碳化二亚胺化合物的制备方法

文档序号:1026576 发布日期:2020-10-27 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 碳化二亚胺化合物的制备方法 (Process for producing carbodiimide compound ) 是由 松本展幸 柳沢健一 于 2019-03-12 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种碳化二亚胺化合物的制备方法,其包括在具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)的存在下使脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)反应的碳化二亚胺生成工序。(The present invention provides a method for producing a carbodiimide compound, which comprises a carbodiimide-forming step of reacting an aliphatic tertiary isocyanate compound (A) in the presence of a Lewis-basic organic alkali metal compound (B).)

碳化二亚胺化合物的制备方法

技术领域

本发明涉及碳化二亚胺化合物的制备方法,具体涉及一种由异氰酸酯制备碳化二亚胺化合物的方法。另外,本发明还涉及聚氨酯的制备方法、碳化二亚胺化合物的应用、碳化二亚胺组合物、稳定剂和酯类树脂组合物。

背景技术

碳化二亚胺化合物在热塑性树脂等各种树脂的稳定剂、水解抑制剂等各种用途中有用。

在由异氰酸酯制备碳化二亚胺化合物时,作为碳化二亚胺化催化剂使用有机磷类催化剂是公知的。

例如,专利文献1中记载了在含磷催化剂的存在下使多异氰酸酯反应,形成聚异氰酸酯碳化二亚胺。

另外,在专利文献2中,作为碳化二亚胺形成催化剂,可举出1-苯基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物、3-甲基-1-苯基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物、1-苯基-2-磷杂环戊烯-1-硫化物、1-乙基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物、1-乙基-3-甲基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物、以及相当的异构体3-磷杂环戊烯类。

另外,在将异氰酸酯进行异氰脲酸酯改性时,作为异氰脲酸酯化催化剂使用有机金属化合物是公知的。

例如,专利文献3中记载了使用羧酸的碱金属盐和叔胺作为促进异氰酸酯的三聚反应(异氰脲酸酯化反应)的催化剂。在该公报中,作为该羧酸的碱金属盐,可以举出乙酸钠、乙酸钾、2-乙基己酸钾、己二酸钾、苯甲酸钠等的羧酸的碱金属盐。另外,在该公报中,作为该叔胺,可以举出N-烷基乙烯亚胺、N-(2-二甲基氨基乙基)-N’-甲基哌嗪及三-3-二甲基氨基丙基六氢-s-三嗪。

现有技术文件

专利文献

专利文献1:日本发明专利公开公报特开昭51-37996号

专利文献2:日本发明专利公开公报特开昭51-61599号

专利文献3:日本发明专利公开公报特开昭50-159593号

发明内容

在专利文献1和2中作为碳化二亚胺化催化剂使用的有机磷类化合物是非常昂贵的化合物。

另外,在使用该有机磷类化合物制备碳化二亚胺化合物时,存在所得碳化二亚胺化合物中残留的有机磷类化合物与配对材料发生干扰而难以使用的问题。为了解决该问题,公知的方法是在碳化二亚胺化合物的合成中或合成后在减压下将催化剂减压蒸馏除去,但存在工序繁杂的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的,目的在于提供即使在实质上不使用有机磷类化合物作为碳化二亚胺化催化剂的情况下,也以高收率由异氰酸酯化合物制备碳化二亚胺化合物的方法、聚氨酯的制备方法、碳化二亚胺化合物的应用、碳化二亚胺组合物、稳定剂和酯类树脂组合物。

本发明的发明人进行了深入研究,结果发现,以往作为异氰脲酸酯催化剂使用的有机金属化合物中的有机碱金属化合物,对于特定的异氰酸酯,作为碳化二亚胺化催化剂是有用的,进而根据需要除去该催化剂时,可以用简易的方法除去。

即,本发明提供以下的[1]~[10]。

[1]一种碳化二亚胺化合物的制备方法,该方法包括:在具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)的存在下使脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)反应的碳化二亚胺生成工序。

[2]根据上述[1]所述的碳化二亚胺化合物的制备方法,其中,所述具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)为金属醇盐、金属氨基化物和金属羧酸盐中的至少一种。

[3]根据上述[1]或[2]所述的碳化二亚胺化合物的制备方法,其中,所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)为在键合有异氰酸酯基的叔碳原子上键合有至少一个芳香族环的化合物。

[4]根据上述[1]~[3]中任意一项所述的碳化二亚胺化合物的制备方法,其中,所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)为四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯中的至少一种。

[5]根据上述[1]~[4]中任意一项所述的碳化二亚胺化合物的制备方法,其中,在所述碳化二亚胺生成工序中,在所述具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)和相转移催化剂(C)的存在下使所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)反应。

[6]根据上述[5]所述的碳化二亚胺化合物的制备方法,其中,所述相转移催化剂(C)为冠醚、季铵盐和下述通式(1)所示的化合物中的至少一种,

[化学式1]

Figure BDA0002673273110000021

式(1)中,X及Y各自独立地为甲基、乙基、丙基、丁基或苯基,R1为碳数2-3的亚烷基,m为2-500的整数。

[7]根据上述[1]~[6]中任意一项所述的碳化二亚胺化合物的制备方法,其中,所述碳化二亚胺化合物的制备方法包括:在所述碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中以及生成工序后这三个时间点中的至少一个时间点,将所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)中的异氰酸酯基的一部分用封端剂进行封闭的封闭工序,所述封端剂为下述通式(2-1)所示的化合物(D-1),

[化学式2]

Figure BDA0002673273110000031

式(2-1)中,Z为甲基、乙基、丙基、丁基或苯基,R2为碳数2-3的亚烷基,n为2-500的整数。

[8]根据上述[1]~[7]中任意一项所述的碳化二亚胺化合物的制备方法,其中,所述碳化二亚胺化合物的制备方法包括:在所述碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中以及生成工序后这三个时间点中的至少一个时间点,使所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)中的异氰酸酯基的一部分与扩链剂反应的扩链工序,所述扩链剂为下述通式(2-2)所示的化合物(D-2),

[化学式3]

Figure BDA0002673273110000032

式(2-2)中,R3为碳数2-3的亚烷基,p为2-500的整数。

[9]根据上述[1]~[8]中任意一项所述的碳化二亚胺化合物的制备方法,其中,所述碳化二亚胺化合物的制备方法包括:在所述碳化二亚胺生成工序之后,使用吸附剂(E)将所述具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)吸附除去的吸附除去工序。

[10]根据上述[9]所述的碳化二亚胺化合物的制备方法,其中,所述吸附剂(E)为合成硅酸铝类吸附剂、合成硅酸镁、酸性阳离子交换树脂、碱性阴离子交换树脂、氧化铝、硅胶类吸附剂、沸石类吸附剂、水滑石类、氧化镁-氧化铝类固溶体、氢氧化铝、氧化镁和氢氧化铝-碳酸氢钠共沉淀物(片钠铝石)中的至少一种。

[11]一种制备方法,该方法包括上述[1]~[10]中任意一项所述的制备方法,用于制备纯度为90重量%以上、且不含有磷杂环戊烯氧化物类或磷杂环戊烯氧化物类的含量为1质量ppm以下的稳定剂。

[12]一种聚氨酯的制备方法,该方法为在稳定剂的存在下,通过使多元醇与二异氰酸酯反应,得到聚氨酯、优选得到热塑性聚氨酯的聚氨酯的制备方法,

其中,所述稳定剂含有来自脂肪族叔异氰酸酯化合物的脂肪族叔碳化二亚胺,碱金属的含量低于2000质量ppm。

[13]根据上述[12]所述的聚氨酯的制备方法,其中,相对于所述多元醇与所述二异氰酸酯的总量100质量份,来自所述脂肪族叔异氰酸酯化合物的脂肪族叔碳化二亚胺的掺合量为0.1-2质量份、优选为0.5-1质量份。

[14]根据上述[12]或[13]所述的聚氨酯的制备方法,其特征在于,来自所述脂肪族叔异氰酸酯化合物的脂肪族叔碳化二亚胺以液体形式在优选20-50℃、特别优选25-35℃的温度下以连续式或分批式计量加入。

[15]一种聚氨酯的制备方法,该方法为在稳定剂的存在下,通过使多元醇与二异氰酸酯反应,得到聚氨酯、优选得到热塑性聚氨酯的聚氨酯的制备方法,

其中,所述稳定剂为通过上述[1]~[10]中任意一项所述的碳化二亚胺化合物的制备方法制备的碳化二亚胺化合物。

[16]上述[1]~[10]中任意一项所述的碳化二亚胺化合物在用于防止水解的用途。

[17]一种碳化二亚胺组合物,该碳化二亚胺组合物含有以脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)为结构单元的碳化二亚胺化合物和碱金属,不含有磷杂环戊烯氧化物类或磷杂环戊烯氧化物类的含量为1质量ppm以下。

