JPH10251366A - イソシアヌレート環含有ポリイソシアネート類の製造方法 - Google Patents
イソシアヌレート環含有ポリイソシアネート類の製造方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高活性の三量化触媒の提供。
【解決手段】 単量体ポリイソシアネート、及び/また
は1〜3官能性のアルコールで部分的にウレタン化され
たポリイソシアネートを三量化させるにあたり、触媒と
してフッ化カリウムとともに(1)ポリエチレンオキサ
イド化合物、(2)第4級アンモニウム塩、(3)ホス
ホニウム化合物より選ばれた化合物の1種または2種以
上の組み合わせを使用し、さらに助触媒として有機亜リ
ン酸トリエステル及び/またはフェノール性ヒドロキシ
化合物を使う、イソシアヌレート環含有ポリイソシアネ
ート類の製造方法。
は1〜3官能性のアルコールで部分的にウレタン化され
たポリイソシアネートを三量化させるにあたり、触媒と
してフッ化カリウムとともに(1)ポリエチレンオキサ
イド化合物、(2)第4級アンモニウム塩、(3)ホス
ホニウム化合物より選ばれた化合物の1種または2種以
上の組み合わせを使用し、さらに助触媒として有機亜リ
ン酸トリエステル及び/またはフェノール性ヒドロキシ
化合物を使う、イソシアヌレート環含有ポリイソシアネ
ート類の製造方法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばポリウレタ
ン塗料、注型材等のポリウレタン樹脂を製造する際の硬
化剤として有用なイソシアヌレート環を有するポリイソ
シアネート類の製造法に関する。
ン塗料、注型材等のポリウレタン樹脂を製造する際の硬
化剤として有用なイソシアヌレート環を有するポリイソ
シアネート類の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】分子内
に耐候性、耐熱性、耐薬品性などに優れるイソシアヌレ
ート環を有するポリイソシアネートは塗料、接着剤、エ
ラストマー、人工皮革、フォームなどのポリウレタンの
原料、及びプラスチックレンズ等の材料として使用され
る。製法については、特開昭54−119480号、特
開昭55−49360号、特開平2−3682号、特開
昭61−129173号、特開平2−110123号、
特開平2−250872号、特開平2−6480号、特
開平2−32068号、特開平2−6454号、特開平
1−297420号、特開平1−149821号、特開
昭61−111371号、特開昭60−181078
号、特開昭60−181114号、特開平2−1155
4号、特開平2−107337号、特開昭55−143
978号、特開昭52−17484号、特開昭61−2
27574号、特開昭57−47319号、特開昭59
−22916号、特開昭63−57577号、特開昭6
3−93770号、特開昭63−96178号、特開平
6−166677号公報等、多くの特許出願がなされて
いる。
に耐候性、耐熱性、耐薬品性などに優れるイソシアヌレ
ート環を有するポリイソシアネートは塗料、接着剤、エ
ラストマー、人工皮革、フォームなどのポリウレタンの
原料、及びプラスチックレンズ等の材料として使用され
る。製法については、特開昭54−119480号、特
開昭55−49360号、特開平2−3682号、特開
昭61−129173号、特開平2−110123号、
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4号、特開平2−107337号、特開昭55−143
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3−93770号、特開昭63−96178号、特開平
6−166677号公報等、多くの特許出願がなされて
いる。
【0003】これらの特許出願により提案されている触
媒は、ヒドロキシアルキル基含有第4級アンモニウムヒ
ドロキサイド及び有機弱酸塩、第4級アンモニウムヒド
ロキサイド及び有機弱酸塩、脂肪族カルボン酸アルカリ
金属塩、アミノシリル基含有化合物、第4級アンモニウ
ム及びホスホニウムフルオライド等である。しかしこれ
らの触媒は、生成するイソシアヌレート環含有ポリイソ
シアネートに着色を生じやすいという欠点を持ってい
た。
媒は、ヒドロキシアルキル基含有第4級アンモニウムヒ
ドロキサイド及び有機弱酸塩、第4級アンモニウムヒド
ロキサイド及び有機弱酸塩、脂肪族カルボン酸アルカリ
金属塩、アミノシリル基含有化合物、第4級アンモニウ
ム及びホスホニウムフルオライド等である。しかしこれ
らの触媒は、生成するイソシアヌレート環含有ポリイソ
シアネートに着色を生じやすいという欠点を持ってい
た。
【0004】これらに対して、特公平7−5573号公
報では触媒としてフッ化カリウムを使用することによっ
て、着色の生じないイソシアヌレート環含有ポリイソシ
アネートの製造法が記載されており、さらに、特公平7
−5574号公報ではフッ化カリウムと(1)ポリエチ
レンオキサイド化合物(2)第4級アンモニウム塩
(3)ホスホニウム化合物より選ばれた化合物の1種ま
たは2種以上の組み合わせからなる触媒を用いることに
よって、少ない触媒使用量、及び穏やかな反応条件で無
着色のイソシアヌレート環含有ポリイソシアネートが製
造できることが記載されている。しかし(1)〜(3)
のような相間移動触媒をフッ化カリウムと組み合わせて
使用しても、未だ触媒活性が低く、比較的多くの触媒量
(単量体ポリイソシアネート1重量部に対してフッ化カ
リウム0.0001〜0.05重量部)が必要であっ
た。フッ化カリウムは反応生成物中に不溶分として残る
ため、濾過等の方法で反応生成物から取り除く必要があ
るが、触媒使用量が多いほど濾過時間が長くなり、生成
物のロスが大きくなる等の問題が生じる。また特に脂肪
族及び/または脂環族ポリイソシアネートに対しては比
較的高い反応温度が必要であるが、反応温度が高いとイ
ソシアヌレート化反応開始後の反応制御が困難で、溶解
性の悪い多核体を生じやすいという問題がある。これら
の問題は単に(1)〜(3)のような相間移動触媒の量
をフッ化カリウムに対して増やしても解決されず、改良
が望まれていた。
報では触媒としてフッ化カリウムを使用することによっ
