DD236743A1 - METHOD FOR PRODUCING ONE COMPONENT POLYURETHANE SYSTEMS - Google Patents

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DD236743A1
DD236743A1 DD24260982A DD24260982A DD236743A1 DD 236743 A1 DD236743 A1 DD 236743A1 DD 24260982 A DD24260982 A DD 24260982A DD 24260982 A DD24260982 A DD 24260982A DD 236743 A1 DD236743 A1 DD 236743A1
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polyhydroxy compounds
tertiary amine
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Peter Herrmann
Max Olschewski
Gerhard Behrendt
Wolfgang Lehmann
Manfred Wust
Dietmar Helbig
Juergen Hammer
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Schwarzheide Synthesewerk Veb
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  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von isocyanatgruppenhaltiger Einkomponentensysteme, die sich zu Polyurethanen, vorwiegend mit Porenstruktur, weiterverarbeiten lassen und Zwischenprodukte bei der Herstellung von Gewebebeschichtungen, Impraegnierungen, technischen Verbundwerkstoffen u. dgl. darstellen. Ziel der Erfindung ist es, nach einem oekonomischen Verfahren isocyanatgruppenhaltige Einkomponenten-Systeme aus einer oder mehreren Polyhydroxylverbindungen, Diisocyanaten und starken tertiaer-Aminkatalysatoren mit einer Lagerstabilitaet von mindestens 24 Stunden zur Verfuegung zu stellen. Erfindungsgemaess werden Di- und/oder Polyisocyanate mit einem Gemisch aus Polyhydroxylverbindungen, die zwischen 0,1 und 2 Gew.-% des tertiaer-Aminkatalysators enthalten, wobei das Verhaeltnis der Summe aller Hydroxylgruppen zur Summe aller Isocyanatgruppen zwischen 1:2,1 und 1:21 liegt und das Gemisch aus Polyhydroxylverbindungen aus solchen der Funktionalitaet 1,5 bis 6 und der mittleren Molmasse 62 bis 10 000 charakterisiert wird.The invention relates to the production of isocyanate group-containing one-component systems, which can be further processed into polyurethanes, mainly with pore structure, and intermediates in the manufacture of fabric coatings, Impraegnierungen, technical composite materials u. Like. Represent. The aim of the invention is to provide isocyanate group-containing one-component systems of one or more polyhydroxyl compounds, diisocyanates and strong tertiaer-amine catalysts with a storage stability of at least 24 hours by an economic method available. According to the invention, di- and / or polyisocyanates are mixed with a mixture of polyhydroxyl compounds containing between 0.1 and 2% by weight of the tertiary amine catalyst, the ratio of the sum of all hydroxyl groups to the sum of all isocyanate groups being between 1: 2.1 and 1 : 21 and the mixture of polyhydroxyl compounds from those of the functionality 1.5 to 6 and the average molecular weight 62 to 10,000 is characterized.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung isocyanatgruppenhaltiger Ein-Komponenten-Systeme, die sich zu Polyurethanen bzw. Polyurethan-Polyharnstoffen mit vorwiegend Porenstruktur weiterverarbeiten lassen und wertvolle Zwischenprodukte bei der Herstellung von Gewebebeschichtungen, Imprägnierungen, technischen Verbundwerkstoffen usw. darstellen.The invention relates to a process for the preparation of isocyanate group-containing one-component systems which can be further processed to give polyurethanes or polyurethane polyureas having a predominantly pore structure and are valuable intermediates in the production of fabric coatings, impregnations, technical composite materials, etc.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Herstellung von Vorpolymerisaten aus Isocyanaten und einem molaren Unterschuß an Polyhydroxyverbindungen ist bekannt. Dazu können Polyetheralkohole und Polyesteralkohole, aliphatische und aromatische Isocyanate verwendet werden. Diese Vorpolymerisate mit endständigen, freien Isocyanatgruppen sind bei Ausschluß von Feuchtigkeit, erhöhter Temperatur und/oder basischen Verunreinigungen mehrere Monate lagerstabil und können nach der Lagerung zu Polyurethanen bzw. Polyurethan-Polyharnstoffen mit den gleichen Eigenschaften wie die frisch hergestellten Produkte weiterverarbeitet werden. Solche isocyanatgruppenhaltigen Vorpolymerisate werden z. B. in den De-PS 1.008.484 und DE-OS 2.232.525, in der US-PS 3.725.357, in der GB-PS 1.520.846 beschrieben.The preparation of prepolymers from isocyanates and a molar deficiency of polyhydroxy compounds is known. For this purpose, polyether alcohols and polyester alcohols, aliphatic and aromatic isocyanates can be used. These prepolymers with terminal, free isocyanate groups are storage stable for several months in the absence of moisture, elevated temperature and / or basic impurities and can be further processed after storage to give polyurethanes or polyurethane polyureas having the same properties as the freshly prepared products. Such isocyanate prepolymers are z. In DE-PS 1,008,484 and DE-OS 2,232,525, in US-PS 3,725,357, in GB-PS 1,520,846.

