DE1099726B - Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden SchaumstoffenInfo
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Description
DEUTSCHES
Es ist bekannt, aus Peroxyverbindungen, Polyisocyanaten
und Wasser, gegebenenfalls unter Mitverwendung von die Schaumstruktur beeinflussenden Zusatzstoffen
wie Aktivatoren und Emulgatoren, Urethangruppen enthaltende Schaumstoffe herzustellen. Als
Polyoxyverbindungen hat man auch bereits lineare Polyäther verwendet, wie sie z. B. durch Polymerisation
von Alkylenoxyden zugänglich sind. Bevorzugt wird dabei zunächst aus dem Polyäther mit einem Überschuß
an Diisocyanaten ein Voraddukt mit freien NCO- Gruppen
hergestellt, das dann zu einem späteren Zeitpunkt mit Wasser und gegebenenfalls den. genannten Zusatzstoffen
verschäumt wird.
Auf Grundlage von Polyäthylenglykolen, auch verzweigten, in bekannter Weise hergestellte Schaumstoffe
sind hydrophil. Sie quellen mit Wasser auf ein mehrfaches Volumen auf und verlieren dabei nahezu ihre
gesamte Festigkeit. Bei einer Hydrolyse und Alterung bei 70° C für 16 Tage und 90% Luftfeuchtigkeit werden
derartige Schaumstoffe völlig zerstört. Diese Nachteile werden bei Schaumstoffen auf Grundlage von PoIypropylenglykolen
nicht beobachtet.
Zur Erzielung eines hohen Vernetzungsgrades hat man lineare Polypropylenglykole mit Glycerin gemischt in
einen Schaumstoff übergeführt. Wie aus dem angeführten Vergleichsversuch ersichtlich ist, stellen die
beobachteten mechanischen Eigenschaften noch kein Optimum dar.
Die vorliegende Erfindung betrifft nunmehr ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen
enthaltenden Schaumstoffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Polyoxyverbindungen
Propylenoxyd- bzw. Butylenoxyd-Anlagerungsprodukte an drei- und höherwertige Alkohole, Amine und Aminoalkohole
verwendet.
Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden verzweigten Polyäther geschieht nach an sich bekannten
Verfahren.
Geeignete drei- und mehrwertige Alkohole, Amine und Aminoalkohole, an welche Propylenoxyd oder Butylenoxyd
angelagert wird, sind beispielsweise Glycerin, Trimethylolpropan, Hexantriol, Pentaerythrit, Triäthanolamin,
Diäthanolamin, Diäthylentriamin und auch Zuckeralkohole wie Sorbit und Mannit. Mit Anlagerungsprodukten, welche 5 bis 30 Mol Alkylenoxyd pro Gruppe
mit reaktionsfähigem Wasserstoffatom der mehrwertigen Verbindung ankondensiert enthalten, werden beim
erfindungsgemäßen Verfahren gute Ergebnisse erzielt. Das entspricht etwa einem Molekulargewicht von 1000
bis 6000 des verzweigten Polyäthers.
Selbstverständlich kann man sowohl die mehrwertigen Verbindungen als auch die Alkylenoxyde im Gemisch
verwenden. Es ist ferner möglich, z. B. einem drei- und mehrwertigen Alkohol eine oder mehrere der Hydroxyl-Verfahren
zur Herstellung
von Urethangruppen enthaltenden
Schaumstoffen
von Urethangruppen enthaltenden
Schaumstoffen
Anmelder:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen-Bayerwerk
gruppen zu blockieren, z. B. zu acetylieren, an die dann noch freien Hydroxylgruppen ein Alkylenoxyd anzulagern
und dann die zuvor blockierten Hydroxylgruppen in Freiheit zu setzen. Auf diese Weise gelingt es, verzweigte
Polyoxyverbindungen mit unsymmetrischem, Molekülaufbau herzustellen.
Diese verzweigten Polyäther lassen sich natürlich auch als Gemisch mit den bekannten linearen Polyäthern mit
Polyisocyanaten modifizieren.
Zur Umsetzung mit diesen Polyoxyverbindungen sind ^beliebige Polyisocyanate geeignet. Bevorzugt sind dabei
aromatische Diisocyanate. Als Polyisocyanate seien beispielhaft genannt Äthylendiisocyanat, Äthylidendiisocyanat,
Propylen-l,2-diisocyanat, Butylen-l,3-diisocyanat, Hexylen-l.o-diisocyanat, Cyclohexylen-l,2-diisocyanat,
m-Phenylendiisocyanat, 2,4-Toluylendiisocyanat,
2,6-Toluylendiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4'-diphenylendiisocyanat,
S.S'-Dimethoxy-'M'-diphenylendiisocyanat,
SjS'-Diphenyl-^'-diphenylendüsocyanatj^'-Diphenylendiisocyanat,
3,3'-Dichlor-4,4'-diphenylendiisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat und 1,5-Naphthylen-diisocyanat.
Bei dem in Gegenwart von Wasser durchgeführten Verschäumen werden zweckmäßig geeignete Katalysatoren
mitverwendet. Als solche sind insbesondere tert. Amine wie z. B. Dimethylhexahydroanilin, N-Methylmorpholin,
das Umsetzungsprodukt von Ν,Ν'-Diäthylaminoäthanol mit Phenylisocyanat, Bis-diäthylaminoäthanoladipat
und organische Metallverbindungen bekanntgeworden. Zusätzlich können noch Emulgatoren,
z. B. Sulfurierungsprodukte von Kohlenwasserstoffen oder sulfoniertes Ricinusöl, ferner Füllstoffe, Farbstoffe
u. dgl., mitverwendet werden. Besonders bewährt hat sich ein Zusatz von Siliconöl.
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Die Umsetzung der erfindungsgemäß zu verwendenden
Polyoxyverbindungen mit dem Polyisocyanat erfolgt in solchen Mengen, daß freie Isocyanatgruppen resultieren,
mit anderen Worten, man verwendet einen Überschuß an Polyisocyanaten. Das Verschäumen durch Zusetzen von
Wasser und gegebenenfalls'weiterer Hilfsstoffe erfolgt
zu einem beliebigen Zeitpunkt nach der Umsetzung zwischen Polyoxyverbindungen und Polyisocyanaten.
Es kann diskontinuierlich erfolgen, insbesondere aber auch auf einer kontinuierlich arbeitenden - Mischvorrichtung, ίο
wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift
■901471 und der USA.-Patentschrift 2 764 565 beschrieben
wird. - :
Durch Variation des N CQ= Gehaltes der verzweigten
isocyanatmodifizierten Polyoxyverbindung und durch mengenmäßige Abwandlung· des zugesetzten Wassers
läßt sich die Menge des entwickelten Kohlendipxyds
steuern und durch Zusanänenwirken mit zugesetzten Aktivatoren das spezifischelGewicht des resultierenden
Schaumstoffes in weiten Grenzen variieren.
Die auf diese Weise unter Verwendung der näher gekennzeichneten verzweigtenPolyäthererhaltenenSchaumstoffe
zeichnen sich gegenüber denen nach dem Stand der Technik durch hohe Elastizität- und geringere bleibende
Verformung, durch leichtere Verarbeitbarkeit, höhere Standfestigkeit und schnelleres Aushärten aus. Ein be- '
sonderer technischer Fortschritt ist aber darin zu sehen, daß man die Schaumstoffherstellung auf den bekannten
kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtungen vornehmen kann, was bisher bei Verwendung nicht modifizierter
Polyäther als Ausgangsmaterialien nur über umständliche Hilfsmaßnahmen möglich war. Auf diese Weise
wird nicht nur die großtechnische Herstellung derartiger Schaumstoffe erleichtert, auch ihre einwandfreie Reproduzierbarkeit
ist erst durch die Möglichkeit der maschinellen Verarbeitung gewährleistet.
Vergleichsversuch
1. Es wird ein Schaumstoff aus 100 Teilen linearem Polypropylenglykol (O H-ZaM 60, Molekulargewicht 2000),
3 Teilen Glycerin und 41 Teilen Toluylendiisocyanat unter Zusatz von Wasser, Dimethylbenzylamin als
Aktivator und einem Polydimethylsiloxan als Stabilisator hergestellt.
2. Es wird ein Schaumstoff gemäß vorliegender Erfindung aus 100 Teilen eines verzweigten Polypropylenglykols
(OH-Zahl 60, Molekulargewicht 2000) und
36 Teilen Toluylendiisocyanat unter Mitverwendung von Wasser, Dimethylbenzylamin und Polydimethylsiloxan
wie unter 1 hergestellt.
Beide Schaumstoffe haben ein Raumgewicht von 40 kg/m3. Die mechanischen Eigenschaften der beiden
Schaumstoffe sind in der Tabelle zusammengestellt.
Elastizität DIN 53573
Zugfestigkeit DIN 53571
Bruchdehnung DIN 53571 ...
Bleibende Verformung
Bleibende Verformung
100 Gewichtsteile eines linearen Polypropylenglykols
(Molekulargewicht 2000) werden im Gemisch mit 6 Ge- -wichtsteilen eines Adduktes. von Propylenoxyd an Trimethylolpropan
(Molekulargewicht 465, OH-Zahl 356) und 21,6 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat 2x/2 Stunden
auf 120° C erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur werden weitere 18,4 Gewichtsteile Toluylendiisocyanat
zugegeben. Es resultiert eine isocyanatmodifizierte PoIyoxyverbindung
mit einem'NCO-Gehalt von etwa 9%.
Zum Verschäumen werden 100 Gewichtsteile dieser isocyanatmodifizierten Polyoxyverbindung mit 2 Gewichtsteilen
Dimethylbenzylamin, 1 Gewichtsteil Siliconöl und 2 Gewichtsteilen Wasser vermischt.
