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JPH03284660A - ポリイソシアナートの製造方法 - Google Patents

ポリイソシアナートの製造方法

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Publication number
JPH03284660A
JPH03284660A JP2085405A JP8540590A JPH03284660A JP H03284660 A JPH03284660 A JP H03284660A JP 2085405 A JP2085405 A JP 2085405A JP 8540590 A JP8540590 A JP 8540590A JP H03284660 A JPH03284660 A JP H03284660A
Authority
JP
Japan
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diisocyanate
polyisocyanate
triol
formula
group
Prior art date
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JP2085405A
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English (en)
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JP2744322B2 (ja
Inventor
Koji Hirai
広治 平井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規なポリイソシアナートの製造方法に関し、
より詳しくは特定の化学構造を有するトリオールをジイ
ソシアナートと反応させることによる新規なポリインシ
アナートの製造方法に関する〇 本発明の製造方法によって得ら9る新規なポリイソシア
ナートは、低粘度であることから作業性が良好であり、
取扱いが容易である。また該ポリイソシアナートは活性
水素原子を含有する化合物との反応性が極めて高いため
に、ポリオールなどの分子中に平均して1117越える
個数の活性水素原子を含有する化合物と速やかに反応し
て硬化し、しかも硬化して得られる樹脂は強靭性、耐寒
性および可轡性に優れる。従って、本発明の製造方法に
よって得られるポリイソシアナートに塗料、接着剤、フ
オームの製造原料などの硬化性組成物における硬化剤成
分として有用である。
〔従来の技術〕
従来、ポリウレタン塗料、ポリウレタン接着剤などのポ
リウレタン系硬化性組成物として、主剤としてのポリオ
ールと硬化剤としてのポリイソシアナートから構成きれ
る組成物が広く使用されている。該ポリオールとして1
・1ポリエステルポリオ−ル、ポリエーテルポリオール
々どが使用されている。また該ポリイソシアナートとし
て$1!、1,1゜1−トリメチロールプロパンにヘキ
サメチレンジインシアナート、トリレンジインシアナー
ト、キシリレンジイソシアナート、水添キシリレンジイ
ソシアナート、イソホロンジイソシアナート、4゜4′
−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナートなどのジイ
ソシアナートを反応させて得られたポリオールアダクト
体などが使用されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
塗料、接着剤などの硬化性組成物においては、組成物中
の溶剤量を低減させ、固形分濃度を高める、いわゆるハ
イソリッド化の要求が、省エネルギーおよび低公害化の
観点から高まっている。しかしながら、上記の1.1.
1−トリメチロールプロパンにジイソシアナートを反応
させて得られたポリオールアダクト体を含む溶液状の組
成物では、固形分濃度を高めると粘度が極めて高くなる
ため、作業性の良好なバインリッド化された塗料または
接着剤を得ることが困難である。
上記のポリオールアダクト体では、インシアナート基を
含む、ジイソシアナートから誘導された末端基がそれぞ
れ1.1.1− トリメチロールプロパンに出来するa
接し合った3個の水酸基のうちの1個と結合しているた
めに、該イソシアナート基の反応性が立体障害によって
抑制され易い。すなわち、該ポリオールアダクト体の分
子中の2個のイソシアナート基がたとえ速やかにポリオ
ールと反応し得ても、立体障害の増大によって同−分子
中の残りのインシアナート基の反応性が抑制される傾向
が強い。従って、該ポリオールアダクト体においては、
硬化反応、すなわち架橋反応の進行が極めて遅いのが実
情である。しかも、このような上記のポリオールアダク
ト体を硬化剤として用いて得られた硬化物では、架橋が
不充分になり易く、充分な強靭性を発揮し得ないことさ
えある。
さらに、上記のポリオールアダクト体を硬化剤として用
いて得られた硬化WFi可撓性、!#に低温状態での可
撓性に欠ける傾向があるため、その用途が制限される。
しかして、本発明の目的は、ポリオールなどの分子中に
平均して1を越える個数の活性水素原子を含有する化合
物との反応性に優れ、核化合物との反応によって強靭性
、耐寒性および可撓性に優れた樹脂を4えることができ
、しかも低粘度の新規なポリオールアダクト体型ポリイ
ソシアナートを裏造する方法を提供することにある。
〔蘇題を解決するための手段〕
本発明によれば、上記の目的は、一般式%式%(1) (式中、R1は第一級炭素原子に結合手を有し、かつ結
合手を有する第一級炭素原子の少なくとも1組が炭素数
6以上の炭素鎖で隔てられている炭素数10の3価の飽
和脂肪族炭化水素基を表す)で示されるトリオールを該
トリオールの1モルに対して3モル以上となる量のジイ
ソシアナートト反応させることを1%徴とするポリイソ
シアナートの友造方法を提供することにより達成される
一般式(1)中のR1で表される「第−級炭素原子に結
合手を有し、かつ結合手を有する第−級炭素原子の少な
くとも1組が炭素数6以上の炭素鎖で隔てられている炭
素数10の3価の飽和脂肪族炭化水素基」の代表例とし
ては、次の式で示される基を挙げることができる。
−CルーCH−(CH2)、 −CH−CH2−CH3
CH2−cHs 一般式(1)で示きれるトリオールとしては、例えば、
1.1.7−トリメチロールへブタン、1.2.7−ト
リメチロールへブタン%L1.6−トリメチロールへブ
タン、1,2.6−トリメチロールへブタン、1.6.
