WO2025168329A1 - Process for preparing polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethanes - Google Patents
Process for preparing polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethanesInfo
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Definitions
- the present invention relates to a process for producing polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethanes, as well as to polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethanes obtained or obtainable by these processes. Furthermore, the invention relates to the use of these polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethanes and to articles comprising or consisting of the polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethane.
- TPUs Thermoplastic polyurethanes
- TPUs are composed of linear polyols, usually polyethers or polyesters, organic diisocyanates, and short-chain diols (chain extenders).
- TPUs are usually solvent-free and can be produced continuously or batchwise.
- the best known technical manufacturing processes which are also used technically, are the belt process (GB 1057018 A) and the extruder process (DE 1964834 A-l and DE 2059570 A-l).
- the components can be varied within a relatively wide molar ratio.
- Molar ratios of macrodiols to chain extenders ranging from 1:1 to 1:12 have proven effective.
- the amount of chain extender allows the hardness of the TPU to be adjusted within a wide range. This results in products with hardnesses ranging from approximately 40 Shore A to approximately 85 Shore D.
- TPUs that exhibit a very high solidification rate after processing in injection-molded articles are of particular interest across the entire hardness range from approximately 40 Shore A to approximately 85 Shore D.
- the full potential of the mechanical properties and processing characteristics cannot often be fully exploited.
- a process for producing thermoplastically processable polyurethanes is described by W. B syndromeer et al. (EP-A 1757632).
- a multi-stage OH prepolymer process improves the homogeneity of the TPU. However, this improved homogeneity slows the solidification rate of the TPU.
- polypropylene glycol or poly(propylene oxide) homopolymers (hereinafter also referred to as C3 polyether homopolymer polyol) as a polyol component in the production of thermoplastic polyurethanes is interesting, among other things, due to its low cost.
- polypropylene glycol in the production of thermoplastic polyurethanes is known, for example, from WO 2020/109566 A1, in which polyols based on polypropylene glycol are reacted with polyisocyanates.
- the invention relates to the use of the thermoplastic polyurethane according to the invention for the production of injection-molded articles, extruded articles, pressed articles, compression-molded articles, 3D-printed articles, articles for mechanical engineering, road and rail construction, medical and dental articles, in particular splints for the treatment of malocclusions, shoes, in particular ski boots, articles for the automotive industry, articles for the electrical industry, in particular cable sheathing, housings and plugs, consumer articles, coatings, hoses, profiles, belts, films, fibers, nonwovens, textiles, damping elements, sealing materials.
- C2 polyether homopolymer polyol is defined as a polyol based on polyethylene glycol or poly(ethylene oxide)
- C3 polyether homopolymer polyol is defined as a polyol based on Based on polypropylene glycol or poly(propylene oxide)
- C2/C3 polyether block copolymer polyol is understood to mean a polyol based on polyethylene glycol or poly(ethylene oxide) as well as polypropylene glycol or poly(propylene oxide).
- the "C” in "C2,”"C3,” etc., stands for a carbon atom, with the number following it indicating the number of carbon atoms in the repeating unit of the respective polymer.
- the mass ratio of component (Al) to (A2) is > 1:9, preferably > 3:7, in each case based on the total mass of components (Al) and (A2).
- component (A) consists exclusively of component (Al).
- Suitable organic polyisocyanates of component (B) used in steps 1) and 3) include, for example, aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, heterocyclic and aromatic polyisocyanates, as described in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, pp. 75-136.
- aliphatic diisocyanates such as 1,6-hexamethylene diisocyanate
- cycloaliphatic diisocyanates such as isophorone diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate and 1-methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate and the corresponding isomer mixtures
- 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate 2,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and 2,2'-dicyclohexylmethane diisocyanate and the corresponding isomer mixtures
- aromatic diisocyanates such as 2,4-tolylene diisocyanate, mixtures of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-dipheny
- Suitable as component (C) are all linear diols known to the skilled person with a molecular weight of 62 g/mol to 500 g/mol.
- the diols and/or their precursor compounds can be obtained from fossil or biological sources.
- Suitable diols are preferably aliphatic diols having 2 to 14 carbon atoms, such as ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, diethylene glycol, and dipropylene glycol.
- diesters of terephthalic acid with glycols containing 2 to 4 carbon atoms such as terephthalic acid bis-ethylene glycol or terephthalic acid bis-1,4-butanediol, hydroxyalkylene ethers of hydroquinone, such as 1,4-di-(hydroxyethyl)-hydroquinone, and ethoxylated bisphenols, are also suitable.
- Particularly preferred short-chain diols are ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and 1,4-di-(hydroxyethyl)-hydroquinone.
- Mixtures of the aforementioned chain extenders can also be used. Small amounts of diamines and/or triamines can also be added.
- one or more diols selected from the group consisting of 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-di-(beta-hydroxyethyl)hydroquinone or a mixture of at least two of these are used as component (C), preferably 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol or mixtures thereof are used as component (C) and particularly preferably 1,4-butanediol is used as component (C).
- Phosphoric acid, p-toluenesulfonic acid monohydrate and adipic acid can be used as non-oxidizing acids (D).
- catalysts commonly used in polyurethane chemistry can be used as catalysts (E).
- Suitable catalysts are known and common tertiary amines, such as E.g., triethylamine, dimethylcyclohexylamine, N-methylmorpholine, N,N'-dimethylpiperazine, 2-(dimethylaminoethoxy)ethanol, diazabicyclo[2,2,2]octane, and the like, as well as, in particular, organic metal compounds such as titanic acid esters, iron compounds, bismuth compounds, tin compounds, e.g., tin diacetate, tin dioctoate, tin dilaurate, or the tin dialkyl salts of aliphatic carboxylic acids such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, or the like.
- Preferred catalysts are organic metal compounds, in particular titanic acid esters, iron or tin compounds. Dibuty
- Additives, auxiliaries, and additives (F) that can be used include, for example, lubricants such as fatty acid esters, their metal soaps, fatty acid amides, and silicone compounds, antiblocking agents, inhibitors, stabilizers against hydrolysis, light, heat, and discoloration, flame retardants, dyes, pigments, inorganic or organic fillers, nucleating agents, and reinforcing agents.
- Reinforcing agents are, in particular, fibrous reinforcing materials such as inorganic fibers, which are manufactured using state-of-the-art technology and may also be coated with a size. Further information on the aforementioned auxiliaries and additives can be found in the specialist literature, for example, J.H. Saunders, K.C.
- Monoalcohols such as 1-butanol, 1-hexanol, 1-octanol and stearyl alcohol or monoamines such as 1-butylamine and stearylamine can be used as monofunctional chain terminators (G) to adjust a specific TPU molecular weight.
- the pH values are determined electrochemically at 23°C in accordance with DIN 19268:2021-10.
- the measurement is performed using the pH electrode "Solvotrode Easy Clean 6.0229.010" from Methrom AG.
- the Solvotrode is supplied with 2 mol/L LiCl in ethanol as the reference electrolyte.
- the theoretical hardness of the thermoplastic obtained according to the invention is the thermoplastic obtained according to the invention.
- the Charpy impact strength measured at -20 °C according to DIN EN ISO 179/11A (2010) is understood in this invention as a measure of low-temperature impact strength.
- the injection-molded parts undergo Charpy impact strength testing according to DIN EN ISO 179/11A (2010) at -20 °C.
- the test specimen has the following dimensions: 80 ⁇ 2 mm length, 10.0 ⁇ 0.2 mm width, and 4.0 ⁇ 0.2 mm thickness.
- the test specimen is notched.
- the notch root radius rN is 0.25 ⁇ 0.05 mm.
- Polyol 2 poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide) block copolymer (C2/C3 polyether block copolymer polyol): propylene glycol (starter) with polymerized alkylene oxides (molar ratio of ethylene oxide units to propylene oxide units of approximately 51:49); OH number approximately 56, proportion of primary terminal OH groups: >90%), KOH catalyzed
- Step 1 Partial amount 1 (see Table 1) of the MDI is brought to a conversion of > 90 mol-%, based on the polyol, at approx. 140°C with 1 mol of polyol or polyol mixture while stirring.
- Step 2 The chain extender is added to the stirred reaction mixture and stirred vigorously for approximately 10 seconds. The acid is then added in defined amounts (Table 1).
- the resulting TPU cast sheets were cut and granulated.
- the granules were processed into rods (mold temperature: 40°C; rod size: 80x10x4 mm) or sheets (mold temperature: 70°C; size: 125x50x2 mm) using an Arburg Allrounder 470S injection molding machine at a temperature range of 180°C to 230°C and a pressure range of 650 to 750 bar with an injection flow rate of 10 to 35 cm3/s.
- the TPU can also be produced continuously, e.g. using a twin-screw reaction extruder (however, the production is not limited to this form of presentation, see “belt process”).
- the MDI portion 1, preheated to 60°C was metered into a tube equipped with a spiked mixer.
- a polyol or polyol mixture heated to 140°C was pumped into the same tube.
- the tube had a length/diameter ratio of 8:1.
