DE1160171B - Cross-linking of storage-stable polyurethane elastomers - Google Patents
Cross-linking of storage-stable polyurethane elastomersInfo
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Description
Vernetzung von lagerbeständigen Polyurethanelastomeren Für die Herstellung von elastisch geformten Gebilden aus Polyisocyanaten, Polyestern und/oder Polyäthern sowie gegebenenfalls weiteren Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen können bekanntlich verschiedene Verfahren verwendet werden.Cross-linking of storage-stable polyurethane elastomers for production of elastically shaped structures made of polyisocyanates, polyesters and / or polyethers and optionally other compounds with reactive hydrogen atoms As is known, various methods can be used.
Häufig wird hierbei ein zweistufiges Verfahren benutzt, wobei in der ersten Stufe ein lagerstabiles, walzbares Polyurethanelastomeres gewonnen wird, das anschließend durch Zumischen von Polyisocyanat und gegebenenfalls Füllstoffen vulkanisierbar gemacht wird. Dieses Gemisch wird dann durch Einwirkung von Wärme vernetzt, wobei hochwertige elastische Produkte erhalten werden, die für technische Zwecke verschiedenster Art Verwendung finden. Beispielsweise können fertige Form körper durch Einlegen von Rohlingen in eine Preßform gewonnen werden, die in einer Presse mit geheizten Platten so lange unter Druck gehalten wird, bis die Masse fertig vernetzt ist und aus den Formen ohne Gefahr einer Beschädigung herausgenommen werden kann. Eine andere Möglichkeit, die besonders bei der Herstellung von langen Profilen benutzt wird, ist die Formgebung in einem Extruder, wonach die noch plastischen Profilstränge unter entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen in einem Druckkessel bei erhöhter Temperatur ebenfalls wieder in den vernetzten und damit hochelastischen Zustand übergeführt werden. Bei allen diesen Verfahren spielt die Zeit, die bis zur Erreichung des endgültigen, vernetzten Zustandes erforderlich ist, eine große Rolle, weil damit ein erheblicher Kostenfaktor verknüpft ist. In der Kautschukindustrie wird daher in großem Umfang von Beschleunigern verschiedenster Art Gebrauch gemacht, und es sind auch bereits Beschleuniger für Polyurethanelastomere, die nach dieser Technik verarbeitet werden, bekannt. Als Beschleuniger für Polyurethanelastomere können grundsätzlich basische Verbindungen verwendet werden. Dies hat jedoch oft den Nachteil, daß die fertige Mischung keine gute Lagerbeständigkeit aufweist, wenn diese Verbindungen bereits bei Raumtemperatur basisch reagieren. Es ist ferner bekannt, daß man auch Verbindungen als Beschleuniger verwenden kann, aus denen erst oberhalb 50"C Aminogruppen freigesetzt werden. Diese Verbindungen haben aber den Nachteil, daß sie die Wirkung von gleichzeitig verwendeten Alterungsschutzmitteln erniedrigen oder ganz aufheben.A two-stage process is often used here, with first stage a storage-stable, rollable polyurethane elastomer is obtained, this is then done by adding polyisocyanate and optionally fillers is made vulcanizable. This mixture is then exposed to heat networked, whereby high-quality elastic products are obtained that are used for technical Purposes of various kinds are used. For example, finished form body can be obtained by inserting blanks into a mold that is in a Press with heated plates is kept under pressure until the mass is ready is networked and can be removed from the molds without risk of damage can. Another possibility, especially when producing long profiles is used, the shaping in an extruder, after which the still plastic Profile strands taking appropriate precautions in a pressure vessel at increased Temperature also returns to the networked and thus highly elastic state be transferred. In all of these procedures, the time it takes to achieve them plays a role the final, networked state is required, because with it a significant cost factor is linked. In the rubber industry is therefore made extensive use of accelerators of various kinds, and it are also already accelerators for polyurethane elastomers made according to this technology are processed, known. Can be used as an accelerator for polyurethane elastomers basically basic compounds are used. However, this often has the disadvantage that the finished mixture does not have a good shelf life when these compounds already react basic at room temperature. It is also known that one also Can use compounds as accelerators from which only above 50 "C amino groups be released. However, these compounds have the disadvantage that they have the effect reduce or completely eliminate the use of anti-aging agents at the same time.
Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile vermeiden kann, wenn man als Beschleuniger für die Umsetzung von lagerbeständigen Polyurethanelastomeren mit Polyisocyanaten Mercaptide des Zinks, Cadmiums, Bleis, Zinns,Wismuts oderAntimons einsetzt. Bei Verwendung dieser Beschleuniger können die genannten Mischungen unter Erreichung bester mechanischer Eigenschaften in sehr kurzen Zeiten vulkanisiert werden. Ferner ist die Lagerbeständigkeit der Rohmischungen sehr gut. Ein weiterer Vorteil dieser Beschleuniger im Vergleich zu bekannten Beschleunigern besteht darin, daß die Wirkung von gleichzeitig eingesetzten Alterungsschutzmitteln, wie Carbodiimiden (vgl. deutsche Patentschrift 1 005 726, belgische Patentschriften 610 969 und 612 040), weitgehend erhalten bleibt, auch wenn die Mischung mit einer relativ großen Menge an Beschleunigern hochaktiv eingestellt wird. It has now been found that these disadvantages can be avoided if is used as an accelerator for the implementation of storage-stable polyurethane elastomers with polyisocyanates mercaptides of zinc, cadmium, lead, tin, bismuth or antimony begins. When using these accelerators, the mixtures mentioned can under Vulcanized to achieve the best mechanical properties in a very short time will. Furthermore, the shelf life of the raw mixtures is very good. Another The advantage of this accelerator compared to known accelerators is that that the effect of anti-aging agents used at the same time, such as carbodiimides (see German patent specification 1 005 726, Belgian patents 610 969 and 612 040), is largely retained, even if the mixture with a relatively large Amount of accelerators is set to be highly active.
Es ist aus der französischen Patentschrift 1 245 085 bekannt, Zinnmercaptide mit direkten SnC-Bindungen als Katalysator bei der Herstellung von Polyurethanschaumstoffen zu verwenden. Die folgenden Vergleichsversuche zeigen, daß daraus nicht auf die vorteilhafte Eignung der erfindungsgemäß zu verwendenden Mercaptide als Beschleuniger bei der Vernetzung von lagerbeständigen Polyurethanelastomeren mit Polyisocyanaten geschlossen werden kann. It is known from French patent specification 1,245,085, tin mercaptides with direct SnC bonds as a catalyst in the production of polyurethane foams to use. The following comparative tests show that this does not affect the advantageous suitability of the mercaptides to be used according to the invention as accelerators in the crosslinking of storage-stable polyurethane elastomers with polyisocyanates can be closed.
Die in der Tabelle angegebenen Zahlenwerte wurden nach DIN 53524
gewonnen, wobei mit umstehenden Zusätzen gearbeitet wurde.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Beschleuniger können aus folgenden Mercaptanen hergestellt worden sein: aliphatischen Mercaptanen mit 6 bis 20, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie n-Dodecylmercaptan, tert. Dodecylmercaptan, cycloaliphatischen Mercaptanen, wie Cyclohexylmercaptan, araliphatischen Mercaptanen, wie Benzylmercaptan, aromatischen Mercaptanen, wie Thiophenol, p-tert.-Butylthiophenol,p-Chlor-thiophenol,Pentachlor-thiophenol, heterocyclischen Mercaptanen, wie 3-Mercapto- 1,2, 4-triazol, 2-Mercaptobenzimidazol, 2-Mercaptobenzthiazol, l-Phenyl-2-mercaptotetrazol, Mercaptopyrimidin oder Mercaptopyridin. Als besonders wirksam haben sich die Mercaptide des zweiwertigen Bleis, ferner die des zweiwertigen Zinns, Zinks oder Cadmiums erwiesen. Die Beschleuniger werden im allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die vulkanisierbare Mischung, eingesetzt. The accelerators to be used according to the invention can be selected from the following Mercaptans have been produced: aliphatic mercaptans with 6 to 20, preferably 12 to 18 carbon atoms, such as n-dodecyl mercaptan, tert. Dodecyl mercaptan, cycloaliphatic Mercaptans such as cyclohexyl mercaptan, araliphatic mercaptans such as benzyl mercaptan, aromatic mercaptans, such as thiophenol, p-tert-butylthiophenol, p-chloro-thiophenol, pentachloro-thiophenol, heterocyclic mercaptans, such as 3-mercapto-1,2,4-triazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzothiazole, l-phenyl-2-mercaptotetrazole, mercaptopyrimidine or mercaptopyridine. The mercaptides of divalent lead have proven to be particularly effective, as have the of divalent tin, zinc or cadmium. The accelerators are in generally in amounts of 0.05 to 5 percent by weight, based on the vulcanizable Mixture, used.