て、着色の生じないイソシアヌレート環含有ポリイソシ
アネートの製造法が記載されており、さらに、特公平7
−5574号公報ではフッ化カリウムと(1)ポリエチ
レンオキサイド化合物(2)第4級アンモニウム塩
(3)ホスホニウム化合物より選ばれた化合物の1種ま
たは2種以上の組み合わせからなる触媒を用いることに
よって、少ない触媒使用量、及び穏やかな反応条件で無
着色のイソシアヌレート環含有ポリイソシアネートが製
造できることが記載されている。しかし(1)〜(3)
のような相間移動触媒をフッ化カリウムと組み合わせて
使用しても、未だ触媒活性が低く、比較的多くの触媒量
(単量体ポリイソシアネート1重量部に対してフッ化カ
リウム0.0001〜0.05重量部)が必要であっ
た。フッ化カリウムは反応生成物中に不溶分として残る
ため、濾過等の方法で反応生成物から取り除く必要があ
るが、触媒使用量が多いほど濾過時間が長くなり、生成
物のロスが大きくなる等の問題が生じる。また特に脂肪
族及び/または脂環族ポリイソシアネートに対しては比
較的高い反応温度が必要であるが、反応温度が高いとイ
ソシアヌレート化反応開始後の反応制御が困難で、溶解
性の悪い多核体を生じやすいという問題がある。これら
の問題は単に(1)〜(3)のような相間移動触媒の量
をフッ化カリウムに対して増やしても解決されず、改良
が望まれていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、触媒としてフッ化カリ
ウムとともに(1)ポリエチレンオキサイド化合物
(2)第4級アンモニウム塩(3)ホスホニウム化合物
より選ばれた化合物の1種または2種以上の組み合わせ
を使用する際に、さらに助触媒として有機亜リン酸トリ
エステル及び/またはフェノール性ヒドロキシ化合物を
用いることによって、上記の問題を解決できることを見
出し本発明を完成するに到った。
点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、触媒としてフッ化カリ
ウムとともに(1)ポリエチレンオキサイド化合物
(2)第4級アンモニウム塩(3)ホスホニウム化合物
より選ばれた化合物の1種または2種以上の組み合わせ
を使用する際に、さらに助触媒として有機亜リン酸トリ
エステル及び/またはフェノール性ヒドロキシ化合物を
用いることによって、上記の問題を解決できることを見
出し本発明を完成するに到った。
【0006】すなわち本発明は、以下のものである。 1.単量体ポリイソシアネート、及び/または1〜3官
能性のアルコールで部分的にウレタン化されたポリイソ
シアネートを三量化させるにあたり、触媒としてフッ化
カリウムとともに(1)ポリエチレンオキサイド化合
物、(2)第4級アンモニウム塩、(3)ホスホニウム
化合物より選ばれた化合物の1種または2種以上の組み
合わせを使用し、さらに助触媒として有機亜リン酸トリ
エステル及び/またはフェノール性ヒドロキシ化合物を
使用することを特徴とする、イソシアヌレート環含有ポ
リイソシアネート類の製造方法。 2.助触媒が有機亜リン酸トリエステルである上記1記
載の方法。 3.助触媒がフェノール性ヒドロキシ化合物である上記
1記載の方法。 4.助触媒が有機亜リン酸トリエステル及びフェノール
性ヒドロキシ化合物である上記1記載の方法。 5.単量体ポリイソシアネートが脂肪族及び/または脂
環族ポリイソシアネートである上記1、2、3または4
記載の方法。 6.単量体ポリイソシアネートが2,5−及び/または
2,6−ジイソシアナトメチルビシクロ[2,2,1]
ヘプタン(NBDi)である上記1、2、3または4記
載の方法。 7単量体ポリイソシアネートが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(IPDi)である上記1、2、3または4記載
の方法。 8.ヘキサメチレンジイソシアネート(HDi)である
上記1、2、3または4記載の方法。 9.単量体ポリイソシアネートがヘキサメチレンジイソ
シアネート(HDi)と2,5−及び/または2,6−
ジイソシアナトメチルビシクロ[2,2,1]ヘプタン
(NBDi)の混合物である上記1、2、3または4記
載の方法。 10.単量体ポリイソシアネートがヘキサメチレンジイ
ソシアネート(HDi)と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(IPDi)の混合物である上記1、2、3または4
記載の方法。
能性のアルコールで部分的にウレタン化されたポリイソ
シアネートを三量化させるにあたり、触媒としてフッ化
カリウムとともに(1)ポリエチレンオキサイド化合
物、(2)第4級アンモニウム塩、(3)ホスホニウム
化合物より選ばれた化合物の1種または2種以上の組み
合わせを使用し、さらに助触媒として有機亜リン酸トリ
エステル及び/またはフェノール性ヒドロキシ化合物を
使用することを特徴とする、イソシアヌレート環含有ポ
リイソシアネート類の製造方法。 2.助触媒が有機亜リン酸トリエステルである上記1記
載の方法。 3.助触媒がフェノール性ヒドロキシ化合物である上記
1記載の方法。 4.助触媒が有機亜リン酸トリエステル及びフェノール
性ヒドロキシ化合物である上記1記載の方法。 5.単量体ポリイソシアネートが脂肪族及び/または脂
環族ポリイソシアネートである上記1、2、3または4
記載の方法。 6.単量体ポリイソシアネートが2,5−及び/または
2,6−ジイソシアナトメチルビシクロ[2,2,1]
ヘプタン(NBDi)である上記1、2、3または4記
載の方法。 7単量体ポリイソシアネートが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(IPDi)である上記1、2、3または4記載
の方法。 8.ヘキサメチレンジイソシアネート(HDi)である
上記1、2、3または4記載の方法。 9.単量体ポリイソシアネートがヘキサメチレンジイソ
シアネート(HDi)と2,5−及び/または2,6−
ジイソシアナトメチルビシクロ[2,2,1]ヘプタン
(NBDi)の混合物である上記1、2、3または4記
載の方法。 10.単量体ポリイソシアネートがヘキサメチレンジイ
