DD207916A1 - PROCESS FOR PREPARING BROMOUS POLYOLS - Google Patents

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DD207916A1
DD207916A1 DD23874382A DD23874382A DD207916A1 DD 207916 A1 DD207916 A1 DD 207916A1 DD 23874382 A DD23874382 A DD 23874382A DD 23874382 A DD23874382 A DD 23874382A DD 207916 A1 DD207916 A1 DD 207916A1
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polyol
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dibromo
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DD23874382A
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Inventor
Joachim Ruebner
Horst Frommelt
Siegbert Loeschau
Original Assignee
Adw Ddr
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Abstract

DIE ERFINDUNG BESCHREIBT EIN VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG BROMHALTIGER POLYOLE BEZIEHUNGSWEISE POLYOLMISCHUNGEN MIT EINEM HOMOEOPOLAR GEBUNDENEN BROMANTEIL ZWISCHEN 3 UND 50 MASSEPROZENT AUF DER GRUNDLAGE VON 2,3-DIBROM-BUT-2-EN-1,4-DIOL. VERBINDUNGEN DIESES TYPS SIND ZUR GEWINNUNG VON PERMANENT FLAMMWIDRIG AUSGERUESTETEN POLYMERWERKSTOFFEN GEEIGNET. ENTSPRECHEND DEM ZIEL DER ERFINDUNG, EINE TECHNISCH EINFACH ZU REALISIERENDE SYNTHESEMETHODE FUER BROMHALTIGE BI- UND HOEHERFUNKTIONELLE POLYETHERALKOHOLE AUFZUZEIGEN, WERDEN ERFINDUNGSGEMAESS 2-BIS 6-FUNKTIONELLE POLYETHERPOLYOLE MIT FORMALDEHYD UND 2,3-DIBROM-BUT-2-EN-1,4-DIOL IN GEGENWART SAURER KATALYSATOREN UNTER WASSERENTZUG UMGESETZT. D. ERHALTENEN KLAREN BROMBUTENDIOLACETALPOLYOLE, DIE MAXIMAL PRO OH-GRUPPE DES POLYETHERPOLYOLS EINE DIBROMBUTENDIOLEINHEIT AUFWEISEN KOENNEN, SIND BEI RAUMTEMPERATUR MITTELVISKOS BIS PASTOES UND IN JEDEM VERHAELTNIS MIT UEBLICHEN, BEISPIELSWEISE IN DER POLYURETHANCHEMIE VERWENDETEN POLYOLEN AUF DER GRUNDLAGE ALKOXYLIERTER ALKOHOLE MISCHBAR.THE INVENTION DESCRIBES A PROCESS FOR PREPARING BROMINATING POLYOLS RELATING TO POLYOL MIXTURES COMPRISING A HOMOEOPOLAR-BONDED BROMANE BETWEEN 3 AND 50 MASS PERCENT BASED ON 2,3-DIBROME BUT-2-EN-1,4-DIOL. COMPOUNDS OF THIS TYPE ARE SUITABLE FOR OBTAINING PERMANENTLY FLAME-RESISTANT POLYMER MATERIALS. ACCORDING TO THE OBJECTIVE OF THE INVENTION TO SUMMARY A TECHNICALLY EASILY SYNTHESIS METHOD FOR BROMINATING BIOTHERAPPY AND HIGHER FUNCTIONAL POLYETHERAL CARBOHINES, THE INVENTION WOULD APPLY TO FORMALDEHYDE 2 TO 6-FUNCTIONAL POLYETHEROL POLYOLS AND 2,3-DIBROM-BUT-2-EN-1,4-DIOL IN THE PRESENCE OF ACIDIC CATALYSTS UNDER WATER TREATMENT. D. OBTAINED CLEAR BROMBUTENDIOLACETALPOLYOLE, THE MAXIMUM PRO OH GROUP OF A polyether polyol DIBROMBUTENDIOLEINHEIT HAVING CAN ARE AT ROOM TEMPERATURE medium viscosity to pasty AND IN ANY RATIO WITH USUAL, FOR EXAMPLE IN POLYURETHANE CHEMICALS USED POLYOLS BASED alkoxylated ALCOHOLS miscible.

Description

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Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur Herstellung bromhaltiger PolyoleProcess for the preparation of brominated polyols

