、異性体ジエチルフェニレンジイソシアネート、ジイソプロピルフェニレンジイソシアネート、ジイソドデシルフェニレンジイソシアネート及びビフェニルジイソシアネート、3,3’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン(MDI)、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトジフェニルエタン、1,5-ジイソシアナトナフタレン(NDI)、ジフェニルエーテルジイソシアネート、エチレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、ジエチレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、1,3-プロピレングリコールジフェニルエーテルジイソシアネート、ベンゾフェノンジイソシアネート、トリイソシアナトベンゼン、2,4,6-トリイソシアナトトルエン、トリメチルベンゼントリイソシアネート、ジフェニルメタン-2,4,4’-トリイソシアネート、3-メチルジフェニルメタン-4,6,4’-トリイソシアネート、異性体ナフタレントリイソシアネート及びメチルナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、2,4-ジイソシアナト-1-[(5-イソシアナト-2-メチルフェニル)メチル]ベンゼン、4-メチル-ジフェニルメタン-3,5,2’,4’,6’-ペンタイソシアネート、更には「ポリマー-MDI」として知られるジイソシアナトジフェニルメタンの多核同族体、更には例えば独国特許出願公開第870400号、独国特許出願公開第953012号、独国特許出願公開第1090196号、欧州特許出願公開第0546399号、中国特許第105218780号、中国特許第103881050号、中国特許第101717571号、米国特許第3183112号、欧州特許出願公開第0416338号、欧州特許出願公開第0751163号、欧州特許出願公開第1378529号、欧州特許出願公開第1378530号、欧州特許出願公開第2174967号、特開昭63-260915号又は特開昭56-059828号に記載されている任意の既知の方法によって得ることができる、モノマー2,4-及び/又は2,6-TDIからポリオールとの反応及び/又はオリゴマー化、好ましくは三量化によって得ることができるウレタン及び/又はイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート、又は少なくとも2つのかかるポリイソシアネートの混合物、更には芳香族及び脂肪族イソシアネート基の両方を有するポリイソシアネート化合物、例えば独国特許出願公開第1670667号、欧州特許出願公開第0078991号、欧州特許出願公開第0696606号及び欧州特許出願公開第0807623号に記載されている2,4-及び/又は2,6-TDIとHDIとの混合三量体又はアロファネートからなる群より選択される。
本発明による方法の最も好ましい実施の形態において、芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)は少なくとも1種の化合物であり、1,3-及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(キシリレンジイソシアネート、XDI)、1,3-及び1,4-ビス(2-イソシアナトプロパン-2-イル)ベンゼン(テトラメチルキシリレンジイソシアネート、TMXDI)、2,2’-、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン(MDI)、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトジフェニルエタン、1,5-ジイソシアナトナフタレン(NDI)からなる群より選択される。
芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)の2つ以上の混合物を使用することもできる。
本明細書において使用される場合、「脂肪族ポリイソシアネート化合物」という用語は、2つ以上のイソシアネート基を有し、芳香族部分を有しない化合物を示すことを意図している。
本発明による方法のあまり好ましくない実施の形態において、ポリイソシアネート化合物(A)は、脂肪族又は脂環式ポリイソシアネート(A-1)である。
本発明による方法の一実施の形態において、脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)は、脂肪族又は脂環式結合したイソシアネート基を有する140g/mol~400g/molの分子量範囲のポリイソシアネートからなる群より選択される少なくとも1種の化合物であり、例は1,4-ジイソシアナトブタン、1,5-ジイソシアナトペンタン(ペンタメチレンジイソシアネート、PDI)、1,6-ジイソシアナトヘキサン(ヘキサメチレンジイソシアネート、HDI)、2-メチル-1,5-ジイソシアナトペンタン、1,5-ジイソシアナト-2,2-ジメチルペンタン、2,2,4-若しくは2,4,4-トリメチル-1,6-ジイソシアナトヘキサン、1,8-ジイソシアナトオクタン、1,10-ジイソシアナトデカン、1,12-ジイソシアナトドデカン、1,3-及び1,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3-及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン(H12-MDI)、4,4’-ジイソシアナト-2,2-ジシクロヘキシルプロパン、1-イソシアナト-1-メチル-4(3)イソシアナトメチルシクロヘキサン、ビス(イソシアナトメチル)ノルボルナン、又は例えばJ. Prakt. Chem. 336 (1994) 185 - 200、独国特許出願公開第1670666号、独国特許出願公開第1954093号、独国特許出願公開第2414413号、独国特許出願公開第2452532号、独国特許出願公開第2641380号、独国特許出願公開第3700209号、独国特許出願公開第3900053号及び独国特許出願公開第3928503号若しくは欧州特許出願公開第0336205号、欧州特許出願公開第0339396号及び欧州特許出願公開第0798299号に記載されているような単純な脂肪族及び/又は脂環式ジイソシアネートの修飾によって調製されたウレトジオン、イソシアヌレート、アロファネート、ビウレット、イミノオキサジアジンジオン及び/又はオキサジアジントリオン構造を有する任意のポリイソシアネート、例えば上述のタイプのもの、若しくは少なくとも2つのかかるポリイソシアネートの混合物である。
より好ましくは、脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)は、脂肪族、脂環式、芳香脂肪族及び/又は芳香族結合したイソシアネート基を有する140g/mol~400g/molの分子量範囲のポリイソシアネートからなる群より選択される少なくとも1種の化合物であり、例は1,4-ジイソシアナトブタン、1,5-ジイソシアナトペンタン(ペンタメチレンジイソシアネート、PDI)、1,6-ジイソシアナトヘキサン(ヘキサメチレンジイソシアネート、HDI)、1,5-ジイソシアナト-2,2-ジメチルペンタン、2,2,4-若しくは2,4,4-トリメチル-1,6-ジイソシアナトヘキサン、1,8-ジイソシアナトオクタン、1,3-及び1,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3-及び1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン(H12-MDI)、4,4’-ジイソシアナト-2,2-ジシクロヘキシルプロパン、又は例えばJ. Prakt. Chem. 336 (1994) 185 - 200、独国特許出願公開第1670666号、独国特許出願公開第1954093号、独国特許出願公開第2414413号、独国特許出願公開第2452532号、独国特許出願公開第2641380号、独国特許出願公開第3700209号、独国特許出願公開第3900053号及び独国特許出願公開第3928503号若しくは欧州特許出願公開第0336205号、欧州特許出願公開第0339396号及び欧州特許出願公開第0798299号に記載されているような単純な脂肪族及び/又は脂環式ジイソシアネートの修飾によって調製されたウレトジオン、イソシアヌレート、アロファネート、ビウレット、イミノオキサジアジンジオン及び/又はオキサジアジントリオン構造を有する任意のポリイソシアネート、例えば上述のタイプのもの、若しくは少なくとも2つのかかるポリイソシアネートの混合物である。
最も好ましくは、脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)は、1,5-ジイソシアナトペンタン(ペンタメチレンジイソシアネート、PDI)、1,6-ジイソシアナトヘキサン(ヘキサメチレンジイソシアネート、HDI)、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、2,4’-及び4,4’-ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン(H12-MDI)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物である。