- the reaction mixture flowed continuously into a connected twin-screw extruder, which was heated externally to 140°C to 220°C.
- the acid was metered into the chain extender, and the chain extender and portion 2 of the MDI were added in the middle of the screw.
- the screw shaft speed was 300 rpm.
- the hot melt was granulated and cooled.
- the granules were Injection molded into test specimens on which the properties listed in the table were measured.
- Comparative Examples 1 and 2 are TPU formulations without added acid. Comparative Example 1 has a very low tensile strength. With increased theoretical hardness (Comparative Example 2), TPU cannot be produced and/or processed by injection molding.
- Examples 3, 10, 11, and 12 show TPU formulations with increased theoretical hardness with the addition of the acids, with good tensile strength and good low-temperature impact strength (Charpy impact strength).
- the Charpy impact strength is comparable to TPUs based on C4 polyether homopolymer polyols.
- the use of C3 polyether homopolymer polyols is more cost-effective and has a better CCU balance than C4 polyether homopolymer polyols.
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Abstract
Description
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON POLYPROPYLENETHER-ENTHALTENDEN THERMOPLASTISCHEN POLYURETHANEN Process for the preparation of polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethanes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polypropylenetherenthaltenden thermoplastischen Polyurethanen sowie Polypropylenether-enthaltende thermoplastische Polyurethane erhalten oder erhältlich durch diese Verfahren. Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung dieser Polypropylenether-enthaltenden thermoplastischen Polyurethane und Artikel, welche das Polypropylenether-enthaltende thermoplastische Polyurethan umfassen oder daraus bestehen. The present invention relates to a process for producing polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethanes, as well as to polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethanes obtained or obtainable by these processes. Furthermore, the invention relates to the use of these polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethanes and to articles comprising or consisting of the polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethane.
Stand der Technik State of the art
Thermoplastisch Polyurethane (TPU) sind seit langem bekannt. Sie sind aufgrund der Kombination hochwertiger mechanischer Eigenschaften mit den bekannten Vorteilen der kostengünstigen thermoplastischen Verarbeitbarkeit von großer technischer Bedeutung. Durch die Verwendung unterschiedlicher chemischer Aufbaukomponenten lässt sich eine große Variationsbreite mechanischer Eigenschaften erzielen. Eine Übersicht über TPU, ihre Eigenschaften und Anwendungen wird z.B. in Kunststoffe 68 (1978), Seiten 819 bis 825 oder Kautschuk, Gummi, Kunststoffe 35 (1982), Seiten 568 bis 584 gegeben. TPU's werden aus linearen Polyolen, meist Polyether oder Polyester, organischen Diisocyanaten und kurzkettigen Diolen (Kettenverlängerer) aufgebaut. Die TPU werden üblicherweise lösungsmittelfrei und können kontinuierlich oder diskontinuierlich hergestellt werden. Die bekanntesten technischen Herstellverfahren, die auch technisch genutzt werden, sind das Bandverfahren (GB 1057018 A) und das Extruderverfahren (DE 1964834 A-l und DE 2059570 A-l). Thermoplastic polyurethanes (TPUs) have been around for a long time. They are of great technical importance due to their combination of high-quality mechanical properties with the well-known advantages of cost-effective thermoplastic processability. By using different chemical components, a wide range of mechanical properties can be achieved. An overview of TPUs, their properties, and applications is provided, for example, in Kunststoffe 68 (1978), pages 819 to 825, or Kautschuk, Gummi, Kunststoffe 35 (1982), pages 568 to 584. TPUs are composed of linear polyols, usually polyethers or polyesters, organic diisocyanates, and short-chain diols (chain extenders). TPUs are usually solvent-free and can be produced continuously or batchwise. The best known technical manufacturing processes, which are also used technically, are the belt process (GB 1057018 A) and the extruder process (DE 1964834 A-l and DE 2059570 A-l).
Zur Einstellung der Eigenschaften können die Aufbaukomponenten in relativ breiten molaren Verhältnissen variiert werden. Bewährt haben sich molare Verhältnisse von Makrodiolen zu Kettenverlängerem von 1: 1 bis 1: 12. Durch die Menge an Kettenverlängerer kann in einem weiten Bereich die Härte der TPU eingestellt werden. Hierdurch ergeben sich Produkte im Härtebereich von ca. 40 Shore A bis ca. 85 Shore D. To adjust the properties, the components can be varied within a relatively wide molar ratio. Molar ratios of macrodiols to chain extenders ranging from 1:1 to 1:12 have proven effective. The amount of chain extender allows the hardness of the TPU to be adjusted within a wide range. This results in products with hardnesses ranging from approximately 40 Shore A to approximately 85 Shore D.
Zur Verbesserung des Verarbeitungsverhaltens, insbesondere der Zykluszeit, sind über den gesamten Härtebereich von ca. 40 Shore A bis ca. 85 Shore D solche TPU von besonderem Interesse, die bei Spritzgussartikeln nach dem Verarbeitungsvorgang eine sehr hohe Verfestigungsgeschwindigkeit aufweisen. Besonders bei harten TPU und weichen TPU kommt es häufig zu Problemen bei der chemischen Ankopplung von Hart- und Weichsegment aufgrund zu hoher Polaritätsunterschiede dieser Phasen. Dadurch kann das gesamte Potenzial der mechanischen Eigenschaften und der Verarbeitungseigenschaften oft nicht vollständig ausgeschöpft werden. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, durch spezielle Verfahren diese Nachteile zu beheben. Ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethanen wird von W. Bräuer u.a. beschrieben (EP-A 1757632). Durch ein mehrstufiges OH-Prepolymer Verfahren wird die Homogenität der TPU verbessert. Die verbesserte Homogenität verlangsamt jedoch die Verfestigungsgeschwindigkeit der TPU. To improve processing performance, especially cycle time, TPUs that exhibit a very high solidification rate after processing in injection-molded articles are of particular interest across the entire hardness range from approximately 40 Shore A to approximately 85 Shore D. Especially with hard TPUs and soft TPUs, problems often arise with the chemical coupling of the hard and soft segments due to excessive polarity differences between these phases. As a result, the full potential of the mechanical properties and processing characteristics cannot often be fully exploited. There has been no shortage of attempts to overcome these disadvantages using special processes. A process for producing thermoplastically processable polyurethanes is described by W. Bräuer et al. (EP-A 1757632). A multi-stage OH prepolymer process improves the homogeneity of the TPU. However, this improved homogeneity slows the solidification rate of the TPU.
Ein Verfahren zur Herstellung von weichen, gut entformbaren thermoplastischen Polyurethanelastomeren mit geringer Schwindung wird von W. Bräuer u.a. beschrieben (EP-A 1338614). Durch Weichsegment-Vorverlängerung wurde das Entformungsverhalten von TPU zwischen 45 Shore A und 65 Shore A verbessert. Bei sehr hohen Härten hat dieses Verfahren deutlich Nachteile, weil es zu Unverträglichkeiten der Hart- und Weichphase kommt und somit eine gute Ankopplung dieser Phase nicht mehr stattfinden kann. Dadurch wird das für gute mechanische Eigenschaften notwendige hohe Molekulargewicht der TPU nicht erreicht. Auch ist dieses Verfahren in der Praxis wegen zu hohen und schwankenden Viskositäten der Prepolymerstufe sehr instabil und funktioniert unter 60 Shore A nicht mehr zufriedenstellend, sodass häufig Extruderstillstände vorkommen. A process for producing soft, easily demolded thermoplastic polyurethane elastomers with low shrinkage is described by W. Bräuer et al. (EP-A 1338614). The demolding behavior of TPUs with hardnesses between 45 Shore A and 65 Shore A was improved by pre-extension of the soft segments. At very high hardnesses, this process has significant disadvantages because it leads to incompatibilities between the hard and soft phases, preventing good coupling between these phases. As a result, the high molecular weight of the TPU required for good mechanical properties is not achieved. Furthermore, this process is very unstable in practice due to excessively high and fluctuating viscosities of the prepolymer stage, and it no longer functions satisfactorily below 60 Shore A, frequently leading to extruder downtimes.
Um die Tieftemperaturschlagzähigkeit von beispielsweise Polyester basierten TPUs für Skischuh Anwendungen zu verbessern, werden Polyetherpolyole mit einem Molekulargewicht von größer als 1600 g/mol als Modifikator eingesetzt, wie z.B Polyetetramethylenetherglykol (US4980445A) und Polypropylendiolether (WO/2018/158327). Aufgrund der Unverträglichkeiten der Hart- und Weichphase im TPU, die zu einer schlechten Ankopplung dieser Phasen führt, können solche Polyether nur schwer als reine Weichphase in TPU, die härter als 60 Shore D sind, eingebaut werden. Ein hartes TPU mit guter Tieftemperaturschlagzähigkeit ist ohne Modifikator nur schwer herstellbar.To improve the low-temperature impact strength of polyester-based TPUs for ski boot applications, for example, polyether polyols with a molecular weight greater than 1600 g/mol are used as modifiers, such as polytetramethylene ether glycol (US4980445A) and polypropylene diol ether (WO/2018/158327). Due to the incompatibility of the hard and soft phases in the TPU, which leads to poor coupling between these phases, such polyethers are difficult to incorporate as a pure soft phase into TPUs harder than 60 Shore D. A hard TPU with good low-temperature impact strength is difficult to produce without a modifier.