Anwendungsgebiet der Erfindung ,Field of application of the invention,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bromhaltiger Polyole beziehungsweise Polyolmischungen mit einem homöopolar gebundenen Bromanteil zwischen 3 und 50 % auf der Grundlage von 2f3-Dibrom-but-2-en-l,4-diol· Derartige Verbindungen sind zur flammfesten Ausrüstung von Kunststoffen, u· a. zur Herstellung von permanent flammwidrigen Polyurethanen geeignet.The invention relates to a process for the preparation of bromine-containing polyols or polyol mixtures having a homopolar bonded Bromanteil 3-50% based on 2 f 3-dibromo-but-2-en-l, 4-diol · Such compounds are for flameproofing equipment Plastics, u. A. suitable for the production of permanently flame-retardant polyurethanes.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Herstellung des 2,3-Dibrom-bui-2-en-l,4-diols, das als flammhemmendes Monomer für Polyurethane, Polyester und Epoxidharzsysteme beschrieben wird (G.A»F. Bulletin-No· 9649 - 001, 1971), erfolgt aus Butindiol durch Bromaddition (US-PS 3 933 690)· Der Einsatz dieser Komponente im Polyurethansystem ist jedoch problematisch, da das Dibronibutendiol als Feststoff aus den verwendeten Mischungen mit niedrig· viskosen Polyethern schnell ausfällt und auch eine parallel ablaufende Polyaddition von Polyetherpolyol und Dibromdiol mit den Isocyanaten höchst unwahrscheinlich ist· Durch die während des Polyurethanbildungsprozesses eintretende Viskositätserhöhung wird der Ausschluß des Dibrombutendiols vonThe preparation of 2,3-dibromo-bui-2-en-1,4-diol, which is described as a flame-retardant monomer for polyurethanes, polyesters and epoxy resin systems (GA »F. Bulletin No. 9649-001, 1971), takes place However, the use of this component in the polyurethane system is problematic since the dibronibutendiol precipitates as a solid from the mixtures used with low-viscosity polyethers quickly and also a parallel running polyaddition of polyether polyol and dibromodediol with Isocyanates are highly unlikely. The viscosity increase occurring during the polyurethane formation process excludes dibromobutenediol from

5. APR 19 3 2 *<M hHK> 5  5. APR 19 3 2 * <M HHK> 5

: .. . . · . 1-3 'OJ b-3- ^ 2 : ... , ·. 1-3 'OJ b-3- ^ 2

d@r Polyadditlonsresktion.infolge Diffusionshinderung noch verstärkt^ so dlaS sich das bromhaltige Diol zunehmend aus' dem R@aktiofisg@ai8ch abscheidet und letztlich als AdditivBecause of diffusion inhibition, the bromine-containing diol increasingly separates from the R @ actiofisg @ ai8ch and ultimately as an additive

im Polyurethan v©rbl©ibt» ·in polyurethane © rbl © ibt »·

Zur Ver«®tduog'dieses unerwünschten Effekts werden unterschiedliche Verfahren vorgeschlagen mit dem Ziel, die Verträglichkeit des Dibrombutendiols für den Einsatz zur Polyurethansynthese zu verbessern» Dies gelingt nach US-PS 3 933 690 mittels stabiler homogener Mischungen aus Dibrombutendiol und beispielsweise Polyoxypropylensorbitol, die eine OH-Zahl zwischen 337 und 462 und eine Säurezahl von etwa 8 aufweisen» Bei der Behandlung der an sich miteinander nicht mischbaren Ausgangskomponenten unter den angezeigten Reaktionsbedingungen der sauren Katalyse bei 70 C finden mit hoher Wahrscheinlichkeit nebeneinander Kettenspaltungen und Verknüpfungen unter Einbeziehung des Dibrombutendiols unkontrolliert statt, so daß am Ende eine homogene, im allgemeinen aber stark dunkelgefärybte Mischung resultiert»To Ver''tduog'dieses unwanted effect different methods are proposed with the aim of improving the compatibility of dibromobutenediol for use in polyurethane synthesis. This is possible according to US Patent 3,933,690 by means of stable homogeneous mixtures of dibromobutenediol and, for example Polyoxypropylensorbitol, a OH number between 337 and 462 and an acid number of about 8 "In the treatment of the immiscible starting components under the indicated reaction conditions of acid catalysis at 70 C are likely to side by side chain cleavages and linkages involving the Dibrombutendiols uncontrolled instead, so that the result is a homogeneous, but generally strongly dark-colored mixture »

Gemäß DE-PS 2 327 116 gelingt der Einbau in die chemische Struktur des Polyurethans durch die Bildung eines gemeinsamen Prepolymer aus Dibrombutendiol mit weiteren H-aktiven Verbindungen und organischem Polyisocyanat und dessen nachträglicher Umsetzung mit bis zu 7 % AlkylenoxideAccording to DE-PS 2,327,116, the incorporation into the chemical structure of the polyurethane by the formation of a common prepolymer of dibromobutenediol with other H-active compounds and organic polyisocyanate and its subsequent reaction with up to 7 % alkylene oxides succeed

Einen anderen Weg zur Gewinnung von Dibrombutendiol-Abkömmlingen beschreibt die GB-PS 1 412 384· Danach wird zunächst an Buten- oder Butin«l,4-diol nach kationischer Initiierung Epichlorhydrin angelagert und in einer, zweiten Stufe an die Doppel- beziehungsweise Dreifachbindung Brom addiert» Es entstehen chlor- und bromhaltige Diole, die in der Molekülkette C4H4Br2-, C4HgBr2- und C.H.Br^-Einheiten enthalten und die in Abhängigkeit von der addierten Epichlorhydrinmenge '- 3 bis 16''B)Ol pro mol Alken- beziehungsweise Alklndiol - relative Molmässen zwischen 520 und 1730 sowie OH-Zahlen zwischenAnother method for obtaining dibromobutene derivatives is described in British Pat. No. 1,412,384. Thereafter, epichlorohydrin is first added to butene- or butyne-1,4-diol after cationic initiation and, in a second stage, to the double or triple bond bromine »Chloro and bromo-containing diols are formed which contain C 4 H 4 Br 2 -, C 4 HgBr 2 - and CHBr ^ units in the molecular chain and which depend on the added amount of epichlorohydrin '- 3 to 16''B) Ol per mole of alkene or Alklndiol - relative molar masses between 520 and 1730 and OH numbers between

