JPH0853526A - イソシアヌレート基を含むポリイソシアネートの製造方法およびその使用方法 - Google Patents

イソシアヌレート基を含むポリイソシアネートの製造方法およびその使用方法

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JPH0853526A
JPH0853526A JP7028471A JP2847195A JPH0853526A JP H0853526 A JPH0853526 A JP H0853526A JP 7028471 A JP7028471 A JP 7028471A JP 2847195 A JP2847195 A JP 2847195A JP H0853526 A JPH0853526 A JP H0853526A
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ペーター、ブラント
Bernd Dr Bruchmann
ベルント、ブルフマン
Gerhard Laqua
ゲールハルト、ラクア
Franz Merger
フランツ、メルガー
Andreas Otterbach
アンドレアス、オターバッハ
Konrad Stiefenhoefer
コンラート、シュティーフェンヘーファー
Tom Dr Witzel
トム、ヴィッツェル
Stefan Wolff
シュテファン、ヴォルフ
Rainer Becker
ライナー、ベッカー
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    • C07D251/02Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings
    • C07D251/12Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D251/26Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hetero atoms directly attached to ring carbon atoms
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
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Abstract

(57)【要約】 【目的】イソシアヌレート基を含む実質的に無色なポリ
イソシアネートを、再生可能に製造することであり、望
ましくは、ポリウレタン(PU)仕上げ用組成物に用い
るポリイソシアネート成分として、望ましくはホスゲン
を含まない方法により、非常に簡単な方法で得ることが
できる(環状)脂肪族ジイソシアネートから良好な性質
のポリイソシアネートを製造する方法を提供すること。 【構成】テトラアルキルアンモニウムアルキルカーボネ
ートおよび/または三量体化触媒としてベタイン構造を
有する(第四アンモニオアルキル)カーボネートを用
い、脂肪族および/または脂環式ジイソシアネートを、
少なくとも1種の三量体化触媒の存在下で部分的に三量
体化し、更に望ましい程度の三量体化に到達後の三量体
化触媒を失活することにより、イソシアヌレート基を含
むポリイソシアネートを製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本願発明は、(環状)脂肪族ジイソシアネ
ート、望ましくはホスゲン不含の方法の方法により得ら
れる(環状)脂肪族ジイソシアネートを、テトラアルキ
ルアンモニウムアルキルカーボネートおよびベタイン構
造を有する(第四アンモニオアルキル)カーボネートの
群から選択される少なくとも1種の三量体化触媒の存在
下で、部分的に三量体化させることによるイソシアヌレ
ート基を含むポリイソシアネートの新規の製造方法、お
よびポリウレタン仕上げ材中のポリイソシアネートとし
て、この方法で得られるイソシアヌレート基を含むポリ
イソシアネートの好適な使用方法に関する。
【0002】
【従来技術】イソシアヌレート基を含むポリイソシアネ
ート、またはイソシアヌレート基を含む発泡状または緻
密質のポリウレタンを製造するための、有機ポリイソシ
アネートの部分的または完全な三量体化の方法は、公知
であり、更にKunststoff−Handbuc
h,Polyurethane,第7巻,第2版 19
83(P81)Carl Hanser Verla
g,Munich,ViennaにおけるDr.G.O
ertelのPolyurethaneの論稿、Che
mistry and Technology,Par
t I,1962(P94)中のJ.H.Saunde
rsおよびK.C.Frischの論稿、Advanc
es in Urethane Science an
d Technology,第3巻,(Technom
ic Publishing Co,,Inc.197
4,P141)およびPlaste und Kaut
schuk 23,P162ffおよびP177ff
(1976)、および特許のような多くの文献刊行物に
記載されている。言及される適当な三量体化触媒は、例
えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属水酸化物、お
よびアルカリ金属アルコキサイド、アルカリ金属フェノ
キサイド、カルボン酸の金属塩、例えばコバルトナフテ
ネート、ナトリウムベンゾエート、ナトリウムアセテー
トおよびカリウムホルメート、第三アミン、例えば、ト
リエチルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、ト
リエチレンジアミン、トリス−2,4,6−(ジメチル
アミノメチル)フェノールおよびトリス−1,3,5−
(ジメチルアミノプロピル)−S−ヘキサヒドロトリア
ジン、第三ホスフィンおよび第三アンモニウム化合物で
ある。
【0003】ドイツ特許出願公開第3806276号公
報によれば、使用可能なことが確かめられている三量体
化触媒は、第三アンモニウムハイドロオキサイド、望ま
しくはN,N,N−トリメチル−N−ベンジルアンモニ
ウムハイドロオキサイドおよびN,N,N−トリメチル
−N−(2−ヒドロキシプロピル)アンモニウムハイド
ロオキサイドである。これらの触媒の不利な点は、不純
物に敏感で、且つ三量体化に用いられるジイソシアネー
トが、二酸化炭素が少なく、その残留量が20ppmよ
り少ないことである。欧州特許出願公開第033939
6号公報(米国特許第4960848号)に、三量体化
触媒として第四アンモニウムフロライドが記述されてお
り、更に欧州特許出願公開第0379914号公報(米
国特許第5013838号)に、触媒として第四アンモ
ニウムまたはホスフォニウムフロライドが特定されてお
り、三量体化が、反応混合物を通して二酸化炭素の存在
下で実施されることが記述されている。特定された三量
体化触媒の欠点は、ヘキサメチレンジイソシアネート
(HDIと省略)の反応において、表面仕上げの用途に
使用できない濁った生成物が主として得られることであ
る。イソシアヌレート基を含む濁度のないポリイソシア
ネートは、触媒としてヒドロキシアルキル置換の第四ア
ンモニウムハイドロオキサイドを用いた欧州特許出願公
開第0010589号公報(米国特許第4324879
号)により得られる。この方法の欠点は、無色の形で製
造するのが非常に困難で、且つ比較的多量、例えば0.