Die für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens verwendeten lagerbeständigen Polyurethanelastomere werden in bekannter Weise durch Umsetzen einer Polyhydroxylverbindung mit einem Molekulargewicht über 800, gegebenenfalls einer Verbindung mit zwei reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht unter 500, und einem Unterschuß an Polyisocyanat erhalten. Geeignete Polyhydroxylverbindungen mit einem Molekulargewicht über 800 sind neben Polyesteramiden oder Polyacetalen insbesondere lineare oder vorwiegend lineare Polyester, wie sie beispielsweise durch thermische Kondensation aus Glykol, Diäthylenglykol, Propylenglykol, 1,3-Butylenglykol, 1,4-Butylenglykol und Bernsteinsäure, Adipinsäute oder Phthalsäure hergestellt worden sein können, ferner Polyäther, wie Propylenoxyd- oder Tetrahydrofuranpolymerisate, oder Polythioäther, wie Kondensationsprodukte des Thiodiglykols mit sich selbst oder anderen Diolen. Diese Produkte besitzen im allgemeinen ein mittleres Molekulargewicht von etwa 1000 bis 5000, vorzugsweise von 1500 bis 2500. Die Polyester werden unter solchen Bedingungen hergestellt, daß ihre Endgruppen zumindest zum überwiegenden Teil aus Hydroxylgruppen bestehen. Those used to carry out the present procedure Storage-stable polyurethane elastomers are made in a known manner by reacting a polyhydroxyl compound having a molecular weight above 800, optionally a compound having two reactive hydrogen atoms and a molecular weight below 500, and a deficit of polyisocyanate. Suitable polyhydroxyl compounds with a molecular weight above 800 are in addition to polyester amides or polyacetals in particular linear or predominantly linear polyesters, such as those made by, for example thermal condensation from glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butylene glycol and succinic acid, adipic acid or phthalic acid have been produced can be, also polyethers, such as propylene oxide or tetrahydrofuran polymers, or polythioethers, such as condensation products of thiodiglycol with themselves or other diols. These products generally have an average molecular weight from about 1000 to 5000, preferably from 1500 to 2500. The polyesters are under produced such conditions that their end groups at least predominantly Part made up of hydroxyl groups.
An Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht unter 500 seien neben Wasser oder einfachen Glykolen, wie Butandiol oder Trimethylolpropan, auch Glykole mit Harnstoff-, Urethan-, Carbonamid- oder Estergruppen sowie solche mit tertiären Stickstoffatomen genannt. Auch auf die Möglichkeit der Verwendung von Glykolen mit aromatischen Ringsystemen, beispielsweise 1 ,5-Naphthylen-1B-dioxäthyläther oderHydrochinon-ß-dioxäthyläther, sei hingewiesen. Weiterhin sind auch Diamine, wie o-Dichlorbenzidin, 2,5-Dichlor-p-phenylendiamin oder 3,3'-Dichlor-4,4'-diaminodiphenylmethan, ebenso geeignet wie z. B. Hydrazin, Aminoalkohole, Amino-oder Oxycarbonsäuren. On compounds with at least two isocyanate-reactive Hydrogen atoms and a molecular weight below 500 are in addition to water or simple Glycols, such as butanediol or trimethylolpropane, also glycols with urea, urethane, Carbonamide or ester groups and those with tertiary nitrogen atoms are mentioned. Also on the possibility of using glycols with aromatic ring systems, for example 1,5-naphthylene-1B-dioxäthylether or hydroquinone-ß-dioxäthylether, should be noted. There are also diamines, such as o-dichlorobenzidine and 2,5-dichloro-p-phenylenediamine or 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane, just as suitable as e.g. B. hydrazine, Amino alcohols, amino or oxycarboxylic acids.
An Polyisocyanaten haben sich für die Herstellung des lagerfähigen Materials 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat sowie dessen Substitutionsprodukte, wie das Diphenyldimethylmethan - 4,4'- diisocyanat, weiterhin das Toluylendiisocyanat, m - Phenylendiisocyanat, p-Phenylendiisoycanat oder das 1 ,5-Naphthylendiisocyanat bewährt. Indessen können an ihrer Stelle auch beliebige andere Diisocyanate Verwendung finden, z. B. substituierte Harnstoffgruppen aufweisende Diisocyanate. At polyisocyanates have been used for the production of storable Materials 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and its substitution products, such as the diphenyldimethylmethane - 4,4'-diisocyanate, furthermore the toluylene diisocyanate, m - phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate or 1,5-naphthylene diisocyanate proven. However, any other diisocyanates can also be used in their place find, e.g. B. substituted urea groups containing diisocyanates.