·. '7 O Q η t> ·ι . r ·. '7 O Q η t > · ι. r

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63 und 208 aufweisen© D©r Broasgehalt variiert' zwischen 9 und 30 Mass@prozent, der Chloranteil liegt im Bereich von 20 und 30 Ms@s©proz@ni· 0er Machteil des Verfahrens besteht darin,, daß auf diesem Wege prinzipiell nur Oiole zugänglich sind und je Möiekßlkette nur 1 Molekül des als Startsubstanz für die Epichlorhydrinaddition dienenden/ ungesättigten Diols enthalten ist» daß im zweiten Reaktionsschritt partiell oder erschöpfend bromiert wird. Auf diese Weise ist der maximal erreichbare Bromgehalt des Produktes limitiert. Er beträgt in Abhängigkeit vom Bromierungsgrad undder Art des ungesättigten Diols 2 und bei Anwendung des Butindiole maximal 4 Grammatome Brom je Grammolekül des Flamreischutzmittels» ' . ·63 and 208 have varying proportions between 9 and 30 mass%, the chlorine content is in the range of 20 and 30 Ms @ s © proz @ ni · 0er part of the process consists in the fact that in this way only Oiole are accessible and each Möiekßlkette only 1 molecule of the starting substance for the Epichlorhydrinaddition serving / unsaturated diol is contained »that in the second reaction step is partially or exhaustively brominated. In this way, the maximum achievable bromine content of the product is limited. It is 2, depending on the degree of bromination and the nature of the unsaturated diol, and a maximum of 4 gram bromine per gram molecule of the flameproofing agent "" when the butynediol is used. ·

Eine weitere Möglichkeit zur Kombination von Polyolen mit 2,3-Dibrom-but-2»en-l,4-diol beschreibt die US-PS 3 936 426. Danach wird aus Tetrahydrofuran unter Fluorsulfonsäurekatalyse ein sogenanntes lebendes Polymer erzeugt» Der Kettenabbruch wird unter Verwendung des Dibrombutendiols durchgeführt. Auf diese Weise entstehen lineare Diole rait OH-Zahlen zwischen 74 und 130 sowie relativen Molmassen zwischen 750 und 1700» Als entscheidender Nachteil des Verfahrens muß ein maximal erreichbarer Umsatz beim Kettenabbruch von nur 27 bis 38 % - bezogen auf anzukoppelndes Dibrombutendiol - angesehen werden, wobei auch nach dieser technischen Lehre ausschließlich Diole resultieren·A further possibility for the combination of polyols with 2,3-dibromo-but-2-en-1,4-diol is described in US Pat. No. 3,936,426. Thereafter, a so-called living polymer is produced from tetrahydrofuran under fluorosulphonic acid catalysis Use of dibromobutenediol performed. This gives rise to linear diols with OH numbers between 74 and 130 and relative molar masses of between 750 and 1700. A decisive disadvantage of the process is a maximum achievable chain termination turnover of only 27 to 38 % , based on dibromobutenediol to be coupled even according to this technical teaching only diols result ·

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, eine technisch einfach durchführbare Synthesemethode zur Gewinnung von reaktiven bi- und höherfunktionellen bromhaltigen Polyetheralkoholen mit einem in weiten Grenzen variierbaren Kalogenanteil aufzuzeigen, die mit weiteren herkömmlichen, in der Polyurethanchemie eingesetzten Polyolen gut verträglich sind und den auf dieser Grundlage gewonnenen Polymerwerkstoffen ein permanent flammwidriges Verhalten verleihen.It is the object of the invention to provide a technically easy to carry out synthesis method for obtaining reactive bi- and higher functional bromine-containing polyether alcohols with a variable within wide limits proportion of carbon which are well compatible with other conventional polyols used in polyurethane chemistry and obtained on this basis Give polymer materials a permanent flame retardant behavior.

as Ziel tsdlrä, erreicht- durch ein Verfahren zur Herstellungthe goal tsdlrä achieved by a process for the production

beziehungsweise Polyolmischungen mit Bromareteil zwischen 3 und 50 von 293-Dibrom-but~2««en~or polyol mixtures with Bromareteil between 3 and 50 of 2 9 3-dibromo-but ~ 2 «« ~

