DD211930A3 - Verfahren zur herstellung thixotroper diisocyanate - Google Patents

Abstract

Die Erfindung wird beim Einsatz spezieller Isocyanatkomponenten zur Polyurethanherstellung, zur Verbesserung des Thixotropiergrades und der Verarbeitbarkeit von Polyurethanreaktionsmischungen angewendet. Ziel und Aufgabe der Erfindung sind, thixotrope Diisocyanate unter Verwendung eines geeigneten Thixotropiermittels nach einer einfachen Technologie, bei Vermeidung des Einsatzes spezieller Mischaggregate und der Staubbildung herzustellen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das Thixotropiermittel in Form einer Mischung, bestehend aus primaeren Di- und/oder Polyamin oder deren Gemischen und aus einem Thixotropierhilfsmittel, dem Diisocyanat zugegeben wird, wobei die Thixotropiermittelsynthese im Diisocyanat selbst erfolgt.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung thixotroper Diisocyanate.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung thixotroper Diisocyanate, die sich als Isocyanatkomponente zur Herstellung von Polyurethanen eignen» Diese thixotropen Diisocyanate werden verwendet, wenn damit hergestellte PolyurethangieBteile vor Erreichung des Gelaustandes in ihrer räumlichen Lage verändert oder wenn vergossene oder geklebte Teile noch nachträglich in ihrer Lage verändert oder justiert werden müssen« Des weiteren werden thixotrope Diisocyanate in Kombination mit thixotropen Polyolkomponenten zur Verbesserung des Thixotro— piergrades und der Verarbeitbarkeit der Reaktionsmischung eingesetzt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß das verbreitetste Verfahren zur Thixotropierung von Diisocyanaten in der Einarbeitung von sogenannten Thixotropiermitteln in die jeweils zu thixotropierende Flüssigkeit besteht. Als Thixotropiermittel sind eine Reihe von verschiedenen Feststoffen bekannt, wie z, B₀ Ruß, naßgefällte pyrogene Kieselsäuren, gefälltes Kaliumcarbonat, gemahlene Asbestfasern, Talkum, Montmoriilonite, hydriertes Rizinusöl, Metallstearate. Für diese Thixotropiermittel ist charakteristisch, daß die Teilchen einen hohen DispeisLonsgrad, eine große

spezifische Oberfläche sowie eine niedrige Schüttdichte besitzen· Daraus ergeben sich erhebliche Nachteile bei der Herstellung thixotroper Diisocyanate_β Zum einen haften dem Thixotropiermittel sehr leicht größere Mengen Feuchtigkeit an, welche mit dem Diisocyanat unerwünschte Reaktionen eingeht und zum anderen verbietet sich der Einsatz einiger organischer Thixotropiermittel, wie hydriertes Rizinusöl, durch ihren Gehalt an gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen« Da die Einmischung der Thixotropiermittel außerdem spezielle Mischaggregate erfordert, wie Kneter, ergibt sich daraus ein weiterer Nachteil dieser Thixotropierverfahren mit feststoffen. Weiterhin neigen diese Thixotropiermittel, zur Staubbildung·

Gemäß Dl-OS 2 902 469 iat bekannt, Isocyanate aus Isocyanatohamstoffen, hergestellt durch Einarbeiten von Wasser oder wasserabspaltenden Substanzen in das Isocyanat, in flüssige oder pastenförmige Suspensionen zu überführen. Das Verfahren hat die Nachteile, daß eine spezielle Isocyanatzusammensetzung aus dem Diisocyanat und einem Präpolymeren erforderlich ist und daß man flüssige oder pastenförmige Suspensionen erhält, die sich bei 80 0 verflüssigen· Des weiteren zeigen diese Suspensionen kein ausgeprägtes thixotropes Verhaltene