6−)リメチロールへブタンなどが単独でまたは2種以
上の混合物で使用される。
一般式(1)で示されるトリオールと反応させるジイソ
シアナートの典型例としては、一般式%式%(1) (式中%R2は2価の飽和脂肪族、飽和脂環式筐たは芳
香族の炭化水素基を表す) で示されるジイソシアナートなどが挙けられる。
一般式(II)中のR2としてF1%例えば、ヘキサメ
チレン基などの2価の飽和脂肪族炭化水素基;イソホロ
ンジイル基、1,4−ジメチルンクロヘキザンα、α′
−ジイル基、ジシクロヘキシルメタン−4゜4′−ジイ
ル基などの2価の飽和脂環式炭化水素基;おヨヒトリレ
ン基、p−キシレン−缶α′−ジイル基、ジフェニルメ
タン−4,4′−ジイル基、フェニレン基などの2価の
芳香族炭化水累基が挙げられる。かかるジインシアナー
トとしては、例えば、ヘキサメチレンジインシアナート
などの飽和脂肪族ジイソシアナート;イソホロンジイソ
シアナート、水添キシリレンジイソシアナート、4.4
’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナートなどの飽
和脂環式ジイソシアナート;およびトリレンジインンア
ナ〜ト、キシリレンジイソシアナート、ジフェニルメタ
ン−4,4′−ジイソシアナート、フエニレンジイソノ
アナートなどの芳香族ジイソシアナートが単独でプたに
2種以上の混合物で使用される。ジイソシアナートはト
リオールの1モルに対して3モル以上となる量で使用さ
れる。ジインシアナートの使用量がトリオールの1モル
に対シて3モル未満である場合1’ill:H,ト’7
オールとジイソシアナートとの重合度が高くなり過き゛
る結果、得られるポリインシアナートの粘度が高くなる
ただし、ジインシアナートの使用量が多量き゛る場合に
はトリオールとの反応後に反応系から未反応のジイソシ
アナートを多量に除去する必要があることから、低粘度
のポリイソシアナートを効率的に段進し得る点νこおい
てジイソシアナートをトリオールの1モルに対して5〜
30モルの範囲内となる量で使用するのが好せしい。
ポリオールとジイソシアナートとの反応(句、通常、室
温〜120℃の範囲内の温度で行われる。
反応は溶媒の存在下に行ってもよく、好ましい溶媒とし
ては酢酸エチル、テトラヒドロフランなどが挙げられる
。溶媒の使用量としては通常、生成するポリインシアナ
ートと同重電まfCViそれ以下となる量が採用される
ポリオールとジイソノアナートとの反応によって得らf
″した反応混合物から、必要に応じて未反応のジイソシ
アナートおよび溶媒を抽出、蒸留などの任意の方法で除
去することによって、目的とするポリイソシアナートを
分離・取得することができる。
本発明の製造方法で得られるポリイソノアナトは分子中
に平均して1を越える個数の活性水素原子を含有する化
合物と速やかに反応して硬化し、架橋した化学構造を有
する樹脂を与える。分子中に平均してlを越える個数の
活性水Xyi、子を含有する化合物としては、例えば、
水酸基、メルカプト基、アミン基、イミノ基およびカル
ボキシル基からなる群から選ばれる1111[以上の活
性水素原子含有官能基を分子中に平均して1を瞠える個
数、好i L < F′i2以上の個数含有する平均分
子量500〜200.000の高分子化合物などが皐げ
られる。
該高分子化合物としては、ポリエステルポリオール、ポ
リエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、
ポリウレタンポリオール、水酸基含有ポリアクリレート
、セルロースなどの分子中に平均して2個以上の水酸基
を含有する平均分子量500〜200,000の高分子
ポリオールなどが好ましく使用される。本発明の!M造
方法によって得られるポリイソシアナートの使用量に%
に制限さ′i′[るものでないが、分子中に平均して1
を越える個数の活性水素原子を含有する化合物に含憧れ
る全活性水X原子数に対して1〜20倍の個数のインン
アナート基を与える量であるのが好ちしい。ポリイソノ
アナートと分子中に平均して1を越える個数の活性水素
原子を含有する化合物力・らなる硬化性組成物に(グ、
使用目的に応じて、溶剤、安定剤、染料、顔料、充填剤
、強化材、発泡剤などが所望の量で配合されていてもよ
い。
なお、本発明の製造方法で使用するトリオールは、例え
ば、特開平1−268655号公報、特開平1−299
241号公報などに記載をねた方法に従って製造てれる