[18]根据上述[17]所述的碳化二亚胺组合物,其中,所述碳化二亚胺组合物还含有相转移催化剂(C)。

[19]一种稳定剂,该稳定剂含有以脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)为结构单元的碳化二亚胺化合物和碱金属,不含有磷杂环戊烯氧化物类或磷杂环戊烯氧化物类的含量为1质量ppm以下。

[20]根据权利要求19所述的稳定剂,其中,所述稳定剂还含有相转移催化剂(C)。

[21]一种酯类树脂组合物,该酯类树脂组合物含有上述[17]或[18]所述的碳化二亚胺组合物和酯类树脂。

[22]根据上述[21]所述的酯类树脂组合物,其中,相对于所述酯类树脂100质量份,所述碳化二亚胺组合物的含量为0.2-5.0质量份。

[23]一种酯类树脂组合物,所述酯类树脂组合物含有上述[19]或[20]所述的稳定剂和酯类树脂。

根据本发明,即使在实质上不使用有机磷类化合物作为碳化二亚胺化催化剂的情况下,也可以使脂肪族叔异氰酸酯化合物反应,以高收率制备碳化二亚胺化合物。

具体实施方式

以下,使用实施方式详细说明本发明。

1.碳化二亚胺化合物的制备方法

本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法包括:在具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)的存在下使脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)反应的碳化二亚胺生成工序。

如上所述,有机碱金属化合物通常作为促进异氰酸酯的三聚反应(异氰脲酸酯化反应)的催化剂发挥作用。但是,在使脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)作为异氰酸酯使其反应的情况下,具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)作为碳化二亚胺化催化剂发挥作用。由此,可以抑制或防止二聚体(脲二酮)、三聚体(异氰脲酸酯)、其它多聚体的生成,可以高收率地得到碳化二亚胺化合物。

另外,在本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法中,优选实质上不使用有机磷类化合物,更优选完全不使用有机磷类化合物。在不使用有机磷类化合物的情况下,可以省略在制备碳化二亚胺后进行催化剂的除去工序。但是,即使在不使用有机磷类化合物的情况下,也可以进行其它催化剂的除去工序。

本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法,除了上述碳化二亚胺生成工序以外,还可以包括其他工序。例如,以控制分子量为目的,可以包括:在该碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中以及生成工序后这三个时间点中的至少一个时间点,将来自所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的异氰酸酯基的一部分,通过具有与异氰酸酯反应的官能团的化合物将末端封闭的封闭工序、或将异氰酸酯彼此连接的扩链工序。

例如,在生成工序前实施封闭工序的情况下,优选将脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的异氰酸酯基的一部分封闭。在生成工序中实施封闭工序的情况下,优选将通过所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的碳化二亚胺化反应而生成的聚碳化二亚胺的末端异氰酸酯基的一部分、以及反应前的脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的异氰酸酯基的一部分封闭。在聚碳化二亚胺生成后实施封闭工序时,优选将生成的聚碳化二亚胺化合物的末端异氰酸酯基全部封闭。

另外,在生成工序前实施扩链工序的情况下,优选在脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的异氰酸酯基的一部分中赋予扩链剂。在生成工序中实施扩链工序的情况下,优选向通过所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的碳化二亚胺化反应而生成的聚碳化二亚胺的末端异氰酸酯基的一部分、以及反应前的脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的异氰酸酯基的一部分赋予扩链剂。在聚碳化二亚胺生成后实施扩链工序的情况下,优选在生成的聚碳化二亚胺化合物的末端异氰酸酯基的一部分或全部中赋予扩链剂。

此外,该封闭工序可以仅在该碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中或生成工序后的任意一个时间点实施。另外,该扩链工序可以仅在该碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中或生成工序后的任意一个时间点中实施。

另外,在该碳化二亚胺生成工序之后,可以包括:使用吸附剂(E)将所述具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)吸附除去的吸附除去工序。

另外,在本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法中,实质上不使用有机磷类化合物,优选完全不使用。在不使用有机磷类化合物的情况下,可以省略在制备碳化二亚胺后进行催化剂的除去工序。但是,即使不使用有机磷化合物,也可以进行除去其它催化剂的工序。

接着,对各工序进行说明。

[碳化二亚胺生成工序]

本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法包括:在具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)的存在下使脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)反应的碳化二亚胺生成工序。

<脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)>

本实施方式中,脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)是指异氰酸酯基与芳香族环以外的碳原子直接键合、且该异氰酸酯基直接键合的碳原子为叔碳原子的异氰酸酯化合物。

例如,异氰酸酯基与构成链状结构的烃的叔碳原子直接键合的化合物、异氰酸酯基与构成脂环结构的叔碳原子直接键合的化合物,属于脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)。另外,即使在分子中具有芳香族环,只要异氰酸酯基不直接键合于该芳香族环,而直接键合于芳香族环以外的叔碳原子,则属于脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)。

脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)可以是单异氰酸酯化合物、二异氰酸酯化合物以及1分子中存在3个以上异氰酸酯基的异氰酸酯化合物中的任意一种。

1分子中存在2个以上异氰酸酯基时,如果至少一个异氰酸酯基与芳香族环以外的叔碳原子直接键合,则属于脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)。但是,优选1分子中的全部异氰酸酯基与芳香族环以外的叔碳原子直接键合。

脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的除异氰酸酯基以外的烃部分,可以具有烃基以外的取代基,也可以不具有烃基以外的取代基,优选不具有烃基以外的取代基。

脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)可以具有链状结构,也可以不具有链状结构,可以具有脂环结构,也可以不具有脂环结构,另外,可以具有芳香族环,也可以不具有芳香族环。

脂肪族叔异氰酸酯化合物(A),优选为在键合有异氰酸酯基的叔碳原子上键合有至少一个芳香族环的化合物。键合有芳香族环时,虽然理由不明确,但可以认为具有路易斯碱性的有机碱金属(B)进攻异氰酸酯基而生成中间体时,中间体稳定,碳化二亚胺化容易进行。

另外,在1分子中存在多个键合有异氰酸酯基的叔碳原子的情况下,只要在其中的至少一个叔碳原子上键合至少一个芳香族环即可。但是,在1分子中存在多个键合有异氰酸酯基的叔碳原子的情况下,优选在其中的全部叔碳原子上键合至少一个芳香族环。

脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)优选为下述通式(3)所示的化合物。

[化学式4]

Figure BDA0002673273110000071

式(3)中,R3~R5各自独立地为任意有机化合物的一价残基(但是,R3~R5为各自独立地,R3~R5中的碳原子与式(3)中的碳原子键合),优选为取代或未取代的烃基,例如为取代或未取代的烷基、烯基或芳香族基团,例如为未被异氰酸酯基以外的基团取代的烷基或芳香族基团,即被异氰酸酯基取代或未取代的烷基、或被异氰酸酯基取代或未取代的芳香族基团。

R3~R5各自独立地可以具有1个或2个以上的异氰酸酯基。另外,R3~R5中的1个可以具有1个或2个以上的异氰酸酯基,R3~R5也可以不具有异氰酸酯基。

R3~R5没有特别限定,各自独立地,碳数例如可以为1-20,例如也可以为1-10,另外,也可以为碳数更大的基团。

另外,R3~R5的至少一个优选为取代或未取代的芳香族基团。在为取代或未取代的芳香族基团的情况下,虽然理由不明确,但可以认为具有路易斯碱性的有机碱金属(B)进攻异氰酸酯基而生成中间体时,中间体稳定,碳化二亚胺化容易进行。

取代或未取代的芳香族基团优选为取代或未取代的碳数为6-20的芳基,更优选为取代或未取代的苯基。另外,取代或未取代的芳香族基团中的取代基优选为碳数1-20的烷基或碳数2-20的烯基,更优选为碳数1-4的烷基或碳数2-4的烯基。

作为上述通式(3)所示的化合物,可以举出3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯(TMI)等的单异氰酸酯;四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)等的二异氰酸酯。

脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)为异氰酸酯基直接键合于构成脂环结构的烃的叔碳原子的化合物时,该脂环结构可以举出金刚烷结构、降冰片烷结构、降冰片二烯结构、双环十一烷结构、十氢化萘结构、立方烷结构、篮烷结构、房烷结构等。该脂环结构上可以键合也可以不键合异氰酸酯基以外的取代基。

脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)优选为四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)和3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯(TMI)中的至少一种,更优选为TMXDI或TMI,进一步优选为TMXDI。

在脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)为单异氰酸酯化合物的情况下,通过本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法,能够使2个单异氰酸酯化合物的异氰酸酯基发生脱碳酸缩合反应,生成单碳化二亚胺化合物。