6重量%まで使用しなければならないことである。その
ため、イソシアヌレート基を含み、過剰なHDIを有さ
ないポリイソシアネートは黄色であることができる。ポ
リイソシアネートの三量体化および重合およびポリイソ
シアネートとポリオールの重付加について、米国特許第
3817939号明細書に、次式
【0004】
【化5】 で表わされ、式中、Aがヒドロキシルまたは水素、nが
1から3であり、Rが多官能性で、直鎖または分枝の、
脂肪族または芳香族の炭化水素基で、Mが強塩基のカチ
オン、例えばアルカリ金属カチオンまたはテトラアルキ
ルアンモニウムのような第四アンモニウムカチオンであ
る有機金属塩である触媒が記述されている。米国特許第
3703520号明細書には、三量体化触媒として、実
質的には等モル比のエチレンカーボネートとトリエチレ
ンジアミンの付加体が記載されている。この方法ではま
た、欠点は三量体化に要するポリイソシアネートの量に
対して、0.5から5重量%の比較的高い触媒量を要す
ることである。ドイツ特許出願公開第2631733号
公報(米国特許第4040992号)には、ポリウレタ
ンおよびポリイソシアヌレートを、有機ポリイソシアネ
ートおよび、所望なら、ポリオールから、触媒として、
次式
【0005】
【化6】 で表わされる第四ヒドロキシアルキルアンモニウム化合
物の存在下で製造する方法が記述されている。これらの
触媒の欠点は、その熱的不安定性であり、そのため、そ
れらは狭い温度範囲、および最終生成物を脱色すること
ができる低い触媒活性度でのみ用いることができる。
【0006】また第四アンモニウムカーボネートを、米
国特許第2635100号明細書に記載されているよう
に、第三アミンとジアルキルカーボネートを2:1から
3:1の望ましいモル比で反応させることにより製造す
る方法および次式
【0007】
【化7】 で表わされる炭酸のベタイン型のモノエステルおよび欧
州特許出願公開第0400435号公報に記載されてい
る、その製造方法もまた公知である。上記記載のある特
許刊行物には、イソシアヌレート基を含むポリイソシア
ネートを製造するために、第四アンモニウムカーボネー
トおよび炭酸のベタイン型のモノエステルを用いること
は記述されていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の課題は、イ
ソシアヌレート基を含む実質的に無色なポリイソシアネ
ートを、再生可能に製造することであり、それは、望ま
しくは、ポリウレタン(PU)仕上げ用組成物に用いる
ポリイソシアネート成分として、望ましくはホスゲンを
含まない方法により、非常に簡単な方法で得ることがで
きる(環状)脂肪族ジイソシアネートから良好な性質の
ポリイソシアネートを製造する方法を提供することであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願発明の課題は、テト
ラアルキルアンモニウムアルキルカーボネートおよび/
または三量体化触媒としてベタイン構造を有する(第四
アンモニオアルキル)カーボネートを用いることにより
達成されることを見出した。
【0010】従って、本願発明の課題は、脂肪族および
/または脂環式ジイソシアネートを、少なくとも1種の
三量体化触媒の存在下で部分的に三量体化し、更に望ま
しい程度の三量体化に到達後の三量体化触媒を失活させ
ることによる、イソシアヌレート基を含むポリイソシア
ネートの製造方法であって、用いられる三量体化触媒
が、式(I)
【0011】
【化8】 で表わされるテトラアルキルアンモニウムアルキルカー
ボネートであるか、または、ベタイン構造を有し、式
(II)
【0012】
【化9】 で表わされる(第四アンモニオアルキル)カーボネート
または(I)と(II)の混合物であり、式中、R1
2 およびR4 は同じでも異なってもよく、C1 −C20