Bei Zusatz tertiärer Amine, die zur Beschleunigung der Urethan- bzw. Harnstoffbildung aus den Isocyanatgruppen im Anwendungsfalle notwendig sind, setzt in der Regel sehr schneiI eineCyclotrimerisierung unter IsocyanurateIdung ein. so wird z. B. in der GB-PS 908.337 ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Isocyanuraten beschrieben, die durch die Cokatalyse der entstehenden Ca rbamatgruppen und eines tertiären Am ins erhalten werden. Ahn liehe Verfahren sind in den DE-PS 1.013.869 und DE-OS 1.904.575 beschrieben. In letzterer wird als tertiäres Amin Triethylendiamin (Diazabicyclooctan) verwendet und als Polyhydroxyverbindungen werden Polyetheralkohole eingesetzt. In der DE-OS 1.495.937 wird gelehrt, stabile Vorpolymerisate aus Polyalkylenetherglykolen und Diisocyanaten in mehreren Stufen dadurch herzustellen, daß zunächst ein Vorpolymerisat aus Polyalkylenetherpolyol mit 1,1 bis 2,1 Mol eines organischen Diisocyanats hergestellt wird; dieses wird dann mit weiterem Polyalkylenetherpolyol und das daraus resultierende Zwischenprodukt mit ausreichend Polyisocyanat umgesetzt, so daß ein noch freie Isocyanatgruppen aufweisendes Vorpolymerisat entsteht. Dieses wird unmittelbar vor der Verarbeitung mit Katalysator, Wasser u.a. Zusatzstoffen vermischt und zu Schaumstoffen verarbeitet. Nach dieser Erfindung wird entscheidende Bedeutung einer bestimmten Viskosität beigemessen, die zum Aufbau der Zellstruktur notwendig ist.With the addition of tertiary amines, which are necessary to accelerate the formation of urethane or urea from the isocyanate groups in the case of application, is usually very schneiI a cyclotrimerization under IsocyanurateIdung. so z. B. in GB-PS 908,337 a process for the preparation of polyurethane isocyanurates, which are obtained by cocatalysts of the resulting Ca rbamatgruppen and a tertiary Am in. Similar methods are described in DE-PS 1,013,869 and DE-OS 1,904,575. In the latter, triethylenediamine (diazabicyclooctane) is used as the tertiary amine, and polyether alcohols are used as the polyhydroxy compounds. German Offenlegungsschrift No. 1,495,937 teaches to prepare stable prepolymers of polyalkylene ether glycols and diisocyanates in several stages by first preparing a prepolymer of polyalkylene ether polyol with 1.1 to 2.1 mols of an organic diisocyanate; this is then reacted with further polyalkylene ether polyol and the resulting intermediate with sufficient polyisocyanate, so that a still free isocyanate groups containing prepolymer is formed. This is immediately before processing with catalyst, water u.a. Additives mixed and processed into foams. According to this invention critical importance of a certain viscosity is attributed, which is necessary for the structure of the cell structure.

In der GB-PS 980.021 wird die Herstellung von Vorpolymerisaten aus Polyetheralkoholen, Diisocyanaten bei Katalyse durch tertiäre Amine, insbesondere Diazabicyclooctan, gelehrt; diese Produkte sollen im verschlossenen Behälter drei Tage lagerstabil sein. Diese Vorpolymeren werden ebenfalls in mehreren Stufen bei Temperaturen bis 5O0C hergestellt, wobei die Stufen dadurch notwendig werden, daß eine Reaktion des Isocyanats mit sich selbst unter Isocyanuratbildung durch mehrere, aufeinanderfolgende Zugaben verhindert wird. Darüber hinaus ist die Aminkonzentration mit 0,05 Gew.-% sehr niedrig. Eine Variante dieses Verfahrens mit linearen Polypropylenglykolen, Diisocyanaten und schwächeren tertiären Aminen, z. B. N-Methylmorpholin und Triethylamin, die bekanntermaßen die Trimerisierung sehr wenig katalysieren, wird in der GB-PS 898.272 beschrieben.GB Patent 980,021 teaches the preparation of prepolymers from polyether alcohols, diisocyanates in the case of catalysis by tertiary amines, in particular diazabicyclooctane; these products should be storage-stable in the closed container for three days. These prepolymers are also prepared in several stages at temperatures up to 5O 0 C, wherein the stages are necessary in that a reaction of the isocyanate with itself under isocyanurate formation is prevented by several successive additions. In addition, the amine concentration is very low at 0.05% by weight. A variant of this method with linear polypropylene glycols, diisocyanates and weaker tertiary amines, eg. N-methylmorpholine and triethylamine, which are known to catalyze very little trimerization, are described in British Pat. No. 898,272.

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Um eine Trimerisierung der lsocyanatgruppen in mit tertiären Aminen katalysierten vorpolymerisaten zu verhindern, wird gemäß DE-OS 2.232.525 ein Verfahren beschrieben, nach dem aus Propylenglykol, Diisocyanaten und Phenethylenimin ein Prepolymeres hergestellt wird, das man dann mit Methyl-p-tosylat stabilisiert.In order to prevent trimerization of the isocyanate groups in prepolymers catalyzed with tertiary amines, a process is described according to DE-OS 2,232,525, according to which a prepolymer is prepared from propylene glycol, diisocyanates and phenethylenimine, which is then stabilized with methyl p-tosylate.

