(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023143830
(43)【公開日】2023-10-06
(54)【発明の名称】HCFO含有イソシアネート反応性組成物、関連するフォーム形成組成物及びフォーム
(51)【国際特許分類】
C08G 18/00 20060101AFI20230928BHJP
C08G 18/18 20060101ALI20230928BHJP
C08G 18/48 20060101ALI20230928BHJP
C08G 18/42 20060101ALI20230928BHJP
C08G 18/40 20060101ALI20230928BHJP
【FI】
C08G18/00 H
C08G18/18
C08G18/48
C08G18/42
C08G18/40 018
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023044646
(22)【出願日】2023-03-20
(31)【優先権主張番号】63/322,743
(32)【優先日】2022-03-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】516284183
【氏名又は名称】コベストロ・エルエルシー
(71)【出願人】
【識別番号】515266223
【氏名又は名称】コベストロ、ドイチュラント、アクチエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】COVESTRO DEUTSCHLAND AG
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マティアス レヴェン
(72)【発明者】
【氏名】サッシャ フレーベル
(72)【発明者】
【氏名】ホセ ガメス
(72)【発明者】
【氏名】ブランドン パークス
(72)【発明者】
【氏名】松村 融
(72)【発明者】
【氏名】ロルフ アルバッハ
【テーマコード(参考)】
4J034
【Fターム(参考)】
4J034BA07
4J034CA02
4J034CA04
4J034CA15
4J034CA16
4J034CA17
4J034CA32
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4J034QC01
4J034RA15
(57)【要約】 (修正有)
【課題】ハイドロクロロフルオロオレフィン(「HCFO」)含有イソシアネート反応性組成物を提供する。
【解決手段】(a)イソシアネート反応性化合物と、(b)ハイドロクロロフルオロオレフィンを含む発泡剤組成物と、(c)第三級アミンオキシドを含む触媒組成物と、を含む、イソシアネート反応性組成物とする。また、そのようなイソシアネート反応性組成物を含むフォーム形成組成物、そのようなフォーム形成組成物を使用して作られた硬質フォーム、及びそのようなフォームを製造する方法も記載され、記載されるものには、そのようなフォームの不連続フォームパネル用途における断熱材としての使用も含まれる。このイソシアネート反応性組成物は、長い貯蔵寿命を示し、貯蔵安定であり、良好な物理的特性を有するフォームを製造することができる。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)イソシアネート反応性化合物と、
(b)ハイドロクロロフルオロオレフィンを含む発泡剤組成物と、
(c)第三級アミンオキシドを含む触媒組成物と、
を含む、イソシアネート反応性組成物。
【請求項2】
前記イソシアネート反応性化合物が、62g/mol~8000g/molの数平均分子量、及び2~6の平均OH官能価を有するポリエーテルポリオールを含む、請求項1に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項3】
前記ポリオールがポリエステルポリオール更に含む、請求項2に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項4】
前記ポリエーテルポリオールが、300Da~1600Daの平均分子量、200mgKOH/g~600mgKOH/gのOH価、及び4~6の官能価を有する糖開始ポリエーテルポリオールを含む、請求項2に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項5】
前記ポリエステルポリオールが、150mgKOH/g~410mgKOH/gのOH価、及び1.5~3の官能価を有する芳香族ポリエステルポリオールを含む、請求項3に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項6】
前記ポリエーテルポリオールが、少なくとも300mgKOH/gのOH価、及び2.5~4の官能価を有するアミン開始ポリエーテルポリオールを含む、請求項2に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項7】
前記イソシアネート反応性化合物が、アミン開始ポリエーテルポリオール、糖開始ポリエーテルポリオール、及び芳香族ポリエステルポリオールを含み、前記アミン開始ポリエーテルポリオールと前記芳香族ポリエステルポリオールとが、前記イソシアネート反応性組成物中に少なくとも1:1の重量比で存在し、前記アミン開始ポリエーテルポリオールと前記糖開始ポリエーテルポリオールとが、前記イソシアネート反応性組成物中に少なくとも0.5:1の重量比で存在する、請求項1に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項8】
前記ハイドロクロロフルオロオレフィンが、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンを含む、請求項1に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項9】
前記1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンが、前記イソシアネート反応性組成物の総重量に対して10重量%~30重量%の量で存在する、請求項8に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項10】
前記発泡剤組成物が、前記イソシアネート反応性組成物の総重量に対して0.5重量%~5.0重量%の量で存在する二酸化炭素発生化学的発泡剤を含む、請求項1に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項11】
前記ハイドロクロロフルオロオレフィンと前記二酸化炭素発生化学的発泡剤とを合わせた量が、前記発泡剤組成物の総重量に対して少なくとも90重量%である、請求項10に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項12】
前記ハイドロクロロフルオロオレフィンと前記二酸化炭素発生化学的発泡剤とが、前記発泡剤組成物中に少なくとも1:1の重量比で存在する、請求項11に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項13】
前記第三級アミンオキシド触媒が以下:
【化1】
(式中、R
1、R
2及びR
3は、それぞれ独立して、一価のアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基若しくは複素環基を表すか、又はR
1、R
2及びR
3の少なくとも2つとN原子とは、環内の他のヘテロ原子の有無にかかわらず、炭素数20までの複素環を形成する)の構造を有する、請求項1に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項14】
前記第三級アミンオキシド触媒が、ジメチルドデシルアミンN-オキシド、ベンジルジメチルアミンN-オキシド、ジメチルテトラデシルアミンN-オキシド、ジエチルヘキサデシルアミンN-オキシド、メチルエチルオクタデシルアミンN-オキシド、トリメチルアミンN-オキシド、トリエチルアミンN-オキシド、ジエチルメチルアミンN-オキシド、ジメチルエチルアミンN-オキシド、トリ-n-プロピルアミンN-オキシド、トリ-n-ブチルアミンN-オキシド、トリ-n-アミルアミンN-オキシド、ジイソプロピルエチルアミンN-オキシド、ジエチルイソプロピルアミンN-オキシド、ジメチル-n-ブチルアミンN-オキシド、ジメチルシクロヘキシルアミンN-オキシド、N-メチルピペリジンN-オキシド、N-エチルピペリジンN-オキシド、N-プロピルピペリジンN-オキシド、N-イソプロピルピペリジンN-オキシド、N-n-ブチルピペリジンN-オキシド、N-イソブチルピペリジンN-オキシド、N-イソアミルピペリジN-オキシド、N-メチル-3-イソプロピルピペリジンN-オキシド、2-メチル-N,3-ジエチルピペリジンN-オキシド、N-メチルモルホリンN-オキシド、N-ヒドロキシエチルモルホリン、N,N-ジメチルエタノールアミンN-オキシド、N,N-ジメチルプロパノールアミンN-オキシド、N,N-ジメチルヘキサノールアミンN-オキシド、N-オキシド、ジイソプロピルエチルアミンN-オキシド、N-エチルモルホリンN-オキシド、N-メチルピロリジンN-オキシド、N,N,N’,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジプロピレントリアミンN-オキシド、N,N’-ジメチルピペラジンN,N’-ジオキシド、N,N’-ジエチルピペラジンN,N’-ジオキシド、N,N’-ジプロピルピペラジンN,N’-ジオキシド、N,N’-ジイソアミルピペラジンN,N’-ジオキシド、トリエチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラメチルトリメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラエチルトリメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラメチルテトラメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N-ジメチルアミノプロピルウレアのN-オキシド、N,N,N’,N’-テトラメチル-ビス-アミノプロピルウレア、ビスジメチルアミノエチルエーテル、ペンタメチルエチレンジアミン、2-[[2-[2-(ジメチルアミノ)エトキシ]エチル]メチルアミノ]-エタノール、N1-[2-[[2-(ジメチルアミノ)エチル]メチルアミノ]エチル]-N1-メチル-1,3-プロパンジアミン、又はそれらの任意の2種以上の混合物、並びにそれらのいずれかの水和物を含む、請求項13に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項15】
前記第三級アミンオキシド触媒が複素環式第三級アミンオキシドを含む、請求項13に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項16】
前記複素環式第三級アミンオキシドがN-アルキルモルホリンオキシドを含む、請求項15に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項17】
前記第三級アミンオキシドがトリメチルアミンN-オキシドを含む、請求項13に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項18】
前記第三級アミンオキシドが、前記イソシアネート反応性組成物の総重量に対して0.01重量%~5重量%の量で存在する、請求項1に記載のイソシアネート反応性組成物。
【請求項19】
(a)ポリイソシアネートと、(b)請求項1に記載のイソシアネート反応性組成物のイソシアネート反応性化合物とを含む反応混合物の反応生成物を含む、硬質フォーム。
【請求項20】
硬質ポリウレタン又はポリウレタン-ポリイソシアヌレートフォームを製造する方法であって、ポリイソシアネートと、請求項1に記載のイソシアネート反応性組成物とを、90~150のイソシアネート指数で混合することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は概して、ハイドロクロロフルオロオレフィン(「HCFO」)含有イソシアネート反応性組成物、そのようなイソシアネート反応性組成物を含むフォーム形成組成物、そのようなフォーム形成組成物を使用して作られた硬質フォーム、及びそのようなフォームのパネル断熱材としての使用を含む、そのようなフォームを製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
独立気泡硬質ポリウレタンフォームは、多くの産業で使用されている。これらは、発泡剤及び触媒の存在下で、ポリイソシアネートとイソシアネート反応性化合物、通常はポリオールとを反応させることによって製造される。このようなフォームは、冷蔵保管装置の構築、及びガレージドアを含むドア等のパネル組立品の構築における断熱媒体としてしばしば使用される。独立気泡硬質フォームの断熱特性は、平均気泡サイズ及び気泡内容物の熱伝導率を含む多くの要因に依存する。
【0003】
クロロフルオロカーボン(CFC)及び含水素クロロフルオロカーボン(HCFC)は、その蒸気熱伝導率が格別低いため、これらのフォームを製造する発泡剤として使用されてきた。しかしながら、それらのオゾン破壊係数はそれらを使用する上での不利点である。ハイドロフルオロカーボン(HFC)等の代替的な発泡剤も使用されるが、これらは温室効果ガスである。ペンタン異性体等の炭化水素も使用されているが、これらは可燃性であり、より低いエネルギー効率を有する。HCFO等のハロゲン化ハイドロオレフィン化合物は、低層大気での化学的不安定性により、地球温暖化係数が低く、オゾン破壊特性がゼロ又はほぼゼロであるため、HFCの代替品として使用されている。
【0004】
断熱性硬質ポリウレタンフォームの製造に使用される配合物、特にパネル組立品の構築に使用される配合物は、水-ポリイソシアネート(ガス形成又は発泡)反応、ポリウレタン(「PUR」)を形成するポリオール-ポリイソシアネート(ゲル化)反応、及び場合によりポリイソシアヌレート(「PIR」)を形成するイソシアネート-イソシアネート三量化反応の相対速度を制御するのに触媒を利用する。ゲル化反応では、イソシアネートがポリオールと反応して、ポリウレタンフォームマトリックスを形成する。三量化反応では、イソシアネートが互いに反応して、イソシアヌレート構造を有する巨大分子(ポリイソシアヌレート)を形成する。発泡反応では、イソシアネートが配合物中の水と反応して、ポリ尿素及び二酸化炭素を形成する。これらの反応が異なる速度で起こる以上は、高品質のフォームを製造するのに、それらのバランスを適切にとる必要がある。例えば、発泡反応がゲル化反応より急速に起こる場合に、反応によって発生したガスは、ポリウレタンマトリックスがそのガスを収容するのに十分な強度になる前に膨張する場合があり、フォームの崩壊が起こる可能性がある。それに対して、ゲル化反応が発泡反応よりも急速に起こる場合に、フォームの気泡は密閉されたままとなり、冷えるにつれてフォームの収縮が引き起こされることとなる。さらに、反応混合物がまだ流動している間にゲル化反応が起こると、気泡が引き伸ばされて、細長い気泡構造が生じる場合がある。このような細長い気泡構造を有するフォームは概して、より不十分な圧縮強度、より不十分な寸法安定性(より大きなフォームの収縮)、より不十分な断熱特性、及びより不十分なフォーム品質(表面空隙及びその他の欠陥に起因する)等のより不十分な物理的特性を示す。
【0005】
結果として、適切なバランスを達成するために、配合物はしばしば、種々の触媒の組合せを利用する。例えば、アミン触媒は水-ポリイソシアネートの発泡反応に対してより大きな影響を与えることが知られているのに対して、有機スズ触媒はポリオール-ポリイソシアネートのゲル化反応に対してより大きな影響を与えることが知られている。