アルキル基、望ましくはC1 −C6 アルキル基、C5
たはC6 シクロアルキル基、C7 −C10アリールアル
キル基、望ましくはC アリールアルキル基、または
フェニル基であるか、またはここでR1 とR2 は一緒に
なって5員または6員のシクロアルキル基を形成する
か、または窒素原子と一緒になって、架橋員として付加
的に窒素または酸素原子を含むことができる5員または
6員環を形成するか、またはR1、R2 およびR4 は一
緒になって、多員の、望ましくは6員の多重環組成物、
望ましくは複環組成物であって、1個以上の付加的な窒
素原子、酸素原子、または窒素および酸素原子を架橋員
として含むことができ、R3 はC1 −C4 アルキル基、
望ましくはメチル基であり、R5 はC2 −C20アルキレ
ン基、望ましくはC2 −C12アルキレン基、C5 または
6 シクロアルキレン基、C7 −C10アリールアルキレ
ン基、望ましくはベンジレン基またはフェニレン基であ
り、またはR5 はR1 と共にアルキレン基を形成し、架
橋員としての窒素原子と一緒になって、5員から7員
の、望ましくは6員の複素環を形成すること意味する、
方法により達成される。
【0013】本願発明による三量体化触媒として使用可
能な、ベタイン構造を有するテトラアルキルアンモニウ
ムアルキルカーボネートおよび(第四アンモニオアルキ
ル)カーボネートは、100℃以上の温度で熱的に安定
であり、且つ約20から180℃の温度範囲で触媒的に
活性であり、一方、ドイツ特許出願公開第263173
3号公報に記載された第四ヒドロキシアルキルアンモニ
ウムカルボキシレートは、その熱的不安定性のため、一
般に60から80℃の温度においてのみ使用可能であ
る。高い三量体化温度、例えば95℃以上では、より高
い時空収率が得られるので、イソホロンジイソシアネー
トまたは2−ブチル−2−エチルペンタン−1,5−ジ
イソシアネートのような立体障害ジイソシアネートの三
量体化に用いるのが有利である。本願発明によるテトラ
アルキルアンモニウムアルキルカーボネートを用いた三
量体化反応の反応速度は、2から8のファクターにより
増加されることができ、更にベタイン構造を有する(第
四アンモニオアルキル)カーボネートを用いることによ
り、15から20のファクターにより増加されることが
でき、また用いられる本願発明による触媒量を、例え
ば、N−(2−ヒドロキシプロピル−N,N,N−トリ
メチルアンモニウム モノ−2−エチルヘキサノエート
と比較してかなり減少させることができる。
【0014】本願発明による新規の三量体化触媒は、い
かなる方法で製造された(環状)脂肪族ジイソシアネー
トも三量体化に使用することができる。しかしながら、
これらは特に有用であることが確認されており、且つそ
のためホスゲンを含まない方法で製造された(環状)脂
肪族ジイソシアネートの三量体化に使用されるのが望ま
しい。なぜならば、この方法では三量体化反応の反応速
度をかなり増加させることができるばかりでなく、ま
た、例えば、望ましくは35より小さい顕著に低いハー
ゼン色番号を有するイソシアヌレート基を含むポリイソ
シアネートが得られる。
【0015】既に言及しているように、本願発明により
用いることができる三量体化触媒は、公知の方法により
製造されることができる。式(I)のテトラアルキルア
ンモニウムアルキルカーボネート、望ましくはトリアル
キルメチルアンモニウムメチルカーボネートが、例えば
ジアルキルカーボネート、望ましくはジメチルカーボネ
ートを、第三アミンと溶媒、例えばクロロベンゼンの存
在下または不存在下で、有利には100から180℃の
温度で反応させることにより製造されることができる。
言及され得る安定な第三アミンの例は、N,N′−ジメ
チルピペラジン、N−メトキシフェニルピペラジン、N
−メチルピペリジン、N−エチルピペリジン、キヌクリ
ジンまたは、トリメチルアミン、トリエチルアミンおよ
