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JPS61151179A - ヘキサメチレンイソシアヌラ−ト化合物の製造方法 - Google Patents

ヘキサメチレンイソシアヌラ−ト化合物の製造方法

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Publication number
JPS61151179A
JPS61151179A JP27197084A JP27197084A JPS61151179A JP S61151179 A JPS61151179 A JP S61151179A JP 27197084 A JP27197084 A JP 27197084A JP 27197084 A JP27197084 A JP 27197084A JP S61151179 A JPS61151179 A JP S61151179A
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JP
Japan
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reaction
catalyst
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hdi
amount
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JP27197084A
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Yasuyoshi Torisu
鳥巣 恭義
Shinji Takenaka
竹中 慎司
Masanobu Ajioka
正伸 味岡
Hisashi Fujimoto
藤本 尚志
Toshiyuki Taniguchi
谷口 敏幸
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
Application filed by Mitsui Toatsu Chemicals Inc filed Critical Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication of JPS61151179A publication Critical patent/JPS61151179A/ja
Publication of JPH0413350B2 publication Critical patent/JPH0413350B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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 本発明はへキサメチレンジイソシアナート(以下HpI
と略す)を三量化反応させ−c4られるヘキサメチレン
イソシアヌラート化合物の製造方法りご閲ナス− 11L旦!− MDIを原料とするウレタン化組成物は耐光性に優れて
おり、その無黄変性を生かし、塗料などの用途に供され
ているが、一方芳香族ジイソシアナートを原料に用いた
ウレタン化組成物に比べて耐熱性に劣り、又t(DI自
体の毒性も問題がある。
したがってMDIのこれらの欠点を改良して無HDI(
たはそのウレタン変性プレポリマー中妃イソシアヌラー
ト環を含、有させるため触媒の存在下、MDIまたはそ
のウレタン変性プレポリマーを三量化させる製造方法は
公知である。
一般に有機イソシアナートの三量化、即ちイ°ソシアヌ
ラート化については種々の触媒が用いられており、例え
ば第3級アミンを用いる方法(特公昭40−5838号
 )、アセチルアセトン金属塩を用いる方法(特開昭5
2−69497号)、脂肪酸ナトリウム又はカリウム塩
(特開昭57−47319)、第3級アルキルホスフィ
ン(特開昭58−162623)などを用いる方法が知
られている。
しかしこれら公知の触媒は脂肪族イソシアナートに対し
ては有効なものが少なく、MDIのイソシアナ−ト基は
殆んど進まないか、あるいは触媒を多量に用いなければ
ならず、そのために反応液の着色、不溶物の生成など好
ましくない現象が生じる。又三量化と並行して二重化反
応や高重合度の多環化合物が生じ、二量化物は不安定で