【0006】
満足のいくイソシアネートベースのフォームの製造における発泡剤としての少なくとも幾つかのHCFOの不利点は、不十分な貯蔵寿命である。しばしば、発泡剤をポリオール並びに界面活性剤(複数の場合もある)及び触媒(複数の場合もある)等の他の成分と合わせて、最大数ヶ月間貯蔵することができる、いわゆる「Bサイド」プレミックスを形成した後に、「Aサイド」イソシアネート成分と合わせることで、フォームが形成される。
【0007】
しかしながら、或る特定のHCFOでは、ポリイソシアネートと合わせる前にBサイド組成物が劣化すると、フォームがより低い品質となる可能性があり、フォームの形成の間に崩壊することさえあり得る。不十分なフォーム構造は、或る特定の触媒、特にアミン触媒とこれらのHCFOとが反応する原因となり、それにより発泡剤の部分的な分解、ひいてはシリコーン界面活性剤の不所望な変性が引き起こされて、不十分なフォーム構造及び品質がもたらされると考えられる。
【0008】
この問題に対処するために、HCFOに関するかなり改善された安定性を示し得る或る特定のアミン触媒が特定されている。これらのアミン触媒としては、モルホリン及びイミダゾールが挙げられる。しかしながら、このような触媒には幾らかの不利点がないわけではない。これらの触媒は、比較的高価であることに加えて、弱い触媒である傾向があるため、比較的高い負荷量でそれらを使用する必要があり、これらはコストへの影響を拡大するとともに、フォーム配合者がフォームの流動プロファイル及び品質を最適化する能力を限定する。
【0009】
結果として、前述の弱く高価なアミン触媒をほとんど利用しなくても、例えば流動特性の改善を示すフォーム形成組成物を製造することができる、相安定なHCFO含有イソシアネート反応性組成物を提供することが望まれる。
【発明の概要】
【0010】
或る特定の態様において、本開示はイソシアネート反応性組成物に関する。これらの組成物は、(a)イソシアネート反応性化合物と、(b)ハイドロクロロフルオロオレフィンを含む発泡剤組成物と、(c)第三級アミンオキシドを含む触媒組成物とを含む。
【0011】
本明細書はまた、そのようなイソシアネート反応性組成物を含むフォーム形成組成物、そのようなフォーム形成組成物から製造された硬質ポリウレタンフォーム及びPUR-PIRフォーム、そのような硬質フォームを作る方法、並びにそのような硬質フォームを含む複合物品、並びにそのような硬質フォームを含むパネル断熱材に関する。
【発明を実施するための形態】
【0012】
開示される発明の構造、機能、特性、及び使用の全体的な理解を提供するために、本明細書においては様々な実施態様が記載され、解説される。本明細書に記載及び解説されている様々な実施態様は、非限定的で非網羅的であることが理解される。したがって、本発明は、本明細書に開示される様々な非限定的で非網羅的な実施態様の記載によって限定されない。様々な実施態様に関連して記載される特徴及び特性を、他の実施態様の特徴及び特性と組み合わせることができる。かかる変更形態及び変形形態は、本明細書の範囲内に含まれることが意図されている。したがって、特許請求の範囲を、本明細書に明示的又は本質的に記載されている、或いは明示的又は本質的に支持されている任意の特徴又は特性を列挙するように補正することができる。さらに、本出願人(複数の場合もある)は、先行技術に存在する可能性のある特徴又は特性を積極的に放棄するために特許請求の範囲を補正する権利を留保する。したがって、任意のかかる補正は、米国特許法第112条及び同法第132条(a)の要件に準拠している。本明細書に開示及び説明される様々な実施態様は、本明細書に様々に記載されるような特徴及び特性を含むか、それのみからなるか、又は本質的にそれらのみからなり得る。
【0013】
本明細書において特定される任意の特許、刊行物又は他の開示資料は、特に明記しない限り、その全体が引用することにより本明細書の一部をなすが、組み込まれる資料が既存の定義、記述、又は本明細書に明示的に記載される他の開示資料と矛盾しない場合に限られる。したがって、必要な範囲で、本明細書に記載されている明示的な開示は、引用することにより本明細書の一部をなす矛盾する任意の資料に優先する。引用することにより本明細書の一部をなすと言われているが、本明細書に記載の既存の定義、記述、又は他の開示資料と矛盾する任意の資料又はその一部は、その組み込まれた資料及び既存の開示資料との間で矛盾が生じない範囲でのみ組み込まれる。本出願人(複数の場合もある)は、引用することにより本明細書の一部をなす任意の主題又はその一部を明示的に列挙するために、本明細書を補正する権利を留保する。
【0014】
本明細書において、特に明記されていない限り、全ての数値パラメーターは、「約」という用語によって全ての場合に前置き及び修飾されていると理解されるものとし、数値パラメーターは、パラメーターの数値を決定するために使用される基礎となる測定技術の固有の変動特性を有する。少なくとも、均等論の適用を特許請求の範囲に限定する試みとしてではなく、本明細書に記載されている各数値パラメーターは、少なくとも報告された有効桁数に照らし、通常の丸め手法を適用することにより解釈されるべきである。
【0015】
また、本明細書に列挙されている任意の数値範囲は、列挙されている範囲内に包含される同じ数値精度の全ての部分範囲を含むことを意図している。例えば、「1.0~10.0」の範囲は、列挙されている最小値1.0と列挙されている最大値10.0との間の(及びそれを含む)全ての部分範囲、すなわち、1.0以上の最小値及び10.0以下の最大値を有する部分範囲、例えば、2.4~7.6等を含むことを意図している。本明細書に列挙されている任意の最大数値限定は、そこに包含される全てのより低い数値限定を含むことを意図し、本明細書に列挙されている任意の最小数値限定は、それに包含される全てのより高い数値限定を含むことを意図している。したがって、本出願人(複数の場合もある)は、本明細書に明示的に列挙される範囲内に包含される任意の部分範囲を明示的に列挙するために、特許請求の範囲を含めて本明細書を補正する権利を留保する。かかる範囲はいずれも、任意のかかる部分範囲を明示的に列挙するように補正することが米国特許法第112条及び同法第132条(a)の要件に準拠するように、本明細書に本質的に記載されることを意図している。
【0016】
本明細書において使用される数量を限定しない文法冠詞(grammatical articles "one", "a", "an", and "the")は、特に明記しない限り、「少なくとも1つ」又は「1つ以上」を含むことを意図している。そのため、冠詞は、本明細書において、冠詞の文法上の1つ又は2つ以上(すなわち、「少なくとも1つ」)の目的語を指すために使用される。例として、「成分(a component)」は、1つ以上の成分を意味し、したがって、おそらくは2以上の成分が企図され、記載される実施態様の実施において採用又は使用され得る。さらに、使用に関連して別段の定めがない限り、単数名詞の使用には複数形が含まれ、複数名詞の使用には単数形が含まれる。
【0017】
本明細書において使用される場合に、「官能価」という用語は、記載されている-OH官能性材料1分子当たりに存在する反応性ヒドロキシル基-OHの平均数を指す。ポリウレタンフォームの製造において、ヒドロキシル基は、イソシアネート化合物に付属しているイソシアネート基-NCOと反応する。「ヒドロキシル価」という用語は、反応に利用可能な反応性ヒドロキシル基の数を指し、1グラムのポリオールのヒドロキシル含有量に相当する水酸化カリウムのミリグラム数として表現される(ASTM D4274-16)。「当量」という用語は、化合物の重量をその原子価で割ったものを指す。ポリオールの場合に、当量はイソシアネート基と化合するポリオールの重量であり、ポリオールの分子量をその官能価で割ることによって計算することができる。ポリオールの当量は、56100をポリオールのヒドロキシル価で割ることによって計算することもできる。当量(g/eq)=(56.1×1000)/OH価。
【0018】
本明細書において報告されるそれぞれMn及びMwである数平均分子量及び重量平均分子量の値は、混合床カラム(Agilent PL Gel;SDVB;3ミクロン細孔径:1×Mixed-E+5ミクロン細孔径:2×Mixed-D)で溶離液としてクロロホルムを用いるDIN 55672-1に基づく方法、屈折率(RI)検出、及びポリエチレングリコールによる較正を使用するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって決定され得る。
【0019】
示されるように、本明細書の或る特定の実施態様は、例えば、硬質フォームの製造に有用なイソシアネート反応性組成物に関する。硬質フォームは、"Polyurethanes: Chemistry and Technology, Part II Technology," J. H. Saunders & K. C. Frisch, Interscience Publishers, 1964, page 239に記載されるように、少なくとも0.5:1の圧縮強度対引張強度の比、10%未満の伸び、並びに歪みからの低い回復率及び低い弾性限界を有することを特徴としている。
【0020】
本明細書の硬質フォーム等のフォームは、(a)ポリイソシアネートと、(b)イソシアネート反応性組成物とを含むポリウレタンフォーム形成組成物の反応生成物である。本明細書において使用される場合に、「ポリイソシアネート」という用語は、ジイソシアネート、及びイソシアネート官能価が2を超えるイソシアネートを包含する。
【0021】
既知の有機イソシアネート、変性イソシアネート、又は既知の有機イソシアネートのいずれかから作られたイソシアネート末端プレポリマーのいずれかを使用することができる。適切な有機イソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、及び脂環式ポリイソシアネート、並びにそれらの組合せが挙げられる。有用なイソシアネートとしては、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、2,4-トルエンジイソシアネート、2,6-トルエンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,4-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、ヘキサヒドロトルエンジイソシアネートの異性体、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート及び3,3’-ジメチルジフェニルプロパン-4,4’-ジイソシアネート等のジイソシアネート、2,4,6-トルエントリイソシアネート等のトリイソシアネート、並びに4,4’-ジメチルジフェニルメタン-2,2’,5,5’-テトライソシアネート及びポリメチレンポリフェニル-ポリイソシアネート等のポリイソシアネートが挙げられる。
【0022】
未蒸留ポリイソシアネート又は粗製ポリイソシアネートを使用することもできる。トルエンジアミンの混合物をホスゲン化することによって得られる粗製トルエンジイソシアネート及び粗製ジフェニルメタンジアミンをホスゲン化することによって得られる粗製ジフェニルメタンジイソシアネート(ポリメリックMDI)が適切な粗製ポリイソシアネートの例である。適切な未蒸留ポリイソシアネート又は粗製ポリイソシアネートは米国特許第3,215,652号に開示されている。
【0023】
変性イソシアネートは、ポリイソシアネートの化学反応によって得られる。有用な変性イソシアネートとしては、限定されるものではないが、エステル基、尿素基、ビウレット基、アロファネート基、カルボジイミド基、イソシアヌレート基、ウレトジオン基及び/又はウレタン基を含むイソシアネートが挙げられる。変性イソシアネートの例としては、NCO基を含み、かつ25重量%~35重量%、例えば29重量%~34重量%のNCO含有量を有するプレポリマー、例えばポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオール及びジフェニルメタンジイソシアネートを基礎とするものが挙げられる。
【0024】
或る特定の実施態様において、ポリイソシアネートは、ポリウレタンを架橋させる能力のため、1分子当たり1.8個~3.5個、例えば2.0個~3.1個のイソシアネート部の平均官能価及び25重量%~32重量%のNCO含有量を有するメチレン架橋ポリフェニルポリイソシアネート及び/又はメチレン架橋ポリフェニルポリイソシアネートのプレポリマーを含む。
【0025】
本明細書に記載されるイソシアネート反応性組成物は、イソシアネート反応性化合物、多くの場合2種以上のイソシアネート反応性化合物のブレンドを含む。
【0026】
多くの場合、イソシアネート反応性化合物は、イソシアネート基と反応することができる基を1分子当たり少なくとも2個有する。幾つかの実施態様において、イソシアネート反応性化合物(複数の場合もある)は、このようなイソシアネート反応性基、例えば、NH-基、OH-基、COOH基、又は-SH-基等を平均で1.8個~8個、又は2個~6個有する。そのような適切なイソシアネート反応性化合物としては、例えば、ポリオール、ポリアミン、(ポリ)アミノアルコール及びポリチオールが挙げられる。
【0027】
本明細書のイソシアネート反応性組成物における使用に適したポリアミンとしては、限定されるものではないが、エチレンジアミン、1,2-及び1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,6-ジアミノヘキサン、イソホロンジアミン、2,2,4-及び2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミンの異性体混合物、2-メチルペンタメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、1,3-及び1,4-キシリレンジアミン、α,α,α’,α’-テトラメチル-1,3-及び1,4-キシリレンジアミン、4,4-ジアミノジシクロヘキシルメタン、ジエチルメチルベンゼンジアミン(DETDA)、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジクロロジフェニルメタン(MOCA)、ジメチルエチレンジアミン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4’-ジアミノ-3,5-ジエチル-3’,5’-ジイソプロピルジシクロヘキシルメタン、並びに前述の任意の2種以上の混合物が挙げられる。ポリオキシアルキレンアミン等の高分子ポリアミンも有用である。
【0028】
本明細書のイソシアネート反応性組成物における使用に適したアミノアルコールとしては、限定されるものではないが、N-アミノエチルエタノールアミン、エタノールアミン、3-アミノプロパノール、ネオペンタノールアミン、ジエタノールアミン、及びそれらの任意の2種以上の混合物が挙げられる。
【0029】
本明細書のイソシアネート反応性組成物における使用に適したポリチオールとしては、限定されるものではないが、ジ(2-メルカプトエチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、1,2-ビス((2-メルカプトエチル)チオ)-3-メルカプトプロパン、及びそれらの任意の2種以上の混合物が挙げられる。
【0030】
しかしながら、幾つかの実施態様において、本明細書のイソシアネート反応性組成物中に存在するイソシアネート反応性化合物(複数の場合もある)はポリオールを含む。適切なポリオールとしては、例えば、62g/mol~8000g/mol、例えば90g/mol~5000g/mol、又は幾つかの場合には92g/mol~1000g/molの数平均分子量(Mn)を有するものが挙げられる。単付加ポリオール(single added polyol)の場合、イソシアネート反応性化合物のOH価が該ポリオールのOH価を示す。混合物の場合、平均OH価が示される。幾つかの実施態様において、引用されたポリオールの平均OH官能価は、例えば少なくとも2、例えば、2~6、2.1~4、又は2.2~3等である。