Der Einsatz von Polypropylenglykol bzw. Poly(propylenoxid)-Homopolymeren (im Folgenden auch als C3 -Polyether-Homopolymerpolyol bezeichnet) als Polyolkomponente bei der Herstellung von thermoplastischen Polyurethanen ist unter anderem aufgrund der niedrigen Kosten als Einsatzmaterial interessant. Der Einsatz von Polypropylenglykol bei der Herstellung von thermoplastischen Polyurethanen ist beispielsweise aus WO 2020/109566 Al bekannt, wobei Polyole auf Basis von Polypropylenglykol mit Polyisocyanaten umgesetzt werden. The use of polypropylene glycol or poly(propylene oxide) homopolymers (hereinafter also referred to as C3 polyether homopolymer polyol) as a polyol component in the production of thermoplastic polyurethanes is interesting, among other things, due to its low cost. The use of polypropylene glycol in the production of thermoplastic polyurethanes is known, for example, from WO 2020/109566 A1, in which polyols based on polypropylene glycol are reacted with polyisocyanates.
Nachteilig an dem Einsatz von Polypropylenglykol als Polyolkomponente ist jedoch, dass bislang nur thermoplastische Polyurethane mit relativ geringen Shore A, beziehungsweise theoretischen Härten dargestellt werden können, die hinreichende mechanische Eigenschaften und Abriebfestigkeiten aufweisen. Meist zeigen harte thermoplastische Polyurethane auf Basis von Polypropylenglykol diese typischen Eigenschaften nur in geringer Ausprägung oder gar nicht und sind damit nicht für Anwendungen geeignet, bei denen deutlich härtere Materialien benötigt werden. Des Weiteren weisen diese Art von thermoplastischen Polyurethanen eine geringe Tieftemperaturschlagzähigkeit auf, wodurch auch eine Anwendung für Artikel, die auch niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind, nicht mehr in Frage kommt. Bessere Härten mit guten Tieftemperaturschlagzähigkeiten können mit Polytetrahydrofiiranen (im Folgenenden auch C4-Polyether-Homopolymerpolyole genannt) erzielt werden. Diese haben jedoch den Nachteil, dass diese deutlich teurer sind als die vorgenannten C3 -Polyether- Homopolymerpolyole sowie eine schlechtere CCT-Bilanz aufweisen. A disadvantage of using polypropylene glycol as a polyol component, however, is that so far only thermoplastic polyurethanes with relatively low Shore A hardnesses, or theoretical hardnesses, can be produced that exhibit sufficient mechanical properties and abrasion resistance. Hard thermoplastic polyurethanes based on polypropylene glycol generally exhibit these typical properties only to a limited extent or not at all, making them unsuitable for applications requiring significantly harder materials. Furthermore, these types of thermoplastic polyurethanes exhibit low low-temperature impact strength, which also precludes their use in articles exposed to low temperatures. Better hardness with good low-temperature impact strength can be achieved with polytetrahydrofurans (hereinafter also referred to as C4 polyether homopolymer polyols). However, these have the disadvantage of being significantly more expensive than the aforementioned C3 polyether homopolymer polyols and having a poorer CCT balance.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein Verfahren zur Herstellung von Polypropylenether-enthaltenden thermoplastischen Polyurethanen mit hoher Härte und verbesserten mechanischen Eigenschaften, insbesondere erhöhter Zugfestigkeit und erhöhter Tieftemperaturschlagzähigkeit bereitzustellen. Im Besonderen soll ein Verfahren zur kostengünstigeren Herstellung von Polyether-enthaltenden thermoplastischen Polyurethanen bereitgestellt werden, welches vorzugsweise eine verbesserte CCE-Bilanz aufweist. The object of the present invention was therefore to provide a process for producing polypropylene ether-containing thermoplastic polyurethanes with high hardness and improved mechanical properties, in particular increased tensile strength and increased low-temperature impact strength. In particular, a process for the more cost-effective production of polyether-containing thermoplastic polyurethanes is to be provided, which preferably has an improved CCE balance.
Diese Aufgabe wurde überraschend gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Polyurethanen durch Umsetzen einer Zusammensetzung, umfassend oder bestehend aus den Komponenten: This object was surprisingly achieved by a process for the preparation of thermoplastic polyurethanes by reacting a composition comprising or consisting of the components:
(A) mindestens einem Polyol, welches (A) at least one polyol which
(Al) mindestens ein C3 -Polyether-Homopolymerpolyol und (Al) at least one C3 polyether homopolymer polyol and
(A2) gegebenenfalls mindestens ein C2-Polyether-Homopolymerpolyol und/oder mindestens ein C2/C3-Polyether-Block-Copolymerpolyol ist, (A2) optionally at least one C2 polyether homopolymer polyol and/or at least one C2/C3 polyether block copolymer polyol,
(B) mindestens einem organischen Polyisocyanat, (B) at least one organic polyisocyanate,
(C) mindestens einem Kettenverlänger, (C) at least one chain extender,
(D) mindestens eine nichtoxidierende Säure, (D) at least one non-oxidizing acid,
(E) gegebenenfalls mindestens einem Katalysator, (E) optionally at least one catalyst,
(F) gegebenenfalls mindestens einem Additiv, Hilfs- und / oder Zusatzstoff, und (F) optionally at least one additive, auxiliary and/or adjuvant, and
(G) gegebenenfalls mindestens einem monofiinktionellen Kettenabbrecher, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst oder daraus besteht:(G) optionally at least one monofunctional chain terminator, characterized in that the process comprises or consists of the following steps:
1) Bereitstellen und Umsetzen einer ersten Mischung Ml aus der Gesamtmenge der Komponente (A), einer Teilmenge der Komponente (B) und gegebenenfalls einer Teilmenge oder der Gesamtmenge der Komponente (E), Komponente (F) und /oder Komponente (G) zu einer zweiten Mischung (M2) enthaltend mindestens ein NCO-fiinktionelles Prepolymer, wobei in Verfahrensschritt 1) ein molares Verhältnis von Komponente (B) zu Komponente (A) im Bereich von 1,1 : 1,0 bis 5,0 : 1,0 vorliegt, 1) Providing and reacting a first mixture M1 comprising the total amount of component (A), a partial amount of component (B) and optionally a partial amount or the total amount of component (E), component (F) and/or component (G) to form a second mixture (M2) containing at least one NCO-functional prepolymer, wherein in process step 1) a molar ratio of component (B) to component (A) is in the range from 1.1:1.0 to 5.0:1.0,
2) Umsetzen der Mischung M2 mit der Gesamtmenge an Komponente (C) in Gegenwart der Komponente (D) und gegebenenfalls in Gegenwart einer weiteren Teilmenge der Komponente (E), Komponente (F) und /oder Komponente (G), unter Erhalt einer dritten Mischung (M3) enthaltend mindestens ein OH-fimktionelles Prepolymer, wobei die Komponenten (C) und (D) getrennt oder als Mischung M2a der Mischung M2 zugegeben werden, wobei i) die Mischung M2a einen pH-Wert von < 6, bevorzugt < 5,5, mehr bevorzugt < 5,2 (bei 23°C) aufweist, oder ii) bei getrennter Zugabe der Komponenten (C) und (D) zur Mischung M2 die Komponente (D) in einer Menge zugegeben wird, dass eine theoretische Mischung der Komponenten (C) und (D) einen pH-Wert von < 6, bevorzugt < 5,5, mehr bevorzugt < 5,2 (bei 23 °C) aufweisen würde, wobei zur pH-Wert-Bestimmung eine der theoretischen Mischung entsprechende Mischung hergestellt und vermessen wird, 2) reacting the mixture M2 with the total amount of component (C) in the presence of component (D) and optionally in the presence of a further portion of component (E), Component (F) and/or component (G), to obtain a third mixture (M3) containing at least one OH-functional prepolymer, wherein components (C) and (D) are added separately or as mixture M2a to mixture M2, wherein i) mixture M2a has a pH of <6, preferably <5.5, more preferably <5.2 (at 23°C), or ii) when components (C) and (D) are added separately to mixture M2, component (D) is added in an amount such that a theoretical mixture of components (C) and (D) would have a pH of <6, preferably <5.5, more preferably <5.2 (at 23°C), wherein for the determination of the pH, a mixture corresponding to the theoretical mixture is prepared and measured,
3) Umsetzen der Mischung M3 mit der Restmenge der Komponente (B) und gegebenenfalls der Restmenge der Komponente (E), Komponente (F) und /oder Komponente (G) unter Erhalt des thermoplastischen Polyurethans, wobei über alle Verfahrensschritte ein molares Verhältnis von Komponente (B) zu der Summe von Komponente (A) und Komponente (C) im Bereich von 0,9 : 1,0 bis 1,2 : 1,0 vorliegt. 3) reacting the mixture M3 with the remaining amount of component (B) and optionally the remaining amount of component (E), component (F) and/or component (G) to obtain the thermoplastic polyurethane, wherein over all process steps a molar ratio of component (B) to the sum of component (A) and component (C) in the range from 0.9:1.0 to 1.2:1.0 is present.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein thermoplastisches Polyurethan erhalten oder erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren. Furthermore, the invention relates to a thermoplastic polyurethane obtained or obtainable by the process according to the invention.
Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen thermoplastischen Polyurethans zur Herstellung von Spritzgussartikeln, Extrusionsartikeln, Pressartikeln, Formpressartikeln, 3D-Druck-Artikeln, Artikeln des Maschinen-, Straßen und Schienenbaus, Medizin- und Zahnmedizinartikel, insbesondere Schienen zur Behandlung von Zahnfehlstellung, Schuhen, insbesondere Skischuhen, Artikeln der Automobilindustrie, Artikeln der Elektroindustrie, insbesondere Kabelummantelungen, Gehäuse und Stecker, Konsumartikeln, Beschichtungen, Schläuchen, Profilen, Riemen, Folien, Fasern, Vliesen, Textilien, Dämpfiingselementen, Dichtungsmaterialien. Furthermore, the invention relates to the use of the thermoplastic polyurethane according to the invention for the production of injection-molded articles, extruded articles, pressed articles, compression-molded articles, 3D-printed articles, articles for mechanical engineering, road and rail construction, medical and dental articles, in particular splints for the treatment of malocclusions, shoes, in particular ski boots, articles for the automotive industry, articles for the electrical industry, in particular cable sheathing, housings and plugs, consumer articles, coatings, hoses, profiles, belts, films, fibers, nonwovens, textiles, damping elements, sealing materials.
Ferner betrifft die Erfindung einen Artikel, welcher das erfindungsgemäße thermoplastische Polyurethan umfasst oder daraus besteht. Furthermore, the invention relates to an article which comprises or consists of the thermoplastic polyurethane according to the invention.
Im Rahmen dieser Erfindung wird unter C2 -Polyether-Homopolymerpolyol ein Polyol auf Basis von Polyethylenglykol bzw. Poly(ethylenoxid), unter C3 -Polyether-Homopolymerpolyol ein Polyol auf Basis von Polypropylenglykol bzw. Poly(propylenoxid) und unter C2/C3-Polyether-Block- copolymerpolyol ein Polyol auf Basis von Polyethylenglykol bzw. Poly(ethylenoxid) sowie Polypropylenglykol bzw. Poly(propylenoxid) verstanden. Das „C“ in „C2“, „C3“ etc. steht für Kohlenstoffatom, wobei die dahinterstehende Zahl die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Repetiereinheit/Wiederholeinheit des jeweiligen Polymers angibt. In the context of this invention, C2 polyether homopolymer polyol is defined as a polyol based on polyethylene glycol or poly(ethylene oxide), C3 polyether homopolymer polyol is defined as a polyol based on Based on polypropylene glycol or poly(propylene oxide), and C2/C3 polyether block copolymer polyol is understood to mean a polyol based on polyethylene glycol or poly(ethylene oxide) as well as polypropylene glycol or poly(propylene oxide). The "C" in "C2,""C3," etc., stands for a carbon atom, with the number following it indicating the number of carbon atoms in the repeating unit of the respective polymer.
Bei dem erfmdungsgemäßen Verfahren weist vorzugsweise das In the method according to the invention, the
• C2-Polyether-Homopolymerpolyol ein zahlenmittleres Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 4000 g/mol, bevorzugt 1000 bis 3000 g/mol; • C2 polyether homopolymer polyol has a number average molecular weight in the range from 500 to 4000 g/mol, preferably 1000 to 3000 g/mol;
• C3 -Polyether-Homopolymerpolyol ein zahlenmittleres Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 8000 g/mol, bevorzugt 1000 bis 4500 g/mol; • C3 polyether homopolymer polyol has a number average molecular weight in the range from 500 to 8000 g/mol, preferably 1000 to 4500 g/mol;
• C2/C3-Polyether-Block-copolymerpolyol ein zahlenmittleres Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 4000 g/mol bevorzugt 1500 bis 2500 g/mol; auf. • C2/C3 polyether block copolymer polyol has a number average molecular weight in the range from 1000 to 4000 g/mol, preferably 1500 to 2500 g/mol;
Sofern Komponente (A2) eingesetzt wird, beträgt das Massenverhältnis von Komponente (Al) zu (A2) > 1:9, bevorzugt > 3:7, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Komponenten (Al) und (A2).If component (A2) is used, the mass ratio of component (Al) to (A2) is > 1:9, preferably > 3:7, in each case based on the total mass of components (Al) and (A2).
Bevorzugt besteht Komponente (A) ausschließlich aus Komponente (Al). Preferably, component (A) consists exclusively of component (Al).
Als organische Polyisocyanate der Komponente (B), die in den Schritten 1) und 3) eingesetzt werden, kommen beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, heterocyclische und aromatische Polyisocyanate in Betracht, wie sie in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, S.75- 136 beschrieben werden. Suitable organic polyisocyanates of component (B) used in steps 1) and 3) include, for example, aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, heterocyclic and aromatic polyisocyanates, as described in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, pp. 75-136.
Im Einzelnen seien beispielhaft genannt: aliphatische Diisocyanate, wie 1,6- Hexamethylendiisocyanat, cycloaliphatische Diisocyanate, wie Isophorondiisocyanat, 1,4- Cyclohexan-diisocyanat, 1 -Methyl -2, 4-cyclohexandiisocyanat und 1 -Methyl -2,6- cyclohexandiisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'- Dicyclohexylmethandiisocyanat, 2,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat und 2,2'- Dicyclohexylmethandiisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, aromatische Diisocyanate, wie 2,4-Toluylendiisocyanat, Gemische aus 2,4-Toluylendiisocyanat und 2,6- Toluylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat und 2,2'- Diphenylmethandiisocyanat, Gemische aus 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat und 4,4'-Diphenyl- methandiisocyanat, urethanmodifizierte flüssige 4,4'-Diphenylmethandiisocyanate und 2,4'- Diphenylmethandiisocyanate, 4,4'-Diisocyanatodiphenylethan-(l,2) und 1,5-Naphthylendiisocyanat. Vorzugsweise verwendet werden 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, 4,4‘- Dicyclohexylmethandiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat-Isomerengemische mit einem 4,4'- Diphenylmethandiisocyanatgehalt von >96 Gew.-% und insbesondere 4,4'-Diphenylmethan- diisocyanat und 1,5-Naphthylendiisocyanat. Die genannten Diisocyanate können einzeln oder in Form von Mischungen untereinander zur Anwendung kommen. Sie können auch zusammen mit bis zu 15 Gew.-% (berechnet auf die Gesamtmenge an Diisocyanat) eines Polyisocyanates verwendet werden, beispielsweise Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyanat oder Polyphenyl-polymethylen- polyisocyanaten. The following may be mentioned as examples: aliphatic diisocyanates such as 1,6-hexamethylene diisocyanate, cycloaliphatic diisocyanates such as isophorone diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate and 1-methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate and the corresponding isomer mixtures, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, 2,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and 2,2'-dicyclohexylmethane diisocyanate and the corresponding isomer mixtures, aromatic diisocyanates such as 2,4-tolylene diisocyanate, mixtures of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate and 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, mixtures of 2,4'-Diphenylmethane diisocyanate and 4,4'-Diphenylmethane diisocyanate, urethane-modified liquid 4,4'-Diphenylmethane diisocyanates and 2,4'-Diphenylmethane diisocyanates, 4,4'-Diisocyanatodiphenylethane-(1,2) and 1,5-Naphthylene diisocyanate. Preferably used are 1,6-Hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-Dicyclohexylmethane diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate isomer mixtures with a 4,4'- Diphenylmethane diisocyanate content of >96 wt.%, particularly 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and 1,5-naphthylene diisocyanate. These diisocyanates can be used individually or in mixtures. They can also be used together with up to 15 wt.% (calculated based on the total amount of diisocyanate) of a polyisocyanate, for example triphenylmethane-4,4',4"-triisocyanate or polyphenyl polymethylene polyisocyanates.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Komponente (B) ein Diphenylmethandiisocyanat-Isomerengemisch mit einem 4,4 - Diphenylmethandiisocyanatgehalt von größer 96 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (B) eingesetzt, vorzugsweise wird als Komponente (B) 4,4 -Diphenylmethan- diisocyanat eingesetzt. In a further preferred embodiment of the process according to the invention, a diphenylmethane diisocyanate isomer mixture having a 4,4-diphenylmethane diisocyanate content of greater than 96 wt.% based on the total weight of component (B) is used as component (B); preferably, 4,4-diphenylmethane diisocyanate is used as component (B).
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Komponente (B) 1,6-Hexamethylendiisocyanat eingesetzt. In a further preferred embodiment of the process according to the invention, 1,6-hexamethylene diisocyanate is used as component (B).
