DD258615A5 - METHOD FOR PRODUCING POLYAMINES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein vereinfachtes Einstufenverfahren zur Herstellung von Polyaminen mit aromatischen und/oder aliphatischen, primaeren Aminogruppen, durch Hydrolyse von endstaendigen Isocyanatgruppen aufweisenden Verbindungen mit einem NCO-Gehalt von 0,5 bis 40 Gew.-% mit 0,75 bis 50 Mol Wasser pro Aequivalent NCO-Gruppen, in Gegenwart von nur sehr geringen Mengen an basischen und/oder Metallkatalysatoren und Gegenwart von Carbonsaeureamid-Solvention, bevorzugt Dimethylformamid, in vorzugsweise homogener Loesung bei Raumtemperatur oder erhoehten Temperaturen. Als Isocyanatgruppen aufweisende Verbindungen werden modifizierte (bevorzugte Urethanmodifizierte) Polyisocyanate oder insbesondere Prepolymere eingesetzt. Die Hydrolyse fuehrt unter Kohlendioxidabspaltung direkt zu den Polyaminen, die nach ueblichen Methoden abgetrennt oder isoliert werden koennen, wobei vorzugsweise auf die Abtrennung der geringen Katalysatormengen verzichtet werden kann.The invention relates to a simplified one-step process for the preparation of polyamines having aromatic and / or aliphatic, primary amino groups, by hydrolysis of terminal isocyanate-containing compounds having an NCO content of 0.5 to 40 wt .-% with 0.75 to 50 moles of water per equivalent of NCO groups, in the presence of only very small amounts of basic and / or metal catalysts and presence of carboxylic acid amide solvant, preferably dimethylformamide, in preferably homogeneous solution at room temperature or elevated temperatures. As isocyanate-containing compounds, modified (preferred urethane-modified) polyisocyanates or, in particular, prepolymers are used. The hydrolysis results in elimination of carbon dioxide directly to the polyamines, which can be separated or isolated by conventional methods, wherein preferably can be dispensed with the separation of the small amounts of catalyst.
Description
bei Temperaturen von 35 bis 1650C hydrolysiert.hydrolyzed at temperatures of 35 to 165 0 C.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die NCO-Komponente a) ohne Katalysator c)7. The method according to claim 1, characterized in that the NCO component a) without catalyst c)
bei einem Wasser/NCO-Verhältnis von 1 bis 25 Mol Wasser/Äquivalent NCO und einem Carbonsäuredialkylamid/Wasser- (vorzugsweise Dimethylformamid/Wasser)-Gewichtsverhältnis von > 10 bis 75, bevorzugt > 25 bis 50, bei Temperaturen von 35 bis 1650C, gegebenenfalls unter Druck, hydrolysiert.at a water / NCO ratio of 1 to 25 moles water / equivalent NCO and a carboxylic acid dialkylamide / water (preferably dimethylformamide / water) weight ratio of> 10 to 75, preferably> 25 to 50, at temperatures of 35 to 165 0 C. , optionally under pressure, hydrolyzed.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als NCO-Komponente a) NCO-Prepolymere mit einem NCO-Gehaltvon 1,5 bis 10Gew.-%oder Urethan-modifizierte Polyisocyanate mit einem NCO-Gehaltvon 1,5 bis 20,5 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20,5Gew.-% einsetzt.8. Process according to Claims 1 to 7, characterized in that as NCO component a) NCO prepolymers having an NCO content of 1.5 to 10 wt .-% or urethane-modified polyisocyanates having an NCO content of 1.5 to 20.5% by weight, preferably 5 to 20.5% by weight.
Anwendungsgebiet der Erfindung .Field of application of the invention.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyaminen mit primären Aminogruppen durch Hydrolyse von NCO-Gruppen aufweisenden Verbindungen in Wasser enthaltenden Medien, gegebenenfalls unter Zusatz von basischen und/oder Metall-Katalysatoren.The invention relates to a process for the preparation of polyamines having primary amino groups by hydrolysis of NCO-containing compounds in water-containing media, optionally with the addition of basic and / or metal catalysts.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Polyamine zur Herstellung von Polyurethan-(harnstoff)en.The invention also relates to the use of the polyamines according to the invention for the preparation of polyurethane (urea) s.
Die Polyurethan(harnstoff)e können angewandt werden zur Herstellung von Elastomeren, Beschichtungen, Fäden. Sie können auch angewandt werden als Kupplungskomponente für Diazofarbstoffe und als Härter für Epoxid-und Phenolharze.The polyurethane (urea) s can be used for the production of elastomers, coatings, threads. They can also be used as a coupling component for diazo dyes and as a curing agent for epoxy and phenolic resins.
Es ist bekannt, daß aromatische Isocyanate durch saure Hydrolyse in primäre aromatische Amine überführt werden können. Die Reaktion verläuft allerdings nur sehr unvollständig, da das bei der Hydrolyse gebildete Amin mit noch nicht umgesetztem Isocyanatzum entsprechenden Harnstoff weiterreagiert. Diese Folgereaktion läßt sich auch durch Anwendung überschüssiger starker Mineralsäure nicht unterdrücken. Ein Beispiel für diese Verfahrensweise findet sich in der JP-PS 55007829. Gleichfalls ist bekannt, daß Isocyanate durch saure oder basische Katalyse in Amine umgewandelt werden können, wie z. B. in N. V. Sidgwick, The organic Chemistry of Nitrogen, Clarendon Press, Oxford, S. 326 (1966) sowie in J. March, Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanismus and Structure, McGraw-Hill Book Co., New York, S. 658 (1968), belegt wird. Dabei gibt Sidgwick einen Hinweis auf die alkalische Hydrolysierbarkeit von NCO-Gruppen, der jedoch völlig unspezifisch und allgemein gehalten ist. J. March spricht allgemein davon, daß die Hydrolyse von Isocyanaten und Isothiocyananten zu Aminen mit Säuren und Basen katalysiert werden kann. Dem Fachmann ist auch das intermediäre Auftreten von Isocyanaten, ζ. Β. beim sogenannten Curtius-Abbau oder Lossen-Abbau von Säureaziden und Hydroxamsäuren und deren Zersetzung mit wäßriger Säure zu Aminsalzen, bekannt. Ein solches präparatives Vorgehen ist z.B. in Organic Synthese, Coil. Voll. IV, 819 (1963) am Beispiel der Herstellung von Putrescin-Hydrochlorid beschrieben.It is known that aromatic isocyanates can be converted by acid hydrolysis into primary aromatic amines. However, the reaction is only very incomplete, since the amine formed in the hydrolysis reacts with unreacted isocyanate to the corresponding urea. This subsequent reaction can not be suppressed by using excess strong mineral acid. An example of this procedure can be found in JP-PS 55007829. Likewise, it is known that isocyanates can be converted by acidic or basic catalysis in amines, such as. In NV Sidgwick, The Organic Chemistry of Nitrogen, Clarendon Press, Oxford, p. 326 (1966) and in J. March, Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanism and Structure, McGraw-Hill Book Co., New York, p 658 (1968). Here, Sidgwick gives an indication of the alkaline hydrolyzability of NCO groups, which, however, is completely unspecific and general. J. March speaks generally that the hydrolysis of isocyanates and isothiocyanantes can be catalyzed to amines with acids and bases. The skilled person is also the intermediary occurrence of isocyanates, ζ. Β. the so-called Curtius degradation or Lossen degradation of acid azides and hydroxamic acids and their decomposition with aqueous acid to amine salts known. Such a preparative procedure is e.g. in Organic Synthesis, Coil. Full. IV, 819 (1963) using the example of the preparation of putrescine hydrochloride.
Von E.Mohr, J. prakt. Chem.,71,133 (1905) stammt die Beobachtung, daß Phenylisocyanatin der Kälte von verdünnter Natronlauge schneller angegriffen wird als von Wasser. Von C. Naegeli et al., HeIv. Chim. Acta, 21,1100 (1938) wird berichtet, daß man aus mit Elektronen-Akzeptoren wie Nitrogruppen, Halogenatomen oder Acylgruppen substituierten Phenylisocyanaten durch Hydrolyse in feuchtem Ether oder 1 % Wasser enthaltendem Aceton, also bei Abwesenheit von Säuren oder Basen, in wenige Minuten bis zu 1 Stunde während der Umsetzung die entsprechenden Monoamine erhält. Aus 2,4-Dinitrophenylisocyanat erhält man das entsprechende Amin auch ohne Lösungsmittel in heißem Wasser in praktisch 100%iger Ausbeute und ohne Nebenreaktion durch Harnstoffbildung.E.Mohr, J. prakt. Chem., 71, 133 (1905), reports the observation that phenyl isocyanate is attacked more quickly by dilute sodium hydroxide than by water. C. Naegeli et al., HeIv. Chim. Acta, 21,1100 (1938) reported that from phenyl acceptors substituted by electron acceptors such as nitro groups, halogen atoms or acyl groups by hydrolysis in wet ether or acetone containing 1% water, ie in the absence of acids or bases, in a few minutes to 1 hour during the reaction receives the corresponding monoamines. From 2,4-dinitrophenyl isocyanate, the corresponding amine is also obtained without solvent in hot water in virtually 100% yield and without side reaction by urea formation.
In der DE-B 1270046 wird ein Verfahren zur Herstellung definierter, Polyalkylenglykolether-Segmente enthaltender, primärer aromatischer Aminebeschrieben, bei dem man Umsetzungsprodukte von aromatischen Di-oder Triisocyanaten mit Polyalkylenglykolethern und/oder Polyalkylenglykolthioethern, vorzugsweise solchen mit Molekulargewichten zwischen 400 und 4000, mit sekundären oder tertiären Carbinolen umsetzt und anschließend (gegebenenfalls in Gegenwart saurer Katalysatoren) in einem inerten Lösungsmittel einer thermischen Spaltung bei hohen Temperaturen unterwirft. Nachteilig ist, daß neben der hohen Spalttemperatur im Verlauf der thermischen Spaltung der Urethane brennbare, leichtflüchtige Alkene entstehen, die im Gemisch mit Luft explosiv sind, so daß entsprechende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden müssen. Gegenstand der DE-B 1 694152(US 3525871) ist die Herstellung von mindestens 2 endständige Aminogruppen aufweisenden Prepolymeren durch Umsetzung von Hydrazin, Aminophenylethylamin oder anderen Diaminen mit einem NCO-Prepolymer aus einer Polyetherpolyol und Polyisocyanat (NCO:NH-Verhältnis = 1:1,5 bis 1:5). Nicht umgesetztes Amin muß dabei in einem weiteren Schritt sorgfältig entfernt werden, da es die Umsetzung mit Polyisocyanaten stark katalysiert, so zu kurzen Verarbeitungszeiten führt und auch selbst als Reaktionspartner auftritt. Ein ähnliches Verfahren wird in der US-PS 3931116 beschrieben.DE-B 1270046 describes a process for the preparation of defined, primary aromatic amines containing polyalkylene glycol ether segments, in which reaction products of aromatic di- or triisocyanates with polyalkylene glycol ethers and / or polyalkylene glycol thioethers, preferably those with molecular weights between 400 and 4000, with secondary or tertiary carbinols and then subjected (optionally in the presence of acidic catalysts) in an inert solvent to a thermal decomposition at high temperatures. The disadvantage is that in addition to the high gap temperature in the course of thermal cleavage of the urethanes flammable, volatile alkenes are formed, which are explosive when mixed with air, so that appropriate precautions must be taken. The subject of DE-B 1 694152 (US Pat. No. 3,525,871) is the preparation of prepolymers containing at least 2 terminal amino groups by reacting hydrazine, aminophenylethylamine or other diamines with an NCO prepolymer of a polyether polyol and polyisocyanate (NCO: NH ratio = 1: 1) , 5 to 1: 5). Unreacted amine must be carefully removed in a further step, as it strongly catalyzes the reaction with polyisocyanates, so leads to short processing times and even occurs as a reactant. A similar process is described in US Pat. No. 3,931,116.
Eine andere Synthesemöglichkeit für Urethangruppen aufweisende Polyamine wird in der FR-PS 1415317 beschrieben.Another synthetic option for urethanes containing polyamines is described in FR-PS 1415317.
Urethangruppenhaltige NCO-Prepolymere werden mit Ameisensäure in die N-Formylderivate überführt, die zu endständigen aromatischen Aminen verseift werden. Auch die Reaktion von NCO-Prepolymeren mit Sulfaminsäure gemäß DE-PS 1155907 führt zu Verbindungen mit endständigen Aminogruppen. Des weiteren werden höhermolekulare, aliphatische, sekundäre und primäre Aminogruppen aufweisende Voradukkte nach DE-B 1215373 durch Umsetzung höhermolekularer Hydroxylverbindungen mit Ammoniak in Gegenwart von Katalysatoren unter Druck bei hohen Temperaturen erhalten oder sind gemäß US-PS 3044989 durch Umsetzung höhermolekularer Polyhydroxyverbindungen mit Arylnitril unter anschließender katalytischer Hydrierung zugänglich. Auch durch Umsetzung von NCO-Prepolymeren mit Hydroxylgruppen aufweisenden Enaminen, Aldiminen oder Ketiminen und anschließende Hydrolyse erhält man gemäß DE-A 2546536 bzw. US-PS 3865791 höhermolekulare, endständige Aminogruppen und Urethangruppen aufweisende Verbindungen. Eine weitere Synthesemöglichkeit für Urethan- und Ethergruppen aufweisende aromatische Polyamine liegt in der bei der Reaktion von Isatosäureanhydrid und Diolen eintretenden Ringöffnung. Solche Polyamine sind z.B. beschrieben in der US-PS 4180644 und den DE-A 2019432,2619840,2648774 und 2648825. Nachteilig für viele Zwecke ist die geringe Reaktivität der solcherart erhaltenen, aromatischen Esteramine.Urethane group-containing NCO prepolymers are converted with formic acid into the N-formyl derivatives, which are saponified to form terminal aromatic amines. The reaction of NCO prepolymers with sulfamic acid according to DE-PS 1155907 leads to compounds having terminal amino groups. Furthermore, higher molecular weight, aliphatic, secondary and primary amino groups having Voradukkte according to DE-B 1215373 obtained by reacting higher molecular weight hydroxyl compounds with ammonia in the presence of catalysts under pressure at high temperatures or are according to US Patent 3044989 by reacting higher molecular weight polyhydroxy compounds with aryl nitrile followed by catalytic Hydrogenation accessible. Also by reaction of NCO prepolymers with hydroxyl-containing enamines, aldimines or ketimines and subsequent hydrolysis obtained in accordance with DE-A 2546536 or US-PS 3865791 higher molecular weight, terminal amino groups and urethane-containing compounds. Another possibility for synthesizing urethane and ether-containing aromatic polyamines lies in the ring opening occurring in the reaction of isatoic anhydride and diols. Such polyamines are e.g. described in US-PS 4180644 and DE-A 2019432,2619840,2648774 and 2648825. A disadvantage for many purposes is the low reactivity of the thus obtained, aromatic ester amines.
Geringe Reaktivität weisen auch die Amino- und Estergruppen enthaltenden Verbindungen auf, die nach US-PS 4504648 durch Umsetzung von Polyetherpolyolen mit p-Aminobenzoesäureethylester und nach EP 32547 durch Umsetzung von Poiyolen mit Nitrobenzoesäurechlorid und nachfolgender Reaktion der Nitrogruppen zu Aminogruppen erhältlich sind.Low reactivity are also the amino and ester group-containing compounds which are obtainable according to US Patent 4504648 by reacting polyether polyols with p-aminobenzoic acid and EP 32547 by reacting Poiyolen with nitrobenzoic and subsequent reaction of the nitro groups to amino groups.
Auch die Reaktion von Nitroarylisocyanaten mit Poiyolen und nachfolgender Reduktion der Nitrogruppe zu aromatischen Amingruppen ist bekannt (US-PS 2888439).The reaction of nitroaryl isocyanates with polyols and subsequent reduction of the nitro group to aromatic amine groups is also known (US Pat. No. 2,888,439).
Nachteilig sind hier vor allem die hohen Kosten des Reduktionsschrittes.The disadvantage here is mainly the high cost of the reduction step.
Es ist auch bekannt, daß gewisse heteroaromätische Isocyansäureester durch basische Hydrolyse in heteroaromatische Amine überführt werden können. Die bei H.John, J. Prakt. Chemie 130, 314ff. bzw. 332ff. (1931) fürzwei ganz bestimmte, heteroaromatische Monoisocyansäureester genannten Hydrolysebedingungen sind aber für die Überführung von PoIy-NCO-Verbindungen in aliphatische und/oder aromatische Amine nicht nur völlig ungeeignet, sondern darüber hinaus auch gefährlich.It is also known that certain heteroaromatic isocyanic acid esters can be converted to heteroaromatic amines by basic hydrolysis. The H.John, J. Prakt. Chemistry 130, 314ff. or 332ff. (1931) for two very specific, heteroaromatic Monoisocyansäureester said hydrolysis but are not only completely unsuitable for the conversion of poly-NCO compounds in aliphatic and / or aromatic amines, but beyond dangerous.
Gegenstand weiterer Vorschläge nach den DE-A 2948419 und 3039600 sind mehrstufige Verfahren zur Herstellung von Polyaminen durch Hydrolyse von NCO-Voraddukten,wobeidieNCO-GruppenderVoradduktein Gegenwart eines Überschuß an Basen (Alkalihydroxide) bei niedrigen Temperaturen zu Carbamaten reagieren, die durch Ansäuren mit äquivalenten oder überschüssigen Mengen an Mineralsäuren oder sauren lonenaustauscherharzen zersetzt und gegebenenfalls nach Neutralisation überschüssiger Säuremengen mittels Basen die Polyamine isoliert werden.The subject of further proposals according to DE-A 2948419 and 3039600 are multistep processes for the preparation of polyamines by hydrolysis of NCO pre-adducts, wherein the NCO groups of the pre-adducts react in the presence of an excess of bases (alkali hydroxides) at low temperatures to carbamates obtained by acidification with equivalent or excess Decomposed amounts of mineral acids or acidic ion exchange resins and optionally after neutralization of excess amounts of acid by means of bases the polyamines are isolated.
In der DE-OS 3131 252 wurde vorgeschlagen, die in einer ersten Stufe durch Hydrolyse mit Alkalihydroxiden hergestellten Carbamate durch anschließende thermische Behandlung zu zersetzen, um so zu Polyaminen zu gelangen.In DE-OS 3131 252 it has been proposed to decompose the carbamates produced in a first stage by hydrolysis with alkali metal hydroxides by subsequent thermal treatment so as to obtain polyamines.
Einstufenverfahren beschreiben die DE-OS 3223400/EP-97299, DE-OS 3223398/EP-97.298 und DE-OS 3223397/EP-97290.One-stage processes are described in DE-OS 3223400 / EP-97299, DE-OS 3223398 / EP-97,298 and DE-OS 3223397 / EP-97290.