Dieser Effekt läßt sich nach der JP-PS 73-25.756 dadurch erreichen, daß an Stelle der gereinigten rohe Isocyanate mit etwa 10 bis 65 Gew.-% Verunreinigungen verwendet werden. Wenn auf diese Art und Weise z.B. aus dem Roh-Toluylendiisocyanat, einem tertiären Amin als Katalysator und einem Polyether- bzw. Polyesterpolyol ein Vorpolymerisat hergestellt wird, so wirken die sauren Verunreinigungen des Rohisocyanats als Stabilisatoren wie im Falle der DE-OS 2.232.525. Durch dieses Verfahren wird eine gute Lagerstabilität, die jedoch nicht spezifiziert wird, erreicht, auch wenn bis zu 10Gew.-% starker tertiär-Aminkatalysatoren verwendet werden.This effect can be achieved according to JP-PS 73-25756 in that are used in place of the purified crude isocyanates with about 10 to 65 wt .-% impurities. If, in this way, e.g. from the crude tolylene diisocyanate, a tertiary amine as a catalyst and a polyether or polyester polyol, a prepolymer is prepared, the acidic impurities of Rohisocyanats act as stabilizers as in the case of DE-OS 2,232,525. Good storage stability, which is not specified, is achieved by this method, although up to 10% by weight of strong tertiary amine catalysts are used.

Wie notwendig eine solche Stabilisierung der Vorpolymerisate ist, wird durch die Lehre der DE-PS 1.013.869 bzw. der GBPS 908.337 deutlich. Bei Temperaturen von 80 bis 1000C wird ein Gemisch aus 100Tl. Isocyanat, 1Tl. Alkohol und 1Tl. Pentamethyldiethylentriamin innerhalb kurzer Zeit fest, d.h. hier wirken die sich bildenden Carbamate und die tertiären Amine als Cokatalysatoren bei der Trimerisierung der Isocyanate.How necessary such a stabilization of the prepolymers is clear from the teaching of DE-PS 1,013,869 or GBPS 908,337. At temperatures of 80 to 100 0 C, a mixture of 100Tl. Isocyanate, 1 part. Alcohol and 1Tl. Pentamethyldiethylenetriamine within a short time, ie here, the forming carbamates and the tertiary amines act as cocatalysts in the trimerization of the isocyanates.

Nachteilig dabei ist, daß bei katalysierten isocyanatgruppenhaltigen Vorpolymerisaten zur Gewährleistung einer für die Technik ausreichend langen Gebrauchsdauer eine Stabilisierung notwendig ist, aber die zur Stabilisierung verwendeten Stoffe die Verarbeitungsbedingungen und Eigenschaften der Endprodukte negativ beeinflussen.The disadvantage here is that in catalyzed prepolymers containing isocyanate groups to ensure a sufficiently long service life for the technology stabilization is necessary, but the substances used for stabilization negatively affect the processing conditions and properties of the final products.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es daher, nach einem ökonomischen Verfahren isocyanatgruppenhaltige Einkomponentensysteme aus einer oder mehreren Polyhydroxyverbindungen, Diisocyanaten und starken tertiär-Aminkatalysatoren mit einer Lagerstabilität von mindestens 24 Stunden zur Verfugung zu stellen, wobei diese Vorpolymerisate ausreichend stark katalysiert sind, um bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen mit Wasserdampf oder Luftfeuchte innerhalb kurzer Zeit zu gleichmäßigen, dünnen Schichten mit Porenstruktur oder bei Verwendung von Fasern zu Verbunden auszuhärten.The object of the invention is therefore, according to an economical method, to provide isocyanate group-containing one-component systems comprising one or more polyhydroxy compounds, diisocyanates and strong tertiary amine catalysts having a storage stability of at least 24 hours, these prepolymers being sufficiently strongly catalysed to react at comparatively low temperatures cure with water vapor or moisture within a short time to form even, thin layers with pore structure or when using fibers to bond.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht, daß Di- und/oder Polyisocyanate bei einer Temperatur von 10 bis 600C mit Polyhydroxyverbindungen, deren Funktionalität zwischen 1,5 und 6 und deren Molmasse zwischen 62 und 10000 betragen, umgesetzt werden, wobei das Polyolgemisch eine so hohe Konzentration an tertiärem Amin enthält, daß diese Konzentration des tertiären Amins im Vorpolymerisat zwischen 0,1 und 2Gew.-% liegt und wobei das Verhältnis der Summe aller Hydroxylgruppen zur Summe aller lsocyanatgruppen zwischen 1:2,1 und 1:21 liegt.According to the invention, the object is achieved in that di- and / or polyisocyanates at a temperature of 10 to 60 0 C with polyhydroxy compounds whose functionality is between 1.5 and 6 and their molecular weight between 62 and 10000, are reacted, the polyol mixture a contains such high concentration of tertiary amine, that this concentration of the tertiary amine in the prepolymer between 0.1 and 2Gew .-% and wherein the ratio of the sum of all hydroxyl groups to the sum of all isocyanate groups between 1: 2.1 and 1:21.

