(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ホスホリンオキシド触媒を使用してイソシアネートをカルボジイミド化し、そして
ｂ）  ａ）の完了時に、減圧下１００〜２５０℃の温度で二酸化炭素を導入することにより触媒系を除去する
ことからなる有機カルボジイミドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は有機カルボジイミドの新規な製造方法およびプラスチックの加水分解に対する安定のためにこれらのカルボジイミドを使用することに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カルボジイミドは、米国特許第２，８５３，４７３号に開示されている基本的な方法により、ホスホリンオキシド系からつくられた触媒を使用して容易に製造することができる。
この容易に触媒する能力は、カルボジイミデーション反応を穏やかな条件で実施することを可能にするので非常に望ましい。しかし、この先行技術には、カルボジイミデーション方法の最終生成物からホスホリンオキシド触媒を有効にかつ完全に分離する確かな方法は何も開示されていない。
【０００３】
加水分解の安定剤として役に立ち、かつ触媒物質の残された作用によって引き起こされる比較的高い温度においてもやっかいな二次反応を起さない貯蔵できるカルボジイミドは商業上の要求がある。この触媒物質は蒸留だけでは除去することができない。例えば、２，６−ジイソプロピルフェニルイソシアネートと触媒１−メチル−１−ホスファ−２−シクロペンテン−１−オキシドと１−メチル−１−ホスファ−３−シクロペンテン−１−オキシドの工業的混合物（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｍｉｘｔｕｒｅ）とからできる２，６，２′，６′−テトライソプロピルジフェニルカルボジイミドのような蒸留可能なカルボジイミドの製造において、蒸留だけでは触媒を完全に除去することはできない。従って生成物には、比較的大量の上部留分を除いたときでもそして窒素ガスやアルゴンガスのような担体ガスを存在させたときでも残留活性が残っている。
【０００４】
ドイツ特許公告公報第１，１５６，４０１号（米国特許第３，５０２，７２２号）は、例えばやっかいな残留活性を防ぐ触媒として、ＫＯＨを用いた貯蔵安定なカルボジイミドの製造方法を指示している。しかしながら、触媒としてホスホリンオキシドと比較した場合、この方法は重大な不利がある。大量の触媒と苛酷な反応条件が要求され、かつ技術的に劣る着色した最終生成物が得られる。この方法は、蒸留できないポリカルボジイミドには適用することはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、使用された触媒物質によってもたらされるいかなる残留活性のない貯蔵安定なカルボジイミドの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
本発明はまた生成物カルボジイミドから容易に分離される触媒を用いてカルボジイミドを製造する方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
本発明はさらにプラスチックの安定剤として有用なカルボジイミドの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
本発明の他の目的は、カルボジイミド反応混合物からホスホリン型の触媒を除去する方法を提供するものである。
これらの目的および当該分野の技術者に自明である他の目的は、イソシアネートをホスホリンオキシド触媒の存在下にカルボジイミデーション（ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｉｚａｔｉｏｎ）条件にさせることによって達成される。
カルボジイミデーションが要求された程度に達せられたとき、触媒系を除去するために約１００〜約２５０℃の温度で二酸化炭素が減圧のもとに反応ガマに導入される。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ホスホリンオキシド型の触媒を用いてイソシアネート基のカルボジイミデーションによって有機カルボジイミドを製造する方法に関するものである。要求された程度にカルボジイミデーションが達せられたとき、触媒系は約１００〜約２５０℃の温度、減圧下で二酸化炭素を導入することによって分離され除かれる。本発明はまたこの方法により得られた有機カルボジイミドおよびプラスチックを加水分解に対して安定化するためのこれらの有機カルボジイミドの使用に関するものである。
【００１０】