另外,在脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)为多异氰酸酯化合物的情况下,通过本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法,能够使2个多异氰酸酯化合物聚合而生成单碳化二亚胺化合物,并且能够使3个以上的多异氰酸酯化合物聚合而生成聚碳化二亚胺化合物。

在此,单异氰酸酯化合物是指具有1个异氰酸酯基的化合物。多异氰酸酯化合物是指具有2个以上异氰酸酯基的化合物。另外,异氰酸酯化合物这一语句是含有单异氰酸酯化合物和多异氰酸酯化合物的概念。

另外,单碳化二亚胺化合物是指具有1个碳化二亚胺基的化合物。聚碳化二亚胺化合物是指具有2个以上碳化二亚胺基的化合物。另外,碳化二亚胺化合物这一语句是含有单碳化二亚胺化合物和聚碳化二亚胺化合物的概念。

另外,在本实施方式中,碳化二亚胺化合物的聚合度为P是指,在通过异氰酸酯化合物的脱碳酸缩合反应生成碳化二亚胺化合物的情况下,该碳化二亚胺化合物的1分子中生成的碳化二亚胺基的个数P。例如,当P+1个二异氰酸酯化合物聚合而生成具有P个碳化二亚胺基的聚碳化二亚胺化合物时,得到的碳化二亚胺化合物的聚合度为P。另外,即使在P-1个二异氰酸酯化合物与2个单异氰酸酯化合物聚合而生成被末端封闭的具有P个碳化二亚胺基的聚碳化二亚胺化合物的情况下,得到的碳化二亚胺化合物的聚合度也为P。

另外,在本实施方式中,在通过脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的碳化二亚胺化反应而生成的碳化二亚胺化合物中的NCO%是指,得到的碳化二亚胺化合物中的异氰酸酯基(NCO基)的含量(质量%)。该NCO%可以通过实施例中记载的方法测量。

<具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)>

本实施方式中使用的碳化二亚胺化催化剂为具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)。此外,本实施方式中使用的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)在分子中不含磷原子。由此,可以避免在得到的碳化二亚胺化合物中残留有机磷类化合物在作为添加剂使用时与配对材料发生干扰而难以使用的问题或产生将残留的有机磷类化合物除去的麻烦。

相对于脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)100质量份,具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)的添加量为0.01质量份以上即可,没有特别上限,但优选为0.01质量份以上5质量份以下。如果为0.01质量份以上,则碳化二亚胺反应的促进效果优异,另外,如果超过5质量份,则即使再添加,碳化二亚胺反应的促进效果也不会充分提高。从该观点出发,该添加量更优选为0.05-3质量份,进一步优选为0.1-1质量份。

具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)优选为金属醇盐、金属氨基化物和金属羧酸盐中的至少一种,在一个方式中为金属氨基化物。

《金属醇盐》

金属醇盐为碱金属醇盐。

作为碱金属醇盐,优选为下述通式(5)所示的化合物。

M-OR10 (5)

式(5)中,M为碱金属,优选为锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)和钫(Fr)中的至少一种,更优选为锂(Li)、钠(Na)、铯(Cs)和钾(K)中的至少一种,进一步优选为锂(Li)、钠(Na)和钾(K)中的至少一种。

式(5)中,R10优选为碳数1-20的烷基或碳数6-20的芳基,更优选为碳数1-20的烷基,进一步优选为碳数1-10的烷基,更进一步优选为碳数1-6的烷基,更进一步优选为碳数1-4的烷基,更进一步优选为碳数2-4的烷基,更进一步优选为乙基和叔丁基中的至少一种。

作为碱金属醇盐,优选为叔丁醇钾、叔丁醇钠、乙醇钾和乙醇钠中的至少一种,更优选为叔丁醇钾和乙醇钠中的至少一种。

《金属氨基化物》

作为金属氨基化物,优选为氨基化锂、氨基化钠、氨基化钾、氨基化铯等碱金属氨基化物,更优选为氨基化锂,进一步优选为二异丙基氨基锂(LDA)。

《金属羧酸盐》

作为金属羧酸盐,优选为碱金属乙酸盐,更优选为乙酸钾和乙酸铯中的至少一种。

另外,在具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)中,根据碱金属的种类,与该碱金属键合的有机化合物的优选种类不同。

即,该碱金属为锂、钠或钾的情况下,从操作性和稳定性的观点出发,具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)优选为金属醇盐、金属氨基化物和金属羧酸盐中的至少一种,更优选为金属醇盐和金属氨基化物中的至少一种。

另外,该碱金属为铯时,从操作性和稳定性的观点出发,具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)优选为铯醇盐、氨基化铯和羧酸铯中的至少一种,更优选为羧酸铯。

<相转移催化剂(C)>

在所述碳化二亚胺生成工序中,也可以在所述具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)和相转移催化剂(C)的存在下使所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)反应。由此,可以更迅速地得到碳化二亚胺化合物。

在本实施方式中,“相转移催化剂”是指用于使不溶于水的有机化合物与不溶于有机溶剂的化合物反应的试剂,具体而言,是用于使含有叔异氰酸酯基的化合物(A)与具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)高效反应的试剂。

相对于脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)100质量份,相转移催化剂(C)的添加量为0.01质量份以上即可,没有特别上限。如果为0.01质量份以上,则碳化二亚胺反应的促进效果优异,另外,如果为300质量份以上,则即使再添加,碳化二亚胺反应的促进效果也不会充分提高。从该观点出发,该添加量更优选为0.01-300质量份,进一步优选为0.05-200质量份,更进一步优选为0.1-100质量份。另外,在减少相转移催化剂(C)的添加量的情况下,即使为10质量份以下、例如5质量份以下也可以发挥该效果。

对本实施方式中使用的相转移催化剂(C)没有特别限定,但优选为冠醚、季铵盐和聚亚烷基二醇二烷基醚中的至少一种,更优选为冠醚、季铵盐和后述通式(1)表示的化合物中的至少一种。

其中,从提高反应速度的观点出发,更优选冠醚,从经济性的观点出发,更优选季铵盐和聚亚烷基二醇二烷基醚中的至少一种。

《冠醚》

冠醚没有特别限定,可以是由通式(-CH2-CH2-O-)n(n为整数)表示的狭义的冠醚,也可以是构成冠醚的环的氧原子的一部分或全部被硫原子取代的硫杂冠醚,还可以是该氧的一部分或全部被NR(R为取代基)等取代的氮杂冠醚。另外,这些冠醚也可以被修饰。例如,也可以使用没有修饰的狭义的冠醚。