2- bis 6»funktionelle Poly» etherpolyole mit Formaldehyd- und 2,3»Dibrom>»but-2-en«»l ,4-diol im wißriqen Medium, in organischer Phase oder in Ab-Wesenheit von eine Fluidisierung des reagierenden Stoffge-(ffiischea bewirkenden Hilfsmitteln in Gegenwart säurer-Katalysatoren bei 40 bis 90,0C, vorzugsweise zwischen 50 und 70 0C, bis zur vollständigen Wasserabscheidung umgesetzt werden«, Als 2- bis 6=»funktionell© Pölyetherpolyole werden erfi'ndungsgemäß bevorzugt die Alkoxylierungsprodukte von aktive Wasserstoffetome tragenden Verbindungen eingesetzt; bewährte Beispiele hierfür sind eth- beziehungsweise propoxyliertes Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propantriol/ Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit, Diethylentriamin u» a® 15, Die gemäß der Erfindung gewonnenen Umsetzungsprodukte sind durch die Struktureinheit der Formel2-6 »functional polyether polyols with formaldehyde and 2,3» dibromo »but-2-ene« »l, 4-diol in the aqueous medium, in the organic phase or in the absence of fluidization of the reacting material - will be implemented (ffiischea causing aids in the presence säurer catalysts at 40 to 90 0 C, preferably between 50 and 70 0 C until complete removal of water, "as 2- to 6 =" functionally © Pölyetherpolyole be erfi'ndungsgemäß preferred the Examples of these are ethoxylated or propoxylated ethylene glycol, diethylene glycol, propanetriol / trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, diethylenetriamine and the like. The reaction products obtained according to the invention are represented by the structural unit of the formula

Br Br »Br Br »

- O- CH2 .- O - CH2 - C » C - CH2 - OH- O - CH 2 --O - CH 2 - C »C - CH 2 - OH

im Polyolmolekül charakterisiertf wobei die maximale Zahl dieser Struktureinheit im Polyolmolekül der Anzahl der aktiven Wasserstoffatome im Polyetherpolyol entspricht·characterized in the polyol molecule f wherein the maximum number of this structural unit in the polyol molecule corresponds to the number of active hydrogen atoms in the polyether polyol.

Di® Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erfolgt vorteilhaft in einem Rßhrgefäß· Das Gemisch aus Polyether» polyol, Dibrombutendiol und Formaldehyd, der entweder in wäßriger Lösung oder in fester Form als Paraformaldehyd zugesetzt wird, sowie einem sauren Katalysator bildet an- : fangs „eine heterogene aber rührfähige Masse, di© vorsichtig erwärmt .wird» Das Austragen des Wassers aus dem Reaktions-Occurs DI® carrying out the method according to the invention advantageously in a Rßhrgefäß · The mixture of polyether "polyol, dibromobutene, and is added either in aqueous solution or in solid form as paraformaldehyde, formaldehyde, and an acidic catalyst forms Toggle: fangs" a heterogeneous but stirrable mass, which is carefully warmed up. "The discharge of water from the reaction mixture

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gemisch kann sowohl im Vakuum al© auch im azeotropen Gemisch mit geeigneten Schleppmittein erfolgen· Bei Verwendung wä'ß-. riger Formaldehydlösung wird zunächst Lösungsmittelwasser, danach Kondensationswasser durch Anlegen eines Vakuums entfernt. Wird andererseits in Anwesenheit eines organischen Lösungsmittels gearbeitet, erfolgt dss Austragen des Reaktionswassers im azeotrepen Gemisch am Wasserabscheider« Die Umsetzung ist nach der Aufheizperiode im allgemeinen innerhalb 1 bis 4 Stunden bei 50 bis 70 0C beendet. Nachdem man das Reaktionsprodukt noch 30 Hinuten noch der Beendigung der Wasserabscheidung auf der Reaktionstemperatur hält, wird durch Eintragen einer zur als Katalysator vorgelegten Säure äquivalenten Menge Alkali, wie Natrium- beziehungsweise Kaliumhydroxid, Natrium- oder Kaliumkarbonat, neutralisiert und das entstandene Neutralisationswasser im Vakuum entfernt· Anschließend wird das noch warme Reaktionsgut zur Abtrennung der Salzlast über eine G 2-Fritte gegeben, und es verbleibt ein bromhaltiges, bei Raumtemperatur mittelviskoses bis pastöses transparentes Polyol, das von gelber bis brauner Färbung ist· Molekulargewicht und Hydroxylzahl der auf diesem Wege hergestellten Produkte entsprechen weitestgehend den Werten, die aus den Kenndaten des eingesetzten Polyetherpolyols unter Berücksichtigung der durchgeführten Reaktion folgen· Es ist eine Molekulargewichtserhöhung um eine den umgesetzten Dibrombutendioleinheiten entsprechende Größenordnung festzustellen«Mixture can be carried out both in a vacuum and also in azeotropic mixture with suitable entrainment agent. riger formaldehyde solution is first solvent water, then condensation water removed by applying a vacuum. On the other hand, operating in the presence of an organic solvent, is carried out dss discharging the water of reaction in the mixture on a water azeotrepen "The reaction is completed after the heating period, generally within 1 to 4 hours at 50 to 70 0 C. After a further 30 keeps the reaction product Hinuten nor the completion of the removal of water at the reaction temperature, is removed by introducing an equivalent to the initially charged as a catalyst amount of acid alkali such as sodium or potassium hydroxide, sodium or potassium carbonate, neutralized, and the resulting water of neutralization in vacuo · Subsequently, the still warm reaction mixture for the separation of the salt load over a G 2 frit is added, and there remains a bromine-containing, at room temperature, medium to pasty transparent polyol, which is yellow to brown color · molecular weight and hydroxyl number of the products produced in this way As far as possible, the values which follow from the characteristics of the polyether polyol used, taking into account the reaction carried out. A molecular weight increase is to be determined by an order of magnitude corresponding to the reacted dibromobutenediol units.

