AT244598B - Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen aufweisenden Schaumstoffen - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen aufweisenden
Schaumstoffen 
Urethangruppen aufweisende Kunststoffe werden bekanntlich aus Hydroxylgruppen enthaltenden Poly- estern oder Polyäthern und einem Polyisocyanat hergestellt, wobei gegebenenfalls Vernetzungsmittel mitverwendet werden. Wird Wasser als Vernetzungsmittel benutzt, so erhält man einen Schaumstoff, sofern man nicht dafür Sorge trägt, dass das gebildete Kohlendioxyd aus der Reaktionsmasse entfernt wird. 



   Im wesentlichen hat man bisher Urethangruppen aufweisende Kunststoffe aus Polyestern hergestellt. 



  Bei Einsatz von Polyäthern als Ausgangsmaterial, insbesondere von solchen, die vorwiegend sekundäre Hydroxylgruppen für die Reaktion mit dem Isocyanat zur Verfügung zu stellen vermögen und infolge eines weniger polaren Aufbaues eine geringe Ausgangsviskosität haben, ergeben sich Schwierigkeiten mannigfacher Art, besonders dann, wenn es sich um die Herstellung von Schaumstoffen handelt, da es nur schwer möglich ist, die   gerüsteaufbauende   Reaktion mit der Kohlendioxyd-Entwicklung in Gleichklangzu bringen. Aus diesem Grunde zieht man es vor, eine Vorreaktion durchzuführen, indem man zunächst das Polyisocyanat im Überschuss in einer besonderen Reaktionsstufe mit der Polyhydroxyl-Verbindung umsetzt und dann das Isocyanatgruppen-haltige "Voraddukt" unter Wasser- und gegebenenfalls weiterem Polyisocyanatzusatz in den Schaumstoff überführt. 



   Nach einer andern Ausführungsform hat man neben oder an Stelle von Wasser auch andere Treibmittel oder inerte Gase zur Erzeugung der Zellstruktur benutzt. 



   Es ist das Bestreben, auch Kunststoffe, insbesondere Schaumstoffe auf Polyäther-Basis in einem Ein-Stufen-Verfahren, bei dem die Reaktionskomponenten Polyäther, Polyisocyanate und Wasser gleichzeitig zusammengegeben werden, durchzuführen. Auf diese Weise entfallen alle Schwierigkeiten, die darauf beruhen, dass das Voraddukt nicht völlig stabil ist und dass, wenn auch nur geringfügig verändert, bei längerer Lagerung desselben   dieVerschäumungsrezeptur   der jeweiligen chemischen Zusammensetzung des Voradduktes angepasst werden muss. 



   Es ist bekannt, die Umsetzung vonPolyhydroxyl-Verbindungen und Polyisocyanaten mit Katalysatoren zu beschleunigen. 



   Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein Verfahren zur Herstellung von Jrethangruppen aufweisenden Kunststoffen einschliesslich Schaumstoffen aus Hydroxylgruppen enthaltenden Polyäthern, Polyisocyanaten und gegebenenfalls Vernetzungsmitteln in Gegenwart spezieller Katalysatoren, welche allgemein anwendungsfähig sind und sowohl bei der Herstellung von homogenen als auch von porösen, Urethangruppen aufweisenden Kunststoffen, sei es im Zwei-Stufen-oder im Ein-Stufen-Verfahren, eingesetzt werden können. 



   Die speziellen Katalysatoren sind insbesondere in der Lage, die verschiedenen nebeneinander ablaufenden Reaktionsreihen bei der Herstellung von Schaumstoffen in einem Ein-Stufen-Verfahren aufeinander abzustimmen. Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatoren Zinn-IIchlbrid oder   Zinn-lI-SalZe   von aliphatischen Carbonsäuren mit 1-18 C-Atomen verwendet werden. 



   Die für das Verfahren geeigneten, Hydroxylgruppen enthaltenden Polyäther haben praktisch stets ein 

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Molekulargewicht von mindestens 500 und werden durch Kondensation von Alkylenoxyden wie Propylen- oxyd, Äthylenoxyd, Butylenoxyd, Tetrahydrofuran oder deren Mischungen erhalten. 



