DE102004045619A1 - Thermoplastic polyurethanes containing polytetrahydrofuran - Google Patents
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Abstract
Thermoplastische Polyurethane auf der Basis von Polytetrahydrofuran, wobei das Polytetrahydrofuran eine Mischung (i) darstellt mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht zwischen 1200 g/mol und 1500 g/mol und wobei in der Mischung der Gewichtsanteil der Polytetrahydrofurane mit einem Polymerisationsgrad von kleiner oder gleich 14 größer als 21 Gew.-% ist, bezogen auf das Gesamtgewicht der in der Mischung enthaltenen Polytetrahydrofurane, und in der Mischung der Gewichtsanteil der Polytetrahydrofurane mit einem Polymerisationsgrad von größer 40 kleiner als 40 Gew.-% ist, bezogen auf das Gesamtgewicht der in der Mischung enthaltenen Polytetrahydrofurane.Thermoplastic polyurethanes based on polytetrahydrofuran, wherein the polytetrahydrofuran is a mixture (i) having a number average molecular weight between 1200 g / mol and 1500 g / mol and wherein in the mixture, the weight fraction of polytetrahydrofurans having a degree of polymerization of less than or equal to 14 greater than 21 wt .-%, based on the total weight of the polytetrahydrofurans contained in the mixture, and in the mixture, the weight fraction of polytetrahydrofurans having a degree of polymerization greater than 40 is less than 40 wt .-%, based on the total weight of the mixture contained in the mixture polytetrahydrofurans.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf thermoplastische Polyurethane auf der Basis von Polytetrahydrofuran, bevorzugt erhältlich durch Umsetzung von (a) Isocyanat mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 500g/mol bis 10000g/mol und gegebenenfalls (c) Kettenverlängerungsmitteln mit einem Molekulargewicht von 50g/mol bis 499g/mol gegebenenfalls in Gegenwart von (d) Katalysatoren und/oder (e) üblichen Hilfsstoffen, wobei als (b) das erfindungsgemäße Polytetrahydrofuran eingesetzt wird. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung dieser bevorzugt transparenten, weichen thermoplastischen Polyurethane.The The invention relates to thermoplastic polyurethanes on the Base of polytetrahydrofuran, preferably obtainable by reaction of (a) isocyanate versus (b) Isocyanate-reactive compounds having a molecular weight of 500g / mol to 10000g / mol, and optionally (c) chain extenders with a molecular weight of 50g / mol to 499g / mol optionally in the presence of (d) catalysts and / or (e) conventional excipients, wherein as (b) the polytetrahydrofuran of the invention is used. Furthermore For example, the invention relates to methods of making these transparent, soft thermoplastic polyurethanes.
Thermoplastische Polyurethane, im Folgenden auch als TPU bezeichnet, sind Kunststoffe mit einem vielfältigen Anwendungsfeld. So finden sich TPU beispielsweise in der Automobilindustrie, z.B. in Instrumententafelhäuten, in Folien, in Kabelummantelungen, in der Freizeitindustrie, als Absatzflecke, als Funktions- und Designelement bei Sportschuhen, als Weichkomponente in Hart Weichkombinationen und in vielfältigen weiteren Anwendungen.thermoplastic Polyurethanes, also referred to below as TPUs, are plastics with a diverse one Of applications. For example, TPU can be found in the automotive industry, e.g. in dashboard skins, in films, in cable sheathing, in the leisure industry, as Heel stains, as a functional and design element in sports shoes, as a soft component in hard soft combinations and in a variety of other Applications.
Üblicherweise weisen TPU einen Härtegrad von 80 Shore A bis 74 Shore D auf. Viele der oben genannten Anwendungen erfordern aber einen Härtegrad unterhalb der 80 Shore A. Aus diesem Grund ist es Stand der Technik, zu TPU Weichmacher zuzugeben, mit denen die Shorehärte abgesenkt werden kann. Beispiele für gängige Weichmacher sind Benzoate, Phthalate und Phosphorsäureester.Usually TPU have a degree of hardness from 80 Shore A to 74 Shore D up. Many of the above applications but require a degree of hardness below the 80 shore A. For this reason, it is state of the art, to add plasticizer to TPU, which lowered the Shore hardness can be. examples for common Plasticizers are benzoates, phthalates and phosphoric acid esters.
Bei der Auswahl des Weichmachers ist bevorzugt darauf zu achten, dass das Produkt verträglich mit dem TPU ist. Verträglich bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich der Weichmacher während der für die TPU- Herstellung üblichen Verfahren dem TPU zumischen lassen muss und dass der Weichmacher anschließend während der ganzen Zeit möglichst im Produkt verbleibt und nicht durch Ausschwitzen oder Ausdampfen verloren geht. Zudem sollten die mechanischen Eigenschaften des TPU, z.B. der Abrieb und die elastomeren Eigenschaften nicht schlechter werden.at the choice of plasticizer is preferred to ensure that the product is compatible with the TPU is. Compatible means in this context that the plasticizer during the for the TPU Production usual Procedure must mix the TPU and that the plasticizer subsequently while the whole time possible remains in the product and is not lost by exudation or evaporation goes. In addition, the mechanical properties of the TPU, e.g. the abrasion and the elastomeric properties are not getting worse.
Viele weichgemachte TPU gehen in Anwendungen, die zudem dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, z.B. Designelemente der Schuhindustrie. Hier ist es von Nachteil, wenn der Weichmacher zu einer Vergilbung des Produktes durch UV-Abbau beiträgt.Lots Plasticized TPUs are used in applications that also absorb sunlight are exposed, e.g. Design elements of the shoe industry. Here is it is disadvantageous if the plasticizer causes yellowing of the product contributes by UV degradation.
Ebenso sind viele weichgemachte TPU in ihrer Anwendung Umwelteinflüssen ausgesetzt, die zu einem hydrolytischen Molmassenabbau führen. Dementsprechend ist es problematisch, wenn der Weichmacher die Hydrolyse auch noch verstärkt, sei es katalytisch oder durch Abbauprodukte des Weichmachers, die z.B. durch Hydrolyse des Weichmachers einstanden sind, z.B. Carbonsäuren aus der Hydrolyse eines estergruppenhaltigen Weichmachers.As well Many plasticized TPUs are exposed to environmental influences in their application, which lead to a hydrolytic Molmassenabbau. Accordingly, it is problematic if the plasticizer also enhances the hydrolysis, be it catalytically or by decomposition products of the plasticizer, e.g. by Hydrolysis of the plasticizer, e.g. Carboxylic acids the hydrolysis of an ester group-containing plasticizer.
Aber auch, wenn der Weichmacher alle vorher beschriebenen Anwendungen erfüllt, so bleibt doch immer noch die Gefahr der Migration des Weichmachers aus dem weichgemachten TPU heraus in ein Medium, das mit dem weichgemachten TPU in Kontakt steht. Bei Dichtungen aus weichgemachtem TPU für Treibstofftanks kann es z.B. zur Migration des Weichmachers in den Treibstoff kommen. Dies führt zu einer Versprödung der Dichtung. Genauso kann es bei Lebensmittelanwendungen zu einer Migration des Weichmachers in das Lebensmittel kommen. Weichgemachte TPU sind deshalb im allgemeinen nicht für Lebensmittelanwendungen geeignet.But even if the plasticizer all the applications previously described Fulfills, this still leaves the danger of plasticizer migration out of the plasticized TPU into a medium that is softened with TPU is in contact. For seals made of plasticized TPU for fuel tanks can it be e.g. come to the migration of the plasticizer in the fuel. this leads to to an embrittlement of Poetry. Likewise, it can be a migration in food applications of the plasticizer come into the food. Plasticized TPU's are therefore generally not for Food applications suitable.