作为冠醚,优选4’-乙酰基苯并-15-冠-5-醚(4’-Acetylbenzo-15-crown 5-Ether)、4’-乙酰基苯并-18-冠-6-醚(4’-Acetylbenzo-18-crown 6-Ether)、4’-氨基苯并-15-冠-5-醚(4’-Aminobenzo-15-crown 5-Ether)、1-氮杂-12-冠-4-醚(1-Aza-12-crown4-Ether)、1-氮杂-15-冠-5-醚(1-Aza-15-crown 5-Ether)、1-氮杂-18-冠-6-醚(1-Aza-18-crown 6-Ether)、苯并-12-冠-4-醚(Benzo-12-crown 4-Ether)、苯并-15-冠-5-醚(Benzo-15-crown 5-Ether)、苯并-18-冠-6-醚(Benzo-18-crown 6-Ether)、双(1,4-亚苯基)-34-冠-10-醚(Bis(1,4-phenylene)-34-crown 10-Ether)、4’-溴代苯并-15-冠-5-醚(4’-Bromobenzo-15-crown 5-Ether)、4’-溴代苯并-18-冠-6-醚(4’-Bromobenzo-18-crown 6-Ether)、4’-羧基苯并-15-冠-5-醚(4’-Carboxybenzo-15-crown 5-Ether)、4’-羧基苯并-18-冠-6-醚(4’-Carboxybenzo-18-crown 6-Ether)、15-冠-4[4-(2,4-二硝基苯基偶氮)苯酚](15-Crown-4[4-(2,4-Dinitrophenylazo)phenol])、18-冠-5[4-(2,4-二硝基苯基偶氮)苯酚](18-Crown-5[4-(2,4-Dinitrophenylazo)phenol])、12-冠-4-醚(12-Crown 4-Ether)、15-冠-5-醚(15-Crown 5-Ether)、18-冠-6-醚(18-Crown 6-Ether)、24-冠-8-醚(24-Crown 8-Ether)、4,10-二氮杂-12-冠-4-醚(4,10-Diaza-12-crown 4-Ether)、4,10-二氮杂-15-冠-5-醚(4,10-Diaza-15-crown 5-Ether)4,13-二氮杂-18-冠-6-醚(4,13-Diaza-18-crown 6-Ether)、二苯并-15-冠-5-醚(Dibenzo-15-crown 5-Ether)、二苯并-18-冠-6-醚(Dibenzo-18-crown 6-Ether)、二苯并-21-冠-7-醚(Dibenzo-21-crown 7-Ether)、二苯并-24-冠-8-醚(Dibenzo-24-crown 8-Ether)、二苯并-30-冠-10-醚(Dibenzo-30-crown 10-Ether)、N,N’-二苄基-4,13-二氮杂-18-冠-6-醚(N,N’-Dibenzyl-4,13-diaza-18-crown 6-Ether)、二环己基并-18-冠-6-醚(Dicyclohexano-18-crown 6-Ether)、4’-甲酰苯并-15-冠-5-醚(4’-Formylbenzo-15-crown 5-Ether)、4’-甲酰苯并-18-冠-6-醚(4’-Formylbenzo-18-crown 6-Ether)、1,4,7,10,13,16-六氮杂环十八烷(1,4,7,10,13,16-Hexaazacyclooctadecane)、1,4,7,10,13,16-六氮环十八烷六盐酸盐(1,4,7,10,13,16-Hexaazacyclooctadecane Hexahydrochloride)、4,7,13,16,21,24-六氧杂-1,10-二氮杂双环[8.8.8]二十六烷(4,7,13,16,21,24-Hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosane)、2-(羟甲基)-12-冠-4-醚(2-(Hydroxymethyl)-12-crown 4-Ether)、2-(羟甲基)-15-冠-5-醚(2-(Hydroxymethyl)-15-crown 5-Ether)、2-(羟甲基)-18-冠-6-醚(2-(Hydroxymethyl)-18-crown 6-Ether)、4’-甲氧羰基苯并-15-冠-5-醚(4’-Methoxycarbonylbenzo-15-crown 5-Ether)、4’-硝基苯并-15-冠-5-醚(4’-Nitrobenzo-15-crown 5-Ether)、4’-硝基苯并-18-冠-6-醚(4’-Nitrobenzo-18-crown 6-Ether)、N-苯基氮杂-15-冠-5-醚(N-Phenylaza-15-crown 5-Ether)、1,4,7,10-四氮杂环十二烷(1,4,7,10-Tetraazacyclododecane)、1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(1,4,7,10-Tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic Acid)、1,4,7,10-四氮杂环十二烷四盐酸盐(1,4,7,10-Tetraazacyclododecane Tetrahydrochloride)、1,4,8,12-四氮杂环十五烷(1,4,8,12-Tetraazacyclopentadecane)、1,4,8,11-四氮杂环十四烷(1,4,8,11-Tetraazacyclotetradecane)、1,4,7,10-四苯基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(1,4,7,10-Tetrabenzyl-1,4,7,10-tetraazacyclododecane)、四乙基-1,4,8,11-四氮杂环十四烷-1,4,8,11-四乙酸酯(Tetraethyl 1,4,8,11-Tetraazacyclotetradecane-1,4,8,11-tetraacetate)、1,4,8,11-四甲基-1,4,8,11-四氮杂环十四烷(1,4,8,11-Tetramethyl-1,4,8,11-Tetraazacyclotetradecane)、1,4,8,11-四硫杂环十四烷(1,4,8,11-Tetrathiacyclotetradecane)、1,5,9-三氮杂环十二烷(1,5,9-Triazacyclododecane)、1,4,7-三氮杂环壬烷(1,4,7-Triazacyclononane)、1,4,7-三氮杂环壬烷三盐酸盐(1,4,7-Triazacyclononane Trihydrochloride)、三叔丁基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸酯(Tri-tert-butyl 1,4,7,10-Tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetate)、三叔丁基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7-三乙酸酯(Tri-tert-butyl1,4,7,10-Tetraazacyclododecane-1,4,7-triacetate)、1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷(NaHCO3稳定化)(1,4,7-Trimethyl-1,4,7-triazacyclononane(stabilized withNaHCO3))、1,4,7-三硫杂环壬烷(1,4,7-Trithiacyclononane)中的至少一种。

其中,更优选为12-冠-4-醚、15-冠-5-醚、18-冠-6-醚和24-冠-8-醚中的至少一种,进一步优选18-冠-6-醚、15-冠-5-醚。

另外,冠醚优选根据具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)中的阳离子的种类适当选择。例如,当阳离子为钾(K)时,优选为18-冠-6-醚,当阳离子为钠(Na)时,优选为15-冠-5-醚。

《季铵盐》

季铵盐没有特别限定,但优选为四丁基溴化铵(Tetrabutylammonium Bromide)、四丁基碘化铵(Tetrabutylammonium Iodide)、四丁基铵·2-乙基己酸盐(Tetrabutylammonium 2-ethylhexanoate)、四丁基硫酸氢铵(TetrabutylammoniumHydrogen Sulphate)、四丁基氯化铵(Tetrabutylammonium Chloride)、四丁基氟化铵三水合物(Tetrabutylammonium fluoride trihydrate)、四丁基硝酸铵(Tetrabutylammoniumnitrate)、四丁基亚硝酸铵(Tetrabutylammonium nitrite)、四丁基乙酸铵(Tetrabutylammonium Acetate)、四丁基三碘化铵(Tetrabutylammonium Triiodide)、四乙基溴化铵(Tetraethylammonium Bromide)、四乙基氯化铵(TetraethylammoniumChloride)、四乙基氟化铵二水合物(Tetraethylammonium fluoride dihydrate)、四丙基溴化铵(Tetrapropylammonium bromide)、四丙基氯化铵(TetrapropylammoniumChloride)、四甲基氯化铵(Tetramethylammonium Chloride)、苄基三乙基氯化铵(Benzyltriethylammonium chloride)、苄基三乙基溴化铵(BenzyltriethylammoniumBromide)、苄基三甲基氯化铵(Benzyltrimethylammonium Chloride)、苄基三甲基溴化铵(Benzyltrimethylammonium Bromide)、苄基三甲基二氯碘酸铵(Benzyltrimethylammonium Dichloroiodate)、苄基三丁基氯化铵(Benzyltributylammonium Chloride)、苄基三丁基溴化铵(BenzyltributylammoniumBromide)、甲基三丁基氯化铵(Methyltributylammonium Chloride)、甲基三丁基溴化铵(Methyltributylammonium Bromide)、甲基三乙基氯化铵(MethyltriethylammoniumChloride)、甲基三乙基溴化铵(Methyltriethylammonium Bromide)、苯基三甲基氯化铵(Phenyltrimethylammonium chloride)、山嵛基三甲基氯化铵(BehentrimoniumChloride)、十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethylammonium Bromide)、十六烷基三甲基氯化铵(Cetyltrimethylammonium Chloride)、十六烷基三甲基硫酸氢铵(Cetyltrimethylammonium Hydrogen Sulphate)、西他氯铵(Cetalkonium Chloride)、西他溴铵(Cetalkonium Bromide)、十六烷基二甲基苄基氯化铵(Cetyldimethylbenzylammonium Chloride)十六烷基二甲基乙基溴化铵(Cetyldimethylethylammonium Bromide)、西曲溴铵(Cetrimide)、二癸基二甲基氯化铵(Didecyldimethylammonium chloride)、十二烷基三甲基氯化铵(Dodecyltrimethylammonium Chloride)、十二烷基三甲基溴化铵(Dodecyltrimethylammonium Bromide)、十四烷基三甲基溴化铵(Myristyltrimethylammonium Bromide)、甲基三辛基氯化铵(MethyltrioctylammoniumChloride)、四正辛基溴化铵(Tetra-n-octylammonium Bromide)、三甲基正辛基溴化铵(Trimethyloctylammoniumbromide)和三辛基甲基溴化铵(Trioctyl methyl ammoniumbromide)中的至少一种。

其中,从获得容易性的观点出发,优选为四丁基铵盐,例如为四丁基铵·2-乙基己酸盐(Tetrabutylammonium 2-ethylhexanoate)。

《聚亚烷基二醇二烷基醚》

聚亚烷基二醇二烷基醚没有特别限定,但优选为下述通式(1)所示的化合物。

[化学式5]

Figure BDA0002673273110000131

式(1)中,X和Y各自独立地为甲基、乙基、丙基、丁基或苯基。R1为碳数2-3的亚烷基。m为2-500的整数,优选为3-300的整数,更优选为4-200的整数。

由式(1)表示的化合物优选为聚氧乙烯二烷基醚和聚氧丙烯二烷基醚中的至少一种。

作为聚氧乙烯二烷基醚,优选为聚氧乙烯二甲醚、聚氧乙烯二***、聚氧乙烯二丙醚、聚氧乙烯二丁醚和聚氧乙烯二苯基醚中的至少一种。

另外,作为聚氧丙烯二烷基醚,优选为聚氧丙烯二甲醚、聚氧丙烯二***、聚氧丙烯二丙醚、聚氧丙烯二丁醚和聚氧丙烯二苯基醚中的至少一种。

从提高含有叔异氰酸酯基的化合物(A)的碳化二亚胺化反应的反应速度的观点出发,聚亚烷基二醇二烷基醚的数均分子量优选为100以上,另外,从操作性、溶解性的观点出发,优选为5000以下。从同样的观点出发,该数均分子量更优选为100-1000,进一步优选为100-800,更进一步优选为200-700,更进一步优选为250-700,更进一步优选为300-600。