びトリプロピルアミンのようなトリアルキルアミン、お
よび望ましくは1,4−ジメチルピペラジン、N,N′
−ジメチルベンジルアミンおよびトリエチレンジアミン
である。
【0016】三量体化触媒として、好適に用いられるテ
トラアルキルアンモニウムアルキルカーボネートは、他
の適当なテトラアルキルカーボネートと同様に、個々に
または混合物の形で、式(III)から(V)
【0017】
【化10】 で表わされる。
【0018】ベタイン構造および式(II)の構造を有
する(第四アンモニオアルキル)カーボネートの製造
を、例えば、ジアルキルカーボネート、望ましくはジメ
チルカーボネートをヒドロキシル基含有第三アミンと欧
州特許出願公開第400435号公報に従って、25か
ら200℃の温度で反応させることにより実施すること
ができる。
【0019】言及されてもよい適当なヒドロキシル基含
有第三アミンの例は、N,N−ジアルキルアミノアルカ
ノール、例えばN,N−ジメチルアミノエタノール、
N,N−ジメチルアミノブタノール、N,N−ジメチル
アミノオクタノール、N,N−ジエチルアミノエタノー
ル、N,N−ジエチルアミノプロパノール、N,N−ジ
エチルアミノブタノール、N,N−ジエチルアミノペン
タノール、N,N−ジイソプロピルアミノエタノール、
N−ブチル−N−メチルアミノプロパノール、N−シク
ロヘキシル−N−メチルアミノエタノール、N−ベンジ
ル−N−プロピルアミノエタノール、またはN−ヒドロ
キシエチルピロリジン、N−ヒドロキシエチルピペラジ
ン、N−ヒドロキシエチルモルホリン、N−ヒドロキシ
プロピルピロリジン、N−ヒドロキシプロピルペラジ
ン、N−ヒドロキシプロピルモルホリン、3−ヒドロキ
シキヌクリジン、N,N−ジメチルアミノネオペンタノ
ール、1−ヒドロキシメチル−1−ジメチルアミノメチ
ルシクロヘキサン、N,N−ジエチルアミノネオペンタ
ノール、N,N−ジブチルアミノネオペンタノール、ピ
ロリジノネオペンタノール、ピペラジノネオペンタノー
ル、3−ヒドロキシメチル−3−ジメチルアミノメチル
ヘプタン、3−ヒドロキシメチル−3−ジエチルアミノ
メチルヘプタン、3−ヒドロキシメチル−3−(N−メ
チル−N−ヘキシルアミノ)ヘプタン、(N−メトキシ
エチル−N−メチルアミノ)エタノール、(N−ブトキ
シエチル−N−エチルアミノ)エタノール、(N−フェ
ノキシエチル−N−メチルアミノ)プロパノール、N−
メチル−3−ピロリジノールおよび望ましくは、N,N
−ジメチルアミノプロパノール、N,N−ジメチルアミ
ノヘキサノールおよびN−メチル−4−ビペラジノール
である。
【0020】ベタイン構造を有し、望ましくは三量体化
触媒として用いられ、ベタイン構造を有し、個々にまた
は混合物の形で用いることができる他の適当な(第四ア
ンモニオアルキル)カーボネートと同様に、(第四アン
モニオアルキル)カーボネートは、式(VI)から(V
III)
【0021】
【化11】 で表わされる構造を有する。
【0022】三量体化触媒として、テトラアルキルアン
モニウムアルキルカーボネート(I)とベタイン構造を
有するテトラアルキルアンモニウムアルキルカーボネー
ト(II)との、例えば90:10から10:90、望
ましくは60:40から40:60の広範な比率で混合
可能な混合物もまた使用することができる。
【0023】イソシアヌレート基を含むポリイソシアネ
ートを製造するために、本願発明の三量体化触媒は、そ
の触媒活性に依存し、実験室的に簡単な方法で測定する
ことができる非常に少ない有効量で用いられるのが有利
である。
【0024】本願発明の方法では、テトラアルキルアン
モニウムアルキルカーボネート(I)が、一般に0.0
02から0.05重量%、望ましくは0.005から
0.02重量%の量で使用され、且つベタイン構造を有
する(第四アンモニオアルキル)カーボネートが、0.
001から0.03重量%、望ましくは0.002から
0.01重量%の量で使用され、それぞれ場合、(環
状)脂肪族ジイソシアネートの量に対する量である。
【0025】本願発明の方法では、30から150℃の
温度範囲で実施するのが有利である。30℃以下の温度
では、(環状)脂肪族ジイソシアネートの直鎖状の重合
により、ナイロン−1構造を与えるゲルの生成が可能で
ある。150℃以上の温度では、イソシアヌレート基を
含むポリイソシアネートの脱色が、例えば比較的長い反
応時間でおこる。
【0026】テトラアルキルアンモニウムアルキルカー
ボネート(I)を用いるとき、80℃以上の反応温度、
特に85から120℃までの温度を用いるのが有利であ
り、一方、ベタイン構造を有する(第四アンモニオアル
キル)カーボネート(II)を用いるとき、80℃より
低い反応温度が望ましく、特に60から40℃の反応温
度で、基本的に無色の三量体生成物が得られる。
【0027】イソシアヌレート/(環状)脂肪族ジイソ
シアネートの混合物において望ましい程度の三量体化ま
たはNCO含量に到達後、それは45から25重量%の
NCO基、望ましくは43から38重量%のNCO基の
範囲が有利であり、その目的には0.05から4時間、
望ましくは1から2時間が通常必要とされ、三量体化反
応は三量体化触媒の失活により停止される。適当な失活
剤は、例えば、塩酸、亜燐酸または燐酸のような無機
酸、アセチルクロライドまたはベンゾイルクロライドの
ようなカルボン酸ハライド、メタン−スルホン酸、p−
トルエンスルホン酸、メチルまたはエチル−p−トルエ
ンスルホネート、m−クロロパー安息香酸のようなスル
ホン酸またはそのエステル、および望ましくは、ジ−2
−エチルヘキシルフォスフェートおよび特にジブチルホ
スフェートのようなジアルキルホスフェートである。失
活剤は、三量体化触媒に対して、当量、過剰または不充
分な量で使用することができ、経済的理由だけからは、
実験的に測定できる最少量を用いるのが好ましい。
【0028】本願発明の方法は、望ましくは溶媒なしで
実施される。しかしながら、もし(環状)脂肪族ジイソ
シアネートが溶媒または希釈剤の存在下で、部分的に三
量体化されるならば、トルエン、キシレン、環状エーテ
ル、カルボン酸エステルおよびケトンまたはそれらの混
合物のような不活性非極性および不活性極性双方の溶媒
または希釈剤を用いてもよい。
【0029】本願発明による方法により製造されるイソ
シアヌレート基を含むポリイソシアネートは、それ自体
公知の方法、例えば薄フイルム蒸留または抽出により、
存在する溶媒または希釈剤および/または好ましくは過
剰の未反応の(環状)脂肪族ジイソシアネートを除去す
ることができ、それにより例えば1.0重量%以下、好
ましくは0.5重量%以下のジイソシアネートモノマー
を含有するイソシアヌレート基を含むポリイソシアネー
トを得ることができる。
【0030】この方法の生成物がポリウレタン仕上材の
製造に用いられるとき、過剰のジイソシアネートモノマ
ーが除かれるのが好ましい。過剰のジイソシアネートモ
ノマーを除去しなくても、イソシアヌレート基を含むポ
リイソシアネートは、例えば、ポリウレタンフォーム
材、発泡性または緻密質エラストマー、封止剤および接
着剤に有用である。モノマー不含およびモノマー含有の
イソシアヌレート基を含むポリイソシアネートは、また
例えば、ウレタン、アロファネート、尿素、ビュウレッ
トを導入することにより、それ自体公知の方法で変性さ
れることができ、および/またはカルボジイミド基およ
び/またはイソシアネート基は、ε−カプロラクタム、
ジメチルマロネート、アセト酢酸エステルまたは芳香族
ヒドロキシル基のような適当なブロック剤を用いてブロ
ックすることができる。
【0031】本願発明による方法では、脂肪族、脂環
式、または脂肪族と脂環式イソシアネート基またはそれ
らの混合物を有するいかなる有機ジイソシアネートをも
三量体化して用いることができる。
【0032】好適な脂肪族ジイソシアネートは、直鎖ま
たは分枝のアルキレン基中に、3から16個までの炭素
原子、望ましくは4から12個の炭素原子を有するのが
有利であり、好適な脂環式ジイソシアネートは、シクロ
アルキレン基中に、4から18個までの炭素原子、望ま
しくは6から15個の炭素原子を有するのが有利であ
る。言及されてもよい例は、1,4−ジイソシアネート
ブタン、2−エチル−1,4−ジイソシアネートブタ
ン、1,5−ジイソシアネートブタン、2−メチル−
1,5−ジイソシアネートペンタン、2,2−ジメチル
−1,5−ジイソシアネートペンタン、2−プロピル−
2−エチル−1,5−ジイソシアネートペンタン、2−
ブチル−2−エチル−1,5−ジイソシアネートペンタ
ン、2−アルコキシメチタレン−1,5−ジイソシアネ
ートペンタン、3−メチル−、3−エチル−1,5−ジ
イソシアネートペンタン、1,6−ヘキサメチレンジイ
ソシアネート、2,4,4−または2,2,4−トリメ
チル−1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,