Polytetrahydrofurane (in dieser Schrift auch als PTHF bezeichnet) sind Polyole, die durch kationische Polymerisation aus Tetrahydrofuran hergestellt werden. Aufgrund des Herstellungsmechansimus weisen die PTHF im allgemeinen eine geringe Molmassenverteilung auf. Bei einem PTHF 1000 liegt die Polydispersität, die ein Maß für die Molmassenverteilung darstellt, üblicherweise 1,5. Die Verteilung ist dabei monomodal, d.h. die Molmassenverteilung weist ein Maximum auf.polytetrahydrofurans (Also referred to in this document as PTHF) are polyols, which by cationic polymerization can be prepared from tetrahydrofuran. Due to the production mechanism, the PTHFs are generally a low molecular weight distribution. At a PTHF 1000 lies the polydispersity, the a measure of the molecular weight distribution represents, usually 1.5. The distribution is monomodal, i. the molecular weight distribution has a maximum.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit darin, ein weiches thermoplastisches Polyurethan zu entwickeln, welches eine Shore Härte kleiner oder gleich 80 A, besonders bevorzugt zwischen 40 A und 70 A hat. Dabei sollte das weiche TPU keine Migration eines Weichmachers aus dem TPU aufweisen und nach Möglichkeit über eine sehr gute Stabilität gegenüber Witterungseinflüssen verfügen. Außerdem sollte das TPU bevorzugt transparent sein.The object of the present invention was therefore a soft thermoplastic polyure than to develop, which has a Shore hardness less than or equal to 80 A, more preferably between 40 A and 70 A. The soft TPU should have no migration of a plasticizer from the TPU and if possible have a very good stability to weathering. In addition, the TPU should preferably be transparent.
Diese Aufgaben konnten durch thermoplastische Polyurethane auf der Basis von Polytetrahydrofuran gelöst werden, wobei das Polytetrahydrofuran eine Mischung (i) darstellt mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht zwischen 1200 g/mol und 1500 g/mol und wobei in der Mischung der Gewichtsanteil der Polytetrahydrofurane mit einem Polymerisationsgrad von kleiner oder gleich 14 größer als 21 Gew.-%, bevorzugt größer als 26 Gew.-%, besonders bevorzugt größer 26 Gew.-% und kleiner 40 Gew.-%, insbesondere größer 26 Gew.-% und kleiner 34 Gew.-% ist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der in der Mischung enthaltenen Polytetrahydrofurane, und in der Mischung der Gewichtsanteil der Polytetrahydrofurane mit einem Polymerisationsgrad von größer 40 kleiner als 40 Gew.-%, bevorzugt kleiner 32 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner 32 Gew.-% und größer 10 Gew.-%, insbesondere kleiner 32 Gew.-% und größer 25 Gew.-% ist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der in der Mischung enthaltenen Polytetrahydrofurane.These Tasks could be based on thermoplastic polyurethanes of polytetrahydrofuran dissolved wherein the polytetrahydrofuran is a mixture (i) with a number average molecular weight between 1200 g / mol and 1500 g / mol and wherein in the mixture of the weight fraction of polytetrahydrofurans with a degree of polymerization of less than or equal to 14 greater than 21 wt .-%, preferably greater than 26 wt .-%, more preferably greater than 26 wt .-% and less than 40 Wt .-%, in particular greater than 26 wt .-% and less than 34 wt .-%, each based on the total weight the polytetrahydrofurans contained in the mixture, and in the Mixture of the weight fraction of polytetrahydrofurans with a degree of polymerization smaller than 40 as 40 wt .-%, preferably less than 32 wt .-%, particularly preferably less than 32% by weight and greater than 10% by weight, especially less than 32% by weight and greater than 25% by weight, respectively based on the total weight of polytetrahydrofurans contained in the mixture.
Unter dem Ausdruck Polymerisationsgrad ist zu verstehen, wie viele Tetrahydrofurane in dem Polytetrahydrofuran vorliegen. Der Polymerisationsgrad lässt sich berechnen aus dem Molekulargewicht der Polymerkette, d.h. des Polytetrahydrofurans dividiert durch das Molekulargewicht des monomeren Bausteins, d.h. des Tetrahydrofurans (Polymerisationsgrad P = Molekulargewicht Polymerkette / Molekulargewicht des einzelnen Grundbausteins). Der Ausdruck „Polymerisationsgrad" ist dem Fachmann geläufig und eindeutig definiert, insbesondere im „Römpp Chemie Lexikon", Georg Thieme Verlag, 9. Auflage, 1992. Erfindungsgemäß wird der Polymerisationsgrad für das einzelne Makromolekül verwendet.Under the term degree of polymerization is to be understood as many tetrahydrofurans in the polytetrahydrofuran. The degree of polymerization can be calculate from the molecular weight of the polymer chain, i. of polytetrahydrofuran divided by the molecular weight of the monomeric building block, i. of Tetrahydrofuran (degree of polymerization P = molecular weight polymer chain / Molecular weight of the individual building block). The term "degree of polymerization" is known to those skilled in the art common and clearly defined, in particular in the "Römpp Chemie Lexikon", Georg Thieme Verlag, 9th edition, 1992. According to the invention of Degree of polymerization for the single macromolecule used.
Das Reaktionsprodukt der Isocyanate (a) mit den Kettenverlängerern (c) bildet in einem thermoplastischen Polyurethan das sogenannte Hartsegment, während das Reaktionsprodukt des Isocyanates (a) mit den höhermolekularen Diolen (b) das sogenannte Weichsegment des thermoplastischen Polyurethans darstellt. Zur Einstellung der Härte der TPU können die Aufbaukomponenten (b) und (c) in relativ breiten molaren Verhältnissen variiert werden. Beispielweise kann das molare Verhältnis von (b) und (c) zwischen einem molaren Verhältnis von 1: 1, entsprechend einem weichen TPU der Shorehärte 80 A und 1:5,6, entsprechend einem harten TPU der Shorehärte 75 D, schwanken. Wird die molare Menge an (c) bei gleichbleibender molare Menge an (b) weiter reduziert, so reduziert sich die Härte des TPU ebenfalls weiter. Wird allerdings ein Verhältnis von (b) zu (c) deutlich größer 1 gewählt, so kommt es zu einer Behinderung der Kristallisation der Hartsegmente. Die Kristallisation des TPU erfolgt so langsam, dass die Zykluszeiten für die Verarbeitung des thermoplastischen Polyurethans unwirtschaftlich lang werden. Gleichzeitig verliert das TPU seine erwünschten thermischen und mechanischen Eigenschaften.The Reaction product of the isocyanates (a) with the chain extenders (c) forms in a thermoplastic polyurethane the so-called Hard segment while the reaction product of the isocyanate (a) with the higher molecular weight Diols (b) the so-called soft segment of the thermoplastic polyurethane represents. For adjusting the hardness the TPU can the structural components (b) and (c) in relatively broad molar ratios be varied. For example, the molar ratio of (b) and (c) between a molar ratio of 1: 1, respectively a soft Shore hardness TPU 80 A and 1: 5.6, corresponding to a hard Shore hardness 75 D TPU, vary. Is the molar amount of (c) at a constant molar Quantity of (b) further reduced, thus reducing the hardness of TPU also continues. However, a ratio of (b) to (c) becomes clear greater than 1 selected, see above there is a hindrance to the crystallization of the hard segments. The crystallization of the TPU occurs so slowly that the cycle times for the Processing of the thermoplastic polyurethane uneconomical be long. At the same time, the TPU loses its desired thermal and mechanical properties.