ソシアネート(HDi)と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(IPDi)の混合物である上記1、2、3または4
記載の方法。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明において助触媒として用い
られる有機亜リン酸トリエステルとしては、具体的に次
の4つの群からなる化合物を挙げることができる。
られる有機亜リン酸トリエステルとしては、具体的に次
の4つの群からなる化合物を挙げることができる。
【0008】(1)(RO)3P(ただし、Rは同一ま
たは異なって炭素数1〜20のアルキル基あるいは炭素
数1〜20のアルキル基で置換されていてもよいアリー
ル基)で示される化合物。このようなものとして、例え
ばトリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、
トリス(2−エチルヘキシル)ホスファイト、トリデシ
ルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリス
(トリデシル)ホスファイト、トリステアリルホスファ
イト、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェ
ニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチル
フェニル)ホスファイト、ジフェニルモノデシルホスフ
ァイト、ジフェニル(トリデシル)ホスファイトなどの
モノホスファイト類がある。Rで表されるアルキル基及
びアリール基は、例えばクロル等のハロゲンで置換され
ていてもよく、例えばトリス(2,3−ジクロロプロピ
ル)ホスファイト等が挙げられる。
たは異なって炭素数1〜20のアルキル基あるいは炭素
数1〜20のアルキル基で置換されていてもよいアリー
ル基)で示される化合物。このようなものとして、例え
ばトリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、
トリス(2−エチルヘキシル)ホスファイト、トリデシ
ルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリス
(トリデシル)ホスファイト、トリステアリルホスファ
イト、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェ
ニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチル
フェニル)ホスファイト、ジフェニルモノデシルホスフ
ァイト、ジフェニル(トリデシル)ホスファイトなどの
モノホスファイト類がある。Rで表されるアルキル基及
びアリール基は、例えばクロル等のハロゲンで置換され
ていてもよく、例えばトリス(2,3−ジクロロプロピ
ル)ホスファイト等が挙げられる。
【0009】(2)例えばジステアリルペンタエリスリ
トールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタ
エリスリトールジホスファイト、テトラフェニルテトラ
(トリデシル)ペンタエリスリトールテトラホスファイ
ト、テトラフェニルジプロピレングリコールジホスファ
イト等の多価アルコールから誘導されたジ、トリあるい
はテトラホスファイト類。
トールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタ
エリスリトールジホスファイト、テトラフェニルテトラ
(トリデシル)ペンタエリスリトールテトラホスファイ
ト、テトラフェニルジプロピレングリコールジホスファ
イト等の多価アルコールから誘導されたジ、トリあるい
はテトラホスファイト類。
【0010】(3)例えば、テトラアルキル(炭素数1
〜20)−4,4’−イソプロピリデンジフェニルジホ
スファイト等のビスフェノール系化合物から誘導された
ジフォスファイト類。
〜20)−4,4’−イソプロピリデンジフェニルジホ
スファイト等のビスフェノール系化合物から誘導された
ジフォスファイト類。
【0011】(4)例えば水添ビスフェノールAホスフ
ァイトポリマー(分子量2400〜3000)等のポリ
ホスファイト類等が挙げられる。また上記ホスファイト
の酸素原子は硫黄原子で置換されたものでもよく、その
例としてトリラウリルチオフォスファイト等が挙げられ
る。
ァイトポリマー(分子量2400〜3000)等のポリ
ホスファイト類等が挙げられる。また上記ホスファイト
の酸素原子は硫黄原子で置換されたものでもよく、その
例としてトリラウリルチオフォスファイト等が挙げられ
る。
【0012】本発明において助触媒として用いられるフ
ェノール性ヒドロキシ化合物としては、フェノールの他
に、o−,m−,及びp−クレゾール、トリメチルフェ
ノール等のアルキル置換フェノール、ハロゲン置換また
はニトロ基等の置換基を有するフェノール類、4,4’
−ジヒドロキシジフェニル−2,2−プロパン(ビスフ
ェノールA)等のビスフェノール化合物などが挙げられ
る。本発明においてはフェノール性ヒドロキシ化合物を
助触媒として使用することが必須であり、通常三量化反
応の助触媒として知られているアルコール性ヒドロキシ
化合物や、カルボキシル基性ヒドロキシ化合物ではほと
んどその効果は得られない。
ェノール性ヒドロキシ化合物としては、フェノールの他
に、o−,m−,及びp−クレゾール、トリメチルフェ
ノール等のアルキル置換フェノール、ハロゲン置換また
はニトロ基等の置換基を有するフェノール類、4,4’
−ジヒドロキシジフェニル−2,2−プロパン(ビスフ
ェノールA)等のビスフェノール化合物などが挙げられ
る。本発明においてはフェノール性ヒドロキシ化合物を
助触媒として使用することが必須であり、通常三量化反
応の助触媒として知られているアルコール性ヒドロキシ
化合物や、カルボキシル基性ヒドロキシ化合物ではほと
んどその効果は得られない。
【0013】本発明においては、有機亜リン酸トリエス
テルまたはフェノール性ヒドロキシ化合物を単独で助触
媒として用いても効果が得られるが、これらを併用する
ことによってその効果は相乗的に高まる。
テルまたはフェノール性ヒドロキシ化合物を単独で助触
媒として用いても効果が得られるが、これらを併用する