解離しやすく、また多環化合物は生成物中に濁りまたは
不溶物を生じるために、これらを含有しているイソシア
ヌラート化HDI反応物を塗料などに用いた場合、イソ
シアナ−ト基の有する優れた性能を落し、塗料としての
商品価値を低下させる。
これらの改良方法として、MDIのポリオール付210
体のイソシアナ−ト化重合を行なう方法もまた提案され
ている。(特開昭57−47321、これらの方法はH
DIの相手ポリオールとして分子量3000以下、官能
度2〜3のものを用いて、)IDIのポリオール付加体
を生成させた後、三量化触媒を用いることを特徴として
いるが、HDIを先ずポリオールと反応させてその付り
0体とする工程が不可欠であり、ポリオールによるウレ
タン化反応も発熱をともない、その管理には細心の注意
を要する。この工程を省略してHDIに直接ポリオール
及び三量化触媒を添加して反応を行えば、発熱、不均一
反応が起り、不溶性の物質が生成して反応の円滑な進行
は内盤となる。
これはウレタン基形成時の活性水素とイソシアナート基
中の酸素原子との間で水素結合を形成するために、イソ
シアナート基の活性が高められるため、触媒存在下でジ
オールでウレタン化反応させた場合は反応がはげしくな
り不均一反応がさけられないためと推定される。
発明が解決しようとする問題点 本発明者らはこれらの欠点を改善すべく鋭意検討の結果
、簡単でマイルドな反応が実施でき、しかも品質良好な
MDIのイソシアナ−ト化物が得られることを見出した
すなわち本発明方法はMDIにモノオール化合物と三量
化触媒を一括して加えて反応させることが可能であり、
この場合MDIを直接三量化させる場合用いる触媒量よ
り少量で反応が進行し、触媒量増加にともなう反応液の
着色、にごすなどの欠点が軽減されると共に、反応が温
和なために1.異常な発熱、暴走反応が起らずに円滑に
進み、温度管理が極めて容易になり一定の制御された品
質のものが得られることがわかった。
問題を解決するための手段 本発明方法におけるMDIのイソシアナ−ト化反応は、
三量化触媒の存在下MDIに、MD1100重量部に対
し0.5〜5重量部の炭素数6〜9を有するモノオール
を添加して、MDIのNCO基の一部ウレタン化と同1
寺にイソシアヌラートへのトリマー化を行うものである
本発明において触媒としては、第3級アミン類、アルキ
ル置換エチレンイミン類、アセチルアセトン金属塩類、
■、■属金属類の配位化合物、各種有機酸の金属塩等公
知触媒を単独又は併用し、必要に応じて助触媒を用いて
も差し支えない。
またモノオールとしてはシクロヘキサノール。
2−エチルヘキサノール、トリメチルヘキサノール、オ
クチルアルコールなどを用いることができる。これらC
&〜Q以外の脂肪族アルコールは不溶性成分が生成する
ために製品のにごりの原因となり好ましくない。
また、モノオール添加によるウレタン基濃度はHDIの
全イソシアナート基の約5チ以下が望ましく、そのため
には添加される仕込みモノオールは、MD1100重量
部に対して0.5〜5.0重量部の範囲内で使用する必
要がある。何故ならば。
モノオールはウレタン化反応に殆んど全部が消費される
ので、5.0重量部以上のモノオール添加ではウレタン
基濃度が全イソシアナート基の約5%以上となり、生成
物中のウレタン基濃度の増加はイソシアヌラートへのト
リマー化反応を促進させがあるからである。したがワて
本発明においては反応系中にはウレタン基はイソシアナ
ート基に対し約0.3−以上の微量存在していれば充分
であるが、モノオールの添加量が0.5重量部以下では
、反応系中にウレタン基含有量が不足して効果が発揮で
きない。
本発明においては、このように特定のモノオールを添加
することによりイソシアヌラート化反応系中にウレタン
化合物を生成含有させ、このウレタン基が均一な反応を
維持しながら助触媒的効果を発揮して、同一のイソシア
スラート化重合率を得るに必要な触媒量に対し、その減
少が可能となり、製品の着色、にごすなどの欠陥が改善
される。
前記特開昭58−162581号公報には、t(DIの
ウレタン化に使用されるアルコール性ヒドロキシ化合物
も又助触媒として用いてもよい記載があり、その添加量
はHDIに対して0.01〜0.2チの使用で十分であ
り、これより多いと副反応が起り高粘度の生成物を生じ
る欠点があると明記されているが、触媒の種類と関係な
く、少くともHDIに対し0.5重量−以上の多量使用