。すなわち、トリオールのうち11゜7− ト1ツメチ
ロールヘプタンは例えば特開平1−268655号公報
に記載された方法に従って、オクI−2.7−ジニンー
1−オールをヒドロホルミル化し、得られる生成物を水
素化する方法によってM造される。なお、この方法によ
れば、1,1.7−トリメチロールへブタンが主生成物
として得られる外に、1,2.7−)リメチロールへブ
タン、1゜1.6−トリメチロールへブタンおよヒ1.
2.6−トリメチロールへブタンが併産される。これら
のトリメチロールへブタンに常法により分離し、または
混合物のままで本発明の製造方法に従う反応に供するこ
とができる。また1、 1.6− )リメチロールヘブ
タンおよび1,6.6−トリメチロールへブタンは例え
ば特開平1−299241号公報に記載された方法に従
って、2−メチル−1,8−オクタンジアールを塩基の
存在下にホルムアルデヒドと反応させ、得られる生成物
を水素化することによって製造される。これらのトリメ
チロールへブタンは常法により分離し、または混合物の
1まで本発明の製造方法に従う反応に供することができ
る。
〔作用〕
不発明の製造方法によって得られるポリイソシアナート
は、1分子あたり平均して1〜1.5個の一般式 %式% (式中 R1は前記定義のとおりである)で示される構
造単位(A)、平均して0個以上の一般式 (式中 R2は前記定義のとおりである)で示される構
造単位などのジイソシアナートから誘導された2価の構
造単位(B)および平均して3個以上の一般式 %式% (式中、R2Fi前記定義のとおりである)で示される
末端基などのジイソシアナートから誘導された末端基(
C)から実質的になり、かつ構造単位(A)、構造単位
(B)および末端基(C)がウレタン結合を形成して相
互に結合している構造を有するものと推定される。上記
構造のポリイソシアナートは、1分子あたり平均して1
個の構造単位(A)と平均して3個の末端基(C)から
実質的になるポリイソシアナートと、1分子あたり平均
して1を越え、かつ1.5以下の個数の構造単位(A)
%平均して0を越える個数の構造単位CB)および平均
して3個以上の末端基(C)から実質的になるポリイソ
シアナート群とに大別される。一般式(It)で示され
るジイソノアナートを便用して得られるポリインシアナ
ートについて与ると、前者のポリイソシアナートは、一
般式 (式中 R1およびR2は前記定義のとおりでおり、n
Fi平均重合度を意味し、1を越え、かつ1.5以下の
数を表す) で示されるポリイソシアナートなどを包含する。
本発明の製造方法によって得られるポリインシアナート
は、従来の1.1.1− トリメチロールプロパンにジ
インシアナートを反応させて得られたポリオールアダク
ト体型のポリインノアナートに比(式中%R1およびR
2n前記定義のとおりである)で示され、普た後者のポ
リイソシアナート群は、一般式 長い炭素鎖が導入されている化学構造を有するためであ
ろうと推定される。
本発明の製造方法によって得られるポリイソシアナート
群、分子中に平均して1を越える個数の活性水素原子を
含有する化合物との反応性に優れる。これは、該ポリイ
ソシアナートが有するイソシアナート基のうち3分の1
以上のものが同一分子中の他のイソシアナート基と長い
炭素鎖を含む長いmWこ、l::)て隔てられているの
で、lミは全てのインシアナート基が立体障害をめ1り
受けることなく、分子中に平均して11=越える個数の
活性水素原子を含有する化合物との反応に関与すること
ができるためであろうと推定される。
本発明の製造方法によって得られるポリイソシアナート
と分子中に平均して1を越える個数の活性水素原子を含
有する化合物との反応によって得らnZ)樹脂は強靭性
、耐寒性および可!!!性に優れる。これは、上記のと
おり、該ポジイソシアナートと分子中に平均して1を越
える個数の活性水素原子を含有する化合物との反応性が
高いことに由来して両者の反応によって得られる樹脂が
充分に架橋を形成した化学構造を有しており、しかもそ
れらの架橋間が該ポリイソシアナルトの化学構造に由来
1〜で低極性の長い炭素鎖を含む長いII4に1って隔
てられているためであろうと推定される。
C賽施例] 以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