Durch die in weiten Grenzen mögliche Variation des Mengenverhältnisses von Polyetherpolyol und Dibrombutendiol für die erfindungsgemäße Umsetzung, wobei maximal pro QH-Gruppe im Polyetherpolyol über eine Acetalbrücke durchschnittlich eine Dibrombutendioleinheit angekoppelt werden kann, sind bromhaltige Polyole beziehungsweise Polyolmischungen mitOwing to the variation of the quantitative ratio of polyether polyol and dibromobutenediol which is possible within wide limits for the reaction according to the invention, it being possible to couple a dibromobutenediol unit on average per QH group in the polyether polyol via an acetal bridge, bromine-containing polyols or polyol mixtures with

η einem Halogenafteii zwischen 3 und 50 Masseprozent herstellbar»η a Halogenafteii between 3 and 50 percent by mass produced »

Dabei verläuft-die Reaktion gleichermaßen erfolgreich an primär©^ und sekundären OH-Gruppen des Polyetherpolyols· Bei der Anknüpfung von 1 mol Dibrombutendiol an 1 mol eines -PoiyetherpolyoLs enthält das Produkt 2 Grammatome Brom, sodaß' bei der. Annahme einer mittleren relativen Molmasse vonIn this case, the reaction proceeds equally successfully on primary and secondary OH groups of the polyether polyol. In the attachment of 1 mol of dibromobutenediol to 1 mol of a polyether polyol, the product contains 2 g of bromine, so that 'in the. Assumption of a mean relative molar mass of

« 3. '«3. '

450 gnpl für das Polyol ein Gehalt von mindestens 22 Masseprozent resultiert« Werden beispieleweise die OH-Gruppen eines Polyetherpolyols auf der Grundlage von Sorbit mit einer mittleren relativen Molmasse von 520 gmol" erschöpfend mit Dibrombutendioleinheiten verknüpft, so erreicht dieses Produkt den Maximalwert von etwa 50 Masseprozent Brom« Im Gegensatz dazu kann das Mengenverhältnis der mittels des Formaldehyds über die OH-Gruppen zu verknüpfenden Komponenten auch so gewählt werden, daß lediglich an eine OH-Gruppe jedes zweiten Polyetherpolyolmoleküls eine Dibrombutendioleinheit über eine Acetalgruppe angekoppelt wird· In diesem Fall resultieren Polyolmischungen mit bromhaltigen und bromfreien Molekülanteilen, die insgesamt einen nur geringen Halogengehalt aufweisen«' Die erfindungsgemäß hergestellten bromhaltigen Polyole beziehungsweise Polyolmischungen sind unabhängig von der Menge des homöopolar gebundenen Halogengehalts sowohl mit dem für die Umsetzung zugrunde gelegten Poly-«· etherpolyol als auch mit weiteren in der Polyurethanchemie üblichen, gegebenenfalls andere Heteroatome tragenden PoIyolkomponenten im allgemeinen in jedem Verhältnis mischbar und präsentieren sich als stabile homogene Mischungen»For example, if the OH groups of a sorbitol-based polyether polyol having an average molecular weight of 520 gmol are exhaustively linked to dibromobutenediol moieties, this product reaches the maximum value of about 50% by weight Bromine. In contrast, the proportion of the components to be linked by means of the formaldehyde via the OH groups can also be selected such that only one OH group of every second polyether polyol molecule couples a dibromobutenediol unit via an acetal group. In this case, polyol mixtures with bromine-containing components result and Bromine-free molecular fractions, which have a total of only a low halogen content. The bromine-containing polyols or polyol mixtures according to the invention are irrespective of the amount of homo-polar bonded halogen content both with that for the reaction zugru In general, mixed polyether polyols can also be mixed in any ratio with other polyolefin components which are customary in polyurethane chemistry and optionally carry other heteroatoms and present themselves as stable, homogeneous mixtures.