Nach diesen Einstufen-Hydrolyseverfahren werden (in DE-OS 3223400) „Etherlösungsmittel" zusammen mittertiäten Aminen als Katalysatoren; (in DE-OS 3223398) polare Lösungsmittel wie Dimethylformamid zusammen mit tertiären Aminen oder größeren Mengen an Alkalihydroxiden, Alkalisilikaten, Alkalicyaniden als Katalysatoren in bestimmten Mengen; oder (in DE-OS 3223397) Carbonate oder Carboxylate in bestimmten Mengen als Katalysatoren in polaren Lösungsmitteln wie DMF verwendet.According to this one-step hydrolysis process, (in DE-OS 3223400) "ether solvents" are combined as intermediates amines (in DE-OS 3223398) polar solvents such as dimethylformamide together with tertiary amines or larger amounts of alkali metal hydroxides, alkali metal silicates, alkali metal cyanides as catalysts in certain Or (in DE-OS 3223397) carbonates or carboxylates in certain amounts as catalysts in polar solvents such as DMF used.
Die hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Polyaminen sind alle mehr oder weniger aufwendig. Selbst bei.den zuletzt genannten Einstufenverfahren sind noch weitere entscheidende Vereinfachungen wünschenswert, um die Polyaminen in wirtschaftlich noch günstigerer Weise, in noch besseren Konversionsraten NCO/NH2 (d. h. höhere NH2-Zahlen) und in noch glatterer Reaktion zu bekommen. Gegenüber herkömmlichen Verfahren sollten folgende vorteilhafte Verfahrensmerkmale erreicht werden, wie daßThe processes described herein for the preparation of polyamines are all more or less expensive. Even with the last-mentioned one-step process, further important simplifications are desirable in order to obtain the polyamines in an even more economical manner, in even better conversion rates of NCO / NH 2 (ie higher NH 2 numbers) and in an even smoother reaction. Compared to conventional methods, the following advantageous method features should be achieved, such as
keine Filtration nötig ist,no filtration is necessary
daß keine destillative Abtrennung eines tert.-Amin-Katalysators nötig ist,that no distillative separation of a tertiary amine catalyst is necessary,
daß man eine drastische Verringerung der notwendigen Katalysatormenge erreicht, so daß der Katalysator im Polyamin verbleiben kann. Dies betrifft sowohl die Reduzierung der Menge an tertiären Aminen (nach DE-OS 3223398) wie auch der der anorganischen, alkalischen Verbindungen wie KOH, die als Katalysatoren verwendet werden.that a drastic reduction of the necessary amount of catalyst is achieved, so that the catalyst can remain in the polyamine. This concerns both the reduction of the amount of tertiary amines (according to DE-OS 3223398) as well as the inorganic, alkaline compounds such as KOH, which are used as catalysts.
Außerdem soll erreicht werden, daß eine möglichst quantitative Umwandlung von NCO.in NH2-Gruppen (hohe Konversionsrate NCO/NH2, d. h. möglichst hohe, dem theoretischen Wert nahekommende Aminzahl) erfolgt, daß keine Nebenprodukte anfallen, die entsorgt werden müssen, undIn addition, it should be achieved that the most quantitative possible conversion of NCO.in NH 2 groups (high conversion rate NCO / NH 2 , ie as high as possible, the theoretical value coming close amine number), that no by-products incurred, which must be disposed of, and
daß eine einfache Aufarbeitung der Polyamine bzw. Hilfsstoffe möglich ist.that a simple workup of the polyamines or auxiliaries is possible.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten, insbesondere einfachen und wirtschaftlichen Einstufenverfahrens zur Herstellung von Polyaminen.The aim of the invention is to provide an improved, in particular simple and economical one-step process for the preparation of polyamines.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignete Reaktionsbedingungen aufzufinden und insbesondere die Hydrolyse unter schonenden Bedingungen auszuführen.The invention has for its object to find suitable reaction conditions and in particular to carry out the hydrolysis under mild conditions.
Erfindungsgemäß wird ein Einstufenverfahren zur Herstellung von Polyaminen mit primären Aminogruppen, vorzugsweise aromatischen Aminogruppen zur Verfugung gestellt, durch Hydrolyse von endständige Isocyanatgruppen aufweisenden Verbindungen mit einem NCO-GehaltvonO,5 bis40Gew.-% mit 0,75 bis 50 Mol Wasser pro Äquivalent NCO-Gruppen gegebenenfalls in Gegenwart von höchstens 1 Gew.-% eines nicht einbaufähigen basischen und/oder Metallkatalysatoren in Carbonsäureamiden als organische Lösungsmittel, bevorzugt in Dimethylformamid, bei bestimmten Gew.-Verhältnissen von Wasser zu Carbonsäureamiden, Wasser zu NCO-Gehalt sowie Carbonsäureamiden zu NCO-Verbindung, in vorzugsweiseAccording to the present invention, there is provided a one-step process for the preparation of polyamines having primary amino groups, preferably aromatic amino groups, by hydrolysis of terminal isocyanate-containing compounds having an NCO content of from 5 to 40% by weight with from 0.75 to 50 moles of water per equivalent of NCO groups optionally in the presence of at most 1 wt .-% of a non-incorporable basic and / or metal catalysts in carboxylic acid amides as organic solvents, preferably in dimethylformamide, at certain weight ratios of water to carboxylic acid amides, water to NCO content and carboxylic acid amides to NCO compound , in preferably
homogener Lösung bei wenigstens 20°C. Als Isocyanatgruppen aufweisende Verbindungen werden modifizierte (bevorzugt Urethanmodifizierte) Polyisocyanate oder insbesondere NCO-Prepolymere eingesetzt. Die erfindungsgemäße Hydrolyse führt unter Kohlendioxidabspaltung direkt zu den Polyaminen, die nach üblichen Methoden isoliert werden können, wobei vorzugsweise auf die Abtrennung der geringen Katalysatormengen verzichtet werden kann.homogeneous solution at least 20 ° C. As compounds having isocyanate groups, modified (preferably urethane-modified) polyisocyanates or, in particular, NCO prepolymers are used. The hydrolysis according to the invention leads, with elimination of carbon dioxide, directly to the polyamines, which can be isolated by customary methods, it preferably being possible to dispense with the separation of the small quantities of catalyst.
Völlig überraschend wurde gefunden, daß diese und weitere Vorteile dann erreicht werden können, wenn die einstufige Hydrolyse von Polyisocyanaten zu PolyaminenQuite surprisingly, it has been found that these and other advantages can be achieved when the one-step hydrolysis of polyisocyanates to polyamines
unter Einhaltung bestimmter Wasser/NCO-Verhältnissewhile maintaining certain water / NCO ratios
und bestimmter Lösungsmittel/Wasser-Gewichtsverhältnisses,and certain solvent / water weight ratio,
unter Verwendung von wasserlöslichen Carbonsäureamiden oder Lactamen als Lösungsmittel, oder unter Verwendung höchstens minimaler (< 1 Gew.-%) Katalysatormengen und unter Einhaltung homogener Lösungsbedingungen vorgenommen wird. Bei diesen Bedingungen ist es sogar möglich, die Hydrolyse bei niedrigen Temperaturen durchzuführen.is carried out using water-soluble carboxylic acid amides or lactams as solvent, or using at most minimal (<1 wt .-%) amounts of catalyst and while maintaining homogeneous solution conditions. Under these conditions, it is even possible to carry out the hydrolysis at low temperatures.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden wasserlösliche, organische Lösungsmittel wie Carbonsäureamide bevorzugt Carbonsäuredialkylamide oder Lactame eingesetzt, um eine homogene Lösung aller Reaktionsteilnehmer und des Katalysators zu erzielen. Besonders geeignete Lösungsmittel sind Dimethylformamid und Dimethylacetamid, besonders bevorzugt wird Dimethylformamid eingesetzt.According to the method of the invention, water-soluble, organic solvents such as carboxylic acid amides are preferably used Carbonsäuredialkylamide or lactams to achieve a homogeneous solution of all reactants and the catalyst. Particularly suitable solvents are dimethylformamide and dimethylacetamide, particularly preferably dimethylformamide is used.
Es ist aus der DE-AS 1235499 bekannt, Lösungen von NCO-Prepolymeren in Dimethylformamid mit etwa äquivalenten Mengen an Wasser (80 bis 120% derTheorie, wobei 100% derTheorie hier V2 Mol Wasser pro NCO entspricht; d.h. Wasser wirkt hier mit 2 Hydroxyl-Äquivalenzen) unter Kettenverlängerung über Harnstoffgruppen in hochviskose Lösungen, welche zur Erspinnung von Elasthanfäden oder für Beschichtungen geeignet sind, zu überführen. Die hiervon unterschieldiche Reaktion der NCO-Verbindungen mit überschüssigen Mengen an Wasser unter Bildung niedermolekularer Amine in hohen Ausbeuten war überraschend, insbesondere deshalb, weil die Hydrolyse auch in Gegenwart von NCO-Umsetzungen mit den sich bildenden Reaktionsprodukten beschleunigenden Katalysatoren stattfindet.It is known from DE-AS 1235499, solutions of NCO prepolymers in dimethylformamide with about equivalent amounts of water (80 to 120% derTheorie, where 100% of theory here corresponds to V2 moles of water per NCO, ie, water acts here with 2 hydroxyl Equivalents) with chain extension via urea groups in highly viscous solutions which are suitable for the spinning of spandex threads or for coatings. The unsubstantiated reaction of the NCO compounds with excess amounts of water to form low molecular weight amines in high yields was surprising, in particular because the hydrolysis also takes place in the presence of NCO reactions with the catalysts which accelerate the forming reaction products.
Ferner ist es bekannt, daß Isocyanate mit Dialkylformamiden zu Formamidinen reagieren (H. Ulrich et al, J. Org. Chem. 33, 3928-3930 [1968] und dort zitierte Literatur). Auch diese Reaktion stört nicht bei der glatten Hydrolysereaktion zu den Polyaminen nach demerfindungsgemäßen Verfahren.It is also known that isocyanates react with dialkylformamides to formamidines (H. Ulrich et al., J. Org. Chem. 33, 3928-3930 [1968] and literature cited therein). Also, this reaction does not interfere with the smooth hydrolysis reaction to the polyamines by the process of the present invention.
Ein erheblicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, daß bei einem Einsatz eines Katalysators die Menge so gering ist, daß Katalysator- oder Umsetzungsprodukte des gebildeten CO2 mit den Katalysatoren (wie z. B. KHCO3 und K2CO3), nicht abfiltriert werden müssen.A significant advantage of the process according to the invention is seen in the fact that, when using a catalyst, the amount is so low that catalyst or reaction products of the CO 2 formed with the catalysts (such as, for example, KHCO 3 and K 2 CO 3 ) do not have to be filtered off ,
Da alle einsetzbaren Katalysatoren im Reaktionsmedium gut löslich sind, bestehen keine Verteilungsungleichgewichte wie bei der Verwendung von rasch sedimentierenden Alkalicarbonaten oder-Hydrogencarbonaten, die entsprechend der DE-OS 3223297 vorliegen können. Da sie in Lösung bleiben, bzw. voll mischbar sind, müssen sie auch nicht abfiltriert werden.Since all usable catalysts are readily soluble in the reaction medium, there are no distribution imbalances as in the use of rapidly sedimenting alkali metal carbonates or bicarbonates, which may be present according to DE-OS 3223297. Since they remain in solution or are fully miscible, they also do not have to be filtered off.
Die im Endprodukt verbleibenden Katalysatoren stören im Regelfall wegen der sehr geringen Mengen, wie sie bevorzugt verwendet werden, nicht. Da nach Aufarbeitung keine Salze oder Katalysatorreste entfernt werden müssen, ist diese Methode auch besonders für die Herstellung von hochviskosen oder festen Aminogruppen aufweisenden Verbindungen geeignet, aus denen bisher ungelöstes, restliches Salz oder Katalysatormaterial nur sehr aufwendig entfernt werden konnte.The remaining catalysts in the final product usually interfere because of the very small amounts, as they are preferably used, not. Since no salts or catalyst residues have to be removed after workup, this method is also particularly suitable for the preparation of highly viscous or solid amino-containing compounds from which previously undissolved, residual salt or catalyst material could be removed only with great difficulty.
Die erfindungsgemäße Hydrolyse ist auch besonders gut für die Hydrolyse von NCO-Preopolymeren auf Basis von Polyestern geeignet, da die schonenden Reaktionsbedingungen kaum zu einer Spaltung der Estergruppen führen.The hydrolysis according to the invention is also particularly suitable for the hydrolysis of NCO prepolymers based on polyesters, since the gentle reaction conditions hardly lead to cleavage of the ester groups.
Von allen bisher bekannten Hydrolyse-Verfahren, bei denen Aminopolyester durch basische Hydrolyse der entsprechenden NCO-Vorstufen gewonnen werden, stellt das erfindungsgemäße Verfahren daher die schonenste Methode dar.Of all hitherto known hydrolysis processes in which aminopolyesters are obtained by basic hydrolysis of the corresponding NCO precursors, the process according to the invention therefore represents the gentlest method.
Gegenstand der Erfindung ist ein Einstufenverfahren zur Herstellung von Polyaminen mit primären Aminogruppen durch Hydrolyse von NCO-Gruppen aufweisenden Verbindungen in Wasser enthaltenden Medien, gegebenenfalls unter Zusatz basischer und/oder Metallkatalysatoren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß manThe invention relates to a one-step process for the preparation of polyamines having primary amino groups by hydrolysis of NCO-containing compounds in water-containing media, optionally with the addition of basic and / or metal catalysts, which is characterized in that
a) NCO-Gruppen, vorzugsweise aroamtisch gebundene NCO-Gruppen, aufweisende Verbindungen mit einem NCO-Gehalt von 0,5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise NCO-Prepolymere auf einen NCO-Gehalt von 1,2 bis 25 Gew.-%, oder modifizierten Polyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt von 1,5 bis 20,5Gew.-%,a) NCO groups, preferably aroamtisch bound NCO groups, having compounds having an NCO content of 0.5 to 40 wt .-%, preferably NCO prepolymers to an NCO content of 1.2 to 25 wt .-% , or modified polyisocyanates having an NCO content of 1.5 to 20.5% by weight,
b) mit 0,75 bis 50, bevorzugt 1 bis 35, besonders 1,25 bis 12 und besonders bevorzugt mit 1,5 bis 7,5, Mol Wasser Pro Äquivalent NCO der Komponente a),b) from 0.75 to 50, preferably from 1 to 35, especially from 1.25 to 12, and particularly preferably from 1.5 to 7.5, moles of water per equivalent of NCO of component a),
c) in Gegenwart von 0 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,00005 bis 1 Gew.-% nicht einbaufähiger basischer und/oder Metall-Katalysatoren, bezogen auf 100Gew.-% der Komponente a), besonders bevorzugt 0,0001 bis 0,099 Gew.-% nicht einbaufähiger basischer Katalysatoren,c) in the presence of 0 to 1 wt .-%, preferably 0.00005 to 1 wt .-% of non-incorporable basic and / or metal catalysts, based on 100 wt .-% of component a), particularly preferably 0.0001 bis 0.099% by weight of unincorporatable basic catalysts,
d) und in Gegenwart von >10Gew.-%, bezogen auf 100Gew.-% der Komponente a) von Carbonsäureamiden, vorzugsweise Carbonsäuredialkylamiden als Lösungsmittel, besonders bevorzugt Dimethylformamid oder Dimethylacetamid,d) and in the presence of> 10% by weight, based on 100% by weight of component a) of carboxamides, preferably of carboxylic acid dialkylamides as solvent, particularly preferably dimethylformamide or dimethylacetamide,
e) und gegebenenfalls in Gegenwart von 0,1 bis5Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% der Komponente a), einer Verbindung mit mindestens einer, an aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Reste gebundenen Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Thiolgruppe,e) and optionally in the presence of from 0.1 to 5% by weight, based on 100% by weight of component a), of a compound having at least one hydroxyl and / or amino and / or amino radical bound to aliphatic, cycloaliphatic or aromatic radicals and / or or thiol group,
f) ein Lösungsmittel (d)/Wasser-Gewichtsverh,ältnis von 3 bis 200, bevorzugt 5 bis 150, besonders bevorzugt > 10 bis 100 und insbesondere > 25 bis 75,f) a solvent (d) / water weight ratio of 3 to 200, preferably 5 to 150, particularly preferably> 10 to 100 and in particular> 25 to 75,
g) und eine Homogene Reaktionsphase aufrechterhalten werden,g) and a homogeneous reaction phase are maintained,
bei einer Temperatur von 20 und 21O0C, bevorzugt 35-1650C, insbesondere 40 bis 1500C, besonders bevorzugt 80 bis 1300C, hydrolysiert.at a temperature of 20 and 21O 0 C, preferably 35-165 0 C, in particular 40 to 150 0 C, particularly preferably 80 to 130 0 C, hydrolyzed.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfiridungsgemäßen Verfahrens wird die Komponente a) in Gegenwart von nicht einbaufähigen, d. h. keine mit NCO-Gruppen reaktive Gruppen aufweisen, Katalysatoren wie ca) 0,0001 bis 0,099, vorzugsweise 0,002 bis 0,08Gew.-%, bezogen auf 100Gew.-% der Komponente a), Alkalihydroxide, Erdalkalihydroxide, Tetraalkylammoniumhydroxide, Alkalialuminate, Alkali-phenolate, Alkalithiophenolate, Alkali-mercaptide, Alkali-hydrogensulfide, löslichen Alkali- und Erdalkalilsalze der (lso)(Thio)cyansäuren und Alkali-ß-diketon-enolate und/oderIn a preferred embodiment of the process according to the invention, component a) is reacted in the presence of non-incorporable, d. H. have no reactive groups with NCO groups, catalysts such as ca) 0.0001 to 0.099, preferably 0.002 to 0.08Gew .-%, based on 100Gew .-% of component a), alkali hydroxides, alkaline earth hydroxides, tetraalkylammonium hydroxides, alkali aluminates, alkali metal phenolates, alkali thiophenolates, alkali mercaptides, alkali hydrogen sulfides, soluble alkali and alkaline earth salts of (lso) (thio) cyanic acids and alkali ß-diketone enolates and / or
cß) 0,0001 bis 0,099, vorzugsweise 0,002 bis 0,08Gew.-%, bezogen auf 100Gew.-% der Komponente a), Carbonate oder Hydrogencarbonate von Alkalimetallencss) 0.0001 to 0.099, preferably 0.002 to 0.08% by weight, based on 100% by weight of component a), of carbonates or bicarbonates of alkali metals
und/oderand or
cy) 0,0001 bis 0,099, vorzugsweise 0,0001 bis 0,0099, besonders bevorzugt 0,0002 bis 0,008Gew.-% an Alkali- und Erdalkalisalze von organischen Carbonsäurency) 0.0001 to 0.099, preferably 0.0001 to 0.0099, particularly preferably 0.0002 to 0.008 wt .-% of alkali and alkaline earth metal salts of organic carboxylic acids
als basische Katalysatoren c) hydrolysiert.as basic catalysts c) hydrolyzed.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß man die NCO-Komponente a)A further preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that the NCO component a)
b) 1,25 bis 12, vorzugsweise 1,5 bis 7,5 Mol Wasser pro NCO-Äquivalentb) 1.25 to 12, preferably 1.5 to 7.5 moles of water per NCO equivalent
c) unter Mitverwendung der basischen Katalysatoren ca), cß) und/Oder C7) in den genannten Mengenc) with the concomitant use of the basic catalysts ca), cß) and / or C7) in the amounts mentioned
d) unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines Carbonsäuredialkylamid (vorzugsweise Dimethylformamid)/Wasser-Gewichtsverhältnisses von > 10 bis 150, bevorzugte25 bis75,d) while maintaining a carboxylic acid dialkylamide (preferably dimethylformamide) / water weight ratio of> 10 to 150, preferably 25 to 75,
bei Temperaturen von 35 bis 1650C, bevorzugt 80 bis 130°C hydrolysiert.at temperatures of 35 to 165 0 C, preferably 80 to 130 ° C hydrolyzed.