7−ジイソシアネートヘプタン、1,8−ジイソシアネ
ートオクタン、1,10−ジイソシアネートデカン、
1,12−ジイソシアネートドデカン、4,4′−ジイ
ソシアネートジシクロヘキシルメタン、2,4′−ジイ
ソシアネートジシクロヘキシルメタンおよび、またジイ
ソシアネートジシクロヘキシルメタン異性体の混合物、
1,3−ジイソシアネートシクロヘキサンおよび、また
ジイソシアネートシクロヘキサンの異性体の混合物およ
び1−イソシアネート−3−イソシアネートメチル−
3,5,5−トリメチルシクロヘキサンである。好適に
用いられる(環状)脂肪族ジイソシアネートは、1,6
−ヘキサメチレンジイソシアネート、アルキレン基中に
6個の炭素原子を有する脂肪族ジイソシアネート異性体
およびそれらの混合物、2−ブチル−2−エチル−1,
5−ジイソシアネートペンタンおよび1−イソシアネー
ト−3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチ
ルシクロヘキサンである。
【0033】本願発明により用いることができる(環
状)脂肪族ジイソシアネートは、例えば相当するジアミ
ンのホスゲン化および中間生成物として生成するジカル
バミン酸クロライドの熱開裂等のどの方法によっても製
造することができる。ホスゲンを含まない方法により製
造される(環状)脂肪族ジイソシアネートは、副生成物
として塩素化合物を含まず、従って基本的に異なった副
生成物のスペクトルを有する。ホスゲンを含まない方法
によって製造される(環状)脂肪族ジイソシアネートの
三量体化において、本願発明により用いることができる
三量体化触媒が驚くべきことに顕著に高性能の触媒活性
を有し、ホスゲン化により製造される類似の(環状)脂
肪族ジイソシアネートの反応に比較して著しく低い色番
号のイソシアヌレート基を含むポリイソシアネートを提
供することが見出された。従って本願発明による方法に
おいて、好ましくはホスゲンを含まない方法により得ら
れる(環状)脂肪族ジイソシアネートを用い、特に(環
状)脂肪族ジカルバミン酸エステルの熱開裂により得ら
れるもの、とりわけ(環状)脂肪族ジカルバミン酸エス
テルの熱開裂により得られ、且つヘキサメチレンジイソ
シアネート、2−ブチル−2−エチルペンタメチレン−
1,5−ジイソシアネートおよび1−イソシアネート−
3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシ
クロヘキサンより成る群より選択されたジイソシアネー
トを用いることが有利であることが確認された。本願発
明による変形された方法により製造されるイソシアヌレ
ート基を含むポリイソシアネートは、ポリウレタンコー
ティング、例えば織物および皮革のコーティング、ポリ
ウレタン分散液および接着剤の製造に非常に有用であ
り、ことに高性能、耐候性ポリウレタン仕上げ材および
高硬度仕上げ材に用いる二成分ポリウレタン組成物のポ
リイソシアネート成分として用いることができる。
【0034】
【実施例】触媒製造 式Iのテトラアルキルアンモニウムアルキルカーボネー
トの製造 1.式(III)の1,1−ジメチル−1−アゾニア−
4−メチル−4−アザシクロ[2.2]ヘキサンモノメ
チルカーボネート(以下、触媒.1と略称)の製造 撹拌器、還流コンデンサーおよび出入口を備えた反応容
器中に、57.1重量部(0.5モル)のN,N′−ジ
メチルピペラジンと90.1重量部(1モル)のジメチ
ルカーボネートの混合物を、不活性ガス雰囲気(窒素)
下で、撹拌しながら95℃まで加熱し、この温度で8時
間反応させた。その後、過剰のジメチルカーボネートを
蒸留除去し、得られた蒸留残渣を2500重量部のメチ
ルエチルケトン中に補集した。メチルエチルケトンから
晶出した1,1−ジメチル−1−アゾニア−4−メチル
−4−アザシクロ[2.2]ヘキサンモノメチルカーボ
ネートを不活性ガス雰囲気下で、吸引濾過し、更に乾燥
した。
【0035】元素分析(C92023 ) 計算値[重量%]:C 52.9;H 9.9;N 1
3.7;O 23.5 測定値[重量%]:C 52.7;H 9.1;N 1
4.2;O 24.3 分解範囲:220から240℃
【0036】2.式(IV)のN,N,N−トリメチル
ベンジルアンモニウムモノメチルカーボネート(以下、
触媒.2と略称)の製造 触媒.1の製造と同様の方法により、但しN,N′−ジ
メチルピペラジンの代わりにN,N′−ジメチルベンジ
ルアミン67.6重量部(0.5モル)を用いて、製造
を行った。
【0037】元素分析(C1019NO3 ) 計算値[重量%]:C 63.9;H 8.5;N
6.2;O 21.3 測定値[重量%]:C 63.7;H 8.6;N
6.0;O 21.6 分解範囲:210から230℃
【0038】3.式(V)の1−メチル−1−アゾニア
−4−アザビシクロ[2.2.2]オクタンモノメチル
カーボネート(以下、触媒.3と略称)の製造 触媒.1の製造と同様の方法により、但しN,N′−ジ
メチルピペラジンの代わりにアザビシクロ[2.2.