Als Polyetherpolyole für das erfindungsgemäße Verfahren kommen insbesondere die bekannten handelsüblichen Polyurethanvorprodukte unabhängig von ihrem Verzweigungsgrad und ihrer relativen Molmasse in Betrachte Typische Vertreter dieser Gruppe sind Polyethylen- und Polypropylenglykole sowie Ethoxylierungs- und/oder Propoxylierungsprodukte auf der Grundlage von Propantriol, Triraethylolpropan, Pentaerythrit,Suitable polyether polyols for the process according to the invention are, in particular, the known commercial polyurethane precursors, regardless of their degree of branching and relative molecular weight. Typical representatives of this group are polyethylene and polypropylene glycols and ethoxylation and / or propoxylation products based on propanetriol, trirethylethylolpropane, pentaerythritol,

Zuckerderivate. wi@ Sorbit oder DiethylentriamineSugar derivatives. wi @ sorbitol or diethylenetriamine

Als Katalysatoren für die Acetalbildung zwischen Polyetherpolyol und 2,3-Oibrombut-2-en-l,4-diol gemäß der Erfindung sind grundsätzlich alle bei Acetalisierungen vorteilhaft eingesetzten Verbindungen geeignet· Besonders bewährt haben sich p-Toluensulforssäure, verdünnte Schwefelsäure, Oxalsäure, aber auch mit SOgH-Gruppen dotierte Ionenaustauscherharze»Suitable catalysts for the formation of acetals between polyether polyol and 2,3-oibromobut-2-en-1,4-diol according to the invention are in principle all compounds which are advantageously used in acetalization. P-toluenesulforic acid, dilute sulfuric acid and oxalic acid have proven particularly suitable also ion exchange resins doped with SOgH groups »

Ausführungsbeispiele Beispiel 1Exemplary embodiments Example 1

In einem 750 ml Sulfierkolben werden 150 g eines Polyethylenglyköls mit der relativen Molmasse 580 gem , 51 g Paraformaldehyd und 369 g 2,3-Dibrom-but-2-en-l,4-diol in Gegenwart von 2,25 g p-Toluensulfonsäure unter Vakuum vorsichtig erwärmt. Die zunächst inhomogene Masse wird unter Rühren bei etwa 40 0C homogen,und zwischen 50 und 55 0C beginnt in einer auf -30 0C eingestellten Vorlage die /Abscheidung des ausgetriebenen Kondensationswassers· Der Prozeß ist nach 3 Stunden beendet. Anschließend wird mit 6 ml 2,5 %iger KOH neutralisiert und nochmals 45 Minuten im Vakuum gerührt« Das heiß über eine G 2-Fritte filtrierte durchsichtige Produkt ist hellbraun gefärbt und hat eine Viskosität von 80 Pa*s bei 25 °C· Die dampfdruckosmometrische Bestimmung der relativen Molmasse ergibt 630 g'mol · Die Säurezahl beträgt 0,53, die OH-Zahl wird zu 177 bestimmt, der Wassergehalt beträgt 0,403 %, die Brombestimmung zeigt 44,2 % an,· das entspricht quantitativ der eingesetzten Menge* Die Tests auf freies Brom und Bromid sind negativ· Das bromhaltige Polyol, das mit für die Polyurethansynthese üblichen Hartschaumpolyolen in jedem Verhältnis mischbar ist, besitzt zwei funktioneile OH-Gruppen«In a 750 ml sulfonation flask, 150 g of a polyethylene glycol oil having the relative molecular weight of 580 gem, 51 g of paraformaldehyde and 369 g of 2,3-dibromo-but-2-en-l, 4-diol in the presence of 2.25 g of p-toluenesulfonic acid Gently heat under vacuum. The initially inhomogeneous mass is homogeneous with stirring at about 40 0 C, and between 50 and 55 0 C begins in a set to -30 0 C template / separation of the expelled condensation water · The process is complete after 3 hours. The mixture is then neutralized with 6 ml of 2.5% KOH and again stirred for 45 minutes in vacuo. The transparent product filtered through a G 2 frit is light brown in color and has a viscosity of 80 Pa.s at 25 ° C. The vapor pressure osmometric Determination of the relative molar mass gives 630 gmol. The acid number is 0.53, the OH number is determined to be 177, the water content is 0.403 %, the bromine determination indicates 44.2 % , which corresponds quantitatively to the amount used Tests for free bromine and bromide are negative · The bromine-containing polyol, which is miscible in any ratio with rigid foam polyols customary in polyurethane synthesis, has two functional OH groups «

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Beispiel 2' · ' ' ; . V '. · ' " ' · - Example 2 ''''; , V '. · '''· -

Analog Beispiel 1 wird der auf das 1Ofache vergrößerte Ansatz durchgeführt· Das bromhaltige Produkt besitzt folgende Eigenschaften:Analogously to Example 1, the magnification is increased to 10 times · The bromine-containing product has the following properties:

Farbe: hellbraun, durchsichtigColor: light brown, transparent

Viskosität bei 25 0C: 82 Pa»sViscosity at 25 0 C: 82 Pa »s

relative Molmasse (dampfdruckosmometrisch): 650 g mol"*relative molar mass (vapor pressure osmometric): 650 g mol "*

OH-Zahl: 175OH number: 175 .32.32 %% %% Säurezahl: 0Acid number: 0 : 0,33: 0.33 43,4 % 43.4 % kgkg Wassergehaltwater content o .% o .% Bromgehalt:bromine content: 0.1512:15 freies Brom:free bromine: 4,894.89 Bromid:Bromide: Ausbeute:Yield:

85,6% bezogen auf den stöchiometTischen Umsatz85.6 % based on stoichiometric sales

Beispiel 3Example 3

2350 g eines alkoxylierten Prppantriols (80 Mol% Propylenoxid, 20 MoI^ Ethylenoxid) mit der OH-Zahl 87,5 und einer relativen Molmasse von etwa 1900 g mol" werden mit 210 g Formalinlösung (32 bis 35 %ig) und 450 g 2,3-Dibrom-but-2-en~ 1,4-diol in Gegenwart von 9,4 g p-Toluensulfonsäure bei 60 0C im Vakuum umgesetzt· Aus der sofort leicht rührfähigen, wäßrigen Mischung entweicht zunächst das mit der Formalinlösung eingebrachte Wasser während ca« 30 Minuten, und im Verlaufe von 6 Stunden wird anschließend in langsamer Reaktion' das Kondensationswasser ausgetrieben· Danach wird mit 16,1 ml 20 %iger KOH neutralisiert und das der Neutralisationsreaktion entstammende Wasser innerhalb 60 Minuten entfernt· Nach Filtration über eine Glasfilterrutsche resultieren 2,74 kg des bromhaltigen Polyols mit folgenden Eigenschaftskennwertenj2350 g of an alkoxylated Prppantriols (80 mol% propylene oxide, 20 MoI ^ ethylene oxide) having the OH number 87.5 and a relative molecular weight of about 1900 g mol "are mixed with 210 g of formalin solution (32 to 35%) and 450 g , 3-dibromo-but-2-ene-1,4-diol in the presence of 9.4 g of p-toluenesulfonic acid at 60 0 C in vacuo · From the immediately readily stirrable, aqueous mixture escapes first introduced with the formalin water The condensation water is then driven off in a slow reaction over a period of 6 hours. Thereafter, it is neutralized with 16.1 ml of 20% strength KOH and the water resulting from the neutralization reaction is removed within 60 minutes. After filtration through a glass filter slide This results in 2.74 kg of the bromine-containing polyol with the following characteristic values

Farbe: gelb, durchsichtigColor: yellow, transparent

—ι relative Molmasse (dampfdruckosmometrisch): 1950 g mol-Ι relative molecular weight (vapor pressure osmometry): 1950 g mol

Viskosität bei 25 0C: 48 Pa«sViscosity at 25 0 C: 48 Pa «s

O ^ O >;· /O ^ O>; /

OH-ZahlsOH Zahls 9191 Säurezahl σAcid number σ 0,240.24 Wassergehalt $Water content $ 0,410.41 Bromgehelt:Bromgehelt: 13,3413.34 frei®8 Bro®:frei®8 Bro®: O % O % Bromid;Bromide; 0s20 s 2 Beispiel 4Example 4

88 g eines propoxylierten Propantriols mit der OH-Zahl und einer relativen Molmasse von etwa 440 g mol werden mit 18 g Paraformaldehyd und 144 g 2,3-Dibrom-but-2-en-1,4-diol in Gegenwart von 1 g Toluensulfonsäure zur Reaktion gebracht· Nach 4 Stunden wird mit 3 ml 10 %iger KOH neutralisiert* Das neutralisierte Reaktionsgemisch wird nach dem Austreiben des Neutralisationswassers während 30 Minuten filtriert; es verbleiben 235 g bromhaltigen Polyols mit folgenden Eigenschaften;88 g of a propoxylated propane triol having the OH number and a relative molecular weight of about 440 g mol are mixed with 18 g of paraformaldehyde and 144 g of 2,3-dibromo-but-2-en-1,4-diol in the presence of 1 g of toluenesulfonic acid After 4 hours, neutralize with 3 ml of 10% KOH. The neutralized reaction mixture is filtered after expelling the neutralization water for 30 minutes; there remain 235 g bromine-containing polyol having the following properties;

Farbe: gelbColor yellow

Viskosität bei 50 PC: 62 Pa«sViscosity at 50 P C: 62 Pa «s

relative Molmasse (dampfdruckosmometrisch): 730 g mol OH-Zahl: 230relative molar mass (vapor pressure osmometric): 730 g mol OH number: 230

Säurezahl: 0,14Acid number: 0.14

Wassergehalt: 0,15 % Water content: 0.15 %

Bromgehalt: 41,6 % Bromine content: 41.6 %

freies Brom: 0 % free bromine: 0 %

Bromid: 0,05 % · ' Bromide: 0.05 % · '

-l i-l i

Beispiel 5Example 5

100 g Sorbitpolyol mit durchschnittlich 1,5 Propylenoxideinheiten pro OH-Gruppe und einer OH-Zahl von 470 werden mit 25 g 2,3-Dibrom-but-2-en-l,4-diol in 400 ml Toluol suspendiert· Der Mischung werden dann 4,5 g Paraformaldehyd und 0,4 g p-Toluensulfonsäure zugesetzt· Unter Rühren wird das Reaktionsgemisch bis zum Beginn der Wasserabscheidung bei100 g of sorbitol polyol having an average of 1.5 propylene oxide units per OH group and an OH number of 470 are suspended with 25 g of 2,3-dibromo-but-2-en-1,4-diol in 400 ml of toluene then 4.5 g of paraformaldehyde and 0.4 g of p-toluenesulfonic acid added. With stirring, the reaction mixture until the beginning of the separation of water at