Durch die Erhöhung der Molmasse des Polyols (b) kann man die Menge an (c) weiter absenken, ohne dass das als gut erkannte minimale Verhältnis von (b) zu (c) von ca. 1:1 signifikant verschoben wird. Ab einer Molmasse des Polytetrahydrofurans, in dieser Schrift auch als PTHF bezeichnet, von ca. 1500 g/mol kommt es allerdings zu einem Effekt, der allgemein als Perlmuteffekt bekannt ist. Hartsegmente des TPU kristallisieren dann aufgrund ihrer Unverträglichkeit mit der Weichphase aus und das TPU erhält ein perlmuttartiges nicht-transparentes Aussehen, das in vielen Fällen unerwünscht ist. Zudem führt eine Erhöhung der Molmasse des Weichphasenpolyols häufig zu einer Kristallisation der Weichphase bei Temperaturen um den Gefrierpunkt. Diese Weichphasenkristallisation ist unerwünscht, da die Flexibilität der TPU bei einsetzender Weichphasenkristallisation abnimmt, die Shorehärte dagegen zunimmt.By the increase the molar mass of the polyol (b) can be further reduced by the amount of (c), without the minimum ratio of (b) to (c) of approx. 1: 1 is shifted significantly. From a molecular weight of polytetrahydrofuran, Also referred to in this document as PTHF, from about 1500 g / mol it comes however, to an effect commonly known as the mother-of-pearl effect is. Hard segments of the TPU then crystallize due to their incompatibility with the soft phase and the TPU receives a nacreous non-transparent Appearance, in many cases undesirable is. In addition leads an increase the molecular weight of the soft phase polyol often to crystallization the soft phase at temperatures around the freezing point. This soft phase crystallization is undesirable, because the flexibility the TPU decreases with onset of soft phase crystallization, the Shore hardness on the other hand increases.
Diese negativen Effekte der Erhöhung der Molmasse des PTHF konnten durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Mischung enthaltend PTHFs mit unterschiedlichem Molekulargewicht vermieden werden, ohne auf die gewünschte Absenkung der Härte des TPUs zu verzichten.These negative effects of increase The molecular weight of the PTHF could by the use of the mixture according to the invention containing PTHFs of different molecular weight avoided be without the desired Lowering the hardness to dispense with the TPU.
Durch die Verwendung des PTHF mit der erfindungsgemäßen Molmassenverteilung blieben die TPU trotz Erhöhung der zahlenmittleren Molmasse des Polyols transparent. Es kam nicht zu dem oben beschriebenen Perlmutterffekt. Überraschenderweise zeigten die TPU enthaltend die PTHF mit unterschiedlicher Molmasse auch keine Hartphasenkristallisation. Dadurch sind gute Tieftemperatureigenschaften sichergestellt.By the use of the PTHF with the molecular weight distribution according to the invention remained the TPU despite increase the number average molecular weight of the polyol is transparent. It did not come to the above described mother-of-pearl effect. Surprisingly, showed the TPU also contains the different molecular weight PTHF no hard phase crystallization. This gives good low temperature properties ensured.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Polyurethane weisen bevorzugt eine Shore-Härte zwischen 40 A und 75 A auf. Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen thermoplastischen Polyurethane transparent.The thermoplastic according to the invention Polyurethanes preferably have a Shore hardness between 40 A and 75 A. on. Preference is given to the thermoplastic polyurethanes according to the invention transparent.
Polytetrahydrofuran ist allgemein bekannt und in verschiedenen Molekulargewichten bei der BASF Aktiengesellschaft kommerziell erhältlich. Erfindungswesentlich ist der Einsatz von Polytetrahydrofurenen mit der erfindungsgemäßen Molekulargewichtsverteilung. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Polytetrahydrofuranmischung (i) auf der Mischung mindestens zweier, bevorzugt getrennt hergestellter Polytetrahydrofuranchargen basiert. Unter dem Ausdruck „mindestens zweier Polytatrahydrofuranchargen" ist zu verstehen, das zwei verschiedene Polytetrahydrofurane eingesetzt werden, die unterschiedliche Angaben zum mittleren Molekulargewicht aufweisen. Besonders bevorzugt ist, wenn mindestens zwei der getrennt hergestellten Polytetrahydrofuranchargen ein um mindestens 500 g/mol, bevorzugt mindestens 800 g/mol voneinander verschiedenes zahlenmittleres Molekulargewicht aufweisen.Polytetrahydrofuran is well known and available in various molecular weights from BASF Ak company commercially available. Essential to the invention is the use of polytetrahydrofurans with the molecular weight distribution according to the invention. It is preferred if the polytetrahydrofuran mixture (i) based on the mixture of at least two, preferably separately prepared Polytetrahydrofuranchargen. By the expression "at least two polytatrahydrofuran charges" it is meant that two different polytetrahydrofurans are used, which have different mean molecular weight data.Particularly preferred is if at least two of the separately prepared polytetrahydrofuran charges are at least 500 g / mol, preferably at least 800 g / mol of different number average molecular weight.
Insbesondere bevorzugt ist, wenn eine Polytetrahydrofurancharge ein zahlenmittleres Molekulargewicht zwischen 900 g/mol und 1100 g/mol und eine andere Polytetrahydrofurancharge ein zahlenmittleres Molekulargewicht zwischen 1900 g/mol und 2100 g/mol aufweist.Especially preferred is when a Polytetrahydrofurancharge a number average Molecular weight between 900 g / mol and 1100 g / mol and another Polytetrahydrofurancharge a number average molecular weight between 1900 g / mol and 2100 g / mol.
Zur Einstellung von Härte der TPU können die Aufbaukomponenten (b) und (c) bevorzugt in molaren Verhältnissen von Komponente (b) zu insgesamt einzusetzenden Kettenverlängerungsmitteln (c) zwischen 1 : 0,35 und 1 : 2,0, bevorzugt zwischen 1 : 0,50 und 1 : 1, 5, insbesondere zwischen 1 : 0,7 und 1 : 1,1 eingesetzt werden.to Adjustment of hardness the TPU can the synthesis components (b) and (c) are preferably in molar ratios of component (b) to total chain extenders to be used (c) between 1: 0.35 and 1: 2.0, preferably between 1: 0.50 and 1: 1, 5, in particular between 1: 0.7 and 1: 1.1 are used.
Verfahren zur Herstellung von TPU sind allgemein bekannt. Beispielsweise können die thermoplastischen Polyurethane durch Umsetzung von (a) Isocyanaten mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 500 bis 10000 und gegebenenfalls (c) Kettenverlängerungsmitteln mit einem Molekulargewicht von 50 bis 499 gegebenenfalls in Gegenwart von (d) Katalysatoren und/oder (e) üblichen Hilfsstoffen herstellt werden.method for the production of TPU are well known. For example, the thermoplastic polyurethanes by reacting (a) isocyanates with (b) opposite Isocyanate-reactive compounds having a molecular weight of 500 to 10,000 and optionally (c) chain extenders having a molecular weight from 50 to 499, optionally in the presence of (d) catalysts and / or (e) usual Be prepared excipients.
Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung von thermoplastischen Polyurethanen somit durch Umsetzung von (a) Isocyanaten mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 500g/mol bis 10000g/mol, bevorzugt 500 g/mol bis 4000 g/mol und gegebenenfalls (c) Kettenverlängerungsmitteln mit einem Molekulargewicht von 50g/mol bis 499g/mol gegebenenfalls in Gegenwart von (d) Katalysatoren und/oder (e) üblichen Hilfsstoffen, wobei man als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindung (b) eine Polytetrahydrofuranmischung einsetzt mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht zwischen 1200 g/mol und 1500 g/mol und wobei in der Mischung der Gewichtsanteil der Polytetrahydrofurane mit einem Polymerisationsgrad von kleiner oder gleich 14 größer als 21 Gew.-%, bevorzugt größer als 26 Gew.-%, besonders bevorzugt größer 26 Gew.-% und kleiner 40 Gew.-%, insbesondere größer 26 Gew.-% und kleiner 34 Gew.-% ist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der in der Mischung enthaltenen Polytetrahydrofurane, und in der Mischung der Gewichtsanteil der Polytetrahydrofurane mit einem Polymerisationsgrad von größer 40 kleiner als 40 Gew.-%, bevorzugt kleiner 32 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner 32 Gew.-% und größer 10 Gew.-%, insbesondere kleiner 32 Gew.-% und größer 25 Gew.-% ist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der in der Mischung enthaltenen Polytetrahydrofurane.According to the invention the production of thermoplastic polyurethanes thus by Reaction of (a) isocyanates with (b) isocyanate-reactive compounds with a molecular weight of 500g / mol to 10000g / mol, preferred 500 g / mol to 4000 g / mol and optionally (c) chain extenders with a molecular weight of 50g / mol to 499g / mol optionally in the presence of (d) catalysts and / or (e) conventional excipients, wherein one as opposite Isocyanate-reactive compound (b) a polytetrahydrofuran mixture used with a number average molecular weight between 1200 g / mol and 1500 g / mol and wherein in the mixture of the weight fraction the polytetrahydrofurans having a degree of polymerization of smaller or equal to 14 greater than 21 wt .-%, preferably greater than 26 wt .-%, more preferably greater than 26 wt .-% and less than 40 Wt .-%, in particular greater than 26 wt .-% and less than 34 wt .-%, each based on the total weight the polytetrahydrofurans contained in the mixture, and in the Mixture of the weight fraction of polytetrahydrofurans with a degree of polymerization smaller than 40 as 40 wt .-%, preferably less than 32 wt .-%, particularly preferably less than 32% by weight and greater than 10% by weight, especially less than 32% by weight and greater than 25% by weight, respectively based on the total weight of polytetrahydrofurans contained in the mixture.
Besonders bevorzugt setzt man die eingangs dargestellten Polytetrahydrofuranmischungen enthaltend die mindestens zwei Chargen ein.Especially Preference is given to the Polytetrahydrofuranmischungen shown above containing the at least two batches.
Das thermoplastische Polyurethan kann thermoplastisch verarbeitet werden, ohne dass die Wirkung der erfindungsgemäßen Weichmacher verloren geht. Im Folgenden sollen beispielhaft die Ausgangskomponenten und Verfahren zur Herstellung der bevorzugten TPU dargestellt werden. Die bei der Herstellung der TPU üblicherweise verwendeten Komponenten (a), (b), (c) sowie gegebenenfalls (d) und/oder (e) sollen im Folgenden beispielhaft beschrieben werden:
- a) Als organische Isocyanate (a) können allgemein bekannte aromatische, aliphatische, cycloaliphatische und/oder araliphatische Isocyanate, bevorzugt Diisocyanate eingesetzt werden, beispielsweise 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diphenylmethandüsocyanat (MDI), 1,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), Diphenylmethandiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-diphenyldiisocyanat, 1,2-Diphenylethandiisocyanat und/oder Phenylendiisocyanat, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta- und/oder Oktamethylendiisocyanat, 2-Methylpentamethylen-diisocyanat-1,5, 2-Ethyl-butylen-diisocyanat-1,4, Pentamethylen-diisocyanat-1,5, Butylen-diisocyanat-1,4, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (Isophoron-diisocyanat, IPDI), 1,4- und/oder 1,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (HXDI), 1,4-Cyclohexan-diisocyanat, 1-Methyl-2,4- und/oder -2,6-cyclohexan-diisocyanat und/oder 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat, bevorzugt 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), Hexamethylendiisocyanat und/oder IPDI, insbesondere 4,4'- MDI und/oder Hexamethylendiisocyanat.
- b) Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen (b) werden die eingangs dargestellten Polytetrahydrofuran eingesetzt. Gegebenenfalls können zusätzlich weitere allgemein bekannten gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise Polyesterole, Polyetherole und/oder Polycarbonatdiole, die üblicherweise auch unter dem Begriff "Polyole" zusammengefasst werden, mit Molekulargewichten von 500 bis 12000 g/mol, bevorzugt 600 bis 6000, insbesondere 800 bis 4000, und bevorzugt einer mittleren Funktionalität von 1,8 bis 2,3, bevorzugt 1,9 bis 2,2, insbesondere 2. Bevorzugt setzt man ausschließlich die erfindungsgemäßen PTHFs als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen (b) mit Molekulargewichten von 500 bis 12000 g/mol ein.
- c) Als Kettenverlängerungsmittel (c) können allgemein bekannte aliphatische, araliphatische, aromatische und/oder cycloaliphatische Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 50 bis 499, bevorzugt 2-funktionelle Verbindungen, eingesetzt werden, beispielsweise Diamine und/oder Alkandiole mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkylenrest, insbesondere Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6 und/oder Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta-, Okta-, Nona- und/oder Dekaalkylenglykole mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, bevorzugt entsprechende Oligo- und/oder Polypropylenglykole, wobei auch Mischungen der Kettenverlängerer eingesetzt werden können.
- d) Geeignete Katalysatoren, welche insbesondere die Reaktion zwischen den NCO-Gruppen der Diisocyanate (a) und den Hydroxylgruppen der Aufbaukomponenten (b) und (c) beschleunigen, sind die nach dem Stand der Technik bekannten und üblichen tertiären Amine, wie z.B. Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, N-Methylmorpholin, N,N'-Dimethylpiperazin, 2-(Dimethylaminoethoxy)-ethanol, Diazabicyclo-(2,2,2)-octan und ähnliche sowie insbesondere organische Metallverbindungen wie Titansäureester, Eisenverbindungen wie z.B. Eisen-(III)-acetylacetonat, Zinnverbindungen, z.B. Zinndiaeetat, Zinndioctoat, Zinndilaurat oder die Zinndialkylsalze aliphatischer Carbonsäuren wie Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat oder ähnliche. Die Katalysatoren werden üblicherweise in Mengen von 0,00001 bis 0,1 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Polyhydroxylverbindung (b) eingesetzt.