Überraschend wurde im Gegensatz zu der Lehre der DE-PS 1.013.869 gefunden, daß bei der Umsetzung von Isocyanaten mit Hydroxylverbindungen in Gegenwart einer für die vorgesehene Anwendung erfindungsgemäßen Konzentration starker tertiär-Aminkatalysatoren ohne zusätzliche Energiezufuhr die Reaktion mit so hoher Reaktionsgeschwindigkeit abläuft, ohne daß eine Trimerisierungsreaktion stattfindet, daß aber das Vorpolymerisat bereits nach 15 bis 20 Minuten Reaktionszeit seinen Endwert der lsocyanatgruppen erreicht hat, d.h. die Reaktion vollständig ist. Die Urethanbildung wird durch geeignete Zugabegeschwindigkeit des Gemisches der Polyhydroxyverbindungen so gesteuert, daß die Temperatur 600C nicht übersteigt. Die Zugabe des Poiyetheralkohol-Katalysator-Gemisches kann dabei in drei Formen erfolgen, nämlichSurprisingly, in contrast to the teaching of DE-PS 1,013,869 it was found that in the reaction of isocyanates with hydroxyl compounds in the presence of a concentration of strong tertiary amine catalysts for the intended application according to the invention without additional energy supply, the reaction proceeds with such a high reaction rate without a trimerization reaction takes place, but that the prepolymer has reached its final value of the isocyanate groups after only 15 to 20 minutes reaction time, ie the reaction is complete. The urethane formation is controlled by suitable addition rate of the mixture of the polyhydroxy compounds so that the temperature does not exceed 60 0 C. The addition of the Poiyetheralkohol catalyst mixture can be carried out in three forms, namely

1. die Pölyetheralkohole werden vor der Reaktion miteinander vermischt und der Katalysator darin gelöst und danach das Gemisch zum Isocyanat zugegeben;1. the polyether alcohols are mixed together before the reaction and the catalyst dissolved therein and then the mixture is added to the isocyanate;

2. der Katalysator wird in einem der Pölyetheralkohole gelöst, dieses Gemisch zu Isocyanat zugegeben und danach die weiteren Pölyetheralkohole nacheinander oder als Gemisch zugefügt;2. the catalyst is dissolved in one of the Pölyetheralkohole, added this mixture to isocyanate and then added the other Pölyetheralkohole successively or as a mixture;

3. ein Polyetheralkohol wird mit dem Isocyanat umgesetzt zu einer isocyanatgruppenhaltigen Vorstufe und danach wird ein Polyetheralkohol-Katalysator-Gemisch mit dieser Vorstufe zur Reaktion gebracht.3. a polyether alcohol is reacted with the isocyanate to an isocyanate group-containing precursor and then a polyether alcohol-catalyst mixture is reacted with this precursor to the reaction.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen und stellt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, mehrere Polyhydroxyverbindungen unterschiedlicher Molmasse und Funktionalität zu verwenden, wobei die Katalysatoren vorzugsweise den Polyhydroxyverbindungen der Funktionalität 2 vorher zugemischt oder in ihnen gelöst werden. Durch die Konzentration an Amin im Gemisch der Polyhydroxyverbindungen und die Dosierung über die Zugabegeschwindigkeit des Polyhydroxylverbindungs-Katalysator-Gemisches kann ohne äußere Energiezufuhr ein solcher Temperaturaufbau eingestellt werden, daß eine maximale Raum-zeit-Ausbeute erreicht, aber keine Trimerisierung der lsocyanatgruppen bewirkt wird. Die Tatsache, daß die Vorpolymerisate während der Reaktion und inerhalb einer Frist von mindestens 24 Stunden nach Herstellung keine Isocyanuratstrukturen eufweisen, hat zur Folge, daß die günstige, niedrige Viskosität der Vorpolymerisate erhalten bleibt und außerdem die Blockstruktur der daraus herzustellenden Polyurethane und/oder Polyurethan-polyharnstoffe nicht gestört wird. Die Verwendung der Katalysatoren und die Möglichkeit, die Reaktion bei Temperaturen bis zu 6O0C durchzuführen, hat wiederum zur Folge, daß bei einer Ansatzgröße bis zu 20 kg spätestens 20 Minuten nach Zugabe des Gemisches aus Polyhydroxyverbindungen und Katalysator die Reaktion vollständig beendet ist und der vorher berechnete Wert der Isocyanatkonzentration ermittelt wird.It has proved to be particularly advantageous and represents a preferred embodiment of the method according to the invention to use several polyhydroxy compounds of different molecular weight and functionality, wherein the catalysts are preferably the polyhydroxy compounds of the functionality 2 premixed or dissolved in them. By the concentration of amine in the mixture of polyhydroxy compounds and the dosage on the rate of addition of the polyhydroxyl compound-catalyst mixture can be adjusted without external energy supply such a temperature increase that a maximum space-time yield achieved, but no trimerization of the isocyanate groups is effected. The fact that the prepolymers do not have any isocyanurate structures during the reaction and within a period of at least 24 hours after preparation has the result that the favorable, low viscosity of the prepolymers is retained and, in addition, the block structure of the polyurethanes and / or polyurethanes to be produced therefrom. polyureas is not disturbed. The use of the catalysts and the ability to carry out the reaction at temperatures up to 6O 0 C, in turn means that at a batch size up to 20 kg no later than 20 minutes after addition of the mixture of polyhydroxy compounds and catalyst, the reaction is complete and the previously calculated value of the isocyanate concentration is determined.

