JPH0322860B2 - - Google Patents
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- JPH0322860B2 JPH0322860B2 JP60226670A JP22667085A JPH0322860B2 JP H0322860 B2 JPH0322860 B2 JP H0322860B2 JP 60226670 A JP60226670 A JP 60226670A JP 22667085 A JP22667085 A JP 22667085A JP H0322860 B2 JPH0322860 B2 JP H0322860B2
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Description
本発明はトルエンジアミンのモノ第3アルキル
誘導体に関する。
アルキル化ジアミン類は相当長い期間にわたつ
て知られており、ポリウレタンエラストマーの製
造に使用されている。これらジアミン類は代表的
にはその形態でポリウレタン用の鎖伸長剤とし
て、すなわち短鎖尿素結合を生成させてエラスト
マーを強くするのに使用されている。知られてい
るように、このアルキル基はそのアミンの反応性
を変え、それ故にその組成物にポリウレタンエラ
ストマーを製造するためのユニークな加工性質を
与える。
これらアルキル化ジアミン生成物の第2の利用
はポリウレタンエラストマーの合成にも適してい
るジイソシアネートの製造においてみられる。ま
たそれらは可塑剤にあるいは殺虫剤およびアルキ
ド樹脂変性剤製造の中間体としても使用できる。
アルキル化芳香族アミン、例えばアルキル化ト
ルエンジアミンの製造には2つの型の合成法が使
用されてきた。アルキル化芳香族ジアミンの製造
に使用された最も初期の方法の1つでは芳香族炭
化水素のフリーデル−クラフツアルキル化し、こ
れに続くそのアルキル化芳香族炭化水素のジニト
ロ化ついでそれらニトロ基のアミノ基への還元が
用いられた。このジアミンはホスゲンとの反応に
よりジイソシアネートに変換され得た。アルキル
化芳香族アミン製造のもう一つの方法は芳香族炭
化水素のニトロ化、これに続くアミンへの還元お
よびそのアミンのアルキル化を包含するものであ
つた。
種々のアルキル芳香族ジアミンおよびそれらの
誘導体を説明している代表的な特許は以下のとお
りである。
米国特許第2963504号明細書には、2,6−ジ
アミノ−4−第3級ブチルトルエン誘導体から生
成された2,6−ジイソシアネート−4−第3ブ
チルトルエン組成物が開示されている。合成法は
全く示されていない。しかしながら、開示された
異性体構造から、その生成物はトルエンをアルキ
ル化しついでそのアルキル化された生成物をジニ
トロ化し、続いてそのニトロ基をアミンに還元す
ることにより製造された。
Rec.Tray.Pays−Bas,75,306(1956)に記載
のGeuze氏等による論文「3,5−ジ第3ブチル
トルエンの製法および構成の証明」そして特に実
施例の4および5にはジ第3ブチルトルエンのニ
トロ化およびそれに続く還元による2−アミノ−
3,5−ジ第3ブチルトルエンおよび2,6−ジ
アミノ−3,5−ジ第3ブチルトルエンの製法が
示されている。
米国特許第2706735号明細書には5−第3ブチ
ルイソフタロニトリルが開示されている。この誘
導体は高温において5−第3ブチルイソフタル酸
を活性アルミナ上でアンモニアと反応させること
により製造された。
米国特許第3991023号明細書には安息香酸の芳
香族エステルアミン誘導体およびそれらのアルキ
ル化誘導体が開示されている。
米国特許第4365051号明細書にはポリウレタン
製造のための鎖伸長剤としてのアルキル芳香族ア
ミンベンゾニトリル類およびアルキル芳香族アミ
ンベンゾエート類が開示されている。
米国特許第3794621号明細書にはポリウレタン
用鎖伸長剤としての芳香族アミンエステル類が開
示されている。
すべての前記芳香族アミンにおいてそのアルキ
ル基は、別の有機基がトルエンの場合のようにメ
チル基であろうとあるいは芳香族エステルまたは
芳香族ニトリルの場合のようにエステル基または
ニトリル基であろうとその有機基に対してパラ位
置である。注目されるようにこれらの生成物はイ
ソシアネートおよびポリウレタン製造に使用する
のに適している。
アミンに対してパラ位置であるのとは反対に、
アミンに対してオルト位置にアルキル基を有する
多数の芳香族アミンもポリウレタン樹脂製造のた
めに使用されてきた。ある場合には、これらのア
ミンはアルキル基が2〜3個の炭素原子を有する
アミンのモノアルキル誘導体またはジアルキル誘
導体のいずれかであつた。この方法ではこれらの
アルキル基が芳香族アミンの反応性を劇的に変え
ることが認識されている。例えばo−アルキル化
ジエチルトルエンジアミンはRIM(反応射出成
形)と称されるウレタン成形法に使用するのに望
ましい。
米国特許第3428610号および第4218543号の各明
細書にはポリウレタン樹脂の製造におけるアルキ
ル化トルエンジアミンの使用が開示されており、
後者の特許明細書にはRIM製造法でのそれの使
用が示されている。アルキル化ジアミンには1−
メチル−3,5−ジエチルフエニレン−2,4−
ジアミンおよび1,3,5−トリメチルフエニレ
ン−2,4−ジアミンが包含される。ジエチルト
ルエンジアミン誘導体はジエチルTDAまたは
DETDAと称されそして恐らく最も広く使用され
ているRIM製造用のトルエンジアミンのアルキ
ル化誘導体であろう。
多種のアルキル化芳香族アミンを開示している
多くの特許明細書には、開示はあるが、しかしこ
のようなアミン類のほんの少しが合成されただけ
である。アルキル化芳香族アミンのいくつかの例
は以下の特許明細書中に見られる。
米国特許第2762845号明細書には2,6−ジエ
チルアニリン、イソプロピルアニリン、エチルト
ルイジンおよびジエチル−m−トルイジンが示さ
れている。
英国特許第846226号明細書にはo−およびp−
の両方の第3ブチルアニリンが開示されており、
米国特許第3275690号明細書にはイソプロピルア
ニリンおよびジイソプロピルアニリン、モノ第3
ブチルアニリンおよびジ第3ブチルアニリン、エ
チルアニリンおよびジメチルジエチルアニリンが
開示されている。
西ドイツ特許第1051271号明細書にはモノイソ
プロピルアニリン、ジイソプロピルアニリンおよ
びトリイソプロピルアニリンが示されておりそし
て米国特許第3222401号明細書にはアニリンのシ
クロアルキル誘導体、例えばo−シクロオクチル
アニリン、o−(ジメチルシクロヘキシル)アニ
リンおよびp−(ジメチルシクロヘキシル)アニ
リンおよびo−メチルシクロペンチルアニリンお
よびp−メチルシクロペンチルアニリンが開示さ
れている。
米国特許第4440952号明細書には1−メチル−
2,4−ジアミノ−5−イソプロピルベンゼンお
よび1−メチル−2,6−ジアミノ−3−イソプ
ロピルベンゼンの合成およびポリウレタン配合物
用の鎖伸長剤としての2,6−異性体の使用が示
されている。
ヨーロツパ特許第0069286号明細書には反応射
出成形法によるポリウレタン製造用の鎖伸長剤と
して種々のアルキル置換フエニレンジアミンが開
示されている。かかる使用に適していると示唆さ
れたこれら組成物のいくつかには、1,3−ジメ
チル−5−第3ブチル−2,6−ジアミノベンゼ
ン、2−メチル−4,6−ジ第3ブチル−1,3
−ジアミノベンゼン、1,3−ジメチル−5−第
3アミル−2,4−ジアミノベンゼンが包含され
る。
ヨーロツパ特許第0107108号明細書にはC1-4ア
ルキル化vic−トルエンジアミンの合成およびポ
リウレタン−ポリマーエラストマー製造用伸長剤
としてのそれらの使用が開示されている。実施例
にはエチル化vic−トルエンジアミンが示されて
いる。
米国特許第2737536号明細書には芳香族炭化水
素をオレフイン系炭化水素および酸性アルキル化
触媒の存在下においてその構造中に第3炭素原子
を有するパラフイン系炭化水素と反応させること
による多種の第3アルキル置換芳香族炭化水素の
製造が開示されている。モノヒドロキシベンゼン
類およびポリヒドロキシベンゼン類、モノアミノ
ベンゼン類およびポリアミノベンゼン類、ヒドロ
キシ芳香族酸類、アミノフエノール類および多く
のその他のものはパラフイン類例えばメチルブタ
ン、メチルペンタンおよびジメチルペンタンおよ
びメチルシクロペンタンおよびシクロアルカンで
アルキル化されうることが示唆された。アルキル
化に適した触媒には例えば塩酸のような酸があ
る。
例えばジエチルTDAのような多種のアルキル
化芳香族ジアミン誘導体が合成されたけれども、
このようなアミンにはまだ可撓性、取扱いおよび
配合の点で製造者にはいくつかの問題がある。例
えば、多種の自動車グリルの製造におけるよう
に、RIM法による大型成形部品の製造において
さえもジエチルTDAの反応性が非常に大き過ぎ
るのでこのような成形法が容易にならない。ま
た、それらはキヤストエラストマーの製造にとつ
ても余りに反応性が強すぎる。アルキル化芳香族
ジアミンに関連した第2の問題はそれらが疑わし
い発癌物質であることであり、その取扱いについ
て問題をもたらす。この問題は、かかる技術がア
ミンの突然変異誘発特性を変えられなかつたとい
う点でアミンの活性を遅延させるためにその芳香
族アミン組成物中に混入されたハロゲン原子を有
する芳香族アミンの場合と類似している。
本発明は明確な異性体構造を有するモノ第3ア
ルキルトルエンジアミン類および誘導体に関す
る。従来技術による組成物に対比してこの第3ア
ルキル基はアミン基に対してオルトでありそして
アルキル基は第3炭素原子を含有する。これらは
以下の式
The present invention relates to monotertiary alkyl derivatives of toluenediamine. Alkylated diamines have been known for a considerable time and are used in the production of polyurethane elastomers. These diamines are typically used in that form as chain extenders for polyurethanes, ie, to create short chain urea linkages to strengthen elastomers. As is known, this alkyl group changes the reactivity of the amine and therefore gives the composition unique processing properties for producing polyurethane elastomers. A second use of these alkylated diamine products is found in the production of diisocyanates which are also suitable for the synthesis of polyurethane elastomers. They can also be used as plasticizers or as intermediates in the production of pesticides and alkyd resin modifiers. Two types of synthetic methods have been used to produce alkylated aromatic amines, such as alkylated toluene diamines. One of the earliest methods used for the production of alkylated aromatic diamines involved the Friedel-Crafts alkylation of aromatic hydrocarbons, followed by dinitration of the alkylated aromatic hydrocarbons and then the amines of the nitro groups. Reduction to radicals was used. This diamine could be converted to a diisocyanate by reaction with phosgene. Another method of making alkylated aromatic amines involved nitration of an aromatic hydrocarbon, followed by reduction to an amine and alkylation of the amine. Representative patents describing various alkyl aromatic diamines and their derivatives are: US Pat. No. 2,963,504 discloses 2,6-diisocyanate-4-tert-butyltoluene compositions made from 2,6-diamino-4-tert-butyltoluene derivatives. No synthesis method is given. However, from the disclosed isomeric structure, the product was prepared by alkylating toluene and dinitration of the alkylated product, followed by reduction of the nitro group to the amine. Rec.Tray.Pays- Bas . 2-Amino- by nitration and subsequent reduction of tert-butyltoluene
A method for making 3,5-di-tert-butyltoluene and 2,6-diamino-3,5-di-tert-butyltoluene is shown. US Pat. No. 2,706,735 discloses 5-tert-butyl isophthalonitrile. This derivative was prepared by reacting 5-tert-butyl isophthalic acid with ammonia over activated alumina at elevated temperatures. US Pat. No. 3,991,023 discloses aromatic ester amine derivatives of benzoic acid and their alkylated derivatives. US Pat. No. 4,365,051 discloses alkyl aromatic amine benzonitriles and alkyl aromatic amine benzoates as chain extenders for the production of polyurethanes. US Pat. No. 3,794,621 discloses aromatic amine esters as chain extenders for polyurethanes. In all the above aromatic amines, the alkyl group is the same whether the other organic group is a methyl group, as in the case of toluene, or an ester or nitrile group, as in the case of aromatic esters or aromatic nitriles. It is in the para position to the organic group. It is noted that these products are suitable for use in isocyanate and polyurethane production. As opposed to being in the para position to the amine,
A number of aromatic amines having an alkyl group ortho to the amine have also been used for the production of polyurethane resins. In some cases, these amines were either monoalkyl or dialkyl derivatives of amines in which the alkyl group has 2 to 3 carbon atoms. This method recognizes that these alkyl groups dramatically alter the reactivity of the aromatic amine. For example, o-alkylated diethyltoluenediamine is desirable for use in a urethane molding process called RIM (reaction injection molding). U.S. Pat. Nos. 3,428,610 and 4,218,543 disclose the use of alkylated toluenediamines in the production of polyurethane resins,