- e) Neben Katalysatoren (d) können den Aufbaukomponenten (a) bis (c) auch übliche Hilfsmittel (e) hinzugefügt werden. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Füllstoffe, Flammschutzmittel, Keimbildungsmittel, Oxi dationsstabilisatoren, Gleit- und Entformungshilfen, Farbstoffe und Pigmente, gegebenenfalls zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Stabilisatoren weitere Stabilisatoren, z.B. gegen Hydrolyse, Licht, Hitze oder Verfärbung, anorganische und/oder organische Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Weichmacher. Als Hydrolyseschutzmittel werden bevorzugt oligomere und/oder polymere aliphatische oder aromatische Carbodiimide verwendet. Um die erfindungsgemäßen TPU gegen Alterung zu stabilisieren, werden dem TPU bevorzugt Stabilisatoren zugegeben. Stabilisatoren im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Additive, die einen Kunststoff oder eine Kunststoffmischung gegen schädliche Umwelteinflüsse schützen. Beispiele sind primäre und sekundäre Antioxidantien, Hindered Amine Light Stabilizer, UV-Absorber, Hydrolyseschutzmittel, Quencher und Flammschutzmittel. Beispiele für kommerzielle Stabilisatoren sind gegeben in Plastics Additive Handbook, 5th Edition, H. Zweifel, ed., Hanser Publishers, München, 2001 ([1]), S. 98-S. 136. Ist das erfindungsgemäße TPU während seiner Anwendung thermoxidativer Schädigung ausgesetzt, können Antioxidantien zugegeben werden. Bevorzugt werden phenolische Antioxidantien verwendet. Beispiele für phenolische Antioxidantien sind gegeben in Plastics Additive Handbook, 5th edition, H. Zweifel, ed, Hanser Publishers, München, 2001, S. 98-107 und S. 116-S. 121. Bevorzugt sind solche phenolische Antioxidantien, deren Molekulargewicht größer als 700 g/mol sind. Ein Beispiel für ein bevorzugt verwendetes phenolisches Antioxidans ist Pentaerythrityl-tetrakis (3-(3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl)propionate) (Irganox® 1010). Die phenolischen Antioxidantien werden im allgemeinen in Konzentrationen zwischen 0,1 und 5 Gew.-% eingesetzt, bevorzugt zwischen 0,1 und 2 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des TPU. Auch wenn die erfindungsgemäße TPU aufgrund ihrer bevorzugten Zusammensetzung deutlich stabiler gegen ultravioletter Strahlung sind als z.B. mit Phthalaten oder Benzoaten weichgemachte TPU, so ist eine Stabilisierung enthaltend nur phenolische Stabilisatoren oft nicht ausreichend. Aus diesem Grund werden die erfindungsgemäßen TPUs, die UV-Licht ausgesetzt werden, bevorzugt zusätzlich mit einem UV-Absorber stabilisiert. UV-Absorber sind Moleküle, die energiereiches UV-Licht absorbieren und die Energie dissipieren. Gängige UV-Absorber, welche in der Technik Verwendung finden, gehören z.B. zur Gruppe der Zimtsäureester, der Diphenylcyanacrylate, der Formamidine, der Benzylidenemalonate, der Diarylbutadiene, Triazine sowie der Benzotriazole.. Beispiele für kommerzielle UV-Absorber finden sich in Plastics Additive Handbook, 5th edition, H. Zweifel, ed, Hanser Publishers, München, 2001, Seite 116-122. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die UV-Absorber ein zahlenmittleres Molekulargewicht von größer als 300 g/mol, insbesondere größer als 390 g/mol, auf. Ferner sollten die bevorzugt verwendeten UV-Absorber ein Molekulargewicht von nicht größer als 5000 g/mol, besonders bevorzugt von nicht größer als 2000 g/mol aufweisen. Besonders geeignet als UV-Absorber ist die Gruppe der Benzotriazole. Beispiele für besonders geeignete Benzotriazole sind Tinuvin® 213, Tinuvin® 328, Tinuvin® 571, sowie Tinuvin® 384 und das Eversorb® 82. Bevorzugt werden die UV-Absorber in Mengen zwischen 0,01 und 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse TPU zudosiert, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 2,0 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,2 und 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des TPU. Oft ist eine oben beschriebene UV-Stabilisierung basierend auf einem Antioxidant und einem UV-Absorber noch nicht ausreichend, um eine gute Stabilität des erfindungsgemäßen TPU gegen den schädlichen Einfluss von UV-Strahlen zu gewährleisten. In diesem Falle kann zu der Komponente (e) bevorzugt zusätzlich zu dem Antioxidans und dem UV-Absorber, noch ein Hindered-Amine Light Stabiizer (HALS) zu dem erfindungsgemäßen TPU zugegeben werden. Die Aktivität der HALS-Verbindungen beruht auf ihrer Fähigkeit, Nitroxylradikale zu bilden, die in den Mechanismus der Oxidation von Polymeren eingreift. HALS gelten als hocheffiziente UV-Stabilisatoren für die meisten Polymere. HALS-Verbindungen sind allgemein bekannt und kommerziell erhältlich. Beispiele für kommerziell erhältliche HALS-Stabilisatoren finden sich in Plastics Additive Handbook, 5th edition, H. Zweifel, Hanser Publishers, München, 2001, S. 123-136. Als Hindered Amine Light Stabilizer werden bevorzugt Hindered Amine Light Stabilizer genommen, bei denen das zahlenmittlere Molekulargewicht größer als 500 g/mol sind. Ferner sollte das Molekulargewicht der bevorzugten HALS-Verbindungen bevorzugt nicht größer als 10000 g/mol, besonders bevorzugt nicht größer als 5000 g/mol sein. Besonders bevorzugte Hindered Amine Light Stabilizer sind bis-(1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl) sebacat (Tinuvin® 765, Ciba Spezialitätenchemie AG) und , das Kondensationsprodukt aus 1-hydroxyethyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidine and succinic acid (Tinuvin® 622). Insbesondere bevorzugt ist das Kondensationsprodukt aus 1-hydroxyethyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidine and succinic acid (Tinuvin® 622), wenn der Titangehalt des Produktes < 150 ppm, bevorzugt < 50 ppm insbesondere bevorzugt < 10 ppm ist. HALS Verbindungen werden bevorzugt in einer Konzentration zwischen 0,01 und 5 Gew.-% eingesetzt, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 1 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,15 und 0,3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des TPU. Eine besonders bevorzugte UV Stabilisierung enthält eine Mischung aus einem phenolischen Stabilisator, einem Benzotriazol und einer HALS-Verbindung in den oben beschriebenen bevorzugten Mengen.
- a) As organic isocyanates (a) it is possible to use generally known aromatic, aliphatic, cycloaliphatic and / or araliphatic isocyanates, preferably diisocyanates, for example 2,2'-, 2,4'- and / or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI ), 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), 2,4- and / or 2,6-toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyl-diphenyl diisocyanate, 1,2-diphenylethane diisocyanate and / or phenylene diisocyanate, triisocyanate , Tetra-, penta-, hexa-, hepta- and / or octamethylene diisocyanate, 2-methylpentamethylene-diisocyanate-1,5, 2-ethyl-butylene-diisocyanate-1,4, pentamethylene-diisocyanate-1,5, butylene-diisocyanate 1, 4, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), 1,4- and / or 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (HXDI), 1,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,4- and / or 2,6-cyclohexane diisocyanate and / or 4,4'-, 2,4'- and 2,2'-dicyclohexylmethane diisocyanate , preferably 2,2'-, 2,4'- and / or 4,4'-Diphenylmethandiis ocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), 2,4- and / or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), hexamethylene diisocyanate and / or IPDI, in particular 4,4'-MDI and / or hexamethylene diisocyanate.