Eine weitere Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die NCO-Komponente a) in Gegenwart vonAnother embodiment of the process according to the invention is characterized in that the NCO component a) in the presence of
c5) 0,0001 bis 0,99Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 0,099Gew.-% einer tertiären Aminverbindungen, bezogen auf 100Gew.-% der Komponente a), bei Einhaltung eines Wasser/NCO-Verhältnisses von 1 bis 7,5 Mol Wasser pro Äquivalent NCO und eines Dialkylcarbonsäureamid/Wasser (vorzugsweise Dimethylformamid/Wasser)-Gewichtsverhältnisses von > 10 bis 150, vorzugsweise > 25 bis 75, bei einer Temperatur von 35 bis 1650C hydrolysiert.c5) 0.0001 to 0.99 wt .-%, preferably 0.001 to 0.099Gew .-% of a tertiary amine compounds, based on 100Gew .-% of component a), while maintaining a water / NCO ratio of 1 to 7.5 Mol of water per equivalent of NCO and a dialkylcarboxamide / water (preferably dimethylformamide / water) weight ratio of> 10 to 150, preferably> 25 to 75, hydrolyzed at a temperature of 35 to 165 0 C.
Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise ausgeführt, daß man 0,0001 bis 0,099 Gew.-% tertiärer Aminverbindungen unter Einhaltung eines Wasser/NCO-Verhältnisses von 1 bis 24 Mol Wasser pro Äquivalent NCO und eines Dialkylcarbonsäureamid/Wasser- (bevorzugt Dimethylformamid/Wasser)-Gewichtsverhältnisses von > 10 bis 50 bei einer Temperatur von 35 bis 1650C hydrolysiert.In particular, the process according to the invention is carried out by reacting 0.0001 to 0.099% by weight of tertiary amine compounds while maintaining a water / NCO ratio of 1 to 24 moles of water per equivalent of NCO and of a dialkylcarboxamide / water (preferably dimethylformamide / Water) weight ratio of> 10 to 50 at a temperature of 35 to 165 0 C hydrolyzed.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßeri Verfahrensist dadurch gekennzeichnet, daß man die NCO-Komponente a) ce) in Gegenwart von 0,0001 bis 0,0099, vorzugsweise 0,002 bis 0,008Gew.-%, bezogen auf 100% der Komponente a) an Metallkatalysatoren, mit vorzugsweise 1,5 bis 7,5 Mol Wasser pro NCO-Äquivalent und unter gleichzeitiger Einhaltung eines Carbonsäuredialkylamid/Wasser (vorzugsweise Dimethylformamid/Wasser)-Gewichtsverhältnisses von > 10 bis 50, vorzugsweise &25 bis 50, bei Temperaturen von a 35 bis 1650C hydrolysiert.A further embodiment of the process according to the invention is characterized in that the NCO component a) ce) in the presence of 0.0001 to 0.0099, preferably 0.002 to 0.008% by weight, based on 100% of the component a) of metal catalysts, with preferably 1.5 to 7.5 moles of water per NCO equivalent and with simultaneous maintenance of a carboxylic acid dialkylamide / water (preferably dimethylformamide / water) weight ratio of> 10 to 50, preferably & 25 to 50, at temperatures of a 35 to 165 0 C hydrolyzed.
Eine weitere Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß man die NCO-Komponente a) ohne Katalysator c) bei einem Wasser/NCO-Verhältnis von 1 bis 25 Mol Wasser pro AquivalenrNCO und einem Carbonsäuredialkylamid/Wasser (vorzugsweise Dimethylformamid/Wasser)-Gewichtsverhältnis von > 10 bis 50, bevorzugts25 bis 50, bei Temperaturen von 35 bis 165°C, gegebenenfalls unter Druck, hydrolysiert. Es ist bevorzugt, daß man bei den verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens als NCO-Komponente a) NCO-Prepolymere mit einem NCO-Gehaltvon 1,5 bis 10Gew.-% oder modifizierte Polyisocyanate, insbesondere Urethanmodifizierte Polyisocyanate mit einem NCO-Gehalt von 1,5 bis 20,5 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20,5 Gew.-% bevorzugt einsetzt. Es ist auch möglich, bei den Verfahren Neutralsalze während der Hydrolyse mitzuverwenden. Erfindungsgemäß ist ferner bevorzugt 1 bis 35, insbesondere 1,25 bis 12 Äquivalente Wasser pro Äquivalent NCO in der NCO-Komponente a) verwendet werden.A further embodiment of the process according to the invention is characterized in that the NCO component a) without catalyst c) at a water / NCO ratio of 1 to 25 moles of water per AquivalenrNCO and a carboxylic acid dialkylamide / water (preferably dimethylformamide / water) weight ratio from> 10 to 50, preferably 25 to 50, at temperatures of 35 to 165 ° C, optionally under pressure, hydrolyzed. It is preferred that in the various embodiments of the process as NCO component a) NCO prepolymers having an NCO content of 1.5 to 10 wt .-% or modified polyisocyanates, in particular urethane-modified polyisocyanates having an NCO content of 1.5 to 20.5 wt .-%, in particular 5 to 20.5 wt .-% is preferably used. It is also possible to use neutral salts in the hydrolysis during the hydrolysis. According to the invention, 1 to 35, in particular 1.25 to 12 equivalents of water per equivalent of NCO in the NCO component a) are furthermore preferably used.
Vorzugsweise wird als Komponente d) Dimethylformamid in Mengen von 100 bis 1000 Gew.-%, bezogen auf 100Gew.-% NCO-Komponente a), verwendet.Dimethylformamide in amounts of 100 to 1000% by weight, based on 100% by weight of NCO component a), is preferably used as component d).
Die Hydrolyse wird bevorzugt bei Temperaturen von 40 bis 150, besonders bevorzugt bei 80 bis 1300C und bevorzugt drucklos durchgeführt. Als Feststoff konzentration des Hydrolysenansatzes wird im allgemeinen eine Konzentration von 20 bis75Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 60 Gew.-%, insbesondere 30 bis 55 Gew.-% gewählt. Es sind zwar noch niedrigere Feststoffkonzentrationen gleichfalls möglich, doch aus praktischen Gründen (Wiederaufarbeitung der Lösungsmittel d)) nicht bevorzugt. Als Komponente a) werden insbesondere NCO-Prepolymere mit einem Gehalt von 0,5 bis 40, bevorzugt 1,2 bis 25, besonders bevorzugt 1,5 bis 10Gew.-%, an aromatisch gebundenen NCO-Gruppen auf Basis von höhermolekularen, di- oder höherfunktionellen Polyether-, Polyester-, Polycaprolacton- und Polycarbonatpolyolen und Diisocyanaten eingesetzt oder mit niedermolekularen Di- oder Polyolen (Molekulargewicht bis 399) modifizierte Di- oder Polyisocyanate mit 1,5 bis 20,5Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20,5Gew.-% NCO, eingesetzt.The hydrolysis is preferably carried out at temperatures of 40 to 150, more preferably at 80 to 130 0 C and preferably without pressure. As the solid concentration of the hydrolysis batch, a concentration of from 20 to 75% by weight, preferably from 25 to 60% by weight, in particular from 30 to 55% by weight, is generally selected. Although even lower solids concentrations are likewise possible, they are not preferred for practical reasons (reprocessing of the solvents d)). In particular, NCO prepolymers having a content of from 0.5 to 40, preferably from 1.2 to 25, particularly preferably from 1.5 to 10,% by weight of aromatically bonded NCO groups based on relatively high molecular weight, are used as component a). or polyfunctional polyether, polyester, polycaprolactone and polycarbonate polyols and diisocyanates used or with low molecular weight diols or polyols (molecular weight to 399) modified di- or polyisocyanates with 1.5 to 20.5Gew .-%, preferably 5 to 20.5Gew .-% NCO, used.
Die Erfindung betrifft auch die nach den erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Polyamine, vorzugsweise solche, die 0,46 bis 9,52Gew.-% primäre, vorzugsweise aromatisch gebundene NH2-Gruppen aufweisen.The invention also relates to the polyamines obtained by the process according to the invention, preferably those which have from 0.46 to 9.52% by weight of primary, preferably aromatically bound, NH 2 groups.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind auch Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls zellförmigen Polyurethan(harnstoff)en durch Umsetzung der erfindungsgemäß erhaltenen Polyamine A, mitAnother object of the invention are also processes for the preparation of optionally cellular polyurethane (urea) s by reacting the inventively obtained polyamines A, with
B) Polyisocyanaten sowie gegebenenfallsB) polyisocyanates and optionally
C) weiteren Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, gegebenenfallsC) further compounds with isocyanate-reactive groups, if appropriate
D) in Anwesenheit an sich bekannter Hilfs- und Zusatzstoffe und/oder Lösungsmittel.D) in the presence of known auxiliaries and additives and / or solvents.
Erfindungsgemäß können gegebenenfalls untergeordnete Mengen von 0,1 bis 5Gew.-% einer Verbindung e), bezogen auf 100Gew.-% Komponente a), mit mindestens einer an aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Reste gebundenen Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Thiolgruppen mitverwendet werden. Die Mitverwendung dieser „Η-aktive Gruppen" enthaltenden Verbindungen führt zu folgenden Vorteilen: Aus niedermolekulare Polyisocyanate enthaltenden NCO-Verbindungen, z. B. NCO-Semiprepolymeren, lassen sich ohne Behandlung der NCO-Verbindungen durch Dünnschichten oder ähnliche Verfahren Polyamine herstellen, die praktisch frei von monomerem Polyamin sind. Es lassen sich so in einfacher Weise und ohne weiteren Reaktionsschritt auch modifizierte Polyamine, die in einem Molekül zusätzlich über Urethangruppen, Thiourethangruppen oder Harnstoffgruppen verknüpfte Polyaminsegmente, gegebenenfalls unterschiedlicher Art, besitzen, herstellen.According to the invention may optionally minor amounts of 0.1 to 5Gew .-% of a compound e), based on 100Gew .-% component a), with at least one attached to aliphatic, cycloaliphatic or aromatic radicals hydroxy and / or amino and / or Thiol groups are used. The concomitant use of these compounds containing "Η-active groups" leads to the following advantages: NCO compounds containing low molecular weight polyisocyanates, for example NCO semiprepolymers, can be prepared without treatment of the NCO compounds by thin layers or similar processes, polyamines which are practically It is thus possible in a simple manner and without further reaction step also to produce modified polyamines which additionally have urethane groups, thiourethane groups or urea groups linked polyamine segments, optionally of different types, in one molecule.
Aus einer z. B. difunktionellen NCO-Verbindung läßt sich durch Verwendung einer tri- oder höherfunktionellen, „H-aktive Gruppen"-besitzenden Verbindung bei der NCO-Hydrolyse so ein tri- oder höherfunktionelles Polyamin gewinnen. Die zwei oder mehere, aromatische, heterocyclische und/oder aliphatische, vorzugsweise aromatische, NCO-Gruppen aufweisenden, im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren NCO-Verbindungen a), (im folgenden auch kurz „NCO-Verbindungen" genannt), stellen entweder modifizierte Polyisocyanate dar, wie sie durch teilweise Umwandlung der Isocyanatgruppen in Urethan-, Harnstoff-, Biuret-, Uretdion-, Isocyanurat- und/oder Uretonimingruppen entstehen.From a z. B. difunctional NCO compound can be obtained by using a trifunctional or higher functional, "H-active groups" possessing compound in the NCO hydrolysis so a tri- or higher polyamine functional The two or more, aromatic, heterocyclic and / or aliphatic, preferably aromatic, NCO-containing NCO-containing compounds which can be used in the process according to the invention a) (hereinafter also referred to as "NCO compounds" for short) are either modified polyisocyanates, as formed by partial conversion of the isocyanate groups into urethane, Urea, biuret, uretdione, isocyanurate and / or uretonimine groups are formed.
oder sind sogenannten NCO-Prepolymere aus gegenüber NCO-Gruppen reaktive Η-Gruppen tragenden, mehrwertigen Verbindungen des Molekulargewichts 62 bis 12000, vorzugsweise400 bis 6000, und (überschüssigen) Mengen an aromatischen Polyisocyanaten oder sind gegebenenfalls (weniger bevorzugt) Semiprepolymere aus NCO-Prepolymeren und zusätzlichen niedermolekularen Polyisocyanaten.or are so-called NCO prepolymers from NCO group-reactive Η-group-carrying, polyhydric compounds of molecular weight 62 to 12,000, preferably 400 to 6000, and (excess) amounts of aromatic polyisocyanates or are optionally (less preferably) semiprepolymers of NCO prepolymers and additional low molecular weight polyisocyanates.
Als modifizierte aromatische Polyisocyanate sind beispielsweise geeignet:Suitable modified aromatic polyisocyanates are, for example:
Urethangruppenhaltige Polyisocyanate (durch Modifizierung mit niedermolekularen Polyolen entstanden), Harnstoffgruppen aufweisende Polyisocyanate (z.B. durch Wassermodifizierung, DE-PS 1 230778), Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate (US-PS 3124605,3201372, GB-PS 889050), Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate (DE-PS'en 1 022789 und 1 222067) sowie Uretdion- oder Uretonimingruppen enthaltende, dimere oder oligomere Polyisocyanate. Es sind dies bekannte Verbindungen oder nach bekannten Verfahren zugänglich. Eine Reihe solcher Uretdionpolyisocyanate ist in Analytical Chemistry of the Polyurethanes, Band 16/111, High-Polymers-Series (Wiley 1969) aufgeführt. Solche modifizierten Polyisocyanate mit Urethan- und/oder Harnstoff- und/oder Biuret- und/oder Uretdion- und/oder Isocyanurat- und/oder Uretonimin-Gruppen, wie sie im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar sind, haben üblicherweise einen NCO-Gehalt von 1,5 bis 20,5 Gew.-%, bevorzugt 5bis20,5Gew.-%. Besonders bevorzugt sind hierbei urethangruppenhaltige Polyisocyanate, (durch Modifizierung mit niedermolekularen [Molekulargewichte 62 bis 399]) Di-und/oder Polyolen), mit NCO-Gehalten von >1,5 bis 20,5Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20,5 Gew.-%.Polyisocyanates containing urethane groups (formed by modification with low molecular weight polyols), polyisocyanates containing urea groups (for example by water modification, DE-PS 1 230778), polyisocyanates containing biuret groups (US Pat. No. 3,124,605,320,173, British Patent No. 889050), polyisocyanates containing isocyanurate groups (DE-PS '1 022789 and 1 222067) and dimeric or oligomeric polyisocyanates containing uretdione or uretonimine groups. These are known compounds or accessible by known methods. A number of such uretdione polyisocyanates are listed in Analytical Chemistry of the Polyurethanes, Volume 16/111, High Polymers-Series (Wiley 1969). Such modified polyisocyanates with urethane and / or urea and / or biuret and / or uretdione and / or isocyanurate and / or uretonimine groups, as can be used in the process according to the invention, usually have an NCO content of 1, 5 to 20.5% by weight, preferably 5 to 20.5% by weight. Particularly preferred are urethane-containing polyisocyanates, (by modifying with low molecular weight [molecular weights 62 to 399]) di- and / or polyols), with NCO contents of> 1.5 to 20.5Gew .-%, preferably 5 to 20.5 wt .-%.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden NCO-Verbindungen a) sind besonders jedoch NCO-Prepolymere, wie sie in an sich bekannter Weise durch Umsetzung von niedermolekularen und/oder höhermolekularen Hydroxy- und/oder Aminound/oderThiolgruppen als reaktive Gruppen enthaltenden Verbindungen (Molekulargewicht 62 bis ca. 12000) mit einem Überschuß an Polyisocyanaten entstehen.However, the NCO compounds a) to be used in the process according to the invention are especially NCO prepolymers, as are known per se by reaction of low molecular weight and / or higher molecular weight hydroxy and / or amino and / or thiol groups as reactive group-containing compounds (molecular weight 62 to approx 12000) with an excess of polyisocyanates.
Als Polyisocyanate zur Herstellung der freie NCO-Gruppen aufweisenden Verbindungen kommen im Prinzip beliebige, aromatische, aliphatische und heterocyclische Di- und Polyisocyanate in Frage, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, S. 75-136, (1949), beschrieben werden, oder wie sie, zusammen mit für diese Umsetzungen geeigneten niedermolekularen und/oder höhermolekularen Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Thiolgruppen als reaktive Gruppen enthaltende Verbindungen des MG-Bereichs 32 und 60-12000, auf S. 12-23 der DE ÖS 3223397 aufgeführt sind, bzw. im Stand derTechnik bekannt sind. Für das erfindungsgemäße Verfahren werden NCO-Prepolymere bevorzugt, die aus höhermolekularen Polyolen (Molmasse 400-12000), vorzugsweise Polyetherpolyolen, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Kettenverlängerungsmitteln der oben beschriebenen Art (Molmasse 62-399), durch Umsetzung mit aromatischen Diisocyanaten im Äquivalentverhältnis von 1:1,5 bis 1:2,8, insbesondere ca. 1:1,5 bis 1:2, erhalten worden sind.Suitable polyisocyanates for the preparation of the compounds having free NCO groups are in principle any, aromatic, aliphatic and heterocyclic di- and polyisocyanates in question, as z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, pp. 75-136, (1949), or as they are, together with suitable for these reactions, low molecular weight and / or higher molecular weight hydroxy and / or amino and / or thiol groups containing reactive group-containing compounds of the MG range 32 and 60-12000, on p 12-23 of DE ÖS 3223397, or in the prior art are known. For the process according to the invention, NCO prepolymers are preferred which are composed of relatively high molecular weight polyols (molecular weight 400-12,000), preferably polyether polyols, optionally with the use of chain extenders of the type described above (molecular weight 62-399), by reaction with aromatic diisocyanates in an equivalent ratio of 1: 1.5 to 1: 2.8, in particular about 1: 1.5 to 1: 2, have been obtained.
Der NCO-Gehalt der eingesetzten (vorzugsweise urethangruppenfreien) NCO-Prepolymere sollte 0,5% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 1,2 bis 25Gew.-%, insbesondere aber 1,5 bis 10Gew.-% bei Funktionalitäten von 2 bis 8, bevorzugt 2 bis4 und insbesondere 2 bis 3 betragen.The NCO content of the (preferably urethane group-free) NCO prepolymers used should be 0.5% to 40% by weight, preferably 1.2 to 25% by weight, but in particular 1.5 to 10% by weight for functionalities of 2 to 8, preferably 2 to 4 and in particular 2 to 3.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können jedoch auch sogenannte „Semiprepolymere", d. h. Mischungen von NCO-Prepolymeren oder modifizierten Polyisocyanaten mit weiteren freien Polyisocyanaten, eingesetzt werden. Als Komponente b) wird Wasser, bevorzugt in flüssiger Form, eingesetzt. Um eine ausreichende Umwandlung der NCO-Gruppen in NH2-Gruppen zu bewirken, muß mindestens ein Äquivalent Wasser pro Äquivalent NCO mitverwendet werden (hierunter wird für die vorliegende Reaktion 1 Mol Wasser pro Äquivalent NCO verstanden).In the process according to the invention, however, it is also possible to use so-called "semiprepolymers", ie mixtures of NCO prepolymers or modified polyisocyanates with further free polyisocyanates, as water, preferably in liquid form, as component b), in order to achieve adequate conversion of the NCO groups In NH 2 groups, at least one equivalent of water per equivalent of NCO must be used (this is understood to mean 1 mol of water per equivalent of NCO for the present reaction).