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, thixotrope Diisocyanate nach einer einfachen Technologie herzustellen, bei Vermeidung des Einsatzes spezieller Mischaggregate und der Staubbildung und Vermeidung der Einwirkung zusätzlicher Feuchtigkeit.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt zur Erreichung des Zieles die Aufgabe zugrunde, das Diisocyanat mit einem geeigneten Thixotropiermittel und nach einem geeigneten Verfahren in ein thixotropes Produkt zu überführen· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Thixo-

tropiermittel durch. Zugabe einer Mischung, "bestellend aus primärem Di- und/oder Polyamin oder deren Gemischen und aus einem Thixotrop!erhilfsmittel zum Diisocyanat in diesem synthetisiert wird. Geeignete Diisocyanate sind sowohl die reinen Diisocyanate, deren Gemische, als auch deren Umsetzungsprodukte mit zwei- und mehrwertigen Alkoholen im Unterschuß. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich als primäre Di- und Polyamine alle aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Amine, die im Molekül zwei und mehr 15Hp^-GTUpP⁰¹¹ enthalten. Gemische dieser Amine sind ebenfalls einsetzbar· Bevorzugt sind solche Amine oder Amingemische geeignet, die bei Raumtemperatur im flüssigen Aggregatzustand vorliegen oder sich als Feststoffe in dem erfindungsgemäß mitverwendeten Thixotropierhilfsmittel lösen· Das eingesetzte primäre Di- und/oder Polyamin oder Amingemisch kann auch als Lösungsmittel für das Thixotrop!erhilfsmittel dienen_β Als Thixotrop!erhilfsmittel eignet sich sowohl ein gebräuchlicher Plastweichmacher, der über keine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen verfügt, wie beispielsweise Aryl-, Alkyl- oder Arylalkylsulfonsäureester; Aryl-, Alkyl- oder Arylalkylphthaiate; Aryl-, Alkyl- oder Arylalkyladipate; Aryl- oder Alky!phosphate; Aryl- oder Alkylphosphite als auch natürliche öle, die über keine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen verfügen, wie z« 3. Sojaöl, Rapsöl, Leinöl, Sonnenblumenöl, Rüböl, Tallöl als auch organische Lösungsmittel, die über keine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppen verfügen, wie beispielsweise Allylester der Garbonsäuren, Ketone, Aromaten,als auch Halogenalkane, wie beispielsweise Chlorparaffin. Mischungen aus den oben genannten Produkten sind ebenfalls einsetzbar·

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das primäre Di4 und/ oder Polyamin oder deren Gemisch in Anteilen von 5-95 Gew, % mit dem Thixotrop!erhilfsmittel gemischt, so daß diese Mischung im flüssigen Aggregatzustand vorliegt» Während der Einsatz der reinen primären Di- und/oder Polyamine bzw, Amingemische durch unkontrollierte, klumpenbildende Reaktionen im Diisocyanat nicht möglich ist, gestattet die erfindungsgemäße Mischung aus primärem Di- und/oder Polyamin und Thixotropierhilfsmittel ein