- b) As isocyanate-reactive compounds (b) are the Polytetrahy used drofuran. Optionally, other generally known isocyanate-reactive compounds may also be used, for example polyesterols, polyetherols and / or polycarbonatediols, which are usually also grouped under the term "polyols", with molecular weights of 500 to 12,000 g / mol, preferably 600 to 6,000, in particular 800 to 4000, and preferably an average functionality of 1.8 to 2.3, preferably 1.9 to 2.2, in particular 2. It is preferable to use exclusively the PTHFs of the invention as isocyanate-reactive compounds (b) having molecular weights of from 500 to 12000 g / mol.
- c) As chain extenders (c) it is possible to use generally known aliphatic, araliphatic, aromatic and / or cycloaliphatic compounds having a molecular weight of 50 to 499, preferably 2-functional compounds, for example diamines and / or alkanediols having 2 to 10 carbon atoms in the alkylene radical, in particular 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and / or di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona- and / or decaalkylene glycols having 3 to 8 carbon atoms , Preferred corresponding oligo- and / or polypropylene glycols, wherein mixtures of the chain extenders can be used.
- d) Suitable catalysts which in particular accelerate the reaction between the NCO groups of the diisocyanates (a) and the hydroxyl groups of the synthesis components (b) and (c) are the tertiary amines known and customary in the prior art, such as, for example, triethylamine, Dimethylcyclohexylamine, N-methylmorpholine, N, N'-dimethylpiperazine, 2- (dimethylaminoethoxy) ethanol, diazabicyclo- (2,2,2) -octane and the like, and in particular organic metal compounds such as titanic acid esters, iron compounds such as iron (III) acetylacetonate, tin compounds, eg Zinndiaeetat, Zinndioctoat, tin dilaurate or Zinndialkylsalze aliphatic carboxylic acids such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate or the like. The catalysts are usually used in amounts of 0.00001 to 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of polyhydroxyl compound (b).
- e) In addition to catalysts (d) can the constitutional components (a) to (c) and conventional auxiliaries (e) are added. Mention may be made, for example, of surface-active substances, fillers, flameproofing agents, nucleating agents, oxidation stabilizers, lubricants and mold release agents, dyes and pigments, optionally in addition to the stabilizers according to the invention further stabilizers, for example against hydrolysis, light, heat or discoloration, inorganic and / or organic fillers, Reinforcing agents and plasticizers. As hydrolysis protective agents it is preferred to use oligomeric and / or polymeric aliphatic or aromatic carbodiimides. In order to stabilize the TPU according to the invention against aging, stabilizers are preferably added to the TPU. Stabilizers in the context of the present invention are additives which protect a plastic or a plastic mixture against harmful environmental influences. Examples are primary and secondary antioxidants, hindered amine light stabilizers, UV absorbers, hydrolysis protectors, quenchers and flame retardants. Examples of commercial stabilizers are given in Plastics Additive Handbook, 5th Edition, H. Zweifel, ed., Hanser Publishers, Munich, 2001 ([1]), p. 98-S. 136. If the TPU according to the invention is exposed to thermo-oxidative damage during its application, antioxidants may be added. Preferably, phenolic antioxidants are used. Examples of phenolic antioxidants are given in Plastics Additive Handbook, 5th edition, H. Zweifel, ed, Hanser Publishers, Munich, 2001, pp. 98-107 and pp. 116-S. 121. Preference is given to those phenolic antioxidants whose molecular weight is greater than 700 g / mol. An example of a preferably used phenolic antioxidant is pentaerythrityl-tetrakis (3- (3,5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl) propionate) (Irganox ® 1010). The phenolic antioxidants are generally used in concentrations between 0.1 and 5 wt .-%, preferably between 0.1 and 2 wt .-%, in particular between 0.5 and 1.5 wt .-%, each based on the Total weight of the TPU. Even though the TPUs according to the invention are significantly more stable to ultraviolet radiation than, for example, TPUs softened with phthalates or benzoates, stabilization containing only phenolic stabilizers is often insufficient. For this reason, the TPUs according to the invention which are exposed to UV light are preferably additionally stabilized with a UV absorber. UV absorbers are molecules that absorb high-energy UV light and dissipate the energy. Common UV absorbers which are used in the art include, for example, the group of cinnamic acid esters, diphenylcyanoacrylates, formamidines, benzylidenemalonates, diarylbutadienes, triazines and benzotriazoles. Examples of commercial UV absorbers can be found in Plastics Additive Handbook, 5th edition, H. Zweifel, ed, Hanser Publishers, Munich, 2001, pages 116-122. In a preferred embodiment, the UV absorbers have a number average molecular weight of greater than 300 g / mol, in particular greater than 390 g / mol. Furthermore, the UV absorbers preferably used should have a molecular weight of not greater than 5000 g / mol, particularly preferably not greater than 2000 g / mol. Particularly suitable as UV absorber is the group of benzotriazoles. Examples of particularly suitable benzotriazoles are Tinuvin ® 213, Tinuvin ® 328, Tinuvin ® 571 and Tinuvin ® 384 and the Eversorb ® 82. Preferably, the UV absorber in amounts between 0.01 and 5 wt .-%, based on Total weight TPU metered, more preferably between 0.1 and 2.0 wt .-%, in particular between 0.2 and 0.5 wt .-%, each based on the total weight of the TPU. Often a UV stabilization described above is basis rend on an antioxidant and a UV absorber is not sufficient to ensure good stability of the TPU according to the invention against the harmful influence of UV rays. In this case, to the component (e) preferably in addition to the antioxidant and the UV absorber, nor a Hindered Amine Light Stabilizer (HALS) may be added to the TPU according to the invention. The activity of the HALS compounds is based on their ability to form nitroxyl radicals, which interfere with the mechanism of the oxidation of polymers. HALS are considered to be highly efficient UV stabilizers for most polymers. HALS compounds are well known and commercially available. Examples of commercially available HALS stabilizers can be found in Plastics Additive Handbook, 5th edition, H. Zweifel, Hanser Publishers, Munich, 2001, pp. 123-136. Hindered Amine Light Stabilizers are preferably Hindered Amine Light Stabilizers in which the number average molecular weight is greater than 500 g / mol. Furthermore, the molecular weight of the preferred HALS compounds should preferably not be greater than 10,000 g / mol, more preferably not greater than 5,000 g / mol. Particularly preferred hindered amine light stabilizers are bis (1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl) sebacate (Tinuvin ® 765, Ciba Specialty Chemicals Inc.), and the condensation product of 1-hydroxyethyl-2,2,6,6-tetramethyl -4-hydroxypiperidines and succinic acid (Tinuvin ® 622). Particularly preferred is the condensation product of 1-hydroxyethyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidines and succinic acid (Tinuvin ® 622) when the titanium content of the product ppm <150, preferably <50 ppm more preferably <10 ppm is. HALS compounds are preferably used in a concentration between 0.01 and 5 wt .-%, more preferably between 0.1 and 1 wt .-%, in particular between 0.15 and 0.3 wt .-%, each based on the Total weight of the TPU. A particularly preferred UV stabilization comprises a mixture of a phenolic stabilizer, a benzotriazole and a HALS compound in the preferred amounts described above.
Nähere Angaben über die oben genannten Hilfsmittel- und Zusatzstoffe sind der Fachliteratur zu entnehmen, z.B. aus Plastics Additive Handbook, 5th edition, H. Zweifel, ed, Hanser Publishers, München, 2001. Alle in dieser Schrift genannten Molekulargewichte weisen die Einheit [g/mol] auf.More details about the The auxiliaries and additives mentioned above are the specialist literature see, e.g. from Plastics Additive Handbook, 5th edition, H. Zweifel, ed, Hanser Publishers, Munich, 2001. All in this The molecular weights stated have the unit [g / mol].