Wird deutlich weniger als 1 Mol (insbesondere < 0,75 Mol) Wasser verwendet, so tritt bevorzugt Vorverlängerung unter Harnstoffbildung auf. Andererseits hat es sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Verwendung eines sehr großen Überschusses an Wasser gleichfalls zu höheren, unerwünschten Vorverlängerungsanteilen führt. Dies gilt auch dann, wenn das Reaktionsgemisch einphasig ist. Es hat sich herausgestellt, daß die optimale"Menge Wasser u.a. auch an der mitverwendeten Menge Lösungsmittel orientiert werden muß, nicht nur an der Menge an umzuwandelnden NCO-Gruppen. Bezogen auf 1 Äquivalent NCO werden >0,75 Mol Wasser, bevorzugt > 0,75-50 Mol Wasser, besonders bevorzugt 1-35 Mol Wasser, ganz besonders bevorzugt, 1,25-12 Mol Wasserverwendet. Verwendet man z.B. ein bifunktionelles NCO-Prepolymer mit T 100 = 2,4-ToluylendiisocyanatdesNCO-Gehaltes3,6Gew.-%, so ergibt sich ein NCO-Äquivalentgewicht von ca. 1167. Das heißt, auf ca. 1167g dieses Prepolymeren sollen >13,5g Wasser, bevorzugt 13,5-90Og, besonders bevorzugt 18-63Og, ganz besonders bevorzugt 22,5-216g Wasser verwendet werden.If significantly less than 1 mol (in particular <0.75 mol) of water is used, preference is given to pre-extension to form urea. On the other hand, it has surprisingly been found that the use of a very large excess of water also leads to higher, unwanted Vorverlängerungsanteilen. This also applies if the reaction mixture is single-phase. It has been found that the optimum amount of water must also be oriented, inter alia, to the amount of solvent used, not only to the amount of NCO groups to be converted: relative to 1 equivalent of NCO,> 0.75 mol of water, preferably> 0, 75-50 moles of water, more preferably 1-35 moles of water, most preferably 1.25-12 moles of water, using, for example, a bifunctional NCO prepolymer with T 100 = 2,4-tolylene diisocyanate of the NCO content 3.6% by weight. This results in an NCO equivalent weight of about 1167. That is, to about 1167g of this prepolymer should> 13.5 g of water, preferably 13.5-90Og, more preferably 18-63Og, most preferably 22.5-216g Water can be used.
Gleichzeitig mit dem beanspruchten Wasser/NCO-Verhältnis müssen jedoch erfindungsgemäß auch bestimmte Gewichtsverhäitnisse von Lösungsmittel d) zu Wasser eingehalten werden. Diese Gewichtsverhältnisse reichen von 3:1 bis 200:1, doch liegen sie bevorzugt bei 5:1 bis 150:1, speziell > 10:1 bis 100:1, und insbesondere optimal zumeist bei >25:1 bis 75:1.However, according to the invention, certain weight ratios of solvent d) to water must be maintained at the same time as the claimed water / NCO ratio. These weight ratios range from 3: 1 to 200: 1, but are preferably from 5: 1 to 150: 1, especially> 10: 1 to 100: 1, and most preferably optimally> 25: 1 to 75: 1.
Das heißt, daß bezogen auf z.B. 1 000g Lösungsmittel d) (bevorzugt Dimethylformamid) Wasser in Mengen von 5 bis 333 g verwendet wird.That is, based on e.g. 1 000 g of solvent d) (preferably dimethylformamide) water in amounts of 5 to 333 g is used.
Es hat sich gezeigt, daß — unter Einhaltung der weiteren, erfindungsgemäßen Bedingungen — insbesondere ein relativ hoher Gehalt an Lösungsmittel d) in der Lösungsmittel/Wasser-Mischung (insbesondere Dimethylformamid/Wasser-Mischung) zu einer besonders günstigen NCO/NH2-Konversionsrate führt und daß dann auch die einzusetzenden Katalysatormengen minimal sein können.It has been shown that - while maintaining the other conditions according to the invention - in particular a relatively high content of solvent d) in the solvent / water mixture (in particular dimethylformamide / water mixture) leads to a particularly favorable NCO / NH 2 conversion rate and that then the amount of catalyst to be used can be minimal.
Bei Beachtung der notwendigen, absoluten Wassermenge und des günstigeren Lösungsmittel/Wasser-Verhältnisses ergibt sich das Lösungsmittel so, daß >10Gew.-Teile, bevorzugt > 100 Teile und besonders bevorzugt bis 1 OOOGew.-Teile Lösungsmittel d)auf lOOGew.-Teileder NCO-Komponente eingesetzt werden. Es hat sich dabei gezeigt, daß die zur Erzielung vollständiger NCO/NH2-Umwandlungen notwendige minimale Lösungsmittelmenge von der Reaktionstemperatur abhängig ist. Je höher die Reaktionstemperatur ist, desto geringer kann die Lösungsmittelmenge d) gehalten werden. Die notwendige Wassermenge (bezogen auf NCO) bleibt hiervon weitgehend unberührt.Considering the necessary, absolute amount of water and the more favorable solvent / water ratio, the solvent is such that> 10 parts by weight, preferably> 100 parts and more preferably up to 10 parts by weight of solvent d) per 10 parts by weight of the NCO Component can be used. It has been shown that the minimum amount of solvent necessary to achieve complete NCO / NH 2 conversions depends on the reaction temperature. The higher the reaction temperature, the lower the amount of solvent d) can be maintained. The necessary amount of water (relative to NCO) remains largely unaffected.
Gegebenenfalls können zur Ermittlung des jeweils optimalen Verhältnisses von NCO-Äquivalenten, Wasser und Lösungsmittel d) für eine bestimmte NCO-Komponente c) innerhalb des angegebenen allgemeinen Rahmens einige Versuche durchgeführt werden.Optionally, in order to determine the optimum ratio of NCO equivalents, water and solvent d) for a particular NCO component c), a few experiments may be carried out within the given general scope.
Als Komponente c) können basische, keine NCO-reaktiven Gruppen enthaltende und/oder Metall-Katalysatoren eingesetzt werden. Als solche werden solche Verbindungen angesehen, die in der Lage sind, die Produkt-NH-Zahl der Amine, so wie sie ohne Verwendung von Katalysatoren erhalten wird, anzuheben.As component c) basic, no NCO-reactive groups-containing and / or metal catalysts can be used. As such, those compounds are considered which are capable of raising the product NH of the amines as obtained without the use of catalysts.
Die verwendeten Katalysatoren können fest oder flüssig sein, müssen jedoch im Reaktionsgemisch eine ausreichende, bevorzugt vollständige, Löslichkeit besitzen. Bezogen auf 100Gew.-% der Isocyanatkomponente werden sie im allgemeinen zu 0,00005-1 Gew.-%, eingesetzt. Für die einzelnen Katalysatortypen gelten dabei verschiedene, bevorzugte Mengenbereiche, wie sie in den Ansprüchen und in der Beschreibung aufgezählt sind. Die Menge an notwendigem Katalysator ist auch abhängig vom Lösungsmittel/Wasser-Verhältnis. Bei einem ermittelten optimalen Lösungsmittel/Wasser-Verhältnis ist der Katalysatorbedarf am geringsten, jedoch ist immer noch eine überraschend geringe Menge Katalysator nötig, um möglichst hohe NCO/NH2-Konversionsraten zu erzielen. Durch eine erhöhte Katalysatormenge kann andererseits ein nicht ganz optimiertes Wasser/ Lösungsmittelverhältnis auch gute Ergebnisse bringen. Die Menge an zur vollständigen Umwandlung von NCO-in NH2-Gruppen notwendigem Katalysator ist auch von der Reaktionstemperatur abhängig. Es zeigte sich, daß diese Menge bei niedriger Temperatur, z. B. 450C, zweckmäßig höher gewählt werden sollte, als bei höherer Reaktionstemperatur, z. B. bei 100°C. Bei gegebener Katalysatormenge und unvollständiger Aminausbeute kann man diese durch Erhöhung der Reaktionstemperatur steigernThe catalysts used may be solid or liquid but must have sufficient, preferably complete, solubility in the reaction mixture. Based on 100% by weight of the isocyanate component, they are generally used at 0.00005-1% by weight. For the individual catalyst types, different, preferred quantitative ranges apply, as listed in the claims and in the description. The amount of catalyst required is also dependent on the solvent / water ratio. With a determined optimum solvent / water ratio, the catalyst requirement is the lowest, but still a surprisingly small amount of catalyst is needed to achieve the highest possible NCO / NH 2 conversion rates. By an increased amount of catalyst, on the other hand, a not completely optimized water / solvent ratio can also bring good results. The amount of catalyst necessary for complete conversion of NCO to NH 2 groups is also dependent on the reaction temperature. It was found that this amount at low temperature, z. B. 45 0 C, should be chosen appropriately higher than at higher reaction temperature, for. At 100 ° C. For a given amount of catalyst and incomplete amine yield, these can be increased by increasing the reaction temperature
Als Katalysatoren c) können eingesetzt werden: As catalysts c) can be used:
1. Basische, keine NCO-reaktiven Gruppen enthaltende anorganische und organische Salze und bevorzugt Hydroxide.1. Basic, non-NCO-reactive groups containing inorganic and organic salts and preferably hydroxides.
Als solche werden Salze starker organischer oder anorganischer Basen mit schwachen anorganischen oder organischen Säuren, die in Wasser eine alkalische Reaktion geben, aufgefaßt. Es wurden insbesondere eingesetzt:As such, salts of strong organic or inorganic bases with weak inorganic or organic acids which give an alkaline reaction in water are considered. In particular:
Hydroxide von Alkali- und Erdalkalimetallen sowie Tetraalkylammoniumhydroxide, insbesondere NaOH und KOH, ferner lösliche Aluminate wie z. B. Na-Aluminat,Hydroxides of alkali and alkaline earth metals and tetraalkylammonium, in particular NaOH and KOH, further soluble aluminates such. B. Na-aluminate,
Carbonate von Alkalimetallen, insbesondere Soda und Pottasche,Carbonates of alkali metals, in particular soda and potash,
Hydrogencarbonate von Alkalimetallen, insbesondere Natrium- und Kaliumhydrogencarbonat, Alkali- und Erdalkalisalze von Mono- und Polycarbonsäuren, die keine NCO-reaktiven Gruppen enthalten, vorzugsweise Salze von aliphatischen Monocarbonsäuren mit bis zu 18C-Atomen, z. B. Natriumformiat, Natriumacetat, Kaliumoctoat oder Kaliumstearat.Hydrogen carbonates of alkali metals, in particular sodium and potassium bicarbonate, alkali metal and alkaline earth metal salts of mono- and polycarboxylic acids containing no NCO-reactive groups, preferably salts of aliphatic monocarboxylic acids having up to 18C atoms, for. Sodium formate, sodium acetate, potassium octoate or potassium stearate.
Alkalisalze von gegebenenfalls mit nicht NCO-reaktiven Gruppen substituierten Phenolen und Thiophenolen, lösliche Alkali- und Erdalkalisalze schwacher, vorzugsweise anorganischer Säuren wie Cyansäure, lsocyansäure,Thiocyansäure, Isothiocyansäure, Kieselsäure, Phosphor-Ill- bis -V-Säuren, Cyanwasserstoffsäure, Stickstoffwasserstoffsäure etc., Alkalimetallmercaptide und Sulfide bzw. Hydrogen(poly)sulfide,Alkali salts of optionally substituted with non-NCO-reactive groups phenols and thiophenols, soluble alkali and alkaline earth salts weak, preferably inorganic acids such as cyanic acid, isocyanic acid, thiocyanic acid, isothiocyanic acid, silicic acid, phosphorus-bis-V-acids, hydrocyanic acid, hydrazoic acid, etc. , Alkali metal mercaptides and sulfides or hydrogen (poly) sulfides,
ß-Diketon-Verbindungen wie die Na-, K-, Mg-acetylacetonate und Acetoacetate.ß-diketone compounds such as the Na-, K-, Mg-acetylacetonate and acetoacetate.
2. Tertiäre Amine2. Tertiary amines
Als tertiäre Amine werden vorzugsweise solche aliphatischer oder cycloaliphatischer Struktur eingesetzt, wobei auch Gemische verschiedener tertiärer Amine eingesetzt werden können.As tertiary amines, preferably those aliphatic or cycloaliphatic structure are used, wherein mixtures of different tertiary amines can be used.
Beispiele sind z. B. meist nicht vollständig wasserlösliche Vertreter wie die Trialkylamine, z. B. Trimethylamin, Triethylamin, Tripropylamin, Triisopropylamin, Dimethyl-n-propylamin, Tri-n-butylamin, Tri-isobutylamin, Tri-iso-pentylamin, Dimethylbutylamin, Triamylamin, Trioctylhexylamin, Dodecyldimethylamin, Dimethylcyclohexylamin, Dibutylcyclohexylamin, Dicyclohexylethylamin, Tetramethyl-1,3-butandiamin, aber auch tertiäre Amine mit einer araliphatischen Gruppe wie Dimethylbenzylamin, Diethyl-benzylamin, a-Methylbenzyl-dimethylamin.Examples are z. B. usually not completely water-soluble representatives such as the trialkylamines, z. B. trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, triisopropylamine, dimethyl-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-isobutylamine, tri-iso-pentylamine, dimethylbutylamine, triamylamine, trioctylhexylamine, dodecyldimethylamine, dimethylcyclohexylamine, dibutylcyclohexylamine, dicyclohexylethylamine, tetramethyl-1, 3-butanediamine, but also tertiary amines with an araliphatic group such as dimethylbenzylamine, diethyl-benzylamine, a-methylbenzyl-dimethylamine.
Bevorzugt sind Trialkylamine mit insgesamt 6 bis 15C-Atomen in allen Alkylresten, z. B. Triethylamin bis Triamylamin bzw. Dimethylcyclohexylamin.Preference is given to trialkylamines having a total of 6 to 15C atoms in all alkyl radicals, for. As triethylamine to triamylamine or dimethylcyclohexylamine.
Gut geeignete tertiäre Amine sind neben den Trialkylaminen solche Amine, welche insbesondere in ß-Stellung zur tertiären Gruppe eine weitere tertiäre Amino- oder eine Ethergruppe aufweisen. Beispiele sind Dialkylamino-alkyl-ether oder Bisdialkylaminoalkylether (US-PS 3330782, DE-B 1030558), z. B. Dimethyl-(2-ethoxyethyl)-amin, Diethyl-(2-methoxypropyl)-amin, Bis-[2-dimethylaminoethyl]-ether, Bis-[2-diethylaminoethyl]-ether, Bis-[2-diethylaminoisopropyl]-ether, 1 -Ethoxy-2--dimethylaminoethoxyethan, N-Methyl-morpholin, N-Ethyl-morpholin, N-Butyl-morpholin, ferner permethylierte Polyalkylendiamine wie Tetramethylethylendiamin, Tetramethyl-1,2-propylendiamin, Pentamethyldiethylentriamin, Hexamethyl-triethylen-tetramin und höhere permethylierte Homologe (DE-A 2624527 und -528), ferner Diethylaminoethylpiperidin, 1,4-Diaza-(2,2,2)-bicyclooctan, N,N'-Dimethylpiperazin, Ν,Ν'-Diethylpiperazin, N-Methyl-N'-dimethylaminoethylpiperazin, Ν,Ν'-Bis-dimethylaminoethyl-piperazin, Ν,Ν'-Bis-dimethylaminopropylpiperazin und andere, in der DE-A 2636787 zitierte Bis-dialkylaminoalkyl-piperazine.Highly suitable tertiary amines, in addition to the trialkylamines, are those amines which, in particular in the β-position to the tertiary group, have a further tertiary amino or an ether group. Examples are dialkylamino-alkyl ethers or bis-dialkylaminoalkyl ethers (US Pat. No. 3,330,782, DE-B 1030558), eg. Dimethyl (2-ethoxyethyl) amine, diethyl (2-methoxypropyl) amine, bis [2-dimethylaminoethyl] ether, bis [2-diethylaminoethyl] ether, bis [2-diethylaminoisopropyl] - ethers, 1-ethoxy-2-dimethylaminoethoxyethane, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, N-butylmorpholine, furthermore permethylated polyalkylenediamines such as tetramethylethylenediamine, tetramethyl-1,2-propylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, hexamethyltriethylenetetramine and higher permethylated homologs (DE-A 2624527 and -528), furthermore diethylaminoethylpiperidine, 1,4-diaza- (2,2,2) -bicyclooctane, N, N'-dimethylpiperazine, Ν, Ν'-diethylpiperazine, N-methyl -N'-dimethylaminoethylpiperazine, Ν, Ν'-bis-dimethylaminoethyl-piperazine, Ν, Ν'-bis-dimethylaminopropylpiperazine and other bis-dialkylaminoalkyl-piperazines cited in DE-A 2636787.
Bevorzugt aus dieser Gruppe sind die wasserlöslichen Verbindungen wie Tetramethylendiamin, permethyliertes Diethylentriamin, N-Methylmorpholin, Bis-2-dimethylaminoethyl-ether und N-Methylpiperidin.Preferred from this group are the water-soluble compounds such as tetramethylenediamine, permethylated diethylenetriamine, N-methylmorpholine, bis-2-dimethylaminoethyl ether and N-methylpiperidine.
Einsetzen lassen sich auch acylierte tertiäre Aminderivate, wie z. B. i-Dimethylamino-3-formylaminopropan, N-(2-DimethylaminoethyO-propionamid, N-(2-Diethylaminoethyl)benzamid, sowie andere Amidgruppen (vorzugsweise Formamidgruppen) enthaltende tertiäre Amine gemäß DE-A 2523633 und 2732292.Can also be used acylated tertiary amine derivatives, such as. B. i-dimethylamino-3-formylaminopropan, N- (2-DimethylaminoethyO-propionamide, N- (2-diethylaminoethyl) benzamide, and other amide groups (preferably formamide groups) containing tertiary amines according to DE-A 2523633 and 2732292.
Wirksam sind auch tertiäre Amine vom Pyridintyp und tertiäre Amine mit mindestens einem, an das N-Atom gebundenen aromatischen Rest, ζ. B. Dimethylanilin.Also active are tertiary amines of the pyridine type and tertiary amines having at least one aromatic radical attached to the N atom, ζ. B. dimethylaniline.
Insoweit es sich nicht um wasserlösliche tertiäre Amine handelt, soll ihr Siedepunkt zweckmäßig unter 2500C, bevorzugt unter 2000C, liegen.Insofar as it is not water-soluble tertiary amines, their boiling point should advantageously below 250 0 C, preferably below 200 0 C, are.