   Genannt seien ferner die Additionsprodukte der genannten Alkylenoxyde mit Wasser oder zwei-oder mehrwertigen Alkoholen wie Äthylenglykol, 1, 2, 6-Hexantriol oder Pentaerythrit (Encyclopedia of Chemical Technology, Band 7, S.   27 - 262 [1951] J herausgegeben von "Interscience   Publishers,
Incorporated"). 



   Zu den Polyäthem zählen auch solche Verbindungen, die aromatische Reste einkondensiert ent- halten,   z. B.   die Umsetzungsprodukte eines Polyalkylenglykoläthers mit einer organischen Carbonsäure 
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B.droxyphenyl)-propan. Man bevorzugt Polyäther mit Hydroxylzahlen über 25 und einer Säurezahl nicht über 5. 



   Für die Umsetzung mit Hydroxylgruppen enthaltenden Polyäthern geeignete Polyisocyanate werden 
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    Nr. 2, 764, 565methandiisocyanat. Für   die Herstellung von Schaumstoffen wird ein technisches Gemisch von 2, 4 und
2, 6-Toluylendiisocyanat bevorzugt. Als Katalysator kommen neben   Zinn-II-Chlorid, Zinn-II-salze   von   Carbonsäuren mit 1 - 18   C-Atomen in Frage. Solche von Carbonsäuren mit   1-8   C-Atomen sind bevor- zugt.   Genannt seien Zinn-II-octoat, Zinn-II-oleat, Zinn-II-stearat, Zinn-II-acetat, Zinn-II- (2-äthyl-   hexoat). 



   Wie erwähnt, eignen sich die Katalysatoren sowohl zur Herstellung von homogenen als auch von porösen Urethangruppen aufweisenden Kunststoffen, wobei man sich der an sich bekannten Verfahrens- weisen bedient. 



   Als Vernetzungsmittel seien Äthylenglykol, Wasser, Diäthylglykol, Trimethylolpropan, Diäthanol- amin, Äthylendiamin, 1, 3 -Butylenglykol, 1, 4-Butylenglykol beispielhaft genannt. 



   Bei der Herstellung von Schaumstoffen aus Hydroxylgruppen enthaltenden Polyäthern, Polyiso- cyanaten und Treibmitteln, gegebenenfalls Wasser, eignen sich die Katalysatoren sowohl für die zwei- stufige als auch für die einstufige Verfahrensweise. Dabei wird man mit Vorteil die Verschäumung in
Gegenwart eines Siloxan-Oxyalkylen-Blockpolymeren der allgemeinen Formel 
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 in der R,   R'und R"Alkylreste   mit   1 - 4   C-Atomen, p, q und r eine ganze Zahl von 4 bis 8 und   (CnH2nO) z   einen   Oxyalkylenblock   mit   15 - 19 Oxyäthylen - Einheiten   und 11-15 Oxypropylen-Einheiten mit z =   26 - 34   bedeuten, durchführen. 



   Siloxan-Oxyalkylen-Blockpolymere sind in der   USA-Patentschrift Nr. 2, 834, 748   beschrieben. Ferner kann man zusätzlich tertiäre Amine als Katalysatoren verwenden. Bevorzugt sind Triäthylendiamin, Tetramethylbutylendiamin,   N-Athylmorpholin   oder die   l-Alkyl-4- (dialkylaminoalkylen)-piperazine,   vor allem solche mit Alkylresten mit   1 - 4   C-Atomen und Alkylresten mit   2 - 4   C-Atomen. Genannt seien als Beispiel   l-Methyl-4-dimethyl-aminoäthylpiperazin,   1-Äthyl-4-diäthyl-aminoäthylpiperazin,   1-Butyl-4-dibutyl-aminoäthylpiperazin.

   Die Katalysatoren   werden   inMengen     vont,01   bis 5 Gew.-Teilen vorteilhaft von 0, 1 bis 3 Gew.-Teilen für je   100 Gew. -Teile Poly äther   verwendet. Wenn man sie zusammen mit einem der bekannten tertiären Amine verwendet, so wird man die Zinn-Verbindung vorzugsweise in Mengen von 0, 1 bis   0, 5 Gew.-Teilen   und das tertiäre Amin in einer Menge von 0, 2 bis etwa 3 Gew.-Teilen für je 100 Gew.-Teile Polyäther einsetzen. 