Als Komponente (C) (Kettemverlängerer) eignen sich alle dem Fachmann bekannten linearen Diolen mit einem Molekulargewicht von 62 g/mol bis 500 g/mol. Die Diole und / oder deren Vorläuferverbindungen können aus fossilen oder biologischen Quellen gewonnen worden sein. Geeignete Diole sind vorzugsweise aliphatische Diole mit 2 bis 14 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Ethandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, I,8-Octandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol, Diethylenglykol und Dipropylenglykol. Geeignet sind jedoch auch Diester der Terephthalsäure mit Glykolen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Terephthalsäure-bis-ethylenglykol oder Terephthalsäure-bis-l,4-butandiol, Hydroxyalkylenether des Hydrochinons, wie z.B. 1,4-Di- (hydroxyethyl)-hydrochinon und ethoxylierte Bisphenole. Besonders bevorzugt werden als kurzkettige Diole Ethandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol und l,4-Di-(hydroxyethyl)-hydrochinon eingesetzt. Es können auch Gemische der vorgenannten Kettenverlängerer eingesetzt werden. Daneben können auch kleine Mengen an Diaminen und / oder an Trioien zugesetzt werden. Suitable as component (C) (chain extender) are all linear diols known to the skilled person with a molecular weight of 62 g/mol to 500 g/mol. The diols and/or their precursor compounds can be obtained from fossil or biological sources. Suitable diols are preferably aliphatic diols having 2 to 14 carbon atoms, such as ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, diethylene glycol, and dipropylene glycol. However, diesters of terephthalic acid with glycols containing 2 to 4 carbon atoms, such as terephthalic acid bis-ethylene glycol or terephthalic acid bis-1,4-butanediol, hydroxyalkylene ethers of hydroquinone, such as 1,4-di-(hydroxyethyl)-hydroquinone, and ethoxylated bisphenols, are also suitable. Particularly preferred short-chain diols are ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and 1,4-di-(hydroxyethyl)-hydroquinone. Mixtures of the aforementioned chain extenders can also be used. Small amounts of diamines and/or triamines can also be added.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Komponente (C) ein oder mehrere Diole eingesetzt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1,2- Ethandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, l,4-Di-(beta-Hydroxyethyl)hydrochinon oder einen Gemisch aus mindestens zwei von diesen eingesetzt, vorzugsweise werden als Komponente (C) 1,2- Ethandiol, 1,4-Butandiol oder Mischungen hieraus eingesetzt und besonders bevorzugt wird als Komponente (C) 1,4-Butandiol eingesetzt. In a further preferred embodiment of the process according to the invention, one or more diols selected from the group consisting of 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-di-(beta-hydroxyethyl)hydroquinone or a mixture of at least two of these are used as component (C), preferably 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol or mixtures thereof are used as component (C) and particularly preferably 1,4-butanediol is used as component (C).
Als nichtoxidierende Säuren (D) können z.B. Phosphorsäure, p-Toluolsulfonsäure-Monohydrat und Adipinsäure eingesetzt werden. Phosphoric acid, p-toluenesulfonic acid monohydrate and adipic acid can be used as non-oxidizing acids (D).
Als Katalysatoren (E) können die üblichen aus der Polyurethanchemie bekannten Katalysatoren eingesetzt werden. Geeignete Katalysatoren sind an sich bekannte und übliche tertiäre Amine, wie z.B. Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, N-Methylmorpholin, N,N‘-Dimethyl-piperazin, 2- (Dimethylaminoethoxy)-ethanol, Diazabicyclo-[2,2,2]-octan, und ähnliche sowie insbesondere organische Metallverbindungen wie Titansäureester, Eisenverbindungen, Wismutverbindungen, Zinnverbindungen, z.B. Zinndiacetat, Zinndioctoat, Zinndilaurat oder die Zinndialkylsalze aliphatischer Carbonsäuren wie Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat oder ähnliche. Bevorzugte Katalysatoren sind organische Metallverbindungen, insbesondere Titansäureester, Eisen- oder Zinnverbindungen. Ganz besonders bevorzugt sind Dibutylzinndilaurat, Zinndioctoat und Titansäureester. The catalysts commonly used in polyurethane chemistry can be used as catalysts (E). Suitable catalysts are known and common tertiary amines, such as E.g., triethylamine, dimethylcyclohexylamine, N-methylmorpholine, N,N'-dimethylpiperazine, 2-(dimethylaminoethoxy)ethanol, diazabicyclo[2,2,2]octane, and the like, as well as, in particular, organic metal compounds such as titanic acid esters, iron compounds, bismuth compounds, tin compounds, e.g., tin diacetate, tin dioctoate, tin dilaurate, or the tin dialkyl salts of aliphatic carboxylic acids such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, or the like. Preferred catalysts are organic metal compounds, in particular titanic acid esters, iron or tin compounds. Dibutyltin dilaurate, tin dioctoate, and titanic acid esters are very particularly preferred.
Als Additive, Hilfs- und Zusatzstoffe (F) können beispielsweise Gleitmittel, wie Fettsäureester, deren Metallseifen, Fettsäureamide und Siliconverbindungen, Antiblockmittel, Inhibitoren, Stabilisatoren gegen Hydrolyse, Licht, Hitze und Verfärbung, Flammschutzmittel, Farbstoffe, Pigmente, anorganische oder organische Füllstoffe, Nukleierungsmittel und Verstärkungsmittel eingesetzt werden. Verstärkungsmittel sind insbesondere faserartige Verstärkungsstoffe wie anorganische Fasern, die nach dem Stand der Technik hergestellt werden und auch mit einer Schlichte beaufschlagt sein können. Nähere Angaben über die genannten Hilfs- und Zusatzmittel sind der Fachliteratur zu entnehmen, beispielsweise J.H. Saunders, K.C. Frisch: "High Polymers", Band XVI, Polyurethane, Teil 1 und 2, Interscience Publishers 1962 bzw. 1964, R.Gächter, H.Müller (Ed.): Taschenbuch der Kunststoff- Additive, 3.Ausgabe, Hanser Verlag, München 1989, oder DE-A 29 01 774. Additives, auxiliaries, and additives (F) that can be used include, for example, lubricants such as fatty acid esters, their metal soaps, fatty acid amides, and silicone compounds, antiblocking agents, inhibitors, stabilizers against hydrolysis, light, heat, and discoloration, flame retardants, dyes, pigments, inorganic or organic fillers, nucleating agents, and reinforcing agents. Reinforcing agents are, in particular, fibrous reinforcing materials such as inorganic fibers, which are manufactured using state-of-the-art technology and may also be coated with a size. Further information on the aforementioned auxiliaries and additives can be found in the specialist literature, for example, J.H. Saunders, K.C. Frisch: "High Polymers", Volume XVI, Polyurethanes, Parts 1 and 2, Interscience Publishers 1962 and 1964, respectively, R.Gächter, H.Müller (Ed.): Handbook of Plastics Additives, 3rd Edition, Hanser Verlag, Munich 1989, or DE-A 29 01 774.
Als monofunktionelle Kettenabbrecher (G) können Monoalkohole wie z. B. 1 -Butanol, 1-Hexanol, 1-Oktanol und Stearylalkohol oder Monoamine, wie z. b. 1-Butylamin und Stearylamin eingesetzt werden, um ein bestimmtes TPU-Molekulargewicht einzustellen. Monoalcohols such as 1-butanol, 1-hexanol, 1-octanol and stearyl alcohol or monoamines such as 1-butylamine and stearylamine can be used as monofunctional chain terminators (G) to adjust a specific TPU molecular weight.
Die Mengen der Reaktionskomponenten für die NCO-funtionelle Prepolymerbildung in Schritt 1) werden so gewählt, dass das NCO/OH-Verhältnis von Polyisocyanat zu Polyol in Schritt 1) 1,1: 1 bis 5,0: 1 beträgt. The amounts of the reaction components for the NCO-functional prepolymer formation in step 1) are selected such that the NCO/OH ratio of polyisocyanate to polyol in step 1) is 1.1: 1 to 5.0: 1.
Die Komponenten werden innig gemischt und die NCO-Prepolymerreaktion in Schritt 1) wird vorzugsweise zum vollständigen Umsatz (bezogen auf die Polyolkomponente) gebracht. The components are thoroughly mixed and the NCO prepolymer reaction in step 1) is preferably brought to complete conversion (based on the polyol component).
Anschließend erfolgt die Einmischung von Komponente (C) als Kettenverlänger (Schritt 2) und die Bildung eines im wesentlichen OH-funktionellen Prepolymer. Subsequently, component (C) is mixed in as a chain extender (step 2) and an essentially OH-functional prepolymer is formed.