100 Gewichtsteile eines Adduktes von Propylenoxyd •an Trimethylolpropan (Molekulargewicht 1770, OH-Zahl
95) werden zusammen mit 22,1 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat 2 Stunden auf 100° C erhitzt. Nach
Abkühlen auf Raumtemperatur werden dem Reaktions-.gemisch
weitere 17,9 Gewichtsteile Toluylendüsocyanatzugefügt. ...--.
Die erhaltene isocyanatmodifizierte Polyoxyverbindung mit einem N C O-Gehalt von 8,7°/0 wird durch Zugabe
«ines Gemisches von 2% Pentamethyldiäthylentriamin
und 2% Wasser verschäumt. Es resultiert ein elastischer Schaumstoff mit guten .· mechanischen Eigenschaften.
35%
1,2 kg/cm2 ■ 285% 8% 45%
1,3 bis 1,6 kg/cm2
350%
3%
350%
3%
Molekulargewicht von 3050 und einer Hydroxylzahl von 55 werden 0,25 ml Benzoylchlorid bei Raumtemperatur
und 130 Gewichtsteile Toluylendiisocyanat, welches die Isomeren Toluylen-2,4- und Toluylen^o-düsocyanat
im Verhältnis 65:35 enthält, bei 80° C unter Rühren hinzugegeben. Die Reaktionsmischung wird alsdann
auf 120° C erhitzt und 125 Minuten bei dieser Temperatur belassen. Es hat sich ein isocyanathaltiges Additionsprodukt mit einer Viskosität von 2410 cP 75° C bei einem
NCO-Gehalt von 1,63% gebildet. Durch Zugabe von weiteren 170 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat zu
1000 Gewichtsteilen des Adduktes erniedrigt sich die Viskosität der Mischung auf 1010 cP 75° C bei einem
NCO-Gehalt von nunmehr 8,35%.
Zur Herstellung eines Schaumstoffes werden 200 Gewichtsteile der vorgenannten isocyanatmodifizierten Polyoxyverbindung
mit 4 Gewichtsteilen Dimethyl-(3-äthoxypropyl)-amin, 1 Gewichtsteil Siliconöl und 4 Gewichtsteilen Wasser intensiv vermischt. Die Mischung beginnt
alsbald zu schäumen und verfestigt sich zu einem elastischen Schaumstoff mit den folgenden physikalischen
Werten:
Raumgewicht 40 kg/m3
Elastizität 42%
Zugfestigkeit 1,2 kg/cm2
Bruchdehnung 280%
Stauchhärte (20%) 35 g/cm2
Stauchhärte (40%) 60 g/cm2
Zu 1000 Gewichtsteilen. Eines durch Anlagerung von 100 Gewichtsteile eines linearen Polypropylenglykols
Propylenoxyd an Glycerin- gewonnenen verzweigten (Molekulargewicht 2000) werden im Gemisch mit 20 Ge-
Polypropylenglykoläthers mit .einem durchschnittlichen 70 wichtsteilen eines Adduktes von Propylenoxyd an Sorbit
(O Η-Zahl 122) und 18,7 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat 2 Stunden auf 100° C erhitzt. Nach Zugabe von
weiteren 21,3 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat wird auf Raumtemperatur abgekühlt. Man erhält eine
isocyanatmodifizierte Polyoxyverbindung mit einem NCO-Gehalt von 8,3%.
Zum Verschäumen werden 100 Gewichtsteile dieser isocyanatmodifizierten Polyoxyverbindung mit 2 Gewichtsteilen
Dimethylbenzylamin und 2 Gewichtsteilen Wasser vermischt. Man erhält einen elastischen Schaumstoff
mit guten mechanischen Eigenschaften.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen aus Polyoxyverbindungen,
Polyisocyanaten und Wasser, dadurch gekenn zeichnet, daß als Polyoxoverbindungen Propylenoxyd-
bzw. Butylenoxyd-Anlagerungsprodukte an drei- und höherwertige Alkohole, Amine und Aminoalkohole
verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Propylenoxyd- bzw. Butylenoxyd-Anlagerungsprodukte
im Gemisch mit linearen PoIyäthern verwendet werden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung F 6215 IVc/39c (bekanntgemacht am 17. Dezember 1953);
Deutsche Patentanmeldung F 6215 IVc/39c (bekanntgemacht am 17. Dezember 1953);
britische Patentschrift Nr. 769 091 ;
französische Patentschrift Nr. 1 153 165.
französische Patentschrift Nr. 1 153 165.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
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| DEF24365A DE1099726B (de) | 1957-11-09 | 1957-11-09 | Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen |
| FR1213181D FR1213181A (fr) | 1957-11-09 | 1958-11-08 | Plastiques de polyuréthane et procédé pour les préparer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEF24365A DE1099726B (de) | 1957-11-09 | 1957-11-09 | Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen |
Publications (1)
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|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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1957
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1958
- 1958-11-08 FR FR1213181D patent/FR1213181A/fr not_active Expired
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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| FR1213181A (fr) | 1960-03-29 |
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