Eine der weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Isocyanatkomponente mit einem Teil oder der Gesamtmenge einer Polyhydroxylverbindung, bevorzugt der mit der höchsten Funktionalität, umzusetzen und erst danach ein Gemisch weiterer Polyhydroxyverbindungen mit dem gelösten Katalysator zuzugeben. Man erhält dadurch eine Komponente A und eine Komponente B aus dem Gemisch an Polyhydroxyverbindungen und dem Katalysator bzw. aus einem lange Zeit lagerstabilen isocyanatgruppenhaltigen Prepolymerem. Das katalysatorhaltige, erfindungsgemäße Vorpolymerisat wird dann in bekannter Weise durch Vermischen der beiden Komponenten A und B in einem vorher berechneten Mischungsverhältnis ohne Energiezufuhr oder Kühlung bei Temperaturen zwischen 10 und 6O0C hergestellt. Das so hergestellte katalysatorhaltige Vorpolymerisat ist mindestens 24 Stunden unverändert lagerstabil.One of the further embodiments of the method according to the invention comprises reacting the isocyanate component with a part or the total amount of a polyhydroxyl compound, preferably the one with the highest functionality, and only then adding a mixture of further polyhydroxy compounds with the dissolved catalyst. This gives a component A and a component B from the mixture of polyhydroxy compounds and the catalyst or from a long-term storage-stable prepolymer containing isocyanate groups. The catalyst-containing, inventive prepolymer is then prepared in a known manner by mixing the two components A and B in a previously calculated mixing ratio without energy or cooling at temperatures between 10 and 60 0 C. The catalyst-containing prepolymer produced in this way is stable in storage for at least 24 hours.

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Als Gemisch an Polyhydroxylverbindungen werden bevorzugt:As a mixture of polyhydroxyl compounds, preference is given to:

a) 20 bis 95ÄQuivalent-% eines Polyethertriols der mittleren Molmasse 400 bis 10000;a) 20 to 95 eq.% of a polyether triol of average molecular weight 400 to 10,000;

b) 1 bis 50Äquivalent-% eines Polyetheralkohols der mittleren Funktionalität 2,05 bis 2,75 und der mittleren Molmasse 750 bis 7500;b) 1 to 50 equivalent% of a polyether alcohol of average functionality 2.05 to 2.75 and of average molecular weight 750 to 7500;

c) 0,5 bis 20Äquivalent-% eines Polyetherdiols der mittleren Molmasse 300 bis 3000;c) 0.5 to 20 equivalent% of a polyether diol of average molecular weight 300 to 3000;

d) 0,5 bis 30Äquivalent-% eines Diols der Molmasse 62 bis 400.d) 0.5 to 30 equivalent% of a diol of molecular weight 62 to 400.

Bevorzugt werden Polyetheralkohole, die aus einem oder mehreren Startermolekülen der Funktionalität 2 und/oder 3 und Ethylenoxid und/oder Propylenoxid hergestellt werden. Es können jedoch auch Polytetramethylenglykole, Polycaprolactonpolyole, Polyesteralkohole oderfunktionalisierte Polycarbonate bzw. Polybutadiene sowie sog. Polymer-Polyole verwendet werden.Preference is given to polyether alcohols which are prepared from one or more starter molecules of the functionality 2 and / or 3 and ethylene oxide and / or propylene oxide. However, it is also possible to use polytetramethylene glycols, polycaprolactone polyols, polyester alcohols or functionalized polycarbonates or polybutadienes and so-called polymer polyols.

An Isocyanaten sind alle aromatischen Di-und/oder Triisocyanate sowie ihre technischen Rohprodukte verwendbar. Bevorzugt werden jedoch 2,4-Toluylendiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Diphenyldiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat oder Gemische davon.All aromatic di- and / or triisocyanates and their crude technical products can be used in isocyanates. However, preferred are 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyl diisocyanate, p-phenylene diisocyanate or mixtures thereof.

Geeignete Katalysatoren sind z. B. Triethylendiamin, Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethylbutandiamin, Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethyl-hexandiamin-* 1,6, Ν,Ν'-Dimethylpiperazin, N-Methylmorpholin,Tetramethylguanidin, usw. Bevorzugt wird Triethylendiamin.Suitable catalysts are, for. B. triethylenediamine, Ν, Ν, Ν ', Ν'-tetramethylbutanediamine, Ν, Ν, Ν', Ν'-tetramethyl-hexanediamine * 1,6, Ν, Ν'-dimethylpiperazine, N-methylmorpholine, tetramethylguanidine, etc. Preference is given to triethylenediamine.

Aus den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Isocyanatgruppen aufweisenden, katalysierten Vorpolymerisaten aus mehreren Polyhydroxylverbindungen lassen sich durch Härtung mit Wasser—als Wasser, Wasserdampf oder Luftfeuchte — Polyurethan-Polyharnstoffe mit ausgezeichneten Eigenschaften herstellen.From the catalyzed prepolymers of several polyhydroxyl compounds having isocyanate groups prepared by the process according to the invention, polyurethane-polyureas having excellent properties can be prepared by hardening with water-as water, water vapor or air moisture.

Solche Anwendungen, bei denen z.B. eine schnelle Aushärtung erwünscht ist, sind Schaumstoffe, die durch Umsetzung mit Wasser, Stabilisatoren und anderen Zusatzstoffen in an sich bekannter Weise hergestellt werden, oder dünne Schaumschichten, die durch Aushärtung in einer feuchtigkeitshaltigen Atmosphäre bei erhöhter Temperatur erhalten werden sowie Verbünde aus Substraten und den Polyurethan-Polyharnstoffen, die eine Porenstruktur aufweisen können. Durch geeignete Auswahl des Verhältnisses der Polyhydroxylverbindungen und des Verhältnisses von Hydroxylgruppen zu Isocyanatgruppen lassen sich die Eigenschaften der Produkte in weiten Grenzen variieren, z. B. läßt sich die Härte und die Elastizität auf das verwendete Substrat abstimmen.Such applications where e.g. rapid curing is desired, are foams prepared by reaction with water, stabilizers and other additives in a conventional manner, or thin foam layers obtained by curing in a moisture-containing atmosphere at elevated temperature and composites of substrates and the polyurethane Polyureas, which may have a pore structure. By suitable selection of the ratio of the polyhydroxyl compounds and the ratio of hydroxyl groups to isocyanate groups, the properties of the products can be varied within wide limits, for. For example, the hardness and elasticity can be matched to the substrate used.

