DE1151112B - Process for the production of polyurethane elastomers - Google Patents

Process for the production of polyurethane elastomers

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DE1151112B
DE1151112B DEM44871A DEM0044871A DE1151112B DE 1151112 B DE1151112 B DE 1151112B DE M44871 A DEM44871 A DE M44871A DE M0044871 A DEM0044871 A DE M0044871A DE 1151112 B DE1151112 B DE 1151112B
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prepolymer
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Gabriel Xavier Roger Boussu
Jean-Marie Massoubre
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Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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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
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/10Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step

Description

Verfahren zur Herstellung von Polyurethanelastomeren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanelastomeren durch Umsetzung von höhermolekularen Polyhydroxylverbindungen und difunktionellen Vernetzern mit einem Überschuß an Diisocyanaten über die gesamtverfugbaren aktiven Wasserstoffatome. Bei diesem Verfahren werden in der ersten Stufe teilvernetzte Vorpolymere mit 0, 3 bis 2% freien NCO-Gruppen erhalten, die bei Erreichen des gewünschten Vernetzungsgrades durch Zusatz von basischen Stickstoffverbindungen in der zweiten Stufe und durch Vernetzung durch Diisocyanate in der dritten Stufe unter Formgebung weiter verarbeitet werden. Die erhaltenen Vorpolymeren sind auf Grund ihrer Plastizität geeignet, den üblichen Behandlungsmethoden in Kalandern, Strangpressen od. dgl. unterworfen zu werden. Process for making polyurethane elastomers The invention relates to a process for the production of polyurethane elastomers by reaction of higher molecular weight polyhydroxyl compounds and difunctional crosslinkers with an excess of diisocyanates over the total available active hydrogen atoms. In this process, partially crosslinked prepolymers with 0, 3 to 2% of free NCO groups obtained when the desired degree of crosslinking is reached by adding basic nitrogen compounds in the second stage and through Crosslinking through diisocyanates is processed further in the third stage with shaping will. The prepolymers obtained are suitable because of their plasticity, the usual treatment methods in calenders, extrusion or the like. Subject to will.

Es ist bekanntlich schwierig, bei der Verarbeitung derartiger Vorpolymerer Erzeugnisse zu erhalten, die frei von Blasen sind, wenn dabei von Vorpolymeren mit geringer Viskosität ausgegangen wird, wie sie nach bekannten Verfahren hergestellt werden können. Zweck des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher, diese Mängel dadurch zu beheben, daß den Vorpolymeren eine Plastizität gegeben wird, die eine gute Verarbeitbarkeit bei mäßigen Temperaturen von etwa 30 bis 60°C ermöglicht. Es ist bekannt, Elastomere, homogene Formkörper oder Schaumkörper aus linearen, Urethangruppen aufweisenden Polyäthern bzw. Polythioäthern und Polyisocyanaten dadurch herzustellen, daß zuerst ein Gemisch aus einem mit überschüssigem Diisocyanat umgesetzten Polyäther mit endständigen Hydroxylgruppen mit einer gegenüber Isocyanatgruppen bifunktionellen Verbindung zur Reaktion gebracht und das Reaktionsprodukt nach Zugabe eines Diisocyanats verformt und bei erhöhter Temperatur gehärtet wird. Bei diesem bekannten Verfahren kann, wenn das Vorpolymere noch freie Isocyanatgruppen enthält, eine Stabilisierung durch Zugabe eines primären oder sekundären Monoamins erfolgen. It is known to be difficult to process such prepolymers Obtain products that are bubble free when using prepolymers low viscosity is assumed, as produced by known processes can be. The purpose of the method according to the invention is therefore to address these shortcomings to fix by the fact that the prepolymers is given a plasticity, the one good processability at moderate temperatures of about 30 to 60 ° C allows. It is known that elastomers, homogeneous molded bodies or foam bodies made of linear, Polyethers or polythioethers and polyisocyanates containing urethane groups thereby to produce that first a mixture of a reacted with excess diisocyanate Polyethers with terminal hydroxyl groups with one opposite isocyanate groups Bifunctional compound brought to reaction and the reaction product after addition of a diisocyanate is deformed and cured at elevated temperature. With this one known processes, if the prepolymer still contains free isocyanate groups, stabilization can be carried out by adding a primary or secondary monoamine.

Erfindungsgemäß werden also besonders hochwertige Elastomere erhalten, wenn zur Stabilisierung des Vorpolymeren in der zweiten Stufe als basische Stickstoffverbindungen organische Verbindungen mit höchstens einem Stickstoffatom, das primärer oder sekundärer Natur sein kann, und mindestens einer Hydroxylgruppe, und zwar in äquivalenten Mengen in bezug auf die freien NCO-Gruppen, verwendet werden. According to the invention, therefore, particularly high-quality elastomers are obtained, if to stabilize the prepolymer in the second stage as basic nitrogen compounds organic compounds with at most one nitrogen atom, the primary or secondary May be nature, and at least one hydroxyl group, in equivalent amounts with respect to the free NCO groups.

Das in der ersten Stufe erhaltene Vorpolymere enthält 0, 3 bis 2"/o, vorzugsweise 0, 5 bis 1, 5°/o freie NCO-Gruppen, die an den Enden aller Ketten des verzweigten Endproduktes stehen. The prepolymer obtained in the first stage contains 0.3 to 2 "/ o, preferably 0.5 to 1.5% free NCO groups at the ends of all chains of the branched end product.

In der folgenden Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden unter polymeren Verbindungen mit zwei OH-Gruppen solche Polyester, Polyäther, Polyesteramide oder analoge Verbindungen verstanden, wie sie üblicherweise bei der Herstellung von Polyurethanen benutzt werden und durch das abgekürzte Symbol HO-P-OH bezeichnet werden. Es handelt sich dabei vorzugsweise um polymere Verbindungen mit einem Molekulargewicht in der Größenordnung von 750 bis 5000. In the following explanation of the method according to the invention polymeric compounds with two OH groups include polyesters, polyethers, polyester amides or analogous compounds understood as they are usually used in the production used by polyurethanes and denoted by the abbreviated symbol HO-P-OH will. These are preferably polymeric compounds with a molecular weight on the order of 750 to 5000.

Unter einer gegenüber Isocyanaten bifunktionellen Verbindung wird eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht verstanden, die zwei Gruppen aufweist, die mit Isocyanatgruppen reagieren können, wie beispielsweise Diole, Diamine oder Dicarbonsäuren, die im folgenden abgekürzt mit dem Symbol HO-B-OH bezeichnet werden. Bezeichnet man ferner die Diisocyanate mit dem Symbol OCN-D-NCO, so kann das Verfahren zur Herstellung von Polyurethanelastomeren nach folgendem Schema dargestellt werden : (M+l)[OCN-D-NCO]+M[HO-P-OH] -OCN-D OCN-D (NH-CO-O-P-O-CO-NH-D) -NCO (I) wobei m im wesentlichen einen Wert zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 1 und 4 hat.Under a compound that is bifunctional with respect to isocyanates understood a low molecular weight compound having two groups, which can react with isocyanate groups, such as diols, diamines or Dicarboxylic acids, which are abbreviated below with the symbol HO-B-OH. If one also designates the diisocyanates with the symbol OCN-D-NCO, the process can for the production of polyurethane elastomers according to the following scheme are represented: (M + l) [OCN-D-NCO] + M [HO-P-OH] -OCN-D OCN-D (NH-CO-O-P-O-CO-NH-D) -NCO (I) where m essentially has a value between 1 and 10, preferably between 1 and 4 has.

Zur Vereinfachung wird im folgenden das nach I erhaltene lineare Polyurethan mit dem Symbol OCN-M-NCO bezeichnet. wobei n im wesentlichen einen Wert zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 1 und 4 hat.For the sake of simplicity, the linear polyurethane obtained according to I is referred to below with the symbol OCN-M-NCO. where n essentially has a value between 1 and 10, preferably between 1 and 4.

Das so erhaltene verzweigte Vorpolymere mit endständigen freien NCO-Gruppen soll zur Vereinfachung im folgenden mit dem Symbol -E-NCO bezeichnet werden. Dieses Endprodukt hat bei dem vorstehend angegebenen Molekulargewicht des HO-P-OH und den angegebenen Koeffizienten m und n ein Molekulargewicht von etwa 40 000, während das nach I erhaltene lineare Polyurethan OCN-M-NCO ein Molekulargewicht der Größenordnung 1000 bis 10 000 hat. Diese Reaktion wird unterbrochen, wenn das Produkt eine Plastizität hat, die für die üblichen Verarbeitungsverfahren der Kautschukindustrie geeignet ist. The branched prepolymer obtained in this way with terminal free NCO groups is to be referred to below with the symbol -E-NCO for the sake of simplicity. This End product has the molecular weight of the HO-P-OH and the specified above given coefficients m and n have a molecular weight of about 40,000, while the linear polyurethane OCN-M-NCO obtained according to I has a molecular weight of the order of magnitude 1000 to 10,000 has. This reaction is interrupted when the product has plasticity which is suitable for the usual processing methods in the rubber industry is.

Dieses Vorpolymere geht jedoch schon bei Raumtemperatur rasch in den vollständig vernetzten Zustand übPr. Um es zu stabilisieren, werden beim Verfahren nach der Erfindung alle freien NCO-Gruppen, die diese Umwandlung verursachen, durch endständige Hydroxylgruppen ersetzt. Zu diesem Zweck wird in das verzweigte Vorpolymere, das nach II erhalten wird, d. h. in das -E-NCO eine polyfunktionelle Hydroxylverbindung eingebracht, die eine Gruppe, und zwar nur eine einzige Gruppe besitzt, deren Reaktionsfähigkeit höher ist als die Reaktionsfähigkeit der Hydroxylgruppen, die sie enthält, wobei diese Verbindung in einer solchen Menge angewandt wird, die der Anzahl der reaktionsfähigen Gruppen entspricht, die der Zahl der freien NCO-Gruppen des -E-NCO äquivalent ist. However, this prepolymer is rapidly converted at room temperature check the fully networked state. In order to stabilize it, the procedure will be used according to the invention all free NCO groups that cause this conversion by terminal hydroxyl groups replaced. For this purpose, the branched prepolymer, that is obtained according to II, d. H. into the -E-NCO a polyfunctional hydroxyl compound brought in, which one group, and indeed only one group, has its ability to react is higher than the reactivity of the hydroxyl groups it contains, where this compound is applied in such an amount as the number of responsive Corresponds to groups which are equivalent to the number of free NCO groups in the -E-NCO.

Diese reaktionsfähige Gruppe ist eine Aminogruppe, so daß also beim erfindungsgemäßen Verfahren die Stabilisierung bewirkt wird mittels eines Aminoalkohols, wobei als Alkohole sowohl einwertige als auch zweiwertige oder dreiwertige Aminoalkohole in Betracht kommen. Die Aminofunktion selbst kann primär oder sekundär sein unter der Bedingung, daß höchstens ein aromatischer Kohlenstoff an den Aminostickstoff gebunden ist. This reactive group is an amino group, so that when Method according to the invention the stabilization is effected by means of an amino alcohol, the alcohols being both monohydric and dihydric or trihydric amino alcohols be considered. The amino function itself can be primary or secondary among the condition that at most one aromatic carbon is attached to the amino nitrogen is bound.

Als Beispiele für Verbindungen, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, werden genannt : Monoäthanolamin, Diäthanolamin, Methylaminoäthanol, Phenylaminoäthanol oder Amino-2-methyl-2-propandiol-1, 3. As examples of compounds for the process according to the invention are suitable are mentioned: monoethanolamine, diethanolamine, methylaminoethanol, Phenylaminoethanol or amino-2-methyl-2-propanediol-1,3.

Diese Stabilisierungsreaktion kann folgendermaßen dargestellt werden : -E-NCO+HaN-R-OH -E-NH-CO-NH-R-OH (III) Dabei muß die Menge des Aminoalkohols molekularäquivalent der Anzahl der freien NCO-Gruppen des) -E-NCO sein. Diese Menge ist genau einzuhalten, da ein Unterschuß an Aminoalkohol eine mehr oder weniger starke Vernetzung des Vorpolymeren hervorruft, während ein Überschuß seine Eigenschaften beeinträchtigt. This stabilization reaction can be represented as follows : -E-NCO + HaN-R-OH -E-NH-CO-NH-R-OH (III) The amount of amino alcohol must be molecularly equivalent the number of free NCO groups of the) -E-NCO. This amount must be strictly adhered to, since a deficit of amino alcohol results in a more or less strong crosslinking of the prepolymer while an excess affects its properties.

Diisocyanaten vernetzt wurden, ausgehend von dem Vorpolymeren, das mit Äthanolamin bzw. mit Piperidin stabilisiert war. Die Prozentsätze der beiden Stabilisatoren entsprechen äquimolekularen Mengen. Die zur einwandfreien Stabilisierung theoretisch nach den vorstehenden Ausführungen erforderlichen Mengen an Äthanolamin bzw. an Piperidin betragen 0, 9 bzw. 1, 20/o. % Elastizität Verluste Bruchfestigkeit Dehnung Stabilisierung durch (0) (1) (2) (3) (4) I 0, 6 200 15 3, 4 550 II 0, 7 200 13 3, 8 520 III 0,9 190 14 4,2 580 IV Äthanolamin 1, 0 170 17 3, 5 590 Ia Piperidin ....................... 0,8 140 22 2,5 630 IIa 1, 0 155 21 2, 7 610 IIIa Piperidin ....................... 1,2 155 25 2,6 595 IV a 1, 4 120 27 2 725 (0) Prozentgehalt, berechnet auf die Menge an Vorpolymeren.Diisocyanates were crosslinked, starting from the prepolymer which was stabilized with ethanolamine or with piperidine. The percentages of the two stabilizers correspond to equimolecular amounts. The theoretically required amounts of ethanolamine or piperidine for perfect stabilization according to the above statements are 0.9 and 1.20 / o, respectively. % Elasticity losses breaking strength elongation Stabilization through (0) (1) (2) (3) (4) I 0, 6 200 15 3, 4 550 II 0, 7 200 13 3, 8 520 III 0.9 190 14 4.2 580 IV Ethanolamine 1, 0 170 17 3, 5 590 Ia piperidine ....................... 0.8 140 22 2.5 630 IIa 1, 0 155 21 2, 7 610 IIIa piperidine ....................... 1.2 155 25 2.6 595 IV a 1, 4 120 27 2 725 (0) Percentage calculated on the amount of prepolymers.

(1) Elastizitätsmodul bei 150% (g/mm2).(1) Young's modulus at 150% (g / mm2).

(2) Hystereseverluste bei 20°C.(2) Hysteresis losses at 20 ° C.

(3) Bruchfestigkeit (kg/mm2).(3) Breaking strength (kg / mm2).

(4) Dehnung (o/o).(4) elongation (o / o).

Die Tabelle zeigt, daß die günstigste Menge an Äthanolamin der auf Grund der freien NCO-Gruppen theoretisch berechneten entspricht. Es ergibt sich ferner, daß das Elastomere mit Äthanolamin bezüglich des Elastizitätsmoduls, der Verluste und insbesondere der Bruchfestigkeit dem Kautschuk mit Piperidin überlegen ist. The table shows that the most beneficial amount of ethanolamine is the Reason of the free NCO groups theoretically calculated corresponds. It surrenders also that the elastomer with ethanolamine with respect to the modulus of elasticity, the Losses and, in particular, breaking strength are superior to rubber with piperidine is.

Mit der Probe III, die mit 0, 9 Äthanolamin stabilisiert ist, wurde eine Erwärmungsmessung im Goodrich-Flexometer unter folgenden Bedingungen durchgeführt : Belastung 7 kg/cm2, Weg 6, 2 mm, Schwingungszahl 1560 pro Minute, Versuchstemperatur 38°C. With the sample III, which is stabilized with 0.9 ethanolamine, was a heating measurement was carried out in the Goodrich flexometer under the following conditions : Load 7 kg / cm2, path 6, 2 mm, number of vibrations 1560 per minute, test temperature 38 ° C.

Die Prüfung ergab eine Temperaturerhöhung von 26°C mit einer dauernden Deformation von 1, 9, die vergleichbar ist mit den unter den gleichen Bedingungen gemessenen Erwärmungs-und Ermüdungswerten eines vulkanisierten natürlichen Kautschuks. Bei dem mit Piperidin stabilisierten Elastomeren dagegen konnte die Messung im Flexometer unter den gleichen Bedingungen nicht durchgeführt werden. Die Proben erhitzten sich und wurden vor Abschluß des Versuches zerstört.The test showed a temperature increase of 26 ° C with a continuous Deformation of 1, 9, which is comparable to that under the same conditions measured heating and fatigue values of a vulcanized natural rubber. In the case of the elastomer stabilized with piperidine, on the other hand, the measurement in the flexometer cannot be performed under the same conditions. The samples heated up and were destroyed before the end of the experiment.

Ausführungsbeispiele II, III und IV Die Ausführungsbeispiele II, III und IV wurden in gleicher Weise durchgeführt wie Ausführungsbeispiel I, wobei jedoch das Äthanolamin ersetzt wurde : bei AusführungsbeispielII durch 1, 550/o Diäthanolamin, bei Ausführungsbeispiel III durch 1, 1°/o N-Methyläthanolamin und bei Ausführungsbeispiel IV durch 2°/o N-Phenyläthanolamin. Working examples II, III and IV Working examples II, III and IV were carried out in the same way as embodiment I, wherein however, the ethanolamine was replaced: in embodiment II by 1.550 / o Diethanolamine, in embodiment III by 1, 1% N-methylethanolamine and in embodiment IV by 2% N-phenylethanolamine.

Die » Vulkanisation « dieser Vorpolymeren einschließlich des Vorpolymeren nach Beispiel I wurde durchgeführt unter Einbringung von 3 Teilen Magnesia, 8 Teilen Dimethyl-3, 3'-diphenylmethan-diisocyanat-4, 4' und 0, 1 Teil Kobaltnaphthenat auf 100 Teile Vorpolymeres. The "vulcanization" of these prepolymers, including the prepolymer according to Example I was carried out with the introduction of 3 parts of magnesia, 8 parts Dimethyl 3, 3'-diphenylmethane diisocyanate 4, 4 'and 0.1 part cobalt naphthenate 100 parts prepolymer.

Die nachstehende Tabelle zeigt die Eigenschaften der Vulkanisate : Hysterese- Bruch- Elastomere Elastizität Dehnung verluste festigkeit aus Versuch Nr. Die Werte sind unter den gleichen Bedingungen ermittelt wie bei der vorhergehenden Tabelle 1 197, 5 14, 5 4, 3 555 II 207, 6 18, 7 4, 3 515 III 180, 5 17, 5 2, 6 545 IV 153, 5 17 3, 4 660 Beispiel V 1000 Teile eines Polyadipates von 3 Teilen Athylen-und I Teil Propylenglykol mit einer OH-Zahl von 81, 4 und einer Säurezahl von 0, 7 wurden bei 90°C und einer Dauer von 60 Minuten mit 320 Teilen Dimethyl-3, 3'-biphenylen-di-isocyanat-4, 4' zur Reaktion gebracht in Gegenwart von 0, 1 Teil Eisenchlorür und 10 Teilen Magnesia. Dann wurden 5 Teile Adipinsäure und 25 Teile Butandiol-l. 4 ilinzugefügt. Nach guter Homogenisierung wurde in einen Trog gegossen und 3 bis 5 Stunden lang auf 120°C erhitzt.The table below shows the properties of the vulcanizates: Hysteresis fracture Elastomer elasticity elongation loss of strength the end Experiment No. The values are under the same conditions determined as in the previous table 1 197, 5 14, 5 4, 3 555 II 207, 6 18, 7 4, 3 515 III 180, 5 17, 5 2, 6 545 IV 153, 5 17 3, 4 660 Example V 1000 parts of a polyadipate of 3 parts of ethylene glycol and 1 part of propylene glycol with an OH number of 81.4 and an acid number of 0.7 were mixed with 320 parts of dimethyl-3,3 at 90 ° C. and for a period of 60 minutes '-biphenylene-di-isocyanate-4, 4' reacted in the presence of 0.1 part of iron chloride and 10 parts of magnesia. Then 5 parts of adipic acid and 25 parts of butanediol-1. 4 added. After good homogenization, the mixture was poured into a trough and heated to 120 ° C. for 3 to 5 hours.

Das so erhaltene Urethanelastomere wurde durch Zugabe von 0, 9% Äthanolamin stabilisiert. Nachdem der Masse auf einem Zylindermischer bei 50° C 90 Teile Dimethyl-3, 3'-diphenylmethan-di-isocyanat-4, 4' und 20 Teile Magnesia, berechnet. uf 1000 Teile des Ausgangspolyesters, zugegeben worden waren, wurde die Mischung 60 Minuten lang auf 134°C unter einem Druck von 15 kg/cm2 erhitzt. The urethane elastomer thus obtained was made by adding 0.9% ethanolamine stabilized. After the mass on a cylinder mixer at 50 ° C 90 parts of dimethyl-3, 3'-diphenylmethane-di-isocyanate-4, 4 'and 20 parts of magnesia, calculated. on 1000 parts of the starting polyester had been added, the mixture became 60 minutes heated to 134 ° C under a pressure of 15 kg / cm2.

Erhalten wurde ein Urethanelastomeres mit folgenden Eigenschaften : Elastizitätsmodul bei 250% (g/mm2) 355 Rückprallelastizität bei 60°C. 90, 3 Bruchfestigkeit (kg/mm2).. 4, 8 Bruchdehnung (°/0)..... 600 Die zur Stabilisierung des -E-NCO erforderliche Menge des Aminoalkohols kann ermittelt werden durch eine chemische Bestimmung der freien NCO-Gruppen des Vorpolymeren ; sie kann aber auch durch eine einfache und direkte Methode bestimmt werden, die auf der Eigenschaft des Aminoalkohols beruht, das Vorpolymere -E-NCO zu verschlechtern, wenn er im Überschuß vorhanden ist und, wenn er in ungenügender Menge angewandt wird, seine Plastizität zu vermindern.A urethane elastomer having the following properties was obtained : Modulus of elasticity at 250% (g / mm2) 355 rebound elasticity at 60 ° C. 90, 3 breaking strength (kg / mm2) .. 4, 8 elongation at break (° / 0) ..... 600 The one for stabilization of the -E-NCO required amount of amino alcohol can be determined by a chemical determination of the free NCO groups of the prepolymer; but it can also be determined by a simple and straightforward method based on the property of the amino alcohol is based to degrade the prepolymer -E-NCO if it is in excess is present and, if it is used in insufficient quantity, its plasticity to diminish.

Der Versuch besteht darin, daß in Gegenwart eines Katalysators, beispielsweise Kobaltnaphthenat, in kleine Proben des Vorpolymeren von 20 g bekannte Mengen Äthanolamin eingebracht werden, die so bemessen sind, daß sie die theoretisch nach der Ausgangsformel annähernd berechnete Menge einschließen. Nachdem die Proben 1/4 Stunde lang auf 120°C erwärmt wurden, zeigt die Probe, deren Plastizität sich nicht verändert hat, die Menge Äthanolamin an, die zur einwandfreien Stabilisierung des Vorpolymeren notwendig ist. Es konnte nachgewiesen werden, daß diese Menge übereinstimmt mit der auf Grund der Bestimmung der Isocyanatgruppen in der Masse berechneten Menge. The experiment consists in that in the presence of a catalyst, for example Cobalt naphthenate, in small samples of the prepolymer of 20 g known amounts of ethanolamine are introduced, which are dimensioned so that they theoretically according to the starting formula Include approximately calculated amount. After the samples are up for 1/4 hour 120 ° C, shows the sample, the plasticity of which has not changed, the amount of ethanolamine needed to properly stabilize the prepolymer necessary is. It has been shown that this amount corresponds to the amount calculated on the basis of the determination of the isocyanate groups in the mass.

Bei der endgültigen Vernetzung in der dritten Verfahrensstufe wird unter Ausnutzung der Gruppen, durch die die freien NCO-Gruppen ersetzt werden, d. h. der Hydroxylgruppen, die aus dem Aminoalkohol als Stabilisator stammen, das stabilisierte Vorpolymere schließlich » vulkanisiert « durch Einbringen eines Polyisocyanates, vorzugsweise eines aromatischen Diisocyanates, und Erwärmen auf eine Temperatur von 130 bis 150°C unter Druck. During the final networking in the third stage of the procedure using the groups by which the free NCO groups are replaced, d. H. of the hydroxyl groups, which come from the amino alcohol as a stabilizer, that stabilized Prepolymers finally "vulcanized" by introducing a polyisocyanate, preferably an aromatic diisocyanate, and heating to a temperature from 130 to 150 ° C under pressure.

Man erhält auf diese Weise einen » vulkanisierten « Urethankautschuk mit hervorragenden Eigenschaften, insbesondere bezüglich der Rückprallelastizität und der Bruchfestigkeit. In this way, a “vulcanized” urethane rubber is obtained with excellent properties, especially with regard to rebound resilience and the breaking strength.

Diese » Vulkanisation « kann, wenn erwünscht, weiter gefördert werden durch basische anorganische oder organische Verbindungen, beispielsweise Magnesia oder durch Metallverbindungen, wie Salze oder organometallische Verbindungen des Eisens oder des Kobalts, die bei der » Vulkanisationsreaktion « als Katalysatoren wirken. This "vulcanization" can, if desired, be further promoted by basic inorganic or organic compounds, for example magnesia or by metal compounds such as salts or organometallic compounds of the Iron or cobalt, which act as catalysts in the "vulcanization reaction" works.

Die auf diese Weise erhaltenen Polyurethanelastomeren unterscheiden sich vorteilhaft von den bekannten Elastomeren, bei denen zur Stabilisierung primaire oder sekundäre Monoamine verwendet wurden. Vergleichsmessungen eines erfindungsgemäß mit Äthanolamin stabilisierten Elastomeren mit solchen bekannten Elastomeren sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt : Elastizi-Hysterese-Bruch-Bruch- tätsmodul verluste festigkeit dehnung bey 20*C (g/mm) (kg/mm) ("/.) Äthanolain... 207 17 4, 5 498 Piperidin...... 160 27 2, 85 560 N-butylamin.. 202 26 3, 32 535 Beispiel I Zu 1000 Teilen eines Polyadipates eines Gemisches von 3 Teilen Äthylen-und 1 Teil Propylenglykol mit einer OH-Zahl von 83, 5, einer Säurezahl von 0, 5 und einem Wassergehalt von 0, 1°/o wurden 19, 5 Teile Butandiol und 5 Teile Adipinsäure hinzugefügt. Nach Hinzufügen von 320 Teilen Dimethyl-3, 3'-biphenylen-di-isocyanat-4, 4' und 10 Teilen-Magnesia bei 90°C mit anschließender 3-bis 5stündiger Erwärmung auf 120° C wurde ein Vorpolymeres erhalten, das sich bei Temperaturen von 40 bis 70°C im Walzwerk gut verarbeiten ließ, das aber den Nachteil hatte, daß er sich bei Raumtemperatur langsam vernetzte.The polyurethane elastomers obtained in this way differ advantageously from the known elastomers in which primary or secondary monoamines were used for stabilization. Comparative measurements of an elastomer stabilized according to the invention with ethanolamine with such known elastomers are compiled in the table below: Elastic-hysteresis-fracture-fracture- modulus of elasticity losses strength elongation at 20 * C (g / mm) (kg / mm) ("/.) Ethanolain ... 207 17 4, 5 498 Piperidine ...... 160 27 2, 85 560 N-butylamine .. 202 26 3, 32 535 EXAMPLE I 19.5 parts of butanediol were added to 1000 parts of a polyadipate of a mixture of 3 parts of ethylene and 1 part of propylene glycol with an OH number of 83.5, an acid number of 0.5 and a water content of 0.1% and added 5 parts of adipic acid. After adding 320 parts of dimethyl-3,3'-biphenylene-di-isocyanate-4, 4 'and 10 parts of magnesia at 90 ° C with subsequent 3 to 5 hours of heating at 120 ° C, a prepolymer was obtained which at Temperatures of 40 to 70 ° C in the rolling mill could be processed well, but this had the disadvantage that it crosslinked slowly at room temperature.

Die Stabilisierung wurde dadurch erreicht, daß in die Masse eine solche Menge Äthanolamin eingebracht wurde, die äquivalent der Menge der in dem Vorpolymeren vorhandenen Isocyanatgruppen war, die seine Veränderung beim Lagern verursachen. The stabilization was achieved that in the mass a such amount of ethanolamine was introduced, the equivalent of the amount in the Isocyanate groups present in prepolymers prevented its change on storage cause.

In dem Ausführungsbeispiel hatte die Bestimmung ergeben, daß 0, 6°/o NCO-Gruppen im nicht stabilisierten Vorpolymeren enthalten waren, und die erforderliche Menge an Äthanolamin betrug 0, 9% in obereinstimmung mit der nach der vorher erwähnten direkten Methode berechneten Menge. In the exemplary embodiment, the determination had shown that 0.6% NCO groups were contained in the non-stabilized prepolymer, and the required The amount of ethanolamine was 0.9% in accordance with that after the aforementioned direct method calculated amount.

Die Stabilität des so behandelten Vorpolymeren ergibt sich aus den folgenden Viskositätsmessungen nach Mooney. Anfangs- Plastizität nach Ablauf von plastizität nach Mooney 1 Monat 2 Monaten 3 Monaten Stabilisiert.... 20 20 25 25 Nicht stabilisiert 20 40 vernetzt Zum Vergleich wurde auch eine Stabilisierung durchgeführt mittels Piperidin, das in einer dem Äthanolamin äquivalenten Menge von 1, 2°/o angewandt wurde. Das Vorpolymere zeigte eine hervorragende Stabilität, indessen sind die physikalischen Eigenschaften des Elastomeren nach der « Vulkanisation « weniger gut als die eines Elastomeren, das mit Äthanolamin » vulkanisiert « ist.The stability of the prepolymer treated in this way results from the following viscosity measurements according to Mooney. At first- Plasticity after the expiration of plasticity after Mooney 1 month 2 months 3 months Stabilized .... 20 20 25 25 Not stabilized 20 40 crosslinked For comparison, stabilization was also carried out by means of piperidine, which was used in an amount of 1.2% equivalent to the ethanolamine. The prepolymer showed excellent stability, but the physical properties of the elastomer after "vulcanization" are less good than those of an elastomer that has been "vulcanized" with ethanolamine.