いかなる公知の有機イソシアネート、特に前記した開示の中に述べられているものは本発明の方法の出発物質として使用することができる。
好ましい有機イソシアネートはイソシアネート基に対してオルソ位の各々に置換されている芳香族モノイソシアネートおよびジイソシアネート〔ドイツ特許公告公報第１，１５６，４０１号（米国特許第３，５０２，７２２号）に記載されている〕を含む。２，６−ジイソプロピルフェニルイソシアネートおよび２，４，６−トリイソプロピルフェニル−１，３−ジイソシアネートは特に好ましい例である。
【００１１】
本発明のカルボジイミデーション法は、前記したホスホリン系からつくられた高い効果の触媒の存在下で実施される。そのような触媒の例は商業的に入手できる下記の式に相当するホスホリンオキシドの混合物である。
【化１】
0003540000.tif 000002
【００１２】
使用される触媒の量は出発イソシアネートの質による。特有のイソシアネートのカルボジイミド化に必要な触媒の量は予備試験によって容易に決めることができる。
【００１３】
本発明の方法において、カルボジイミデーション反応は約５０〜約２５０℃の温度で、好ましくは約８０〜２００℃の温度で実施される。最適の反応温度は使用される出発イソシアネートの種類による。そして簡単な予備試験によって決めることができる。
【００１４】
カルボジイミデーション反応は一般に約２０〜約１００％、好ましくは約３０〜９９％程度のカルボジイミデーション反応の達成により終らせる。（カルボジイミデーションの程度は出発イソシアネートに存在する全イソシアネート基をもとにしたカルボジイミド化したイソシアネート基の％で示す）。
【００１５】
本発明の方法の過程で、カルボジイミデーションの程度はＮＣＯの含有量の減少を測定することにより決めることができる。ＮＣＯの含有量が０であること、即ちカルボジイミデーション反応が終りであることは１００のカルボジイミデーションの程度を意味する。要求されたカルボジイミデーションの程度に達したとき、二酸化炭素が減圧下約１００〜約２５０℃、好ましくは約１５０〜約２３０℃の温度で反応混合物中に導入される。二酸化炭素の導入は、有機カルボジイミドがもはや残留活性を示さなくなるまで続けられる。残留活性がないことは例えば微量の燐が検出できないことによって分析的に決めることができる。活性の不存在は、また促進化学試験によっても決められる。即ち、本発明の方法によって製造されたカルボジイミドの例えば２０重量％を２，４−ジイソシアナトトルエン中で３０分間、１４０℃で撹拌する。ＣＯ2 の不存在または屈折率において有意的増大がなければ、カルボジイミドは残留活性をもたない、その結果ＣＯ2 の導入を終らせることができる。反応条件および二酸化炭素の導入時間は、もちろん予備試験において最適に決められる。
【００１６】
蒸留できない（ポリ）カルボジイミドに対しては、二酸化炭素導入後および任意に減圧下で続いてガス抜きした後本発明のカルボジイミドを直接使用することができる。
蒸留できるカルボジイミドに対しては、二酸化炭素の導入は好ましくは最初の留分の除去が完了するまで続けられる。このようにして残留活性のないスンプ生成物（Ｓｕｍｐ  ｐｒｏｄｕｃｔ）はそれから通常の方法で蒸留される。
【００１７】
本発明によって製造された有機カルボジイミドはプラスチックの価値ある加水分解安定剤である。
以上本発明を記載したが、以下の例を、本発明を例示するものとして、非制限的に、列挙する。特に記載がなければ、これらの例で示されているすべての部数および％は重量部または重量％である。
【００１８】
【実施例】
以下の物質が、例１〜３のカルボジイミドの製造のために使用された。
触媒：下記式で示される１−メチル−１−ホスファ−２−シクロペンテン−１−オキシドと１−メチル−１−ホスファ−３−シクロペンテン−１−オキシドの工業的混合物
【００１９】
【化２】
0003540000.tif 000003
【００２０】
イソシアネート１：２，６−ジイソプロピルフェニルイソシアネート
イソシアネート２：２，４，６−トリイソプロピルフェニル−１，３−ジイソシアネート
【００２１】
例１：（本発明の方法）
０．１ｇの触媒が８１２ｇ（４モル）のイソシアネート１に加えられ、次いで２７時間１７０℃で撹拌された。ＮＣＯの含有量が２０．７％から０．５％へ下がった。それから、内部温度が１７０℃に上昇するまでＣＯ2 を導入し減圧下（０．４ミリバール）で上部留分を除去した。ＣＯ2 の導入が中止され、そして本発明のカルボジイミドが続いて蒸留して除かれた。
（沸点１７２−１８２℃／０．３ミリバール）
上部留分（Ｈｅａｄ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）：  １０８ｇ（１５％）