„Im Wesentlichen“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass mindestens 95 Mol-%, vorzugsweise mindestens 98 Mol-%, besonders bevorzugt mindestens 99 Mol-% und noch bevorzugter mindestens 99,5 Mol-%, noch mehr bevorzugter mindestens 99,8 Mol-% und am Bevorzugtesten 100 Mol-% der Gesamtstoffmenge der gebildeten Prepolymere, OH-funktionelle Prepolymere sind. In Mischung mit Komponente (C) oder als Einzelkomponente wird Komponente (D) eingemischt.“Essentially” in this context means that at least 95 mol%, preferably at least 98 mol%, particularly preferably at least 99 mol% and even more preferably at least 99.5 mol%, even more preferably at least 99.8 mol% and most preferably 100 mol% of the total amount of the prepolymers formed are OH-functional prepolymers. Component (D) is mixed in with component (C) or as a single component.
Im ersten Fall wird der pH-Wert der Mischung mittels Komponente (D) auf die in Anspruch 1 genannten Werte eingestellt. In the first case, the pH of the mixture is adjusted to the values mentioned in claim 1 by means of component (D).
Im zweiten Fall wird Komponente (D) in solchen Mengen dem Reaktor zugesetzt, dass der pH-Wert einer theoretischen Mischung der Komponenten (C) und (D) den in Anspruch 1 genannten Werten entspricht. Zur pH-Wert-Bestimmung wird eine der theoretischen Mischung entsprechende Mischung hergestellt und vermessen. In the second case, component (D) is added to the reactor in such amounts that the pH of a theoretical mixture of components (C) and (D) corresponds to the values stated in claim 1. To determine the pH, a mixture corresponding to the theoretical mixture is prepared and measured.
Die pH-Werte werden elektrochemisch in Anlehnung an DIN 19268:2021-10 bei 23°C bestimmt. Die Messung erfolgt mit der pH-Elektrode „Solvotrode Easy Clean 6.0229.010“ der Firma Methrom AG. Die Solvotrode wird mit LiCl 2 Mol/L in Ethanol als Referenzelektrolyt geliefert. The pH values are determined electrochemically at 23°C in accordance with DIN 19268:2021-10. The measurement is performed using the pH electrode "Solvotrode Easy Clean 6.0229.010" from Methrom AG. The Solvotrode is supplied with 2 mol/L LiCl in ethanol as the reference electrolyte.
In Schritt 3) wird die Restmenge der Komponente (B) hinzugegeben, wobei ein NCO/OH -Verhältnis von 0,9: 1 bis 1,2: 1 eingehalten wird. Bevorzugt wird in Schritt 3) die gleich Komponente (B) eingesetzt wie in Schritt 1). In step 3), the remaining amount of component (B) is added, maintaining an NCO/OH ratio of 0.9:1 to 1.2:1. Preferably, the same component (B) is used in step 3) as in step 1).
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfmdungsgemäßen Verfahrens liegt im Verfahrensschritt 2) ein molares Verhältnis von NCO-funktionellen Prepolymer zu Komponente (C) von kleiner 1,0 vor. Die Komponente (C) liegt somit im molaren Überschuss vor. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the molar ratio of NCO-functional prepolymer to component (C) in process step 2) is less than 1.0. Component (C) is thus present in molar excess.
Die Umsetzung wird bevorzugt bei einer Isocyanat-Kennzahl von 0,9 bis 1,2 durchgeführt, weiter bevorzugt von 0,95 bis 1,1, besonders bevorzugt von 0,97 bis 1,03. Unter der Isocyanat-Kennzahl (auch Kennzahl, NCO/OH-Index oder Isocyanat-Index genannt) wird hier der Quotient aus der tatsächlich eingesetzten Stoffmenge [mol] an Isocyanat-Gruppen und der tatsächlich eingesetzten Stoffmenge [mol] an Isocyanat-reaktiven Gruppen verstanden. Mit anderen Worten gibt die Kennzahl das prozentuale Verhältnis der tatsächlich eingesetzten Isocyanat-Menge zur stöchiometrischen, d.h. für die Umsetzung der OH-Äquivalente berechnete Isocyanat-Menge an. Eine äquivalente Menge an NCO-Gruppen und NCO-reaktiven H-Atomen entspricht dabei einem NCO/OH-Index von 1. Die Isocyanat-Kennzahl wird dabei über folgende Formel berechnet: The reaction is preferably carried out at an isocyanate index of 0.9 to 1.2, more preferably from 0.95 to 1.1, and particularly preferably from 0.97 to 1.03. The isocyanate index (also called index, NCO/OH index, or isocyanate index) is understood here as the quotient of the actual amount of isocyanate groups used [mol] and the actual amount of isocyanate-reactive groups used [mol]. In other words, the index indicates the percentage ratio of the actual amount of isocyanate used to the stoichiometric amount of isocyanate, i.e., the amount calculated for the conversion of the OH equivalents. An equivalent amount of NCO groups and NCO-reactive hydrogen atoms corresponds to an NCO/OH index of 1. The isocyanate index is calculated using the following formula:
Kennzahl = [(mol Isocyanat-Gruppen) / (mol Isocyanat-reaktive Gruppen)] Index = [(mol isocyanate groups) / (mol isocyanate-reactive groups)]
Das erfmdungsgemäße Verfahren kann in Lösemittel oder lösemittelfrei durchgefuhrt werden. Es ist bevorzugt, dass das Verfahren lösungsmittelfrei geführt wird. The process according to the invention can be carried out in solvent or solvent-free. It is preferred that the process be carried out solvent-free.
Die thermoplastischen Polyurethanpolymere können mit dem erfmdungsgemäßen Verfahren diskontinuierlich (Handgießverfahren) oder kontinuierlich hergestellt werden, wobei eine kontinuierliche Verfahrensführung vor allem im Industriemaßstab (beispielsweise als Inline-one- shot-Verfahren) bevorzugt ist. Die bekanntesten technischen Herstellverfahren zur Herstellung von TPU sind das Bandverfahren (GB-A 1 057018) und das Extruderverfahren (DE-A 1 964 834, DE- A2 059570 und US-A 5 795 948). Zur Herstellung der thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethanpolymere eignen sich die bekannten Mischaggregate, vorzugssweise die, die mit hoher Scherenergie arbeiten. Für die kontinuierliche Herstellung seien beispielhaft genannt Cokneter, vorzugsweise Extruder, wie z.B. Zweiwellenextruder und Busskneter. The thermoplastic polyurethane polymers can be produced discontinuously (hand-casting process) or continuously using the process according to the invention, with a continuous process being preferred, especially on an industrial scale (for example, as an inline one-shot process). The best-known technical production processes for producing TPU are the belt process (GB-A 1 057 018) and the extruder process (DE-A 1 964 834, DE- A2 059570 and US-A 5 795 948). Conventional mixing units, preferably those operating with high shear energy, are suitable for producing thermoplastically processable polyurethane polymers. Examples for continuous production include co-kneader machines, preferably extruders, such as twin-screw extruders and Bus kneaders.
Die thermoplastischen Polyurethanpolymere können z.B. auf einem Zweiwellenextruder dadurch hergestellt werden, dass man das Prepolymer im ersten Teil des Extruders herstellt und die Kettenverlängerung und Polyisocyanatzugabe im zweiten Teil anschließt. Erfindungsgemäß muss die Dosierung des Kettenverlängerers (Komponente (C)) vor der Dosierung des weiteren Polyisocyanates erfolgen. Die Zugabe des Kettenverlängerers und Polyisocyanates darf nicht parallel in die gleiche Dosieröffhung des Extruders erfolgen. The thermoplastic polyurethane polymers can be produced, for example, on a twin-screw extruder by preparing the prepolymer in the first part of the extruder and subsequently adding the chain extender and polyisocyanate in the second part. According to the invention, the chain extender (component (C)) must be added before the other polyisocyanate. The chain extender and polyisocyanate must not be added simultaneously into the same metering opening of the extruder.
Das NCO- und OH-Prepolymer können aber auch außerhalb des Extruders in einem separaten, vorgeschalteten Prepolymerreaktor, diskontinuierlich in einem Kessel oder kontinuierlich in einem Rohr mit Statikmischem oder einem gerührten Rohr (Rohrmischer) hergestellt werden. However, the NCO and OH prepolymer can also be produced outside the extruder in a separate, upstream prepolymer reactor, discontinuously in a vessel or continuously in a tube with a static mixer or a stirred tube (tube mixer).