<其它成分>

在碳化二亚胺生成工序中,也可以添加上述以外的成分。

例如,可以添加有机溶剂。作为有机溶剂,优选为乙二醇单甲醚乙酸酯(118.13)、二乙二醇二甲醚(134.18)、二丙二醇二甲醚(162.23)、二乙二醇乙基甲基醚(148.20)、二乙二醇异丙基甲基醚(162.23)、二乙二醇二乙基醚(162.23)、二乙二醇丁基甲基醚(176.26)、三丙二醇二甲醚(206.28)、三乙二醇二甲醚(178.23)、二乙二醇二丁基醚(218.34)、三乙二醇丁基甲基醚(220.31)、四乙二醇二甲醚(222.28)等的不具有活性氢基,沸点比合成时的温度高的有机溶剂。由此,在提高碳化二亚胺化反应的反应速度的情况下,调整得到的聚碳化二亚胺的粘度变得容易。另外,括号内的数字表示分子量。

相对于含有叔异氰酸酯基的化合物(A)100质量份,其他成分的添加量优选为200质量份以下,更优选为100质量份以下,进一步优选为10质量份以下。

<反应条件>

在碳化二亚胺生成工序中,反应温度根据脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的种类而适当设定。

该反应温度优选为50℃以上,更优选为80℃以上,进一步优选为100℃以上,另外,在脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的分解温度为X℃的情况下,优选为X℃以下,更优选为X-5℃以下,进一步优选为X-10℃以下。

例如,脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)为四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯中的至少一种时,反应温度优选为80-200℃,更优选为100-190℃,进一步优选为130-180℃。

反应气氛优选为氮气等惰性气体气氛。惰性气体的充入方法可以是流动方式,也可以是充入液体中的鼓泡方式。

[封闭工序]

本实施方式中的碳化二亚胺的制备方法还可以包括:在所述碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中以及生成工序后这三个时间点中的至少一个时间点,使所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)中的异氰酸酯基的一部分与封端剂反应的封闭工序。

通过该封闭工序,可以控制得到的碳化二亚胺化合物的聚合度。

作为封端剂,只要是具有与碳化二亚胺化合物的末端异氰酸酯基反应的官能团的有机化合物即可。作为具有与异氰酸酯基反应的官能团的有机化合物,可以举出:醇、胺、羧酸等具有活性氢的化合物,具有单异氰酸酯基的化合物,后述的由通式(2-1)所示的化合物(D-1),优选为由后述的通式(2-1)所示的化合物(D-1)。

此外,该封闭工序在该碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中及生成工序后这三个时间点中的至少一个时间点实施即可,另外,也可以仅在任意一个时间点实施,例如可以在生成工序前实施。

在该封闭工序中,脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的末端的一部分被封端剂封闭。这样,通过将末端的一部分被封闭的脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)供于碳化二亚胺生成工序,可以制备末端被封闭的碳化二亚胺化合物。另外,可以控制得到的碳化二亚胺化合物的聚合度。另外,作为脂肪族叔异氰酸酯化合物(A),可以使用末端的异氰酸酯基的一部分预先被封闭的脂肪族叔异氰酸酯化合物(A),并且可以省略封闭工序。

<通式(2-1)所表示的化合物(D-1)>

本实施方式中使用的化合物(D-1)由下述通式(2-1)表示。

[化学式6]

式(2-1)中,Z为甲基、乙基、丙基、丁基或苯基。R2为碳数2-3的亚烷基。n为2-500的整数,优选为3-300的整数,更优选为4-200的整数。

式(2-1)所表示的化合物(D-1)优选为聚氧乙烯单烷基醚和聚氧丙烯单烷基醚中的至少一种。

作为聚氧乙烯单烷基醚,优选为聚氧乙烯单甲醚、聚氧乙烯单***、聚氧乙烯单丙醚、聚氧乙烯单丁醚和聚氧乙烯单苯基醚中的至少一种。

另外,作为聚氧丙烯单烷基醚,优选为聚氧丙烯单甲醚、聚氧丙烯单***、聚氧丙烯单丙醚、聚氧丙烯单丁醚和聚氧丙烯单苯基醚中的至少一种。

作为封端剂,使用该化合物(D-1)时,通过脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)中的异氰酸酯基的一部分与化合物(D-1)的羟基的氨基甲酸酯化反应,脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的末端的一部分被封闭。这样,通过将脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的末端的一部分用化合物(D-1)封闭后供于碳化二亚胺生成工序,化合物(D-1)的残基与相转移催化剂同样地作用,碳化二亚胺化反应的反应速度提高。

由该化合物(D-1)对脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的封闭可以在所述碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中以及生成工序后这三个时间点中的至少一个时间点进行,优选在生成工序之前进行。

从提高含有叔异氰酸酯基的化合物(A)的碳化二亚胺化反应的反应速度的观点出发,化合物(D-1)的数均分子量优选为100以上,另外,从操作性、溶解性的观点出发,优选为5000以下。从同样的观点出发,该数均分子量更优选为100-1000,进一步优选为100-800,更进一步优选为200-700,更进一步优选为250-700,更进一步优选为300-600。

化合物(D-1)的添加量可以根据要制备的碳化二亚胺化合物的聚合度适当选择。

但是,从促进碳化二亚胺反应的观点出发,相对于脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)100质量份,化合物(D-1)的添加量优选为0.01质量份以上,更优选为0.1质量份以上,进一步优选为1.0质量份以上。此外,从经济性和确保碳化二亚胺浓度的观点出发,相对于脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)100质量份,化合物(D-1)的添加量优选为200质量份以下,更优选为50质量份以下,进一步优选为5.0质量份以下。

<反应条件>

在封闭工序中,反应温度根据脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的种类而适当设定。

该反应温度优选为50℃以上,更优选为80℃以上,进一步优选为100℃以上,另外,在脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的分解温度为X℃的情况下,优选为X℃以下,更优选为X-5℃以下,进一步优选为X-10℃以下。

另外,根据需要,也可以使用氨基甲酸酯化催化剂,在更低的温度下使其反应。

例如,脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)为四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯中的至少一种时,反应温度优选为80-200℃,更优选为100-190℃,进一步优选为130-180℃。

反应气氛优选为氮气等惰性气体气氛。惰性气体的充入方法可以是流动方式,也可以是充入液体中的鼓泡方式。

[扩链工序]

本实施方式中的碳化二亚胺的制备方法还可以包括:在所述碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中以及生成工序后这三个时间点中的至少一个时间点,使通过所述脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的反应而得到的碳化二亚胺化合物中的异氰酸酯基的一部分与扩链剂反应的扩链工序。但是,也可以不进行该扩链工序。

作为扩链剂,只要是具有两个以上与碳化二亚胺化合物的末端异氰酸酯基反应的官能团的有机化合物即可。作为该有机化合物,优选为具有2个以上羟基的多元醇或具有2个以上氨基的多胺,更优选为二醇或二胺,进一步优选为后述的通式(2-2)所示的化合物(D-2)。

此外,该扩链工序在该碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中和生成工序后这三个时间点中的至少一个时间点实施即可,此外,可以仅在任意一个时间点实施,例如可以在生成工序后实施。

通过该扩链工序,可以控制得到的碳化二亚胺化合物的聚合度。但是,该扩链工序也可以省略。

<通式(2-2)所示的化合物(D-2)>

本实施方式中使用的化合物(D-2)由下述通式(2-2)表示。

[化学式7]

Figure BDA0002673273110000171

式(2-2)中,R3为碳数2-3的亚烷基。p为2-500的整数。

作为扩链剂,使用该化合物(D-2)时,通过脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)中的异氰酸酯基的一部分和扩链剂(D-2)的羟基的氨基甲酸酯化反应,脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的末端的一部分被扩链。像这样末端的一部分被扩链剂(D-2)扩链的含取代基的脂肪族叔异氰酸酯化合物中,化合物(D-2)的残基作为相转移催化剂发挥作用,因此碳化二亚胺化反应的反应速度提高。

化合物(D-2)优选为聚氧乙烯和聚氧丙烯中的至少一种。

通过该化合物(D-2)的扩链,在所述碳化二亚胺生成工序之前、生成工序过程中和生成工序后这三个时间点中的至少一个时间点实施即可,另外,可以仅在任意一个时间点实施,例如可以在生成工序后实施。

从提高含有叔异氰酸酯基的化合物(A)的碳化二亚胺化反应的反应速度的观点出发,化合物(D-2)的数均分子量优选为100以上,另外,从操作性、溶解性的观点出发,优选为5000以下。从同样的观点出发,该数均分子量更优选为100-1000,进一步优选为100-800,更进一步优选为200-700,更进一步优选为250-700,更进一步优选为300-600。

化合物(D-2)的添加量可以根据要制备的碳化二亚胺化合物的聚合度适当选择。

但是,添加化合物(D-2)的情况下,从促进碳化二亚胺反应的观点出发,相对于脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)100质量份,其添加量优选为0.01质量份以上,更优选为0.1质量份以上,进一步优选为1.0质量份以上。此外,从经济性和确保碳化二亚胺浓度的观点出发,相对于脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)100质量份,化合物(D-2)的添加量优选为200质量份以下,更优选为50质量份以下,进一步优选为5.0质量份以下。

<反应条件>

在扩链工序中,反应温度根据脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)的种类而适当设定。反应条件的详细情况与封闭工序的情况相同。

[吸附除去工序]

本实施方式中的碳化二亚胺的制备方法还可以包括:在所述碳化二亚胺生成工序的过程中或之后,优选在所述碳化二亚胺生成工序之后,使用吸附剂(E)将所述具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)吸附除去的吸附除去工序。由此,可以从得到的碳化二亚胺化合物中充分除去所述具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)。但是,该吸附除去工序也可以省略。

有机碱金属化合物(B)与抗氧化剂组合使用时,有时会发生着色,因此有机碱金属化合物(B)在碳化二亚胺化合物中的含量优选为2000质量ppm以下,更优选为1000质量ppm以下,进一步优选为200质量ppm以下。

作为吸附方式,可以是将吸附剂混合到碳化二亚胺化合物中后进行过滤的搅拌混合法、使碳化二亚胺化合物在填充有吸附剂的过滤层中流通的层过滤法,也可以将吸附剂混合到碳化二亚胺化合物中后不进行过滤。

<吸附剂(E)>

作为本实施方式中使用的吸附剂(E),没有特别限定,但优选为合成硅酸铝类吸附剂、合成硅酸镁、酸性阳离子交换树脂、碱性阴离子交换树脂、氧化铝、硅胶类吸附剂、沸石类吸附剂、水滑石类,氧化镁-氧化铝类固溶体、氢氧化铝、氧化镁和氢氧化铝-碳酸氢钠共沉淀物(片钠铝石)中的至少一种,更优选为合成硅酸铝类吸附剂、合成硅酸镁类吸附剂、酸性阳离子交换树脂、碱性阴离子交换树脂、氧化铝、硅胶类吸附剂和沸石类吸附剂中的至少一种。

相对于具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)100质量份,吸附剂(E)的掺合量优选为50-5000质量份,更优选为100-1000质量份,进一步优选为200-1000质量份,进一步优选为400-800质量份。

<碳化二亚胺化合物>

根据本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法,即使在实质上不使用有机磷类化合物作为碳化二亚胺化催化剂的情况下,也能够使脂肪族叔异氰酸酯化合物反应而以高收率制备碳化二亚胺化合物。

通过本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法得到的碳化二亚胺化合物优选为纯度(含量)90重量%以上,并且不含有磷杂环戊烯氧化物类或磷杂环戊烯氧化物类的含量为1质量ppm以下。

在此,纯度(含量)是指在通过本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法得到的产物的有效成分中的碳化二亚胺化合物的含量。此处的有效成分,在该生成物含有溶剂的情况下,是指除去溶剂的成分的总量,在不含有溶剂的情况下,是指该生成物的总量。另外,关于后述的稳定剂和碳化二亚胺组合物也是同样的。

本实施方式的碳化二亚胺化合物可适用于防止树脂的水解。在此,作为树脂,可以举出热塑性聚氨酯等,可以预先添加到作为聚氨酯树脂的原料的二异氰酸酯中进行保存,可以不经过在聚氨酯树脂制备后添加稳定剂的工序而用于含有稳定剂的聚氨酯树脂的制备。

2.稳定剂

本实施方式的稳定剂含有以脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)作为结构单元的碳化二亚胺化合物和碱金属(来自具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)的碱金属),不含有磷杂环戊烯氧化物类或磷杂环戊烯氧化物类的含量为1质量ppm以下。

该稳定剂作为热塑性树脂等各种树脂的稳定剂、水解抑制等是有用的。另外,可以预先添加到作为聚氨酯树脂的原料的二异氰酸酯中进行保存,在不经过向聚氨酯树脂中添加稳定剂的工序而含有稳定剂的聚氨酯树脂的制备中是有用的。这里,对树脂没有特别限定,例如可以举出聚氨酯、热塑性聚氨酯等。

作为该稳定剂中含有的碳化二亚胺化合物的构成单元的脂肪族叔异氰酸酯化合物(A),优选为与上述“1.碳化二亚胺化合物的制备方法”中使用的脂肪族叔异氰酸酯化合物相同的脂肪族叔异氰酸酯化合物。

另外,如上述“1.碳化二亚胺化合物的制备方法”中所记载的一样,碳化二亚胺化合物也可以是被封端剂封闭的化合物。作为该封端剂,优选上述化合物(D-1)。

另外,如上述“1.碳化二亚胺化合物的制备方法”中所记载的一样,碳化二亚胺化合物也可以是通过扩链剂封闭的化合物。作为该扩链剂,优选上述化合物(D-2)。

稳定剂中的以脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)为结构单元的碳化二亚胺化合物的含量(即纯度)优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,更进一步优选为99质量%。

该稳定剂中所含的碱金属优选为锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)和钫(Fr)中的至少一种,更优选为锂(Li)、钠(Na)、铯(Cs)和钾(K)中的至少一种,进一步优选为锂(Li)、钠(Na)和钾(K)中的至少一种。

稳定剂中的碱金属的含量优选为低于2000质量ppm。如果低于2000质量ppm,则可以防止与配对材料发生干扰而导致难以使用的问题。

另外,从制备容易性的观点出发,稳定剂中的碱金属的含量优选为10质量ppm以上,更优选为100质量ppm以上。

稳定剂优选为不含有磷杂环戊烯氧化物类或磷杂环戊烯氧化物类的含量为1质量ppm以下。

由此,可防止磷杂环戊烯氧化物类与配对材料发生干扰而导致使用困难的问题。

该稳定剂还可以含有相转移催化剂(C)。

相对于碳化二亚胺化合物100质量份,稳定剂中的相转移催化剂(C)的含量优选为0.1-10质量份,更优选为0.3-5质量份,进一步优选为0.5-2质量份。如果为10质量份以下,则在作为各种树脂的稳定剂使用时,可以防止发生由相转移催化剂的渗出引起的外观不良、使用时的发粘等不良情况,如果为0.1质量份以上,则目标反应促进效果良好。

该稳定剂可以通过包括上述“1.碳化二亚胺化合物的制备方法”的制备方法来适当地制备。

即,该稳定剂可以仅通过上述“1.碳化二亚胺化合物的制备方法”制备,也可以在其后经过添加其他添加剂等其他工序制备。

3.碳化二亚胺组合物

本实施方式的碳化二亚胺组合物含有以脂肪族叔异氰酸酯化合物(A)作为结构单元的碳化二亚胺化合物和碱金属(来自具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(B)的碱金属),不含有磷杂环戊烯氧化物类或磷杂环戊烯氧化物类的含量为1质量ppm以下。

碳化二亚胺组合物中的各成分与上述稳定剂相同。

4.聚氨酯的制备方法

本实施方式的聚氨酯的制备方法为在稳定剂的存在下,通过使多元醇与二异氰酸酯反应,得到聚氨酯、优选得到热塑性聚氨酯的聚氨酯的制备方法,所述稳定剂含有来自脂肪族叔异氰酸酯化合物的脂肪族叔碳化二亚胺,碱金属的含量低于2000质量ppm。

相对于所述多元醇与所述二异氰酸酯的总量100质量份,来自所述脂肪族叔异氰酸酯化合物的脂肪族叔碳化二亚胺的掺合量优选为0.1-2质量份,更优选为0.5-1质量份。

此外,来自所述脂肪族叔异氰酸酯化合物的脂肪族叔碳化二亚胺以液体形式在优选20-50℃、特别优选25-35℃的温度下以连续式或分批式计量加入。

作为稳定剂,优选使用上述“2.稳定剂”中记载的稳定剂。

本实施方式的另一实施方式的聚氨酯的制备方法为在稳定剂的存在下,通过使多元醇与二异氰酸酯反应,得到聚氨酯、优选得到热塑性聚氨酯的聚氨酯的制备方法,所述稳定剂为通过上述的本实施方式的碳化二亚胺化合物的制备方法制备的碳化二亚胺化合物。