Derartige Anwendungen werden in der DD-WP-Anm. Nr. (Offb. Nr.81/24) und DD-WP-Anm. Nr. (Offb. Nr.82/02) sowie in der DD-WP-Anm. B32B/231.213./8 beschrieben.Such applications are described in the DD-WP Appl. No. (Rev. No. 81/24) and DD-WP Note. No. (Rev. No. 82/02) and in the DD-WP-Anm. B32B / 231.213. / 8 described.

Ausführungsbeispieleembodiments Beispiel 1example 1

Zu 5,8 Äquivalenten (505g) Toluylendiisocyanat (Isomerengemisch mit 80% 2.4-lsomerem und 20% 2,6-lsomerem) wird in einem 4I-Dreihalskolben mit Rührer, Thermometer bei Raumtemperatur unter Rühren innerhalb von 20 Minuten ein Gemisch aus 1 Äquivalent (1760g) Polyetherpolyol (aus Glycerin, Propylenoxid und Ethylenoxid, Molmasse 4400), 0,3 Äquivalenten (90g) Polyethylenglykol 600 und 0,4 Äquivalenten (40g) Dipropylenglykol, das 33% gelöstes Triethylendiamin enthält, zugegeben. Während der Zugabe steigt die Temperatur auf 60°Can; die Reaktion ist ca. 20 Minuten nach erfolgter Zugabe des Polyetheralkoholgemisches beendet, wobei Heizung oder Kühlung nicht notwendig sind. Das so hergestellte katalysierte Vorpolymerisat besitzt ein Isocyanatäquivalentvon 600g/Mol NCO und eine Viskosität (200C) von 3100mPas. Es ist 24 Stunden lagerstabil.To 5.8 equivalents (505 g) of tolylene diisocyanate (isomer mixture with 80% 2,4-isomer and 20% 2,6 isomer) is added in a 4 l three-necked flask with stirrer, thermometer at room temperature with stirring within 20 minutes, a mixture of 1 equivalent ( 1760g) of polyether polyol (from glycerine, propylene oxide and ethylene oxide, molecular weight 4400), 0.3 equivalent of (90g) polyethylene glycol 600 and 0.4 equivalent (40g) of dipropylene glycol containing 33% dissolved triethylenediamine. During the addition the temperature rises to 60 ° C; the reaction is completed about 20 minutes after the addition of the polyether alcohol mixture, wherein heating or cooling are not necessary. The catalyzed prepolymer thus prepared has a Isocyanatäquivalentvon 600g / mole NCO and a viscosity (20 0 C) of 3100mPas. It is stable in storage for 24 hours.

Beispiel 2Example 2

Analog Beispiel 1 wird in einem 60l-Rührkessel aus nichtrostendem Stahl zu 10,1 kg (116 Äquivalente) Toluylendiisocyanat (Isomerengemisch) bei Raumtemperatur ein Gemisch aus 35,2 kg (20Äquivalente) Polyetherpolyol (wie in Beispiel 1), 1,8kg (6 Äquivvalente) Polyethylenglykol 600 und 0,8kg einer 33%igen Lösung von Triethylendiamin in Dipropylenglykol (8 Äquivalente) innerhalb von 45 Minuten zugegeben. Die Temperatur steigt dabei auf 33°C; nach einer Nachrührzeit von 10 Minuten weist das katalysierte Vorpolymerisat ein Isocyanatäquivalentvon 592 g/Mol NCO und eine Viskosität (200C) von 2850 mpas auf. Es ist mehr als 24 Stunden unverändert lagerstabil.Analogously to Example 1, a mixture of 35.2 kg (20 equivalents) of polyether polyol (as in Example 1), 1.8 kg (6. 1) in a 60 l stainless steel stirred tank to 10.1 kg (116 equivalents) of toluene diisocyanate (isomer mixture) at room temperature Equivalents) of polyethylene glycol 600 and 0.8 kg of a 33% solution of triethylenediamine in dipropylene glycol (8 equivalents) over 45 minutes. The temperature rises to 33 ° C; After stirring 10 minutes, the catalyzed prepolymer to a Isocyanatäquivalentvon 592 g / mole NCO and a viscosity (20 0 C) of 2850 mPas. It is stable in storage for more than 24 hours.