Ein in einem separaten Prepolymerreaktor hergestelltes OH-Prepolymer kann aber auch mittels eines ersten Mischapparates, z.B eines Statikmischers, mit dem Diisocyanat und mittels eines zweiten Mischapparates, z. B. eines Mischkopfes, mit dem Restmengen Polyisocyanaten vermischt werden. Anschließend wird dieses Reaktionsgemisch analog dem bekannten Bandverfahren kontinuierlich auf einen Träger, bevorzugt ein Förderband, aufgebracht, wo man es bis zur Erstarrung des Materials ggf. unter Beheizung des Bandes zum TPU reagieren lässt. An OH prepolymer produced in a separate prepolymer reactor can also be mixed with the diisocyanate using a first mixing device, e.g., a static mixer, and with the remaining polyisocyanate using a second mixing device, e.g., a mixing head. This reaction mixture is then continuously applied to a carrier, preferably a conveyor belt, analogously to the known belt process, where it is allowed to react until the material solidifies, optionally with heating of the belt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von 140 °C bis 240 °C durchgeführt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren in einem Extruder bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von 140 °C bis 240 °C durchgeführt. In a preferred embodiment, the process is carried out at a reaction temperature in the range of 140 °C to 240 °C. In a further preferred embodiment, the process is carried out in an extruder at a reaction temperature in the range of 140 °C to 240 °C.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart von Stickstoff durchzuführen. Der Vorteil ist dabei, dass Oxidationsprozesse während der TPU Herstellung bei hohen Temperaturen von beispielsweise 180 bis 240 °C minimiert werden und dadurch eine deutlich geringere Farbzahl der TPU Granulate erhalten wird. Beim Handgießverfahren genügt es, das Reaktionsgefaß mit Stickstoff zu füllen und während der Dosierungen der Einzelkomponenten eine Stickstoffbeschleierung mit 1 bis 10 Liter Stickstoff pro Stunde vorzunehmen. Beim Extruderverfahren ist es vorteilhaft, einen Stickstoffstrom in ein Anfangsgehäuse des Extruders, zum Beispiel Gehäuse 1 bis Gehäuse 3 einzuspeisen. Die eingespeiste Stickstoffmenge liegt dabei im Bereich von 10 bis 1000 Liter pro Stunde, vorzugsweise bei 100 bis 750 Liter pro Stunde und besonders bevorzugt bei 100 bis 500 Liter pro Stunde. It has proven advantageous to carry out the process according to the invention in the presence of nitrogen. The advantage here is that oxidation processes during TPU production at high temperatures of, for example, 180 to 240 °C are minimized, resulting in a significantly lower color number of the TPU granules. In the hand-casting process, it is sufficient to fill the reaction vessel with nitrogen and to apply a nitrogen blanket at a rate of 1 to 10 liters of nitrogen per hour during the metered addition of the individual components. In the extruder process, it is advantageous to feed a nitrogen stream into an initial barrel of the extruder, for example barrel 1 to barrel 3. The amount of nitrogen fed in is in the range of 10 to 1000 liters per hour, preferably 100 to 750 liters per hour, and particularly preferably 100 to 500 liters per hour.
Bevorzugt beträgt die theoretische Härte des erfindungsgemäß erhaltenen thermoplastischenPreferably, the theoretical hardness of the thermoplastic obtained according to the invention is
Polyurethans > 30 %, wobei sich die theoretische Härte über folgende Formel berechnet: Theoretische Härte = (n(Kettenverlängerer)*M(Polyisocyanat)+m(Kettenverlängerer))/mgesamt mit n = Stoffmengen der Komponenten, M = molare Masse der Komponenten und m = Massen der Komponenten. Polyurethane > 30%, whereby the theoretical hardness is calculated using the following formula: Theoretical hardness = (n(chain extender)*M(polyisocyanate)+m(chain extender))/ m total with n = amounts of components, M = molar mass of components and m = masses of components.
Das erfmdungsgemäße thermoplastische Polyurethan weist bevorzugt The thermoplastic polyurethane according to the invention preferably has
• eine Zugfestigkeit größer 17 MPa, bevorzugt mindestens 18 MPa, mehr bevorzugt mindestens 20 MPa auf, gemessen nach ISO 53504 (2009-10); und/oder • a tensile strength greater than 17 MPa, preferably at least 18 MPa, more preferably at least 20 MPa, measured according to ISO 53504 (2009-10); and/or
• eine Charpy Schlagzähigkeit von mindestens 30 KJ/m2, bevorzugt 50 bis 140 KJ/m2, gemessen bei -20 °C nach DIN EN ISO179/leA (2010) auf. • a Charpy impact strength of at least 30 KJ/m 2 , preferably 50 to 140 KJ/m 2 , measured at -20 °C according to DIN EN ISO179/leA (2010).
Die Charpy Schlagzähigkeit gemessen bei -20 °C nach DIN EN ISO179/leA (2010) wird im Rahmen dieser Erfindung als Maß für die Tieftemperaturschlagzähigkeit verstanden. Dabei wird von den Spritzgießkörpem die Charpy Schlagzähigkeitsprüfiingen nach DIN EN ISO179/leA (2010) bei - 20°C durchgefiihrt. Der Probekörper hat folgende Dimensionen: 80±2mm Länge, 10,0±0,2mm Breite und 4,0±0,2mm Dicke. Der Probekörper ist gekerbt. Der Kerbgrundradius rN beträgt 0,25±0,05mm. The Charpy impact strength measured at -20 °C according to DIN EN ISO 179/11A (2010) is understood in this invention as a measure of low-temperature impact strength. The injection-molded parts undergo Charpy impact strength testing according to DIN EN ISO 179/11A (2010) at -20 °C. The test specimen has the following dimensions: 80 ± 2 mm length, 10.0 ± 0.2 mm width, and 4.0 ± 0.2 mm thickness. The test specimen is notched. The notch root radius rN is 0.25 ± 0.05 mm.
Experimenteller Teil Experimental part
Beispiele und Vergleichsbeispiele: Examples and comparison examples:
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen erörtert, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. The present invention is discussed below with reference to examples, but is not limited to them.
Verwendete Komponenten: Components used:
• Polyol 1 = Polypropylenglycol (C3 -Polyether-Homopolymerpolyol), Starter Propylenglycol (Poly(propylenoxid)-homopolymer); OH-Zahl ca. 56: Anteil sekundärer terminaler OHGruppen: >90%; • Polyol 1 = polypropylene glycol (C3 polyether homopolymer polyol), starter propylene glycol (poly(propylene oxide) homopolymer); OH number approx. 56: proportion of secondary terminal OH groups: >90%;
• Polyol 2 = Poly(propylenoxid)-poly(ethylenoxide) block copolymer (C2/C3-Polyether- Block-copolymerpolyol): Propylenglycol (Starter) mit aufpolymerisierten Alkylenoxiden (molares Verhältnis von Ethylenoxideinheiten zu Propylenoxideinheiten von ca. 51:49); OH-Zahl ca. 56, Anteil primärer terminaler OH-Gruppen: >90%), KOH katalysiert • Polyol 2 = poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide) block copolymer (C2/C3 polyether block copolymer polyol): propylene glycol (starter) with polymerized alkylene oxides (molar ratio of ethylene oxide units to propylene oxide units of approximately 51:49); OH number approximately 56, proportion of primary terminal OH groups: >90%), KOH catalyzed
• Polyol 3 = Polypropylenglycol (C3 -Polyether-Homopolymerpolyol), Starter Propylenglycol (Poly(propylenoxid)-homopolymer); OH-Zahl ca. 28: Anteil sekundärer terminaler OHGruppen: >90% • Polyol 3 = polypropylene glycol (C3 polyether homopolymer polyol), starter propylene glycol (poly(propylene oxide) homopolymer); OH number approx. 28: proportion of secondary terminal OH groups: >90%
• Polyol 4 = Terathane®1000 (Handelsprodukt von Invista: Polytetramethylenglykol; Molekulargewicht ca. 2000g/mol • Polyol 4 = Terathane®1000 (commercial product from Invista: polytetramethylene glycol; molecular weight approx. 2000g/mol
• Polyol 5 = Terathane®2000 (Handelsprodukt von Invista: Polytetramethylenglykol; Molekulargewicht ca. 2000g/mol • Polyol 5 = Terathane®2000 (commercial product from Invista: polytetramethylene glycol; molecular weight approx. 2000g/mol
• BDO = 1,4-Butandiol (BDO, Reinheit > 99 Gew.-%) wurde von der Firma Ashland bezogen. • BDO = 1,4-butanediol (BDO, purity > 99 wt%) was purchased from Ashland.
• MDI = 4,4‘-Diphenylmethandiisocyanat (MDI, Reinheit > 99 Gew.-%) wurde von der Covestro AG bezogen. • MDI = 4,4‘-diphenylmethane diisocyanate (MDI, purity > 99 wt%) was purchased from Covestro AG.
Verwendete Messverfahren: Measurement methods used:
• Titration der OH-Zahlen nach DIN 53240-2:2007-11 • Titration of the OH numbers according to DIN 53240-2:2007-11
• Zugversuch: Messung nach ISO 53504 (2009-10) mit einer Zuggeschwindigkeit von 200 mm/min; • Tensile test: Measurement according to ISO 53504 (2009-10) with a tensile speed of 200 mm/min;
• Charpy Schlagzähigkeitsprüfung (Tieftemperaturschlagzähigkeit): Von den Spritzgießkörpem wurden die Charpy Schlagzähigkeitsprüfiingen nach DIN EN ISO179/leA (2010) bei -20°C durchgefiihrt. Der Probekörper hat folgende Dimensionen: 80±2mm Länge, 10,0±0,2mm Breite und 4,0±0,2mm Dicke. Der Probekörper ist gekerbt. Der Kerbgrundradius rN beträgt 0,25±0,05mm; • Charpy impact strength test (low-temperature impact strength): The injection-molded specimens were subjected to Charpy impact strength tests according to DIN EN ISO179/1eA (2010) at -20°C. The specimen has the following dimensions: 80±2mm length, 10.0±0.2mm width, and 4.0±0.2mm thickness. The specimen is notched. The notch root radius rN is 0.25±0.05mm.