5.酯类树脂组合物

本实施方式的酯类树脂组合物是含有上述碳化二亚胺组合物和酯类树脂的酯类树脂组合物。

相对于所述酯类树脂100质量份,酯类树脂组合物中的碳化二亚胺组合物的含量为0.2-5.0质量份。

根据本实施方式的另一个实施方式的酯类树脂组合物是含有所述稳定剂和酯类树脂的酯类树脂组合物。相对于所述酯类树脂100质量份,酯类树脂组合物中的稳定剂的含量优选为0.2-5.0质量份。

实施例

以下,通过实施例对本发明进行详细说明,但本发明并不限定于此。

另外,以下的实施例中的各评价按照以下所示的方法进行。

(1)红外吸收(IR)光谱测定

使用FTIR-8200PC(株式会社岛津制作所制)。

(2)GPC

RI检测器:RID-6A(株式会社岛津制作所制)

柱:KF-806、KF-804L、KF-804L(昭和电工株式会社制)

展开溶剂:四氢呋喃(THF)1ml/min。

通过聚苯乙烯换算算出数均分子量(Mn)。

(3)NCO%

使用平沼自动滴定装置COM-900(平沼产业株式会社制)、Tit-Station K-900(平沼产业株式会社制),加入已知浓度的二丁胺/甲苯溶液,用盐酸水溶液通过电位差滴定算出。

(4)有无碳化二亚胺化催化剂存在的确认

将二苯基甲烷二异氰酸酯10g和得到的聚碳化二亚胺1g混合,边搅拌边在100℃下加热1小时后,通过红外吸收(IR)光谱测定,确认刚混合后和混合加热后的吸收峰,根据有无来自二苯基甲烷二异氰酸酯的脲酸酯化合物(波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右)的峰产生,有无来自碳化二亚胺化合物(波长2138cm-1左右及波长2112cm-1左右)的峰产生,确认有无碳化二亚胺化催化剂的存在。

(碱金属定量)

碳化二亚胺化合物和稳定剂中含有的碱金属的定量是通过高频电感耦合等离子体(ICP)发光分光分析法,利用下述操作进行定量。

将碳化二亚胺化合物或稳定剂1.00g和超纯水19.00g混合,静置24小时后,使用0.1μm的膜滤器过滤混合水溶液。使用高频电感耦合等离子体(ICP:Inductively CoupledPlasma)发光分光分析装置(产品名:ICPS-8100,(株)岛津制作所)进行这样得到的滤液的元素分析。基于由得到的元素分析的结果和仅由超纯水的测定结果算出的差,通过各碱金属的标准曲线求出碳化二亚胺化合物或稳定剂中的各碱金属原子的含有率。

实施例1

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属(叔丁醇钾)0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测定的结果为3.74%。合成时间(碳化二亚胺化所需的时间)为26小时。

另外,该NCO%的值为3.74%是指,假定11个四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯进行脱碳酸缩合而生成聚合度10的碳化二亚胺化合物(两末端为NCO基)的情况下的碳化二亚胺化合物中的NCO基的含量(质量%)。以该值3.74%为目标值,实施上述反应直至NCO%的测定值达到该目标值。

对得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。

未能确认作为异氰酸酯三聚体的异氰脲酸酯的吸收波长的波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认作为异氰酸酯二聚体的脲二酮的吸收波长的波长1765cm-1左右及波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为1891。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

另外,原料的掺合及合成条件如表1所示,评价结果如表2所示。另外,以下的实施例和对比例也同样如此。

实施例2

将3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯100g和作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属(叔丁醇钾)0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至通过红外吸收(IR)光谱测定而波长2200-2300cm-1的异氰酸酯基的吸收消失(直至NCO%为0%)。合成时间为45小时。对得到的二(3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基)单碳化二亚胺进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为145。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例3

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(乙醇钠)0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测定的结果为3.74%。合成时间为21小时。对得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为1886。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例4

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属(二异丙基氨基锂)0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测量的结果为3.74%。合成时间为10小时。对得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为1899。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例5

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属(乙酸铯)0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测量的结果为3.74%。合成时间为21小时。对得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算数均分子量为1904。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例6

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g、作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(乙酸钾)0.5g和相转移催化剂(18-冠-6-醚)1.0g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测量的结果为3.74%。合成时间为33小时。对得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为1955。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例7

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g、作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g和相转移催化剂(四丁基铵·2-乙基己酸盐)1.0g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测定的结果为3.74%。合成时间为20小时。对得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算数均分子量为1910。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例8

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g、作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g和相转移催化剂(18-冠-6-醚)1.0g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测量的结果为3.74%。合成时间为2小时。对得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为1889。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例9

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g、作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(乙醇钠)0.5g和相转移催化剂(15-冠-5-醚)1.0g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测定的结果为3.74%。合成时间为2小时。对得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为1897。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例10

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g、作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g和相转移催化剂(末端封闭聚乙二醇:聚氧乙烯二甲醚,数均分子量550)1.0g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测定的结果为3.74%的时间点。合成时间为11小时。得到异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)。通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算数均分子量为1922。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例11

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g、作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(乙酸铯)0.5g和相转移催化剂(末端封闭聚乙二醇:聚氧乙烯二甲醚,数均分子量550)1.0g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测定的结果为3.74%的时间点。合成时间为10小时。得到异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)。通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算数均分子量为1931。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例12

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和具有相转移催化剂功能的数均分子量为550的聚氧乙烯单甲醚1.0g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌1小时,使作为聚氧乙烯单甲醚的末端基团的羟基与四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯通过氨基甲酸酯化反应而反应后,加入具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g作为碳化二亚胺化催化剂,进行反应直至NCO%测定的结果为3.66%的时间点。合成时间为11小时。

得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)(其中,该碳化二亚胺的末端的一部分用聚氧乙烯单甲醚封闭)。通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算数均分子量为1924。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例13

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和具有相转移催化剂功能的聚氧乙烯单甲醚(平均分子量550)41g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌1小时,使作为聚氧乙烯单甲醚的末端基团的羟基与四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯通过氨基甲酸酯化反应而反应。(四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯与聚氧乙烯单甲醚的mol比为11:2。)接着,加入作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g并搅拌,进行反应直至通过红外吸收(IR)光谱测定波长2200-2300cm-1的异氰酸酯基的吸收消失。合成时间为8小时。对得到的聚氧乙烯单甲醚末端聚碳化二亚胺(平均聚合度10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为2320。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例14

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和具有相转移催化剂功能的聚氧乙烯单甲醚(平均分子量550)41g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌1小时,使作为聚氧乙烯单甲醚的末端基团的羟基与四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯通过氨基甲酸酯化反应而反应。(四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯与聚氧乙烯单甲醚的mol比为11:2。)接着,加入作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g和相转移催化剂(四丁基铵·2-乙基己酸盐)1.0g并搅拌,进行反应直至通过红外吸收(IR)光谱测定波长2200-2300cm-1的异氰酸酯基的吸收消失。合成时间为4.5小时。对得到的聚氧乙烯单甲醚末端聚碳化二亚胺(平均聚合度10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算数均分子量为2350。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例15

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和具有相转移催化剂功能的聚氧乙烯单甲醚(平均分子量550)41g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌1小时,使作为聚氧乙烯单甲醚的末端基团的羟基与四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯通过氨基甲酸酯化反应而反应。(四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯与聚氧乙烯单甲醚的mol比为11:2。)接着,加入作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g和相转移催化剂(18-冠-6-醚)1.0g并搅拌,进行反应直至通过红外吸收(IR)光谱测定波长2200-2300cm-1的异氰酸酯基的吸收消失。合成时间为4.5小时。对得到的聚氧乙烯单甲醚末端聚碳化二亚胺(平均聚合度10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为2385。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右及波长1411cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

实施例16

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和具有相转移催化剂功能的聚氧乙烯单甲醚(平均分子量550)41g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌1小时,使作为聚氧乙烯单甲醚的末端基团的羟基与四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯通过氨基甲酸酯化反应而反应。(四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯与聚氧乙烯单甲醚的mol比为11:2。)接着,加入作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g和相转移催化剂(四丁基铵·2-乙基己酸盐)1.0g并搅拌,进行反应直至通过红外吸收(IR)光谱测定波长2200-2300cm-1的异氰酸酯基的吸收消失。合成时间为4.5小时。然后,将作为合成硅酸镁类吸附剂的“KYOWAAD 600S”(协和化学公司制:2MgO·6SiO2·mH2O)2.5g加入反应容器,在氮气流下于150℃下搅拌2小时。接着,使用玻璃制抽滤器进行抽滤,得到催化剂吸附后的聚氧乙烯单甲醚末端聚碳化二亚胺(平均聚合度10)。对得到的聚氧乙烯单甲醚末端聚碳化二亚胺(平均聚合度10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为2360。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果确认刚混合后和混合加热后的吸收峰没有变化,确认催化剂被充分除去。