上述のポリイソシアネート化合物(A-1)の2つ以上の混合物を使用することもできる。
本明細書において使用される場合、「ポリエポキシド化合物」という用語は、2つ以上のエポキシド基を有する化合物を示すことを意図している。
本発明の好ましい実施の形態において、ポリエポキシド化合物(B)は、脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)及び/又は芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)、好ましくは脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)である。
本発明の好ましい実施の形態において、エポキシド化合物(B)は、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Fジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Sジグリシジルエーテル、9,9-ビス(4-グリシジルオキシフェニル)フルオレン、テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラクロロビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノール-Fジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノール-Sジグリシジルエーテル、ジグリシジルテレフタレート、ジグリシジル-o-フタレート、トリメリット酸トリグリシジルエステル、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリブタジエンジグリシジルエーテル、ポリブタジエンジエポキシド、グリセロールトリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、エトキシ化トリメチロールプロパンのポリグリシジルエーテル、ポリ(テトラメチレン-オキシド)ジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンジエポキシド、リモネンジエポキシド、二重不飽和脂肪酸C1~C18アルキルエステルのジエポキシド、二重不飽和エトキシ化脂肪アルコールのポリエポキシド、2-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、1,4-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、4,4’-(3,3,5-トリメチルシクロヘキシリデン)ビスフェニルジグリシジルエーテル及びジグリシジルイソフタレート、テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテル、カルダノール系ジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシジルエーテル、4,4’-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、ビス-(4-ヒドロキシフェニル)-1,1-エタンジグリシジルエーテル、ビス-(4-ヒドロキシフェニル)-1,1-イソブタンジグリシジルエーテル、ビス-(4-ヒドロキシフェニル)エーテルジグリシジルエーテル、並びに塩素化及び臭素化型の上述の成分からなる群より選択される少なくとも1種の化合物である。
2個~40個の炭素原子からなる脂肪族直鎖、脂肪族分岐、又は脂環式部分を有する二官能性又は多官能性アルコールのエポキシ化によって得られる脂肪族ジグリシジルエーテル又はポリグリシジルエーテル、例えば、エタンジオールジグリシジルエーテル、プロパンジオールジグリシジルエーテル、イソソルビドジグリシジルエーテル、オクタンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリエチレントリグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルジグリシジルエーテル。
より好ましくは、ポリエポキシド化合物(B)は、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、エトキシ化トリメチロールプロパンのポリグリシジルエーテル、ポリ(テトラメチレン-オキシド)ジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンジエポキシド、二重不飽和脂肪酸C1~C18アルキルエステルのジエポキシド、二重不飽和エトキシ化脂肪アルコールのポリエポキシド、2個~40個の炭素原子からなる脂肪族直鎖、脂肪族分岐、又は脂環式部分を有する二官能性又は多官能性アルコールのエポキシ化によって得られる脂肪族ジグリシジルエーテル又はポリジグリシジルエーテル、例えば、エタンジオールジグリシジルエーテル、プロパンジオールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、オクタンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリエチレントリグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルジグリシジルエーテル、イソソルビドジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Fジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Sジグリシジルエーテルからなる群より選択される。
最も好ましくは、ポリエポキシド化合物(B)は、エタンジオールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルからなる群より選択される。
上述のポリエポキシド化合物(B)の2つ以上の混合物を使用することもできる。
本明細書において使用される場合、「脂肪族ポリエポキシド化合物」という用語は、2つ以上のエポキシド基及びまた芳香族部分を有する化合物を示すことを意図している。
本発明の好ましい実施の形態において、ポリエポキシド化合物(B)は、脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)である。
本発明の好ましい実施の形態において、脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)は、1つ以上の化合物であり、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、エトキシ化トリメチロールプロパンのポリグリシジルエーテル、ポリ(テトラメチレン-オキシド)ジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンジエポキシド、二重不飽和脂肪酸C1~C18アルキルエステルのジエポキシド、二重不飽和エトキシ化脂肪アルコールのポリエポキシド、2個~40個の炭素原子からなる脂肪族直鎖、脂肪族分岐、又は脂環式部分を有する二官能性又は多官能性アルコールのエポキシ化によって得られる脂肪族ジグリシジルエーテル又はポリジグリシジルエーテル、例えばエタンジオールジグリシジルエーテル、プロパンジオールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、オクタンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリエチレントリグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルジグリシジルエーテル、イソソルビドジグリシジルエーテルからなる群より選択される。
本発明のより好ましい実施の形態において、脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)は、1つ以上の化合物であり、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、エトキシ化トリメチロールプロパンのポリグリシジルエーテル、ポリ(テトラメチレン-オキシド)ジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、二重不飽和脂肪酸C1~C18アルキルエステルのジエポキシド、2個~40個の炭素原子からなる脂肪族直鎖、脂肪族分岐、又は脂環式部分を有する二官能性又は多官能性アルコールのエポキシ化によって得られる脂肪族ジグリシジルエーテル又はポリジグリシジルエーテル、例えばエタンジオールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリエチレントリグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルジグリシジルエーテル、イソソルビドジグリシジルエーテルからなる群より選択される。