3. Metallkatalysatoren3. Metal catalysts
Als Verbindungen c) können auch die aus der Literatur für die Katalyse der Isocyanatchemie bekannten mehrwertigen Metallverbindungen im erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden. Es handelt sich hier bevorzugt um Verbindungen des Zinns, Zinks oder Bleis, beispielsweise seien Dibutylzinndilaurat, Zinnoctoat, Zinkacetylacetonat oder Bleioctoat genannt; insgesamt sind.sie weniger bevorzugt.As compounds c) it is also possible to use the polyvalent metal compounds known from the literature for the catalysis of isocyanate chemistry in the process according to the invention. These are preferably compounds of tin, zinc or lead, for example dibutyltin dilaurate, tin octoate, zinc acetylacetonate or lead octoate; Overall, they are less preferred.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren sind technisch leicht zugängliche, wohlfeile Katalysatoren, die gegebenenfalls abgetrennt und wiederverwendet werden können, in der bevorzugten Ausführungsform jedoch im Produkt verbleiben. Falls aus bestimmten Gründen notwendig, ein völlig Katalysator-freies Produkt zu erhalten, so ist es auch möglich, ohne basischen und/oder Metall-Katalysator zu arbeiten, wenn die Bedingungen a) bis c), besonders aber auch das optimale Verhältnis von Lösungsmittel d) zu Wasser und gleichzeitig das Verhältnis von Wasser zu NCO eingehalten wird, welches in einem Vorversuch ermittelt werden kann, und wenn bei vergleichsweise hohen Temperaturen innerhalb der nachstehendThe catalysts to be used according to the invention are industrially readily available, inexpensive catalysts which may optionally be separated off and reused, but remain in the product in the preferred embodiment. If, for certain reasons, it is necessary to obtain a completely catalyst-free product, it is also possible to work without basic and / or metal catalyst if conditions a) to c), but especially also the optimum ratio of solvent d ) to water and at the same time the ratio of water to NCO is maintained, which can be determined in a preliminary experiment, and if at comparatively high temperatures within the below
-α- »ο σ is -α- »ο σ is
genannten Temperaturbereiche, d. h. vorzugsweise oberhalb 80-1000C gearbeitet wird. Bevorzugt wird jedoch immer in Anwesenheit von Katalysatoren, bevorzugt basischen Katalysatoren wenn auch äußerst geringen Mengen an Katalysatoren, gearbeitet.said temperature ranges, ie preferably above 80-100 0 C is worked. However, preference is always given to working in the presence of catalysts, preferably basic catalysts, even if extremely small amounts of catalysts are used.
Als Lösungsmittel-Komponente d) werdenAs the solvent component d)
d 1) zumindest teilweise, bevorzugt vollständig wassermischbäre oder wasserlösliche aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische Carbonsäureamide mit 1-10C-Atomen im Säureanteil, wie Dialkylamideoder N-substituierte Lactame, z.B.d 1) at least partially, preferably completely, water-miscible or water-soluble aromatic, aliphatic or cycloaliphatic carboxylic acid amides having 1-10C atoms in the acid moiety, such as dialkylamides or N-substituted lactams, e.g.
Dimethylformamid (DMF), Formamid, Diethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylpropionsäureamid, Benzoesäuredimethylamid, N-Methylpyrrolidon eingesetzt. Bevorzugt sind Carbonsäure-dialkylamide, insbesondere Dimethylformamid.Dimethylformamide (DMF), formamide, diethylformamide, dimethylacetamide, dimethylpropionamide, Benzoesäuredimethylamid, N-methylpyrrolidone used. Preference is given to carboxylic acid dialkylamides, in particular dimethylformamide.
Komponente d) kann bis zu 75Gew.-% anderer aprotisch-dipolarer Lösungsmittel enthalten:Component d) may contain up to 75% by weight of other aprotic dipolar solvents:
d2) wasserlösliche, tetraalkylierte aliphatische Harnstoffe mit 4 bis 12 C-Atomen, ζ. B. Tetramethylharnstoff oder Tetraethylharnstoff,d2) water-soluble, tetraalkylated aliphatic ureas having 4 to 12 C atoms, ζ. Tetramethylurea or tetraethylurea,
d3) wasserlösliche, aliphatische oder cyloaliphatische Sulfone oder Sulfoxide mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, z.B.d3) water-soluble, aliphatic or cycloaliphatic sulfones or sulfoxides of 2 to 10 carbon atoms, e.g.
Tetramethylsulfon oder Dimethylsulfoxid;Tetramethylsulfone or dimethylsulfoxide;
d4) wasserlösliche, aliphatische oder cycloaliphatische Phosphorsäureamide, z.B. Hexamethylphosphorsäuretriamid.d4) water-soluble, aliphatic or cycloaliphatic phosphoric acid amides, e.g. Hexamethylphosphoramide.
Die Lösungsmittel d2)-d4) können auch in beliebigen Mischungsverhältnissen zueinander eingesetzt werden. Unter den genannten Lösungsmitteln d2)-d 4) werden solche bevorzugt, welche bei Normaldruck zwischen 56 und 250°C, vorzugsweise 64 bis 1650C, sieden, da sich hierbei die Aufarbeitung vereinfacht.The solvents d2) -d4) can also be used in any mixing ratios to each other. Among the solvents mentioned d2) -d 4), preferred are those which at atmospheric pressure from 56 to 250 ° C, preferably 64-165 0 C, boil, since this simplifies the work-up.
Eine Mitverwendung von nicht vollständig mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln, z.B. Propionitril, Methylethylketon, Ethylacetat oder Kohlenwasserstoffen ist in untergeordneten Mengen möglich, aber nicht bevorzugt. Bevorzugt wird alleinig und ausschließlich DMF als Lösungsmittel verwendet.Co-use of incompletely water-miscible solvents, e.g. Propionitrile, methyl ethyl ketone, ethyl acetate or hydrocarbons is possible in minor amounts, but not preferred. Preferably, solely and exclusively DMF is used as the solvent.
Für die Mengen (insbesondere die Obergrenzen) an einzusetzenden Lösungsmitteln d) gelten folgende Randbedingungen des Verfahrens:For the quantities (in particular the upper limits) of solvents to be used d) the following boundary conditions of the method apply:
1. Pro 100Gew.-% NCO-Verbindung a) sollen in der Hydrolyse-Reaktionsmischung > 10, bevorzugt 100-1 000Gew.-% d) verwendet werden.1. Per 100% by weight of NCO compound a) should be used in the hydrolysis reaction mixture> 10, preferably 100-1000 wt .-% d).
2. Es muß soviel Wasser b) und gegebenenfalls Lösungsmittel d) verwendet werden, daß eine im wesentlichen homogene (höchstens schwach trübe) oder vorzugsweise eine homogene, klare Lösung mit der NCO-Verbindung bei den Reaktionstemperaturen gebildet wird; besonders bevorzugt soviel Wasser, daß eine bei allen Verfahrenstemperaturen einphasige Mischung entsteht, jedoch immer unter Beachtung des oben Gesagten über das Verhältnis von Lösungsmittel (DMF):Wasser und das von WasserNCO-Komponente a).2. It must be used as much water b) and optionally solvent d) that a substantially homogeneous (at most slightly turbid) or preferably a homogeneous, clear solution with the NCO compound is formed at the reaction temperatures; more preferably so much water that a single-phase mixture is formed at all process temperatures, but always in compliance with the above-mentioned about the ratio of solvent (DMF): water and that of water-NCO component a).
Die katalytisch wirkenden Verbindungen werden im allgemeinen den Lösungsmitteln und Wasser zugesetzt. Die Zugabe zur Isocyanatgruppenhaltigen Verbindung ist u. U. möglich, aber nicht bevorzugt.The catalytically active compounds are generally added to the solvents and water. The addition to the isocyanate group-containing compound is u. U. possible, but not preferred.
Zur Hydrolyse der NCO-Verbindung zu Polyaminen mit hinreichend hoher Aminzahl (holier Konversionsrate) ist es günstig, eine Konzentration der NCO-Verbindung von >75, vorzugsweise > 55 Gew.-% in der Reaktionsmischung aufrechtzuerhalten..For hydrolysis of the NCO compound to polyamines having a sufficiently high amine number (holier conversion rate), it is advantageous to maintain a concentration of the NCO compound of> 75, preferably> 55 wt .-% in the reaction mixture.
Eine Grenze der Verdünnung ergibt sich praktisch aus der Wirtschaftlichkeit beider Aufarbeitung; sie dürfte in der Praxis etwa bei 3%iger Lösung liegen.A limit of the dilution results practically from the economy of both workup; In practice, it should be around 3% solution.
Es ist dabei aber unter Beachtung der oben genannten Beziehungen zwischen Wasser-, Lösungsmittel und Isocyanat-Mengen mindestens so viel Lösungsmittel d) mitzuverwenden, daß eine weitgehend homogene, vorzugsweise vollständige homogene Reaktionsmischung verbleibt.However, taking into account the abovementioned relationships between amounts of water, solvent and isocyanate, it is necessary to use at least as much solvent d) as possible to leave a substantially homogeneous, preferably complete, homogeneous reaction mixture.
In einer weiteren Ausführungsform können der Reaktionsmischung auch „Η-aktive Gruppen" enthaltende Verbindungen e) mit zwei oder mehreren Hydroxy-, Amino- und/oder Thiolgruppen beigemischt werden. Diese Verbindungen wurden bereits als Aufbaukomponenten der im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren NCO-Verbindungen genannt, besonders bevorzugt sind difunktionelle bis gegebenenfalls tetrafunktionelle Verbindungen des Molekulargewichts 62-2000, insbesondere solche mit mindestens 2 primären Hydroxygruppen, z. B. Ethandiol,Butandiol,Propandiol,Polyethylenglykole,Trimethylolpropan oder ähnliche. Selbstverständlich können auch Verbindungen mit verschiedenen „Η-aktiven Gruppen" verwendet werden, z. B.In a further embodiment, it is also possible to admix "Η-active group-containing" compounds e) having two or more hydroxyl, amino and / or thiol groups to the reaction mixture, These compounds have already been mentioned as synthesis components of the NCO compounds which can be used in the process according to the invention. Particular preference is given to difunctional to optionally tetrafunctional compounds having a molecular weight of 62-2000, in particular those containing at least 2 primary hydroxyl groups, for example ethanediol, butanediol, propanediol, polyethylene glycols, trimethylolpropane or the like It is of course also possible to use compounds having different "Η-active groups". be used, for. B.
Aminoalkanole.Aminoalkanols.
Verbindungen, die nur eine Η-aktive Gruppe aufweisen, ζ. Β. Methanol, Ethanol, Cyclohexanol, Cyclohexylamin, Anilin, asymmetrisches Dimethylhydrazin, können als monofunktionelle Kettenabbrecher mitverwendet werden.Compounds that have only one Η-active group, ζ. Β. Methanol, ethanol, cyclohexanol, cyclohexylamine, aniline, asymmetric dimethylhydrazine, can be used as monofunctional chain terminators.
Als Nebenreaktion im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Vorverlängerung auftreten, d.h. Isocyanat und bereits gebildetes Amin reagieren unter Kettenverknüpfung zu Harnstoffen. Diese Nebenreaktion läßt sich durch Arbeiten in verdünnter Lösung, .der Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatoren c) und Lösungsmitteln d) und der Einhaltung relativ hoher Reaktionstemperaturen, z. B. 80 bis 13O0C, weitgehend zurückdrängen. Zwar ist ermöglichst geringes Ausmaß dieser Nebenreaktionen erwünscht, aus ökonomischen Gründen kann aber auch ein gewisser Grad an Vorverlängerung in Kauf genommen werden.As a side reaction in the process according to the invention, the pre-extension can occur, ie isocyanate and already formed amine react under chain linkage to ureas. This side reaction can be achieved by working in dilute solution, .the use of the catalysts of the invention c) and solvents d) and the maintenance of relatively high reaction temperatures, eg. B. 80 to 13O 0 C, largely suppress. Although the smallest possible extent of these side reactions is desired, but for economic reasons, a certain degree of Vorverlängerung can be accepted.
Die erfindungsgemäße Methode erlaubt jedoch bei ausreichender Beachtung der Verfahrensparameter eine praktisch vollständige Umwandlung von NCO- in NH2-Gruppen.However, the method according to the invention allows, with sufficient attention to the process parameters, a virtually complete conversion of NCO into NH 2 groups.
Die erfindungsgemäße Reaktion wird bevorzugt in homogener Phase durchgeführt. Durch ein geringfügiges Überdosieren der Wassermenge oder der Menge der NCO-Verbindung kann gegebenenfalls vorübergehend eine leichte Trübung der Reaktionsmischung erhalten werden, da die Ausgangsstoffe nicht mehr vollständig gelöst sind.The reaction according to the invention is preferably carried out in a homogeneous phase. By slightly overdosing the amount of water or the amount of NCO compound may optionally temporarily be obtained a slight turbidity of the reaction mixture, since the starting materials are no longer completely dissolved.
Eine durch übermäßige Wasserzugabe unter Ausfällung des NCO-Prepolymers erhaltene Mehrphasigkeit ergibt jedoch unzureichende Produkte. Durch einige wenige Vorversuche lassen sich die von den Ausgangsverbindungen abhängigen optimalen Mischungsverhältnisse zur Erreichung homogener Mischungen unter Beachtung der Verhältnisse zwischen a), b), c) und d) ermitteln.However, a polyphase obtained by excess addition of water to precipitate the NCO prepolymer gives insufficient products. By means of a few preliminary experiments, the optimum mixing ratios dependent on the starting compounds can be determined in order to obtain homogeneous mixtures, taking into account the ratios between a), b), c) and d).
Wie bereits ausgeführt, kann die Reaktion bei Temperaturen von 20 bis 2100C durchgeführt werden. Bevorzugt wird jedoch bei Temperaturen von 40 bis 1500C, insbesondere von 80 bis 1300C gearbeitet, da hierbei die besten Raum/Zeit-Ausbeuten bei gleichzeitig hoher Löslichkeit und überraschenderweise geringster Harnstoff-Verlängerung erreicht werden. Unter besonderen Umständen kann es auch notwendig werden, die Reaktion unter Druck durchzuführen, um ausreichend hohe Temperaturen zu erhalten.As already stated, the reaction can be carried out at temperatures of 20 to 210 0 C. Preferably, however, at temperatures of 40 to 150 0 C, in particular from 80 to 130 0 C worked, since in this case the best space / time yields are achieved with high solubility and surprisingly least urea extension. In special circumstances, it may also be necessary to carry out the reaction under pressure in order to obtain sufficiently high temperatures.
Das Einsetzen der Reaktion ist durch die fast spontane Abspaltung von CO2 zu erkennen, die auch bereits bei niedrigen Temperaturen, z. B. 1O0C, beobachtbar ist. Es ist jedoch erheblich günstiger, erfindungsgemäß beiden angegebenen höheren Temperaturen zu arbeiten, um die Harnstoffbildung zurückzudrängen. Wichtig ist, daß für eine sehr gute und schnelle Durchmischung unter homogener Lösung der Reaktanten gesorgt wird, was im wesentlichen durch die Verwendung der Lösungsmittel sichergestellt werden muß. In gleicher Richtung wirkt auch die Viskositätsverminderung bei Anwendung der höheren Reaktionstemperaturbereiche. Die Reaktion kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden.The onset of the reaction can be recognized by the almost spontaneous elimination of CO 2 , which is already at low temperatures, eg. B. 1O 0 C, is observable. However, it is much cheaper to work according to the invention at both higher temperatures indicated in order to suppress urea formation. It is important that a very good and rapid mixing is provided under homogeneous solution of the reactants, which must be ensured substantially by the use of solvents. In the same direction, the viscosity reduction acts when using the higher reaction temperature ranges. The reaction may be carried out batchwise or continuously.
Zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Ausführungsform gilt das in DE OS 3 223 397, S. 32, Z. 20—S. 35, Z. 10 Offenbarte.For the continuous or discontinuous embodiment, the in DE OS 3 223 397, p. 32, Z. 20-S applies. 35, Z. 10 Revealed.
Auch die Aufarbeitung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches geschieht gewöhnlich destillativ, extraktiv oder über eine Phasentrennung oder mit einer Kombination dieser Methoden.The workup can also be continuous or discontinuous. The workup of the reaction mixture is usually carried out by distillation, extractive or via a phase separation or a combination of these methods.
Das Extraktionsverfahren gegebenenfalls nach Verdünnung mit Wasser kann mit wasserunlöslichen Lösungsmitteln wie Methylenchlorid oder Chlorbenzol durchgeführt werden.The extraction process, optionally after dilution with water, can be carried out with water-insoluble solvents, such as methylene chloride or chlorobenzene.
Eine Phasentrennung des Reaktionsgemisches durch Abkühlung tritt in manchen Fällen ein, wenn die Hydrolyse bei relativ hohen Temperaturen und in Gegenwart von relativ viel Wasser an der Grenze der Löslichkeit vorgenommen wurde. Die Phasentrennung kann durch Zusatz von Wasser verbessert oder auch erst erreicht werden. Man trennt die wäßrige, gegebenenfalls Lösungsmittel und zumeist den Katalysator enthaltende Phase von der Polyaminphase ab.A phase separation of the reaction mixture by cooling occurs in some cases when the hydrolysis was carried out at relatively high temperatures and in the presence of relatively high water at the limit of solubility. The phase separation can be improved or even achieved by the addition of water. The aqueous, optionally solvent-containing and usually catalyst-containing phase is separated off from the polyamine phase.
Die wäßrige Phase kann dann meistens direkt wiederverwendet werden.The aqueous phase can then be reused mostly directly.
Die Polyaminphase enthält neben dem Polyamin gegebenenfalls Restmengen des Katalysators, gegebenenfalls etwas Wasser, sowie evtl. Lösungsmittel d), welche destillativ, gegebenenfalls unter Anlegen eines Vakuum oder über eine Dünnschichtdestillation, möglichst vollständig entfernt werden.The polyamine phase contains in addition to the polyamine optionally residual amounts of the catalyst, optionally some water, and possibly solvent d), which are removed as completely as possible by distillation, optionally under application of a vacuum or by thin film distillation.
Enthält die NCO-Gruppen-haltige Verbindung — bedingt durch ihre Herstellung — noch freies, d.h. monomeres Isocyanat, so kann u.U. das hieraus entstehende monomere Amin bei der Aufarbeitung durch Phasentrennung sich in der Wasser/ Lösungsmittelphase stark anreichern. Das durch diese einfache Aufarbeitung erhaltene Polyamin ist dann praktisch monomerenfrei. Es kann sich dann aber empfehlen, die Lösungsmittelphase durch Aufarbeitung von monomerem Amin weitgehend zu befreien, bevor sie wiederverwendet wird.Contains the NCO group-containing compound - due to their production - still free, i. monomeric isocyanate, so u.U. the resulting monomeric amine in the workup by phase separation strongly accumulate in the water / solvent phase. The polyamine obtained by this simple workup is then virtually free of monomers. However, it may then be advisable to largely free the solvent phase by working up of monomeric amine before it is reused.
Bevorzugte Aufarbeitungsform:Preferred refurbishment:
Bevorzugt erfolgt die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches ohne Phasentrennung so, daß nach Beendigung der Reaktion (keine C02-Entwicklung mehr zu beobachten) das Lösungsmittel bzw. Lösungsmittel/Wasser-Gemisch, bevorzugt unter Anwendung von Vakuum, z. B. 1-700 Torr, abdestilliert wird, wobei zur Entfernung flüchtiger Reste noch höheres Vakuum, z. B. 0,001-1 Torr, angelegt werden kann. Ein Temperaturbereich von anfangs ca. 60-100°C, später 80-1000C, hat sich hierbei bewährt. Das abdestillierte Lösungsmittel kann, gegebenenfalls mehrmals, wiederverwendet werden.Preferably, the work-up of the reaction mixture without phase separation is carried out so that after completion of the reaction (no more CO 2 evolution observed), the solvent or solvent / water mixture, preferably using vacuum, for. B. 1-700 torr, is distilled off, to remove volatile residues even higher vacuum, z. B. 0.001-1 torr, can be applied. A temperature range of initially about 60-100 ° C, later 80-100 0 C, has proven itself here. The distilled off solvent can be reused, if necessary several times.