Die Umsetzung kann bei üblichen Kennzahlen erfolgen, bevorzugt bei einer Kennzahl zwischen 950 und 1050, besonders bevorzugt bei einer Kennzahl zwischen 970 und 1010, insbesondere zwischen 980 und 995. Die Kennzahl ist definiert durch das Verhältnis der insgesamt bei der Umsetzung eingesetzten Isocyanatgruppen der Komponente (a) zu den gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, d.h. den aktiven Wasserstoffen, der Komponenten (b) und (c). Bei einer Kennzahl von 1000 kommt auf eine Isocyanatgruppe der Komponente (a) ein aktives Wasserstoffatom, d.h. eine gegenüber Isocyanaten reaktive Funktion, der Komponenten (b) und (c). Bei Kennzahlen über 1000 liegen mehr Isocyanatgruppen als OH-Gruppen vor. Die Herstellung der TPU kann nach den bekannten Verfahren kontinuierlich, beispielsweise mit Reaktionsextrudern oder dem Bandverfahren nach one-shot oder dem Prepolymerverfahren, oder diskontinuierlich nach dem bekannten Prepolymerprozess erfolgen. Bei diesen Verfahren können die zur Reaktion kommenden Komponenten (a), (b) und gegebenenfalls (c), (d) und/oder (e) nacheinander oder gleichzeitig miteinander vermischt werden, wobei die Reaktion unmittelbar einsetzt. Beim Extruderverfahren werden die Aufbaukomponenten (a), (b) sowie gegebenenfalls (c), (d) und/oder (e) einzeln oder als Gemisch in den Extruder eingeführt, z.B. bei Temperaturen von 100 bis 280°C, vorzugsweise 140 bis 250°C zur Reaktion gebracht, das erhaltene TPU wird extrudiert, abgekühlt und granuliert.The Implementation can be at usual Key figures are given, preferably with a key figure between 950 and 1050, particularly preferred for a ratio between 970 and 1010, especially between 980 and 995. The key figure is defined by The relationship the total amount of isocyanate groups used in the reaction Component (a) to the opposite Isocyanate-reactive groups, i. the active hydrogens, the Components (b) and (c). With a key figure of 1000 comes to one Isocyanate group of component (a) an active hydrogen atom, i.e. one opposite Isocyanate-reactive function of components (b) and (c). at Key figures about 1000 are more isocyanate groups than OH groups. The production The TPU can be continuously, for example, according to the known methods with reaction extruders or the tape method after one-shot or the prepolymer process, or discontinuously according to the known prepolymer process respectively. In these methods can the components (a), (b) and, if appropriate, reacting (c), (d) and / or (e) successively or simultaneously with one another are mixed, the reaction starts immediately. At the Extruder processes are the structural components (a), (b) and optionally (c), (d) and / or (e) introduced individually or as a mixture into the extruder, e.g. at temperatures of 100 to 280 ° C, preferably 140 to 250 ° C The resulting TPU is extruded, cooled and granulated.
Die Verarbeitung der erfindungsgemäßen TPU enthaltend die erfindungsgemäßen Weichmacher, die üblicherweise als Granulat oder in Pulverform vorliegen, zu den gewünschten Folien, Formteilen, Rollen, Fasern, Verkleidungen in Automobilen, Schläuchen, Kabelsteckern, Faltenbälgen, Schleppkabeln, Kabelummantelungen, Dichtungen, Riemen oder Dämpfungselementen erfolgt nach üblichen Verfahren, wie z.B. Spritzguss oder Extrusion. Die nach den erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren thermoplastischen Polyurethane, bevorzugt die Folien, Formteile, Schuhsohlen, Rollen, Fasern, Verkleidungen in Automobilen, Wischerblätter, Schläuche, Kabelstecker, Faltenbälge, Schleppkabel, Kabelummantelungen, Dichtungen, Riemen oder Dämpfungselemente weisen die eingangs dargestellten Vorteile auf.The Processing of the TPU according to the invention containing the plasticizers according to the invention, the usual as granules or in powder form, to the desired Films, molded parts, rolls, fibers, linings in automobiles, hoses, Cable plugs, bellows, Towing cables, cable sheathing, seals, belts or damping elements takes place according to usual Methods, e.g. Injection molding or extrusion. The according to the inventive method producible thermoplastic polyurethanes, preferably the films, Molded parts, soles, castors, fibers, linings in automobiles, Wiper blades, hoses, cable connectors, bellows, Tow cables, cable sheathing, seals, belts or damping elements have the advantages presented at the beginning.
Beispiel 1example 1
In einen 2 l Weißblecheimer wurden 1000g einer Polyolmischung bestehend PTHF 1000 (BASF Aktiengesellschaft) und PTHF 2000 (BASF Aktiengesellschaft) im Gewichtsverhältnis 1:1 und 65,86 g 1,4-Butandiol eingewogen und auf 90°C aufgeheizt. Anschließend wurde unter Rühren 0,5 Gew.-% Irganox® 1098 und 0,5 Gew.-% Irganox® 1010 sowie 2,5 ppm Zinn-di-octoat zugegeben. Nach anschließender Erwärmung der Lösung auf wieder 90°C wurden 369g 4,4'-MDI (Methylendiphenyldiisocyanat) zugegeben und so lange gerührt, bis die Lösung homogen war. Anschließend wurde die Reaktionsmasse in eine flache Schale gegossen und bei 125°C auf einer Heizplatte 10 min getempert. Danach wurde die entstandene Schwarte in einem Heizschrank 24 h bei 100°C getempert. Nach dem Granulieren der Gießplatten wurden diese auf einer Spritzgussmaschine zu 2 mm Spritzplatten verarbeitet. Das Produkt hatte eine Shorehärte von Shore 72 A.1000 g of a polyol mixture consisting of PTHF 1000 (BASF Aktiengesellschaft) and PTHF 2000 (BASF Aktiengesellschaft) in a weight ratio of 1: 1 and 65.86 g of 1,4-butanediol were weighed into a 2 l tinplate bucket and heated to 90.degree. 1098 and 0.5 wt .-% Irganox ® 1010 and 2.5 ppm was then heated with stirring 0.5 wt .-% Irganox ® tin dioctoate were added. After heating the solution again to 90 ° C., 369 g of 4,4'-MDI (methylene diphenyl diisocyanate) were added and the mixture was stirred, until the solution was homogeneous. Subsequently, the reaction mass was poured into a shallow dish and annealed at 125 ° C on a hot plate for 10 min. Thereafter, the resulting rind was tempered in a heating cabinet for 24 h at 100 ° C. After granulating the casting plates, they were processed on an injection molding machine into 2 mm spray plates. The product had a Shore hardness of Shore 72 A.