ことによってその効果は相乗的に高まる。
【0014】本発明において使用されるフッ化カリウム
はペレット状、粉状、フレーク状等種々の形状がいずれ
も使用できるが、吸湿性が低く活性が高いことから、ス
プレードライドフッ化カリウム(sd.KF)が特に好
ましい。
はペレット状、粉状、フレーク状等種々の形状がいずれ
も使用できるが、吸湿性が低く活性が高いことから、ス
プレードライドフッ化カリウム(sd.KF)が特に好
ましい。
【0015】フッ化カリウムと組み合わせて使用する
(1)〜(3)の化合物の例として、(1)のポリエチ
レンオキサイド化合物としてはポリエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリ
エチレングリコールジメチルエーテル等のポリエチレン
グリコール類、ジベンゾ−18−クラウン−6、ジシク
ロヘキシル−18−クラウン−6のようなクラウンエー
テル類、例えば関東化学社製の[クリプトフィックス−
111]として市販されているC14H28N2O4のような
クリプタンド類等、(2)の第4級アンモニウム塩類と
しては、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド、
テトラブチルアンモニウムブロマイド等、(3)のホス
ホニウム化合物としてはトリオクチルエチルホスホニウ
ムブロマイド、テトラブチルホスホニウムクロライド等
が挙げられる。
(1)〜(3)の化合物の例として、(1)のポリエチ
レンオキサイド化合物としてはポリエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリ
エチレングリコールジメチルエーテル等のポリエチレン
グリコール類、ジベンゾ−18−クラウン−6、ジシク
ロヘキシル−18−クラウン−6のようなクラウンエー
テル類、例えば関東化学社製の[クリプトフィックス−
111]として市販されているC14H28N2O4のような
クリプタンド類等、(2)の第4級アンモニウム塩類と
しては、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド、
テトラブチルアンモニウムブロマイド等、(3)のホス
ホニウム化合物としてはトリオクチルエチルホスホニウ
ムブロマイド、テトラブチルホスホニウムクロライド等
が挙げられる。
【0016】本発明の方法では、フッ化カリウムと上記
(1)〜(3)の化合物とからなる触媒にたいして亜リ
ン酸トリエステル助触媒を組み合わせて使用し、触媒自
体の使用量は、助触媒無しで使用する場合の最も効果的
な量よりも少ない量を用いればよい。実際には反応に使
用する単量体ポリイソシアネート及び/または部分的に
ウレタン化されたポリイソシアネート1重量部に対して
フッ化カリウムの使用量は0.000001〜0.00
05重量部あれば十分であり、好ましくは0.0000
05〜0.0002重量部、特に好ましくは0.000
005〜0.00008重量部である。(1)〜(3)
の相間移動触媒の使用量はフッ化カリウムの1/100
〜100倍量が好適である。触媒量が少なすぎる場合
は、所望の転化率達成までに時間がかかりすぎて適切で
なく、また触媒量が多すぎる場合は、イソシアヌレート
化反応が速すぎ、大きな発熱を伴うため、反応制御が困
難となる。
(1)〜(3)の化合物とからなる触媒にたいして亜リ
ン酸トリエステル助触媒を組み合わせて使用し、触媒自
体の使用量は、助触媒無しで使用する場合の最も効果的
な量よりも少ない量を用いればよい。実際には反応に使
用する単量体ポリイソシアネート及び/または部分的に
ウレタン化されたポリイソシアネート1重量部に対して
フッ化カリウムの使用量は0.000001〜0.00
05重量部あれば十分であり、好ましくは0.0000
05〜0.0002重量部、特に好ましくは0.000
005〜0.00008重量部である。(1)〜(3)
の相間移動触媒の使用量はフッ化カリウムの1/100
〜100倍量が好適である。触媒量が少なすぎる場合
は、所望の転化率達成までに時間がかかりすぎて適切で
なく、また触媒量が多すぎる場合は、イソシアヌレート
化反応が速すぎ、大きな発熱を伴うため、反応制御が困
難となる。
【0017】助触媒の使用量としては、フッ化カリウム
の使用量の1〜100倍量が好適である。
の使用量の1〜100倍量が好適である。
【0018】触媒及び助触媒は原料の単量体ポリイソシ
アネート及び/または部分的にウレタン化されたポリイ
ソシアネート中に各々添加してもよく、またあらかじめ
混合して添加してもよい。
アネート及び/または部分的にウレタン化されたポリイ
ソシアネート中に各々添加してもよく、またあらかじめ
混合して添加してもよい。
【0019】本発明において用いられる単量体ポリイソ
シアネートとしては、例えば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
(IPDi)、2,5−及び/又は2,6−ジイソシア
ナトメチルビシクロ[2,2,1]ヘプタン(NBD
i)、2,4,4−または2,4,4−トリメチルヘキ
サメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシ
アネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエー
ト、1,3−シクロヘキシルジイソシアネート、1,4
−シクロヘキシルジイソシアネート、4,4’−メチレ
ンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチル−
2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−
2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−ビ
ス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、m−または
p−キシリレンジイソシアネート、1,3−または1,
4−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の脂肪
族及び/または脂環族ポリイソシアネート、2,4−及