【0031】
本明細書のイソシアネート反応性組成物における使用に適したポリオールとして、例えば、カチオン性開環によるテトラヒドロフランの重合によって得られ得るポリテトラメチレングリコールポリエーテルを含むポリエーテルポリオールが挙げられる。
【0032】
また、スチレンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド及び/又はエピクロロヒドリンの二官能性又は多官能性開始剤分子への付加生成物であるポリエーテルポリオールも適している。有用な開始剤分子の例としては、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブチルジグリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、プロピレングリコール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、スクロース、エチレンジアミン、トルエンジアミン、トリエタノールアミン、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、及びこのようなポリオールとジカルボン酸との低分子量ヒドロキシル含有エステルが挙げられる。
【0033】
本明細書のイソシアネート反応性組成物における使用に適したポリオールとしては、ジオール及び更にはトリオール及びテトラオールと、ジカルボン酸及び更にはトリカルボン酸及びテトラカルボン酸、又はヒドロキシカルボン酸、又はラクトンとの重縮合物等のポリエステルポリオールが挙げられる。ポリエステルの調製には、遊離ポリカルボン酸を使用する代わりに、対応するポリカルボン酸無水物又は対応する低級アルコールのポリカルボン酸エステルを使用することも可能である。有用なジオールの例としては、エチレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール及び異性体、ネオペンチルグリコール又はネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートが挙げられる。トリメチロールプロパン、グリセロール、エリスリトール、ペンタエリスリトール、トリメチロールベンゼン、又はトリスヒドロキシエチルイソシアヌレート等の高官能性ポリオールを使用することもできる。使用され得るポリカルボン酸の例としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、グルタル酸、テトラクロロフタル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、トリアロン酸(trialonic acid)、スベリン酸、コハク酸、2-メチルコハク酸、3,3-ジエチルグルタル酸、2,2-ジメチルコハク酸、ドデカンジオン酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、ダイマー脂肪酸、トリマー脂肪酸、クエン酸、又はトリメリット酸が挙げられる。対応する無水物を酸源として使用することも可能である。さらに、エステル化されるポリオールの平均官能価が少なくとも2であれば、安息香酸及びヘキサンカルボン酸等のモノカルボン酸を用いることも可能である。末端ヒドロキシル基を有するポリエステルポリオールの製造における共反応剤として使用され得るヒドロキシカルボン酸の例としては、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシステアリン酸等が挙げられる。適切なラクトンとしては、例えば、カプロラクトン、ブチロラクトン及びホモログが挙げられる。
【0034】
本明細書のイソシアネート反応性組成物における使用に適したポリオールとしては、ポリカーボネートジオール等のポリカーボネートポリオールも挙げられる。これらは、炭酸ジフェニル、炭酸ジメチル、又はホスゲン等の炭酸誘導体とジオール等のポリオールとの反応によって、又はプロピレンオキシド等のアルキレンオキシドと二酸化炭素の共重合によって得られ得る。このようなジオールの例としては、エチレングリコール、1,2-及び1,3-プロパンジオール、1,3-及び1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2,4-トリメチルペンタン-1,3-ジオール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、ポリブチレングリコール、ビスフェノールA、及び前述のラクトン変性ジオールが挙げられる。また、純粋なポリカーボネートジオールに代えて、又はそれに加えて、ポリエーテルポリカーボネートジオールを使用することもできる。
【0035】
ポリエーテルエステルポリオールも、本明細書のイソシアネート反応性組成物における使用に適している。これらは、エーテル基、エステル基、及びOH基を含む。炭素数12までの有機ジカルボン酸、例えば、いずれも単独で又は混合して使用することができる炭素数4~6の脂肪族ジカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸等は、ポリエーテルエステルポリオールの製造に有用である。適切なジカルボン酸の例としては、スベリン酸、アゼライン酸、デカンジカルボン酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、ピメリン酸及びセバシン酸、グルタル酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、フタル酸、テレフタル酸、及びイソテレフタル酸が挙げられる。使用され得るこれらの酸の誘導体としては、例えば、それらの無水物、また並びに炭素数1~4の低分子量単官能性アルコールとのそれらのジエステル及びモノエステルが挙げられる。前述のような開始剤分子をアルコキシル化して得られるポリエーテルポリオールは、ポリエーテルエステルポリオールの製造に使用される更なる成分である。開始剤分子は少なくとも二官能性であるが、任意に、より高官能性、特に三官能性の開始剤分子を部分的に含んでもよい。適切な開始剤分子の具体例としては、例えば、18g/mol~400g/mol又は62g/mol~200g/molの数平均分子量を有するジオール、例えば、1,2-エタンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンテンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,10-デカンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジトリエチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2-ブテン-1,4-ジオール、及び2-ブチン-1,4-ジオール等、エーテルジオール、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジブチレングリコール、トリブチレングリコール、テトラブチレングリコール、ジヘキシレントリヘキシレングリコール、テトラヘキシレングリコール、及びジエチレングリコール等のアルキレングリコールのオリゴマー混合物等が挙げられる。また、2~8又は3~4の数平均官能価を有するポリオールを用いることもでき、例としては、1,1,1-トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、グリセロール、ソルビタン、及びペンタエリスリトールがあり、また、例えば62g/mol~400g/mol、又は92g/mol~200g/molの平均分子量を有するトリオール又はテトラオール開始ポリエチレンオキシドポリオールを用いることもできる。
【0036】
ポリエーテルエステルポリオールは、有機ジカルボン酸とジオールとの反応によって得られる反応生成物のアルコキシル化によっても製造され得る。使用され得るこれらの酸の誘導体としては、例えば、それらの無水物、例えば無水フタル酸が挙げられる。
【0037】
ヒドロキシル含有オレフィン性不飽和モノマーのフリーラジカル重合、又はヒドロキシル含有オレフィン性不飽和モノマーと任意に他のオレフィン性不飽和モノマーとのフリーラジカル共重合によって得られ得るようなポリアクリレートポリオールも、本明細書のイソシアネート反応性組成物における使用に適している。例としては、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、スチレン、アクリル酸、アクリロニトリル及び/又はメタクリロニトリルが挙げられる。有用なヒドロキシル含有オレフィン性不飽和モノマーとしては、限定されるものではないが、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリル酸にプロピレンオキシドを付加することによって得られ得るヒドロキシプロピルアクリレート異性体混合物、及びメタクリル酸にプロピレンオキシドを付加することによって得られ得るヒドロキシプロピルメタクリレート異性体混合物が挙げられる。末端ヒドロキシル基は保護された形態であってもよい。有用なフリーラジカル開始剤としては、アゾイソブチロニトリル(AIBN)等のアゾ化合物、及びジ-tert-ブチルパーオキシド等の過酸化物が挙げられる。
【0038】
幾つかの実施態様において、イソシアネート反応性組成物は、芳香族ポリエステルポリオールと、脂肪酸トリグリセリド、糖、又は天然グリセリン等の再生可能な材料を組み込むことに由来する再生可能な内容物を含むポリエステル又はポリエーテルポリオールとのブレンドを含む。
【0039】
例えば、幾つかの実施態様において、イソシアネート反応性化合物は、糖開始ポリエーテルポリオールを含む。本明細書において使用される場合に、「糖開始ポリエーテルポリオール」は、少なくとも1種のアルキレンオキシドと、非還元性の糖質又は糖アルコールに基づく1種以上の開始剤を含む1種以上の適切な出発化合物とを適切な触媒の存在下で反応させることによって作製されるポリエーテルポリオールを指す。適切なアルキレンオキシドの例としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、エピクロロヒドリン、又はそれらの任意の2種以上の混合物が挙げられる。適切な糖開始剤の幾つかの例は、スクロース、ソルビトール、キシリトール、及びマルチトール、並びにその他の単糖類、二糖類、三糖類、及び多糖類である。糖開始ポリエーテルポリオールを作製するのに、糖開始剤と組み合わせて他の開始剤化合物がしばしば使用される。糖類を、例えば、水、プロピレングリコール、グリセリン、エチレングリコール、エタノールアミン、ジエチレングリコール等の化合物、又はそれらの任意の2種以上の混合物とともに共開始させることができる。理解されるように、広範な様々な個々の開始剤化合物を互いに組み合わせて使用することが可能であり、その際、個々の開始剤化合物の官能価は本明細書に示される官能価の範囲内にないが、但し、開始剤化合物の混合物の平均官能価は、本明細書に開示される官能価の範囲全体を満たしている。
【0040】
使用され得る適切な触媒の幾つかの例としては、塩基性触媒(例えば、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウム又はメチルイミダゾール等の第三級アミン)及び二重金属シアン化物(DMC)触媒が挙げられる。
【0041】
幾つかの実施態様において、スクロース等の糖を、最初にエチレンオキシドと反応させ、次にプロピレンオキシドと反応させる。幾つかの場合に、エチレンオキシドは、使用されるアルキレンオキシド全体の10重量%~50重量%、例えば20重量%~40重量%の量で使用され、プロピレンオキシドは、使用されるアルキレンオキシド全体の50重量%~90重量%、例えば60重量%~80重量%の量で使用される。幾つかの実施態様において、使用されるアルキレンオキシドの総量は、生成物が300Da~1600Da、例えば440Da~1000Daの平均分子量を有するように選択される。
【0042】
幾つかの実施態様において、糖開始ポリエーテルポリオールは、200mgKOH/g~600mgKOH/g、例えば300mgKOH/g~550mgKOH/g、例えば350mgKOH/g~450mgKOH/g、又は幾つかの場合には450mgKOH/g~500mgKOH/gのOH価、及び4~6、例えば5~6、5.5~6.0、又は5.6~5.9の官能価を有する。
【0043】
幾つかの実施態様において、糖開始ポリエーテルポリオールは、イソシアネート反応性組成物中のポリオールの総重量に対して、10重量%~90重量%、例えば10重量%~50重量%、又は幾つかの場合には10重量%~30重量%若しくは20重量%~30重量%の量で利用される。
【0044】
幾つかの実施態様において、イソシアネート反応性化合物は、芳香族ポリエステルポリオールを含む。適切な芳香族ポリエステルポリオールとしては、例えば、芳香族二酸又は芳香族無水物と適切なグリコール又はトリオールとの反応生成物が挙げられる。例えば、ポリエステルポリオールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、1,3-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、グリセロール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、1,3-ジメチロールシクロヘキサン及び1,4-ジメチロールシクロヘキサン等のグリコール及び/又はトリオール、又はそれらの任意の2種以上の混合物と、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水フタル酸等の芳香族二酸若しくは芳香族無水物、又はそれらの任意の2種以上の混合物との反応生成物であり得る。適切な芳香族ポリエステルポリオールの幾つかの例としては、例えば、Stepanpol(商標)PS 3024及びStepanpol PS 2502A等のStepanpolの商品名でStepan Chemicalから入手可能な化合物、又はTerate(商標)HT-5100及びHT-5500等のTerateの商品名でInvistaから入手可能な化合物、又はIsoexter(商標)TB-265等のIsoexterの商品名でCoimから入手可能な化合物が挙げられる。
【0045】
或る特定の実施態様において、芳香族ポリエステルポリオールは、150mgKOH/g~410mgKOH/g、例えば150mgKOH/g~360mgKOH/g、例えば200mgKOH/g~335mgKOH/g、又は幾つかの場合には200mgKOH/g~250mgKOH/gのOH価、及び1.5~3、例えば1.9~2.5の官能価を有する。
【0046】
幾つかの実施態様において、芳香族ポリエステルポリオールは、イソシアネート反応性組成物中のポリオールの総重量に対して、30重量%~80重量%、例えば30重量%~60重量%、30重量%~50重量%、又は40重量%~50重量%の量で利用される。
【0047】
或る特定の実施態様において、芳香族ポリエステルポリオールと糖開始ポリエーテルポリオールは、イソシアネート反応性組成物において、少なくとも1:1、例えば1:1~8:1、又は幾つかの場合には、1:1~6:1若しくは1:1~4:1若しくは1:1~2:1の重量比で存在する。
【0048】