Beispiel 3Example 3

Es werden zur Herstellung des erfindungsgemäßen Vorpolymerisats zwei Vorstufen erzeugt, die als Komponente A und B bezeichnet werden:There are produced for the preparation of the prepolymer according to the invention two precursors, which are referred to as component A and B:

Komponente A: Bei Raumtemperatur werden 435,6g (0,33Äquivalente) eines Polyetherpolyols (aus Glycerin, Propylenoxid und Ethylenoxid, Molmasse 3000) mit 53g (0,53 Äquivalente) einer 33%igen Lösunc; yon Triethylendiamin in Dipropylenglykol vermischt. Die Mischung weist eine Viskosität (200C) von 850mPas auf und ist in verschlossenen Behältern unbegrenzt lage-'ähig.Component A: At room temperature, 435.6 g (0.33 equivalents) of a polyether polyol (from glycerol, propylene oxide and ethylene oxide, molecular weight 3000) with 53 g (0.53 equivalents) of a 33% solution; of triethylenediamine in dipropylene glycol. The mixture has a viscosity (20 0 C) of 850mPas and is unlimited location-'ähig in sealed containers.

Komponente B: In einem 21-Dreihalskolben werden zu 356,7g (4,1 Äquivalente) Toluylendiisocyanat (Isomerengemisch) bei 600C innerhalb von 15 Minuten 1126,4g (0,64 Äquivalente) eines Polyetheralkohols (aus Glycerin, Propylenoxid und Ethylenoxid, Mol masse 4000) gegeben. Anschließend wird zwei Stunden bei 80°C gerührt. Dieses Produkt besitzt ein Isocyanatäquiva lent von 430 g/Mol NCO und eine Viskosität (200C) von 1 250 mPas. Es ist in verschlossenen Behältern mehr als neun Monate lagerstabil.Component B: In a 21 three-necked flask to 356,7g (4.1 equivalents) tolylene diisocyanate (mixture of isomers) at 60 0 C within 15 minutes 1126,4g (0.64 equivalents) of a polyether alcohol (from glycerin, propylene oxide and ethylene oxide, Mol mass 4000). The mixture is then stirred at 80 ° C for two hours. This product has an isocyanate equivalent of 430 g / mol NCO and a viscosity (20 ° C.) of 1250 mPas. It is stable in storage in sealed containers for more than nine months.

Herstellung des erfindungsgemäßen Vorpolymerisats:Preparation of the prepolymer according to the invention:

Vor der endgültigen Verarbeitung werden die Komponenten im Verhältnis A:B = 1:3 bei Raumtemperatur miteinander vermischt. Das dabei hergestellte Vorpolymerisat hat ein Isocyanatäquivalentvon 760 g/Mol NCO und eine Viskosität (2O0C) vonBefore the final processing, the components are mixed together in the ratio A: B = 1: 3 at room temperature. The prepolymer produced thereby has an isocyanate equivalent of 760 g / mol of NCO and a viscosity (2O 0 C) of

-4- 426 09-4- 426 09

Beispiel 4Example 4

Analog Beispiel 3 werden in einem 601-Rührkessel aus nichtrostendem Stahl umgesetzt: Komponente A: 22,6 kg Polyetheralkohol (12,8Äquivalente)The reaction is carried out in a 601 stainless steel stirred tank analogously to Example 3: Component A: 22.6 kg of polyether alcohol (12.8 equivalents)

1,6kgTriethylendiaminlösung in Dipropylenglykol (16,7Äquivalente) Viskosität (200C): 760 mPas unbegrenzt lagerfähig in verschlossenen Behältern.1,6kgTriethylendiaminlösung in dipropylene glycol (16,7Äquivalente) Viscosity (20 0 C): 760 mPas stored indefinitely in sealed containers.

Komponente B: Zu 10,7 kg (123 Äquivalente) Toluylendiisocyanat (Isomerengemisch) werden bei 600C innerhalb von 15 Minuten 21,1 kg (12 Äquivalente) Polyetheralkohol wie in Beispiel 3 gegeben und zwei Stunden bei 8O0C gerührt. Das Produkt weist ein Isocyanatäquivalent von 29OgZMoI NCO und eine Viskisität (2O0C) von 1 020mPas auf; es ist in verschlossenen Behältern mehr als neun Monate lagerstabil. Herstellung des erfindungsgemäßen Vorpolymerisats:Component B: To 10.7 kg (123 equivalents) of tolylene diisocyanate (mixture of isomers) are added at 60 0 C within 15 minutes 21.1 kg (12 equivalents) of polyether alcohol as in Example 3 and stirred at 8O 0 C for two hours. The product has an isocyanate equivalent of 29OgZMoI NCO and a viscosity (2O 0 C) of 1020 mPas; it is storage stable in sealed containers for more than nine months. Preparation of the prepolymer according to the invention:

Zur Herstellung des katalysierten Vorpolymerisats werden die beiden Komponenten im Verhältnis A:B = 4:5 miteinander vermischt. Durch die freiwerdende Reaktionswärme steigt die Temperatur auf 500C an. Die Kennzahlen des Vorpolymerisats sind:To prepare the catalyzed prepolymer, the two components are mixed together in the ratio A: B = 4: 5. Due to the liberated heat of reaction, the temperature rises to 50 0 C. The key figures of the prepolymer are:

Isocyanatäquivalent: 720 g/Mol NCO Viskosität (20 0C): 4300 mPasIsocyanate equivalent: 720 g / mol NCO Viscosity (20 ° C.): 4300 mPas