Λ ' D Λ ' D

*« %? %# S «% %& V* · * «%? % # S "%% & V * ·

80 0C aufgeheizte Innerhalb von 2 Stunden werden mit dem Scbleppsiiitt©! insgesamt 2,1 ml Wasser aisgetragen; in dieser sssenig oberhalb des stöchiometrisc hen Umsatzes liegenden Menge ist Restwaaser der Ausgangs substanzen enthalten« Anschließend1 wird mit 0,7 ml 20 %±ger KOH neutralisierte Sodann wird restliches Toluol im Vakuum abdestilliart und das Surapfprodukt filtriert; Aisbeute 118 g# Aus der Stöchiometrie des Ansatzes folgt , daß im Durchschnitt jedes 2· Molekül des Sorbitpolyols mit ιinem Brombutendiolmoleköl durch Acetalbildung verknüpft i;t. Das bromhaltige Polyol hat folgende Eigc nachaften; Ί. 80 0 C heated up Within 2 hours the Scbleppsiiitt ©! a total of 2.1 ml of water aisgetragen; In this liquid above the stoichiometric conversion amount residual wastewater of the starting substances is contained. Subsequently, 1 is neutralized with 0.7 ml of 20 % pure KOH. Then, residual toluene is distilled off in vacuo and the product of the Surapf is filtered. Aisbeute 118 g # It follows from the stoichiometry of the approach that, on average, every 2 molecules of the sorbitol polyol is linked to a bromobutene diol molecule by acetal formation. The bromine-containing polyol has the following properties; Ί.

Farbe: dunkelbraunColor: dark brown

Viskosität bei 50 0C; 94 Pa»sViscosity at 50 ° C .; 94 Pa »s

relative Molmasse (dampfdruckosmometrisi h) 644 g raol"*relative molar mass (steam pressure osmometry) 644 g raol "*

OH-Zahl:OH number: 510510 Säurezahl;Acid number; 0,470.47 Wassergehalt;Water content; 0,110.11 Bromgehalt;bromine content; 13,313.3 freies Brom;free bromine; 00 Bromid:Bromide: 0,10.1

Claims (3)

ώ . - Erfindungsanspruchώ. - Claim for invention 1. Verfahren zur Herstellung bromhaltiger Polyole beziehungsweise Polyolmischungen mit einem homöopolar gebundenen Bromanteil zwischen 3 und 50 Masseprozent auf der Grundlage von 2(J3-Dibrom-but-2-en-l,4-diol, gekennzeichnet dadurch, daß 2- bis 6-funktionelle Polyetherpolyole mit Formaldehyd und 2,3-Dibrom-but-2-en~l,4-diol im wäßrigen Medium, in organischer Phase oder in Abwesenheit von eine Fluidisierung des reagierenden Stoffgemischs bewirkenden Hilfsmitteln in Gegenwart saurer Katalysatoren bei 40 bis 90 0C, vorzugsweise zwischen 50 und 70 0C, bis zur vollständigen Wasserabscheidung umgesetzt werden·1. A process for the preparation of bromine-containing polyols or polyol mixtures having a homopolar bonded Bromanteil between 3 and 50 percent by mass based on 2 (J 3-dibromo-but-2-en-l, 4-diol, characterized in that 2-6 Functional polyether polyols with formaldehyde and 2,3-dibromo-but-2-en ~ l, 4-diol in an aqueous medium, in the organic phase or in the absence of fluidization of the reacting substance mixture causing aids in the presence of acidic catalysts at 40 to 90 0 C, preferably between 50 and 70 0 C, are reacted until complete separation of water · 2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als 2~ bis 6-funktionelle Polyetherpolyole die Alkoxylierungsprodukte von aktive Wasserstoffatome tragenden Verbindungen eingesetzt werden·2 * Process according to item 1, characterized in that the alkoxylation products of compounds carrying active hydrogen atoms are used as 2 to 6-functional polyether polyols · 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß im Polyolmolekül des Umsetzungs produkte die Struktureinheit der Formel3. The method according to item 1 and 2, characterized in that in the polyol molecule of the reaction products, the structural unit of the formula Br BrBr Br I !
- 0. - CH2 - ,0 - CH2 - C - C - CH2 - OH
I!
- 0 - CH 2 -, 0 - CH 2 - C - C - CH 2 - OH
enthalten ist und die maximale Zahl dieser Struktureinheit im Polyolmolekül von der Anzahl der aktiven Wasserstoffatome des Polyetherpolyols bestimmt wird«. is contained and the maximum number of this structural unit in the polyol molecule is determined by the number of active hydrogen atoms of the polyether polyol.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6600007B2 (en) 2001-03-27 2003-07-29 Southwest Distributing Co. Preparation of bromine-containing hydroxy-functional copolymers

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