幾つかの実施態様において、イソシアネート反応性化合物は、芳香族アミン開始又はアルカノールアミン開始ポリエーテルポリオール等のアミン開始ポリエーテルポリオールを含む。本明細書において使用される場合に、「芳香族アミン開始ポリエーテルポリオール」は、トルエンジアミン(「TDA」)等の芳香族アミンを含むH官能性開始剤とアルキレンオキシドとの反応生成物であるポリエーテルポリオールを指す。或る特定の実施態様において、用いられる芳香族アミンは、少なくとも1、例えば1~3又は1~2のアミン官能価を有する。使用され得る適切な芳香族アミンの具体例としては、トルエンをニトロ化してから還元することによって得られる粗TDA;2,3-TDA、3,4-TDA、2,4-TDA、2,6-TDA又はそれらの混合物;アニリン;4,4’-メチレンジアニリン;アニリンとホルムアルデヒドとを当該技術分野で知られている方法により反応させることにより調製されるメチレンジアニリン異性体及びより高分子量のトリアミン又はポリアミンで構成されるメチレン架橋ポリフェニルポリアミンが挙げられる。幾つかの実施態様において、2,3-TDAと3,4-TDAの混合物(一般に「o-TDA」と呼ばれる)が使用される。
【0049】
芳香族アミン開始ポリエーテルポリオールを調製するために、芳香族アミンに加えて、他のH官能性開始剤を用いてもよい。これらの他のH官能性開始剤としては、例えば、水、プロピレングリコール、グリセリン、エチレングリコール、エタノールアミン、ジエチレングリコール、又はそれらの任意の2種以上の混合物が含まれる。理解されるように、様々な個別の開始剤を互いに組み合わせて使用することが可能である。しかしながら、幾つかの実施態様において、芳香族アミンは、芳香族アミン開始ポリエーテルポリオールの製造に使用される主な又は本質的に唯一のH官能性開始剤である。すなわち、これらの実施態様においては、芳香族アミン開始ポリエーテルポリオールの製造に使用されるH官能性開始剤の総重量に対して、芳香族アミンは、50重量%超、例えば少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、又は更には100重量%の量で存在する。
【0050】
芳香族アミン開始ポリエーテルポリオールを製造するために、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、アミレンオキシド、及びそれらの混合物等の種々のアルキレンオキシドのいずれかを使用することができる。アルキレンオキシドは、個別に、次々と添加してブロックを形成することができ、又は混合物として添加してヘテリックポリエーテルを形成することもできる。芳香族アミン開始ポリエーテルポリオールは、第一級ヒドロキシル末端基又は第二級ヒドロキシル末端基のいずれを有していてもよい。幾つかの実施態様において、プロピレンオキシドは、芳香族アミン開始ポリエーテルポリオールの製造に使用される主な又は本質的に唯一のアルキレンオキシドである。すなわち、これらの実施態様においては、芳香族アミン開始ポリエーテルポリオールの製造に使用されるアルキレンオキシドの総重量に対して、プロピレンオキシドは、50重量%超、例えば少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、又は更には100重量%の量で使用される。幾つかの実施態様において、エチレンオキシドが比較的少量で使用される。したがって、これらの実施態様において、エチレンオキシドは、芳香族アミン開始ポリエーテルポリオールの製造に使用されるアルキレンオキシドの総重量に対して、10重量%以下、例えば5重量%以下、1重量%以下、又は幾つかの場合には0重量%の量で存在する。
【0051】
本明細書において使用される場合に、「アルカノールアミン開始ポリエーテルポリオール」は、少なくとも1種のアルキレンオキシドと1種以上のアルカノールアミンを含む1種以上の適切な出発化合物とを適切な触媒の存在下で反応させることによって作製されるポリエーテルポリオールを指す。適切な触媒としては、塩基性触媒(例えば、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウム又はメチルイミダゾール等の第三級アミン)及びDMC触媒が挙げられる。
【0052】
本明細書において使用される場合に、「アルカノールアミン」という用語は、式:
NH2-Z-OH
(式中、Zは、炭素数2~6の直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキレン基、炭素数4~6のシクロアルキレン基、又は炭素数4~6のジアルキレンエーテル基である二価の基を表す)によって表される化合物を指す。ジアルキレンエーテル基は、式:
-R-O-R-
(式中、各Rは、炭素数2又は3の炭化水素基を表す)によって表され得る。
【0053】
アルカノールアミン開始ポリエーテルポリオールの作製に使用され得る適切なアルカノールアミンの具体例としては、モノエタノールアミン、1-アミノ-2-プロパノール、2-アミノ-1-プロパノール、3-アミノ-1-プロパノール、1-(2-アミノエトキシ)エタノール、1-アミノ-2-ブタノール、2-アミノ-3-ブタノール、2-アミノ-2-メチルプロパノール、5-アミノペンタノール、3-アミノ-2,2-ジメチルプロパノール、4-アミノシクロヘキサノール、及びそれらの任意の2種以上の混合物が挙げられる。
【0054】
アルカノールアミン開始ポリエーテルポリオールを作製するのに、アルカノールアミンとアルキレンオキシドとを反応させる。適切なアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、及びエピクロロヒドリン、並びにそれらの任意の2種以上の混合物が挙げられる。
【0055】
幾つかの実施態様において、アミン開始ポリエーテルポリオールは、少なくとも300mgKOH/g、例えば300mgKOH/g~900mgKOH/g、350mgKOH/g~800mgKOH/g、又は幾つかの場合には680mgKOH/g~720mgKOH/gのOH価、及び2.5~4、例えば2.5~3.5の官能価を有する。
【0056】
幾つかの実施態様において、アミン開始ポリエーテルポリオールは、イソシアネート反応性組成物中に存在するイソシアネート反応性化合物の総重量に対して、20重量%~80重量%、例えば20重量%~60重量%、30重量%~50重量%、又は30重量%~40重量%の量で利用される。
【0057】
或る特定の実施態様において、アミン開始ポリエーテルポリオールと芳香族ポリエステルポリオールとは、イソシアネート反応性組成物中に、少なくとも1:1、例えば1:1~8:1、又は幾つかの場合には1:1~6:1若しくは1:5~2.5:1の重量比で存在する。或る特定の実施態様において、アミン開始ポリエーテルポリオールと糖開始ポリエーテルポリオールとは、イソシアネート反応性組成物中に、少なくとも0.5:1、例えば0.5:1~4:1、又は幾つかの場合には1:1~2:1若しくは1:1~1.5:1の重量比で存在する。
【0058】
必要に応じて、イソシアネート反応性化合物ブレンドは、鎖延長剤及び/又は架橋剤等のイソシアネート反応性基を含む追加の化合物、並びに上記に記載されていないより高分子量のポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールを含み得る。鎖延長剤及び/又は架橋剤としては、中でも、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジブチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、及びジエチルトルエンジアミンが挙げられる。或る特定の実施態様において、イソシアネート反応性組成物は、2~4、例えば2~3又は2.5~3.0の重量平均官能価、及び/又は300mgKOH/g~500mgKOH/g、例えば300mgKOH/g~400mgKOH/gの重量平均ヒドロキシル価を有する。
【0059】
或る特定の実施態様において、イソシアネート反応性化合物は、糖開始ポリエーテルポリオール及びアルカノールアミン開始ポリエーテルポリオールの総重量に対して、20重量%未満、10重量%未満、5重量%未満、又は幾つかの場合には1重量%未満のエチレンオキシドを含む。
【0060】
示されるように、本明細書のイソシアネート反応性組成物は、発泡剤組成物を更に含む。発泡剤組成物は、(1)HCFOを含む物理的発泡剤を含む。
【0061】
適切なHCFOとしては、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233zd、E異性体及び/又はZ異性体)、2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233xf)、HCFO1223、1,2-ジクロロ-1,2-ジフルオロエテン(E異性体及び/又はZ異性体)、3,3-ジクロロ-3-フルオロプロペン、2-クロロ-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブテン-2(E異性体及び/又はZ異性体)、2-クロロ-1,1,1,3,4,4,4-ヘプタフルオロブテン-2(E異性体及び/又はZ異性体)が挙げられる。幾つかの実施態様において、HCFOの大気圧での沸点は、少なくとも-25℃、少なくとも-20℃、又は幾つかの場合には少なくとも-19℃で、かつ40℃以下、例えば35℃以下、又は幾つかの場合には33℃以下である。HCFOは、大気圧で、例えば-25℃~40℃、又は-20℃~35℃、又は-19℃~33℃の沸点を有し得る。
【0062】
幾つかの実施態様において、HCFOは、イソシアネート反応性組成物の総重量に対して、少なくとも5重量%、例えば5重量%~30重量%、10重量%~30重量%、15重量%~25重量%、又は18重量%~22重量%の量で利用される。
【0063】
或る特定の実施態様において、イソシアネート反応性組成物は、1種以上の他の物理的発泡剤、例えばCFC、HCFC及び/又はHFC等の他のハロゲン化発泡剤、及び/又はブタン、n-ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン及び/又はイソペンタン(すなわち、2-メチルブタン)等の炭化水素発泡剤を含む。他の実施形態において、イソシアネート反応性組成物は、他の物理的発泡剤、例えばCFC、HCFC及び/又はHFC等の他のハロゲン化発泡剤、及び/又はブタン、n-ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン及び/又はイソペンタン(すなわち、2-メチルブタン)等の炭化水素発泡剤を実質的に又は幾つかの場合には完全に含まない。本明細書において使用される場合に、これらの発泡剤に関して使用される場合の「実質的に含まない」という用語は、発泡剤が、存在するにしても発泡剤組成物の総重量に対して10重量%未満、例えば1重量%未満の量で存在することを意味する。
【0064】
幾つかの実施態様において、イソシアネート反応性組成物は、水及び/又はギ酸ブロックアミン(formate-blocked amines)等の二酸化炭素発生化学的発泡剤を含む。これらの実施態様の幾つかにおいて、水等の二酸化炭素発生化学的発泡剤は、イソシアネート反応性組成物の総重量に対して0.5重量%~5.0重量%、例えば1重量%~4重量%、又は2.0重量%~4.0重量%、又は3.0重量%~4.0重量%の量で利用される。
【0065】
或る特定の実施態様において、発泡剤組成物は、HCFOと、水等の二酸化炭素発生化学的発泡剤とを含み、HCFOと二酸化炭素発生化学的発泡剤とを合わせた量は、発泡剤組成物の総重量に対して少なくとも90重量%、例えば少なくとも95重量%、又は幾つかの場合には少なくとも99重量%である。或る特定の実施態様において、HCFOと二酸化炭素発生化学的発泡剤とは、少なくとも1:1、例えば少なくとも2:1、例えば2:1~10:1、2:1~6:1又は2:1~4:1の重量比で発泡剤組成物中に存在する。
【0066】
必要に応じて、発泡剤組成物は、他の物理的発泡剤、例えば(a)ペンタフルオロプロパン、テトラフルオロプロペン、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン、1,2,3,3-テトラフルオロプロペン、トリフルオロプロペン、テトラフルオロブテン、ペンタフルオロブテン、ヘキサフルオロブテン、ヘプタフルオロブテン、ヘプタフルオロペンテン、オクタフルオロペンテン、及びノナフルオロペンテン等の他のハイドロフルオロオレフィン(HFO)、(b)ハイドロフルオロカーボン、(c)ペンタン異性体及びブタン異性体のいずれか等の炭化水素、(d)ハイドロフルオロエーテル(HFE)、(e)C1~C5アルコール及びそれらのギ酸とのエステル、C1~C4アルデヒド、C1~C4ケトン、C1~C4エーテル、C3~C7アセタール及びジエーテル並びに二酸化炭素を含み得る。そのような発泡剤の具体例は、米国特許出願公開第2014/0371338号の[0051]及び[0053]に記載されており、その引用部分は、引用することにより本明細書の一部をなす。
【0067】
幾つかの実施態様において、イソシアネート反応性組成物はまた、界面活性剤を含む。有機ケイ素化合物、例えばポリシロキサン-ポリアルキレン-ブロックコポリマー、例えばポリエーテル変性ポリシロキサンを含むあらゆる適切な界面活性剤を使用することができる。他の有用な界面活性剤としては、長鎖アルコールのポリエチレングリコールエーテル、長鎖アルキル酸硫酸エステル、アルキルスルホン酸エステル又はアルキルアリールスルホン酸の第三級アミン塩又はアルカノールアミン塩が挙げられる。そのような界面活性剤は、発泡反応混合物を崩壊及び大きくて不均一な気泡の形成から安定化するのに十分な量で使用される。幾つかの実施態様において、界面活性剤は、イソシアネート反応性組成物の総重量に対して0.2重量%~5.0重量%、例えば1重量%~3重量%の量で利用される。
【0068】
先に示したように、イソシアネート反応性組成物は、第三級アミンオキシド触媒を更に含む。理解されるように、第三級アミン触媒は、水-ポリイソシアネート発泡反応に対してより大きな効果を有することから、「発泡触媒」として知られている。
【0069】
本明細書の発明における使用に適した第三級アミンオキシド触媒としては、以下の構造(I):
【化1】
(式中、R
1、R
2及びR
3は、それぞれ独立して、一価のアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基若しくは複素環基を表すか、又は上記式のR
1、R
2及びR
3の少なくとも2つとN原子とは、酸素等の環内の他のヘテロ原子の有無にかかわらず、炭素数20までの複素環を形成する)を有するものが挙げられる。
【0070】
適切なアルキル基の例としては、炭素数1~22、例えば2~8又は2~4のもの、例えば、エチル、オクチル、及びオクタデシル等が挙げられる。シクロアルキル基の例としては、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、及びシクロドデシルが挙げられる。ベンジルは適切なアラルキル基である。複素環基は、環内に5個又は6個の原子を有し、そのうちの1個は窒素であり、その他は炭素であり、任意に他の1個の原子で置換することができ、その例はモルホリニル基、ピペリジニル基、アザシクロヘキサニル基、及びピロリジニル基である。上記式の適切な第三級アミンオキシドの具体例としては、トリエチルアミンN-オキシドである。
【0071】
しかしながら、幾つかの実施態様において、第三級アミンオキシドは、N-アルキルピペリジン、N-アルキルモルホリン、N-アルキルピロリジン、及び/又はN,N’-ジアルキルピペラジンのN,N’-ジオキシド等の複素環式第三級アミンオキシドである。
【0072】