最も好ましくは、脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)は、1つ以上の化合物であり、エタンジオールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルからなる群より選択される。
上述の脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)の2つ以上の混合物を使用することもできる。
本明細書において使用される場合、「芳香族ポリエポキシド化合物」という用語は、2つ以上のエポキシド基及びまた芳香族部分を有する化合物を示すことを意図している。
本発明の代替的な好ましい実施の形態において、ポリエポキシド化合物(B)は、芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)である。
本発明の好ましい実施の形態において、芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)は、1つ以上の化合物であり、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Fジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Sジグリシジルエーテル、9,9-ビス(4-グリシジルオキシフェニル)フルオレン、テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラクロロビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノール-Fジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノール-Sジグリシジルエーテル、ジグリシジルテレフタレート、ジグリシジル-o-フタレート、トリメリット酸トリグリシジルエステル、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、2-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、1,4-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、4,4’-(3,3,5-トリメチルシクロヘキシリデン)ビスフェニルジグリシジルエーテル、ジグリシジルイソフタレート、テトラブロモビスフェノールA、カルダノール系ジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシジルエーテル、4,4’-ジヒドロキシフェニルジグリシジルエーテル、ビス-(4-ヒドロキシフェニル)-1,1-エタンジグリシジルエーテル、ビス-(4-ヒドロキシフェニル)-1,1-イソブタンジグリシジルエーテル、ビス-(4-ヒドロキシフェニル)エーテルジグリシジルエーテル、並びに塩素化及び臭素化型の上述の成分からなる群より選択される。
本発明のより好ましい実施の形態において、芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)は、1つ以上の化合物であり、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Fジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Sジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノール-Fジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノール-Sジグリシジルエーテル、ジグリシジルテレフタレート、ジグリシジル-o-フタレート、2-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、1,4-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、4,4’-(3,3,5-トリメチルシクロヘキシリデン)ビスフェニルジグリシジルエーテル、ジグリシジルイソフタレート、カルダノール系ジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシジルエーテル、4,4’-ジヒドロキシフェニルジグリシジルエーテル、ビス-(4-ヒドロキシフェニル)-1,1-エタンジグリシジルエーテル、ビス-(4-ヒドロキシフェニル)-1,1-イソブタンジグリシジルエーテル、ビス-(4-ヒドロキシフェニル)エーテルジグリシジルエーテルからなる群より選択される。
本発明のより好ましい実施の形態において、芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)は、1つ以上の化合物であり、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Fジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Sジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノール-Fジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノール-Sジグリシジルエーテル、ジグリシジルテレフタレート、2-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、1,4-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、ジグリシジルイソフタレート、カルダノール系ジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシジルエーテル、4,4’-ジヒドロキシフェニルジグリシジルエーテルからなる群より選択される。
本発明のより好ましい実施の形態において、芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)は、1つ以上の化合物であり、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Fジグリシジルエーテル、ビスフェノール-Sジグリシジルエーテル、2-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、1,4-ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、ジグリシジルイソフタレートからなる群より選択される。上述の芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)の2つ以上の混合物を使用することもできる。
本発明の第1の代替的な好ましい実施の形態において、ポリイソシアネート化合物(A)は、脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)であり、ポリエポキシド化合物(B)は、脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)である。
本発明の第2の代替的な好ましい実施の形態において、ポリイソシアネート化合物(A)は、脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)であり、ポリエポキシド化合物(B)は、芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)である。
本発明の第3の代替的な好ましい実施の形態において、ポリイソシアネート化合物(A)は、芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)であり、ポリエポキシド化合物(B)は、脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)である。
本発明の第4の代替的な好ましい実施の形態において、ポリイソシアネート化合物(A)は、芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)であり、ポリエポキシド化合物(B)は、芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)である。
上述の脂肪族ポリイソシアネート(A-1)、芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)、脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)及び/又は芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)の1つ以上の混合物を使用することもできる。
