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WO2000023491A1 - Verfahren zur herstellung von polyurethan - Google Patents

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WO2000023491A1
WO2000023491A1 PCT/EP1999/003959 EP9903959W WO0023491A1 WO 2000023491 A1 WO2000023491 A1 WO 2000023491A1 EP 9903959 W EP9903959 W EP 9903959W WO 0023491 A1 WO0023491 A1 WO 0023491A1
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polyisocyanate
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soybean oil
polyurethane
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Martin Stielau
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    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
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    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0025—Foam properties rigid

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of polyurethane, including polyurethane prepolymers. It also relates to the use of the polyurethane or prepolymer produced according to the invention.
  • Castor oil that is a natural raw material, with polyisocyanate to give polyurethane.
  • Castor oil consists of 80-85% by weight of ricinoleic acid glyceride, i.e. a triol with about 5.2% reactive OH groups. Due to the high OH value, the conversion of castor oil requires a large amount of polyisocyanate, which leads to high production costs.
  • the object of the invention is to reduce the polyurethane production costs.
  • natural soybean oil converts to a polyol during the production of polyurethane prepolymers and foams. That is, in the prepolymerization process in the presence of a polyol, natural soybean oil forms OH groups which react with the NCO groups of the polyisocyanate.
  • Diisocyanates are preferably used as the polyisocyanate, for example 4,4′-methylene di (phenyl isocyanate).
  • triols preferably castor oil, are used in particular as polyols.
  • the soybean oil is preferably used in a weight ratio of 0.2 to 5, in particular 0.5 to 2 parts and particularly preferably about one part per part by weight of castor oil.
  • the soybean oil is preferably used in an amount of 10 g to 300 g, in particular 70 g to 200 g, per OH mol equivalent of the polyol.
  • An OH mol equivalent means the molecular weight of the polyol divided by its (reactive) OH groups.
  • the molar ratio of the NCO groups of the polyisocyanate to the OH groups of the polyol is preferably 1 to 4: 1, in particular 2 to 3: 1.
  • the reaction of the polyisocyanate with the polyol and the soybean oil is preferably first carried out to form a prepolymer with free isocyanate groups.
  • the polyisocyanate is used in the reaction with the polyol and the soybean oil in a stoichiometric excess, for example such that 3% to 30%, in particular about 10%, of the NCO groups are not reacted.
  • the prepolymer obtained in this way can be cured by adding compounds with acidic OH groups, in particular water, by reacting the excess free isocyanate groups.
  • Known catalysts for polyurethane production e.g. Dibutyltin dilaurate (DBTL) can be used.
  • 100 g castor oil are mixed with 100 g soybean oil.
  • the mixture is heated to about 150 ° C. with stirring and held at this temperature for about 30 minutes.
  • about 200 g of MDI (“44V20” from Bayer) are added with stirring in the absence of moisture and the whole is kept at 90 ° C. for about 1 hour.
  • the prepolymer obtained in this way cures with atmospheric moisture to form an extremely resistant film.

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Abstract

Zur Herstellung von Polyurethan-Präpolymeren und Schaumstoffen wird natürliches Sojaöl verwendet. Es wurde festgestellt, das Sojaöl in einem Präpolymerisationsverfahren in Gegenwart von einem Polyol OH-Gruppen bildet, die mit den NCO-Gruppen des Isocyanats reagieren.