本明細書の発明における使用に適した第三級アミンオキシド触媒の幾つかの具体例は、ジメチルドデシルアミンN-オキシド、ベンジルジメチルアミンN-オキシド、ジメチルテトラデシルアミンN-オキシド、ジエチルヘキサデシルアミンN-オキシド、メチルエチルオクタデシルアミンN-オキシド、トリメチルアミンN-オキシド、トリエチルアミンN-オキシド、ジエチルメチルアミンN-オキシド、ジメチルエチルアミンN-オキシド、トリ-n-プロピルアミンN-オキシド、トリ-n-ブチルアミンN-オキシド、トリ-n-アミルアミンN-オキシド、ジイソプロピルエチルアミンN-オキシド、ジエチルイソプロピルアミンN-オキシド、ジメチル-n-ブチルアミンN-オキシド、ジメチルシクロヘキシルアミンN-オキシド、N-メチルピペリジンN-オキシド、N-エチルピペリジンN-オキシド、N-プロピルピペリジンN-オキシド、N-イソプロピルピペリジンN-オキシド、N-n-ブチルピペリジンN-オキシド、N-イソブチルピペリジンN-オキシド、N-イソアミルピペリジンN-オキシド、N-メチル-3-イソプロピルピペリジンN-オキシド、2-メチル-N,3-ジエチルピペリジンN-オキシド、N-メチルモルホリンN-オキシド、N-ヒドロキシエチルモルホリン、N,N-ジメチルエタノールアミンN-オキシド、N,N-ジメチルプロパノールアミンN-オキシド、N,N-ジメチルヘキサノールアミンN-オキシド、N-オキシド、ジイソプロピルエチルアミンN-オキシド、N-エチルモルホリンN-オキシド、N-メチルピロリジンN-オキシド、N,N,N’,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジプロピレントリアミンN-オキシド、N,N’-ジメチルピペラジンN,N’-ジオキシド、N,N’-ジエチルピペラジンN,N’-ジオキシド、N,N’-ジプロピルピペラジンN,N’-ジオキシド、N,N’-ジイソアミルピペラジンN,N’-ジオキシド、トリエチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラメチルトリメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラエチルトリメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラメチルテトラメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N-ジメチルアミノプロピルウレアのN-オキシド、N,N,N’,N’-テトラメチル-ビス-アミノプロピルウレア、ビスジメチルアミノエチルエーテル、ペンタメチルエチレンジアミン、2-[[2-[2-(ジメチルアミノ)エトキシ]エチル]メチルアミノ]-エタノール、N1-[2-[[2-(ジメチルアミノ)エチル]メチルアミノ]エチル]-N1-メチル-1,3-プロパンジアミン、及びそれぞれの水和物を含むそれらの任意の2種以上の混合物である。
【0073】
幾つかの実施態様において、第三級アミンオキシドは、ピリジンN-オキシド、キノリンN-オキシド、及びイソキノリンN-オキシド等の芳香族第三級アミンオキシド、例えば、炭素数5~18の芳香族第三級アミンオキシド等を含み得る。適切な芳香族第三級アミンオキシドの具体例は、ピリジンN-オキシド、3-クロロピリジンN-オキシド、3,5-ジブロモピリジンN-オキシド、4-メチルピリジンN-オキシド、3-エチルピリジンN-オキシド、2-メチルピリジンN-オキシド、4-tert-ブチルピリジンN-オキシド、3-フェニルピリジンN-オキシド、3-(p-イソプロピル)ベンジルピリジンN-オキシド、4-p-イソプロピルフェネチルピリジンN-オキシド、4-p-メトキシフェネチルピリジンN-オキシド、3-ベンズヒドリルピリジンN-オキシド、キノリンN-オキシド、8-クロロキノリンN-オキシド、4-ブロモキノリンN-オキシド、3-メチルキノリンN-オキシド、4-エチルキノリンN-オキシド、7-イソプロピルキノリンN-オキシド、5,6-ベンゾキノリンN-オキシド、6-クロロ-4-メチルキノリンN-オキシド、イソキノリンN-オキシド、8-クロロイソキノリンN-オキシド、4-ブロモイソキノリンN-オキシド、6-メチルイソキノリンN-オキシド、及びそれらの任意の2種以上の混合物である。
【0074】
当然のことながら、幾つかの実施態様において、芳香族第三級アミンオキシドと(環状)脂肪族第三級アミンオキシドとのブレンドを使用してもよい。
【0075】
幾つかの実施態様において、第三級アミンオキシドは、2個以上の官能基、例えば、2個以上のアミンオキシド基、又は1個以上のアミンオキシド基を1個以上の他の官能基、例えばアミン基及び/又はヒドロキシル基等と組み合わせて含むことができ、その結果、それ自体が鎖延長剤(2個の官能基)又は架橋剤(少なくとも3個の官能基)として作用し得る。
【0076】
或る特定の実施態様において、第三級アミンオキシドは、イソシアネート反応性組成物の総重量に対して、0.01重量%~5重量%、例えば1重量%~4重量%、又は2重量%~4重量%の量で存在する。
【0077】
幾つかの実施態様において、本明細書のイソシアネート反応性組成物は、前述の第三級アミンオキシドに加えて、他の第三級アミン触媒等の他の触媒を含み得る。このような適切な第三級アミン触媒としては、中でも、例えば、トリエチレンジアミン(TEDA)、ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、及びジメチルエタノールアミン(DMEA)、テトラメチルブタンジアミン(TMBDA)、及びN-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン、ビス-(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N-エチルモルホリン、トリエチルアミン(TEA)、及びベンジルジメチルアミン(BDMA)が挙げられる。
【0078】
幾つかの実施態様において、イソシアネート反応性組成物は、酸素を含むが上述した第三級アミンオキシドではない第三級アミン触媒を含み得る。このような酸素含有第三級アミン触媒は、アルカノールアミン、エーテルアミン等のエーテル基及び/又はヒドロキシル基を含有するアミン、又はN-アルキル置換モルホリン等のモルホリン基含有触媒が挙げられる。適切なこのような酸素含有アミン触媒としては、以下の化学構造(II):
R1R2N(CH2)2X(CH2)2Y (II)
(式中、同一又は異なってもよいR1及びR2は、それぞれメチル等のC1~C6のアルキル基、及び/又は-CH2CH2OH又はCH2CH(CH3)OH等のアルカノール基であり、Xは、O又はNR3及び/又はOHであり、ここでR3は、メチル等のC1~C6アルキル基、又は-CH2CH2OH若しくはCH2-CH(CH3)OH等のアルカノール基であり、Yは、OH又はNR4R5であり、ここで同一又は異なってもよいR4及びR5は、それぞれメチル等のC1~C6アルキル基、及び/又は-CH2CH2OH又は-CH2CH(CH3)OH等のアルカノール基であり、ただし、化合物は、少なくとも1つのエーテル基及び/又はヒドロキシル基を含む)に対応する構造化合物のものが挙げられる。
【0079】
このような酸素含有アミン触媒の具体例としては、限定されるものではないが、ビス-(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N-ジメチルエタノールアミン、N-エチルモルホリン、N-メチルモルホリン、N,N,N’-トリメチル-N’-ヒドロキシエチル-ビスアミノエチルエーテル、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン、N,N-ビス(3-ジメチルアミノプロピル)-N-イソプロパノールアミン、2-(2-ジメチルアミノエトキシ)エタノール、N,N,N’-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、及び2,2’-ジモルホリノジエチルエーテル、並びにそれらの任意の2種以上の混合物である。
【0080】
本明細書のイソシアネート反応性組成物における使用に適したアミン触媒としては、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン、N,N-ビス(3-ジメチルアミノプロピル)-N-イソプロパノールアミン、1,3-プロパンジアミン、N’-(3-ジメチルアミノ)プロピル-N,N-ジメチル-,トリエチレンジアミン、1,2-ジメチルイミダゾール、1,3-プロパンジアミン、N’-(3-(ジメチルアミノ)プロピル)-N,N-ジメチル-,N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサンジアミン、N,N’’,N’’-トリメチルアミノエチルピペラジン、1-メチル-4-(2-ジメチルアミノエチル)ピペラジン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、ビス(N,N-ジメチルアミノエチル)エーテル(BDMAFE)、1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(DABCO)、2-((2-ジメチルアミノエトキシ)-エチルメチル-アミノ)エタノール、1-(ビス(3-ジメチルアミノ)-プロピル)アミノ-2-プロパノール、N,N’,N’’-トリス(3-ジメチルアミノ-プロピル)ヘキサヒドロトリアジン、1,3,5-トリス(3-(ジメチルアミノ)プロピル-ヘキサヒドロ-s-トリアジン、ジモルホリノジエチルエーテル(DMDEE)、N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N’-ジエチルピペラジン、ジシクロヘキシルメチルアミン、エチルジイソプロピルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルイソプロピルアミン、メチルイソプロピルベンジルアミン、メチルシクロペンチルベンジルアミン、イソプロピル-sec-ブチル-トリフルオロエチルアミン、ジエチル-(α-フェニルエチル)アミン、トリ-n-プロピルアミン、ジシクロヘキシルアミン、t-ブチルイソプロピルアミン、ジ-t-ブチルアミン、シクロヘキシル-t-ブチルアミン、ジ-sec-ブチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジ-(α-トリフルオロメチルエチル)アミン、ジ-(α-フェニルエチル)アミン、トリフェニルメチルアミン、及び1,1-ジエチル-n-プロピルアミンが挙げられる。
【0081】
幾つかの実施態様において、本明細書の或る特定のイソシアネート反応性組成物に使用される非アミンオキシドアミン触媒は、モルホリン、イミダゾール、又はエーテル含有化合物、例えば、ジモルホリノジエチルエーテル、N-エチルモルホリン、N-メチルモルホリン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、イミダゾール、n-メチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、ジモルホリノジメチルエーテル、N,N,N’,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジエチレントリアミン及びビス(ジエチルアミノエチル)エーテル、ビス(ジメチルアミノプロピル)エーテル、ジメチルピペラジン、ジエチルアミノプロピルアミン、エチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、イソプロピルアミノエタノール、ブチルアミノエタノール、ジブチルアミノエタノール、ブチルジエタノールアミン、tert-ブチルアミノエタノール、ジエチルヒドロキシルアミン、並びにそれらの組合せを含む。
【0082】
しかしながら、本明細書のイソシアネート反応性組成物の幾つかの実施態様においては、第三級アミンオキシド触媒がイソシアネート反応性組成物中に存在する唯一のアミン触媒であってもよい。また、任意の非アミンオキシドアミン触媒を比較的少量使用しても、水-ポリイソシアネート発泡反応の反応性が望ましいレベルに達する場合もある。例えば、幾つかの実施態様において、モルホリン及び/又はイミダゾール等の非アミンオキシドアミン触媒は、イソシアネート反応性組成物の総重量に対して、2重量%未満、例えば、0.01重量%~1.9重量%、0.01重量%~1.0重量%、又は更には0.01重量%~0.5重量%の量で存在する。
【0083】
さらに、幾つかの実施態様において、イソシアネート反応性組成物は、ポリオールとポリイソシアネートとの間の反応を触媒する有機金属触媒(例えば、ジラウリン酸ジブチルスズ、二酢酸ジブチルスズ、オクタン酸第一スズ、オクタン酸カリウム、酢酸カリウム、及び乳酸カリウム)等のゲル化触媒を実質的に又は幾つかの場合には完全に含まない場合がある。本明細書において使用される場合に、触媒の不存在に関して使用される場合の「実質的に含まない」という用語は、触媒が、イソシアネート反応性組成物の総重量に対して0.1重量%以下の量で存在することを意味する。
【0084】
或る特定の実施態様において、イソシアネート反応性組成物は、それ自体がアミン触媒であっても又はなくてもよい三量化触媒を更に含む。理解されるように、三量化触媒は、ポリイソシアネートからのイソシアヌレート基の形成を触媒する材料である。すなわち、イソシアネートが互いに反応して、イソシアヌレート構造を有する巨大分子(ポリイソシアヌレート)を形成することができる。ウレタンを形成するイソシアネートとポリオールとの反応、及びイソシアヌレートを形成するイソシアネートとイソシアネートとの反応(単独重合)を同時に又は交互に行うことで、ウレタン及びイソシアヌレートを有する巨大分子を形成することができる。
【0085】
様々な三量化触媒が適切であり得る。しかしながら、幾つかの実施態様において、三量化触媒は、第四級アンモニウムカルボキシレート等の第四級アンモニウム塩を含む。有用な第四級アンモニウムカルボキシレートとしては、例えば、(2-ヒドロキシプロピル)トリメチルアンモニウム2-エチルヘキサノエート(Evonik Industries製のDabco(商標)TMR)及び(2-ヒドロキシプロピル)トリメチルアンモニウムホルメート(Evonik Industries製のDabco(商標)TMR-2)が挙げられる。幾つかの実施態様において、三量化触媒は、イソシアネート反応性組成物中に、イソシアネート反応性組成物の総重量に対して0.25重量%~3.0重量%、例えば0.25重量%~1重量%の量で存在する。
【0086】
本明細書の組成物に含まれる得る追加の材料としては、顔料、着色剤、充填剤、酸化防止剤、難燃剤、及び安定剤が挙げられる。例示的な難燃剤としては、限定されるものではないが、反応性臭素系化合物、並びに限定されるものではないがトリ(2-クロロエチル)ホスフェート(TECP)、トリ(1,3-ジクロロ-2-プロピル)ホスフェート、トリ(1-クロロ-2-プロピル)ホスフェート(TCPP)、及びジメチルプロピルホスフェート(DMPP)を含む塩素化リン酸エステルが挙げられる。
【0087】
本明細書はまた、ポリウレタンフォーム及びポリウレタン-ポリイソシアヌレート(「PUR-PIR」)フォーム等の硬質フォームを製造する方法に関する。このような方法では、ポリイソシアネートと上記の種類のイソシアネート反応性組成物とが反応される。幾つかの実施態様において、イソシアネート官能性成分及びイソシアネート反応性組成物は、90~150、例えば120~150のイソシアネート指数で混合される。
【0088】
或る特定の実施態様において、イソシアネート反応性組成物のポリオールとポリイソシアネートとが発泡剤組成物、触媒組成物、界面活性剤、及び任意の他の成分の存在下で反応される。硬質フォームは、イソシアネート反応性組成物の全ての成分を相安定混合物中で一緒にブレンドした後に、これを適切な比率でポリイソシアネートと混合することによって作製され得る。代替的には、界面活性剤等の1種以上の成分をポリイソシアネートと合わせた後に、それをイソシアネート反応性成分と混合することができる。他の可能な実施態様は、イソシアネート反応性成分及びポリイソシアネートと一緒に、別個の流れとして1種以上の成分を添加することを含むこととなる。本明細書において使用される場合に、相安定という用語は、イソシアネート反応性組成物が約70゜F(すなわち21℃)で7日間貯蔵したときに分離しないことを意味する。
【0089】