本発明の好ましい実施の形態において、ポリエポキシド化合物(B)のエポキシ基とポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基とのモル比は、2.6:1~7:1、好ましくは2.7:1~6:1、より好ましくは2.8:1~5:1である。後者のモル比が7:1を超え、エポキシ末端オキサゾリジノンが得られる場合、混合物全体のオキサゾリジノン基の比率がエポキシ化合物(B)によって希釈されるため、混合物は、更なる重合用途にエポキシ化合物(B)のみを使用する場合と比較して最終ポリマーにおいて大きな利益をもたらさない。
本発明の好ましい実施の形態において、上記方法は、
i)ポリイソシアネート化合物(A)、ポリエポキシド化合物(B)及び触媒(C)を混合し、混合物(i)を形成する工程と、
ii)混合物(i)を共重合する工程と、
を含む。
本発明の代替的な好ましい実施の形態において、上記方法は、
α)ポリエポキシド化合物(B)及び触媒(C)の少なくとも一部を混合し、混合物(α)を形成する工程と、
β)ポリイソシアネート化合物(A)を混合物(α)に共重合条件で添加する工程と、
を含む。
本発明の更なる代替的なあまり好ましくない実施の形態において、上記方法は、
γ)ポリイソシアネート化合物(A)及び触媒(C)の少なくとも一部を混合し、混合物(γ)を形成する工程と、
δ)ポリエポキシド化合物(B)を混合物(γ)に共重合条件で添加する工程と、
を含む。
高温での共重合プロセスの条件及び温度については上で説明している。
本発明の好ましい実施の形態において、触媒(C)は、LiCl、LiBr、LiI、MgCl、MgBr、MgI、SmI、PhSbBr、PhSbCl、PhPBr、PhPCl、Ph(C-OCH)PBr、Ph(C-OCH)PCl、Ph(CF)PCl及びPh(CF)PBr、好ましくはLiCl、LiBr、LiI及びMgClからなる群より選択される少なくとも1種の化合物である。
本発明のより好ましい実施の形態において、触媒(C)はLiCl、LiBr及びLiIからなる群より選択される。
本発明のより好ましい実施の形態において、触媒(C)はLiClである。
本発明による方法の一実施の形態において、触媒(C)は、ポリエポキシド化合物(B)をベースとして0.001mol%~2.0mol%のモル量、好ましくは0.01mol%~1.5mol%以下、より好ましくは0.05mol%以上~1.0mol%以下の量で存在する。
溶媒(D)、特に溶媒(D-1)は、一般的定義と一致して、溶質、すなわち化合物(A)、化合物(B)及び/又は化合物(C)を溶解するが、化合物(A)、化合物(B)及び触媒(C)、特にポリイソシアネート化合物(A)とは(化学的に)反応しない物質として定義される。
本発明の方法によると、共重合は170℃超、好ましくは165℃超、より好ましくは160℃超、最も好ましくは150℃超の沸点を有する付加的な溶媒(D-1)の非存在下で1bar(絶対)にて行われる。
付加的な溶媒(D-1)の非存在下とは、5wt%、好ましくは4wt%、より好ましくは2wt%未満の(D-1)の溶媒量を意味する。
これらの付加的な溶媒(D-1)は、例えば有機溶媒、例えば直鎖若しくは分岐アルカン若しくはアルカンの混合物、一置換若しくは多置換ハロゲン化芳香族溶媒若しくはハロゲン化アルカン溶媒、例えば1,2-ジクロロベンゼン、直鎖若しくは環状エステル、若しくは極性非プロトン性溶媒、例えばエチレンカーボネート若しくはプロピレンカーボネート等の環状カーボネート、N-メチルピロリドン(NMP)、スルホラン、テトラメチル尿素、N,N’-ジメチルエチレン尿素、又は上述の溶媒の混合物及び/又は他の溶媒との混合物である。これらの溶媒(D-1)は、特に1,2-ジクロロベンゼン、スルホラン及びN-メチルピロリドン(NMP)である。
本発明の好ましい実施の形態において、共重合は付加的な溶媒(D)の非存在下で行われるが、これは、付加的なエネルギー集約型で時間のかかる溶媒除去プロセス、例えば蒸留が必要でないことから、利点である。
本発明の一実施の形態において、ジイソシアネート化合物(A)、ビスエポキシド化合物(B)、触媒(C)及び溶媒(D)の合計に対するジイソシアネート化合物(A)、ビスエポキシド化合物(B)及び触媒(C)の合計の算出される質量比は、40wt%~100wt%、好ましくは50wt%~100wt%、より好ましくは60wt%~100wt%の範囲である。上限の100wt%の質量比は、溶媒(D)を適用しないことを意味し、溶媒を分離する必要がないことから最もエネルギー効率の良いプロセスをもたらす。下限の40wt%の質量比は、溶媒(D)の量の増加につながり、任意に溶媒を分離し、場合によっては精製する必要がある。これにより、エネルギー節約がないことから、プロセス全体の効率が悪くなる。
本発明の別の態様は、本発明による方法によって得ることができるエポキシ基末端ポリオキサゾリジノンである。
本発明の一実施の形態において、ポリオキサゾリジノンは、100g/eq~5000g/eq、好ましくは150g/eq~3000g/eq、より好ましくは200g/eq~1500g/eqのエポキシ当量(EEW)を有し、エポキシ当量は、電位差塩酸滴定を用いてMetrohm 888 Titrandoによって測定した。エポキシサンプルを250mLのビーカーに添加した後、氷酢酸(64.5g/L)中のテトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)と混合した。次いで、溶液を過酢酸(0.1mol/L)で当量点後まで滴定した。
ポリオキサゾリジノン基含有プレポリマーのエポキシ当量(EEW)は、1当量のエポキシ基を含有する物質の全質量として定義される。
第1の実施の形態において、本発明は、エポキシ基末端ポリオキサゾリジノンを製造する方法であって、2つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物(A)と2つ以上のエポキシ基を有するポリエポキシド化合物(B)とを触媒(C)の存在下で共重合することを含み、
ポリエポキシド化合物(B)のエポキシ基とポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基とのモル比が2.6:1~25:1未満であり、
触媒(C)が、
Li(I)、Rb(I)、Cs(I)、Ag(I)、Au(I)、
Mg(II)、Ca(II)、Sr(II)、Ba(II)、Dy(II)、Yb(II)、Cu(II)、V(II)、Mo(II)、Mn(II)、Fe(II)、Ni(II)、Pd(II)、Pt(II)、Ge(II)、Sn(II)、
Sc(III)、Y(III)、La(III)、Ce(III)、Pr(III)、Nd(III)、Sm(III)、Eu(III)、Gd(III)、Tb(III)、Dy(III)、Ho(III)、Er(III)、Tm(III)、Yb(III)、Lu(III)、Hf(III)、Nb(III)、Ta(III)、Cr(III)、Ru(III)、Os(III)、Rh(III)、Ir(III)、Al(III)、Ga(III)、In(III)、Tl(III)、Ge(III)、
Ce(IV)、Ti(IV)、Zr(IV)、Hf(IV)、Nb(IV)、Mo(IV)、W(IV)、Ir(IV)、Pt(IV)、Sn(IV)、Pb(IV)、
Nb(V)、Ta(V)、Bi(V)、
Mo(VI)、W(VI)、及び、
式(I):
[M(R1)(R2)(R3)(R4)]+n Yn- (I)
(式中、Mはリン又はアンチモン、好ましくはリンであり、
(R1)、(R2)、(R3)、(R4)は互いに独立して、ヘテロ原子及び/又はヘテロ原子含有置換基で任意に置換された、1個~22個の炭素原子を含有する直鎖又は分岐アルキル基、ヘテロ原子及び/又はヘテロ原子含有置換基で任意に置換された、3個~22個の炭素原子を含有する脂環式基、ヘテロ原子及び/又はヘテロ原子含有置換基で任意に置換された、3個~22個の炭素原子を含有するC1~C3アルキル架橋脂環式基、並びに1個~10個の炭素原子を含有する1つ以上のアルキル基及び/又はヘテロ原子含有置換基及び/又はヘテロ原子で任意に置換された、6個~18個の炭素原子を含有するアリール基を含む群から選択され、
Yはハロゲン化物アニオン、炭酸アニオン、硝酸アニオン、硫酸アニオン又はリン酸アニオン、より好ましくはハロゲン化物アニオン又は炭酸アニオンであり、
nは1、2又は3の整数である)によって表される化合物、
からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であり、
共重合が170℃超、好ましくは165℃超、より好ましくは160℃超、最も好ましくは150℃超の沸点を有する付加的な溶媒(D-1)の非存在下で1bar(絶対)にて行われる、方法に関する。
第2の実施の形態において、本発明は、共重合が付加的な溶媒(D)の非存在下で行われる、第1の実施の形態による方法に関する。
第3の実施の形態において、本発明は、ポリエポキシド化合物(B)のエポキシ基とポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基とのモル比が2.6:1~7:1、好ましくは2.7:1~6:1、より好ましくは2.8:1~5:1である、第1の実施の形態又は第2の実施の形態による方法に関する。