auf das jeweils eingesetzte Ämin eine abgestimmte Einstellung zur optimalen Thixotropierung« Dabei werden die Grenzen bei geringen Aminanteilen von dessen thixotropierender Wirkung zusammen mit dem Einfluß des Thixotropierhilfsmittels auf die Eigenschaften des damit hergestellten Polyurethans und bei hohen Minanteilen von dessen Reaktivität gegenüber Isocyanat bestimmt. Bevorzugt werden Mischungen eingesetzt, die aus primärem Di- und/oder Polyamin und einem Thixotropierhilf smittel bestehen, wobei 20 bis 80 Gew» % Amin enthalten sind. Für die Thixotropierung von Diisocyanaten sind Monoamine durch Bildung von kristallinen Harnstoffausfällungen nicht geeignet» Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Mischung aus primärem Di- und/oder Polyamin und Thixotropierhilfsmittel in Anteilen von 0$5 - 50 Gew-, %, vorzugsweise 1-20 Gew· %, bezogen auf das Diisocyanat eingesetzt. Das Synthetisieren des Thixotropiermittels im Diisocyanat erfolgt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Dosierung der Mischung, bestehend aus primärem Di- und/oder Polyamin und dem Thixotrop!erhilfs— mittel, bei gleichzeitiger Vermischung mit dem Diisocyanat durch einen Schnellrührer» Dabei läuft die exotherme Reaktion selbständig ab* Die Reaktion kann auch in Gegenwart' von Lösungsmitteln und Weichmachern ablaufen, die dem Diisocyanat oder dessen Modifizierungen vor Zugabe der erfindungsgemäßen Mischung zugesetzt wurden· Die Zeit bis zur Entstehung des thixotropen Diisocyanats ist abhängig von der Art und Menge des erfindungsgemäß verwendeten Amins« Die so erhaltenen thixotropen Diisocyanate werden in bekannter Weise als Isocyanat komponente nach Vermischung mit einer herkömmlichen Polyolkomponente bzw. thixotropen Polyolkomponente zu thixotropen Polyurethanreaktioüsgemischen verarbeitet, die dann zum fertigen Polyurethan aushärten.

Die Erfindung soll an nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert ?;erden«

Ausführungsbeispiel 1

8 g Toluylendiamin werden in 12 g Aceton gelöst. 15 g dieser

Mischung werden zu 500 g Toluylendiisocyanat (HC0—Äquivalentgewicht 87) unter ständigem Hühren zugegeben» Nach einer weiteren kurzen Hührzeit von 1-2 min ist der Mischvorgang beendet. Nach Abschluß des Mischens beginnt unter leichter Erwärmung das Toluylendiisocyanat eine kremartige thixotrope Konsistenz; anzunehmen» Nach Abkühlen des thixotropen 'Tolyulendiisocyanats ist dieses gebrauchsfähig.

Das so hergestelle thixotrope Toluylendiisocyanat besitzt folgendes 7iskosität3verhalten in Abhängigkeit vom Schergefälle (Thixotrop!e), das mit einem !Rotationsviskosimeter bei 20 ⁰G gemessen wurde.

Schergefälle (S"" ) scheinbare Viskosität (inPas)

3,0 · 26 000

5,4- 1.8 000

9,0 10 000

16,2 3 750

27,0 2 400

48,6 1 700

81,0' 1 380

Yergleichsbeispiel

Ss wird wie im Ausführungsbeispiel 1 verfahren, jedoch ohne Mitverwendung von Aceton als Thixotropierhilfsmittel. Nach Zugabe der Menge Toluylendiamin unter Hühren zum 'Toluylendiisocyanat tritt Klumpenbildung und Erwärmung ein_o Man erhält ein inhomogenes nicht thisotropes Produkt»

Ausführung;sbeispiel 2

20 g eines Kondensationsproduktes aus Anilin und Formaldehyd, bestehend aus 60 % Diamin und 40 % höherkondensierte Produkte, werden in 30 g Aceton gelöst. Diese Menge wird zu 500 g ToIuylendiisocyanat (NCO-Aquivalentgewicht 87) unter ständigem Hühren zugegeben. Nach einer weiteren Hührzeit von 1 bis 2 min ist der Mischvorgang beendet. Nach Abschluß des Mischens beginnt unter leichter Erwärmung das Toluylendiisocyanat eine kremartige thixotrope Konsistenz anzunehmen. Nach Abkühlen des thixo-

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tropen Toluylendiisocyanats ist dieses gebrauchsfähig. Das so hergestellte thisotrope Diisocyanat "besitzt folgendes Viskositätsverhalten in Abhängigkeit vom Schergefälle (Thixotropie), das mit einem Rotationsviskosimeter bei 20 ⁰G gemessen wurde.