多くの発泡機は、2種の成分のみを適切な比率で調整して混合するように設計されている。これらの発泡機を使用するために、ポリイソシアネートを除く全ての成分のプレミックスが有利に使用され得る。二成分法(成分A:ポリイソシアネート並びに成分B:典型的にはポリオール、発泡剤、水、触媒、及び界面活性剤を含むイソシアネート反応性組成物)によれば、これらの成分は、適切な比率で5℃~50℃、例えば15℃~35℃の温度で混合され、20℃~70℃、例えば35℃~60℃の範囲内に制御された温度を有する型内に射出又は注入され得る。その後に、混合物は膨張して、硬質ポリウレタンフォームが空洞を満たす。これはフォーム形成混合物を形成する反応成分の計量及び混合を単純化するが、イソシアネート反応性組成物が相安定である必要がある。
【0090】
代替的には、硬質ポリウレタンフォームはまた、いわゆる「擬プレポリマー」法によって作製され得る。この方法では、ポリオールの一部とポリイソシアネート成分とが、ウレタン形成触媒の不存在下で、反応生成物中にプレポリマーに対して10%~35%の遊離イソシアネート基がもたらされるような割合にて反応される。フォームを作製するために、ポリオールの残りの部分を添加し、これらの成分を発泡剤並びに触媒及び界面活性剤等の他の適切な添加剤の存在下で一緒に反応させる。他の添加剤をイソシアネートプレポリマー若しくは残りのポリオールのいずれか又はその両方に添加した後に、これらの成分を混合し、それにより反応の終わりに硬質フォームが得られる。
【0091】
さらに、硬質フォームは、任意のよく知られた発泡装置を使用するワンショット法又は擬プレポリマー法によって回分法又は連続法で作製され得る。硬質フォームは、スラブ材、成形物、キャビティ充填物、吹き付けフォーム、気泡フォーム(frothed foam)、又は表面材基材としてハードボード、石膏ボード、プラスチック、紙若しくは金属等の他の材料を有するラミネートの形で製造され得る。
【0092】
独立気泡断熱フォームの場合は、発泡剤を気泡中に保持して、断熱材料、すなわち硬質フォームの低い熱伝導率を維持することが目的である。したがって、フォーム中の高い独立気泡含有量が望まれる。本明細書の実施態様に従って製造されたフォームは、ASTM D6226-15に従って測定される80%超、典型的には85%超、又は88%超の独立気泡含有量を有する。さらに、本明細書の様々な実施態様に従って製造されたフォームが許容可能な断熱特性を有し得ること、すなわち、フォームが、ASTM C518-15に従って測定される2インチの厚さのパネルのコアからのフォームついて35゜F(2℃)で測定された0.125BTU・in/h・ft2・゜F未満の熱伝導率及び75゜F(24℃)で測定された0.140BTU・in/h・ft2・゜F未満の熱伝導率を有し得ることが理論付けられている。
【0093】
本明細書はまた、断熱のための本明細書に記載される硬質フォームの使用に関する。すなわち、本明細書の硬質フォームは、冷蔵装置での断熱材料として使用され得る。それというのも、本明細書に記載される良好な断熱性及び他の特性の組合せがこの場合に特に適切であるからである。本発明による硬質フォームは、例えば、複合要素における中間層として、又は冷蔵庫及び冷凍庫又は冷蔵トレーラーの中空空間を充填するために使用され得る。本発明によるフォームはまた、建設産業において又は長距離加熱配管及び容器の断熱のために使用され得る。
【0094】
したがって、本明細書はまた、1つ以上の表面材基材の間に挟み込まれた本明細書に開示される硬質フォームを含む複合物品に関する。或る特定の実施態様において、表面材基材は、プラスチック(例えば、連続的双方向ガラス繊維で強化されたポリプロピレン樹脂又は繊維ガラス強化ポリエステルコポリマー)、紙、木材、又は金属であり得る。例えば、或る特定の実施態様において、複合物品は、外部の金属外板と内部のプラスチックライナーとを備えた冷蔵庫、冷凍庫、又は冷却器等の冷蔵装置であり得る。或る特定の実施態様において、冷蔵装置はトレーラーであり得て、複合物品は本明細書に記載されるように製造されたフォームをトレーラー床用のサンドイッチ複合材に含み得る。
【0095】
驚くべきことに、本明細書に記載されるイソシアネート反応性組成物は、貯蔵寿命及び流動特性の特に望ましい組合せを示すことができることが分かった。具体的には、本明細書に記載されるイソシアネート反応性組成物は、相安定であり、長い貯蔵寿命を有することができる。ここで、イソシアネート反応性組成物の貯蔵寿命が「長い」と記載されている場合、イソシアネート反応性組成物を60℃で3日間~6日間(72時間~144時間)貯蔵した後、イソシアネート反応性組成物をポリイソシアネートと組み合わせた場合、イソシアネート反応性組成物が、フォーム形成組成物の総重量に対して、1.5重量%~3重量%の水、及び9重量%~13重量%のHCFOを含む場合であっても、(a)このようにして製造されるフォームのクリームタイム及びゲルタイムが、初期のクリームタイム及びゲルタイム(イソシアネート反応性組成物を60℃で15日間(360時間)保存した後ではなく、すぐに製造される場合のそのようなフォームのクリームタイム及びゲルタイム)の10%以内に留まり、かつ、(b)このようにして製造されるフォームのフリーライズ密度は、初期のフリーライズ密度(イソシアネート反応組成物を60℃で3日間~6日間(72時間~144時間)保存した後ではなく、すぐに製造される場合のそのようなフォームのフリーライズ密度)の10%以内に留まることを意味する。幾つかの場合には、この初期のゲルタイムは50秒±6秒であり、これは、或る特定の不連続なパネル及び電化製品の用途に理想的である。第三に、フォームのクリームタイム及びゲルタイム及び密度は、ハイドロフルオロカーボン発泡剤(HFC245fa)を利用した同様の比較配合物のものと一致し得ることが分かった。最後に、本明細書に記載されるイソシアネート反応性成分によって製造される硬質フォームは、流動特性が大幅に改善されることが分かった。
【0096】
本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の番号が付与された項に定められる。
【0097】
項1.(a)イソシアネート反応性化合物と、(b)ハイロクロロフルオロオレフィンを含む発泡剤組成物と、(c)第三級アミンオキシドを含む触媒組成物とを含む、イソシアネート反応性組成物。
【0098】
項2.上記イソシアネート反応性化合物が、NH-基、OH-基、COOH基、又は-SH-基等のイソシアネート反応性基を平均で1.8個~8個、又は2個~6個有する、項1に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0099】
項3.上記イソシアネート反応性化合物が、ポリオール、ポリアミン、(ポリ)アミノアルコール、ポリチオール、又はそれらの任意の2種以上の混合物を含む、項1又は項2に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0100】
項4.上記ポリアミンが、エチレンジアミン、1,2-及び1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,6-ジアミノヘキサン、イソホロンジアミン、2,2,4-及び2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミンの異性体混合物、2-メチルペンタメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、1,3-及び1,4-キシリレンジアミン、α,α,α’,α’-テトラメチル-1,3-及び1,4-キシリレンジアミン、4,4-ジアミノジシクロヘキシルメタン、ジエチルメチルベンゼンジアミン(DETDA)、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジクロロジフェニルメタン(MOCA)、ジメチルエチレンジアミン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4’-ジアミノ-3,5-ジエチル-3’,5’-ジイソプロピルジシクロヘキシルメタン、又は前述の任意の2種以上の混合物を含む、項3に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0101】
項5.上記ポリアミンがポリオキシアルキレンアミン等の高分子ポリアミンを含む、項3又は項4に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0102】
項6.上記アミノアルコールが、N-アミノエチルエタノールアミン、エタノールアミン、3-アミノプロパノール、ネオペンタノールアミン、ジエタノールアミン、又はそれらの任意の2種以上の混合物を含む、項3~項5の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0103】
項7.上記ポリチオールが、ジ(2-メルカプトエチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、1,2-ビス((2-メルカプトエチル)チオ)-3-メルカプトプロパン、又はそれらの任意の2種以上の混合物を含む、項3~項6の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0104】
項8.上記ポリオールが、62g/mol~8000g/mol、90g/mol~5000g/mol、又は92g/mol~1000g/molの数平均分子量(Mn)、及び/又は少なくとも2、2~6、2.1~4、又は2.2~3の平均OH官能価を有する、項3~項7の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0105】
項9.上記ポリオールがポリエーテルポリオールを含む、項3~項8の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0106】
項10.上記ポリエーテルポリオールが、スチレンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、エピクロロヒドリン、又はそれらの任意の2種以上の混合物等のアルキレンオキシドの、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブチルジグリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、プロピレングリコール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、スクロース、エチレンジアミン、トルエンジアミン、トリエタノールアミン、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、このようなポリオールとジカルボン酸との低分子量ヒドロキシル含有エステル、又はそれらの任意の2種以上の混合物等の二官能性又は多官能性の開始剤分子への付加生成物を含む、項9に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0107】
項11.上記ポリオールがポリエステルポリオールを含む、項3~項10の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0108】
項12.上記ポリオールがポリカーボネートポリオールを含む、項3~項11の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0109】
項13.上記ポリオールがポリエーテルエステルポリオールを含む、項3~項12の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0110】
項14.上記ポリオールがポリアクリレートポリオールを含む、項3~項13の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0111】
項15.上記イソシアネート反応性組成物が、芳香族ポリエステルポリオールと、脂肪酸トリグリセリド、糖、又は天然グリセリン等の再生可能な材料を組み込むことに由来する再生可能な内容物を含むポリエステル又はポリエーテルポリオールとのブレンドを含む、項3~項14の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0112】
項16.上記イソシアネート反応性化合物が糖開始ポリエーテルポリオールを含む、項3~項15の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0113】
項17.上記糖開始ポリエーテルポリオールが、スクロース等の糖とエチレンオキシド及びプロピレンオキシドとの反応生成物を含み、上記エチレンオキシドが、使用される全アルキレンオキシドの10重量%~50重量%、又は20重量%~40重量%の量で使用され、上記プロピレンオキシドが、使用される全アルキレンオキシドの50重量%~90重量%、又は60重量%~80重量%の量で使用される、項16に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0114】
項18.上記糖開始ポリエーテルポリオールが、300Da~1600Da又は440Da~1000Daの平均分子量、200mgKOH/g~600mgKOH/g、300mgKOH/g~550mgKOH/g、350mgKOH/g~450mgKOH/g、又は450mgKOH/g~500mgKOH/gのOH価、及び/又は4~6、5~6、5.5~6.0、又は5.6~5.9の官能価を有する、項16又は項17に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0115】
項19.上記糖開始ポリエーテルポリオールが、上記イソシアネート反応性組成物中のポリオールの総重量に対して、10重量%~90重量%、10重量%~50重量%、10重量%~30重量%、又は20重量%~30重量%の量で存在する、項16~項18の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0116】
項20.上記イソシアネート反応性化合物が、150mgKOH/g~410mgKOH/g、150mgKOH/g~360mgKOH/g、200mgKOH/g~335mgKOH/g、又は200mgKOH/g~250mgKOH/gのOH価、及び/又は1.5~3、又は1.9~2.5の官能価を有する芳香族ポリエステルポリオールを含む、項3~項19の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0117】
項21.上記芳香族ポリエステルポリオールが、上記イソシアネート反応性組成物中のポリオールの総重量に対して、30重量%~80重量%、30重量%~60重量%、30重量%~50重量%、又は40重量%~50重量%の量で存在する、項20に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0118】
項22.上記芳香族ポリエステルポリオールと上記糖開始ポリエーテルポリオールとが、上記イソシアネート反応性組成物中に少なくとも1:1、1:1~8:1、1:1~6:1、1:1~4:1、又は1:1~2:1の重量比で存在する、項20又は項21に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0119】
項23.上記ポリオールが、少なくとも300mgKOH/g、300mgKOH/g~900mgKOH/g、350mgKOH/g~800mgKOH/g、又は680mgKOH/g~720mgKOH/gのOH価、及び2.5~4又は2.5~3.5の官能価を有するアミン開始ポリエーテルポリオールを含む、項1~項22の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0120】