び/または2,6−トルエンジイソシアネート(TD
i)、2,4’−及び/または4,4’−ジフェニルメ
タンジイソシアネート(MDi)等の芳香族ポリイソシ
アネート等が挙げられる。これらの単量体ポリイソシア
ネートは2種以上混合して用いることも可能である。こ
れらの中で脂肪族及び/または脂環族ポリイソシアネー
トがより好適である。
シアネートとしては、例えば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
(IPDi)、2,5−及び/又は2,6−ジイソシア
ナトメチルビシクロ[2,2,1]ヘプタン(NBD
i)、2,4,4−または2,4,4−トリメチルヘキ
サメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシ
アネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエー
ト、1,3−シクロヘキシルジイソシアネート、1,4
−シクロヘキシルジイソシアネート、4,4’−メチレ
ンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチル−
2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−
2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−ビ
ス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、m−または
p−キシリレンジイソシアネート、1,3−または1,
4−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の脂肪
族及び/または脂環族ポリイソシアネート、2,4−及
び/または2,6−トルエンジイソシアネート(TD
i)、2,4’−及び/または4,4’−ジフェニルメ
タンジイソシアネート(MDi)等の芳香族ポリイソシ
アネート等が挙げられる。これらの単量体ポリイソシア
ネートは2種以上混合して用いることも可能である。こ
れらの中で脂肪族及び/または脂環族ポリイソシアネー
トがより好適である。
【0020】また、1〜3官能性のアルコールで部分的
にウレタン化されたポリイソシアネートも原料として好
適に使用される。ここに用いられる1〜3官能性のアル
コールの例としては、例えばメタノール、エタノール、
各種ブタノール、2−エチル−ヘキサノール、エチレン
グリコール、1,2−または1,3−プロピレングリコ
ール、1,3−または1,4−または2,3−ブチレン
グリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチル
グリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、
トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘ
キサントリオール等の低分子量化合物及び分子量約20
0〜10000のポリエステルポリオール、ポリエーテ
ルポリオール等が挙げられる。
にウレタン化されたポリイソシアネートも原料として好
適に使用される。ここに用いられる1〜3官能性のアル
コールの例としては、例えばメタノール、エタノール、
各種ブタノール、2−エチル−ヘキサノール、エチレン
グリコール、1,2−または1,3−プロピレングリコ
ール、1,3−または1,4−または2,3−ブチレン
グリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチル
グリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、
トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘ
キサントリオール等の低分子量化合物及び分子量約20
0〜10000のポリエステルポリオール、ポリエーテ
ルポリオール等が挙げられる。
【0021】アルコールと単量体ポリイソシアネート予
備反応時のNCO/OH当量比は、10〜100程度の
値から目的に応じ選択される。
備反応時のNCO/OH当量比は、10〜100程度の
値から目的に応じ選択される。
【0022】部分ウレタン化反応および三量化反応は、
溶媒を使用してもしなくてもよいが、使用する場合はイ
ソシアネート基に対して反応活性を持たない溶媒を選択
すべきである。
溶媒を使用してもしなくてもよいが、使用する場合はイ
ソシアネート基に対して反応活性を持たない溶媒を選択
すべきである。
【0023】イソシアヌレート化反応は、通常0〜12
0 ℃、好ましくは20〜70 ℃の温度で行われる。
0 ℃、好ましくは20〜70 ℃の温度で行われる。
【0024】特に単量体ポリイソシアネート及び/また
は部分的にウレタン化されたポリイソシアネート原料と
して脂肪族及び/または脂環族ポリイソシアネートを用
いる場合、助触媒を使用しないと100℃以上の反応温
度でないと十分な反応速度を得ることができなかった
が、助触媒の使用によって70℃付近の温度で反応が十
分進行する。このため反応制御が容易になり、溶解性の
悪い多核体の生成量を少なくすることが可能になった。
は部分的にウレタン化されたポリイソシアネート原料と
して脂肪族及び/または脂環族ポリイソシアネートを用
いる場合、助触媒を使用しないと100℃以上の反応温
度でないと十分な反応速度を得ることができなかった
が、助触媒の使用によって70℃付近の温度で反応が十
分進行する。このため反応制御が容易になり、溶解性の
悪い多核体の生成量を少なくすることが可能になった。
【0025】反応の進行は反応液のNCO滴定、屈折
率、粘度、IR測定等により行うことができる。反応が
所望の転化率に到達した時点で、停止剤の添加により触
媒を失活させて反応を停止する。この転化率は10〜6
0%の範囲で選定するのが適当である。転化率10%以
下では生産性が悪すぎて好ましくなく、転化率60%以
上では高分子量のオリゴマー成分が増え、得られるイソ
シアヌレート環含有ポリイソシアネートの物性が低下す
るため好ましくない。上記反応停止剤としては、例えば
塩酸、リン酸、硫酸等の無機強酸や塩化ベンゾイル、酸