2]オクタン56.1重量部(0.5モル)を用いて、
製造を行った。
【0039】元素分析(C91823 ) 計算値[重量%]:C 51.3;H 8.1;N 1
5.0;O 25.6 測定値[重量%]:C 51.3;H 8.6;N 1
4.3;O 25.3 分解範囲:220から240℃ ペタイン構造および式(II)の構造を有する(第四ア
ンモニオアルキル)カーボネートの製造
【0040】4.式(VI)の4−(N,N−ジメチル
ピペリジノ)カーボネート(以下、触媒.4と略称)の
製造 撹拌器、還流コンデンサーおよび出入口を備えた反応容
器中に、73.6重量部(0.5モル)のN−メチル−
4−ピペリジノールと90.1重量部(1モル)のジメ
チルカーボネートの混合物を、不活性ガス雰囲気(窒
素)下で、撹拌しながら95℃まで加熱し、この温度で
8時間反応させた。その後、過剰のジメチルカーボネー
トを蒸留除去し、得られた蒸留残渣を2000重量部の
メチルエチルケトン中に補集した。メチルエチルケトン
から晶出した4−(N,N−ジメチルピペリジノ)カー
ボネートを不活性ガス雰囲気下で、吸引濾過し、更に乾
燥した。
【0041】元素分析(C815NO3 ) 計算値[重量%]:C 55.5;H 8.7;N
8.1;O 27.7 測定値[重量%]:C 55.3;H 8.9;N
8.3;O 27.5 分解範囲:240から260℃
【0042】5.式(VII)のN,N,N−トリメチ
ルベンジルアンモニオヘキシルカーボネート(以下、触
媒.5と略称)の製造 触媒.4の製造と同様の方法により製造し、但し51.
5重量部(0.5モル)のN,N′−ジメチルアミノプ
ロパノールと90.1重量部(1モル)のジメチルカー
ボネートの混合物を、出発材料として用いた。
【0043】元素分析(C715NO3 ) 計算値[重量%]:C 52.2;H 9.4;N
8.7;O 29.8 測定値[重量%]:C 51.6;H 9.4;N
8.9;O 30.7 分解範囲:200から220℃
【0044】6.式(VIII)のN,N,N−トリメ
チルアンモニオヘキシルカーボネート(以下、触媒.6
と略称)の製造 触媒.4の製造と同様の方法により製造し、但し72.
6重量部(0.5モル)のN,N−ジメチルアミノヘキ
サン−1−オールと90.1重量部(1モル)のジメチ
ルカーボネートの混合物を、出発材料として用いた。
【0045】元素分析(C715NO3 ) 計算値[重量%]:C 59.1;H 10.3;N
6.9;O 23.7 測定値[重量%]:C 58.5;H 10.3;N
7.1;O 24.2 分解範囲:240から260℃
【0046】イソシアヌレート基を含むポリイソシアネ
ートの製造 実施例1から9および比較例IからIII (環状)脂肪族ジイソシアネートは、30から110℃
の温度範囲の反応温度に加熱され、その間、不活性ガ
ス、例えば窒素またはアルゴン中で撹拌され、触媒溶液
が添加され、ジイソシアネートは、60から120分間
の期間で三量体化された。三量体化反応を停止させるた
めに、触媒にジブチルホスフェートを添加することによ
り失活性化された。
【0047】(比較例で)用いられた比較触媒は、N−
(2−ヒドロキシプロピル)−N,N,N−トリメチル
アンモニウム−2−エチルヘキサノエート(以下、触
媒.0と略称)であった。
【0048】以下の表は、用いた(環状)脂肪族ジイソ
シアネート、触媒の形式、量および溶液、反応温度およ
び時間、およびイソシアネート量および製造されたイソ
シアヌレート基を含むポリイソシアネートの色番号を総
括して示す。表中、HDIは、ヘキサメチレンジブチル
ウレタンの熱開裂により製造された1,6−ヘキサメチ
レンジイソシアネート HPDIは、1−イソシアネート−3−イソシアネート
メチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン BEPDIは、2−ブチル−2−エチルペンタメチレン
−1,5−ジイソシアネート
【0049】
【表1】
【0050】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲールハルト、ラクア ドイツ、68167、マンハイム、ネカルプロ メナーデ、20 (72)発明者 フランツ、メルガー ドイツ、67227、フランケンタール、マク ス−スレーフォークト−シュトラーセ、25 (72)発明者 アンドレアス、オターバッハ ドイツ、67227、フランケンタール、クニ ーチュシュトラーセ、13 (72)発明者 コンラート、シュティーフェンヘーファー ドイツ、67280、エーベルツハイム、アイ ゼンベルガー、シュトラーセ、5 (72)発明者 トム、ヴィッツェル ドイツ、67069、ルートヴィヒスハーフェ ン、クリームヒルトシュトラーセ、34 (72)発明者 シュテファン、ヴォルフ ドイツ、67117、リムブルガーホーフ、カ ール−ボッシュ−シュトラーセ、43 (72)発明者 ライナー、ベッカー ドイツ、67098、バート、デュルクハイム、 イム、ハーゼネック、22