     . Im   Falle der Schaumstoffherstellung wird man das Siloxan-Oxyalkylen-Blockpolymere zweckmässig in Mengen von 0, 1 bis 10 Gew.-Teilen für je 100   Gew.-Teile Polyäther   einsetzen. Als ein besonders geeignetes Siloxan-Oxyalkylen-Blockpolymeres sei die Verbindung der Formel 
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 in der    (C H2 0)   einen Oxyalkylenblock mit etwa 17 Oxyäthylen-Einheiten und etwa 13 OxypropylenEinheiten bedeutet, erwähnt. 



   Falls Schaumstoffe hergestellt werden sollen, hat sich die Umsetzung von Polypropylenglykoläthern und Toluylendiisocyanat unter Mitverwendung des vorgenannten   Siloxan-Oxyalkylen-Blockpolymeren   besonders bewährt. Die Schaumstoffe haben eine gute Zerreissfestigkeit und eine bessere Elastizität gegen- über Schaumstoffen auf Polyester-Basis. 



   Die Härte des Schaumstoffes steigt mit der Menge einer mehr als zweifunktionellen Komponente im Reaktionsgemisch an. Das Raumgewicht des Schaumstoffes lässt sich durch den Wasserzusatz variieren. Üblicherweise benutzt man   1,     5-5 Gew.-Teile   Wasser für je 100 Gew.-Teile Polyäther. Ein Überschuss an Polyisocyanat über alle vorhandenen Wasserstoffatome ist erforderlich. Dieser Überschuss wird zweckmässig mindestens 10% betragen. 



   An Stelle von Wasser kann man auch mit andern Treibmitteln arbeiten, die ein inertes Gas oder einen inerten, das Reaktionsgemisch auftreibenden Dampf liefern. Genannt seien z. B. Luft, Kohlendioxyd, Methylenchlorid, Stickstoff oder Dichlordifluormethan. Die Zinnkatalysatoren werden gerne in Lösungsmitteln gelöst verwendet. 



   Als solche Lösungsmittel eignen sich z. B. Methylenchlorid oder Dichlordifluormethan, die gleich- 
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    B.z. B.   bei 1000C durchführen. 



   Die erhaltenen Schaumstoffe sind besonders geeignet als Polstermaterialien,   z. B. Armstutzen,   oder als Teppichunterlagen. Die homogenen Kunststoffe eignen sich als Umhüllungen in der Elektroindustrie, als Klebemittel, zum Giessen oder Formen von elastischen Körpern wie Walzen, Reifen, Schlägern und Stossdämpfern. 



   Beispiel : Aus 100   Gew.-Teilen   Polypropylenglykoläther (Mol-Gew. 2000, OH-Zahl 56), 35 Gew. -Teilen Toluylendiisocyanat (Mischung aus 2, 4 und   2,   6 -Toluylendiisocyanat im Verhältnis 80 t 20), 2, 5 Gew.-Teilen Wasser unter Verwendung von   0, 5 Gew. -Teilen Zinn-U-Ghlorid   und unter 
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 einer Mischvorrichtung gemäss der USA-Patentschrift Nr. 2, 764, 565 eine Mischung hergestellt, welche alsbald nach Verlassen der Mischvorrichtung aufzuschäumen beginnt und einen Schaumstoff mit einem Raumgewicht von etwa   0, 040 g/cm'liefert.   



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen aufweisenden Schaumstoffen aus Hydroxylgruppen enthaltenden Polyäthern, Polyisocyanaten und gegebenenfalls Vernetzungsmitteln in Gegenwart von Katalysatoren im Einstufenverfahren,   dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatoren Zinn-U-   chlorid oder Zinn-II-salze von aliphatischen Carbonsäuren mit   1 - 18   Kohlenstoffatomen verwendet werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoren in Mengen von 0, 01 bis 5 Gew.-Teilen für je 100 Gew.-Teile Polyäther verwendet werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator Zinn-II-octoat verwendet wird.