Description

Verfahren zur Herstellung von Polyurethan
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan, einschließlich Polyurethanpräpolymeren. Sie hat auch die Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Polyurethans bzw. Präpolymers zum Gegenstand.
Es ist bekannt, Rizinusöl, also einen Naturrohstoff, mit Polyisocyanat zu Polyurethan umzusetzen. Rizinusöl besteht zu 80-85 Gew.-% aus Rizinolsäureglycerid, also einem Triol mit etwa 5,2% reaktiven OH-Gruppen. Aufgrund des hohen OH-Wertes bedarf die Umsetzung von Rizinusöl jedoch einer großen Menge Polyisocyanat, was zu hohen Herstellungskosten führt .
Der Erfinder hat in dem portugisischen Patent 86.688 bereits Pflanzenöle ohne OH-Gruppen als besonders geeignete Weichmacher in Präpolymeren vorgeschlagen. Im Hinblick auf Sojaölepoxid gehört die Gewinnung von Polyolen durch partielle Öffnung des Oxiranringes mit Alkohol zum Stand der Technik.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Polyurethanherstellungskosten herabzusetzen.
Es wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Umsetzung des Polyisocyanats mit einem Polyol, wie Rizinusöl, in Gegenwart von Sojaöl durchgeführt wird.
Gemische von Polyolen, insbesondere Rizinusöl mit Sojaöl sind kostengünstig und im Gemisch mit Polyisocyanaten weniger viskos. Das Sojaöl erscheint auf den ersten Blick als Weichmacher zu funktionieren, es tritt jedoch nach der Reaktion des überschüssigen Polyisocyanat mit anderen OH-Gruppen eine feste Bindung des Sojaöls auf.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass sich natürliches Sojaöl in ein Polyol während der Herstellung von Polyurethan-Präpolymeren und -Schaumstoffen umwandelt. Das heißt, in dem Präpolymerisationsverfahren in Gegenwart eines Po- lyols bildet natürliches Sojaöl OH-Gruppen, die mit den NCO-Gruppen des Polyisocyanats reagieren.
So wurde festgestellt, dass ein Gemisch von Rizinusöl und Sojaöl mit einer entsprechenden Menge von Polyisocyanat nach Präpolymerisation im Kontakt mit Luftfeuchtigkeit voll aushärtet, was bedeutet, dass das Sojaöl, das ursprünglich nicht mit Isocyanaten reagiert, während der Reaktion des überschüssigen Isocyanats in ein Polyol umgewandelt worden ist .
Als Polyisocyanat werden vorzugsweise Diisocyanate eingesetzt, beispielsweise 4, 4 ' -Methylendi- (phenylisocyanat) . Als Polyole werden erfindungsgemäß insbesondere Triole verwendet, vorzugsweise Rizinusöl.
Das Sojaöl wird dabei vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 0,2 bis 5, insbesondere 0,5 bis 2 Teilen und besonders bevorzugt etwa einem Teil je Gewichtsteil Rizinusöl verwendet.
Bezogen auf das Polyol wird das Sojaöl vorzugsweise in einer Menge von 10 g bis 300 g, insbesondere 70 g bis 200 g, je OH-Mol-Equivalent des Polyols eingesetzt. Ein OH-Mol-Equivalent bedeutet dabei, das Molekulargewicht des Polyols, dividiert durch seine (reaktiven) OH-Gruppen. Das Mol-Verhältnis der NCO-Gruppen des Polyisocyanats zu den OH-Gruppen des Polyols beträgt vorzugsweise 1 bis 4 : 1, insbesondere 2 bis 3 : 1.
Die Umsetzung des Polyisocyanats mit dem Polyol und dem Sojaöl erfolgt vorzugsweise zunächst zu einem Präpolymeren mit freien Isocyanat-Gruppen. Dazu wird das Polyisocyanat bei der Reaktion mit dem Polyol und dem Sojaöl in einem stöchiometrischen Überschuss eingesetzt, der beispielsweise so bemessen ist, dass 3% bis 30%, insbesondere etwa 10% der NCO-Gruppen nicht umgesetzt werden.
Das so erhaltene Präpolymer kann durch Hinzufügen von Verbindungen mit aciden OH-Gruppen, insbesondere Wasser, durch Umsetzung der überschüssigen, freien Isocyanatgruppen ausgehärtet werden. Auch können dazu bekannte Katalysatoren zur Polyurethan-Herstellung, z.B. Dibutylzinndilaurat (DBTL) , verwendet werden.
Beispiel 1
100 g Rizinusöl werden mit 100 g Sojaöl vermischt. Das Gemisch wird unter Rühren auf etwa 150°C erwärmt und bei dieser Temperatur etwa 30 min gehalten. Nach Abkühlung auf etwa 70°C werden etwa 200 g MDI ("44V20" der Firma Bayer) unter Rühren unter Ausschluss von Feuchtigkeit hinzugefügt und das Ganze etwa 1 Std. bei 90 °C gehalten. Das so erhaltene Präpolymer härtet mit Luftfeuchtigkeit zu einem äußerst resistentem Film aus.
Beispiel 2
100 g des nach dem Beispiel 1 hergestellten Präpolymers werden mit 5 g Wasser und 0,3 g DBTL vermischt. Nach exo- thermer Reaktion erhält man einen Hartschaum mit guten Fe- stigkeits- und chemischen Eigenschaften.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethan, bei dem ein Polyisocyanat mit einem Polyol umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung des Polyisocyanats mit dem Polyol in Gegenwart von Sojaöl durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sojaöl in einer Menge von 10 g bis 300 g, bezogen auf ein OH-Mol-Equivalent des Polyols, eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mol-Verhältnis der NCO-Gruppen des Polyisocyanats zu den OH-Gruppen des Polyols 1 bis 4 : 1 beträgt .
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyol Rizinusöl verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines Präpolymeren mit freien Isocyanat- Gruppen das Polyisocyanat bei der Umsetzung mit dem Polyol und dem Sojaöl im Überschuss eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Präpolymere mit einer Verbindung, die aciden Wasserstoff enthält, umgesetzt wird.
7. Verwendung des nach einem der vorstehenden Ansprüchen hergestellten Polyurethans zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff.
8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Präpolymere nach Anspruch 6 zur Herstellung des Polyurethan-Schaumstoffs eingesetzt wird.
PCT/EP1999/003959 1998-10-15 1999-06-08 Verfahren zur herstellung von polyurethan Ceased WO2000023491A1 (de)

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