DE1081661B

DE1081661B - Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen

Info

Publication number: DE1081661B
Application number: DEF24364A
Authority: DE
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1957-11-09
Filing date: 1957-11-09
Publication date: 1960-05-12
Also published as: BE572728A; US3222300A; NL108332C; GB871762A; FR1213172A

Description

Es ist bekannt, aus Polyoxoverbindungen, Polyisocyanaten und Wasser, gegebenenfalls unter Mitverwendung von die Schaumstruktur beeinflussenden Zusatzstoffen wie Aktivatoren und Emulgatoren, Urethangruppen enthaltende Schaumstoffe herzustellen. Als Polyoxoverbindungen hat man auch bereits lineare Polyäther verwendet, wie sie z. B. durch Polymerisation von Alkylenoxyden zugänglich sind. Bevorzugt wird dabei zunächst aus dem Polyäther mit einem Überschuß an Diisoctynaten ein lineares Voraddukt mit zwei freien NCO-Gruppen hergestellt, das dann zu einem späteren Zeitpunkt mit Wasser und gegebenenfalls den genannten Zusatzstoffen verschäumt wird.

Man hat auch bereits, ausgehend von linearem PoIytetrahydrofuran, verzweigte Voraddukte mit mehr als zwei freien NCO-Gruppen hergestellt, um zu in einer Reihe von Eigenschaften verbesserten Schaumstoffen zu gelangen. Dabei hat man aber über Diisocyanate Urethanbindungen in das verzweigte Molekül gebracht, welche Anlaß zu unerwünschten Nebenreaktionen geben können, wodurch man des Vorteils eines eindeutig reproduzierbaren planvollen Molekülaufbaues verlustig geht.

Vorliegende Erfindung betrifft nunmehr ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Polyalkylenglykoläther solche lineare Polyalkylenäther mit ausschließlich Äthergruppen als kohlenstoffkettenverknüpfende Glieder verwendet, die an mindestens einem Molekülende mindestens je eine primäre und je eine sekundäre Hydroxylgruppe aufweisen.

Nach diesem neuen Verfahren gelingt es, im Strukturgefüge des Schaumstoffes lineare Ketten zu bilden, die nicht durch abzweigende Ketten unterteilt sind, so daß durch die freie Drehbarkeit des Kettenmolekülteüs in sich der resultierende Schaumstoff bessere elastische Eigenschaften aufweist.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyalkylenglykoläther sind nach verschiedenen Verfahren zugänglich. So geht man beispielsweise von linearen Polyalkylenglykoläthern aus und lagert an diese freie OH-Gruppen enthaltende Epoxyde oder Glycidyläther an, wobei man mindestens 1 Mol der anzulagernden Verbindung pro Mol linearer Polyalkylenglykoläther verwendet. Unter linearen Polyalkylenglykoläthern werden dabei die bekannten Polymerisationsprodukte von Äthylenoxyd und insbesondere von Propylenoxyd und Butylenoxyd verstanden. Ferner fallen unter diesen Begriff auch Mischpolymerisate dieser Alkylenoxyde sowie ihre Anlagerungsprodukte an ein- und mehrwertige Alkohole.

Epoxyde mit freien Hydroxylgruppen, welche zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Polyalkylenglykoläther angelagert werden, sind z. B. Glycidol, das Monoepoxyd des Pentaerythrits und das Oxyd des Trimethylolpropans der folgenden Formel

Verfahren zur Herstellung

von Urethangruppen enthaltenden

Schaumstoffen

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen-Bayerwerk

CH₃CH₂

HOCH,

,CH,

CH₂

Zur Anlagerung geeignete freie Hydroxylgruppen aufweisende Glycidyläther sind beispielsweise die Umsetzungsprodukte zwei- und mehrwertiger Alkohole wie

Glyzerin, 1,2,6-Hexantriol oder Trimethylolpropan mit Epichlorhydrin in einem solchen Molverhältnis, daß nicht alle Hydroxylgruppen des Alkohols veräthert werden. Beim Behandeln etwa mit Natriumhydroxyd-Lösung werden diese Epichlorhydrin-Anlagerungsprodukte in die zugehörigen Epoxyde übergeführt, die freie OH-Gruppen enthalten, da nur ein Teil der Hydroxylgruppen der Alkohole zuvor mit Epichlorhydrin umgesetzt wurde.