性リン酸エステル等の酸性有機物質、及びシリカゲルや
酸性基含有樹脂等の吸着性物質等が使用される。失活さ
れたフッ化カリウムは反応系に不溶化するが、使用量が
少ないため濾過により容易に除去できる。
率、粘度、IR測定等により行うことができる。反応が
所望の転化率に到達した時点で、停止剤の添加により触
媒を失活させて反応を停止する。この転化率は10〜6
0%の範囲で選定するのが適当である。転化率10%以
下では生産性が悪すぎて好ましくなく、転化率60%以
上では高分子量のオリゴマー成分が増え、得られるイソ
シアヌレート環含有ポリイソシアネートの物性が低下す
るため好ましくない。上記反応停止剤としては、例えば
塩酸、リン酸、硫酸等の無機強酸や塩化ベンゾイル、酸
性リン酸エステル等の酸性有機物質、及びシリカゲルや
酸性基含有樹脂等の吸着性物質等が使用される。失活さ
れたフッ化カリウムは反応系に不溶化するが、使用量が
少ないため濾過により容易に除去できる。
【0026】かくして単量体ポリイソシアネート及び/
または部分的にウレタン化されたポリイソシアネートの
生成物への転化率10〜60%時点で反応を終了した
後、反応液から未反応の単量体ポリイソシアネート及び
溶媒を使用した場合は溶媒を除去し精製する。精製方法
としては、減圧蒸留や溶剤抽出等があるが、一般には流
下式薄膜蒸発缶が好適に使用される。人体への安全衛生
上、生成物であるイソシアヌレート環含有ポリイソシア
ネート中の単量体ポリイソシアネート含有量は1.0重
量%以下にする必要がある。
または部分的にウレタン化されたポリイソシアネートの
生成物への転化率10〜60%時点で反応を終了した
後、反応液から未反応の単量体ポリイソシアネート及び
溶媒を使用した場合は溶媒を除去し精製する。精製方法
としては、減圧蒸留や溶剤抽出等があるが、一般には流
下式薄膜蒸発缶が好適に使用される。人体への安全衛生
上、生成物であるイソシアヌレート環含有ポリイソシア
ネート中の単量体ポリイソシアネート含有量は1.0重
量%以下にする必要がある。
【0027】
【実施例】以下、実施例によって具体的に説明するが、
本発明の方法は実施例により限定されるものではない。 実施例1 還流冷却器、温度計及び撹拌装置を備えた4つ口フラス
コにNBDi 1000g、フッ化カリウム0.1g、
ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド(BTA
C)0.2g、及びテトラフェニルテトラ(トリデシ
ル)ペンタエリスリトールテトラホスファイト1gを仕
込み、窒素気流下、反応器内を撹拌しながら70℃まで
昇温した。反応器内の温度はゆるやかに75℃まであが
りしばらくその温度を保った後、徐々に70℃まで低下
した。発熱開始後5時間で停止剤として85%リン酸
0.2gを添加し、その後さらに70℃で約1時間撹拌
し反応を完全に停止した。室温まで放冷後、析出した失
活触媒を濾過によって除去した。反応マスは無色透明で
あった。次いで薄膜蒸発缶によって未反応のモノマーを
除去した。得られた生成物は、常温で無色透明の固体で
融点50〜60℃、NCO含有率17.8%、モノマー
含有量0.6%であった。生成物収量は340gで、N
BDiからの転化率34%であった。
本発明の方法は実施例により限定されるものではない。 実施例1 還流冷却器、温度計及び撹拌装置を備えた4つ口フラス
コにNBDi 1000g、フッ化カリウム0.1g、
ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド(BTA
C)0.2g、及びテトラフェニルテトラ(トリデシ
ル)ペンタエリスリトールテトラホスファイト1gを仕
込み、窒素気流下、反応器内を撹拌しながら70℃まで
昇温した。反応器内の温度はゆるやかに75℃まであが
りしばらくその温度を保った後、徐々に70℃まで低下
した。発熱開始後5時間で停止剤として85%リン酸
0.2gを添加し、その後さらに70℃で約1時間撹拌
し反応を完全に停止した。室温まで放冷後、析出した失
活触媒を濾過によって除去した。反応マスは無色透明で
あった。次いで薄膜蒸発缶によって未反応のモノマーを
除去した。得られた生成物は、常温で無色透明の固体で
融点50〜60℃、NCO含有率17.8%、モノマー
含有量0.6%であった。生成物収量は340gで、N
BDiからの転化率34%であった。
【0028】実施例2 還流冷却器、温度計及び撹拌装置を備えた4つ口フラス
コにNBDi 1000gを仕込み、窒素気流下、反応
器内を撹拌しながら70℃まで昇温し、あらかじめ混合
したフッ化カリウム0.1gと平均分子量400のポリ
エチレングリコール(PEG400)10g、及びフェ
ノール(PhOH)1gを30分間で滴下的に加えた。
反応器内の温度はゆるやかに75℃まであがりしばらく
その温度を保った後、徐々に70℃まで低下した。発熱
開始後4時間で停止剤として85%リン酸0.2gを添
加し、その後さらに70℃で約1時間撹拌し反応を完全
に停止した。室温まで放冷後、析出した失活触媒を濾過
によって除去した。反応マスは無色透明であった。次い
で薄膜蒸発缶によって未反応のモノマーを除去した。得
られた生成物は、常温で無色透明の固体で融点50〜6
0℃、NCO含有率17.4%、モノマー含有量0.5
%であった。生成物収量は400gで、NBDiからの
転化率40%であった。
コにNBDi 1000gを仕込み、窒素気流下、反応
器内を撹拌しながら70℃まで昇温し、あらかじめ混合
したフッ化カリウム0.1gと平均分子量400のポリ
エチレングリコール(PEG400)10g、及びフェ
ノール(PhOH)1gを30分間で滴下的に加えた。
反応器内の温度はゆるやかに75℃まであがりしばらく
その温度を保った後、徐々に70℃まで低下した。発熱
開始後4時間で停止剤として85%リン酸0.2gを添
加し、その後さらに70℃で約1時間撹拌し反応を完全
に停止した。室温まで放冷後、析出した失活触媒を濾過
によって除去した。反応マスは無色透明であった。次い
で薄膜蒸発缶によって未反応のモノマーを除去した。得
られた生成物は、常温で無色透明の固体で融点50〜6
0℃、NCO含有率17.4%、モノマー含有量0.5
%であった。生成物収量は400gで、NBDiからの
転化率40%であった。