Die nach der Aufarbeitung erfindungsgemäß erhaltenen Polyamine stellen im allgemeinen farblose bis schwach gefärbte, mittelviskose bis hochviskose und gegebenenfalls höherschmelzende Produkte mit den bereits angegebenen Aminogruppengehalten dar. Diese Polyamine weisen entsprechend ihren Ausgangsstoffen ferner Urethan- und/oder Harnstoff- und/oder Uretdion-und/oder Isocyanurat-und/oder Biuretgruppen und/oder Uretonimingruppen, sowie gegebenenfalls Ether- und/oder Acetal- und/oder Carbonat- und/oder Ester- und/oderThioether- und/oder Dialkylsiloxangruppen und/oder die Reste von Polybutadienen auf, wie sie bereits in den NCO-Verbindungen vorgelegen haben. Durch Nebenreaktionen können jedoch auch zusätzliche Bindungen entstehen, z. B. Harnstoffgruppen aus bereits verseiften Anteilen und noch verbliebenen NCO-Gruppen während der Hydrolysereaktion. Die Menge der in den Polyaminen enthaltenen primären aromatischen Aminogruppen entspricht maximal der Menge der NCO-Gruppen in den NCO-Verbindungen, also etwa 0,19 bis 15,23Gew.-% NH2 (bei 0,5 bis 40Gew.-% NCO), bevorzugt 0,46 bis 9,52 Gew.-% NH2 (bei 1,2 bis 25Gew.-% NCO) und besonders bevorzugt 0,58 bis 3,81 Gew.-% NH2 (bei 1,5 bis 10Gew.-% NCO).The polyamines obtained according to the invention after working up are generally colorless to pale-colored, medium-viscosity to highly viscous and optionally higher melting products with the amino groups already indicated. These polyamines also have according to their starting materials urethane and / or urea and / or uretdione and / or isocyanurate and / or biuret groups and / or uretonimine groups, and optionally ether and / or acetal and / or carbonate and / or ester and / or thioether and / or dialkylsiloxane groups and / or the radicals of polybutadienes, such as already existed in the NCO compounds. By side reactions, however, additional bonds can arise, for. B. urea groups from already saponified shares and remaining NCO groups during the hydrolysis reaction. The amount of the primary aromatic amino groups contained in the polyamines corresponds at most to the amount of NCO groups in the NCO compounds, that is about 0.19 to 15.23% by weight of NH 2 (at 0.5 to 40% by weight of NCO). , preferably 0.46 to 9.52 wt .-% NH 2 (at 1.2 to 25 wt .-% NCO) and particularly preferably 0.58 to 3.81 wt .-% NH 2 (at 1.5 to 10Gew .-% NCO).
Die erfindungsgemäß erhaltenen, bevorzugt aromatischen Polyamine werden wegen ihres niedrigen Dampfdruckes vorzugsweise als Reaktionspartner für gegebenenfalls blockierte Polyisocyanate bei der Herstellung von Polyurethanen (Polyurethanharnstoffen), gegebenenfalls zellhaltigen Polyurethankunststoffen oder Polyurethanschaumstoffen eingesetzt, wobei sie gegebenenfalls auch mit anderen niedermolekularen (Molekulargewicht 32 bis 399) und/oder höhermolekularen (Molekulargewicht 400 bis ca. 12000) Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen kombiniert werden können.Because of their low vapor pressure, the preferably aromatic polyamines obtained according to the invention are preferably used as reactants for optionally blocked polyisocyanates in the preparation of polyurethanes (polyurethane ureas), optionally cell-containing polyurethane plastics or polyurethane foams, optionally also with other low molecular weight (molecular weight 32 to 399) and / or or higher molecular weight (molecular weight 400 to about 12000) compounds with isocyanate-reactive groups can be combined.
Geeignete Ausgangskomponenten für die an sich bekannte Herstellung von Polyurethankunststoffen werden oben im Zusammenhang mitderPrepolymerherstellung bzw. auch in DE-A 2302564, DE-A 2432764 US-PS 3903679) sowie in den DE-A 2639083,2512385,2513815,2550 796,2550797,2550 833,2550 860 und 2550 862 genannt. Dort finden sich auch Hinweise auf bei der Polyurethanherstellung gegebenenfalls mitzuverwendende Hilfs- und Zusatzstoffe.Suitable starting components for the production of polyurethane plastics known per se are described above in connection with the preparation of prepolymers or also in DE-A 2302564, DE-A 2432764 US-PS 3903679) and in DE-A 2639083.2512385,2513815,2550 796,2550797, 2550 833.2550 860 and 2550 862 called. There are also references to in the polyurethane production optionally used auxiliaries and additives.
Verfahren zur Herstellung von Polyurethan(harnstoff)en unter Einsatz der erfindungsgemäß erhaltenen Polyamine ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung: Es können so z.B. Elastomere, Beschichtungen, Fäden in der Applikation aus Schmelzen, Lösungen, Dispersionen oder Reaktivkomponentenmischungen hergestellt werden.A process for the preparation of polyurethane (ureas) using the polyamines obtained according to the invention is likewise provided by the present invention. Elastomers, coatings, threads in the application of melts, solutions, dispersions or reactive component mixtures are produced.
Weitere Verwendungszwecke der erfindungsgemäß hergestellten Polyamine sind z. B. Kupplungskomponenten für Diazofarbstoffe, HärterfürEpoxid-und Phenolharze, sowie alle anderen an sich bekannten Reaktionen von Aminen wie Amid- oder Imidbildung und andere.Further uses of the polyamines according to the invention are z. For example, coupling components for diazo dyes, curing agents for epoxies and phenolic resins, as well as all other known reactions of amines such as amide or imide formation and others.
Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wenn nicht anders vermerkt, sind Mengenangaben als Gewichtsteile bzw. Gew.-% zu verstehen.The following examples serve to illustrate the process according to the invention. Unless otherwise stated, quantities are to be understood as parts by weight or% by weight.
Beispiel 1 (ohne basischen Katalysator)Example 1 (without basic catalyst)
In diesem Beispiel wird ein NCO-Prepolymer mit einem NCO-Gehalt von 3,65% verwendet, hergestellt durch 3stündiges Rühren eines Gemisches aus Polypropylenglykol der OH-Zahl 56 und Toluylen-2,4-diisocyanat im Äquivalent-Verhältnis NCO:OH = 2:1 bei 8O0C.In this example, an NCO prepolymer having an NCO content of 3.65% is used prepared by stirring a mixture of polypropylene glycol of OH number 56 and toluene-2,4-diisocyanate in equivalent ratio NCO: OH = 2 for 3 hours : 1 at 8O 0 C.
Vorgelegt wird ein Gemisch aus 1750 ml Dimethylformamid (DMF) und 50 ml Wasser (DMF/H2O = 33,2:1) und unter Rühren auf 900C erhitzt. Innerhalb von 20 min wird bei dieser Temperatur 500 g des obigen NCO-Prepolymers zugegeben. Nach BeendigungA mixture of 1750 ml of dimethylformamide (DMF) and 50 ml of water (DMF / H 2 O = 33.2: 1) is introduced and heated to 90 ° C. with stirring. Within 20 minutes at this temperature, 500 g of the above NCO prepolymer is added. After completion
der Zugabe wird noch 5 min nachgerührt (rasch abklingende CO2-Entwicklung) und dann durch Anlegen von Vakuum (zuerst 19,5mbar, dann 0,13mbar bei 80 bis 1000C) DMF und Wasser abdestilliertthe addition is stirred for 5 min (rapidly decaying CO 2 evolution) and then distilled off by applying a vacuum (first 19.5mbar, then 0.13mbar at 80 to 100 0 C) DMF and water
NH-Zahl (HCIO4): 31,1 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 31.1 mg KOH / g
Beispiel 2 (Verwendung eines neutralen Elektrolyten)Example 2 (use of a neutral electrolyte)
Vorgelegt wird ein Gemisch aus 1750 ml DMF, 50ml Wasser und 1 g Natriumchlorid. Nach Versuchsdurchführung und Aufarbeitung wie in Beispiel 1 wird eine NH-Zahl (HCIO4) von 31,3mg KOH/g gefunden.A mixture of 1750 ml of DMF, 50 ml of water and 1 g of sodium chloride is introduced. After carrying out the experiment and working up as in Example 1, an NH number (HCIO 4 ) of 31.3 mg KOH / g is found.
Wie Beispiele 1) und 2) zeigen, läßt sich mit DMF/H2O-Gemischen eine Hydrolyse mit relativ gutem Ergebnis durchführen, doch sind die Konversionsraten ohne Katalysator erheblich niedriger als unter Zusatz (selbst geringer) Katalysatormengen —vgl.As examples 1) and 2) show, with DMF / H 2 O mixtures can be carried out hydrolysis with relatively good results, but the conversion rates without catalyst are considerably lower than with addition (even small) amounts of catalyst -vgl.
Beispiels(Vergleichsbeispiel) Example (Comparative Example)
(Verwendung einer Säure als Katalysator) (Use of an acid as a catalyst)
Vorgelegt wird bei 9O0C eine Mischung aus 1750ml DMF, 50 ml Wasser und 1 g Essigsäure. Nach Versuchsdurchführung und Aufarbeitung wie in Beispiel 1 wird ein Produkt mit einer NH-Zahl (HCIO4) von nur 28,4mg KOH/g erhalten.Is presented at 9O 0 C, a mixture of 1750ml DMF, 50 ml of water and 1 g of acetic acid. After carrying out the experiment and working up as in Example 1, a product having an NH number (HCIO 4 ) of only 28.4 mg KOH / g is obtained.
Beispiele 4-6 (Vergleichsbeispiel)Examples 4-6 (Comparative Example)
(Verwendung nicht erfindungsgemäßer Lösungsmittel)(Use of non-inventive solvents)
In diesen Beispielen wird ein NCO-Prepolymer, das identisch wie das Prepolymer aus Beispiel 1 hergestellt wurde, verwendet, das jedoch einen NCO-Gehalt von 3,3% aufweist.In these examples, an NCO prepolymer prepared identically to the prepolymer of Example 1 is used but having an NCO content of 3.3%.
Bei 9O0C bzw. Rückflußtemperatur wird unter Rühren vorgelegt ein Gemisch aus 1,751 Aceton bzw. 1,751 Dioxan bzw. 1,751 Acetonitril, 25ml Wasser und 0,1 g Natriumhydroxid, Versuchsdurchführung und Aufarbeitung wie in Beispiel 1.At 9O 0 C or reflux temperature, a mixture of 1.751 acetone or 1.751 dioxane or 1.751 acetonitrile, 25 ml of water and 0.1 g of sodium hydroxide, carrying out the experiment and working up as in Example 1, is initially introduced with stirring.
NH-Zahlen (HCIO4)NH numbers (HCIO 4 )
bei Verwendung vonwhen using
Aceton: 27,9mg KOH/gAcetone: 27.9 mg KOH / g
Dioxan: 6,85mg KOH/gDioxane: 6.85 mg KOH / g
Acetonitril: 26,9mg KOH/gAcetonitrile: 26.9 mg KOH / g
Es werden — trotz Verwendung alkalischer Katalysatoren — nur unbefriedigende Konversionsrateh NCO in NH2 erzielt (d. h. niedrige NH-Zahlen).Despite the use of alkaline catalysts, only unsatisfactory conversion rates of NCO into NH 2 are achieved (ie low NH numbers).
Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel)Example 7 (comparative example)
(Verwendung eines nicht erfindungsgemäßen Lösungsmittels)(Use of a non-inventive solvent)
Vorgelegt wird bei 9O0C ein Gemisch aus 1 750 ml Methylethylketon, 50 g Wasser und 0,2 g Natriumformiat. Innerhalb von 20 min werden 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 1 zugegeben. Nach Aufarbeitung wie in Beispiel 1 wird ein Produkt mit einer NH-Zahl (HCIO4)VOn 31,5mg KOH/g gehalten. DieOH-Zahl liegt deutlich niedriger als bei Verwendung erfindungsgemäßer Solventien d).Is presented at 9O 0 C, a mixture of 1 750 ml of methyl ethyl ketone, 50 g of water and 0.2 g of sodium formate. Within 20 minutes, 500 g of the NCO prepolymer from Example 1 are added. After working up as in Example 1, a product with an NH number (HCIO 4 ) VOn 31.5mg KOH / g is maintained. The OH number is significantly lower than when using solvents d) according to the invention.
Beispiel 8 (Vergleichsbeispiel)Example 8 (Comparative Example)
Vorgelegt werden bei Rückflußtemperatur 11 Methylethylketon, 15,2 g Dimethylformamid, 30 ml Wasser und 1 g Natriumformiat. Zugegeben werden innerhalb 20min 300g eines NCO-Prepolymers aus Beispiel 1. Nach Aufarbeitung wie in Beispiel 1 wird ein Produkt mit einer NH-Zahl (HCIO4) von 23,9mg KOH/g erhalten.Are introduced at reflux temperature 11 methyl ethyl ketone, 15.2 g of dimethylformamide, 30 ml of water and 1 g of sodium formate. 300 g of an NCO prepolymer from Example 1 are added within 20 minutes. After working up as in Example 1, a product having an NH number (HCIO 4 ) of 23.9 mg KOH / g is obtained.
Beispiele 9-22Examples 9-22
In diesen Beispielen werden die katalytischen Eigenschaften von Natronlauge (NaOH) vorgestellt.In these examples, the catalytic properties of caustic soda (NaOH) are presented.
In diesem Beispiel wird ein Prepolymer des NCO-Gehaltes 3,9%, hergestellt durch 3stündiges Rühren eines Gemisches aus Toluylen-2,4-diisocyanat und einem Polyester der OH-Zahl 56 aus Adipinsäure, Ethylenglykol und Butan-1,4-diol (Mol-Verhältnis EthylenglykohButandiol = 7:3) im NCO:OH-Verhältnis 2:1, verwendet.In this example, a prepolymer of the NCO content is 3.9%, prepared by stirring a mixture of tolylene-2,4-diisocyanate and a polyester of OH number 56 for 3 hours from adipic acid, ethylene glycol and butane-1,4-diol ( Mol ratio of ethylene glycol-butanediol = 7: 3) in NCO: OH ratio 2: 1.
Vorgelegt wird ein Gemisch aus 5,51 DMF, 125 ml Wasser (DMF/Wasser-Verhältnis = 41,7:1; 2,9 Mol Wasser pro NCO-Äquivalent) und 0,25 g NaOH (0,01 Gew.-%, bezogen auf NCO-Prepolymer) und auf 900C aufgeheizt. Innerhalb von 45 min werden 2,5kg desauf 7O0C erwärmten, oben beschriebenen Polyetherprepolymerszugegeben. Aufarbeitung wie in Beispiel 1.A mixture of 5.51 DMF, 125 ml of water (DMF / water ratio = 41.7: 1, 2.9 moles of water per NCO equivalent) and 0.25 g of NaOH (0.01% by weight) is initially charged. , based on NCO prepolymer) and heated to 90 0 C. Be within 45 min 2.5kg desauf 7O 0 C heated, Polyetherprepolymerszugegeben described above. Work-up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 47,85 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 47.85 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 47,9 mg KOH/g [Py = Pyridin]NH number (Ac 2 O / Py): 47.9 mg KOH / g [Py = pyridine]
S-Zahl(Ac2O/Py): 0,35 mg KOH/g [S-Zahl = Säurezahl]S number (Ac 2 O / Py): 0.35 mg KOH / g [S number = acid number]
TDA-Gehalt (HPLC): 0,921 % [HPLC = High Pressure Liquid Chromatography]TDA content (HPLC): 0.921% [HPLC = High Pressure Liquid Chromatography]
DMF-Rest-Gehalt(GC): 0,225% [GC = Gaschromatographie]DMF residual content (GC): 0.225% [GC = gas chromatography]
Vorgelegt wird ein 900C heißes Gemisch aus 1,751 DMF, 0,08g NaOH (0,016Gew.-%, bezogen auf NCO-Prepolymer) und 50ml Wasser (DMF/H2O-Verhältnis = 33,2:1; 6,375 Mol Wasser pro NCO-Äquivalent). Innerhalb 1 min werden 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 1 mit 3,65% NCO zugegeben. Aufarbeitung wie in Beispiel 1.Is submitted to a 90 0 C hot mixture of 1.751 DMF, 0.08 g NaOH (0,016Gew .-%, based on NCO prepolymer), and 50 ml of water (DMF / H 2 O ratio = 33.2: 1; 6.375 moles of water per NCO equivalent). Within 1 min, 500 g of the NCO prepolymer from Example 1 with 3.65% NCO are added. Work-up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 44,8 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 44.8 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 46,4mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 46.4 mg KOH / g
S-Zahl (Ac2O/Py): 0,1 mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.1 mg KOH / g
Vorgelegt wird bei 900C ein Gemisch aus 1,11 DMF, 0,05g NaOH (0,01 Gew.-%, bezogen auf NCO-Prepolymer) und 25g Wasser (DMF/Wasser-Verhältnis = 41,7:1; 3,52 Mol Wasser pro NCO-Äquivaleht). Innerhalb von 20min werden 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 4 mit 3,3% NCO zugegeben. Aufarbeitung wie in BeispielIs introduced at 90 0 C a mixture of 1.11 of DMF, 0.05 g NaOH (0.01 wt .-%, based on NCO prepolymer) and 25g water (DMF / water ratio = 41.7: 1; 3 , 52 moles of water per NCO equivalents). Within 20 minutes, 500 g of the NCO prepolymer from Example 4 with 3.3% NCO are added. Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 47,4mgKOH/gNH number (HCIO 4 ): 47.4 mgKOH / g
NH-Zahl(Ac2O/Py): 47,6mgKOH/g S-Zahl(Ac2O/Py): 0,09mgKOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 47.6 mgKOH / g S number (Ac 2 O / Py): 0.09 mgKOH / g
TDA-Gehalt (HPLC): 0,438%TDA content (HPLC): 0.438%
Wird statt 0,05g NaOH 0,1 g NaOH (0,02Gew.-%, bezogen auf NCO-Prepolymer) bei sonst identischen Bedingungen und Komponenten verwendet, so wird ein Produkt mit einer NH-Zahl (HCIO4) von 46,1 mg KOH/g erhalten.If, instead of 0.05 g of NaOH, 0.1 g of NaOH (0.02% by weight, based on NCO prepolymer), under otherwise identical conditions and components is used, a product with an NH number (HCIO4) of 46.1 mg KOH / g received.
Vorgelegt wird ein Gemisch aus 1,11DMF, 0,025g NaOH (0,005Gew.-%, bezogen auf NCO-Prepolymer) und 25g Wasser auf 90 °C aufgeheizt (DMF/Wasser-Verhältnis = 41,7:1).A mixture of 1.11DMF, 0.025 g NaOH (0.005 wt.%, Based on NCO prepolymer) and 25 g of water is heated to 90.degree. C. (DMF / water ratio = 41.7: 1).