第4の実施の形態において、本発明は、ポリイソシアネート化合物(A)が脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)及び/又は芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)、好ましくは芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)である、第1の実施の形態~第3の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
第5の実施の形態において、本発明は、ポリエポキシド化合物(B)が脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)及び/又は芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)、好ましくは脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)である、第1の実施の形態~第4の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
第6の実施の形態において、本発明は、ポリイソシアネート化合物(A)が脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)であり、ポリエポキシド化合物(B)が脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)である、第1の実施の形態~第5の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
第7の実施の形態において、本発明は、ポリイソシアネート化合物(A)が脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)であり、ポリエポキシド化合物(B)が芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)である、第1の実施の形態~第5の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
第8の実施の形態において、本発明は、ポリイソシアネート化合物(A)が芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)であり、ポリエポキシド化合物(B)が脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)である、第1の実施の形態~第5の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
第9の実施の形態において、本発明は、ポリイソシアネート化合物(A)が芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)であり、ポリエポキシド化合物(B)が芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)である、第1の実施の形態~第5の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
第10の実施の形態において、本発明は、触媒(C)がLiCl、LiBr、LiI、MgCl、MgBr、MgI、SmI、PhSbBr、PhSbCl、PhPBr、PhPCl、Ph(C-OCH)PBr、Ph(C-OCH)PCl、Ph(CF)PCl及びPh(CF)PBr、好ましくはLiCl、LiBr及びLiI、最も好ましくはLiClからなる群より選択される少なくとも1種の化合物である、第1の実施の形態~第9の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
第11の実施の形態において、本発明は、触媒(C)を、ポリエポキシド化合物(B)をベースとして0.001mol%~2.0mol%のモル量、好ましくは0.01mol%~1.5mol%以下、より好ましくは0.05mol%以上~1.0mol%以下の量で使用する、第1の実施の形態~第10の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
第12の実施の形態において、本発明は、
i)ポリイソシアネート化合物(A)、ポリエポキシド化合物(B)及び触媒(C)を混合し、混合物(i)を形成する工程と、
ii)混合物(i)を共重合する工程と、
を含む、第1の実施の形態~第11の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
第13の実施の形態において、本発明は、
α)ポリエポキシド化合物(B)及び触媒(C)の少なくとも一部を混合し、混合物(α)を形成する工程と、
β)ポリイソシアネート化合物(A)を混合物(α)に共重合条件で添加する工程と、
を含む、第1の実施の形態~第11の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
第14の実施の形態において、本発明は、第1の実施の形態~第13の実施の形態のいずれかによる方法によって得ることができるエポキシ基末端ポリオキサゾリジノンに関する。
第15の実施の形態において、本発明は、100g/eq~5000g/eq、好ましくは150g/eq~3000g/eqのエポキシ当量(EEW)を有し、エポキシ当量を、電位差塩酸滴定を用いてMetrohm 888 Titrandoによって測定し、エポキシサンプルを250mLのビーカーに添加した後、氷酢酸(64.5g/L)中のテトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)と混合し、次いで溶液を過酢酸(0.1mol/L)で当量点後まで滴定した、第14の実施の形態によるエポキシ基末端ポリオキサゾリジノンに関する。
第16の実施の形態において、本発明は、
γ)ポリイソシアネート化合物(A)及び触媒(C)の少なくとも一部を混合し、混合物(γ)を形成する工程と、
δ)ポリエポキシド化合物(B)を混合物(γ)に共重合条件工程で添加する工程と、
を含む、第1の実施の形態~第11の実施の形態のいずれかによる方法に関する。
図1に見られるように、IRスペクトルにおいてオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察された。図1に見られるように、IRスペクトルにおいてイソシアヌレート基の特徴的なシグナルは観察されなかった。 図2に見られるように、IRスペクトルにおいて、副生成物を示す多くの他のピークとともにオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察された。図2に見られるように、IRスペクトルにおいてオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察され、その一方で、1725cm-1でのシグナルをウレタンカルボニル部分、1705cm-1でのシグナルを形成されるイソシアヌレートのカルボニル基に割り当てることができる。 図3に見られるように、IRスペクトルにおいてオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察され、その一方で、1725cm-1でのシグナルをウレタンカルボニル部分、1705cm-1でのシグナルを形成されるイソシアヌレートのカルボニル基に割り当てることができる。 図4に見られるように、IRスペクトルにおいてオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察され、その一方で、1725cm-1でのシグナルをウレタンカルボニル部分、1705cm-1でのシグナルを形成されるイソシアヌレートのカルボニル基に割り当てることができる。
以下の実施例を参照して本発明を更に説明するが、これらの実施例に限定されることを望むものではない。
ジイソシアネート化合物(A)
MDI:メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI 1806)、99%超、Covestro AG(ドイツ)。
エポキシド化合物(B)
B-I:Araldite DY-D/CH ブタンジオールジグリシジルエーテル(BDDE)、EEW 118g/eq~125g/eqは、HUNTSMAN Advanced Materials (Deutschland) GmbH(ドイツ)から入手した。Araldite DY-D/CHは、理想的構造(BDDE)ではない相当量の化合物を生じるため、エポキシ基の有効モル量の算出のための補正係数fを以下の式に基づいて算出した:
f(補正)=(Mw(BDDE)(理想的構造))/(EEW×官能価)=202.25/121×2=0.835
B-II:Araldite DY 026 ブタンジオールジグリシジルエーテル(BDDE)、EEW 110g/eq~115g/eq(より高純度)は、HUNTSMAN Advanced Materials (Deutschland) GmbH(ドイツ)から入手した。