主留分（Ｍａｉｎ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）  ：  ５９８ｇ（８３％）、本発明のカルボジイミド
【００２２】
例２：（比較例）
ＣＯ2 を導入しないで通常の方法で蒸留が行われたことを除いて、例１の方法が全く同じ方法で繰り返された。
上部留分：１１０ｇ（１５．３％）
主留分  ：５９５ｇ（８２．６％）禁止的残留活性のあるカルボジイミド。
【００２３】
例３：（残留活性の促進試験）
例１で用いられた方法とは別の方法（その方法は以下に記載されている）で製造された２，６，２′，６′−テトライソプロピルジフェニルカルボジイミド（１）型のカルボジイミドが以下のように残留活性のため試験された。
３６ｇのカルボジイミド（１）（０．１モル）が１７４ｇ（１モル）の２，４−ジイソシアナトトルエンの中に加えられ、そして３０分間１４０℃で撹拌された。残留活性が存在するところでは、ＣＯ2 が脱離されそして屈折率ｎD が明らかに増加した。データは表１に示されている。
【００２４】
【表１】
0003540000.tif 000004
【００２５】
例３ａ：
この例３ａに使用されたカルボジイミド（１）はドイツ特許公告公報第１，１５６，４０１号（米国特許第３，５０２，７２２号）に開示されている方法によって製造された。これは、商品名ストラバクソール１（Ｓｔｒａｂａｘｏｌ／登録商標）〔ライン−ケミ−ラインガウ社（Ｒｈｅｉｎ−Ｃｈｅｍｉｅ  Ｒｈｅｉｎｇａｕ  ＧｍｂＨ）の製品〕として商業的に入手できる。カルボジイミドは触媒（ＫＯＨ−触媒）としてホスホリンオキシドを使用しないで製造された。例３ａは比較の標準である。
【００２６】
例３ｂ：
カルボジイミド（１）は０．４６ｐｐｍの触媒を加えたことを除いて例３ａの方法と同じ方法で製造された。この小量の触媒は明らかな残留反応を起させるのに充分な量であった。
【００２７】
例３ｃ：
本発明の例１の方法によって製造されたカルボジイミドは例３ａと比較して残留活性はなかった。
【００２８】
例３ｄ：
例２の方法によって製造されたカルボジイミド（比較生成物）は明らかな残留活性を示した。この例は、ＣＯ2 を導入する発明に臨界的な利点を実証するものである。以下の例４−６は、エラストマーにおける本発明によって製造されたカルボジイミドの卓越した安定効果を実証するものである。
【００２９】
例４：（比較例：カルボジイミド無添加）
１０００ｇ（０．５モル）の脱水ポリエステル〔アジピン酸エチレングリコール／ブタン−１，４−ジオール（重量比１：１）を基材としたもの、数平均分子量２０００ｇ／モル（ＯＨ価５６）〕を１２５℃に加熱し、１８０ｇ（０．８６モル）の１，５−ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）と激しく撹拌した。２分間撹拌した後、混合物を減圧下に脱気し、そして１５分後、形成されたＮＣＯプレポリマーは２０ｇ（０．２２モル）のブタン−１，４−ジオールと撹拌された。約３．５分間液体のままであった反応混合物は１１０℃に予熱した金型に注がれ、そこでその混合物は約３０分後に固化した。
【００３０】
例５：（本発明の例１のカルボジイミドの添加による適用例）
２０ｇの例１のカルボジイミドがポリエステルに加えられたことを除いて例４の方法が繰り返し行なわれた。
【００３１】
例６：（例３ａのカルボジイミドの添加による比較例）
２０ｇの例３ａのカルボジイミドがポリエステルに加えられたことを除いて例４の方法が繰り返し行なわれた。
例４−６の各々に使用された処方および加工パラメーターは表２に説明されている。
例４−６の各々で得られた生成物の物理的性質は表３に説明されている。
【００３２】
【表２】
0003540000.tif 000005
【００３３】
【表３】
0003540000.tif 000006
【００３４】
例７：（蒸留できないポリカルボジイミドの本発明による製造方法）
０．１４ｇの触媒が１０００ｇ（３．５モル）のイソシアネート２に加えられ、４時間１６０℃で撹拌され、それからＣＯ2 が減圧下で６０分間導入された（２ミリバール、１７５℃）。
このように処理された残渣は、促進試験においていかなる残留活性をも示さなかった本発明のポリカルボジイミド（ＮＣＯ含有量：１１．９％）であった。
【００３５】
促進試験条件：
例７の方法によって得られた１２ｇのポリカルボジイミドは、５８ｇの２，４−ジイソシアナトトルエンに加えられ、そして１４０℃で撹拌された。３時間後でさえ、最初のＮＣＯ価４１％は変化しなかった。
以上、本発明を例示する目的のために詳細に記載したが、その詳細は単に例示の目的であって、特許請求の範囲により限定されることを除いて本発明の精神および範囲を逸脱することなく当業者により多くの改変をなしうることが了解されるべきである。