しても特定のモノオールは反応中にゲル化を起すことな
く均一な反応が維持できることは驚くべきことでありだ
本発明方法では触媒量は、用いるその触媒の活性度によ
って異なり、助触媒併用によりても触媒量を減少するこ
とができるが、触媒量はHDIに対して多くても0.2
%を超える必要はなく、また触媒の種類によりてはフェ
ノール、クレゾールなど公知の助触媒を使用したほうが
好ましいが、その量は触媒と同」−以下で十分である。
本発明において反応温度は通常は100℃以下、好まし
くは40〜80℃で実施する。100”C以上ではイソ
シアナ−ト化物の高分子体などが生成しやすく、ゲル化
したり着色の原因となる。
反応時間は触媒の種類、量、あるいは反応温度によりて
異なるが通常3〜10時間で十分である。
イソシアナ−ト基の進行にともなうN G Oキlの低
下は、滴定分析によって測定できるので所定のNCO含
量になった時に反応を停止すれば良いO 反応停止時のNCO含駄によってイソシアヌラート化反
応物のNGO含量、粘度などが自由に変更できる。
停止剤としては一般に使用されている酸性化合物、例え
ば塩酸、リン酸などが挙げられる。
得られた反応生成物は抽出、蒸留などの公知方法によっ
て未反応HDIを可及的に取り除いてイソシアナ−ト化
合物を得る。
一般に生成物中のMDI含量は、単体として、又は生成
物を有機溶媒溶液として用いる場合には溶液中に、3,
0重量%以下、好ましくは1.0重量%以下とすること
がその毒性の上から好ましく、また二量体より以上の多
環生成物が製品中に多く存在すると、粘度や硬度など物
性上の問題の外に溶剤との相容性が低下して白濁を生ず
るので、通常は60チ以下に重合率を抑制することが知
られているが、本発明においても蒸留後の重合液中のN
CO基含基量有量0重量%前後となるよう前記停止剤を
用いて反応を調整するのが好ましい。
定出来、また生成物中の二量体は液体クロマトグラフィ
ーにより分子量504附近に明確に現われるので、これ
を定量することができ、又赤外線吸収スペクトルにより
1680cmへこ明確な吸収が現われる。
多環化合物含量も同様の方法により定量することができ
る。又二量体の生成は赤外吸収スペクトルにおける1 
7 s彫澁3吸収により確認出来る。
本発明方法によって得られたイソシアナ−ト基を含有す
る製品は、濁りや着色が改善されるだけでなく、遊離H
DIが1−以下でありながら副反応による高分子化合物
が極めて少ないために従来のMDI重合体と比較して低
粘度で、またNCO含量も高くしかも、公知のジオール
使用に対し、モノオールなジオールと同−1用いてウレ
タン化及び三量化を行った場合、製品中のイソシアナ−
ト基とウレタン基の比率は、ジオール使用よりモノオー
ル使用の場合のほうがイソシアナ−ト環比率が高いので
、塗料組成物などとして用いた場合−耐#I−耐光峰な
/のナビ”ttシaI謹形りす物招得られるなどの利点
がある。
製品のNMRスペクトルはMDI)−リマーのメチレン
プロトンが3.9ppmに、ウレタンのメチレンプロト
ンは4.1 ppmに現われるので、各シグナルの積分
比よりトリマーおよびウレタンのモル比を求めることが
できる。
以下に実施例によりさらに本発明を説明するが、本発明
はこれに制限される0のではなく、部又はチは重量部又
は重量%をあられす。゛ 実施例1 温度計、撹拌機および窒素シール管を持つ500rnl
 4ツロガラスフラスコにHDI200部を入れ、2−
エチルヘキサノール8.01i、カプリン酸ナトリウム
0.2部およびフェノール0.1部の混合物を添加する
。窒素気流下に撹拌しながら約80℃に5時間反応を行
なった。反応液のNGO含量は42.0%であつた。リ
ン酸0.14部を加え、この反応温度でさらに約1時間
撹拌した。生成物はごく僅かに黄味を帯びた透明液体で
あり、薄膜蒸留により遊11!MDIを留去した。
得られた液は淡黄色透明で、そのNGO含量、粘度およ
び遊離HDIは表に示すとおりであった。
この液の赤外吸収スペクトルでは1680−’amにイ
ソシアナ−ト基特有の強い吸収が見られ、二量体特有の
1780−1cIRの吸収は全く認められなかった。
尚、実施例1と同一の装置にHDI200部および2−
二手ルヘキサノール8部を入れ、70℃に2時間反応さ
せた。反応液には未反応の2−エチルヘキサノールは認
められず、反応液のNCO基含量は46.8%であった