【0029】実施例3 還流冷却器、温度計及び撹拌装置を備えた4つ口フラス
コにNBDi 1000gとトリフェニルホスファイト
(TPP)2gを仕込み、窒素気流下、反応器内を撹拌
しながら70℃まで昇温し、あらかじめ混合したフッ化
カリウム0.03gと平均分子量400のポリエチレン
グリコール(PEG400)10g、及びフェノール
0.3gを30分間で滴下的に加えた。反応器内の温度
はゆるやかに75℃まであがりしばらくその温度を保っ
た後、徐々に70℃まで低下した。発熱開始後3時間で
停止剤として85%リン酸0.1gを添加し、その後さ
らに70℃で約1時間撹拌し反応を完全に停止した。室
温まで放冷後、析出した失活触媒を濾過によって除去し
た。反応マスは無色透明であった。次いで薄膜蒸発缶に
よって未反応のモノマーを除去した。得られた生成物
は、常温で無色透明の固体で融点50〜60℃、NCO
含有率17.3%、モノマー含有量0.5%であった。
生成物収量は420gで、NBDiからの転化率42%
であった。
コにNBDi 1000gとトリフェニルホスファイト
(TPP)2gを仕込み、窒素気流下、反応器内を撹拌
しながら70℃まで昇温し、あらかじめ混合したフッ化
カリウム0.03gと平均分子量400のポリエチレン
グリコール(PEG400)10g、及びフェノール
0.3gを30分間で滴下的に加えた。反応器内の温度
はゆるやかに75℃まであがりしばらくその温度を保っ
た後、徐々に70℃まで低下した。発熱開始後3時間で
停止剤として85%リン酸0.1gを添加し、その後さ
らに70℃で約1時間撹拌し反応を完全に停止した。室
温まで放冷後、析出した失活触媒を濾過によって除去し
た。反応マスは無色透明であった。次いで薄膜蒸発缶に
よって未反応のモノマーを除去した。得られた生成物
は、常温で無色透明の固体で融点50〜60℃、NCO
含有率17.3%、モノマー含有量0.5%であった。
生成物収量は420gで、NBDiからの転化率42%
であった。
【0030】実施例4〜9 第1表に示す処方および条件下で、実施例2と同様にし
てイソシアヌレート環を有するポリイソシアネートを得
た。得られた生成物の物性を第1表下欄にまとめた。
てイソシアヌレート環を有するポリイソシアネートを得
た。得られた生成物の物性を第1表下欄にまとめた。
【0031】実施例10 還流冷却器、温度計及び撹拌装置を備えた4つ口フラス
コに2,4−TDi500g、酢酸ブチル500g、フ
ッ化カリウム0.01g、テトラブチルホスホニウムブ
ロマイド0.01g、及びジイソデシルペンタエリスリ
トールジホスファイト0.125gを仕込み、窒素気流
下、反応器内を撹拌しながら40℃まで昇温したとこ
ろ、発熱が起こったので、反応器内の温度を50℃以下
に保つように冷却し、1時間後停止剤として塩化ベンゾ
イルを0.03g添加して反応を止めた。得られた反応
マスは微黄色透明で(APHA40)、不揮発分50
%、NCO含有量8.0%であった。
コに2,4−TDi500g、酢酸ブチル500g、フ
ッ化カリウム0.01g、テトラブチルホスホニウムブ
ロマイド0.01g、及びジイソデシルペンタエリスリ
トールジホスファイト0.125gを仕込み、窒素気流
下、反応器内を撹拌しながら40℃まで昇温したとこ
ろ、発熱が起こったので、反応器内の温度を50℃以下
に保つように冷却し、1時間後停止剤として塩化ベンゾ
イルを0.03g添加して反応を止めた。得られた反応
マスは微黄色透明で(APHA40)、不揮発分50
%、NCO含有量8.0%であった。
【0032】比較例1 助触媒テトラフェニルテトラ(トリデシル)ペンタエリ
スリトールテトラホスファイトを使用しない以外は実施
例1と同様に反応を行ったが、イソシアヌレート化は進
行せず、反応温度を120℃まで挙げたところで急激な
発熱が起こったため、停止剤として85%リン酸0.2
gを添加して反応を停止した。得られた反応マスには、
三量体以上の多核体が多く生成していた。
スリトールテトラホスファイトを使用しない以外は実施
例1と同様に反応を行ったが、イソシアヌレート化は進
行せず、反応温度を120℃まで挙げたところで急激な
発熱が起こったため、停止剤として85%リン酸0.2
gを添加して反応を停止した。得られた反応マスには、
三量体以上の多核体が多く生成していた。
【0033】比較例2 助触媒としてフェノールのかわりにメタノールを使用し
た以外は実施例2と同様に反応を行ったが、イソシアヌ
レート化は進行せず、反応温度を120℃まで挙げたと
ころで急激な発熱が起こったため、停止剤として85%
リン酸0.2gを添加して反応を停止した。得られた反
応マスには、三量体以上の多核体が多く生成していた。
た以外は実施例2と同様に反応を行ったが、イソシアヌ
レート化は進行せず、反応温度を120℃まで挙げたと
ころで急激な発熱が起こったため、停止剤として85%
リン酸0.2gを添加して反応を停止した。得られた反
応マスには、三量体以上の多核体が多く生成していた。
【0034】比較例3 助触媒としてフェノールのかわりにプロピオン酸を使用
した以外は実施例2と同様に反応を行ったが、イソシア
ヌレート化は進行せず、触媒量を徐々に追加して最初の
添加量の6倍まで添加したが反応は進行しなかった。
した以外は実施例2と同様に反応を行ったが、イソシア
ヌレート化は進行せず、触媒量を徐々に追加して最初の
添加量の6倍まで添加したが反応は進行しなかった。
【0035】比較例4 助触媒としてフェノールを使用しない以外は実施例2と
同様に反応を行ったが、イソシアヌレート化は進行せ
ず、触媒量を徐々に追加して最初の添加量の6倍まで添
加したところで反応が進行した。停止剤として85%リ
ン酸1.2gを添加して反応を停止した。反応マスの白
濁を濾過によって除こうとしたが、濾過性が非常に悪く
途中で断念した。
同様に反応を行ったが、イソシアヌレート化は進行せ
ず、触媒量を徐々に追加して最初の添加量の6倍まで添
加したところで反応が進行した。停止剤として85%リ
ン酸1.2gを添加して反応を停止した。反応マスの白
濁を濾過によって除こうとしたが、濾過性が非常に悪く
途中で断念した。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】以上、本発明の特徴をまとめると、以下