Eine andere Verfahrensweise zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden linearen Polyalkylenglykoläther besteht darin, daß man mindestens 1 Mol Epichlorhydrin an 1 Mol der obengenannten Polyalkylenglykoläther anlagert. Diese Produkte enthalten bei linearer Molekülkette endständig eine Hydroxylgruppe und ein Chloratom, das z. B. durch Kochen mit Alkalien gegen eine weitere Hydroxylgruppe ausgetauscht wird. Die über die eine oder andere Weise erhältlichen und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung Urethangruppen enthaltender Schaumstoffe zu verwendenden linearen Polyalkylenglykoläther weisen bei einer linearen Molekülkette an mindestens einem Molekülende mindestens zwei Hydroxylgruppen auf. Diese charakteristische Molekülstruktur läßt sie zur Schaumstoffherstellung nach dem Polyisocyanat-Polyadditions-Verfahren besonders geeignet erscheinen. Bevorzugt sind solche Produkte, welche ein Molekulargewicht von etwa """ 1000 bis 6000 besitzen.

Zur Umsetzung mit diesen Polyalkylenglykoläthern sind beliebige Polyisocyanate geeignet. Bevorzugt sind dabei aromatische Diisocyanate. Als Polyisocyanate seien

OM 509W38

beispielhaft genannt iLthylendiisocyanat, Äthylidendiisocyanat, Propylen-l^-diisocyanat, Butylen-l,3-diisocyanat, Hexylen-l^o-diisocyanat, Cyclohexylen-l^-diisocyanat, m -Phenylen - diisocyanat, 2,4 - Toluylen - diisocyanat, 2,6-Toluylen-diisccyanat, 3,3-'Dimethyl-4,4'-bisphenylen-diisocyanat, 3,3'-Dimethoxy-4,4'-bis-phenylendiisocyanat, 3,3'-Diphenyl-4,4'-bis-plieny]en-diisocyanat, 4,4' - Bis - phenylen - diisocyanat, 3,3' - Dichlor - 4,4' - bisphenylen-diisocyanat, Triphenylmethan-triisocyanat und 1,5-Naphthylen-diisocyanat.

Bei der in Gegenwart von Wasser durchgeführten Verschäumung werden zweckmäßig geeignete Katalysatoren mitverwendet. Als solche sind insbesondere tert. Amine, wiez. B.Dimethylhexahydroanilin, N-Methylmorpholin, das Unisetzungsprodukt von Ν,Ν'-Diäthylaminoäthanol mit Phenylisocyanat, Bis-N,N-diäthylaminoäthyladipat, und organische Metallverbindungen bekanntgeworden. Zusätzlich können noch Emulgatoren, z. B. Sulfurierungsprodukte von Kohlenwasserstoffen oder sulfoniertes Ricinusöl, ferner Füllstoffe, Farbstoffe u. dgl. mitverwendet werden. Besonders bewährt hat sich ein Zusatz von Siliconöl.

Zur Umsetzung der erfindungsgemäß zu verwendenden Polyalkylenglykoläther verwendet man einen Überschuß an Polyisocyanaten, so daß freie Isocyanatgruppen verbleiben. Das Verschäumen durch Zusetzen von Wasser und gegebenenfalls weiterer Hilfsstoffe erfolgt zweckmäßig im Anschluß an die Umsetzung zwischen Polyalkylenglykoläther und Polyisocyanaten. Das Verschäumen kann diskontinuierlich erfolgen, insbesondere aber auch auf einer kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift 901 471 und der USA.-Patentschrift2764S65 beschrieben wird.