参考例1

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和作为碳化二亚胺化催化剂的磷类化合物3-甲基-1-苯基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,进行反应直至NCO%测量的结果为3.74%。合成时间为26小时。对得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为1896。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于在加热中观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的碳化二亚胺化产生的脱碳酸,通过红外吸收(IR)光谱测定观察到吸收波长为2138cm-1左右和波长为2112cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

参考例2

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和作为碳化二亚胺化催化剂的磷类化合物3-甲基-1-苯基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于195℃下搅拌,进行反应直至NCO%测量的结果为3.74%的时间点。合成时间为12小时。对得到的异氰酸酯末端聚四甲基苯二亚甲基碳化二亚胺(平均聚合度=10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算数均分子量为1020,由此确认在高温下异氰酸酯自身分解,碳化二亚胺化反应没有顺利地进行。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于在加热中观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的碳化二亚胺化产生的脱碳酸,通过红外吸收(IR)光谱测定观察到吸收波长为2138cm-1左右和波长为2112cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

对比例1

将六亚甲基二异氰酸酯(伯异氰酸酯)100g和作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌,在经过3小时的时间点内容物凝胶化。对得到的反应物通过红外吸收(IR)光谱测定进行分析,结果确认到波长2125cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰和波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的异氰脲酸酯基产生的吸收峰。关于GPC测定,由于得到的物质发生凝胶化,因此无法测定。

关于有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在的确认,由于得到的物质发生了凝胶化,因此无法测定。

对比例2

将4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(仲异氰酸酯)100g和作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下进行搅拌,在经过3小时的时间点内容物凝胶化。对得到的反应物通过红外吸收(IR)光谱测定进行分析,结果确认到波长2120cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰和波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的异氰脲酸酯基产生的吸收峰。关于GPC测定,由于得到的物质发生凝胶化,因此无法测定。

关于有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在的确认,由于得到的物质发生了凝胶化,因此无法测定。

对比例3

将异氰酸苯酯100g和作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的有机碱金属化合物(叔丁醇钾)0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于120℃下搅拌,进行反应直至通过红外吸收(IR)光谱测定而波长2200-2300cm-1的异氰酸酯基的吸收消失。合成时间为0.5小时。对得到的反应物通过红外吸收(IR)光谱测定进行分析的结果,未能确认波长2121cm-1左右及波长2102cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰,确认到波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的异氰脲酸酯基产生的吸收峰。得到的物质对于THF溶剂是不溶的,不能通过GPC进行分子量测定。

关于有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在的确认,由于得到的物质不溶于二苯基甲烷二异氰酸酯,因此无法测定。

参考例3

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和聚氧乙烯单甲醚(平均分子量550)41g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌1小时,使作为聚氧乙烯单甲醚的末端基团的羟基与四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯通过氨基甲酸酯化反应而反应。(四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯与聚氧乙烯单甲醚的mol比为11:2。)接着,加入作为碳化二亚胺化催化剂的磷类化合物3-甲基-1-苯基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物0.5g并搅拌,进行反应直至通过红外吸收(IR)光谱测定波长2200-2300cm-1的异氰酸酯基的吸收消失。合成时间为52小时。对得到的聚氧乙烯单甲醚末端聚碳化二亚胺(平均聚合度10)进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。未能确认由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认由其它副产物产生的吸收峰。进一步地,进行GPC的测定,结果聚苯乙烯换算的数均分子量为2377。

对有无碳化二亚胺化催化剂(碱金属)存在进行确认,结果由于在加热中观察到由二苯基甲烷二异氰酸酯的碳化二亚胺化产生的脱碳酸,通过红外吸收(IR)光谱测定观察到吸收波长为2138cm-1左右和波长为2112cm-1左右的吸收峰,确认残留有催化剂。

对比例4

将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯100g和作为碳化二亚胺化催化剂的具有路易斯碱性的碱土金属化合物(乙醇镁)0.5g加入配备有回流管和搅拌器的300ml反应容器中,在氮气流下于175℃下搅拌26小时,测定NCO%,结果为34.20%。

对得到的内容物进行分析,结果通过红外吸收(IR)光谱测定未能确认到波长2118cm-1左右的碳化二亚胺基产生的吸收峰。此外,也未能确认到由异氰脲酸酯产生的吸收波长、波长1710cm-1左右、波长1411cm-1左右的吸收峰,未能确认由脲二酮产生的吸收波长、波长1765cm-1左右、波长1410cm-1左右的吸收峰,以及未能确认到由其它副产物产生的吸收峰。

气相色谱-质谱分析(GC-MS)

对实施例、对比例和参考例中得到的碳化二亚胺化合物,在以下条件下通过气相色谱-质谱(GC-MS)实施定量分析。其结果示于表2。

[GC-MS的测定条件]

柱:HP-5(Agilent公司制、内径0.32mm、膜厚0.25μm、长度30m)

载气:氦气、1.0mL/min

注入条件:250℃、分流比1/50

检测条件:FID方式、220℃

柱温条件:在40℃保持5分钟后,以10℃/分钟升温至350℃

电离模式:EI

离子源温度:230℃

界面温度:350℃

[表1]

表1中的符号如下所述。

TMXDI:四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯

TMI:3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯

HDI:六亚甲基二异氰酸酯

HMDI:4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯

Ph-Iso:异氰酸苯酯

PTB:叔丁醇钾

EtONa:乙醇钠

LDA:二异丙基氨基锂

sAc:乙酸铯

EtOMg:乙醇镁

KAc:乙酸钾

MPO:3-甲基-1-苯基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物

18-冠:18-冠-6-醚

15-冠:15-冠-5-醚

18X:四丁基铵·2-乙基己酸盐

PEG封端:聚氧乙烯二甲醚(数均分子量550)

MP550:数均分子量550的聚氧乙烯单甲醚

600S:2MgO·6SiO2·mH2O

[表2]

根据实施例1-16,能够得到碳化二亚胺化合物,在实施例6-16中,通过使用相转移催化剂(C)或封端剂(D-1),碳化二亚胺化所需的时间变短。

另外,从得到的碳化二亚胺化合物中未检测出二聚体和三聚体。

另一方面,根据对比例1-2,由于掺合了其他异氰酸酯化合物来代替脂肪族叔异氰酸酯化合物(A),因此发生了凝胶化。

根据对比例3,由于掺合了其他异氰酸酯化合物代替脂肪族叔异氰酸酯化合物(A),因此不能得到碳化二亚胺化合物。

根据对比例4,由于掺合了乙醇镁代替有机碱金属化合物(B),因此不能得到碳化二亚胺化合物。

此外,如实施例16,可以通过简单的操作除去催化剂。

实施例17-26

在使聚酯类聚氨酯树脂(Elastollan XNY585N-10(BASF制))溶解于DMF/THF的混合溶液而成的溶液中,添加表3所示的碳化二亚胺化合物至以固体成分(有效成分)换算为表3所示掺合比,得到聚酯类聚氨酯树脂组合物(溶液)。

将该溶液用涂布机IMC-7013型涂布在脱模处理过的PET薄膜上,在80℃下使其干燥5小时,得到100μm的树脂片。将该树脂片制作成宽度10mm、长度70mm的长方形片。

用拉伸试验机(“3365”、Instron公司制)测定该长方形片的拉伸强度。

另外,将所述长方形片设置于高度加速寿命试验装置(“PH-2KT-E”,Espec株式会社制,恒温恒湿器;温度80℃,相对湿度95%)中,进行15天湿热处理。用拉伸试验机测定湿热处理后的长方形片的拉伸强度。

计算湿热处理之前和之后的各长方形片各5片的拉伸强度的平均值,将处理后的拉伸强度的平均值相对于处理前的拉伸强度的平均值作为强度保留率来计算。

其结果示于表3。

对比例5

除了在使聚酯类聚氨酯树脂(Elastollan XNY585N-10(BASF制))溶解于DMF/THF的混合溶液而成的溶液中未添加碳化二亚胺化合物之外,以与实施例17相同方式制作长方形片,供于与实施例17相同方式的试验。

其结果示于表3。

[表3]

表3

Figure BDA0002673273110000371

从表3可知,使用掺合有碳化二亚胺化合物的聚酯类聚氨酯树脂组合物而得到的树脂片的耐水解性优异。

35页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:氯胺酮的前药、其组合物和用途

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类