Lagerstabilität: 24 StundenShelf life: 24 hours

Claims (7)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Verfahren zur Herstellung isocyanatgruppenhaltiger Einkomponenten-Polyurethan-Systeme mit einer Lagerstabilität von mindestens 24 Stunden aus Polyhydroxyverbindungen, Di- und/oder Polyisocyanaten und starken tertiär-Aminkatalysatoren bei Temperaturen von 10 bis 600C innerhalb von 5 Minuten bis 3 Stunden, gekennzeichnet dadurch, daß die Di- und/oder Polyisocyanate mit einem Gemisch aus Polyhydroxyverbindungen, die zwischen 0,1 und 2 Gew.-% des tertiär-Aminkatalysators gelöst enthalten, durch Regelung über die Zugabegeschwindigkeit umgesetzt werden, so daß die durch die Reaktionswärme erzielte Temperatur 600C nicht überschreitet und dadurch keine Trimerisierung von Isocyanatgruppen einsetzt, wobei das Verhältnis der Summe aller Hydroxylgruppen zur Summe aller Isocyanatgruppen zwischen 1:2,1 und 1:21 liegt und das Gemisch aus Polyhydroxyverbindungen aus solchen der Funktionalität 1,5 bis 6 und der mittleren Molmasse 62 bis 10000 charakterisiert wird.1. A process for the preparation of isocyanate group-containing one-component polyurethane systems having a storage stability of at least 24 hours of polyhydroxy compounds, di- and / or polyisocyanates and strong tertiary amine catalysts at temperatures of 10 to 60 0 C within 5 minutes to 3 hours, characterized in that the diisocyanates and / or polyisocyanates are reacted with a mixture of polyhydroxy compounds which contain between 0.1 and 2% by weight of the tertiary amine catalyst dissolved by control over the rate of addition so that the temperature achieved by the heat of reaction 60 0 C and thereby does not use trimerization of isocyanate groups, wherein the ratio of the sum of all hydroxyl groups to the sum of all isocyanate groups between 1: 2.1 and 1:21 and the mixture of polyhydroxy compounds from those of the functionality 1.5 to 6 and the average molecular weight 62 to 10,000 is characterized. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß dietertiär-Aminkatalysatoren in einer Polyhydroxylverbindung gelöst werden, diese Lösung zu weiteren Polyhydroxyverbindungen zugemischt wird und das Gemisch bei Zimmertemperatur unter Temperaturerhöhung auf bis zu 600C mit dem Di-und/oder Polyisocyanat umgesetzt wird.2. The method according to item 1, characterized in that the tertiary amine catalysts are dissolved in a polyhydroxyl compound, this solution is mixed into further polyhydroxy compounds and the mixture is reacted at room temperature with temperature increase up to 60 0 C with the di- and / or polyisocyanate , 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß aus einer oder mehreren Polyhydroxyverbindungen in bekannter Weise mit einem Diisocyanat ein Vorprodukt mit Isocyanatendgruppen hergestellt und dieses mit einem Gemisch aus mindestens einer Polyhydroxylverbindung und einem tertiär-Aminkatalysator bei Temperaturen bis zu 600C umgesetzt wird.3. The method according to item 1, characterized in that prepared from one or more polyhydroxy compounds in a known manner with a diisocyanate, a precursor with isocyanate groups and this is reacted with a mixture of at least one polyhydroxyl compound and a tertiary amine catalyst at temperatures up to 60 0 C. , 4. Verfahren nach Punkt 1,2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß der tertiär-Aminkatalysator in einem Diol der Molmasse 62 bis 10000 gelöst, als diese Lösung zu weiteren Polyhydroxyverbindungen zugemischt und dieses Gemisch bei 10 bis 600C mit einem Di- und/oder Polyisocyanat oder -gemisch umgesetzt wird.4. The method according to item 1, 2 or 3, characterized in that the tertiary amine catalyst dissolved in a diol of molecular weight 62 to 10,000, as this solution is added to further polyhydroxy compounds and this mixture at 10 to 60 0 C with a di- and / or polyisocyanate or mixture is reacted. 5. Verfahren nach Punkt 1,2,3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß der tertiär-Aminkatalysator in einem Polyetheralkohol oder -gemisch der Funktionalität 2 bis 3 und einer mittleren Molmasse von 300 bis 6000 gelöst wird und dann dieses Gemisch mit den Di- und/oder Polyisocyanaten umgesetzt wird.5. The method according to item 1,2,3 or 4, characterized in that the tertiary amine catalyst is dissolved in a polyether alcohol or mixture of functionality 2 to 3 and an average molecular weight of 300 to 6000 and then this mixture with the di- and / or polyisocyanates is reacted. 6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Herstellung des isocyanatgruppenhaltigen Vorpolymerisats ohne zusätzliche Heizung oder Kühlung nur durch Regelung der Zugabegeschwindigkeit der Polyetheralkohol-Katalysator-Lösung bei Temperaturen von 10 bis 600C durchgeführt wird.6. The method according to item 1 to 5, characterized in that the preparation of the isocyanate prepolymer is carried out without additional heating or cooling only by controlling the rate of addition of the polyether alcohol catalyst solution at temperatures of 10 to 60 0 C. 7. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß eine Lösung eines tertiär-Aminkatalysators in einer oder mehreren Polyhydroxyverbindungen zu Di- und/oder Polyisocyanaten bei 10 bis 6O0C zugegeben und dieses Gemisch mit einer oder mehreren weiteren Polyhydroxyverbindungen umgesetzt wird.7. The method according to item 1 to 6, characterized in that a solution of a tertiary amine catalyst in one or more polyhydroxy compounds to di- and / or polyisocyanates at 10 to 6O 0 C is added and this mixture is reacted with one or more other polyhydroxy compounds.
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