しかしながら、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。
実施例1 インホロンジイソシアナート180 f (810Ir
lTlol)とテトラヒドロフラン200/からなる溶
液を80′CK加熱しながら、それに1..1.7−ト
リメチロールへブタン23 F (120mmol)と
テトラヒドロフラン30m/からなる溶液を徐々に滴下
した。
80℃で3時間、次いで1001mで4時間反応を行っ
た。反応終了後、テトラヒドロフランを減圧丁番で留去
し、残渣をヘキサンで4回抽出操作に付することによっ
て未反応のインホロンジイソシアナートを系から除去し
た。抽残として液状のポリイソシアナートを得た。
得られたポジイソシアナートにおけるイソシアナート基
(−N−C=0)の含有率に、定量分析の結果、該ポリ
イソシアナート基本で11.303fi%であった○な
お、ポリイソシアナートの化学構造が式 される2価の基を表す〕 で示されると仮定した場合におけるイソシアナート基の
含有率の理論値は11.03重量%である。
また、得られたポリイソシアナートを75重量%含有す
る酢酸エチル溶液の粘度は600センチボイズであり、
極めて低かった。
参考例! L 1.7− )リメチロールへブタン23F(120
mrno))の代りに1.1.1− )リメチロールプ
ロパン16 F (120mrnol )を用いた以外
は実施例1におけると同様にして対応するポジイソシア
ナートを得た。
得られたポリイソシアナートにおけるインシアナート基
の含有率は1294重量%であった。なお、ポリイソシ
アナートの化学m造が式%式% 〔式中、 +IP+は前記定義のとおりである〕で示さ
nると仮定した場合におけるインシアナート基の含有率
の理論値ri11.80重量%である。
また、得られたポリイソシアナートを75′IIL11
1チ含有する酢酸エチル溶液の粘度は255oセフfボ
イズであり、極めて高かった。
参考例2 実施例1および参考例1でそれぞれ祷られたポジイソシ
アナートを75″X量チ含有する酢酸エチル溶液を、該
溶液中のポリイソ/アサートに含まれる全イソシアナー
ト基と同じモル数の水酸基を含有する量のポリエステル
ポリオール(住友バイエル社製デスモフエン670;水
11ii: 142■KO辻η)と混合し、20℃、減
圧下で溶媒を留去したのち、相対湿度0%、6(1℃で
固相反応させることKよって、それぞ′t′Lフィルム
状物を得た。
この同相反応の間、経時的に少量の試料をとり、赤外吸
収スペクトルでのインシアナート基に由来する2 28
0 am−’の吸収に基づいてインシアナート4基の定
量分析を行うことによシ、反応の遂行状況を確認した。
それぞれのポリイソシアナートについて、かかるインシ
アナート基の定量分析に基づくポリエステルポリオール
との反応性の高さと得られたフィルム状物の鉛筆硬度を
第1表に示す。
第1表 有する化合物との反応性に優れ、しかもその反応によっ
て得られる硬化物の性能は良好である。
特許出鳳人 株式会社 り ラ し

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R^1は第一級炭素原子に結合手を有し、かつ
    結合手を有する第一級炭素原子の少なくとも1組が炭素
    数6以上の炭素鎖で隔てられている炭素数10の3価の
    飽和脂肪族炭化水素基を表す)で示されるトリオールを
    該トリオールの1モルに対して3モル以上となる量のジ
    イソシアナートと反応させることを特徴とするポリイソ
    シアナートの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110963944A (zh) * 2019-11-30 2020-04-07 华南理工大学 一种新型含氟碳链的低游离tdi聚氨酯固化剂及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110963944A (zh) * 2019-11-30 2020-04-07 华南理工大学 一种新型含氟碳链的低游离tdi聚氨酯固化剂及其制备方法
CN110963944B (zh) * 2019-11-30 2021-09-21 华南理工大学 一种新型含氟碳链的低游离tdi聚氨酯固化剂及其制备方法

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