Die folgende Vergleichstabelle zeigt die Eigenschaften der » Vulkanisate «, die mit der gleichen Vernetzungsformel erhalten wurden, wobei auf 100 Teile des Anfangspolyesters verwendet wurden : 3 Teile Magnesia, 8 Teile Dimethyl-3, 3'-diphenylmethan-di-isocyanat-4, 4' und 1 Teil Kobaltnaphthenat. The following comparison table shows the properties of the »Vulcanizates «Obtained with the same crosslinking formula, per 100 parts of the Initial polyester were used: 3 parts of magnesia, 8 parts of dimethyl-3, 3'-diphenylmethane-di-isocyanate-4, 4 'and 1 part cobalt naphthenate.

Die Verwendung des Kobaltnaphthenates als Katalysator bei der Isocyanatreaktion erwies sich als notwendig, da es bei seiner Abwesenheit unmöglich war, aus der mit Piperidin stabilisierten Masse ein entsprechend formbares und vernetzbares Vorpolymeres zu erhalten. Für das mit Äthanolamin stabilisierte Vorpolymere gilt jedoch nicht das gleiche, da es sich ohne Verwendung dieses Katalysators einwandfrei » vulkanisieren « ließ. The use of cobalt naphthenate as a catalyst in the isocyanate reaction proved necessary as in his absence it was impossible to get out of with Piperidine stabilized mass, a correspondingly malleable and crosslinkable prepolymer to obtain. However, this does not apply to the prepolymer stabilized with ethanolamine the same thing, since without the use of this catalyst it will vulcanize perfectly «Left.

Die Erwärmung wurde durchgeführt bei 134°C für die Dauer von 60 Minuten und unter einem Druck von 15 kg/cm2. The heating was carried out at 134 ° C for 60 minutes and under a pressure of 15 kg / cm2.

In der nachstehenden Tabelle sind die Eigenschaften der Elastomeren angegeben, die mittels In the table below are the properties of the elastomers indicated by means of

Claims (2)

PATENTANspRücHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethanelastomeren durch a) Umsetzen von höhermolekularen Polyhydroxylverbindungen und difunktionellen Vernetzern mit einem Überschuß an Diisocyanaten über die gesamt verfügbaren aktiven~Wasserstoffatome zu teilvernetzten Vorpolymeren mit 0, 3 bis 2°/o freien NCO-Gruppen in der ersten Stufe, b) Stabilisieren des Vernetzungsgrades im gewünschten Zeitpunkt durch Zusatz von basischen Stickstoffverbindungen in der zweiten Stufe und c) Vernetzen durch Diisocyanate in der dritten Stufe unter Formgebung, dadurch gekennzeichnet, daß als basische Stickstoffverbindungen in der zweiten Stufe orga- nische Verbindungen mit höchstens einem Stickstoffatom, das primärer oder sekundärer Natur sein kann, und mindestens einer Hydroxylgruppe, und zwar in äquivalenten Mengen in bezug auf die freien NCO-Gruppen, verwendet werden. PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of polyurethane elastomers by a) reaction of higher molecular weight polyhydroxyl compounds and difunctional ones Crosslinkers with an excess of diisocyanates over the total available active hydrogen atoms to partially crosslinked prepolymers with 0.3 to 2% free NCO groups in the first Stage, b) stabilization of the degree of crosslinking at the desired point in time by addition of basic nitrogen compounds in the second stage and c) crosslinking through Diisocyanates in the third stage with shaping, characterized in that as basic nitrogen compounds in the second stage organically niche connections with at most one nitrogen atom, which can be primary or secondary in nature, and at least one hydroxyl group in equivalent amounts with respect to the free NCO groups are used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungen mit höchstens einem Stickstoffatom, das primär oder sekundär sein kann, und mindestens einer Hydroxylgruppe Monoäthanolamin, Diäthanolamin, Methylaminoäthanol, Phenylaminoäthanol oder Amino-2-methyl-2-propandiol-1, 3 verwendetwird. 2. The method according to claim 1, characterized in that as compounds with at most one nitrogen atom, which can be primary or secondary, and at least a hydroxyl group monoethanolamine, diethanolamine, methylaminoethanol, phenylaminoethanol or amino-2-methyl-2-propanediol-1,3 is used. In Betracht gezogene Druckschriften : Deutsche Patentschrift Nr. 838 652 ; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 028 772 ; USA.-Patentschrift Nr. 2 760 953. Publications considered: German Patent No. 838,652; German Auslegeschrift No. 1 028 772; U.S. Patent No. 2,760,953.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE838652C (en) * 1949-02-23 1952-05-12 Bayer Ag Process for the production of crosslinked plastics
US2760953A (en) * 1950-09-29 1956-08-28 Goodyear Tire & Rubber Polyesters reacted with tolylene dhsocyanate

Patent Citations (2)

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