Zugegeben werden innerhalb 20 min 500 g NCO-Prepolymer aus Beispiel 1 mit 3,6% NCO (3,23 Mol Wasser pro NCO-Äquivalent). Aufarbeitung wie in Beispiel 1.500 g of NCO prepolymer from Example 1 with 3.6% NCO (3.23 moles of water per NCO equivalent) are added within 20 minutes. Work-up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 46,7 mg KOH/gNH number (HCIO4): 46.7 mg KOH / g
Vorgelegt wird ein Gemisch aus 1,751 DMF, 0,01g NaOH (0,002 Gew.-%, bezogen auf NCO-Prepolymer) und 50g Wasser (DMF/ Wasser-Verhältnis = 33,2:1) und auf 9O0C aufgeheizt. Zugegeben werden innerhalb von 20min 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 1 mit 3,6% NCO (6,46 Mol Wasser pro NCO). Aufarbeitung wie in BeispielA mixture of 1.751 DMF, 0.01 g of NaOH (0.002 wt .-%, based on NCO prepolymer) and 50 g of water (DMF / water ratio = 33.2: 1) and heated to 9O 0 C is submitted. 500 g of the NCO prepolymer from Example 1 are added within 20 minutes with 3.6% NCO (6.46 mol of water per NCO). Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 43,4mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 43.4 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 49,15 mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 49.15 mg KOH / g
S-Zahl(Ac2O/Py): 0,1 mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.1 mg KOH / g
Vorgelegt wird ein Gemisch aus 1,11 DMF, 0,025 g NaOH und 25 g Wasser und auf 90°C erhitzt. Zugegeben werden innerhalb von 1min 500 g des NCO-Prepplymers aus Beispiel 4 mit 3,3% NCO, 20min wird nachgerührt. Sonstige Aufarbeitung wie in BeispielA mixture of 1.11 DMF, 0.025 g NaOH and 25 g water is placed and heated to 90 ° C. 500 g of the NCO preplymer from Example 4 are added with 3.3% NCO within 1 minute, stirring is continued for 20 minutes. Other work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 42,6 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 42.6 mg KOH / g
In diesem Beispiel wird ein NCO-Prepolymer aus einem Polyester der OH-Zahl 50 und Toluylen-2,4-diisocyanat im NCO:OH-Verhältnis2:1 des NCO-Gehaltes 3,19% verwendet. Der verwendete Polyester besteht aus Adipinsäure und Hexandiol-1,6und wurde bei einem Molverhältnis von = 1:1 hergestellt.In this example, an NCO prepolymer is used from a polyester of OH number 50 and toluene-2,4-diisocyanate in the NCO: OH ratio 2: 1 of the NCO content 3.19%. The polyester used consists of adipic acid and 1,6-hexanediol and was prepared at a molar ratio of = 1: 1.
Vorgelegtund unterRühren auf 90 0C erhitzt wird ein Gemisch aus4,4l DMF, 100g WasserundO,2g NaOH. Unter Rühren werden innerhalb von 45 min 2kg des obigen NCO-Prepolymers (6O0C warm) zugegeben. Aufarbeitung wie in BeispielVorgelegtund is heated with stirring to 90 0 C a mixture aus4,4l DMF, 100g WasserundO, 2g NaOH. While stirring, 2 kg of the above NCO prepolymer (6O 0 C warm) are added within 45 min. Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 43,5 mg KOH/gNH number (HCIO4): 43.5 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 43,85 mg KOH/g S-Zahl(Ac2O/Py): 0,4mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 43.85 mg KOH / g S number (Ac 2 O / Py): 0.4 mg KOH / g
TDA-Gehalt (HPLC): 0,81%TDA content (HPLC): 0.81%
In diesem Beispiel wird ein NCO-Prepolymer des NCO-Gehalts 2,34% aus einem Polyester und Toluylen-2,4-diisocyanat im NCO:OH-Verhältnis2:1 verwendet. Der Polyester besteht aus Adipinsäure und Diethylenglykol und hat eine OH-Zahl von Vorgelegt wird ein 9O0C heißes Gemisch aus 1,751 DMF, 0,05g NaOH und 50 ml Wasser. Innerhalb von 30 min werden unter Rühren 500g des obigen Prepolymers zugegeben. Aufarbeitung wie in BeispielIn this example, an NCO prepolymer of NCO content 2.34% of a polyester and toluene-2,4-diisocyanate in the NCO: OH ratio 2: 1 is used. The polyester consists of adipic acid and diethylene glycol and has an OH number of 9O 0 C is a hot mixture of 1.751 DMF, 0.05 g of NaOH and 50 ml of water. Within 30 minutes, 500 g of the above prepolymer are added while stirring. Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 28,05 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 28.05 mg KOH / g
TDA-Gehalt (HPLC): 0,206%TDA content (HPLC): 0.206%
In diesem Beispiel wird ein-gedünnschichtetes NCO-Prepolymer des NCO-Gehalts 3,4% aus einem Polyethergemisch und Toluylen-2,4-diisocyanat verwendet. Das Gemisch hat eine OH-Zahl von 50 und eine Funktionalität von 2,5 und besteht aus einem 1:1-Gemisch aus einem auf Trimethylolpropan und einem auf Propylenglykol gestarteten PO/EO-Polyether. Vorgelegt wird ein 90°C heißes Gemisch aus 3,51 DMF, 0,1g NaOH und 100 ml Wasser. Innerhalb von 40 min werden unter Rühren 1000g des obigen Prepolymers zugegeben. Aufarbeitung wie in BeispielIn this example, a thinned-NCO prepolymer of NCO content 3.4% of a polyether mixture and toluylene-2,4-diisocyanate is used. The blend has an OH number of 50 and a functionality of 2.5 and consists of a 1: 1 mixture of a PO / EO polyether started on trimethylol propane and a propylene glycol started. Is presented a 90 ° C hot mixture of 3.51 DMF, 0.1 g of NaOH and 100 ml of water. Within 40 minutes, 1000 g of the above prepolymer are added with stirring. Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 44,3 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 44.3 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/fy): 43,5 mg KOH/gNH number (Ac 2 O / fy): 43.5 mg KOH / g
S-Zahl(Ac2O/Py): 0,3 mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.3 mg KOH / g
TDA-Gehalt (HPLC): 0,087%TDA content (HPLC): 0.087%
In diesem Beispiel wird ein durch 3stündiges Rühren bei 80°C erhaltenes Prepolymer des NCO-Gehaltes 3,1 % von Polytetramethylenglykol derOH-Zahl 56undToluylen-2,4-diisocyanat mit NCO:OH-Verhältnis2:1 verwendet. Vorgelegt wird ein 90°C heißes Gemisch aus 1,751 DMF, 0,05g NaOH und 50 ml Wasser. Innerhalb 20 min zugegeben wurden 500g des obigen Prepolymers. Aufarbeitung wie in BeispielIn this example, a prepolymer of NCO content obtained by stirring at 80 ° C for 3 hours is used 3.1% of polytetramethylene glycol of OH number 56 and toluene-2,4-diisocyanate with NCO: OH ratio 2: 1. A 90 ° C. hot mixture of 1.751 DMF, 0.05 g of NaOH and 50 ml of water is introduced. Within 20 minutes were added 500 g of the above prepolymer. Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 39,5mgKOH/gNH number (HCIO 4 ): 39.5 mgKOH / g
TDA-Gehalt(HPLC): 0,281%TDA content (HPLC): 0.281%
In diesem Beispiel wird ein durch 4stündiges Rühren bei 800C erhaltenes Prepolymer des NCO-Gehalts 2,8% (aus einem Ester der OH-Zahl 56 [wie Beispiel 9] und Diphenylmethan-M'-diisocyanat im NCO:OH-Verhältnis 2:1) verwendet. Vorgelegt wird ein 9O0C heißes Gemisch aus 1,751DMF, 0,05g NaOH und 50 g Wasser. Innerhalb von 35 min zugegeben wird eine frisch bereitete Mischung aus 500g des obigen Prepolymers und 200g DMF. Aufarbeitung wie in BeispielIn this example, a obtained by stirring for 4 hours at 80 0 C prepolymer of the NCO content is 2.8% (from an ester of OH number 56 [as Example 9] and diphenylmethane-M'-diisocyanate in the NCO: OH ratio of 2 : 1) used. A 9O 0 C hot mixture of 1.751 DMF, 0.05 g NaOH and 50 g water is introduced. Within 35 minutes, a freshly prepared mixture of 500 g of the above prepolymer and 200 g of DMF is added. Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 31,4mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 31.4 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 29,25 mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 29.25 mg KOH / g
S-Zahl(Ac2O/Py): 0,2 mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.2 mg KOH / g
MDA-4,4'-Gehalt (HPLC): 1,48%MDA 4,4'-content (HPLC): 1.48%
In diesem Beispiel wird ein durch 4-h-Rühren bei 800C erhaltenes Prepolymer des NCO-Gehaltes 1,87% aus einem Polyetherdiol der OH-Zahl 28 (erhalten durch bl.ockweise Addition von 80% Propylenoxid und dann 20Gew.-% Ethylenoxid an Propylenglykol), undTolylen-2,4-diisocyanat im NCO:OH-Verhältnis von 2:1 verwendet.In this example, a 1.88% NCO content prepolymer obtained by stirring at 80 ° C. for 4 h is obtained from a polyether diol of OH number 28 (obtained by bl.ockwise addition of 80% propylene oxide and then 20% by weight). Ethylene oxide on propylene glycol), and tolylene-2,4-diisocyanate in the NCO: OH ratio of 2: 1.
Vorgelegt wird ein 9O0C heißes Gemisch aus 1,751 DMF, 0,05g NaOH und 50ml Wasser. Zugegeben werden in 30min 500g des obigen Prepolymers. Aufarbeitung wie in BeispielA 9O 0 C hot mixture of 1.751 DMF, 0.05 g of NaOH and 50 ml of water is introduced. 500 g of the above prepolymer are added in 30 minutes. Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 23,7 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 23.7 mg KOH / g
In diesem Beispiel wird ein durch 3stündiges Rühren bei 8Ö°C erhaltenes NCO:OH-2:1 Prepolymer aus einem Polyethertriol der OH-Zahl 28, erhalten durch Addition von zuerst 87 Gew.-% Propylenoxid und dann 13 Gew.-% Ethylenoxid an Trimethylolpropan, des NCO-Gehaltes 1,8% verwendet.In this example, an NCO: OH-2: 1 prepolymer obtained by stirring at 8 ° C. for 3 hours is obtained from a polyether triol of OH number 28 obtained by addition of first 87% by weight of propylene oxide and then 13% by weight of ethylene oxide Trimethylolpropane, the NCO content used 1.8%.
Vorgelegt wird ein auf 9O0C erhitztes Gemisch aus 1,751 DMF, 0,05g NaOH und 50 ml Wasser (12,9 Mol Wasser pro NCO-Äquivalent; DMF/H2O-Verhältnis = 33,2:1). Zugegeben werden in 30min 500g des obigen NCO-Prepolymers. Aufarbeitung wie in Beispiel 1.Is presented on a heated 9O 0 C mixture of 1.751 DMF, 0.05 g NaOH and 50 ml of water (12.9 moles of water per NCO equivalent; DMF / H 2 O ratio = 33.2: 1). 500 g of the above NCO prepolymer are added in 30 minutes. Work-up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 25,15mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 25.15 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 24,0 mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 24.0 mg KOH / g
S-Zahl(Ac2O/Py): 0,2 mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.2 mg KOH / g
Beispiele 23-25Examples 23-25
In diesen Beispielen wird die gute Wirksamkeit von Natriumaluminat demonstriert.In these examples, the good effectiveness of sodium aluminate is demonstrated.
Vorgelegt wird bei 900C eine Mischung aus 1750 ml DMF, 50g Wasser und 0,1 g Natriumaluminat. Unter Rühren werden 500g des NCd-Prepolymers aus Beispiel 1 mit 3,65% NCO zugegeben (Verhältnis H2O: NCO ca. 6,4:1). Durchführung und Aufarbeitung wie in Beispiel 1.Is introduced at 90 0 C, a mixture of 1750 ml of DMF, 50 g of water and 0.1 g of sodium aluminate. With stirring, 500 g of the NCd prepolymer from Example 1 with 3.65% NCO are added (ratio H 2 O: NCO about 6.4: 1). Implementation and work-up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 51,6 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 51.6 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 51,5 mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 51.5 mg KOH / g
S-Zahl(Ac2O/Py): 0,1 mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.1 mg KOH / g
TDA-Gehalt (HPLC): 0,81%TDA content (HPLC): 0.81%
Vorgelegt wird eine 9O0C heiße Mischung aus 1100g DMF, 25g Wasser und 0,01g Natriumaluminat. Unter Rühren werden innerhalb von 20 min 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 4 mit 3,3% NCO zugegeben (Verhältnis H2O:NCO = ca. 3,5:1). Durchführung und Aufarbeitung wie in BeispielA 9O 0 C hot mixture of 1100 g of DMF, 25 g of water and 0.01 g of sodium aluminate is presented. While stirring, 500 g of the NCO prepolymer from Example 4 with 3.3% NCO are added within 20 minutes (ratio H 2 O: NCO = about 3.5: 1). Implementation and work-up as in Example
NH-Zahl (HCIO4): 47,15 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 47.15 mg KOH / g
Vorgelegt wird eine 9O0C heiße Mischung aus 1100g DMF, 25 g Wasser und 0,05 g Natriumaluminat. Unter Rühren werden 500g eines NCO-Prepolymers, das wie das NCO-Prepolymer aus Beispiel 1 hergestellt wurde, jedoch einen NCO-Gehalt von 3,2% aufweist, zugegeben (Verhältnis H2O:NCO = 3,65:1). Durchführung und Aufarbeitung wie in BeispielA 9O 0 C hot mixture of 1100 g of DMF, 25 g of water and 0.05 g of sodium aluminate is presented. With stirring, 500 g of an NCO prepolymer prepared in the same way as the NCO prepolymer from Example 1 but having an NCO content of 3.2% are added (ratio H 2 O: NCO = 3.65: 1). Implementation and work-up as in Example
NH-Zahl (HCIO4): 41,7 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 41.7 mg KOH / g
Vorgelegt wird bei 900C ein Gemisch aus 1,751 DMF, 50g Wasser und 2,5KHCO3 (0,5Gew.-%, bezogen auf NCO-Prepolymer; DMF/Wasser-Gewichtsverhältnis = 33,2:1; 7,05 Mol Wasser pro NCO). Innerhalb von 20min werden 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 4 mit 3,3% NCO zugegeben. Aufarbeitung wie in BeispielIs introduced at 90 0 C a mixture of 1.751 DMF, 50g water and 2,5KHCO 3 (0,5Gew .-%, based on the isocyanate prepolymer; DMF / water weight ratio = 33.2: 1, 7.05 mol of water per NCO). Within 20 minutes, 500 g of the NCO prepolymer from Example 4 with 3.3% NCO are added. Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 47,3 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 47.3 mg KOH / g
Beispiele 27-28Examples 27-28
In diesen Beispielen wird gezeigt, daß die Mitverwendung erhöhter Mengen Wasser zu schlechteren Ergebnissen, d.h. zu niedrigeren NH-Zahlen infolge niedrigerer NCO/NH2-Konversionsraten, führt.These examples demonstrate that the incorporation of increased amounts of water results in poorer results, ie, lower NH numbers due to lower NCO / NH 2 conversion rates.
Vorgelegt wird bei 90°C ein Gemisch aus 1,51DMF, 250 ml Wasser (32,32 Mol Wasser/NCO-ÄquivalentjDMF/Wasser-Verhältnis = 5,9:1) und 0,05 g KHCO3 (0,01 Gew.-%, bezogen auf Prepolymer). Innerhalb von 20 min werden 500 g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 1 mit 3,6% NCO zugegeben. Aufarbeitung wie in BeispielA mixture of 1.51 DMF, 250 ml of water (32.32 moles of water / NCO equivalent: DMF / water ratio = 5.9: 1) and 0.05 g of KHCO 3 (0.01% by weight) are introduced at 90 ° C. -%, based on prepolymer). Within 20 minutes, 500 g of the NCO prepolymer from Example 1 with 3.6% NCO are added. Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 37,8mgKOH/gNH number (HCIO 4 ): 37.8 mgKOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 38,95 mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 38.95 mg KOH / g
S-Zahl(Ac2O/Py): 0,1 mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.1 mg KOH / g
Vorgelegt wird ein 90°C-Gemisch aus 1,51 DMF, 250 ml Wasser (DMF/H2O-Verhältnis = 5,9:1) und 0,05g Natriumformiat. Innerhalb von 20 min werden 500g des Prepolymers aus Beispiel 4 mit 3,3% NCO zugegeben. Aufarbeitung wie in BeispielA 90 ° C. mixture of 1.51 DMF, 250 ml of water (DMF / H 2 O ratio = 5.9: 1) and 0.05 g of sodium formate are introduced. Within 20 minutes, 500 g of the prepolymer from Example 4 with 3.3% NCO are added. Work-up as in example
NH-Zahl (HCIO4): 33,7 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 33.7 mg KOH / g
Vorgelegt wird bei 900C ein Gemisch aus 1,751 DMF, 50g Wasser und 0,24g Natriumformiat (HCO2Na). Unter Rühren werden 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 1 zugegeben und wie in Beispiel 1 beschrieben weitergearbeitet.Is presented at 90 0 C, a mixture of 1.751 DMF, 50g of water and 0.24 g of sodium formate (HCO 2 Na). With stirring, 500 g of the NCO prepolymer from Example 1 are added and worked up as described in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 50,5 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 50.5 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 48,4 mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 48.4 mg KOH / g
S-Zahl(Ac2O/Py): 0,1 mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.1 mg KOH / g
Beispiele 30-40Examples 30-40
In diesen Beispielen werden NCO-Prepolymere eingesetzt, die durch 4-h-Rühren bei 800C eines Gemisches von Toluylen-2,4-diisocyanat und einem auf Trimethylolpropan gestarteten Polyoxypropylenglykol der OH-Zahl 32 entstehen. In den Beispielen bis 33 wird ein Produkt mit einem NCO-Gehalt von 2,1 %, in den Beispielen 34 bis 36,38,39 von 2,3 und in Beispiel 37 sowie von 2,2% verwendet.In these examples, NCO prepolymers are used, which are formed by stirring for 4 h at 80 0 C of a mixture of tolylene-2,4-diisocyanate and a starting on trimethylolpropane polyoxypropylene glycol of OH number 32. In Examples to 33, a product having an NCO content of 2.1%, in Examples 34 to 36, 38, 39 of 2.3 and in Example 37 and 2.2% is used.