The latter patent specification shows its use in a RIM manufacturing process. The alkylated diamine has 1-
Methyl-3,5-diethylphenylene-2,4-
Diamines and 1,3,5-trimethylphenylene-2,4-diamines are included. Diethyl toluenediamine derivatives are diethyl TDA or
It is called DETDA and is probably the most widely used alkylated derivative of toluenediamine for RIM production. Although there are many patent specifications disclosing a wide variety of alkylated aromatic amines, only a few of these amines have been synthesized. Some examples of alkylated aromatic amines can be found in the following patent specifications: U.S. Pat. No. 2,762,845 discloses 2,6-diethylaniline, isopropylaniline, ethyltoluidine and diethyl-m-toluidine. British Patent No. 846226 describes o- and p-
Both tert-butylanilines are disclosed,
U.S. Pat. No. 3,275,690 describes isopropylaniline and diisopropylaniline, monotertiary
Butylaniline and di-tert-butylaniline, ethylaniline and dimethyldiethylaniline are disclosed. West German Patent No. 1051271 discloses monoisopropylaniline, diisopropylaniline and triisopropylaniline, and U.S. Pat. No. 3,222,401 discloses cycloalkyl derivatives of aniline, such as o-cyclooctylaniline, o-( Dimethylcyclohexyl)aniline and p-(dimethylcyclohexyl)aniline and o-methylcyclopentylaniline and p-methylcyclopentylaniline are disclosed. U.S. Pat. No. 4,440,952 describes 1-methyl-
The synthesis of 2,4-diamino-5-isopropylbenzene and 1-methyl-2,6-diamino-3-isopropylbenzene and the use of the 2,6-isomer as a chain extender for polyurethane formulations are demonstrated. There is. European Patent No. 0 069 286 discloses various alkyl-substituted phenylene diamines as chain extenders for the production of polyurethanes by reaction injection molding. Some of these compositions suggested to be suitable for such use include 1,3-dimethyl-5-tert-butyl-2,6-diaminobenzene, 2-methyl-4,6-di-tert-butyl -1,3
-diaminobenzene, 1,3-dimethyl-5-tertiary amyl-2,4-diaminobenzene. European Patent No. 0107108 discloses the synthesis of C 1-4 alkylated vic-toluenediamines and their use as extenders for the production of polyurethane-polymer elastomers. The examples show ethylated vic-toluenediamine. U.S. Pat. No. 2,737,536 discloses the production of various tertiary hydrocarbons by reacting aromatic hydrocarbons with paraffinic hydrocarbons having tertiary carbon atoms in their structure in the presence of an olefinic hydrocarbon and an acidic alkylation catalyst. The production of alkyl-substituted aromatic hydrocarbons is disclosed. Mono- and polyhydroxybenzenes, mono- and polyaminobenzenes, hydroxyaromatic acids, aminophenols and many others are paraffins such as methylbutane, methylpentane and dimethylpentane and methylcyclopentane and cyclo It was suggested that it could be alkylated with alkanes. Suitable catalysts for alkylation include acids such as hydrochloric acid. Although a variety of alkylated aromatic diamine derivatives have been synthesized, such as diethyl TDA,
Such amines still present some problems to manufacturers in terms of flexibility, handling and formulation. For example, the reactivity of diethyl TDA is too great to facilitate the production of large molded parts by the RIM process, such as in the production of various types of automobile grilles. They are also too reactive for the production of cast elastomers. A second problem associated with alkylated aromatic diamines is that they are suspected carcinogens, which poses problems for their handling. This problem is similar to the case of aromatic amines with halogen atoms incorporated into the aromatic amine composition to retard the activity of the amine in that such techniques were unable to alter the mutagenic properties of the amine. Similar. The present invention relates to monotertiary alkyltoluenediamines and derivatives having a well-defined isomeric structure. In contrast to compositions according to the prior art, this tertiary alkyl group is ortho to the amine group and the alkyl group contains a tertiary carbon atom. These are the following formulas
【式】【formula】
【式】
〔式中、R1,R2およびR3はC1-3アルキル基で
あるか、あるいはR2およびR3は一緒になつて
C5-6員環を形成する〕によつて最もよく表わされ
る。
本発明の明確な異性体化合物に関連していくつ
かの利点が存在する。1つの立点はモノ第3アル
キル化−2,6−トルエンジアミンがジエチル
TDAよりも遅い反応性を有し、それ故にその異
性体混合物を多種の大きな自動車部品のRIMウ
レタン製造により許容しうるものにすることにあ
る。別の利点は2,6−異性体がキヤストエラス
トマーに使用できることである。第3に、モノ第
3ブチルトルエンジアミン異性体はエームズ試験
において突然変異誘発素活性を全く示さなかつ
た。第4に、鎖伸長剤として使用される場合モノ
第3アルキルトルエンジアミン誘導体は生成する
ポリウレタンエラストマーに極めて良好な機械的
性質を与える。第5に、モノ第3アルキル化トル
エンジアミンはポリウレタン樹脂にユニークな性
質を与えるためのイソシアネートに変換され得そ
して第6に、約80%、2,4−異性体および20
%、2,6−異性体の割合でブレンドされる際の
これら異性体は室温で液体でありかつ処法物取扱
上、十分に適した液体混合物を生成する。
第1図は時間の関数で表現されたモノ第3ブチ
ルトルエンジアミンおよび従来技術のDETDAに
関するレオロジーデータのプロツトである。
第2図は時間の関数で表現された従来技術およ
び試験の第3ブチルトルエンジアミンに関するレ
オロジーデータのプロツトである。
第3図は時間の関数で表現されたアルキル化
2,6−トルエンジアミン鎖伸長剤に関するレオ
ロジーデータのプロツトである。
第4図は時間の関数で表現されたアルキル化
2,4−トルエンジアミンに関するレオロジーデ
ータのプロツトである。
第5図は時間の関数で表現された第3アルキル
化−2,6−トルエンジアミンおよび非第3アル
キル化−2,6−トルエンジアミンに関するレオ
ロジーデータのプロツトである。
前述のように、本発明化合物は以下の式[Formula] [In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are C 1-3 alkyl groups, or R 2 and R 3 are combined
C forming a 5-6 membered ring]. There are several advantages associated with the distinctly isomeric compounds of the present invention. One point is that mono-tertiary alkylated-2,6-toluenediamine is diethyl
It has a slower reactivity than TDA, thus making the isomer mixture more acceptable for RIM urethane production in a variety of large automotive parts. Another advantage is that the 2,6-isomer can be used in cast elastomers. Third, the mono-tert-butyltoluenediamine isomer showed no mutagenic activity in the Ames test. Fourth, monotertiary alkyltoluenediamine derivatives when used as chain extenders impart very good mechanical properties to the resulting polyurethane elastomers. Fifth, mono-tertiary alkylated toluene diamines can be converted to isocyanates to impart unique properties to polyurethane resins and sixth, about 80% of the 2,4-isomer and 20
% of the 2,6-isomer, these isomers when blended form a liquid mixture that is liquid at room temperature and is well suited for processing formulations. FIG. 1 is a plot of rheology data for mono-tert-butyltoluenediamine and prior art DETDA expressed as a function of time. FIG. 2 is a plot of prior art and test rheology data for tertiary butyltoluenediamine expressed as a function of time. FIG. 3 is a plot of rheological data for an alkylated 2,6-toluenediamine chain extender expressed as a function of time. FIG. 4 is a plot of rheological data for alkylated 2,4-toluenediamine expressed as a function of time. FIG. 5 is a plot of rheology data for tertiary alkylated 2,6-toluenediamine and non-tertiary alkylated 2,6-toluenediamine expressed as a function of time. As mentioned above, the compound of the present invention has the following formula:
【式】【formula】
【式】
〔式中R1,R2およびR3はC1-3アルキル基であ
るか、あるいはR2およびR3は一緒になつてC5-6
員環を形成する〕によつて表わされる。
本明細書に記載のトルエンジアミンと従来技術
によるそれとの主要な相違は、本発明のトルエン
ジアミンが1個のアミノ基に対してオルト位置に
ある第3アルキル基を含有するモノアルキル置換
トルエンジアミン誘導体でありそしてそのアルキ
ル基が第3炭素原子例えば第3ブチル基を含有す
ることである。示されているように、これらトル
エンジアミンは2,4−ジアミノ、2,6−ジア
ミノまたは2,3あるいは3,4−vicのトルエ
ンジアミン誘導体である。メチル基は1位置に存
在する。
本発明化合物は芳香族炭化水素、例えばトルエ
ンをアルキル化し、続いてニトロ化経由でのアミ
ノ化による技法とは反対にトルエンジアミン化合
物のアルキル化により合成される。芳香族組成物
中のアミノ基に対してオルト位置に、第3炭素原
子を有するモノアルキル基が得られるのはトルエ
ンジアミンについてアルキル化を実施するからで
ある。アルキル化がトルエンジアミンとは反対に
芳香族炭化水素について最初に実施される場合ア
ルキル基はメチル基に対してパラ位置に導入され
る(アミンに対してメタ)。ただし少なくとも2
個のアルキル(メチル)基が存在するヨーロツパ
特許第69286号明細書の場合にのみ、アミノ基に
対してオルト位置にアルキル基を有する組成物を
得ることができる。他方、トルエンジアミン中の
アルキル基はオルト配向であり、それ故にモノア
ルキル基がアミノ基に対してオルトになる。
アルキル化芳香族ジアミン製造の先行技術の多
くでは均一触媒系、例えばアルミニウムベース触
媒を使用しているけれども、このような技術は1
−メチル−5−第3アルキルフエニレン−2,4
−ジアミンまたは1−メチル−3−第3アルキル
フエニレン−2,6−ジアミン製造には特に適応
されなかつた。恐らく多くの均一触媒系は芳香族
環上に第3アルキル基の導入を可能にさせるに十
分な酸性度または反応性を有していないのであろ
う。
本発明技術では芳香族アミンのアルキル化を行
なうために不均一触媒系を使用しており、これら
触媒系の例としては例えばシリカ−アルミナ、モ
ンモリロナイト、結晶性のモレキユラーシーブお
よびゼオライトを挙げることができる。これらの
内、結晶性ゼオライトおよび結晶性モレキユラー
シーブが、所望の酸性度を有し、しかもモノ第3
アルキルトルエンジアミン生成物の選択的製造を
もたらすことができるという点で利点を与えるよ
うである。結晶性ゼオライトは周知でありそして
基本的にはシリカ対アルミナのモル比が非常に大
きい、例えば3:1以上であるアルミノ−シリケ
ートである。このようなゼオライトはそれらの酸
性度すなわちトルエンジアミンのアルキル化達成
に関するそれらの活性を変えるために種々の陽イ
オンで置換されうる。またこれらの陽イオンはゼ
オライトの有効な孔の大きさをも変えることがで
き、したがつてそれらの触媒活性を変えることが
できる。2つの普通の型のゼオライトはXゼオラ
イトおよびYゼオライトであり、Yゼオライトは
特色としてより高いシリカ含量を有している。代
表的にはYゼオライトはシリカ対アルミナのモル
比が約3:1である。×ゼオライトおよびYゼオ
ライトは本発明の実施に適当なゼオライトの普通
の例であるが、その他のものとしては例えばホー
ジヤサイト、オフレタイト、斜方沸石、K.L.オ
メガ、およびZSM系を挙げることができる。シ
リカ対アルミナの割合および孔配置が多くのモノ
第3アルキルトルエンジアミン生成物の製造に十
分適しているという理由からYゼオライトまたは
ホージヤサイトが好ましい。このことは特にモノ
第3ブチルトルエンジアミン製造のためのイソブ
チレンとトルエンジアミンとの反応に関して云え
る。
注目されるように、ゼオライトの酸性度は合成
または天然のゼオライト中のナトリウム原子の代
りに種々の陽イオンを使用することにより調節さ
れうる。触媒系に適した好ましい陽イオンの例と
しては例えば希土類金属例えばランタン、セリウ
ム、プラセオジム並びに種々の遷移金属および水
素を挙げることができる。塩基性金属で交換され
たゼオライトは生成するゼオライトを弱酸性にさ
せるが、かなり不活性である。アルカリ金属は特
に交換されたゼオライトの反応性を減少させる。
このために弱酸性のゼオライト、すなわち水素、
希土類金属交換のものまたはシリカ対アルミナの
割合が高いものが好ましい。
ゼオライトの孔の大きさは反応性および製造さ
れる生成物の型に影響を及ぼす。それらは種々の
既知の手段でより大きなものまたはより小さなも
ののいずれかに変えることができる。例えば、孔
の大きさが化学的調整、例えば硼素およびりんの
酸化物添加あるいはコークス生成によつて減少さ
れうることは知られている。すなわち未変化状態
のゼオライトからそのゼオライトの有効な孔の大
きさを増大させることにより多くのゼオライト系
に大きな分子の大きさを有する生成物を合成させ
ることが可能である。孔の大きさを拡大させる主
な方法は触媒構造からアルミナを除去することに
よる。アルミナ除去のための主要技術のいくつか
には水熱処理(スチーミング)および酸洗浄があ
る。すなわち反応のために分子を進入させるには
不十分な孔の大きさを有しうるゼオライトはこの
ような分子の進入に適応する有効な孔の大きさを
有するように膨張させることができる。あるいは
また、孔の大きさがあまりにも大き過ぎて、例え
ば相当量のジ第3アルキル化トルエンジアミン生
成物が生成される場合には大きな金属陽イオンの
導入によりゼオライトの有効な孔の大きさを減少
させることができる。しかしながら、好ましい方
法はより大きな分子の大きさを有する生成物の合
成を制限するためにより小さな有効な孔の大きさ
を有するゼオライトを選択することである。
モノ第3アルキルトルエンジアミンは、前述の
酸性の酸触媒の存在下にオレフインをトルエンジ
アミンと反応させることにより製造される。第3
炭素原子を有するトルエンジアミン誘導体を製造
するためのオレフインの例としてはイソブチレ
ン、イソアミレン、2−エチル−1−ペンテン、
2−エチル−2−ペンテン、2−メチル−1−ペ
ンテン、2−メチル−2−ペンテン、イソオクテ
ンおよび1−メチルシクロヘキヒンを挙げること
ができる。分枝鎖とオレフインとの関係は第3炭
素がアルキル化に利用しうるものでなければなら
ない。こうしてR1,R2およびR3は1〜3個の炭
素原子を有することができるか、あるいはR2お
よびR3は一緒になつて5〜6員環を形成するこ
とができる。
2,4−トルエンジアミンないし2,6−トル
エンジアミンおよび2,3ないし3,4−vic−
トルエンジアミンの環アルキル化はトルエンジア
ミンをオレフインまたはオレフイン前駆体(例え
ば第3アルカノール)と反応させることにより実
施される。オレフインが例えばアルコールのよう
なオレフイン前駆体から生成される場合、かかる
オレフインはアルコールの脱水により反応系中に
おいて生成されると思われる。代表的にはこのよ
うな反応からの1副生成物である水が触媒系を不
活性化する傾向がありそして温度調整が必要とさ
れうる。代表的には、1,1−ジ置換オレフイン
がアルキル化反応のために使用される際温度は約
100〜250℃、好ましくは160〜200℃でありそして
圧力は約15〜2000psig、好ましくは100〜
1000psigである。選択性および所望生成物への変
換を最適にするには普通、前記範囲内で圧力およ
び温度を変えることが行なわれる。この反応で使
用されるオレフイン対トルエンジアミンのモル比
は約1〜10:1であり、反応時間は一般には約2
〜48時間である。固定床触媒反応器を使用する場
合、LHSVとして表現される反応器への供給は約
0.05〜6時間-1である。
アルキル化アミンは配合物例えばそれぞれ2,
4−異性体および2,6−異性体の混合物として
それ自体を使用してもよいし、これら異性体を他
の芳香族ジアミンおよびアルキル化ジアミンと組
み合せて使用してもよい。重量比で約65〜80%の
2,4−異性体、20〜35%の2,6−異性体およ
び場合により0〜5%のvic−異性体である2,
4−異性体および2,6−異性体の混合物が多数
の理由から魅力がある。1つの理由は市販のトル
エンジアミン原料はvic−トルエンジアミン分離
後で代表的には約80%の2,4−異性体および20
%の2,6−異性体を含有している点にある。別
のトルエンジアミンへの商業的なルートは約65%
の2,4−異性体および35%の2,6−異性体な
る異性体比を生ずる。混合物は個々の異性体と同
じ方法でアルキル化されうる。第2の理由は重量
比で65〜80%の2,4−異性体および20〜35%の
2,6−異性体なる異性体の混合物がRIM製造
のために有利であるという点にある。それは少量
の2,6−異性体が2,4−異性体だけを使用す
る場合よりも、より大きくかつより複雑であるか
または入りくんだ部品の成形を可能ならしめるに
充分に反応時間を延長させるからである。さら
に、上記の80/20混合物はウレタンの配合物を取
扱うのにより大きな可撓性を与える液体である。
以下にアルキル化芳香族アミンを合成するため
の本発明の態様およびポリウレタン樹脂製造にお
けるこれらのアルキル化アミンの性態を説明する
ために実施例を示す。
実施例 1
3−t−ブチル−2,6−トルエンジアミンの
合成
このオルト−t−ブチルトルエンジアミン(以
後はt−ブチルTDAと略記する)の合成は、機
械的撹拌器を装着した1ガロンのステンレススチ
ール製の加圧型反応器を用いて行つた。この反応
器に、13%のアルミナを含有する粉末状の市販の
シリカ−アルミナ触媒150gと、1500g(12.24モ
ル)の2,6−トルエンジアミンを充填した。オ
ートクレーブを密封し、窒素によつてパージし
た。残留窒素被覆はオートクレーブ中に残されて
圧力は16psigであつた。反応器の内容物を定速撹
拌しながら、200℃に加熱した。次いで、イソブ
チレンを反応器内に供給し、30分以上かけて870
gもしくは15.5モルを加え初期反応力は970psig
となつた。これはイソブチレン対トルエンジアミ
ンのモル比1.26:1を与えた。
反応混合物を、定速撹拌しながら、200℃の温
度に約4.5時間保つた。
45時間後、反応器の内容物を約150℃に冷却し、
撹拌を停止した。反応器を開放し、内容物を反応
器から出した。触媒は反応混合物から過によつ
て除去した。
反応生成物をガスクロマトグラフイーによつて
分析し、次の分析結果を得た。
モル%
2,6−トルエンジアミン 43.34
2−(t−ブチルアミノ)−6−アミノトルエン
3.30
3−t−ブチル−2,6−トルエンジアミン
42.36
3,5−ジ−t−ブチル−2,6−トルエンジ
アミン 8.6
2−(t−ブチルアミノ)−5−t−ブチル−6
−アミノトルエン 1.82
モノおよびジ−第三ブチルトルエンジアミンの
両方の生成物が生成されていた。
実施例 2
5−t−ブチル−2,4−トルエンジアミンの
合成
機械撹拌器を装着した300c.c.のハストアロイ
(Hastalloy)C圧力反応容器を、t−ブチルト
ルエンジアミンの製造に用いた。
約100g(0.819モル)の2,4−トルエンジア
ミンを反応器に装入し、同時に5gの36%塩酸水
溶液を加える。反応器を密封し、窒素ガスによつ
てパージした。33psigの窒素ブランケツトとなつ
た。反応器の内容物を次いで連続的に撹拌しなが
ら180℃に加熱した。イソブチレンを反応器内に
供給し、15分以上かけて、53.4g(0.96モル)を
添加した。イソブチレンを添加すると反応器内の
圧力は766psigに増大した。次いで反応混合物、
定速撹拌しながら、180℃に24時間保つた。その
後、圧力を524psigに低減させた。内容物を160℃
に冷却し、撹拌を停止した。そこで反応容器を開
放し、反応生成物を分析した。その組成は次のと
おりである。
モル%
2,4−トルエンジアミン 50.70
2−(t−ブチルアミノ)−4−アミノトルエン
1.84
2−アミノ−4−(t−ブチルアミノ)トルエ
ン 12.71
5−t−ブチル−2,4−トルエンジアミン
26.71
2,4−ジ(t−ブチルアミノ)トルエン 1.31
2−(t−ブチルアミノ)−5−t−ブチル−4
−アミノトルエン 5.28
2−アミノ−5−t−ブチル−4−(t−ブチ
ルアミノ)トルエン 1.45
実施例 3
実施例1の操作に従い、シリカ−アルミナ触媒
の代りに15gの粉末モンモリロナイト粘土を使用
しそして2,6−トルエンジアミン異性体とは反
対に150g(1.23モル)の2,4−トルエンジア
ミン異性体を用いてt−ブチルトルエンジアミン
を製造した。実施例1のように反応内容物を窒素
でパージしついでその内容物を撹拌しながら180
℃に加熱した。ついで反応混合物に約278g
(4.95モル)のイソブチレンを20分かけて加えた。
初期反応圧力は1210psigに増加し、内容物を180
℃で23時間維持した。この時点で内容物を150℃
に冷却し、反応器を解放した。ついで、触媒を熱
過によつて回収した。
反応生成物を分析し、以下のものが含有されて
いた。
モル%
2,4−トルエンジアミン 57.82
2−(t−ブチルアミノ)−4−アミノトルエン
5.49
2−アミノ−4−(t−ブチルアミノ)トルエ
ン 18.27
5−t−ブチル−2,4−トルエンジアミン
16.85
2,4−ジ(t−ブチルアミノ)トルエン 0.42
2−(t−ブチルアミノ)−5−t−ブチル−4
−アミノトルエン 0.47
2−アミノ−5−t−ブチル−4−(t−ブチ
ルアミノ)トルエン 0.27
実施例 4
H−Yゼオライト上における、トルエンジアミ
ンの2,4−異性体および2,6−異性体の
80:20混合物のイソブチレによるアルキル化
機械撹拌器を具備した1000c.c.のハスタロイ
(Hastalloy)C圧力反応器に15.0gのH−Yゼオ
ライト(粉末)、120.0g(0.98モル)の2,4−
トルエンジアミンおよび30.0g(0.25モル)の
2,6−トルエンジアミンを装入した。反応器を
密封し、窒素ガスでパージして、217psig窒素ガ
スブランケツトを得た。内容物を撹拌しながら
180℃に加熱した。ついでイソブチレン(280g、
4.98モル)を15分かけて加えた。1271psigの初期
反応圧力が得られた。反応混合物を定速撹拌下に
180℃で18時間保持しついで150℃に冷却した。こ
こで撹拌を停止し、残留圧力を抜いた。熱時過
することにより触媒を除去した後に、以下の組成
を有する生成物混合物を得た。
モル%
2,4−トルエンジアミン 19.09
2,6−トルエンジアミン 6.30
2−(t−ブチルアミノ)−4−アミノトルエン
2.03
2−アミノ−4−(t−ブチルアミノ)トルエ
ン 8.11
5−t−ブチル−2,4−トルエンジアミン
48.79
3−t−ブチル−2,6−トルエンジアミン
12.73
2−(t−ブチルアミノ)−5−t−ブチル−4
−アミノトルエン 1.60
2−アミノ−5−t−ブチル−4−(t−ブチ
ルアミノ)トルエン 0.55
2−(t−ブチルアミノ)−5−(t−ブチル)−
6−アミノトルエン 痕跡
3,5−ジ−t−ブチル−2,6−トルエンジ
アミン 0.81
これらの結果はH−Yゼオライトがモノ第3ブ
チルトルエンジアミン製造に極度に有効であつた
ことを示している。少量のN−ブチル化トルエン
ジアミンが製造されたが、この生成物は再循環用
および環アルキル化生成物への変換用に適してい
る。ただしほんの少ない%例えば約3%のジ−t
−ブチルトルエンジアミン生成物(環アルキル化
およびN−アルキル化を含む)が製造されたが、
変換は約70%であつた。
実施例 5
5−t−ブチル−2,4−トルエンジアミン
の製造
機械撹拌器を具備した1000c.c.のハスタロイC圧
力反応器に15.0gの粉末状H−Yゼオライトおよ
び150.0g(1.23モル)の2,4−トルエンジア
ミンを装入した。反応器を密封し、窒素ガスでパ
ージして残留225psig窒素ガスブランケツトを得
た。反応器内容物を500rpmで撹拌しながら180℃
に加熱した。ついでイソブチレン(279.0g、
4.98モル)を2時間かけて加え、1225psigの反応
器圧力を得た。これは4.05モルイソブチレン対1
モルトルエンジアミンなるモル比を与えた。反応
混合物を定速撹拌しながら180℃で16時間保持し
た。内容物を150℃に冷却しついで撹拌を停止し、
残留圧力を抜いた。熱時過により触媒を除去し
て以下の生成物混合物を得た。
モル%
2,4−トルエンジアミン 15.59
2−(t−ブチルアミノ)−4−アミノトルエン
1.66
2−アミノ−4−(t−ブチルアミノ)トルエ
ン 8.02
5−t−ブチル−2,4−トルエンジアミン
71.60
2,4−ジ(t−ブチルアミノ)トルエン 0.20
2−(t−ブチルアミノ)−5−t−ブチル−4
−アミノトルエン 1.38
2−アミノ−5−t−ブチル−4−(t−ブチ
ルアミノ)トルエン 0.55
実施例 6
3−t−ブチル−2,6−トルエンジアミンの
製造
15.0gの粉末状のH−Y型ゼオライト触媒と、
140.0g(1.15モル)の2,6−トルエンジアミ
ンを、機械撹拌器を有する1000c.c.のハスタロイ圧
力反応器に実施例2と同様にして装入した。反応
器を密封し、窒素ガスによつてパージして、室温
で残留窒素ブランケツト200spigの圧力とした。
内容物を撹拌しながら180℃に加熱した。イソブ
チレン(267g、4.76モル)を20分以上かけてこ
の反応混合物に添加すると初期反応圧力は
1100spigとなつた。これは、イソブチレン:トル
エンジアミンのモル比を4.1:1となすものであ
つた。定速撹拌下に、反応混合物を180℃に39時
間保つた。
反応生成物を実施例1記載の操作によつて単離
した。生成物は、次の組成からなつていた。
モル%
2,6−トルエンジアミン 30.48
2−(t−ブチルアミノ)−6−アミノトルエン
9.79
3−t−ブチル−2,6−トルエンジアミン
56.13
2−(t−ブチルアミノ)−5−t−ブチル−6
−アミノトルエン 1.19
3,5−ジ−t−ブチル−2,6−トルエンジ
アミン 1.28
変換および選択性に関する結果は実施例5で
2,4−異性体の転換について得られた結果と同
様であつた。より少ない量のジ−t−ブチル化生
成物が僅かにより低い変換率で製造され得た。変
換率は70%以上でありそしてジ−t−ブチル異性
体への選択率は4%以下であつた。
実施例 7
一連のアルキル化生成物はいろいろな条件下で
種々の触媒系を使用し、実施例1〜6に概説され
た一般操作にしたがつて製造された。これらの反
応A−Lは表1に記載されている。便宜上、アル
キルなる用語は表の生成物記載部分に示された特
定のアルキル化生成物を記載するのに使用され
た。[Formula] [In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are C 1-3 alkyl groups, or R 2 and R 3 together are C 5-6
form a member ring]. The main difference between the toluenediamine described herein and that according to the prior art is that the toluenediamine of the present invention is a monoalkyl-substituted toluenediamine derivative containing a tertiary alkyl group in the ortho position to one amino group. and the alkyl group contains a tertiary carbon atom, such as a tertiary butyl group. As shown, these toluenediamines are 2,4-diamino, 2,6-diamino or 2,3 or 3,4-vic toluenediamine derivatives. The methyl group is present in the 1 position. The compounds of the present invention are synthesized by alkylation of toluenediamine compounds as opposed to the technique of alkylating aromatic hydrocarbons, such as toluene, followed by amination via nitration. It is because the alkylation is carried out on toluenediamine that a monoalkyl group having a tertiary carbon atom is obtained in the position ortho to the amino group in the aromatic composition. If the alkylation is carried out first on aromatic hydrocarbons as opposed to toluene diamines, the alkyl group is introduced in the para position to the methyl group (meta to the amine). However, at least 2
Only in the case of European Patent No. 69286, where alkyl (methyl) groups are present, it is possible to obtain compositions with an alkyl group in the position ortho to the amino group. On the other hand, the alkyl group in toluenediamine is ortho oriented, so the monoalkyl group is ortho to the amino group. Although much of the prior art for the production of alkylated aromatic diamines uses homogeneous catalyst systems, such as aluminum-based catalysts, such techniques
-Methyl-5-tertiary alkylphenylene-2,4
-diamine or 1-methyl-3-tertiary alkylphenylene-2,6-diamine production. Perhaps many homogeneous catalyst systems do not have sufficient acidity or reactivity to allow the introduction of tertiary alkyl groups on the aromatic ring. The present technique uses heterogeneous catalyst systems to carry out the alkylation of aromatic amines, examples of which include silica-alumina, montmorillonite, crystalline molecular sieves, and zeolites. I can do it. Among these, crystalline zeolite and crystalline molecular sieve have the desired acidity and monotertiary
It appears to offer advantages in that it can provide selective production of alkyltoluenediamine products. Crystalline zeolites are well known and are basically alumino-silicates in which the molar ratio of silica to alumina is very high, for example 3:1 or more. Such zeolites can be substituted with various cations to alter their acidity and thus their activity with respect to achieving alkylation of toluenediamine. These cations can also change the effective pore size of zeolites and thus their catalytic activity. Two common types of zeolites are X zeolite and Y zeolite, with Y zeolite characteristically having a higher silica content. Typically, Y zeolites have a silica to alumina molar ratio of about 3:1. × zeolites and Y zeolites are common examples of zeolites suitable for the practice of this invention, but others may include, for example, the hawkiasite, offretite, chabazite, KL omega, and ZSM series. Y zeolite or haujasite is preferred because the silica to alumina ratio and pore arrangement are well suited for the production of many mono-tertiary alkyltoluenediamine products. This is particularly true for the reaction of isobutylene with toluenediamine to produce mono-tert-butyltoluenediamine. As noted, the acidity of zeolites can be adjusted by substituting various cations for the sodium atoms in synthetic or natural zeolites. Examples of preferred cations suitable for the catalyst system include, for example, rare earth metals such as lanthanum, cerium, praseodymium and various transition metals and hydrogen. Zeolites exchanged with basic metals make the resulting zeolite slightly acidic, but fairly inert. Alkali metals particularly reduce the reactivity of exchanged zeolites.
For this purpose, weakly acidic zeolites, i.e. hydrogen,
Those with rare earth metal exchange or those with a high silica to alumina ratio are preferred. Zeolite pore size affects the reactivity and type of product produced. They can be made either larger or smaller by various known means. For example, it is known that pore size can be reduced by chemical adjustment, such as boron and phosphorus oxide addition or coke formation. Thus, it is possible to synthesize products with large molecular sizes in many zeolite systems from the unchanged zeolite by increasing the effective pore size of the zeolite. The primary method of increasing pore size is by removing alumina from the catalyst structure. Some of the main techniques for alumina removal include hydrothermal treatment (steaming) and acid cleaning. That is, a zeolite that may have insufficient pore size to admit molecules for reaction can be expanded to have an effective pore size to accommodate the entrance of such molecules. Alternatively, the effective pore size of the zeolite may be increased by the introduction of large metal cations if the pore size is too large, e.g., significant amounts of di-tertiary alkylated toluenediamine product are produced. can be reduced. However, the preferred method is to select zeolites with smaller effective pore sizes to limit the synthesis of products with larger molecular sizes. Mono-tertiary alkyltoluene diamines are produced by reacting olefins with toluene diamines in the presence of the aforementioned acidic acid catalysts. Third
Examples of olefins for producing toluenediamine derivatives having carbon atoms include isobutylene, isoamylene, 2-ethyl-1-pentene,
Mention may be made of 2-ethyl-2-pentene, 2-methyl-1-pentene, 2-methyl-2-pentene, isooctene and 1-methylcyclohexhine. The relationship between the branch and the olefin must be such that the tertiary carbon is available for alkylation. Thus R 1 , R 2 and R 3 can have 1 to 3 carbon atoms, or R 2 and R 3 together can form a 5- to 6-membered ring. 2,4-toluenediamine to 2,6-toluenediamine and 2,3 to 3,4-vic-
Ring alkylation of toluenediamine is carried out by reacting toluenediamine with an olefin or olefin precursor (eg, a tertiary alkanol). When olefins are produced from olefin precursors, such as alcohols, such olefins are believed to be produced in the reaction system by dehydration of the alcohol. Water, typically one by-product from such reactions, tends to deactivate the catalyst system and temperature adjustments may be required. Typically, when the 1,1-disubstituted olefin is used for the alkylation reaction, the temperature is about
100-250℃, preferably 160-200℃ and the pressure is about 15-2000psig, preferably 100-200℃
It is 1000 psig. Variations in pressure and temperature within the above ranges are commonly used to optimize selectivity and conversion to the desired product. The molar ratio of olefin to toluene diamine used in this reaction is about 1 to 10:1, and the reaction time is generally about 2
~48 hours. When using a fixed bed catalytic reactor, the feed to the reactor expressed as LHSV is approximately
0.05 to 6 hours -1 . Alkylated amines can be used in formulations such as 2,
The 4- and 2,6-isomers may be used on their own as a mixture, or these isomers may be used in combination with other aromatic and alkylated diamines. 2, which is about 65-80% 2,4-isomer, 20-35% 2,6-isomer and optionally 0-5% vic-isomer by weight;
Mixtures of 4- and 2,6-isomers are attractive for a number of reasons. One reason is that commercially available toluenediamine feedstocks typically contain about 80% 2,4-isomer and 20% after vic-toluenediamine separation.
% of the 2,6-isomer. The commercial route to another toluenediamine is about 65%
yielding an isomer ratio of 2,4-isomer and 35% 2,6-isomer. Mixtures can be alkylated in the same manner as individual isomers. A second reason is that isomer mixtures of 65 to 80% by weight of 2,4-isomers and 20 to 35% of 2,6-isomers are advantageous for RIM production. It is believed that a small amount of the 2,6-isomer extends the reaction time sufficiently to allow the molding of larger and more complex or intricate parts than if only the 2,4-isomer were used. This is because it makes you Additionally, the 80/20 mixture described above is a liquid that provides greater flexibility in handling urethane formulations. Examples are provided below to illustrate embodiments of the present invention for synthesizing alkylated aromatic amines and the properties of these alkylated amines in the production of polyurethane resins. Example 1 Synthesis of 3-t-butyl-2,6-toluenediamine This synthesis of ortho-t-butyltoluenediamine (hereinafter abbreviated as t-butyl TDA) was carried out in a 1-gallon tank equipped with a mechanical stirrer. A pressurized stainless steel reactor was used. The reactor was charged with 150 g of a powdered commercially available silica-alumina catalyst containing 13% alumina and 1500 g (12.24 moles) of 2,6-toluenediamine. The autoclave was sealed and purged with nitrogen. A residual nitrogen blanket was left in the autoclave and the pressure was 16 psig. The contents of the reactor were heated to 200° C. with constant stirring. Then, isobutylene is fed into the reactor and heated to 870% over 30 minutes.
g or 15.5 moles and the initial reaction force is 970 psig.
It became. This gave a molar ratio of isobutylene to toluenediamine of 1.26:1. The reaction mixture was kept at a temperature of 200° C. for about 4.5 hours with constant stirring. After 45 hours, the contents of the reactor were cooled to approximately 150°C and
Stirring was stopped. The reactor was opened and the contents were discharged from the reactor. The catalyst was removed from the reaction mixture by filtration. The reaction product was analyzed by gas chromatography, and the following analysis results were obtained. Mol% 2,6-toluenediamine 43.34 2-(t-butylamino)-6-aminotoluene
3.30 3-t-butyl-2,6-toluenediamine
42.36 3,5-di-t-butyl-2,6-toluenediamine 8.6 2-(t-butylamino)-5-t-butyl-6
-Aminotoluene 1.82 Both mono- and di-tert-butyltoluenediamine products were being produced. Example 2 Synthesis of 5-t-butyl-2,4-toluenediamine A 300 c.c. Hastalloy C pressure reactor equipped with a mechanical stirrer was used for the production of t-butyltoluenediamine. Approximately 100 g (0.819 mol) of 2,4-toluenediamine is charged to the reactor, and 5 g of 36% aqueous hydrochloric acid are added at the same time. The reactor was sealed and purged with nitrogen gas. A nitrogen blanket of 33 psig was applied. The contents of the reactor were then heated to 180° C. with continuous stirring. Isobutylene was fed into the reactor and 53.4 g (0.96 mole) was added over 15 minutes. Upon addition of isobutylene, the pressure within the reactor increased to 766 psig. Then the reaction mixture,
It was kept at 180°C for 24 hours with constant stirring. The pressure was then reduced to 524 psig. Contents at 160℃
and stirring was stopped. The reaction vessel was then opened and the reaction products were analyzed. Its composition is as follows. Mol% 2,4-toluenediamine 50.70 2-(t-butylamino)-4-aminotoluene
1.84 2-amino-4-(t-butylamino)toluene 12.71 5-t-butyl-2,4-toluenediamine
26.71 2,4-di(t-butylamino)toluene 1.31 2-(t-butylamino)-5-t-butyl-4
-Aminotoluene 5.28 2-Amino-5-t-butyl-4-(t-butylamino)toluene 1.45 Example 3 The procedure of Example 1 was followed, using 15 g of powdered montmorillonite clay instead of the silica-alumina catalyst and T-butyltoluenediamine was prepared using 150 g (1.23 moles) of the 2,4-toluenediamine isomer as opposed to the 2,6-toluenediamine isomer. The reaction contents were purged with nitrogen as in Example 1 and the contents were heated to 180 °C with stirring.
heated to ℃. Then add about 278 g to the reaction mixture.
(4.95 mol) of isobutylene was added over 20 minutes.
Initial reaction pressure increases to 1210 psig and the contents to 180 psig
It was maintained at ℃ for 23 hours. At this point, heat the contents to 150℃.
and the reactor was opened. The catalyst was then recovered by heating. The reaction product was analyzed and contained the following: Mol% 2,4-toluenediamine 57.82 2-(t-butylamino)-4-aminotoluene
5.49 2-amino-4-(t-butylamino)toluene 18.27 5-t-butyl-2,4-toluenediamine
16.85 2,4-di(t-butylamino)toluene 0.42 2-(t-butylamino)-5-t-butyl-4
-Aminotoluene 0.47 2-Amino-5-t-butyl-4-(t-butylamino)toluene 0.27 Example 4 2,4- and 2,6-isomers of toluenediamine on H-Y zeolite of
Alkylation of an 80:20 mixture with isobutylene 15.0 g of H-Y zeolite (powder), 120.0 g (0.98 mol) of 2,4 in a 1000 c.c. Hastalloy C pressure reactor equipped with a mechanical stirrer. −
Toluenediamine and 30.0 g (0.25 moles) of 2,6-toluenediamine were charged. The reactor was sealed and purged with nitrogen gas to obtain a 217 psig nitrogen gas blanket. While stirring the contents
Heated to 180°C. Next, isobutylene (280g,
4.98 mol) was added over 15 minutes. An initial reaction pressure of 1271 psig was obtained. The reaction mixture was stirred at constant speed.
It was held at 180°C for 18 hours and then cooled to 150°C. At this point, stirring was stopped and the residual pressure was released. After removing the catalyst by heating, a product mixture was obtained with the following composition: Mol% 2,4-toluenediamine 19.09 2,6-toluenediamine 6.30 2-(t-butylamino)-4-aminotoluene
2.03 2-amino-4-(t-butylamino)toluene 8.11 5-t-butyl-2,4-toluenediamine
48.79 3-t-butyl-2,6-toluenediamine
12.73 2-(t-butylamino)-5-t-butyl-4
-Aminotoluene 1.60 2-Amino-5-t-butyl-4-(t-butylamino)toluene 0.55 2-(t-butylamino)-5-(t-butyl)-
6-Aminotoluene Trace 3,5-di-t-butyl-2,6-toluenediamine 0.81 These results indicate that H-Y zeolite was extremely effective in producing mono-tert-butyltoluenediamine. . Although a small amount of N-butylated toluenediamine was produced, this product is suitable for recycling and conversion to ring alkylated products. However, only a small percentage, for example about 3%,
-butyltoluenediamine products (including ring alkylation and N-alkylation) were produced,
Conversion was approximately 70%. Example 5 Preparation of 5-tert-butyl-2,4-toluenediamine In a 1000 c.c. Hastalloy C pressure reactor equipped with a mechanical stirrer was added 15.0 g of powdered H-Y zeolite and 150.0 g (1.23 mol). of 2,4-toluenediamine was charged. The reactor was sealed and purged with nitrogen gas to obtain a residual 225 psig nitrogen gas blanket. The reactor contents were heated to 180°C while stirring at 500 rpm.
heated to. Next, isobutylene (279.0g,
4.98 mol) was added over 2 hours to obtain a reactor pressure of 1225 psig. This is 4.05 moles isobutylene to 1
The molar ratio of mol toluenediamine was given. The reaction mixture was held at 180° C. for 16 hours with constant stirring. Cool the contents to 150°C and stop stirring,
The residual pressure was released. The catalyst was removed by thermal aging to give the following product mixture. Mol% 2,4-toluenediamine 15.59 2-(t-butylamino)-4-aminotoluene
1.66 2-amino-4-(t-butylamino)toluene 8.02 5-t-butyl-2,4-toluenediamine
71.60 2,4-di(t-butylamino)toluene 0.20 2-(t-butylamino)-5-t-butyl-4
-Aminotoluene 1.38 2-amino-5-t-butyl-4-(t-butylamino)toluene 0.55 Example 6 Production of 3-t-butyl-2,6-toluenediamine 15.0 g of powdered H-Y type zeolite catalyst,
140.0 g (1.15 moles) of 2,6-toluenediamine was charged to a 1000 c.c. Hastalloy pressure reactor with a mechanical stirrer as in Example 2. The reactor was sealed and purged with nitrogen gas to a pressure of 200 spig of residual nitrogen blanket at room temperature.
The contents were heated to 180°C with stirring. When isobutylene (267 g, 4.76 mol) is added to this reaction mixture over 20 minutes, the initial reaction pressure is
It became 1100spig. This had a molar ratio of isobutylene:toluenediamine of 4.1:1. The reaction mixture was kept at 180° C. for 39 hours under constant stirring. The reaction product was isolated by the procedure described in Example 1. The product had the following composition: Mol% 2,6-toluenediamine 30.48 2-(t-butylamino)-6-aminotoluene
9.79 3-tert-butyl-2,6-toluenediamine
56.13 2-(t-butylamino)-5-t-butyl-6
-aminotoluene 1.19 3,5-di-tert-butyl-2,6-toluenediamine 1.28 The results regarding conversion and selectivity were similar to those obtained for the conversion of the 2,4-isomer in Example 5. . Lower amounts of di-tert-butylated product could be produced at slightly lower conversions. The conversion was greater than 70% and the selectivity to the di-t-butyl isomer was less than 4%. Example 7 A series of alkylated products were prepared under various conditions and using various catalyst systems and according to the general procedure outlined in Examples 1-6. These reactions A-L are listed in Table 1. For convenience, the term alkyl has been used to describe the specific alkylation products shown in the product description section of the table.
【表】【table】
【表】
* 分析はオレフインなしの試料でなされた。
[Table] *Analysis was done on samples without olefin.
【表】
* 分析はオレフインなしの試料でなされた。
[Table] *Analysis was done on samples without olefin.
【表】【table】
【表】
実施例 8
種々の鎖伸長剤を用い一連のポリウレタン−尿
素エラストマーを製造しそして標準的なウレタン
配合物中の鎖伸長剤の反応性を測定するために相
互に関しポツトライフ試験系において評価した。
ポリウレタン−尿素エラストマーは、2,4−ト
ルエンジイソシアネートによつて末端キヤツプさ
れたポリ(1,4−オキシテトラメチレン)グリ
コールの、NCO含有率がおおむね5〜7%にあ
るプレポリマーを、試験しようとする鎖伸長剤芳
香族ジアミン及びジオールと反応させることによ
つて製造した。イソシアネート:ジアミン鎖伸長
剤:ジオールの名目上の量論的量比は、2:1:
1である。商業的に、プレポリマーはデユポン社
(E.I.dupont de Nemours Company)から商標
名アデイプレン(ADIPRENE)L−167で販売
されており、また、ポリ(ε−カプロラクトン)
ジオールは、インテロツクス社(Interox
Chemicals Limited)からカパ(CAPA)200
なる表示の下販売されている。
ポツトライフの試験システムは、7gの試験サ
ンプルを保持できる恒温(50℃)状態にある加熱
試験チエンバーからなり、垂直貫通孔ピストンを
備えている。このピストンは、時間変化に応じて
試験サンプル内部を上下に移動する。(発熱反応
による温度の上昇は割引かれる。)ポリマーサン
プル内部のピストンの移動に必要となる力は、任
意の判定単位によつて測定される。この力の相互
関連性を時間の関数として表示する。硬化過程の
ウレタン系のこのカーポツトライフとの相互関係
を、次いでウレタン−尿素系についての知られた
力−粘性との相互関係に関連づける。
表2は、いくつかの鎖伸長剤についての、時間
の三元素の力の関数としての、粘度の10の対数と
して示した実験的モデル係数の数値を示したもの
である。係数は、次の式として与えられる。
log(粘度)=
I+A(時間)+B(時間)2+C(時間)3
第1の力(“A”)の係数は、初期反応性を評定
する“準”反応速度定数である。“準”速度定数
(A)についてのより小さな値は、より長い。かつ望
ましいpot Livesを示している。T−5000の値は、
反応生成物が相対粘度5000単位を持つ時間であ
る。この値が独断的な値であるにもかかわらず、
この値は、RIMプロセスもしくは注型エラスト
マープロセスにおける試験物質の能力判定に用い
るのに好適なものである。比較的小さく簡単な射
出成形品の場合には、T−5000は、約2.5分でよ
いが、大きな、もしくは複雑な成形品の場合に
は、5分以上、たとえば10分〜40分のT−5000の
時間が必要となろう。
第1図および第2図は供試物質t−ブチルトル
エンジアミンについて得られた結果を図示したも
のである。これらの図は他の芳香族ジアミン鎖伸
長剤、tBTDAの80/20混合物およびジ−t−ブ
チルトルエンジアミン生成物との比較で、2,4
−t−ブチルトルエンジアミン異性体および2,
6−t−ブチルトルエンジアミン異性体の相対能
力を示している。
第1図では3,5−ジエチル−2,4−トルエ
ンジアミン/3,5−ジエチル−2,6−トルエ
ンジアミンの80/20市販混合物に関するポツトラ
イフ線形(曲線1)がt−ブチル化トルエンジア
ミンについて得られた線形と対比されている。5
−位置だけにおいてイソブチレンでモノアルキル
化された2,4−TDA(5tB24TDA)(曲線2)
は2倍のエチル化TAD混合物に匹敵する反応性
を示している。しかしながら、モノt−ブチル化
2,6−TDA(曲線4)はより低い“A”(項)
(DETDAが、8092でありそして5tB24TDAが、
7697であるのに対して、06721)によりそしてT
−5000値(それぞれが2.2分および2.2分であるの
に対して17.8分)により指摘されるように遥かに
長いポツトライフを示している。反応するアミン
中心部辺の置換基の位置が立体率減少の相対マグ
ニチユードを決定する。38℃の融点を有する過冷
却液体である、5tB24TDAおよび3tB26TDAの8
0/20混合物(曲線3)は一旦、結晶化すると
DETDAの80/20混合物よりもほぼ50%大きな、
すなわち2.2分に対して、3.2分のT−5000を有す
る。これはtBTDAを使用する大きなまたは細か
い成形部品のRIM加工においてより大きなラチ
チユードを与える。
第2図には立体遅延作用と電子供与効果との平
衡、つり合いが説明されている。4−t−ブチル
−2,6−トルエンジアミンに関する場合(曲線
5)のように、もしt−ブチル基が反応するアミ
ン置換基に対してオルト位にないならばアルキル
基置換基による活性化のみが存在する。すなわち
p−t−ブチルトルエンのニトロ化/還元により
製造される可能な鎖伸長剤は単に0.5分のT−
5000、3.87のA係数を有して、非常に速く反応す
る。
2,6−TDAがイソブチレンによつて、一つ
ではなく2つオルト位がアルキル化される場合に
は本発明者等のポリウレタン/尿素の製造におけ
る3,5−ジ−t−ブチル−2,6−トルエンジ
アミン(曲線7)の反応性はモノ−o−t−ブチ
ル化生成物に関して低減されるよりもむしろ増大
する。T−5000はモノ置換2,6−TDAの17.8
分から、ジ置換生成物の11.3分へと減少する。反
応性の低いアミノ基のまわりの立体的障害ブロツ
ク化はいずれの場合でも同様のものである。(−
NH2基は−CH3基および最も近接した−C
(CH3)3基によつて囲まれる)。しかしながら、
35DtB26TDAの場合には、2番目の−C(CH3)3
アルキル化基によつて、反応を促進する特別の電
子供与が行われるのである。この電子活性化はt
−ブチル−2,4−ジアミノベンゼン(T−5000
=10.7分曲線8)を5−t−ブチル−2,4−ジ
アミノメタキシレン(5tB24DAmX曲線6)(T
−5000=2.6分)と対比させることによつても示
される。この置換キシレンの場合には3−t−ブ
チル−2,6−TDAに注目される立体的遅延は
第2の2つのメチル基環置換基の付加によつて提
供されるアミノ反応性活性化により打消されてし
まうのである。
表3のデータをグラフ化した第3図および第4
図は、これらの環位置置換効果をさらに詳しく説
明している。2,6−トルエンジアミンの場合に
はエチル基に関してイソプロピル基のより大きな
立体塊りがポツトライフを1.13分から1.63分に増
大させる(曲線9及び10)。また、3tB26TDAの
場合のように2,6−TDAが2個ではなく1個
のアルキル基で置換されている場合には反応性の
減少がみられる。3−イソプロピル−2,6−
TDA(曲線11)は2.47分のポツトライフを有し、
あるいは3,5−ジイソプロピル−2,6−
TDA(曲線10)の場合におけるよりも約50%大き
い値を示す。しかしながら、t−ブチル基は%を
基準にして、アミン不活性化におけるイソプロピ
ル基よりも遥かにより効果がある。第4図ではオ
ルトアルキル置換基に比較した際のt−ブチル基
を有する4−アミン位置上の効果が詳記されてい
る。曲線14では5−イソプロピルトルエンジアミ
ンが3,5−ジイソプロピル−TDA(曲線16)を
比較するための基礎ケースとみなされることがで
き、曲線16では3−位置置換基が4−位置アミン
の反応性の抑制を非常に増大させている。したが
つて、3,5−ジエチル−2,4−TDA(曲線
15)はジイソプロピル異性体よりも僅かに反応性
が高い。他方、単一の5−位置置換基におけるt
−ブチル化では、その基が、同時の3−および5
−位置のジ置換よりも減速であることがわかる。
3,5−ジ−t−ブチル−2,4−トルエンジア
ミンは合成されていない。なぜならば立体的抑舌
があまりにも大き過ぎるためと思われる。
第5図は所望の鎖伸長剤反応速度をもたらす際
の第3炭素一般論の原則を説明している。TDA
のシクロペンタジエンアルキル化から製造された
3−シクロペンテニル−2,6−TDA(T−5000
=3.5分、(曲線18))の穏和な反応性に比べてメ
チルシクロペンテンと2,6−TDAとの反応か
ら得られたt−アルキル置換3−メチルシクロペ
ンチル−2,6−TDAは遥かに遅い(T−5000
=12.2分(曲線20))。明らかに、2−メチル−1
−ブテンまたは2−メチル−2−ブテンとのいず
れかを反応させることにより製造されるt−アミ
ル−2,6−トルエンジアミン(曲線21)の立体
的塊りがシクロペンタン環抑制の排除によつてこ
の反応を依然としてより遅いものにさせているの
である。また、t−アルキル基が実質的に速度を
遅延させるという一般論を例示するものは5−t
−ブチル−3,4−TDA(T=5000=7.2分、(曲
線19))であり、これはエラストマー製造におい
て十分遅い反応速度である。Table: Example 8 A series of polyurethane-urea elastomers were prepared using various chain extenders and evaluated in a pot-life test system relative to each other to determine the reactivity of the chain extenders in standard urethane formulations. .
Polyurethane-urea elastomers were tested using prepolymers of poly(1,4-oxytetramethylene) glycol end-capped with 2,4-toluene diisocyanate with an NCO content of approximately 5-7%. It was prepared by reacting with chain extenders aromatic diamines and diols. The nominal stoichiometric ratio of isocyanate:diamine chain extender:diol is 2:1:
It is 1. Commercially, the prepolymer is sold by the EIdupont de Nemours Company under the trade name ADIPRENE L-167, and is also available as poly(ε-caprolactone).
The diol is manufactured by Interox
Chemicals Limited) to CAPA 200
It is sold under the following display. Potlife's test system consists of a constant temperature (50°C) heated test chamber capable of holding 7 grams of test sample and equipped with a vertical through-bore piston. This piston moves up and down inside the test sample over time. (The increase in temperature due to exothermic reactions is discounted.) The force required to move the piston inside the polymer sample is measured by an arbitrary unit of measure. Display the interconnectedness of this force as a function of time. This carpot life interaction of the urethane system during curing is then related to the known force-viscosity interaction for urethane-urea systems. Table 2 shows numerical values of the experimental model coefficients, expressed as 10 logarithms of viscosity, as a function of time and triadic force for several chain extenders. The coefficients are given as: log(viscosity) = I + A (time) + B (time) 2 + C (time) 3 The first force ("A") coefficient is a "quasi" reaction rate constant that assesses the initial reactivity. “Quasi” rate constant
Smaller values for (A) are longer. and shows desirable pot lives. The value of T-5000 is
It is the time when the reaction product has a relative viscosity of 5000 units. Although this value is arbitrary,
This value is suitable for use in determining the performance of test materials in RIM or cast elastomer processes. For relatively small and simple injection molded parts, T-5000 may be used for about 2.5 minutes, but for larger or more complex molded parts, T-5000 can be used for more than 5 minutes, e.g. 10 to 40 minutes. It would take 5000 hours. Figures 1 and 2 illustrate the results obtained for the test substance t-butyltoluenediamine. These figures are in comparison to other aromatic diamine chain extenders, an 80/20 mixture of tBTDA and di-t-butyltoluenediamine products.
-t-butyltoluenediamine isomer and 2,
Figure 2 shows the relative potency of 6-t-butyltoluenediamine isomers. Figure 1 shows that the pot life line (curve 1) for the 80/20 commercial mixture of 3,5-diethyl-2,4-toluenediamine/3,5-diethyl-2,6-toluenediamine is similar to that for t-butylated toluenediamine. Contrasted with the obtained linearity. 5
2,4-TDA monoalkylated with isobutylene only at the − position (5tB24TDA) (curve 2)
shows reactivity comparable to twice the ethylated TAD mixture. However, mono-t-butylated 2,6-TDA (curve 4) has a lower “A” (term)
(DETDA is 8092 and 5tB24TDA is,
7697, whereas 06721) and T
-5000 values (17.8 minutes versus 2.2 and 2.2 minutes, respectively) indicate a much longer pot life. The position of the substituent on the reacting amine center determines the relative magnitude of the steric reduction. 8 of 5tB24TDA and 3tB26TDA, which are supercooled liquids with a melting point of 38℃
Once the 0/20 mixture (curve 3) crystallizes,
Almost 50% greater than the 80/20 mixture of DETDA,
That is, it has a T-5000 of 3.2 minutes versus 2.2 minutes. This gives greater latitude in RIM processing of large or fine molded parts using tBTDA. FIG. 2 explains the equilibrium between the steric retardation effect and the electron donating effect. Activation by the alkyl group substituent only occurs if the t-butyl group is not in the ortho position to the reacting amine substituent, as in the case for 4-t-butyl-2,6-toluenediamine (curve 5). exists. Thus, a possible chain extender produced by nitration/reduction of pt-butyltoluene is simply 0.5 min T-
5000, has an A-factor of 3.87 and reacts very quickly. 3,5-di-tert-butyl-2, in our polyurethane/urea preparation when 2,6-TDA is alkylated with isobutylene at two ortho positions instead of one. The reactivity of 6-toluenediamine (curve 7) increases rather than decreases with respect to the mono-ot-butylated product. T-5000 is mono-substituted 2,6-TDA at 17.8
min to 11.3 min for the disubstituted product. The steric hindrance blocking around the less reactive amino groups is similar in each case. (−
The NH 2 group is the −CH 3 group and the nearest −C
(surrounded by three CH 3 ) groups). however,
In the case of 35DtB26TDA, the second −C(CH 3 ) 3
The alkylating group provides the extra electron donation that promotes the reaction. This electron activation is t
-Butyl-2,4-diaminobenzene (T-5000
= 10.7 minutes Curve 8) was converted to 5-t-butyl-2,4-diaminometaxylene (5tB24DAmX curve 6) (T
-5000=2.6 minutes). In the case of this substituted xylene, the steric retardation noted for 3-t-butyl-2,6-TDA is due to the amino-reactive activation provided by the addition of the second two methyl ring substituents. It will be canceled out. Figures 3 and 4 graph the data in Table 3.
The figure further explains these ring position substitution effects. In the case of 2,6-toluenediamine, the greater steric bulk of the isopropyl group relative to the ethyl group increases the pot life from 1.13 to 1.63 minutes (curves 9 and 10). Also, a decrease in reactivity is seen when 2,6-TDA is substituted with one alkyl group instead of two, as in the case of 3tB26TDA. 3-isopropyl-2,6-
TDA (curve 11) has a pot life of 2.47 minutes,
Or 3,5-diisopropyl-2,6-
It shows a value about 50% higher than in the case of TDA (curve 10). However, the t-butyl group is much more effective on a percentage basis than the isopropyl group in amine deactivation. Figure 4 details the effect on the 4-amine position with the t-butyl group compared to the orthoalkyl substituent. In curve 14, 5-isopropyltoluenediamine can be considered as the base case for comparison with 3,5-diisopropyl-TDA (curve 16), and in curve 16, the 3-position substituent is less reactive than the 4-position amine. greatly increases the suppression of Therefore, 3,5-diethyl-2,4-TDA (curve
15) is slightly more reactive than the diisopropyl isomer. On the other hand, t at a single 5-position substituent
-butylation, in which the groups are simultaneously 3- and 5-
It can be seen that the deceleration is lower than that of di-substitution at the − position.
3,5-di-t-butyl-2,4-toluenediamine has not been synthesized. This seems to be because the three-dimensional suppression is too large. FIG. 5 illustrates the principles of third carbon generalization in producing the desired chain extender reaction rate. TDA
3-Cyclopentenyl-2,6-TDA (T-5000
= 3.5 min, (curve 18)) is much slower for t-alkyl-substituted 3-methylcyclopentyl-2,6-TDA obtained from the reaction of methylcyclopentene with 2,6-TDA. (T-5000
= 12.2 minutes (curve 20)). Obviously, 2-methyl-1
The steric agglomeration of t-amyl-2,6-toluenediamine (curve 21), produced by reacting either with -butene or 2-methyl-2-butene, is due to the elimination of cyclopentane ring suppression. This still makes the reaction slower. Also illustrating the general idea that t-alkyl groups substantially retard the rate is 5-t
-butyl-3,4-TDA (T=5000=7.2 min, (curve 19)), which is a sufficiently slow reaction rate for elastomer production.
【表】
実施例 9
ポツトライフT−5000値が10分以上であつたo
−t−ブチル化2,6−トルエンジアミンから注
型エラストマーを製造した。これらの鎖伸長剤、
MOCA、クロロトルエンジアミンおよびt−ブ
チル−2,4−ベンゼンジアミンをアデイプレン
(Adiprene−167)と一緒にするには常套の手混
合(hand mix)手法を使用して一連の成形され
た試験片を製造し、それらの物理学的性質を試験
しそして後記表中で比較した。より詳しく説明す
ると、通常のトルエンジイソシアネートによつて
末端キヤツプしたポリテトラメチレングリコール
を部分的真空下で90〜100℃において脱ガス処理
した。バブリング処理を止め、上記のプレポリマ
ーの重量を測定しついで適当量の溶融芳香族アミ
ン鎖伸長剤と激しく混合して表に報告されている
イソシアネートインデツクスを得た。生成する混
合物を、その150×150×1.9mmキヤビテイが金型
離型剤で適切に前処理されたアルミニウム金型中
に注入した。30トン水圧プレスによる加圧下で
100℃において2時間硬化させた後に、試験片を
金型から取出し、空気オーブン中において100℃
で22時間硬化させついで周囲温度条件下で7日間
後硬化させた。分析試験に先立つて試料を23+/
−2℃の温度、相対温度50+/−5%の条件下に
40時間置いた。物理学的性質はASTM法に従つ
て測定された。硬度(ASTM D2240)および引
張り強度(ASTM D1708)の各測定値はそれぞ
れ5回の測定値の平均であり、引裂き抵抗
(ASTM D624,dle C)の値は3回の測定値の
平均である。
表3の引張りモジユラス、破壊引張り強度、破
壊伸び、引裂き抵抗およびジユロメーター硬度に
ついて、ASTM法に従つて測定した物理学的性
質を示している。さらに詳しく云うならば、所定
の伸びおよび破壊時における引張り強度は
ASTM D1708によつて、引裂き抵抗はASTM
D624(Die C)、およびジユロメーター硬度は
ASTM D2240によつて測定した。[Table] Example 9 Potlife T-5000 value was 10 minutes or more o
A cast elastomer was prepared from -t-butylated 2,6-toluenediamine. These chain extenders,
MOCA, chlorotoluenediamine, and t-butyl-2,4-benzenediamine were combined with Adiprene-167 using a series of molded test specimens using conventional hand mix techniques. were prepared, their physical properties tested and compared in the table below. More specifically, a conventional toluene diisocyanate end-capped polytetramethylene glycol was degassed under partial vacuum at 90-100°C. The bubbling process was stopped, the prepolymer was weighed and mixed vigorously with the appropriate amount of molten aromatic amine chain extender to obtain the isocyanate index reported in the table. The resulting mixture was poured into an aluminum mold whose 150 x 150 x 1.9 mm cavity was suitably pretreated with a mold release agent. Under pressure from a 30 ton hydraulic press
After curing for 2 hours at 100°C, the specimens were removed from the mold and placed in an air oven at 100°C.
Cure for 22 hours followed by post-curing for 7 days at ambient temperature conditions. 23+/- of samples prior to analytical testing.
At a temperature of -2℃ and a relative temperature of 50+/-5%
I left it for 40 hours. Physical properties were measured according to ASTM method. Hardness (ASTM D2240) and tensile strength (ASTM D1708) measurements are each an average of five measurements, and tear resistance (ASTM D624, dle C) values are an average of three measurements. Table 3 shows the physical properties measured according to the ASTM method for tensile modulus, tensile strength at break, elongation at break, tear resistance, and durometer hardness. More specifically, the tensile strength at a given elongation and breakage is
Tear resistance as per ASTM D1708
D624 (Die C) and durometer hardness are
Measured by ASTM D2240.
【表】
実施例 10
RIMエラストマー利用
反応射出成形エラストマー類は二成分混合物の
プロセスに好適なSA 8−20型実験機(LIMクン
ストストツフ テクノロジー社(Kunststoff
Technologie Gmlh,Kiltsee,Austria))を用
いて製造した。成分“A”(メチレンジフエニル
ジイソシアネート、MDI)および成分“B”(ポ
リオール、鎖伸長剤および触媒)のための10〜30
c.c./分の定量ポンプは、可変速(50〜250rpm)
モーターによつて混合物に応じて動かされる鎖歯
車で同時に運転される。いずれもの所望混合割合
は変速ギヤーによつて達成されうる。成分のAお
よびBは、各々制御された圧縮空気操作バルブに
よつて混合室に導かれる。周波数変換器によつて
連続的に10000〜〜18000rpmに調節することので
きる高速モーターがこれら成分を混合する。ポン
プブロツクおよび混合ヘツドは可動性であり、圧
縮空気によつて自動的に静止金型に向つて進む。
置換しうる“O”環が混合ヘツドと金型との間の
密閉を行なう。
市販の調整された液体メチレンジフエニルジイ
ソシアネート(MDI)と芳香族ジアミンの補足
された適当な分子量(1000〜3000当量)トリオー
ルとの反応から一連のポリウレタン−尿素エラス
トマーが製造された。表4には3,5−ジエチル
−2,4−トルエンジアミン/3,5−ジエチル
−2,6−トルエンジアミンの80/20異性体混合
物および80/20の5−t−ブチル−2,4−トル
エンジアミン/3−t−ブチル−2,6−トルエ
ンジアミンをUpjohn社からのイソネート
(Isonate)181である同一イソシアネートを使用
して種々のトリオールと反応させているデータが
示されている。すべてのエラストマーについて、
イソシアネートインデツクスは1.05になるように
努め、このために設定されたSA 8−20型サンプ
リングポートを通じて未混合、未反応のA成分お
よびB成分の機械検定によるチエツクを行なつ
た。蒸気温度は2重壁のAおよびB貯蔵器を通し
て温度調節された水の循環を制御することにより
設定され、混合ブロツク温度は電気抵抗加熱器に
よつてなされた。金型は混合ヘツドが導かれるジ
グに乗せられる前から射出成形の操作を通じて恒
温条件に置かれた。各目上26×27×4cmのアルミ
ニウム金型中の200×200×2mmおよび200×200×
3mmの各キヤビテイは各射出成形の前に金型離型
剤で処理された。射出の終了後、金型がまだ乗せ
られておらず、開かれている時に混合ローターを
ジオクチルフタレートで反応系中において洗浄
し、窒素で吹き清め、次の射出シヨツトに備え
た。試験片は60℃で12時間硬化させ、離型剤を除
去しそして硬度、引張りおよび引裂き試験のため
に、2mm厚さの試験片を適当な条件下に置いた。
さらに降伏引張り(yield tensile)をインストロ
ン(InStron)応力ひずし曲線の形状特性に基づ
くものとして、架橋RIMエラストマーについて
報告する。また、曲げモジユラスおよび最大応力
(ASTM D1708)(3mm厚成形品の5つの1″×
3″片の各々について測定した)および3mm厚成形
品を用いた100mmオーバーハングのものにおいて
測定したたるみ(sag)、熱安定性値(ASTM
D3769)も表に示されている。
表4からは、tBTDAのRIMエラストマーは伸
長性に優れ(同じひずみであつても応力は小さ
い)、より大きな最大伸びを示すが、しかし熱安
定性がDETDAのRIMエラストマーよりも低いこ
とがわかる。各々のt−ブチル化トルエンジアミ
ン異性体に基づく物理学的性質の寄与は表5に示
されている。イソシアネートについて示されてい
る0.95および1.05のデータは、3−t−ブチル−
2,6−トルエンジアミンが5−t−ブチル−
2,4−トルエンジアミンよりも熱不安定性に、
より有意に寄与しているようであることを示して
いる。また、破壊引張りと最大%伸びも低下す
る。このことは3tB26TDAが2種の異性体の対
称性に乏しいという事実によるものと考えられ
る。[Table] Example 10 Utilization of RIM elastomers Reaction injection molded elastomers were manufactured using the SA 8-20 experimental machine (LIM Kunststoff Technology) suitable for binary mixture processes.
Technologie Gmlh, Kiltsee, Austria). 10 to 30 for component “A” (methylene diphenyl diisocyanate, MDI) and component “B” (polyol, chain extender and catalyst)
cc/min metering pump with variable speed (50-250rpm)
Driven by a motor at the same time on a chain gear which is moved according to the mixture. Any desired mixing ratio can be achieved by means of a variable speed gear. Components A and B are each directed to the mixing chamber by controlled compressed air operated valves. A high speed motor, which can be continuously adjusted from 10000 to 18000 rpm by means of a frequency converter, mixes these components. The pump block and mixing head are movable and propelled automatically by compressed air toward the stationary mold.
A substitutable "O" ring provides a seal between the mixing head and the mold. A series of polyurethane-urea elastomers were prepared from the reaction of commercially prepared liquid methylene diphenyl diisocyanate (MDI) with appropriate molecular weight (1000-3000 equivalents) triols supplemented with aromatic diamines. Table 4 shows the 80/20 isomer mixture of 3,5-diethyl-2,4-toluenediamine/3,5-diethyl-2,6-toluenediamine and the 80/20 5-tert-butyl-2,4 -Toluenediamine/3-tert-butyl-2,6-toluenediamine is reacted with various triols using the same isocyanate, Isonate 181 from Upjohn. For all elastomers,
An attempt was made to maintain an isocyanate index of 1.05, and a mechanical check for unmixed and unreacted A and B components was carried out through the SA 8-20 type sampling port set up for this purpose. Steam temperature was set by controlling the circulation of temperature-controlled water through double-walled A and B reservoirs, and mixing block temperature was achieved by electric resistance heaters. The mold was subjected to isothermal conditions throughout the injection molding operation prior to being placed on the jig through which the mixing head was guided. 200×200×2mm and 200×200× in aluminum mold with each size 26×27×4cm
Each 3 mm cavity was treated with mold release agent before each injection molding. After the injection was completed, while the mold was still open and not loaded, the mixing rotor was cleaned in the reaction system with dioctyl phthalate, flushed with nitrogen, and prepared for the next injection shot. The specimens were cured for 12 hours at 60°C, the mold release agent removed and 2 mm thick specimens placed under appropriate conditions for hardness, tensile and tear testing.
Furthermore, the yield tensile is reported for crosslinked RIM elastomers based on the shape characteristics of InStron stress-strain curves. In addition, bending modulus and maximum stress (ASTM D1708) (5 1″×
Sag (measured on each of the 3" pieces) and thermal stability values (ASTM
D3769) is also shown in the table. Table 4 shows that the tBTDA RIM elastomer has better extensibility (lower stress at the same strain) and higher maximum elongation, but has lower thermal stability than the DETDA RIM elastomer. The contribution of physical properties based on each t-butylated toluenediamine isomer is shown in Table 5. The 0.95 and 1.05 data shown for isocyanate are 3-tert-butyl-
2,6-Toluenediamine is 5-t-butyl-
more thermally unstable than 2,4-toluenediamine,
This indicates that it appears to be contributing more significantly. Also, the tensile strength and maximum % elongation are reduced. This is thought to be due to the fact that 3tB26TDA has poor symmetry between the two isomers.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
実施例 11
一連の鎖伸長剤が代謝活性化の存在しない
(−)ないしは存在する(−)サルモネラ菌の5
つの菌株を使用してエームズ突然変異誘発素検定
で試験した。表6は種々の既知芳香族ジアミン鎖
伸長剤を包含する種々の試験化合物のこれら5つ
のサルモネラ菌株に対する結果を示している。デ
ータは陽性(+)の変異誘発素性結果を与えた試
験化合物の量を試験プレート当たりのミクログラ
ムで示したものである。
「フアルマコン・リサーチ・インターナシヨナ
ル」(Pharmakon Research International)に
よれば、表6に示されたAmes試験データ評価基
準に明白に「サルモネラ/顆粒体検定に関する大
部分の試験では結果は明らかに陽性(+)である
か、あるいは明らかに陰性(−)であるかのいず
れかである。陽性の結果はヒスチジンに依存しな
いコロニーの数の再現しうる、投与量に関する増
加して記載される。この投与量−応答の関係はし
ばしば反復検定で初期投与量の僅かな調整を必要
とする。病歴コントロールが病歴平均値の1標準
偏差内にありそして試験化学物質が溶媒対照値の
3倍に等しいかあるいはそれ以上大きな最高増加
をもたらす場合、その試験化学物質は陽性とみな
される。陰性の結果はヒスチジンに依存しないコ
ロニーの数の再現しうる増加の欠除として定義さ
れる。」と定義されている。[Table] Example 11 A series of chain extenders were used in Salmonella 5 in the absence (-) or presence (-) of metabolic activation.
Two strains were used to test in the Ames mutagen assay. Table 6 shows the results of various test compounds, including various known aromatic diamine chain extenders, against these five Salmonella strains. Data represent the amount of test compound in micrograms per test plate that gave a positive (+) mutagenicity result. According to Pharmakon Research International, the Ames Test Data Evaluation Criteria, shown in Table 6, clearly state that ``The majority of tests for Salmonella/granuloma assays have clearly positive results. +) or clearly negative (-). A positive result is described as a reproducible increase in the number of histidine-independent colonies with respect to the dose. This administration Dose-response relationships often require small adjustments to the initial dose in replicate tests; the historical control is within one standard deviation of the historical mean and the test chemical is equal to three times the vehicle control value or A test chemical is considered positive if it produces a greater maximum increase; a negative result is defined as the absence of a reproducible increase in the number of histidine-independent colonies.''
【表】
アミノトルエン
従来技術による鎖伸長剤について得られた評価
からと同様に前記表6にはクロロトルエンジアミ
ンおよびジエチルトルエンジアミンがエームズ陽
性であることが示されている。モノ−tBTDAの
両異性体はエームズ陰性であり、それ故にウレタ
ン製造者にプロセス利点を提供する。3,5−ジ
−t−ブチル−2,6−ジアミノトルエンは、た
とえ細菌のうちのいくつかが影響されなかつたと
してもエームズ陽性であると示された。報告され
ている低い値のために、そのデータは誤つている
かもしれないと思われる。したがつて、このデー
タは3,5−t−ブチル−2,6−ジアミノトル
エンの固有の性質を実際に反映していないかもし
れない。
他のt−アルキル置換トルエンジアミンに関す
るエームズ試験データは、たつた1個のt−アル
キル基しか存在しないことおよびポリウレタン中
におけるt−アルキル置換トルエンジアミンの反
応性がモノ−t−ブチル−トルエンジアミンに非
常に類似していることから考えて陰性のエームズ
値を有するはずである。[Table] Aminotoluene
Similar to the evaluations obtained with prior art chain extenders, Table 6 above shows that chlorotoluenediamine and diethyltoluenediamine are Ames positive. Both isomers of mono-tBTDA are Ames negative and therefore offer process advantages to urethane manufacturers. 3,5-di-t-butyl-2,6-diaminotoluene was shown to be Ames positive even though some of the bacteria were unaffected. Because of the low values reported, it appears that the data may be erroneous. Therefore, this data may not actually reflect the inherent properties of 3,5-t-butyl-2,6-diaminotoluene. Ames test data for other t-alkyl-substituted toluenediamines indicate that only one t-alkyl group is present and that the reactivity of t-alkyl-substituted toluenediamine in polyurethane is higher than mono-t-butyl-toluenediamine. It should have a negative Ames value given the close similarity.
第1図は時間の関数で表現されたモノ第3ブチ
ルトルエンジアミンおよび従来技術のDETDAに
関するレオロジーデータのプロツトであり、第2
図は時間の関数で表現された従来技術および試験
の第3ブチルトルエンジアミンに関するレオロジ
ーデータのプロツトであり、第3図は時間の関数
で表現されたアルキル化2,6−トルエンジアミ
ン鎖伸長剤に関するレオロジーデータのプロツト
であり、第4図は時間の関数で表現されたアルキ
ル化2,4−トルエンジアミンに関するレオロジ
ーデータのプロツトであり、そして第5図は時間
の関数で表現された第3アルキル化2,6−トル
エンジアミンおよび非第3アルキル化2,6−ト
ルエンジアミンに関するレオロジーデータのプロ
ツトである。
Figure 1 is a plot of rheology data for mono-tert-butyltoluenediamine and prior art DETDA expressed as a function of time;
Figure 3 is a plot of rheological data for prior art and test tertiary-butyltoluenediamine expressed as a function of time; Figure 4 is a plot of rheology data for alkylated 2,4-toluenediamine as a function of time, and Figure 5 is a plot of rheology data for alkylated 2,4-toluenediamine as a function of time. 2 is a plot of rheology data for 2,6-toluenediamine and non-tertiary alkylated 2,6-toluenediamine.
Claims (1)
あるか、あるいはR2およびR3は一緒になつて
C5-6員環を形成する] で表される1個の第3炭素原子を有するアルキル
置換基のあるトルエンジアミン。 2 2,6−ジアミノ−3−第3ブチルトルエン
である特許請求の範囲第1項記載のトルエンジア
ミン。 3 R1がエチル基であり、R2がメチル基または
エチル基であり、そしてR3がメチル基である特
許請求の範囲第1項記載のトルエンジアミン。 4 R1がメチル基であり、そしてR2とR3が一緒
になつて5〜6の炭素原子を有する環を形成して
いる特許請求の範囲第1項記載のトルエンジアミ
ン。 5 R1がエチル基であり、R2がエチル基であり、
そしてR3がメチル基である特許請求の範囲第1
項記載のトルエンジアミン。 6 R2とR3が一緒になつて6員炭素環を形成し
ている特許請求の範囲第1項記載のトルエンジア
ミン。 7 R1がメチル基であり、そしてR2およびR3が
メチル基またはエチル基である特許請求の範囲第
1項記載のトルエンジアミン。 8 R2とR3が一緒になつて5員炭素環を形成し
ている特許請求の範囲第1項記載のトルエンジア
ミン。[Claims] 1 formula [In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are C 1-3 alkyl groups, or R 2 and R 3 are taken together]
Toluenediamine with an alkyl substituent having one tertiary carbon atom, forming a C 5-6 membered ring. 2. The toluenediamine according to claim 1, which is 2,6-diamino-3-tert-butyltoluene. 3. The toluenediamine according to claim 1, wherein R 1 is an ethyl group, R 2 is a methyl group or an ethyl group, and R 3 is a methyl group. 4. Toluenediamine according to claim 1, wherein R 1 is a methyl group and R 2 and R 3 together form a ring having 5 to 6 carbon atoms. 5 R 1 is an ethyl group, R 2 is an ethyl group,
Claim 1 in which R 3 is a methyl group
Toluenediamine as described in Section. 6. The toluenediamine according to claim 1, wherein R 2 and R 3 are taken together to form a 6-membered carbon ring. 7. The toluenediamine according to claim 1 , wherein R 1 is a methyl group, and R 2 and R 3 are a methyl group or an ethyl group. 8. The toluenediamine according to claim 1, wherein R 2 and R 3 are taken together to form a 5-membered carbon ring.
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|---|---|---|---|
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- 1985-10-09 ZA ZA857800A patent/ZA857800B/en unknown
- 1985-10-09 ZA ZA857801A patent/ZA857801B/en unknown
- 1985-10-11 JP JP60226670A patent/JPS6193144A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS6193144A (en) | 1986-05-12 |
| ZA857800B (en) | 1987-06-24 |
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