• pH Wert Messung: in Anlehnung an DIN 19268:2021-10 • pH value measurement: based on DIN 19268:2021-10
10g der Säure wird in 90g 1,2-ethandiolwässrige Lösung(10% Wassergehalt) gelöst. Die Lösung wird mit Butandiol auf die Konzentration verdünnt, die zur TPU Herstellung verwendet wird. Von dieser Mischung werden die pH Werte gemessen. Verwendete Geräte: Titrando 905 mit zwei Dosino 800, Software Tiamo 2,5, mit Elektrode Solvotrode Easy clean 6.0229.010, Metrohm AG 10g of the acid is dissolved in 90g of 1,2-ethanediol aqueous solution (10% water content). The solution is diluted with butanediol to the concentration used for TPU production. The pH values of this mixture are measured. Instruments used: Titrando 905 with two Dosino 800, Tiamo 2.5 software, with Solvotrode Easy clean electrode 6.0229.010, Metrohm AG
Beispiele: Examples:
In der Tabelle 1 wird die Erfindung anhand einiger Beispiele verdeutlicht. Die verwendeten Herstellverfahren sind nachstehend beschrieben. Table 1 illustrates the invention with some examples. The manufacturing processes used are described below.
Herstellung (diskontinuierliches Verfahren): Production (discontinuous process):
Stufe 1: Die Teilmenge 1 (siehe Tabelle 1) des MDI’s wird bei ca. 140°C mit 1 mol Polyol oder Polyolgemisch unter Rühren zum Umsatz > 90 mol-%, bezogen auf das Polyol, gebracht. Step 1: Partial amount 1 (see Table 1) of the MDI is brought to a conversion of > 90 mol-%, based on the polyol, at approx. 140°C with 1 mol of polyol or polyol mixture while stirring.
Stufe 2: Dem gerührten Reaktionsgemisch wird der Kettenverlängerer zugegeben und ca. 10 s intensiv gerührt. Danach wird die Säure mit definierte Mengen (Tabelle 1) zu dosiert. Step 2: The chain extender is added to the stirred reaction mixture and stirred vigorously for approximately 10 seconds. The acid is then added in defined amounts (Table 1).
Stufe 3: Die Teilmenge 2 (siehe Tabelle 1) des MDI’s wird der gerührten Reaktionsmischung zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird weitere 20 s gerührt, anschließend auf ein Blech gegossen und 30 Minuten bei 120°C getempert. Step 3: Part 2 (see Table 1) of the MDI is added to the stirred reaction mixture. The reaction mixture is stirred for another 20 seconds, then poured onto a tray and annealed for 30 minutes at 120°C.
Die erhaltenen TPU-Gießplatten wurden geschnitten und granuliert. Das Granulat wurde mit einer Spritzgießmaschine vom Typ Arburg Allrounder 470S in einem Temperaturbereich von 180° bis 230°C und in einem Druckbereich von 650 bis 750 bar bei einem Einspritzstrom von 10 bis 35 cm3/s zu Stäben (Formtemperatur: 40°C; Stabgröße: 80x10x4mm) bzw. Platten (Formtemperatur: 70°C; Größe: 125x50x2 mm) verarbeitet. The resulting TPU cast sheets were cut and granulated. The granules were processed into rods (mold temperature: 40°C; rod size: 80x10x4 mm) or sheets (mold temperature: 70°C; size: 125x50x2 mm) using an Arburg Allrounder 470S injection molding machine at a temperature range of 180°C to 230°C and a pressure range of 650 to 750 bar with an injection flow rate of 10 to 35 cm3/s.
Von den hergestellten TPU Produkten wurden die mechanischen Werte (Zugfestigkeit und Zugdehnung) sowie die Tieftemperaturschlagzähigkeit nach Charpy ermittelt. The mechanical values (tensile strength and tensile elongation) as well as the low-temperature impact strength according to Charpy were determined for the TPU products manufactured.
Herstellung (kontinuierliches Verfahren z.B, Reaktionsextruder): Production (continuous process e.g. reaction extruder):
Analog zu den diskontinuierlichen Experimenten, kann die Herstellung des TPU auch kontinuierlich z.B. mittels eines Zweischneckenreaktionsextruders erfolgen (die Herstellung ist aber nicht auf diese Darstellungsform limitiert, siehe „Bandverfahren“). Analogous to the discontinuous experiments, the TPU can also be produced continuously, e.g. using a twin-screw reaction extruder (however, the production is not limited to this form of presentation, see “belt process”).
Mittels einer Zahnradpumpe wurde die auf 60°C vorgeheizte Teilmenge 1 des MDIs in ein mit einem Stachelmischer ausgerüstetes Rohr dosiert. Mittels einer zweiten Zahnradpumpe wurde ein auf 140°C geheiztes Polyol oder Polyolgemisch in das gleiche Rohr gepumpt. Das Rohr hat ein Länge/Durchmesser-Verhältnis von 8: 1. Die Reaktionsmischung lief kontinuierlich in einen angeschlossenen Zweischneckenextruder, der von außen auf 140°C bis 220°C beheizt war. Die Säure wird in den Kettenverlänger eindosiert und in der Mitte der Schnecke wurde der Kettenverlängerer und die Teilmenge 2 des MDIs zugegeben. Die Drehzahl der Schneckenwelle betrug 300 U/min. Am Ende der Schnecke wurde die heiße Schmelze granuliert und abgekühlt. Das Granulat wurde durch Spritzguss zu Prüfkörpern verarbeitet, an denen die in der Tabelle aufgeführten Eigenschaften gemessen wurden. Using a gear pump, the MDI portion 1, preheated to 60°C, was metered into a tube equipped with a spiked mixer. Using a second gear pump, a polyol or polyol mixture heated to 140°C was pumped into the same tube. The tube had a length/diameter ratio of 8:1. The reaction mixture flowed continuously into a connected twin-screw extruder, which was heated externally to 140°C to 220°C. The acid was metered into the chain extender, and the chain extender and portion 2 of the MDI were added in the middle of the screw. The screw shaft speed was 300 rpm. At the end of the screw, the hot melt was granulated and cooled. The granules were Injection molded into test specimens on which the properties listed in the table were measured.
Die Beispiele 9,11 und 12 beschreiben ein kontinuierliches Verfahren (Extruder Verfahren). Examples 9, 11 and 12 describe a continuous process (extruder process).
Tabelle 1 Table 1
Tabelle 2 Table 2
* Nicht erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel; ** Keine Verarbeitung möglich; * Comparative example not according to the invention; ** No processing possible;
# theor. Härte (= theoretische Härte bzw. TH) ist der Gewichtsanteil des Hartsegments im TPU: TH = (n(KV)*M(ISO)+m(KV))/mges mit KV = Kettenverlängerer und ISO = Isocyanat (hier MDI) # Theoretical hardness (TH) is the weight fraction of the hard segment in the TPU: TH = (n(KV)*M(ISO)+m(KV))/m ge s with KV = chain extender and ISO = isocyanate (here MDI)
- Vergleichsbeispiel 1 und 2 (Tabelle 1) sind TPU-Rezepturen ohne Säure Zugabe. Vergleichsbeispiel 1 hat eine sehr niedrigere Zugfestigkeit. Mit erhöhter Theoretischer Härte (Vergleichsbeispiel 2) ist TPU nicht darstellbar und/oder im Spritzguss verarbeitbar. - Comparative Examples 1 and 2 (Table 1) are TPU formulations without added acid. Comparative Example 1 has a very low tensile strength. With increased theoretical hardness (Comparative Example 2), TPU cannot be produced and/or processed by injection molding.
- Beispiele 3-12 (Tabelle 1) zeigen TPU-Rezepturen mit Zugabe der Säuren mit guter Reißfestigkeit. - Examples 3-12 (Table 1) show TPU formulations with addition of the acids with good tear strength.
Beispiele 3, 10, 11 and 12 (Tabelle 2 und 1) zeigen TPU-Rezepturen mit erhöhter Theoretischer Härte mit Zugabe der Säuren mit guter Reißfestigkeit und guter Tieftempearturschlagzähigkeit (Charpy-Schlagzähigkeit). Die Charpy-Schlagzähigkeit ist vergleichbar mit TPU auf Basis von C4-Polyether-Homopolymerpolyolen. Jedoch ist die Verwendung von C3 -Polyether-Homopolymerpolyolen kostengünstiger und diese weisen eine bessere CCUBilanz aufweisen als C4-Polyether-Homopolymerpolyole. Examples 3, 10, 11, and 12 (Tables 2 and 1) show TPU formulations with increased theoretical hardness with the addition of the acids, with good tensile strength and good low-temperature impact strength (Charpy impact strength). The Charpy impact strength is comparable to TPUs based on C4 polyether homopolymer polyols. However, the use of C3 polyether homopolymer polyols is more cost-effective and has a better CCU balance than C4 polyether homopolymer polyols.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 25701889 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |