DE1105155B - Verfahren zur Herstellung von Folien oder Schichten aus hochpolymeren Uretdion- und Cyanuratreste aufweisenden Kunststoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Folien oder Schichten aus hochpolymeren Uretdion- und Cyanuratreste aufweisenden Kunststoffen

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DE1105155B
DE1105155B DED30817A DED0030817A DE1105155B DE 1105155 B DE1105155 B DE 1105155B DE D30817 A DED30817 A DE D30817A DE D0030817 A DED0030817 A DE D0030817A DE 1105155 B DE1105155 B DE 1105155B
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DE
Germany
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production
cyanurate
residues
films
polyisocyanates
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DED30817A
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English (en)
Inventor
Gerhard V Hintzenstern
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Akademie der Wissenschaften der DDR
Original Assignee
Akademie der Wissenschaften der DDR
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/02Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates of isocyanates or isothiocyanates only
    • C08G18/027Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates of isocyanates or isothiocyanates only the polymeric products containing urethodione groups

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Folien oder Schichten aus hochpolymeren Uretdion-und Cyanuratreste aufweisenden Kunststoffen Seit Snape und später A. W. Hoffmann ist die Dimerisation bzw. Trimerisation von Isocyanaten unter dem Einfluß von Alkalien bzw. Trialkvlaminen bzw.
  • Trialkylphosphinen bzw. Pyridin bekannt. Siefken stellte fest, daß die analoge Reaktion bei ihrer Übertragung auf Diisocyanate die erwarteten Polymeren nicht gibt, sondern daß sich lediglich ein dimeres Diisocyanat mit zwei freien NCO-Gruppen bildet.
  • In neuerer Zeit wurde bekannt, daß man Isocyanate unter Einwirkung bestimmter - in organischen Lösungsmitteln löslicher - Metallverbindungen oder unter Einwirkung von Sauerstoff polymerisieren kann. Schließlich wurde die Polymerisation von Mono- und Polyisocyanaten unter dem Einfluß von stark alkalischen tertiären Aminen bekannt sowie auch die gleichzeitige Verwendung solcher tertiärer Amine und von N-mono-substituierten Carbamidsäureestern.
  • Diese Umsetzungen führen zum Teil zu technisch verwertbaren Polyisocyanaten, wobei diese nicht als fertiger Kunststoff anfallen oder verwendet werden, sondern als Polyisocyanat zur Weiterverarbeitung und Herstellung von Kunststoffen dienen. In anderen Fällen werden Produkte von Kunststoffcharakter erhalten, deren Eigenschaften nicht angegeben sind.
  • Soweit solche Isocyanatpolymeren mit Kunststoffcharakter nach den bekannten Verfahren herstellbar sind, lassen diese Arbeitsweisen die Herstellung genügend hochmolekularer Materialien nicht zu, da z. B. tertiäre Amine als Katalysatoren zu heftig wirken und es in diesem Zusammenhang an einem geeigneten Lösungsmittel fehlt, das sowohl für die Oligomeren als auch für die Polymeren höchster Molekulargewichte ausreichend lösungsaktiv ist.
  • Es wurde nun gefunden, daß sich aus Diisocyanaten oder anderen Polyisocyanaten bei Abwesenheit bifunktioneller Vernetzer und bifunktioneller Polyoxyverbindungen in Gegenwart von N-Dialkylfettsäureamiden, vornehmlich N-Dialkylformamiden, hochvernetzte und hochmolekulare Polymerisationsprodukte bilden.
  • Wie nunmehr erkannt wurde, handelt es sich unter den gewählten Reaktionsbedingungen um die Ausnutzung der katalytischen Wirkung der N-Dialkylfettsäureamide.
  • Im Gegensatz zu der bekannten Arbeitsweise der Verwendung des Dimethylformamids als Lösungsmittel für bereits fertiggebildete Elastomere, z. B. Polyadditionsprodukte auf Basis Polyester, handelt es sich bei der vorliegenden Reaktion unter dem Einfluß des katalytisch wirksamen Formylamins um die Bildung von Polymeren etwa nachstehender Struktur: beziehungsweise Gegenüber den bekannten stark alkalischen tertiären Aminen als Katalysator und den üblicherweise benutzten Lösungsmitteln, wie Ketone, Ester, Kohlenwasserstoffe, bilden sich erfindungsgemäß viel höhermolekulare Polymere mit einer außerordentlich hohen Reißfestigkeit und großen Steifheit. Die neuen Polymeren sind in allen organischen Lösungsmitteln, auch in Dimethylformamid, wenn man es als Flüssigkeit benutzen will, völlig unlöslich.
  • Das Verfahren der Polymerisation von Polyisocyanaten unter katalytischer Einwirkung von substituierten Fettsäureamiden, insbesondere Formylaminen, zeichnet sich ferner gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung höhermolekularen Polyisocyanate in Gegenwart von stark basischen tertiären Aminen, auch unter Zusatz von Carbamidsäureestern, dadurch aus, daß bei letztgenannten Arbeitsweisen Polyisocyanate entstehen, die immer noch N C O-Gehalte über 20 0/, aufweisen. Die Anwendung von substituierten Formylaminen jedoch gestattet die Erzeugung von Produkten, bei denen vermöge des hohen Polymerisations- und Vernetzungsgrades die Zahl der noch vorhandenen NCO-Endgruppen pro Makromolekül kleiner ist als 101,.
  • Bezüglich der katalytischen Aktivität des Lösungsmittels zeigt sich die überlegene Wirksamkeit der Gruppierung R= N - CO - H, also der Formylaminoverbindungen, z. B. Dimethylformamid, Diäthylformamid, Dipropylformamid, Formylpiperidin, Diformylpiperazin u. a.
  • Die Bildung des Endproduktes verläuft über sämtliche Stufen der Polyisocyanate zu so hochmolekularen Produkten, daß die freien NCO-Endgruppen, bezogen auf die Molekülgröße, vernachlässigt werden können.
  • Die Reaktion wird durch Erhitzen eines Gemisches von Diisocyanat in z. B. Dimethylformamid eingeleitet.
  • Erhitzt man längere Zeit unter Rückfluß, dann tritt schließlich Gelbildung ein. Erfindungsgemäß bricht man die Wärmebehandlung vor Beginn der Gelbildung ab und läßt bei langsam auf Raumtemperatur absinkenden Temperaturen und schließlich auf der Glasplatte bei Raumtemperatur weiterreagieren. Auf diese Weise läßt sich die langsam ablaufende Reaktion so steuern, daß sich auf einer geeigneten Unterlage innerhalb von 10 bis 30 Minuten eine staubtrockene Schicht von hohem Ob erflächenglanz und guten mechanischen Eigenschaften auc bildet. Hierin äußert sich der besondere Mechanismus der Reaktion, die mit dem Stadium des Filmgußvorganges eng verknüpft ist.
  • Unter teilweiser langsamer Verdunstung des Lösungsmittels läuft die Polymerisation weiter ab und führt bei zunehmender Vernetzung schnell zur Verringerung der Netzmaschenweite, die nun ihrerseits die Abstoßung des Lösungsmittels zur Folge hat, vergleichbar etwa mit einer Synärese. Es ist dies eine chemisch bedingte Lösungsmittelabstoßung und nicht der physikalische Verdunstungsprozeß, die zur schnellen Staubtrockne der Filme führt.
  • Nur durch die erfindungsgemäße Anwendung des katalytisch-aktiven Lösungsmittels, z. B. Dimethylformamid, gelingt es, die Polymerisation des Polyisocyanats so zu leiten, daß das sehr hochmolekulare und weitgehend vernetzte Endprodukt erst in der Verarbeitungsstufe in den unlöslichen und unschmelzbaren Zustand übergeführt und somit Bildung und Verarbeitung des Polymeren in bzw. aus ein und derselben Lösung ermöglicht wird.
  • Das Verfahren in Kombination mit dem »Lösungsmittel« Dimethylformamid und analogen Verbindungen führt also im Vergleich mit den bisher bekannten Verfahren zu außerordentlich schnell auftrocknenden Überzügen, die zudem von den meisten Unterlagen relativ sehr leicht ablösbar sind und somit den technologischen Prozeß der Filmherstellung aus der Lösung weiter erheblich vereinfachen. Die auf diese Weise herstellbaren frei tragenden Filme sind farblos und glasklar transparent und weisen eine hohe Oberflächenhärte und einen hohen Oberflächenglanz auf. Die N-Dialkylformamide äußern ihre kataly- tische Wirksamkeit besonders deutlich in Systemen mit aromatisch gebundenen Isocyanatgruppen.
  • Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung.
  • Beispiel 1 50 g Toluylendiisocyanat werden mit 50 g Dimethylformamid 8 bis 10 Stunden auf 343°K (700 C) erhitzt.
  • Man kühlt das Reaktionsgemisch ab und vergießt auf Glasplatten zum Film. Nach etwa 12 bis 24 Stunden Trocknen bei Raumtemperatur ist der Film nach Anritzen einer Seite leicht von der Platte abziehbar. An Stelle der bei 343°K (70° C) durchgeführten Reaktion kann man auch die Komponenten 14 Tage bei Raumtemperatur reagieren lassen. Die unmodifizierten Hochpolymeren weisen unter anderem folgende Eigenschaften auf: Reißfestigkeit .............. um 8 kg/mm2 Reißdehnung . . . . . . . . . . . . um 200/o Temperaturbeständigkeit .... 800 C Wasserdampfdurchlässigkeit . . um 600.10 - 10-9 g/cm #Torr#h Dielektrizitätskonstante..... # 8 Dielektrischer Verlustfaktor tan s3 z 3000 -3000. 10-4 Spezifischer Widerstand ..... 10¹¹ Ohm # cm Durchschlagsfestigkeit ...... etwa 600 kV/cm Das Material ist beständig gegen schwache Säuren und fast alle der üblichen Lösungsmittel.
  • Beispiel 2 Man erhitzt 25 cm3 einer 40- bis 50%igen Lösung von Toluylendiisocyanat in Dimethylformamid 3 Stunden auf 343°K (700 C), kühlt ab, mischt der Lösung 26 cm3 einer 40%igen Polyesterlösung in Dimethylformamid zu und vergießt zum Film. Die modifizierten Filme haben Reißfestigkeiten von 3 bis 4 kg/mm2 bei 132010 Reißdehnung.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRUCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Folien oder Schichten aus hochpolymeren, Uretdion- und Cyanuratreste aufweisenden Kunstharzen, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyisocyanate in N,N-Dialkylcarbonsäureamiden längere Zeit erwärmt, die Reaktionsmasse verformt und die verformte Masse nach Abdunsten überschüssigen N,N-Dialkylcarbonsäureamids aushärten läßt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aromatische Diisocyanate in N,N-Dimethylformamid umsetzt.
  3. 3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach partieller Umsetzung der Polyisocyanate die Reaktion unter Zusatz von mehrere OH- oder N H2-Gruppen enthaltenden Polykondensaten zu Ende führt.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 888 766, 951 168; »Journal Chem. Soc.«, 1957, Nr. 10, 5. 4392 bis 4394.
DED30817A 1959-06-05 1959-06-05 Verfahren zur Herstellung von Folien oder Schichten aus hochpolymeren Uretdion- und Cyanuratreste aufweisenden Kunststoffen Pending DE1105155B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3415790A (en) * 1964-06-29 1968-12-10 Eastman Kodak Co Removing unreacted diisocyanates from macrodiisocyanates and polymerizing to form segmented polyurethane copolymers
US3473957A (en) * 1964-04-04 1969-10-21 Kalle Ag Gas-permeable films and coatings from nitrogen - containing high - molecular weight products

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE888766C (de) * 1951-02-22 1953-09-03 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Loesungen von Elastomeren der Polyesterreihe
DE951168C (de) * 1953-02-01 1956-10-25 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von hoehermolekularen Polyisocyanaten

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