Araldite DY 026は、理想的構造(BDDE)ではない相当量の化合物を生じるため、エポキシ基の有効モル量の算出のための補正係数fを以下の式に基づいて算出した:
f(補正)=(Mw(BDDE)(理想的構造))/(EEW×官能価)=202.25/112.5×2=0.899
触媒(C)
LiCl 塩化リチウム、純度99%超は、Sigma Aldrich(ドイツ)から入手した。
DMC 国際公開第2001/80994号の実施例6に従って調製した複合金属シアン化物(DMC)触媒。
PhPBr テトラフェニルホスホニウムブロミド、97%は、Sigma Aldrich(ドイツ)から入手した。
溶媒(D)
o-DCB オルト-ジクロロベンゼン、純度99%、無水は、Sigma-Aldrich(ドイツ)から入手した。
Sul スルホラン、純度99%以上、無水は、Sigma-Aldrich(ドイツ)から入手した。
MDI、LiCl及びBDDEは、更に精製することなくそのまま(as received)使用した。スルホランは、50℃で溶融し、分子篩で乾燥させた後に使用した。o-DCBは、使用前に分子篩で乾燥させた。
添加プロトコル
バッチプロトコル:全ての成分をガラスフラスコに量り入れ、これを175℃に予熱した油浴内に入れ、即座に撹拌する。
セミバッチプロトコル:触媒(C)及びジエポキシド(B)をガラスフラスコ内に準備し、175℃に加熱する。ジイソシアネート化合物を、ジエポキシド化合物に溶解した触媒(C)の入った反応器に、混合物を連続的に撹拌しながら添加する。
ポリオキサゾリジノンプレポリマーの特性評価
IR
IR分析は、ダイヤモンドプローブヘッドを備えるBrukerのALPHA-P IR分光計で行った。ソフトウェアOPUS 6.5をデータ処理に使用した。バックグラウンドスペクトルを周囲空気に対して記録した。その後、ポリオキサゾリジノンプレポリマーの少量のサンプル(2mg)をダイヤモンドプローブに塗布し、4cm-1の分解能にて4000cm-1~400cm-1の範囲で得られた24個のスペクトルを平均して、IRスペクトルを記録した。
エポキシ当量(EEW)
エポキシ当量は、電位差塩酸滴定を用いてMetrohm 888 Titrandoによって測定した。エポキシサンプルを250mLのビーカーに添加した後、氷酢酸(64.5g/L)中のテトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)と混合した。次いで、溶液を過酢酸(0.1mol/L)で当量点後まで滴定した。
GPC
GPC測定は、テトラヒドロフラン(THF、1.0mL/分の流量)中にて40℃で行った。カラムセットは、3本の連続カラム(PSS SDV、5μm、8×50mmプレカラム、2本のPSSのSDV linear S、5μm、8×300mm)からなっていた。サンプル(濃度2g/L~3g/L、注入量20μL)を、Agilent technologiesの1200シリーズオートサンプラーを用いて注入した。Agilentの1200シリーズのRID検出器を用いてカラム出口で濃度を観察した。PSSのWinGPC Unityソフトウェアパッケージを用いて生データを処理した。分子量分布を算出するために、既知の分子量のポリスチレンを参照として使用した(PSSのReadyCalキットを266Da~66000Daの範囲で使用した)。GPCによって測定された数平均分子量は、実施例においてM(GPC)として表示する。
ガードナースケールに従う色指数:
ガードナー色指数は、HachのLico 690を用いて決定した。したがって、生成物混合物のサンプルをキュベットに充填し、これを続いてDIN EN ISO 1557に従って分析した。
粘度測定:
粘度値は、Anton PaarのMCR 302コーン/プレートレオメーターによって決定した。10 1/min~600 1/minに及ぶ剪断速度の勾配(ramp)を用いて生成物の粘度を決定した。粘度はmPa・s単位で示す(DIN EN ISO 3219/A.3に準拠した手順に従う)。
反応器
反応は、アルゴン連続流下で100mlの二つ口丸底フラスコ内にて行った。ジエポキシド化合物に溶解した触媒(C)にジイソシアネート化合物を添加するために、シリンジポンプ(KD Scientific Inc.)をフラスコに接続した。
実施例1:3.3:1のエポキシ基とイソシアネート基とのモル比でのバッチプロトコルに従う、化合物(B-I)としてAraldite DY-D/CHを用い、化合物(A)としてMDI 1806を用い、化合物(C)としてLiClを用いたエポキシ末端ポリオキサゾリジノンベースのプレポリマーの合成
前述の反応器にLiCl(0.059g、1.4mmol)、MDI 1806(12.51g、50mmol)及びAraldite DY-D/CH(40.45g、167mmol BDDE)を投入した。反応器を密閉し、アルゴンで不活性化した(inertized)。混合物を撹拌し(400rpm)、175℃に加熱した。3.5時間後に反応混合物を室温まで冷却した。
反応混合物のIRスペクトル中のイソシアネートバンド(2260cm-1)がないことで反応の完了が確認された。
図1に見られるように、IRスペクトルにおいてオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察された。
図1に見られるように、IRスペクトルにおいてイソシアヌレート基の特徴的なシグナルは観察されなかった。
EEWは、250g/eqと決定された。
GPCを用いた分子量の分析により、533g/molの平均分子量及び3.42の多分散指数が示された。
色指数は、ガードナースケールで8.2と決定された。
生成物の粘度は、6720mPa・sと決定された。
実施例2:3.9:1のエポキシ基とイソシアネート基とのモル比でのバッチプロトコルに従う、化合物(B-II)としてAraldite DY 026を用い、化合物(A)としてMDI 1806を用い、化合物(C)としてLiClを用いたエポキシ末端ポリオキサゾリジノンベースのプレポリマーの合成
前述の反応器にLiCl(0.052g、1.23mmol)、MDI 1806(10.3g、41mmol)及びAraldite DY 026(35.6g、158mmol BDDE)を投入した。反応器を密閉し、アルゴンで不活性化した。混合物を撹拌し(400rpm)、175℃に加熱した。3.5時間後に反応混合物を室温まで冷却した。
反応混合物のIRスペクトル中のイソシアネートバンド(2260cm-1)がないことで反応の完了が確認された。
IRスペクトルにおいて、オキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察された。
IRスペクトルにおいて、イソシアヌレート基の特徴的なシグナルは観察されなかった。
EEWは、217g/eqと決定された。
GPCを用いた分子量の分析により、473g/molの平均分子量及び2.67の多分散指数が示された。
色指数は、ガードナースケールで7.4と決定された。
生成物の粘度は、1880mPa・sと決定された。
実施例3:3.3:1のエポキシ基とイソシアネート基とのモル比でのセミバッチプロトコルに従う、化合物(B-I)としてAraldite DY/D-CHを用い、化合物(A)としてMDI 1806を用い、化合物(C)としてLiClを用いたエポキシ末端ポリオキサゾリジノンベースのプレポリマーの合成
前述の反応器にLiCl(0.03g、0.7mmol)及びAraldite DY/D-CH(20.23g、84mmol BDDE)を投入した。反応器を密閉し、アルゴンで不活性化した。混合物を撹拌し(400rpm)、175℃に加熱した。この温度で10分後に、化合物(A)としてMDI 1806(6.25g、25mmol)を1mL/分の速度で添加した。3.5時間後に反応混合物を室温まで冷却した。
反応混合物のIRスペクトル中のイソシアネートバンド(2260cm-1)がないことで反応の完了が確認された。
IRスペクトルにおいて、オキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察された。
IRスペクトルにおいて、イソシアヌレート基の特徴的なシグナルは観察されなかった。
EEWは、247g/eqと決定された。
GPCを用いた分子量の分析により、416g/molの平均分子量及び3.37の多分散指数が示された。
色指数は、ガードナースケールで9.1と決定された。
生成物の粘度は、4790mPa・sと決定された。
実施例4:化合物(D)としてのオルト-ジクロロベンゼン及びスルホラン混合物の存在下における3.3:1のエポキシ基とイソシアネート基とのモル比でのバッチプロトコルに従う、化合物(B-I)としてAraldite DY-D/CHを用い、化合物(A)としてMDI 1806を用い、化合物(C)としてLiClを用いたエポキシ末端ポリオキサゾリジノンベースのプレポリマーの合成
前述の反応器にLiCl(0.045g、1.05mmol)、MDI 1806(9.38g、37.5mmol)、Araldite DY-D/CH(30.34g、125mmol BDDE)、オルト-ジクロロベンゼン(8.3mL)及びスルホラン(2.5mL)を投入した。反応器を密閉し、アルゴンで不活性化した。混合物を撹拌し(400rpm)、175℃に加熱した。3.5時間後に反応混合物を室温まで冷却した。