。これは原料MDI中のイソシアナート基の約2.7 
%がエチルヘキサノールとのウレタン化に消費されたこ
とになる。
実施例2 実施例1の装置を用いてMDI200部に2−エチルヘ
キサノール3.4部およびトリエチルアミン0.2部を
加え80℃に7時間反応した。反応液0ルOO含量は4
3.5チでありだ。
リン酸0,05部を用いて反応を停止させ、実施例1と
同様に処理して淡黄色透明の生成物を得た。
これらを表に示す。
実施例3 同じ<i(、DI200部に2−エチルヘキサノール1
.5部、およびアセチルアセトンリチウム塩0.1部を
加えて70℃に3時間反応した。反応液のN G O含
量は42.4俤であった。
リン@0.01部を添DI撹拌して反応を停止した。
以下実施例1と同様に処理して淡黄色透明の生成物を得
た゛。これらを表に示す。
実施例4 1(DI200部にシクロヘキサノール10.0部を用
いた他は実施例3と同様に処理した。70℃5時間で反
応液のNGO含敬は41.8%であった。
これらを表に示す。
実施例5 HDI200部にオクチルアルコール1.5部、アセ手
ルアセトンジルコニウム塩0.08部およびフェノール
0.04部を加え、窒素気流下に80℃で5時間反応し
た。淡黄色透明の反応液のN G O含量は43.9%
でありだ。リン酸0.016部を用いて反応を停止させ
、実施例1と同様に処理して淡黄色透明の生成物を得た
。これらを表に示す。
実施例6 実施例1と同じ<HDI200部の規模で2−エチルヘ
キサノール1.0部、ジルコニウムブトキシド0.03
部およびフェノール0.01部と80℃に6時間反応し
た反応液のNCO含t42.5%。
停止剤としてリン酸0.008部を加え、同餞度に1時
間撹拌した後、濾過して薄膜蒸留により未反応MDIを
除去した。生成物はごく僅か黄色を帯びた透明液体でそ
のNCO含量は22.0チであった。これらを表に示す
比較例1 実施例1の条件で2−エチルヘキサノールを用いずにカ
プリン酸ナトリウム0゜2部および助触媒としてフェノ
ール0.1部をI(DI200部に混合し、窒素気流下
に80℃に5時間反応した反応液のNGO含量は、i9
.a%で、赤外吸収スペクトルではイソシアナ−ト環特
有の吸収は全く認められず、イソシアナ−ト基は全く進
んでいないことを示していた。
比較例2 比較例1の条件で触媒のカプリン酸ナトリウムを0.5
部に増量した。反応は70℃付近で急激に温度上昇が起
り、反応液はカッ色高粘度から急速に固化して反応を維
持できなかった。
比較例3 実施例3の条件で2−エチルヘキサノールを除いたほか
は同様に反応した。70℃に3時間反応後のNCO含竜
は47. a %に過ぎず、さらに3時間反応を続けて
もNGOは47.3%に止まり、この赤外吸収スペクト
ルはイソシアヌラート環の吸収はほとんど認められなか
、た。
比較例4 実施例6の条件で、2−エチルヘキサノールを除いたほ
かは同様にして反応した。
反応液はほぼ無色透明、NGO含竜47.4%であった
が、赤外吸収スペクトルではイソシアヌラート環の吸収
は全く認められなかった。
比較例5 比較例4の条件で、触媒のジルコニウムブトキシドを0
.06部に増加したほかは同様に80℃で反応した。反
応液のNGO含量は6時間反応で45.8%に達したが
1反応液は著しく黄味が強く、未反応の■DIを除いた
後はカッ色を帯びた黄色に強く着色し、赤外吸収スペク
トルではイソシアヌラート環の吸収は少々認められる程
度で、実用には適さないことが明らかであった。
以との結果を実施例とともに表に示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 触媒の存在下、ヘキサメチレンジイソリアナートの
    三量化反応により、ヘキサメチレンイソシアヌラート化
    合物を製造するに際し、炭素数6〜9を有する脂肪族モ
    ノオールを、ヘキサメチレンジイソリアナート100重
    量部に対し0.5〜5.0重量部を反応系中に存在させ
    ることを特徴とするヘキサメチレンイソシアヌラート化
    合物の製造方法。
JP27197084A 1984-12-25 1984-12-25 ヘキサメチレンイソシアヌラ−ト化合物の製造方法 Granted JPS61151179A (ja)

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