Beispiel 2Example 2
In einen 2 l Weißblecheimer wurden 1000 g einer Polyolmischung bestehend 150 g PTHF 1000 (BASF Aktiengesellschaft) und 850g Lupranol® 1000 (BASF Aktiengesellschaft) sowie 66,37 g 1,4-Butandiol eingewogen und auf 90°C aufgeheizt. Anschließend wurde unter Rühren 0,5 Gew.-% Irganox® 1098 und 0,5 Gew.-% Irganox® 1010 sowie 5,0 ppm Zinn-di-octoat zugegeben. Nach anschließender Erwärmung der Lösung auf wieder 90°C wurden 326g 4,4'-MDI (Methylendiphenyldiisocyanat) zugegeben und so lange gerührt, bis die Lösung homogen war. Anschließend wurde die Reaktionsmasse in eine flache Schale gegossen und bei 125°C auf einer Heizplatte 10 min getempert. Danach wurde die entstandene Schwarte in einem Heizschrank 24 h bei 100°C getempert. Die Platte härtete nicht aus. Das Produkt konnte nicht granuliert werden.In a 2-L tinplate bucket 1000 of a polyol mixture consisting been g 150 g of PTHF 1000 (BASF Aktiengesellschaft) and 850g Lupranol ® 1000 (BASF Aktiengesellschaft) and 66.37 g of 1,4-butanediol were weighed and heated to 90 ° C. 1098 and 0.5 wt .-% Irganox ® 1010 and 5.0 ppm was then heated with stirring 0.5 wt .-% Irganox ® tin dioctoate were added. After subsequent heating of the solution to 90 ° C again 326g 4,4'-MDI (Methylendiphenyldiisocyanat) were added and stirred until the solution was homogeneous. Subsequently, the reaction mass was poured into a shallow dish and annealed at 125 ° C on a hot plate for 10 min. Thereafter, the resulting rind was tempered in a heating cabinet for 24 h at 100 ° C. The plate did not harden. The product could not be granulated.
Der Vergleich von Beispiel 1 und 2 zeigt, dass es vorteilhaft ist, eine Mischung aus zwei PTHF mit unterschiedlichem Molekulargewicht zu machen und dass eine Mischung aus einem PTHF und einem Polypropylenglykol keine verarbeitbaren Produkte ergibt.Of the Comparison of Examples 1 and 2 shows that it is advantageous to have a Mixture of two PTHF of different molecular weight too make and that a mixture of a PTHF and a polypropylene glycol no processable products results.
Beispiel 3Example 3
Zur Messung der Opazität einer TPU-Platte wurde mit Hilfe eines UltraScan Farbmessgerätes der Firma HunterLab der L-Wert bestimmt. Hierbei wurde die TPU-Platte einmal gegen eine weiße Kachel und einem gegen eine Lichtfalle in Reflexion unter Ausschluss des Glanzes gemessen. Die gemessenen Helligkeitswerte (L-Werte nach DIN 6174) wurden danach ins Verhältnis gesetzt und als Opazität in % angegeben.to Measurement of opacity a TPU plate was using an UltraScan colorimeter the Company HunterLab determines the L value. This was the TPU plate once against a white one Tile and one against a light trap in reflection under exclusion of the gloss measured. The measured brightness values (L values after DIN 6174) were then in the ratio set and as opacity in%.
Beispiel 4Example 4
Verschiedene Ether-TPU wurden entsprechend Beispiel 1 hergestellt und zu Spritzplatten verarbeitet. Die Rezepturbestandteile der einzelnen Produkte sind Tabelle 1 zu entnehmen. Alle Produkte enthielten zudem 0,5 Gew.-% Irganox® 1010 und 0,5 Gew.-% Irganox® 1098. Tabelle 1: Various ether TPU were prepared according to Example 1 and processed into injection plates. The recipe components of the individual products are shown in Table 1. Moreover, all the products contained 0.5 wt .-% Irganox ® 1010 and 0.5 wt .-% Irganox ® 1098. Table 1:
Die Proben wurden anschließend zu 2 mm Prüfplatten verspritzt und mechanisch getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 2 abgebildet. Tabelle 2: The samples were then sprayed into 2 mm test plates and mechanically tested. The test results are shown in Table 2. Table 2:
Vergleicht man Versuch 4.2 mit 4.1, so wird der Vorteil der Verwendung eines Polyols mit hohem Molekulargewicht deutlich. Das Produkt aus Versuch 4.2 zeigt deutlich bessere mechanische Eigenschaften als der Vergleichsversuch.comparing one try 4.2 with 4.1, so the advantage of using a Polyols with high molecular weight significantly. The product of trial 4.2 shows significantly better mechanical properties than the comparative experiment.
Vergleicht man Versuch 4.2 mit Versuch 4.3, so wird der Vorteil der Verwendung einer erfindungsgemäßen Polyolmischung im Vergleich zur Verwendung eines PTHF 2000 deutlich. Während die Probe 4.2 eine sehr geringe Opazität hat, ist Probe 4.3 opak.comparing one experiment 4.2 with experiment 4.3, so the advantage of using a polyol mixture according to the invention compared to the use of a PTHF 2000 clearly. While the Sample 4.2 has a very low opacity, Sample 4.3 is opaque.
DSC MessungenDSC measurements
Proben aus Versuch 4 wurden mittels DSC bezüglich ihrer Schmelzeigenschaften untersucht. Die Reduktion des Hartsegmentgehaltes führt bei gleichbleibendem Polyolmolekulargewicht zu einer Abnahme der Schmelzpunkte (Tm (max) = höchste gemessene Schmelztemperatur, Tm(peak) = Temperatur mit maximalem Wärmefluß)).. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Mischung an Polyol wird dieser negative Effekt wieder zurückgeführt (siehe 4.1 vs. 4.2). Im Vergleich zur Verwendung eines PTHF höherer Molmasse zeigt die erfindungsgemäße PTHF-Mischung keine Weichphasenkristallisation. Dies wird deutlich beim Vergleich von 4.2 und 4.3 Tabelle 3 Samples from experiment 4 were analyzed for their melting properties by DSC. The reduction of the hard segment content leads to a decrease of the melting points at constant polyol molecular weight (Tm (max) = highest measured melting temperature, Tm (peak) = temperature with maximum heat flux)). By using the inventive mixture of polyol this negative effect is traced back ( see 4.1 vs. 4.2). In comparison to the use of a higher molecular weight PTHF, the PTHF mixture according to the invention shows no soft phase crystallization. This becomes clear when comparing 4.2 and 4.3 Table 3
Beispiel 5Example 5
Zwei Ether-TPU wurden entsprechend Beispiel 1 hergestellt und zu Spritzplatten verarbeitet. Die Rezepturbestandteile der einzelnen Produkte sind Tabelle 4 zu entnehmen. Alle Produkte enthielten zudem 0,5 Gew.-% Irganox® 1010 und 0,5 Gew.-% Irganox® 1098. Tabelle 4 Two ether TPU were prepared according to Example 1 and processed into injection plates. The recipe components of the individual products are shown in Table 4. Moreover, all the products contained 0.5 wt .-% Irganox ® 1010 and 0.5 wt .-% Irganox ® 1098. Table 4
DSC MessungenDSC measurements
Die Proben aus Versuch 5 wurden mittels DSC bezüglich ihrer Schmelzeigenschaften untersucht. Im Vergleich zur Verwendung eines monomodalen PTHF höherer Molmasse (Beispiel 5.2) zeigt die erfindungsgemäße PTHF-Mischung (5.1) eine höhere Schmelztemperatur. Dies wird sowohl bei Vergleich von Tm(peak) als auch von Tm(max) deutlich. Tabelle 5 The samples from experiment 5 were analyzed for their melting properties by DSC. In comparison with the use of a monomodal higher molecular weight PTHF (Example 5.2), the PTHF mixture (5.1) according to the invention exhibits a higher melting temperature. This becomes clear when comparing Tm (peak) and Tm (max). Table 5
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