反応混合物のIRスペクトル中のイソシアネートバンド(2260cm-1)がないことで反応の完了が確認された。
IRスペクトルにおいて、オキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察された。
IRスペクトルにおいて、イソシアヌレート基の特徴的なシグナルは観察されなかった。
EEWは、322g/eqと決定された。
溶媒を除去するために、混合物をo-DCBの沸点を超える200℃に5時間加熱した。この処理の過程で、サンプルは高粘性となり、色の増強を示した。
GPCを用いた分子量の分析により、蒸留前に508g/molの平均分子量及び3.23の多分散指数、蒸留後に638g/molの平均分子量及び6.0の多分散指数が示された。
色指数は、蒸留前にガードナースケールで8.0、蒸留後にガードナースケールで8.4と決定された。
生成物の粘度は、蒸留前に569mPa・s、蒸留後に74200mPa・sと決定された。
実施例5(比較):2.5:1のエポキシ基とイソシアネート基とのモル比でのバッチプロトコルに従う、化合物(B-I)としてAraldite DY/D-CHを用い、化合物(A)としてMDI 1806を用い、化合物(C)としてLiClを用いたエポキシ末端ポリオキサゾリジノンベースのプレポリマーの合成
前述の反応器にLiCl(0.052g、1.23mmol)、MDI 1806(14.7g、58.7mmol)及びAraldite DY-D/CH(35.6g、147mmol BDDE)を投入した。反応器を密閉し、アルゴンで不活性化した。混合物を撹拌し(400rpm)、175℃に加熱した。3.5時間後に反応混合物を室温まで冷却した。
反応混合物のIRスペクトル中のイソシアネートバンド(2260cm-1)がないことで反応の完了が確認された。
IRスペクトルにおいて、オキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察された。
IRスペクトルにおいて、イソシアヌレート基の特徴的なシグナルは観察されなかった。
EEWは、323g/eqと決定された。
GPCを用いた分子量の分析により、581g/molの平均分子量及び3.78の多分散指数が示された。
色指数は、ガードナースケールで10.4と決定された。
生成物の粘度は、68600mPa・sと決定された。
実施例6:1.7:1のエポキシ基とイソシアネート基とのモル比でのバッチプロトコルに従う、化合物(B-I)としてAraldite DY/D-CHを用い、化合物(A)としてMDI 1806を用い、化合物(C)としてLiClを用いたエポキシ末端ポリオキサゾリジノンベースのプレポリマーの合成
前述の反応器にLiCl(0.052g、1.23mmol)、MDI 1806(22.0g、88mmol)及びAraldite DY-D/CH(35.6g、147mmol BDDE)を投入した。反応器を密閉し、アルゴンで不活性化した。混合物を撹拌し(400rpm)、175℃に加熱した。10分後に、反応混合物の固化のために反応を停止した。
図2に見られるように、IRスペクトルにおいて、副生成物を示す多くの他のピークとともにオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察された。
図2に見られるように、IRスペクトルにおいてオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察され、その一方で、1725cm-1でのシグナルをウレタンカルボニル部分、1705cm-1でのシグナルを形成されるイソシアヌレートのカルボニル基に割り当てることができる。
EEWの決定は可能でなかった。
GPCを用いた分子量の分析は可能でなかった。
色指数は18超と決定され、したがってガードナースケールの範囲外であった。
実施例7(比較):3.3:1のエポキシ基とイソシアネート基とのモル比でのバッチプロトコルに従う、化合物(B-I)としてAraldite DY-D/CHを用い、化合物(A)としてMDI 1806を用い、化合物(C)としてDMCを用いたエポキシ末端ポリオキサゾリジノンベースのプレポリマーの合成
前述の反応器にDMC(0.0018g)、MDI 1806(12.51g、50mmol)及びAraldite DY-D/CH(40.45g、167mmol BDDE)を投入した。反応器を密閉し、アルゴンで不活性化した。混合物を撹拌し(400rpm)、175℃に加熱した。3.5時間後に反応混合物を室温まで冷却した。
反応混合物のIRスペクトル中のイソシアネートバンド(2260cm-1)がないことで反応の完了が確認された。
図3に見られるように、IRスペクトルにおいてオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察され、その一方で、1725cm-1でのシグナルをウレタンカルボニル部分、1705cm-1でのシグナルを形成されるイソシアヌレートのカルボニル基に割り当てることができる。
EEWは、233g/eqと決定された。
GPCを用いた分子量の分析により、396g/molの平均分子量及び3.86の多分散指数が示された。
色指数は、ガードナースケールで9.0と決定された。
生成物の粘度は、3260mPa・sと決定された。
実施例8(比較):3.3:1のエポキシ基とイソシアネート基とのモル比でのバッチプロトコルに従う、化合物(B-I)としてAraldite DY-D/CHを用い、化合物(A)としてMDI 1806を用い、化合物(C)としてDMCを用いたエポキシ末端ポリオキサゾリジノンベースのプレポリマーの合成(実施例7に類似しているが、触媒濃度を増大させた)
前述の反応器にDMC(0.059g)、MDI 1806(12.51g、50mmol)及びAraldite DY-D/CH(40.45g、167mmol BDDE)を投入した。反応器を密閉し、アルゴンで不活性化した。混合物を撹拌し(400rpm)、175℃に加熱した。3.5時間後に反応混合物を室温まで冷却した。
反応混合物のIRスペクトル中のイソシアネートバンド(2260cm-1)がないことで反応の完了が確認された。
図4に見られるように、IRスペクトルにおいてオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察され、その一方で、1725cm-1でのシグナルをウレタンカルボニル部分、1705cm-1でのシグナルを形成されるイソシアヌレートのカルボニル基に割り当てることができる。
EEWは、233g/eqと決定された。
GPCを用いた分子量の分析により、483g/molの平均分子量及び6.62の多分散指数が示された。
生成物サンプルが不均質であり、混濁していたため、色指数を決定することができなかった。
生成物サンプルが過度に不均質であったため、生成物の粘度を決定することができなかった。
実施例9:3.3:1のエポキシ基とイソシアネート基とのモル比でのバッチプロトコルに従う、化合物(B-I)としてAraldite DY-D/CHを用い、化合物(A)としてMDI 1806を用い、化合物(C)としてテトラフェニルホスホニウムブロミドを用いたエポキシ末端ポリオキサゾリジノンベースのプレポリマーの合成
前述の反応器にPhPBr(1.2g、2.43mmol)、MDI 1806(15.55g、124mmol)及びAraldite DY-D/CH(50g、410mmol BDDE)を投入した。反応器を密閉し、アルゴンで不活性化した。混合物を撹拌し(400rpm)、175℃に加熱した。3.5時間後に反応混合物を室温まで冷却した。
反応混合物のIRスペクトル中のイソシアネートバンド(2260cm-1)がないことで反応の完了が確認された。
IRスペクトルにおいて、オキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察された。
EEWは、227g/eqと決定された。
GPCを用いた分子量の分析により、394g/molの平均分子量及び3.29の多分散指数が示された。
色指数は、ガードナースケールで9.0と決定された。
生成物の粘度は、4030mPa・sと決定された。
実施例10:2.5:1のエポキシ基とイソシアネート基とのモル比でのバッチプロトコルに従う、化合物(B-I)としてAraldite DY-D/CHを用い、化合物(A)としてMDI 1806を用い、化合物(C)としてテトラフェニルホスホニウムブロミドを用いたエポキシ末端ポリオキサゾリジノンベースのプレポリマーの合成
前述の反応器にPhPBr(1.2g、2.43mmol)、MDI 1806(20.53g、164mmol)及びAraldite DY-D/CH(50g、410mmol BDDE)を投入した。反応器を密閉し、アルゴンで不活性化した。混合物を撹拌し(400rpm)、175℃に加熱した。3.5時間後に反応混合物を室温まで冷却した。
反応混合物のIRスペクトル中のイソシアネートバンド(2260cm-1)がないことで反応の完了が確認された。
IRスペクトルにおいて、1725cm-1でのシグナルと同時にオキサゾリジノンカルボニル基の特徴的なシグナルが1749cm-1で観察された。
EEWは、370g/eqと決定された。
GPCを用いた分子量の分析により、662g/molの平均分子量及び4.55の多分散指数が示された。