項24.上記アミン開始ポリエーテルポリオールが、上記イソシアネート反応性組成物中に存在するイソシアネート反応性化合物の総重量に対して、20重量%~80重量%、20重量%~60重量%、30重量%~50重量%、又は30重量%~40重量%の量で存在する、項23に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0121】
項25.上記アミン開始ポリエーテルポリオールと上記芳香族ポリエステルポリオールとが、上記イソシアネート反応性組成物中に少なくとも1:1、1:1~8:1、1:1~6:1又は1.5:~2.5:1の重量比で存在し、及び/又は上記アミン開始ポリエーテルポリオールと上記糖開始ポリエーテルポリオールとが、上記イソシアネート反応性組成物中に、少なくとも0.5:1、0.5:1~4:1、1:1~2:1又は1:1~1.5:1の重量比で存在する、項23又は項24に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0122】
項26.上記HCFOが、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233zd、E異性体及び/又はZ異性体)、2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233xf)、HCFO1223、1,2-ジクロロ-1,2-ジフルオロエテン(E異性体及び/又はZ異性体)、3,3-ジクロロ-3-フルオロプロペン、2-クロロ-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブテン-2(E異性体及び/又はZ異性体)、2-クロロ-1,1,1,3,4,4,4-ヘプタフルオロブテン-2(E異性体及び/又はZ異性体)を含む、項1~項25の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0123】
項27.上記HCFOの大気圧における沸点が少なくとも-25℃、少なくとも-20℃、少なくとも-19℃、かつ、40℃以下、35℃以下、又は33℃以下であり、例えば-25℃~40℃、又は-20℃~35℃、又は-19℃~33℃である、項1~項26の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0124】
項28.上記HCFOが、上記イソシアネート反応性組成物の総重量に対して、少なくとも5重量%、5重量%~30重量%、10重量%~30重量%、15重量%~25重量%、又は18重量%~22重量%の量で存在する、項1~項27の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0125】
項29.上記イソシアネート反応性組成物が、CFC、HCFC、HFC、及び/又はブタン、n-ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、及び/又はイソペンタン(すなわち、2-メチルブタン)等の炭化水素発泡剤を含む、項1~項28の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0126】
項30.上記イソシアネート反応性組成物が、CFC、HCFC、HFC及び/又は炭化水素発泡剤を実質的に又は完全に含まない、項1~項28の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0127】
項31.上記イソシアネート反応性組成物が、水及び/又はギ酸ブロックアミン等の二酸化炭素発生化学的発泡剤を含み、上記イソシアネート反応性組成物の総重量に対して、水等の上記二酸化炭素発生化学的発泡剤が、0.5重量%~5.0重量%、1重量%~4重量%、2.0重量%~4.0重量%、又は3.0重量%~4.0重量%の量で存在する、項1~項30の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0128】
項32.上記発泡剤組成物が、HCFOと、水等の二酸化炭素発生化学的発泡剤とを含み、上記HCFO及び上記二酸化炭素発生化学的発泡剤が、上記発泡剤組成物の総重量に対して、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、又は少なくとも99重量%の量で存在する、項31に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0129】
項33.上記HCFOと上記二酸化炭素発生化学的発泡剤とが、少なくとも1:1、少なくとも2:1、2:1~10:1、2:1~6:1、又は2:1~4:1の重量比で上記発泡剤組成物中に存在する、項31又は項32に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0130】
項34.上記イソシアネート反応性組成物が、上記イソシアネート反応性組成物の総重量に対して、0.2重量%~5.0重量%、例えば1重量%~3重量%の量で存在する界面活性剤を更に含む、項1~項33の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0131】
項35.上記第三級アミンオキシド触媒が以下の構造(I):
【化2】
(式中、R
1、R
2及びR
3は、それぞれ独立して、一価のアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基若しくは複素環基を表すか、又はR
1、R
2及びR
3の少なくとも2つとN原子とは、酸素等の環内の他のヘテロ原子の有無にかかわらず、炭素数20までの複素環、例えばトリエチルアミンN-オキシド等を形成する)を有する、項1~項34の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0132】
項36.上記第三級アミンオキシドが、N-アルキルピペリジン、N-アルキルモルホリン、N-アルキルピロリジン、及び/又はN,N’-ジアルキルピペラジンのN,N’-ジオキシド等の複素環式第三級アミンオキシドである、項1~項35の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0133】
項37.上記第三級アミンオキシド触媒が、ジメチルドデシルアミンN-オキシド、ベンジルジメチルアミンN-オキシド、ジメチルテトラデシルアミンN-オキシド、ジエチルヘキサデシルアミンN-オキシド、メチルエチルオクタデシルアミンN-オキシド、トリメチルアミンN-オキシド、トリエチルアミンN-オキシド、ジエチルメチルアミンN-オキシド、ジメチルエチルアミンN-オキシド、トリ-n-プロピルアミンN-オキシド、トリ-n-ブチルアミンN-オキシド、トリ-n-アミルアミンN-オキシド、ジイソプロピルエチルアミンN-オキシド、ジエチルイソプロピルアミンN-オキシド、ジメチル-n-ブチルアミンN-オキシド、ジメチルシクロヘキシルアミンN-オキシド、N-メチルピペリジンN-オキシド、N-エチルピペリジンN-オキシド、N-プロピルピペリジンN-オキシド、N-イソプロピルピペリジンN-オキシド、N-n-ブチルピペリジンN-オキシド、N-イソブチルピペリジンN-オキシド、N-イソアミルピペリジN-オキシド、N-メチル-3-イソプロピルピペリジンN-オキシド、2-メチル-N,3-ジエチルピペリジンN-オキシド、N-メチルモルホリンN-オキシド、N-ヒドロキシエチルモルホリン、N,N-ジメチルエタノールアミンN-オキシド、N,N-ジメチルプロパノールアミンN-オキシド、N,N-ジメチルヘキサノールアミンN-オキシド、N-オキシド、ジイソプロピルエチルアミンN-オキシド、N-エチルモルホリンN-オキシド、N-メチルピロリジンN-オキシド、N,N,N’,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジプロピレントリアミンN-オキシド、N,N’-ジメチルピペラジンN,N’-ジオキシド、N,N’-ジエチルピペラジンN,N’-ジオキシド、N,N’-ジプロピルピペラジンN,N’-ジオキシド、N,N’-ジイソアミルピペラジンN,N’-ジオキシド、トリエチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラメチルトリメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラエチルトリメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラメチルテトラメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサメチレンジアミンN,N’-ジオキシド、N,N-ジメチルアミノプロピルウレアのN-オキシド、N,N,N’,N’-テトラメチル-ビス-アミノプロピルウレア、ビスジメチルアミノエチルエーテル、ペンタメチルエチレンジアミン、2-[[2-[2-(ジメチルアミノ)エトキシ]エチル]メチルアミノ]-エタノール、N1-[2-[[2-(ジメチルアミノ)エチル]メチルアミノ]エチル]-N1-メチル-1,3-プロパンジアミン、及びそれぞれの水和物を含むそれらの任意の2種以上の混合物を含む、項1~項36の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0134】
項38.上記第三級アミンオキシド触媒が、ピリジンN-オキシド、キノリンN-オキシド、又はイソキノリンN-オキシド等の芳香族第三級アミンオキシド、例えば炭素数5~18の芳香族第三級アミンオキシド等、例えば、ピリジンN-オキシド、3-クロロピリジンN-オキシド、3,5-ジブロモピリジンN-オキシド、4-メチルピリジンN-オキシド、3-エチルピリジンN-オキシド、2-メチルピリジンN-オキシド、4-tert-ブチルピリジンN-オキシド、3-フェニルピリジンN-オキシド、3-(p-イソプロピル)ベンジルピリジンN-オキシド、4-p-イソプロピルフェネチルピリジンN-オキシド、4-p-メトキシフェネチルピリジンN-オキシド、3-ベンズヒドリルピリジンN-オキシド、キノリンN-オキシド、8-クロロキノリンN-オキシド、4-ブロモキノリンN-オキシド、3-メチルキノリンN-オキシド、4-エチルキノリンN-オキシド、7-イソプロピルキノリンN-オキシド、5,6-ベンゾキノリンN-オキシド、6-クロロ-4-メチルキノリンN-オキシド、イソキノリンN-オキシド、8-クロロイソキノリンN-オキシド、4-ブロモイソキノリンN-オキシド、6-メチルイソキノリンN-オキシド、又はそれらの任意の2種以上の混合物等を含む、項1~項37の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0135】
項39.上記第三級アミンオキシド触媒が、芳香族第三級アミンオキシドと(環状)脂肪族第三級アミンオキシドとのブレンドを含む、項1~項38の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0136】
項40.上記第三級アミンオキシドが、2個以上のアミンオキシド基、又はアミン基及び/又はヒドロキシル基等の1個以上の他の官能基と組み合わせた1個以上のアミンオキシド基を含む、項1~項39の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0137】
項41.上記第三級アミンオキシドが、上記イソシアネート反応性組成物の総重量に対して0.01重量%~5重量%、1重量%~4重量%、又は2重量%~4重量%の量で存在する、項1~項40の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0138】
項42.上記イソシアネート反応性組成物が、トリエチレンジアミン(TEDA)、ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、及びジメチルエタノールアミン(DMEA)、テトラメチルブタンジアミン(TMBDA)、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン、ビス-(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N-エチルモルホリン、トリエチルアミン(TEA)、及びベンジルジメチルアミン(BDMA)、又はそれらの任意の2種以上の混合物を含む第三級アミン触媒を含む、項1~項41の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0139】
項43.上記イソシアネート反応性組成物が、アルカノールアミン、エーテルアミン等のエーテル基及び/又はヒドロキシル基を含む酸素含有第三級アミン触媒、又はN-アルキル置換モルホリン等のモルホリン基含有触媒を含む、項1~項42の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0140】
項44.上記酸素含有アミン触媒が以下の構造:
R1R2N(CH2)2X(CH2)2Y
(式中、同一又は異なってもよいR1及びR2は、それぞれメチル等のC1~C6のアルキル基、及び/又は-CH2CH2OH又はCH2CH(CH3)OH等のアルカノール基であり、Xは、O又はNR3及び/又はOHであり、ここでR3は、メチル等のC1~C6アルキル基、又は-CH2CH2OH若しくはCH2-CH(CH3)OH等のアルカノール基であり、Yは、OH又はNR4R5であり、ここで同一又は異なってもよいR4及びR5は、それぞれメチル等のC1~C6アルキル基、及び/又は-CH2CH2OH又は-CH2CH(CH3)OH等のアルカノール基であり、ただし、化合物は、少なくとも1つのエーテル基及び/又はヒドロキシル基を含む)の化合物を含む、項43に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0141】
項45.上記酸素含有アミン触媒が、ビス-(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N-ジメチルエタノールアミン、N-エチルモルホリン、N-メチルモルホリン、N,N,N’-トリメチル-N’-ヒドロキシエチル-ビスアミノエチルエーテル、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン、N,N-ビス(3-ジメチルアミノプロピル)-N-イソプロパノールアミン、2-(2-ジメチルアミノエトキシ)エタノール、N,N,N’-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、及び2,2’-ジモルホリノジエチルエーテル、又はそれらの任意の2種以上の混合物を含む、項43又は項44に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0142】