Schergefälle (S ) scheinbare Viskosität (mPas)

0,6 31 800

1,0 28 4-00

1 ,8 22 800

3,0 ' 17 000

5,4 7 500

9,0 4· 600

16,2 3 100

27,0 2 100

Ausiührungsbeispiel 3

12 g eines Kondensationsproduktes aus Anilin und Formaldehyd, bestehend aus 60 % Diamin und 4-0 % höherkondensierter Produkte, werden in 18 g Aceton gelöst. Diese Menge wird zu 500 g Diphenylmethandiisocyanat (in flüssiger Modifizierung NCO-Aquivalentgewicht 14-5) unter ständigem Rühren zugegeben» Nach, einer weiteren kurzen Rührzeit von 1 bis 2 min ist der Mischvorgang beendet. ITach Abschluß des Mischens beginnt unter leichter Erwärmung das Diphenylmethandiisocyan&fc eine kremartige thixotrope Konsistenz anzunehmen, Fach. Abkühlen des thixotropen Diisocyanats ist dieses gebrauchsfähig.. Das so hergestellte thisotrope Diisocyanat besitzt folgendes Viskositätsverhalten in Abhängigkeit vom Schergefälle (fhixotropie), das mit einem Rotationsviskosimeter bei 20 C gemessen wurde.

Schergefälle (3	scheinbare	Viskosität (mPas)
1,8	12	600
3,0	8	180
5,4·	5	000
9,0	3	4-00
16,2	2	230
27,0,	1	510
4-8,6		940
81,0		657

Ausführungsbeispiel 4

10 g eines Kondensationsproduktes aus Anilin und Formaldehyd, bestehend aus 60 % Diamin und 40 % höherkondensierter Produkte, werden in 15 S Aceton gelöst. Aus 272 g.Diphenylmethandiisocyanat (ITCO-A'quivalentgewicht 125) gemischt mit 159 g Toluylendiisocyanat werden durch Zugabe von 69 g Dipropylenglykol ein Prepolymer mit einem UCO-Gehalt von 24,5 % hergestellt· Zu diesem Prepolymer wird unter ständigem Rühren die oben genannte Amin/Aceton-Mischung zugegebene Fach einer weiteren kurzen Rührzeit von ca· 1-2 min ist der Mischvorgang beendet» Fach Abschluß des Mischens beginnt unter leichter Erwärmung das Prepolymer eine kremartige thixotrope Konsistenz anzunehmen» Fach Abkühlen des thisotropen modifizierten Diisocyanats ist dieses gebrauchsfähig· Das so hergestellte thixotrope modifizierte Diisocyanat besitzt folgendes Yiskositätsverhalten in Abhängigkeit vom Schergefälle, das mit einem Rotationsviskosimeter bei 20 ⁰C gemessen wurde.

—1

Schergefälle (3 ) scheinbare Viskosität (mPas)

0,3 23 600

0,6 19 200

1,0 16 100

1,8 13 500

3,0 11 800

5*4 10 200

9,0 8 700

16,2 6 500

Claims (1)

1. Brfindungsanspruch

   Verfahren zur Herstellung thixotroper Diisocyanate, dadurch gekennzeichnet, daß das Thixotropiermittel durch Zugabe
   einer Mischung, bestehend aus primärem Di- und/oder PoIyaniin oder deren Gemischen und aus einem Thixotrop!erhilfsmittel, zum Diisocyanat in diesem synthetisiert wird.

   ο Verfahren zur Herstellung thizotroper Diisocyanate gemäß
   Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus primärem Di- und/oder Polyamin oder deren Gemischen und einem Thixotrop!erhilfsmittel 5 bis 95 Gew. % Min enthält»

   3« Verfahren zur Herstellung thixotroper Diisocyanate gemäß
   Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus primärem Di- und/oder Polyamin oder deren Gemischen und einem Thizotropierhilfsmittel in Anteilen von 0,5 bis 50 Gew. %
   bezogen auf das Diisocyanat eingesetzt wird·