色指数は、ガードナースケールで9.0と決定された。
生成物の粘度は、33000mPa・sと決定された。
Figure 2022536666000001

Claims (15)

  1. エポキシ基末端ポリオキサゾリジノンを製造する方法であって、2つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物(A)と2つ以上のエポキシ基を有するポリエポキシド化合物(B)とを触媒(C)の存在下で共重合することを含み、
    前記ポリエポキシド化合物(B)のエポキシ基と前記ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基とのモル比が2.6:1~25:1未満であり、
    前記触媒(C)が、
    Li(I)、Rb(I)、Cs(I)、Ag(I)、Au(I)、
    Mg(II)、Ca(II)、Sr(II)、Ba(II)、Dy(II)、Yb(II)、Cu(II)、V(II)、Mo(II)、Mn(II)、Fe(II)、
    Ni(II)、Pd(II)、Pt(II)、Ge(II)、Sn(II)、
    Sc(III)、Y(III)、La(III)、Ce(III)、Pr(III)、Nd(III)、Sm(III)、Eu(III)、Gd(III)、Tb(III)、Dy(III)、Ho(III)、
    Er(III)、Tm(III)、Yb(III)、Lu(III)、Hf(III)、Nb(III)、Ta(III)、Cr(III)、Ru(III)、Os(III)、Rh(III)、Ir(III)、
    Al(III)、Ga(III)、In(III)、Tl(III)、Ge(III)、
    Ce(IV)、Ti(IV)、Zr(IV)、Hf(IV)、Nb(IV)、Mo(IV)、W(IV)、Ir(IV)、Pt(IV)、Sn(IV)、Pb(IV)、
    Nb(V)、Ta(V)、Bi(V)、
    Mo(VI)、W(VI)、及び、
    式(I):
    [M(R1)(R2)(R3)(R4)]+n Yn- (I)
    (式中、Mはリン又はアンチモン、好ましくはリンであり、
    (R1)、(R2)、(R3)、(R4)は互いに独立して、ヘテロ原子及び/又はヘテロ原子含有置換基で任意に置換された、1個~22個の炭素原子を含有する直鎖又は分岐アルキル基、ヘテロ原子及び/又はヘテロ原子含有置換基で任意に置換された、3個~22個の炭素原子を含有する脂環式基、ヘテロ原子及び/又はヘテロ原子含有置換基で任意に置換された、3個~22個の炭素原子を含有するC1~C3アルキル架橋脂環式基、並びに1個~10個の炭素原子を含有する1つ以上のアルキル基及び/又はヘテロ原子含有置換基及び/又はヘテロ原子で任意に置換された、6個~18個の炭素原子を含有するアリール基を含む群から選択され、
    Yはハロゲン化物アニオン、炭酸アニオン、硝酸アニオン、硫酸アニオン又はリン酸アニオン、より好ましくはハロゲン化物アニオン又は炭酸アニオンであり、
    nは1、2又は3の整数である)によって表される化合物、
    からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であり、
    共重合が170℃超、好ましくは165℃超、より好ましくは160℃超、最も好ましくは150℃超の沸点を有する付加的な溶媒(D-1)の非存在下で1bar(絶対)にて行われる、方法。
  2. 共重合が付加的な溶媒(D)の非存在下で行われる、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ポリエポキシド化合物(B)のエポキシ基と前記ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基とのモル比が2.6:1~7:1、好ましくは2.7:1~6:1、より好ましくは2.8:1~5:1である、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記ポリイソシアネート化合物(A)が脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)及び/又は芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)、好ましくは芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)である、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記ポリエポキシド化合物(B)が脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)及び/又は芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)、好ましくは脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)である、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記ポリイソシアネート化合物(A)が脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)であり、前記ポリエポキシド化合物(B)が脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)である、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記ポリイソシアネート化合物(A)が脂肪族ポリイソシアネート化合物(A-1)であり、前記ポリエポキシド化合物(B)が芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)である、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記ポリイソシアネート化合物(A)が芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)であり、前記ポリエポキシド化合物(B)が脂肪族ポリエポキシド化合物(B-1)である、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記ポリイソシアネート化合物(A)が芳香族ポリイソシアネート化合物(A-2)であり、前記ポリエポキシド化合物(B)が芳香族ポリエポキシド化合物(B-2)である、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記触媒(C)がLiCl、LiBr、LiI、MgCl、MgBr、MgI、SmI、PhSbBr、PhSbCl、PhPBr、PhPCl、Ph(C-OCH)PBr、Ph(C-OCH)PCl、Ph(CF)PCl及びPh(CF)PBr、好ましくはLiCl、LiBr及びLiI、最も好ましくはLiClからなる群より選択される少なくとも1種の化合物である、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記触媒(C)を、前記ポリエポキシド化合物(B)をベースとして0.001mol%~2.0mol%のモル量、好ましくは0.01mol%~1.5mol%以下、より好ましくは0.05mol%以上~1.0mol%以下の量で使用する、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
  12. i)前記ポリイソシアネート化合物(A)、前記ポリエポキシド化合物(B)及び前記触媒(C)を混合し、混合物(i)を形成する工程と、
    ii)前記混合物(i)を共重合する工程と、
    を含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
  13. α)前記ポリエポキシド化合物(B)及び前記触媒(C)の少なくとも一部を混合し、混合物(α)を形成する工程と、
    β)前記ポリイソシアネート化合物(A)を前記混合物(α)に共重合条件で添加する工程と、
    を含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
  14. 請求項1~13のいずれか一項に記載の方法によって得ることができるエポキシ基末端ポリオキサゾリジノン。
  15. 100g/eq~5000g/eq、好ましくは150g/eq~3000g/eq、より好ましくは200g/eq~1500g/eqのエポキシ当量(EEW)を有し、該エポキシ当量を、電位差塩酸滴定を用いてMetrohm 888 Titrandoによって測定し、エポキシサンプルを250mLのビーカーに添加した後、氷酢酸(64.5g/L)中のテトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)と混合し、次いで溶液を過酢酸(0.1mol/L)で当量点後まで滴定した、請求項14に記載のエポキシ基末端ポリオキサゾリジノン。
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