のとおりである。 (1)、触媒活性が高く、少量の触媒使用量で反応が進
行する。 (2)、反応の制御性、再現性に優れている。 (3)、実質的に無色透明のイソシアヌレート環を有す
るポリイソシアネートが得られる。 かくして得られた無色透明のイソシアヌレート環を有す
るポリイソシアネートは耐候性、耐熱性に優れたポリウ
レタン原料として非常に有用である。
のとおりである。 (1)、触媒活性が高く、少量の触媒使用量で反応が進
行する。 (2)、反応の制御性、再現性に優れている。 (3)、実質的に無色透明のイソシアヌレート環を有す
るポリイソシアネートが得られる。 かくして得られた無色透明のイソシアヌレート環を有す
るポリイソシアネートは耐候性、耐熱性に優れたポリウ
レタン原料として非常に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 勝 福岡県大牟田市浅牟田町30番地 三井東圧 化学株式会社内
Claims (10)
- 【請求項1】 単量体ポリイソシアネート、及び/また
は1〜3官能性のアルコールで部分的にウレタン化され
たポリイソシアネートを三量化させるにあたり、触媒と
してフッ化カリウムとともに(1)ポリエチレンオキサ
イド化合物、(2)第4級アンモニウム塩、(3)ホス
ホニウム化合物より選ばれた化合物の1種または2種以
上の組み合わせを使用し、さらに助触媒として有機亜リ
ン酸トリエステル及び/またはフェノール性ヒドロキシ
化合物を使うことを特徴とする、イソシアヌレート環含
有ポリイソシアネート類の製造方法。 - 【請求項2】 助触媒が有機亜リン酸トリエステルであ
る請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】 助触媒がフェノール性ヒドロキシ化合物
である請求項1記載の製造方法。 - 【請求項4】 助触媒が有機亜リン酸トリエステル及び
フェノール性ヒドロキシ化合物である請求項1記載の製
造方法。 - 【請求項5】 単量体ポリイソシアネートが脂肪族及び
/または脂環族ポリイソシアネートである請求項1、
2、3または4記載の製造方法。 - 【請求項6】 単量体ポリイソシアネートが2,5−及
び/又は2,6−ジイソシアナトメチルビシクロ[2,
2,1]ヘプタン(NBDi)である請求項1、2、3
または4記載の製造方法。 - 【請求項7】 単量体ポリイソシアネートが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(IPDi)である請求項1、2、
3または4記載の製造方法。 - 【請求項8】 単量体ポリイソシアネートがヘキサメチ
レンジイソシアネート(HDi)である請求項1、2、
3または4記載の製造方法。 - 【請求項9】 単量体ポリイソシアネートがヘキサメチ
レンジイソシアネート(HDi)と2,5−及び/又は
2,6−ジイソシアナトメチルビシクロ[2,2,1]
ヘプタン(NBDi)の混合物である請求項1、2、3
または4記載の製造方法。 - 【請求項10】 単量体ポリイソシアネートがヘキサメ
チレンジイソシアネート(HDi)と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(IPDi)の混合物である請求項1、
2、3または4記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9060594A JPH10251366A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | イソシアヌレート環含有ポリイソシアネート類の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9060594A JPH10251366A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | イソシアヌレート環含有ポリイソシアネート類の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10251366A true JPH10251366A (ja) | 1998-09-22 |
Family
ID=13146727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9060594A Pending JPH10251366A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | イソシアヌレート環含有ポリイソシアネート類の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10251366A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000178333A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-27 | Mitsui Chemicals Inc | イソシアヌレート環含有ポリイソシアナートの製造方法 |
JP2008273988A (ja) * | 1997-08-13 | 2008-11-13 | Bayer Ag | 淡色ウレトジオンポリイソシアネートの製造方法 |
JP4752839B2 (ja) * | 2005-06-22 | 2011-08-17 | 日本ポリウレタン工業株式会社 | イソシアヌレート結合形成反応触媒、及びこれを用いたイソシアヌレート結合含有変性ポリイソシアネート混合物の製造方法 |
JP2016008300A (ja) * | 2014-06-26 | 2016-01-18 | 東ソー株式会社 | ポリイソシアヌレート変性イソシアネート組成物 |
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1997
- 1997-03-14 JP JP9060594A patent/JPH10251366A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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