Durch Variation des NCO-Gruppengehaltes des verzweigten Polyätherurethans und durch mengenmäßige Abwandlung des zugesetzten Wassers läßt sich die Menge des entwickelten Kohlendioxyds steuern und durch Zusammenwirken mit zugesetzten Aktivatoren das spezifische Gewicht des resultierenden Schaumstoffes in weiten Grenzen variieren.

Die auf diese Weise unter Verwendung der näher gekennzeichneten Polyalkylenglykoläther erhaltenen Schaumstoffe zeichnen sich gegenüber den bekannten durch hohe Elastizität und geringere bleibende Verformung, durch leichtere Verarbeitbärkeit, höhere Standfestigkeit und schnelleres Aushärten aus. Ein besonderer technischer Fortschritt ist aber darin zu sehen, daß man die Schaumstoffherstellung auf den bekannten kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtungen vornehmen kann, was bisher bei Verwendung rein linearer Polyäther als Ausgangsmaterial nur bei umständlichen Hilfsmaßnahmen möglich war. Auf diese Weise wird nicht nur die großtechnische Herstellung derartiger Schäume erleichtert, auch ihre einwandfreie Reproduzierbarkeit ist erst durch die Möglichkeit der maschinellen Verarbeitung gewährleistet.

Beispiel 1

100 Gewichtsteile eines Adduktes aus 1 Mol linearem Polypropylenglykol (Molekulargewicht 2000) und 2MoI - -Glycidol- werden zusammen mit 24,3 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat 2 Stunden auf 100° C erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur werden weitere 15,7 Gewichtsteile Toluylendiisocyanat zugesetzt.
Es resultiert ein Polyätherurethan mit einem NCO-Gruppengehalt von 8,2 °/₀, das durch Zusatz eines Gemisches von 2 Gewichtsteilen Ν,Ν-Dimethylbenzylamin, 1 Gewichtsteil Paraffinöl und 1,8 Gewichtsteilen Wasser für je 100 Gewichtsteile Polyätherurethan verschäumt wird. Es resultiert ein elastischer Schaumstoff mit guten mechanischen Eigenschaften.

Beispiel 2

100 Gewichtsteile eines Adduktes, das durch Umsetzung von 1 Mol linearem Polypropylenglykol (Molekulargewicht2000) mit 2 Mol Epichlorhydrin und anschließender Verseifung der CH₂C1-Gruppen des Umsetzungsproduktes zu CH₂OH-Gruppen erhalten wurde, werden 3 Stunden

ao mit 23,8 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat auf 12O⁰C erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur fügt man 16,2 Gewichtsteile Toluylendiisocyanat nochmals hinzu. Es resultiert ein Polyätherurethan mit einem NCO-Gruppengehalt von 8,3 %.

Zur Verschäumung werden 100 Gewichtsteile dieses Polyätherurethans, 2GewichtsteilePentamethyldiäthjdentriamin, 1 Gewichtsteil Siliconöl und 1,8 Gewichtsteile Wasser zugesetzt. Es resultiert ein weicher elastischer Schaumstoff.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen aus linearen Hydroxylgruppen aufweisenden Polyalkylenglykoläthern, Polyisocyanaten und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyalkylenglykoläther solche lineare Polyalkylenglykoläther mit ausschließlich Äthergruppen als kohlenstoffkettenverknüpfende Glieder verwendet, die an mindestens einem Molekülende mindestens je eine primäre und eine sekundäre Hydroxylgruppe aufweisen.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyalkylenglykoläther Anlagerungsprodukte von freie OH-Gruppen enthaltenden Epoxyden oder Glycidyläthern an lineare Polyalkylenglykoläther verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyalkylenglykoläther Anlagerungsprodukte von Epichlorhydrin an lineare Polyalkylenglykoläther verwendet, wobei die Chloratome der Anlagerungsprodukte zuvor in bekannter Weise gegen -eine Hydroxylgruppe ausgetauscht worden sind. ■

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentanmeldung F 6215 IVc/39c (bekanntgemacht am 17. Dezember 1953);

französische Patentschrift Nr, 1 153 165.