項46.上記イソシアネート反応性組成物が、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン、N,N-ビス(3-ジメチルアミノプロピル)-N-イソプロパノールアミン、1,3-プロパンジアミン、N’-(3-ジメチルアミノ)プロピル-N,N-ジメチル-,トリエチレンジアミン、1,2-ジメチルイミダゾール、1,3-プロパンジアミン、N’-(3-(ジメチルアミノ)プロピル)-N,N-ジメチル-,N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサンジアミン、N,N’’,N’’-トリメチルアミノエチルピペラジン、1-メチル-4-(2-ジメチルアミノエチル)ピペラジン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、ビス(N,N-ジメチルアミノエチル)エーテル(BDMAFE)、1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(DABCO)、2-((2-ジメチルアミノエトキシ))-エチルメチル-アミノ)エタノール、1-(ビス(3-ジメチルアミノ)-プロピル)アミノ-2-プロパノール、N,N’,N’’-トリス(3-ジメチルアミノ-プロピル)ヘキサヒドロトリアジン、1,3,5-トリス(3-(ジメチルアミノ)プロピル-ヘキサヒドロ-s-トリアジン、ジモルホリノジエチルエーテル(DMDEE)、N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N’-ジエチルピペラジン、ジシクロヘキシルメチルアミン、エチルジイソプロピルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルイソプロピルアミン、メチルイソプロピルベンジルアミン、メチルシクロペンチルベンジルアミン、イソプロピル-sec-ブチル-トリフルオロエチルアミン、ジエチル-(α-フェニルエチル)アミン、トリ-n-プロピルアミン、ジシクロヘキシルアミン、t-ブチルイソプロピルアミン、ジ-t-ブチルアミン、シクロヘキシル-t-ブチルアミン、ジ-sec-ブチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジ-(α-トリフルオロメチルエチル)アミン、ジ-(α-フェニルエチル)アミン、トリフェニルメチルアミン、1,1-ジエチル-n-プロピルラミン、又はそれらの任意の2種以上の混合物、及びそれらの水和物を含む、項1~項45の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0143】
項47.上記イソシアネート反応性組成物が、モルホリン、イミダゾール、又はエーテル含有化合物、例えば、ジモルホリノジエチルエーテル、N-エチルモルホリン、N-メチルモルホリン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、イミダゾール、n-メチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、ジモルホリノジメチルエーテル、N,N,N’,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジプロピレントリアミン、及びビス(ジエチルアミノエチル)エーテル、ビス(ジメチルアミノプロピル)エーテル、ジメチルピペラジン、ジエチルアミノプロピルアミン、エチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、イソプロピルアミノエタノール、ブチルアミノエタノール、ジブチルアミノエタノール、ブチルジエタノールアミン、tert-ブチルアミノエタノール、ジエチルヒドロキシルアミン、又はそれらの任意の2種以上の混合物等を含む、項1~項46の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0144】
項48.上記第三級アミンオキシド触媒が、上記イソシアネート反応性組成物中に存在する唯一のアミン触媒である、項1~項41の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0145】
項49.任意の非アミンオキシドアミン触媒が、上記イソシアネート反応性組成物の総重量に対して、2重量%未満、0.01重量%~1.9重量%、0.01重量%~1.0重量%、又は0.01重量%~0.5重量%の量で存在する、項42~項47の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0146】
項50.上記イソシアネート反応性組成物が、有機金属ゲル触媒を実質的に又は完全に含まない、項1~項49の一項に記載のイソシアネート反応性組成物。
【0147】
項51.(a)ポリイソシアネートと、(b)項1~項50の一項に記載のイソシアネート反応性組成物とを含む反応混合物の反応生成物を含む、硬質フォーム。
【0148】
項52.上記ポリイソシアネートが、1分子当たり1.8個~3.5個又は2.0個~3.1個のイソシアネート部の平均官能価、及び25重量%~32重量%のNCO含有量を有するメチレン架橋ポリフェニルポリイソシアネート及び/又はメチレン架橋ポリフェニルポリイソシアネートのプレポリマーを含む、項51に記載の硬質フォーム。
【0149】
項53.上記硬質フォームが、ASTM D6226-15に従って測定される80%超、85%超、又は88%超の独立気泡含有量を有する、項51又は項52に記載の硬質フォーム。
【0150】
項54.上記硬質発フォームが、ASTM C518-15に従って測定される2インチの厚さのパネルのコアからのフォームついて、35゜F(2℃)で測定された0.125BTU・in/h・ft2・゜F未満の熱伝導率及び75゜F(24℃)で測定された0.140BTU・in/h・ft2・゜F未満の熱伝導率を有する、項51~項53の一項に記載の硬質フォーム。
【0151】
項55.項51~項54の一項に記載の硬質フォームを含む、冷蔵装置、パイプ、又は容器。
【0152】
項56.1つ以上の表面材基材に挟まれた項51~項54の一項に記載の硬質フォーム備える複合物品であって、例えば、上記表面材基材が、連続した双方向ガラス繊維で強化されたポリプロピレン樹脂若しくはガラス繊維強化ポリエステル共重合体等のプラスチック、紙、木材、又は金属を含む、複合物品。
【0153】
項57.外側金属シェルと、内側プラスチックライナーと、それらの間に配置された項51~項54の一項に記載の硬質フォームとを備える、冷蔵庫、冷凍庫、又はクーラー等の冷蔵装置。
【0154】
項58.硬質ポリウレタン又はポリウレタン-ポリイソシアヌレート(「PUR-PIR」)フォームを製造する方法であって、ポリイソシアネートと、項1~項50の一項に記載のイソシアネート反応性組成物とを、90~150又は120~150のイソシアネート指数で混合することを含む、方法。
【0155】
以下の非限定的で非網羅的な実施例は、本明細書に記載される実施態様の範囲を制限することなく、様々な非制限的及び非網羅的な実施態様を更に説明することを意図する。
【実施例0156】
フォーム形成組成物を、表1に示される成分及び量(重量部)を使用して調製した。以下の材料を使用した。
ポリオール1:OH価が378mgKOH/g~398mgKOH/gであり、平均官能価が4であるオルトトルエンジアミン開始ポリエーテルポリオール(63%プロピレンオキシド/37%エチレンオキシドエポキシドブロック)
ポリオール2:スクロースと水との混合物をプロポキシル化して調製された、OH価が約380mgKOH/gであり、官能価が約5.33であるスクロース開始ポリエーテルポリオール
ポリオール3:Stepan Company製のStepanpol(商標)PS-2502Aとして市販されている、OH価が約240mgKOH/gである変性芳香族ポリエステルポリオール
界面活性剤:シリコーン界面活性剤、Dow Chemical Company製のVORASURF(商標)DC5357
触媒1:N,N,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジエチレントリアミン
触媒2:Dabco(商標)K-15として市販されている、2-エチルヘキサン酸カリウム三量化触媒
触媒3:N-メチルモルホリンオキシド
触媒4:トリメチルアミンオキシド
BA:Honeywell International Inc.からSolstice(商標)LBAとして市販されている、19℃の沸点を有するハイドロクロロフルオロオレフィン発泡剤であるtrans-1,1,1-トリフルオロ-3-クロロプロペン
イソシアネート:30.0%~31.4%のNCO含有量及び25℃で610センチポアズ~790センチポアズの粘度を有する高官能性ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート(PMDI)
【0157】
触媒5:次のように調製したシクロヘキシルジメチルアミンN-オキシド一水和物
59.3gの炭酸水素アンモニウム(0.75モル)を385.5gの水に溶解した。30重量%のH2O2水溶液170.1g(1.5モル)を加えて過炭酸水素アンモニウムを形成した。38.16gのシクロヘキシルジメチルアミン(0.3モル)を滴加した。温度を氷水で15℃~18℃に保持した。2時間撹拌した後、0.25gの木炭上の白金を加えた。混合物を6時間撹拌し、濾過した。58℃及び50mbarで濾液から水を除去し、特性評価のためシクロヘキシルジメチルアミンN-オキシド一水和物を得たが、以下の実施例4で使用するために50重量%の水溶液として提供した。
【0158】
NMR (CDC13 at 7.31 ppm, TMS at 0.0 ppm):1.09-1.20 ppm (m, 1 H), 1.28-1.42 (th, 1.1Hz, 12.9 Hz, 4 H), 1.70 ppm (dm, 12.3 Hz, 1 H), 1.93-1.96 ppm (m, 2 H), 2.40-2.42 ppm (m, 2 H), 3.05 ppm (tt, 11.6 Hz, 3.4 Hz, 1H), 3.10 ppm (s, 6 H), 3.56 (s, 水和水, 2.6 H)。
【0159】
触媒6:ベンジルジメチルアミンN-オキシド一水和物を次のように調製した。
59.3gの炭酸水素アンモニウム(0.75モル)を385.5gの水に溶解した。30重量%のH2O2水溶液170.1g(1.5モル)を加えて過炭酸水素アンモニウムを形成した。40.56g(0.3モル)のベンジルジメチルアミンを滴加した。温度を氷水で15℃~19℃に保持した。4時間撹拌した後、0.25gの木炭上の白金を加え、更に1時間撹拌して混合物を濾過した。70℃及び10mbarで濾液から水を除去して70.23の油性残留物を得て、これを数日かけて結晶化した。
【0160】
NMR (CDCl3 at 7.26 ppm): 3.22 ppm (s, 6 H), 4.55 ppm (s, 2 H), 7.40-7.49 ppm (m, 5 H), 7.09 and 7.10 ppm (s, br, 1.15 H, 水和水), 10.52 ppm (s, br, 2.5 H, 水和水)。
【0161】
触媒7:異性体のペンタメチルジエチレントリアミンN-オキシド混合物を次のように調製した。
19.75gの炭酸水素アンモニウム(0.25モル)を128.5gの水に溶解した。10重量%のH2O2水溶液170.1g(0.5モル)を加えて過炭酸水素アンモニウムを形成した。17.33g(0.1モル)のペンタメチルジエチレントリアミンを滴加した。温度を氷水で15℃~19℃に保持した。4時間撹拌した後、0.25gの木炭上の白金を加え、更に1時間撹拌して混合物を濾過した。65℃及び10mbarで濾液から水を除去して、12.3の油性残留物を得た。
【0162】
触媒8:ジイソプロピルエチルアミンN-オキシドを次のように調製した。
19.75gの炭酸水素アンモニウム(0.25モル)を128.5gの水に溶解した。10重量%のH2O2水溶液170.1g(0.5モル)を加えて過炭酸水素アンモニウムを形成した。12.93g(0.1モル)のジイソプロピルエチルアミン「ヒューニッヒ塩基」を滴加した。温度を氷水で15℃~19℃に保持した。4時間撹拌した後、0.25gの木炭上の白金を加え、更に1時間撹拌して混合物を濾過した。65℃及び10mbarで濾液から水を除去し、特性評価のために8.85の油性残留物を得たが、以下の実施例5で使用するために50重量%の水溶液として提供した。
【0163】
NMR (d6-DMSO), 1.31 ppm (t, 7.4 Hz, 3 H), 1.39 ppm (d, 6.6 Hz, 6 H), 1.44 ppm (d, 6.6 Hz, 6 H), 3.41 ppm (q, 7.4 Hz, 2 H); 3.80 ppm (sept, 6.6 Hz, 2 H)。
【0164】
触媒9:N-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]-ウレアN-オキシドを次のように調製した。
59.3gの炭酸水素アンモニウム(0.75モル)を128.5gの水に溶解した。水中の30重量%H2O2溶液170.1g(1.5モル)を加えて過炭酸水素アンモニウムを形成した。48.18gのDabco 1070(Evonik)を滴加した。温度を氷水で15℃~19℃に保持した。4時間撹拌した後、0.25gの木炭上の白金を加え、更に1時間撹拌して混合物を濾過した。65℃及び10mbarで濾液から水を除去して52.98gの油性残留物を得て、これを水で希釈して74.57gの水溶液にした。分析目的で、この溶液5gを蒸発により脱水した。
【0165】
NMR(CDCl3 at 7.26 ppm):2.09 ppm (q, 6.8 Hz, 2 H), 3.19 及び 3.20 (2シングレット, 積分1:5, 6 H)、次のシグナルは、生成物とDabco NE1070で溶媒として使用される未知のグリコールとが重複したものである:3.38 ppm (t, 7.1 Hz), 3.60-3.64 ppm (m, 3.6 H), 3.67-3.69 ppm (m, 6.9 H), 3.72-3.76 ppm (m, 3.7 H)。
【0166】
実施例1~実施例5
いずれの場合も、ポリオール、触媒、界面活性剤、水、及び発泡剤を表1に示す量で混合してマスターバッチを調製した。実施例4及び実施例5の配合物を、実施例1~実施例3の配合物と一貫した水分レベルを維持するために、必要に応じて変更した。マスターバッチ100重量部とイソシアネート115重量部とを混合し、その混合物を83オンスの紙コップに注入することによってフォームを調製した。クリームタイム、ゲルタイム、及びフリーライズ密度(「FRD」)を記録した。結果を表2に示す(報告された結果は、3回の反復実験の平均結果を表している)。米国特許第10,106,641号(第12欄、第22行~第61行、その引用部分は、引用することにより本明細書の一部をなす)に記載されるように流動を評価し、結果を表3に示す。さらに、圧力トランスデューサーを、突き出ているシート金属ベースの縁部の10cm上方に配置し、これによりプロセスの間の発泡圧力を記録した。ライズレートを、フォーム高さのデータから時間の関数として導き出した。
【0167】
【0168】
【0169】
【0170】
いずれの場合も、表2及び表3に列挙される日数の間、60℃で貯蔵寿命エージングを加速した後のフォームを評価した。実施例1(比較例)は、1日間の加速エージング後には許容可能な貯蔵寿命の安定性を示したが、3日間の加速エージング後にはフォームの品質の大幅な低下(気泡構造の劣化及び部分的なフォームの崩壊を含む)が観察される。実施例2は、6日間の加速エージング後でも、反応性、フォームの流動、及びフォームの品質に関して優れた貯蔵寿命の安定性が得られ、一方、実施例3は、3日間の加速エージング後に良好な安定性を提供したが、6日後には反応性にいくらかの変化を示した。実施例4は、1日間の加速エージング後に反応性にいくらかの変化を示したが、フォームの流動はエージング前の実施例1と極めて同等であり、問題はないと考えられる。さらに、3日間及び6日間の加速エージング後に、実施例4の反応性、フォームの流動、及びフォームの品質は、初期の対照(実施例1)の反応性、フォームの流動、及びフォームの品質とほぼ一致する。実施例5は、驚くべきことに、1日間の加速エージング後の貯蔵寿命の安定性が低く、3日間のエージング後にはフォームの気泡構造がひどく劣化することを示した。また、実施例4及び実施例5は、許容可能な反応性及びフォームの流動を達成するためにより高い触媒負荷が必要であったが、実施例2及び実施例3は、実施例1の触媒1の触媒負荷とほぼ同等のわずかに高い触媒負荷しか必要としなかったことにも注意されたい。
【0171】
本発明は、例示の目的で前述に詳細に記載されてきたが、かかる詳細は、その目的のためだけであり、それが特許請求の範囲によって制限され得る場合を除いて、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者によって変更が加えられ得ることを理解されたい。