Vorgelegt wird unter Rühren bei 9O0C ein Gemisch aus 1,11 DMF, 25ml Wasser und 0,025g NaOH. Unter Rühren werden bei dieser Innentemperatur 500 g eines wie oben beschriebenen Prepolymers des NCO-Gehalts 2,1 % zugegeben und wie in Beispiel 1 weiter- und aufgearbeitet.Is introduced with stirring at 9O 0 C, a mixture of 1.11 DMF, 25 ml of water and 0.025 g of NaOH. While stirring, 500 g of a prepolymer of the NCO content 2.1% as described above are added at this internal temperature and worked up and worked up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 30,8 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 30.8 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 34,0 mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 34.0 mg KOH / g
S-Zahl(Ac2O/Py): 0,05mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.05 mg KOH / g
Vorgelegt wird unter Rühren bei 900C ein Gemisch aus 1,11 DMF, 25 ml Wasser und 0,01 g NaOH. Unter Rühren werden bei dieser Innentemperatur 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 30 zugegeben und wie in Beispiel 1 weiter- und aufgearbeitet.Is introduced with stirring at 90 0 C, a mixture of 1.11 DMF, 25 ml of water and 0.01 g of NaOH. While stirring, 500 g of the NCO prepolymer from Example 30 are added at this internal temperature and worked up and worked up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 29,8 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 29.8 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 33,5mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 33.5 mg KOH / g
S-Zahl (Ac2OZPy): 0,05 mg KOH/gS number (Ac 2 OZPy): 0.05 mg KOH / g
Vorgelegt wird unter Rühren bei 9O0C ein Gemisch aus 1,11 DMF, 25 ml Wasser und 0,005g NaOH. Unter Rühren werden bei dieser Innentemperatur 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 30 zugegeben und wie in Beispiel 1 weiter- und aufgearbeitet.Is introduced with stirring at 9O 0 C, a mixture of 1.11 DMF, 25 ml of water and 0.005 g of NaOH. While stirring, 500 g of the NCO prepolymer from Example 30 are added at this internal temperature and worked up and worked up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 31,1 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 31.1 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac2O/Py): 32,1 mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): 32.1 mg KOH / g
S-Zahl (Ac2O/Py): 0,05 mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.05 mg KOH / g
Vorgelegt wird unter Rühren bei 9O0C ein Gemisch aus 1,11 DMF, 25ml Wasser und 0,0025g NaOH (0,0005Gew.-%, bezogen auf Prepolymer). Unter Rühren werden bei dieser Temperatur 500 g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 30 zugegeben und wie in Beispiel 1 weiter- und aufgearbeitet.(0.0005 .-%, based on the prepolymer) is introduced with stirring at 9O 0 C a mixture of 1.11 DMF, 25ml water and 0,0025g NaOH. While stirring, 500 g of the NCO prepolymer from Example 30 are added at this temperature and worked up and worked up as in Example 1.
NH-Zahl (HClO4): 29,4mgKOH/gNH number (HClO 4 ): 29.4 mg KOH / g
NH-Zahl (Ac20/Py): " 28,6 mg KOH/gNH number (Ac 2 O / Py): "28.6 mg KOH / g
S-Zahl(Ac2O/Py): 0,05 mg KOH/gS number (Ac 2 O / Py): 0.05 mg KOH / g
Praktisch die selben Ergebnisse erhält man bei Verwendung von 0,0025g KOH.Practically the same results are obtained when using 0.0025 g KOH.
Vorgelegt wird unter Rühren bei 900C ein Gemisch aus 1,11 DMF, 25ml Wasser und 0,005g KOH. Unter Rühren werden bei 900C 500g eines wie oben beschriebenen Prepolymers, jedoch mit dem NCO-Gehalt von 2>3%, zugegeben und wie in Beispiel 1 weiter- und aufgearbeitet.Is introduced with stirring at 90 0 C, a mixture of 1.11 DMF, 25 ml of water and 0.005 g KOH. While stirring, however, added the NCO content of 2> 3%, and continue as described in Example 1 and processed at 90 0 C 500g of a prepolymer as described above.
NH-Zahl (HCIO4): 29,2 mg KOH/gNH number (HCIO 4 ): 29.2 mg KOH / g
Vorgelegt wird unter Rühren bei 450C ein Gemisch aus 1,11 DMF, 25ml Wasser und 0,0025g NaOH. Unter Rühren werden bei dieser Innentemperatur 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 34 zugegeben, jedoch 20 min nachgerührt (Ende der CO2-Entwicklung). Aufgearbeitet wird wie in Beispiel 1.Is introduced with stirring at 45 0 C, a mixture of 1.11 DMF, 25 ml of water and 0.0025 g of NaOH. While stirring, 500 g of the NCO prepolymer from Example 34 are added at this internal temperature, but stirring is continued for 20 minutes (end of the evolution of CO 2). The procedure is as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 19,6mgKOH/gNH number (HCIO 4 ): 19.6 mgKOH / g
Vorgelegt wird unter Rühren bei45°Cein Gemisch aus 1,11 DMF, 25 ml Wasser und 0,1g NaOH. Unter Rühren werden bei dieser Innentemperatur 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 34zügegeben. 25 min wird nachgerührt, wobei nach 5 min bereits eine Probe gezogen wird. Beide Proben werden wie in Beispiel 1 aufgearbeitet.A mixture of 1.11 DMF, 25 ml of water and 0.1 g of NaOH is added with stirring at 45 ° C. While stirring, 500 g of the NCO prepolymer from Example 34 are added at this internal temperature. Stirring is continued for 25 minutes, after which a sample is drawn after 5 minutes. Both samples are worked up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4, nach 5min): 29,4 mg KOH/g NH-Zahl (HCIO4, nach 25min): 29,0 mg KOH/gNH number (HCIO 4 , after 5 min): 29.4 mg KOH / g NH number (HCIO 4 , after 25 min): 29.0 mg KOH / g
Dies zeigt, daß auch bei 450C die Reaktion spätestens 5 min nach Beendigung der Zugabe beendet ist, und daß längeres Nachrühren keine Vorteile bringt.This shows that even at 45 0 C, the reaction is completed at the latest 5 minutes after completion of the addition, and that prolonged stirring brings no advantages.
Vorgelegt wird unter Rühren bei 450C ein Gemisch aus 1,11 DMF, 25 ml Wasser und 0,05g KOH. Unter Rühren werden bei dieser Temperatur 500 g des NCO-Prepolymers wie oben beschrieben, jedoch mit 2,2% NCO, zugegeben. Weiter- und Aufarbeitung wie in Beispiel 1.Is introduced with stirring at 45 0 C, a mixture of 1.11 DMF, 25 ml of water and 0.05 g KOH. With stirring, 500 g of the NCO prepolymer are added at this temperature as described above, but with 2.2% NCO. Further and working up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 29,0 mg KOH/gNH number (HCIO4): 29.0 mg KOH / g
Vorgelegt wird unter Rühren bei 900C ein Gemisch aus 1,11 DMF und 25ml Wasser. Unter Rühren werden bei dieser Innentemperatur 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 34 zugegeben. Aufarbeitung wie in Beispiel 1.Is introduced with stirring at 90 0 C, a mixture of 1.11 DMF and 25 ml of water. While stirring, 500 g of the NCO prepolymer from Example 34 are added at this internal temperature. Work-up as in Example 1.
NH-Zahl (HCIO4): 17,5mgKOH/gNH number (HCIO 4 ): 17.5 mgKOH / g
Wird dieser Reaktionsansatz nach Beendigung der Zugabe noch mit 0,2 g 1/1On-NaOH versetzt und 45 min bei 900C gerührt, so wird nach Aufarbeitung wie in Beispiel 1 ein Produkt mit einer NH-Zahl von 17,8 mg KOH/g (HCIO4-Methode) erhalten. Dies zeigt, daß auch bei Abwesenheit eines Katalysators die Reaktion spätestens 5 min nach Beendigung der Zugabe des NCO-Prepolymers beendet ist.If this reaction mixture after completion of the addition offset even with 0.2 g 1 / 1ON NaOH and stirred for 45 min at 90 0 C, then after work-up as in Example 1, a product with an NH number of 17.8 mg KOH / g (HCIO 4 method). This shows that even in the absence of a catalyst, the reaction is completed at the latest 5 minutes after completion of the addition of the NCO prepolymer.
Vorgelegt wird bei einer Innentemperatur von 1370C (Rückfluß) unter Rühren eine Mischung aus 1,11 DMF und 25ml Wasser.Is introduced at an internal temperature of 137 0 C (reflux) with stirring, a mixture of 1.11 DMF and 25 ml of water.
Innerhalb von 27 min erfolgt Zugabe von 500 g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 34, wobei die Innentemperatur auf 1300C sinkt (Bad-T. 160-18O0C) und der Rückfluß versiegt.Within 27 min the addition takes place of 500 g of the NCO prepolymer from Example 34, whereby the internal temperature is lowered to 130 0 C (bath-T. 160-18O 0 C) and reflux was dried up.
Wird nach 5min Nachrührzeit unter Rückfluß aufgearbeitet, wird ein Produkt mit einer NH-Zahl (HCIO4) von 20,7mg KOH/g erhalten.If, after stirring for 5 minutes, worked up under reflux, a product with an NH number (HCIO 4 ) of 20.7 mg KOH / g is obtained.
Wird nach 30min Nachrührzeit unter Rückfluß aufgearbeitet, wird ein Produkt mit einer NH-Zahl (HCIO4) von 21,3mg KOH/g erhalten.If the mixture is worked up after reflux for 30 minutes, a product having an NH number (HCIO 4 ) of 21.3 mg KOH / g is obtained.
Dies zeigt, daß auch ohne Katalysator und bei dieser Temperatur die Reaktion spätestens 5 min nach Beendigung der Zugabe des NCO-Prepolymers beendet ist.This shows that even without catalyst and at this temperature, the reaction is completed no later than 5 minutes after completion of the addition of the NCO prepolymer.
Beispiel 38 und 39 demonstrieren auch, daß ohne Mitverwendung eines Katalysators zwar ein Produkt erhalten wird, das einem ohne Verwendung eines Katalysators nach DE 3223398 hergestellten Produkt überlegen ist, das jedoch ein hohes Maß an Vorverlängerung (Harnstoff-Bildung) aufweist.Examples 38 and 39 also demonstrate that, without co-use of a catalyst, a product is obtained which is superior to a product prepared without using a catalyst according to DE 3223398, but which has a high degree of pre-extension (urea formation).
Beispiel40 (Vergleichsbeispiel zu Beispiel 38) .'Example 40 (Comparative Example to Example 38).
Vorgelegt und auf 900C aufgeheizt wird unter Rühren ein Gemisch aus 1,11 DMF und 300 ml Wasser. Unter Rühren wurde innerhalb von 20min 500g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 37 zugegeben. Dabei fällt ein gelartiges Polymer aus, das sich auch in reinem DMF oder Essigsäure nicht mehr löst. Versucht man, eine NH-Zahl des unlöslichen Materials zu bestimmen, so erhält man (2mg KOH/g als NH-Zahl).Is introduced and heated to 90 0 C with stirring, a mixture of 1.11 DMF and 300 ml of water. While stirring, 500 g of the NCO prepolymer from Example 37 were added over the course of 20 minutes. This precipitates a gel-like polymer, which no longer dissolves in pure DMF or acetic acid. If one tries to determine an NH number of the insoluble material, one obtains (2 mg KOH / g as NH number).
Dieser Versuch zeigt, daß Wasser/Lösungsmittel (bzw. Wasser/DMF-)Verhältnisse, wie sie in den DE 3223398 und 3223397 verwendet wurden, ungünstigere Ergebnisse ergeben als beim erfindungsgemäßen Verfahren. Das heißt, wo beim bekanntenThis experiment shows that water / solvent (or water / DMF) ratios, as used in DE 3223398 and 3223397, give less favorable results than in the inventive method. That is, where the known
Verfahren ein praktisch überhaupt nicht mehr brauchbares Produkt resultierte, ergibt das erfindungsgemäße Verfahren noch brauchbare, flüssige und lösliche Produkte mit respektabler NCO/NH2-Konversion und beachtlichen NH-Zahlen.If the process resulted in a virtually no longer usable product, the process according to the invention still gives usable, liquid and soluble products with respectable NCO / NH 2 conversion and considerable NH numbers.
616ml DMF und 14ml H2O werden in einem 1,31-Autoklaven vorgelegt und auf 150°C erhitzt. Unter Rühren werden dann 280g eines NCO-Prepolymers, wie es auch in Beispiel 37 verwendet wurde, innerhalb von 5 min mit einer Dosierpumpe zugegeben.616 ml of DMF and 14 ml of H 2 O are placed in a 1.31 autoclave and heated to 150 ° C. With stirring, 280 g of an NCO prepolymer, as used in Example 37, are then added over 5 minutes with a metering pump.
Die Temperatur des NCO-Prepolymers betrug 5O0C. Es wurden 5 min bei 1500C nachgerührt, dann abgekühlt, entspannt und das Lösungsmittel wie in Beispiel 1 abdestilliert. Es wird ein braunes Material mit folgenden Daten erhalten:The temperature of the NCO prepolymer was 5O 0 C. There were 5 min then stirred at 150 0 C, then cooled, vented and the solvent was distilled as in Example. 1 There will be a brown material with the following data:
NH-Zahl (HCIO4): 28,9mgKOH/gNH number (HCIO 4 ): 28.9 mg KOH / g
NH-Zahl(AC2O/Py): 27,1mgKOH/gNH number (AC 2 O / Py): 27.1 mgKOH / g
S-Zahl: < 0,05 mg KOH/gS number: <0.05 mg KOH / g
Molmassen: 3825, th. 3851 (dampfdruckosmometrisch bestimmt)Molecular weight: 3825, th. 3851 (determined by steam pressure osmometry)
TDA-Gehalt: 0,288 Gew.-%TDA content: 0.288% by weight
Beispiel 42 (Vergleichsbeispiel)Example 42 (comparative example)
600 ml Wasser werden in einem 1,3-l-Autoklaven auf 1500C erhitzt und dann innerhalb von 10min 300g des NCO-Prepolymers aus Beispiel 37, das auf 500C erwärmt wurde, zugegeben. 5min wurde bei 150°C weitergerührt, dann abgekühlt, entspannt und das Wasser von entstandenem, zähem Gummi abdekantiert, der jedoch bei 8O0C in einem DMF/Ethanol-Gemisch noch teilweise gelöst werden konnte.600 ml of water are heated in a 1.3-liter autoclave to 150 0 C, and then within 10 minutes 300 g of the NCO prepolymer from Example 37, which was heated to 50 0 C, was added. 5min was further stirred at 150 ° C, then cooled, relaxed and the water decanted from gegärmem, tough rubber, which, however, could be partially dissolved at 8O 0 C in a DMF / ethanol mixture.
Die NH-Zahl des noch löslichen Teils betrug (nach Abdestillation des Lösungsmittels) 11,1 mg KOH/g (HCIO4).The NH number of the still soluble part was (after distilling off the solvent) 11.1 mg KOH / g (HCIO 4 ).
Beispiel 43 (Vergleichsbeispiel)Example 43 (Comparative Example)
Wiederholt man obigen Versuch, fügt dem Wasser jedoch 0,06g KOH zu, so wird nach Aufarbeitung ein verquelltes, in DMF total unlösliches Material erhalten. Eine NH-Zahl kann nicht bestimmt werden.If the above experiment is repeated, but 0.06 g of KOH is added to the water, a swollen, totally insoluble DMF material is obtained after work-up. An NH number can not be determined.
a)Prepolymerherstellunga) Prepolymer
1218g Toluylendiisoeyanat (7 mol) werden auf 600C erwärmt. Innerhalb von 40 min werden 90 g Butandiol-1,4 zugegeben. Gegen Ende der Reaktion fällt das Reaktionsprodukt aus. Es wird 1 Stunde bei 600C nachgerührt. Das breiartige Gemisch wird bei 23°C mit 21 Cyclohexan verdünnt und abgesaugt, mit Cyclohexan und Petrolether gewaschen und bei 400C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Das Produkt schmolz bei 130 bis 131 °C und hatte einen NCO-Gehaltvon 19,0% (für ein 2:1-Addukt wurden 19,2% NCO berechnet).1218g Toluylendiisoeyanat (7 mol) are heated to 60 0 C. Within 40 minutes 90 g of 1,4-butanediol are added. Towards the end of the reaction, the reaction product precipitates. It is stirred at 60 0 C for 1 hour. The mushy mixture is diluted at 23 ° C with 21% cyclohexane and filtered with suction, washed with cyclohexane and petroleum ether and dried at 40 0 C in a vacuum oven. The product melted at 130 to 131 ° C and had an NCO content of 19.0% (for a 2: 1 adduct, 19.2% NCO was calculated).
b) Polyaminherstellungb) Polyamine production
Vorgelegt wird ein Gemisch aus 3256 ml DMF, 0,15g KOH und 74ml Wasser. Unter Rühren wird bei 9O0C eine Aufschlämmung von 310g des obigen NCO-Prepolymers in 600ml DMF innerhalb von 20min zugegeben. Es wird eine Entwicklung von 311 CO2 beobachtet (theoretisch 31,41). Das Lösungsmittel wird dann weitgehend abdestilliert und aus dem flüssigen Rückstand das Produkt mit einem 10:1-GemischausWasserund Methanol ausgefällt. Das Produkt wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und getrocknet.A mixture of 3256 ml of DMF, 0.15 g of KOH and 74 ml of water is introduced. With stirring, at 9O 0 C, a slurry of 310 g of the above NCO prepolymer in 600 ml of DMF is added within 20 min. A development of 311 CO 2 is observed (theoretical 31.41). The solvent is then largely distilled off and from the liquid residue the product is precipitated with a 10: 1 mixture of water and methanol. The product is filtered off with suction, washed with water and dried.
NH-Zahl (Ac2O/Py): 274mg KOH/g (Th.: 288)NH number (Ac 2 O / Py): 274 mg KOH / g (Th .: 288)
Säure-Zahl (Ac2O/Py): 0,4 mg KOH/g -Acid number (Ac 2 O / Py): 0.4 mg KOH / g -
Molmasse (Dampfdruckosmometrie): 395; 400 (Th.: 378)Molecular weight (vapor pressure osmometry): 395; 400 (Th .: 378)
TDA-Wert (HPLC): 0,352 %TDA value (HPLC): 0.352%
NH-Zahl (HCIO4): 264mg KOH/g; Schmp.: 168-169°CNH number (HCIO 4 ): 264 mg KOH / g; Mp .: 168-169 ° C
Vorgelegt wird ein Gemisch aus 1750 ml Dimethylformamid und 30 rril Wasser sowie 0,01 g Kaliumoctoat (0,002 Gew.-%, bezogen auf NCO-Prepolymer). Das Gemisch wird auf 9O0C erwärmt. Innerhalb von 20 Minuten werden 500 g desauf 700C erwärmten NCO-Prepolymers von Beispiel 9 zugegeben und wie dort beschrieben aufgearbeitet. Das Polyamin hat eine NH-Zahl (Ac2O/Py) von 47,95mg KOH/g.A mixture of 1750 ml of dimethylformamide and 30 ml of water and 0.01 g of potassium octoate (0.002% by weight, based on the NCO prepolymer) is introduced. The mixture is warmed to 9O 0 C. Within 20 minutes 500 g 70 0 C desauf heated NCO prepolymer from Example 9 is added and worked up as described there. The polyamine has an NH number (Ac 2 O / Py) of 47.95 mg KOH / g.
Claims (6)
g) und eine homogene Reaktionsphase aufrecht erhalten werden, bei einer Temperatur von 20 bis 21O0C, bevorzugt 40 bis 15O0C, hydrolysiert., f) a solvent (d) / water weight ratio of 3 to 200, preferably 5 to 150, more preferably> 10 to 100 and in particular> 25 to 75,
g) and a homogeneous reaction phase are maintained, at a temperature of 20 to 21O 0 C, preferably 40 to 15O 0 C, hydrolyzed.
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