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】脂肪族および/または脂環式ジイソシアネ
    ートを、少なくとも1種の三量体化触媒の存在下で部分
    的に三量体化し、更に望ましい程度の三量体化に到達後
    の三量体化触媒を失活させることによる、イソシアヌレ
    ート基を含むポリイソシアネートの製造方法であって、
    用いられる三量体化触媒が、式(I) 【化1】 で表わされるテトラアルキルアンモニウムアルキルカー
    ボネートであるか、または、ベタイン構造を有し、式
    (II) 【化2】 で表わされる(第四アンモニオアルキル)カーボネート
    または(I)と(II)の混合物であり、式中、 R1 、R2 およびR4 は同じでも異なってもよく、C1
    −C20アルキル基、C5 またはC6 シクロアルキル基、
    7 −C10アリールアルキル基またはフェニル基である
    か、またはここでR1 とR2 は一緒になって5員または
    6員のシクロアルキル基を形成するか、または窒素原子
    と一緒になって、架橋員として付加的に窒素または酸素
    原子を含むことができる5員または6員環を形成する
    か、またはR1 、R2 およびR4 は一緒になって、1個
    以上の付加的な窒素原子および/または酸素原子を架橋
    員として含むことができる、多員の多重環組成物を形成
    し、R3 はC1 −C4 アルキル基であり、 R5 はC2 −C20アルキレン基、C5 またはC6 シクロ
    アルキレン基、C7 −C10アリールアルキレン基または
    フェニレン基であり、またはR5 はR1 と共にアルキレ
    ン基を形成し、架橋員としての窒素原子と一緒になっ
    て、5員から7員の複素環を形成することを特徴とする
    方法。
  2. 【請求項2】三量体化触媒が、式(III)から(V) 【化3】 で表わされるテトラアルキルアンモニウムアルキルカー
    ボネートの中から選択されることを特徴とする請求項1
    による方法。
  3. 【請求項3】三量体化触媒が、ベタイン構造を有し、式
    (VI)から(VIII) 【化4】 で表わされる(第四アンモニオアルキル)カーボネート
    の中から選択されることを特徴とする請求項1による方
    法。
  4. 【請求項4】部分的三量体化が、30から150℃で実
    施されることを特徴とする請求項1による方法。
  5. 【請求項5】テトラアルキルアンモニウムアルキルカー
    ボネート(I)またはベタイン構造を有する(第四アン
    モニオアルキル)カーボネート(II)が、ジブチルホ
    スフェートの添加により失活されることを特徴とする請
    求項1による方法。
  6. 【請求項6】三量体化が、望ましい程度に到達し、且つ
    三量体化触媒が失活された後、未反応の(環状)脂肪族
    ジイソシアネートモノマーが除去されることを特徴とす
    る請求項1による方法。
  7. 【請求項7】部分的三量体化が、ホスゲンを含まない方
    法により製造された(環状)脂肪族ジイソシアネートを
    用いて実施されることを特徴とする請求項1による方
    法。
  8. 【請求項8】部分的三量体化が、(環状)脂肪族ジカル
    バミン酸エステルの熱開裂により得ることができる(環
    状)脂肪族ジイソシアネートを用いて実施されることを
    特徴とする請求項1による方法。
  9. 【請求項9】部分的三量体化が、(環状)脂肪族ジカル
    バミン酸エステルの熱開裂により得ることができ、1,
    6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2−ブチル−2
    −エチルペンタメチレン−1,5−ジイソシアネートお
    よび1−イソシアネート−3−イソシアネートメチル−
    3,5,5−トリメチルシクロヘキサンより成る群から
    選択される(環状)脂肪族ジイソシアネートを用いて実
    施されることを特徴とする請求項1による方法。
  10. 【請求項10】イソシアヌレート基を含み、且つポリウ
    レタン仕上げ材中のポリイソシアネート成分として請求
    項1による方法により得ることができるポリイソシアネ
    ートの使用方法。
  11. 【請求項11】イソシアヌレート基を含み、且つポリウ
    レタン仕上げ材中のポリイソシアネート成分として、ホ
    スゲンを含まない方法により得ることができる(環状)
    脂肪族ジイソシアネートから製造される請求項1による
    方法により得ることができるポリイソシアネートの使用
    方法。
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