Das freie Hydroxyl- und/oder Aminogruppen aufweisende lagerfähige Reaktionsprodukt aus einer Polyhydroxylverbindung mit einem Molekulargewicht über 1000, einer Verbindung mit zwei reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht unter 500 und einem Unterschuß an Diisocyanat wird in bekannter Weise, z. B. derart hergestellt, daß man die Polyhydroxylverbindungen mit einem Molekulargewicht über 1000 mit weniger als der sich auf die Endgruppen berechnenden Menge eines Diisocyanates umsetzt, die Verbindung mit zwei reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht unter 500 zumischt und die Reaktion mit einer weiteren Diisocyanatzugabe zu Ende führt. Man kann aber auch so verfahren, daß man die Polyhydroxylverbindungen mit einem Überschuß an Diisocyanaten über die zur Reaktion mit den Endgruppen erforderliche Menge umsetzt und die Menge der Verbindung mit einem Molekulargewicht unter 500 so bemißt, daß ein Überschuß über die sich auf die noch vorhandenen Isocyanatgruppen berechnende Menge vorliegt. Natürlich kann man auch das Gemisch der Polyhydroxylverbindung mit einem Molekulargewicht über 1000 und der Verbindung mit einem Molekulargewicht unter 500 mit einem Unterschuß an Diisocyanaten umsetzen. The storable containing free hydroxyl and / or amino groups Reaction product of a polyhydroxyl compound with a molecular weight above 1000, a compound with two reactive hydrogen atoms and a molecular weight below 500 and a deficit of diisocyanate is used in a known manner, for. B. like this prepared that the polyhydroxyl compounds with a molecular weight over 1000 with less than the amount of a diisocyanate calculated on the end groups converts, the compound with two reactive hydrogen atoms and a molecular weight below 500 is added and the reaction ends with another addition of diisocyanate leads. But you can also proceed in such a way that the polyhydroxyl compounds with an excess of diisocyanates over that required for reaction with the end groups Reacts amount and the amount of the compound with a molecular weight below 500 so dimensioned that an excess over the isocyanate groups still present billing amount is available. Of course, you can also use the mixture of polyhydroxyl compounds having a molecular weight over 1,000 and the compound having a molecular weight implement below 500 with a deficit of diisocyanates.
Für die Vernetzung der lagerbeständigen Polyurethanelastomeren können folgende Polyisocyanate eingesetzt werden: 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat sowie dessen Substitutionsprodukte, Toluylendiisocyanate, m-Phenylendiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat sowie das durch Umsetzung aus 2 Mol 2,4-Toluylendiisocyanat mit 1 Mol Wasser erhältliche, eine Harnstoffgruppierung aufweisende Diisocyanat. Ebenso sind Uretdiondiisocyanate, die in bekannter Weise durch Dimerisierung aromatischer Diisocyanate, wie z. B. von 2,4-Toluylendiisocyanat oder l-Chlor-2,4-phenylendiisocyanat, erhalten sind, geeignet. Mehr als zweiwertige Polyisocyanate sind beispielsweise das Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyanat oder das Umsetzungsprodukt von 1 Mol Trimethylolpropan mit 3 Mol Toluylendiisocyanat. For the crosslinking of the storage-stable polyurethane elastomers can the following polyisocyanates are used: 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and its substitution products, tolylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate and that obtained by reacting 2 moles of 2,4-tolylene diisocyanate urea group-containing diisocyanate obtainable with 1 mole of water. Likewise, uretdione diisocyanates are obtained in a known manner by dimerization more aromatic Diisocyanates, such as. B. of 2,4-tolylene diisocyanate or l-chloro-2,4-phenylene diisocyanate, are obtained, suitable. More than divalent polyisocyanates are for example the triphenylmethane-4,4 ', 4 "-triisocyanate or the reaction product of 1 mole of trimethylolpropane with 3 moles of tolylene diisocyanate.
In dem folgenden Beispiel sind die Teile Gewichtsteile. In the following example, the parts are parts by weight.
Beispiel Ein lagerstabiles, walzbares Zwischenprodukt wird aus 100 Teilen eines Polyesters, der aus Adipinsäure und Diäthylenglykol durch thermische Veresterung gewonnen worden ist und eine Hydroxylzahl von 55 hat, durch Vermischen mit 4,5 Teilen 1,4-Butandiol und 13,2 Teilen Toluylendiisocyanat hergestellt. Auf 100 Teile eines solchen walzbaren Produktes werden auf einem Mischwalzwerk 20 Teile Aktivruß und 10 Teile des dimeren 2,4-Toluylendiisocyanats aufgemischt. Bei 1400 C werden Prüfkörper 5, 20 und 40 Minuten lang in einer Kautschukpresse vulkanisiert und weisen die in der Tabelle unter 1, 2 und 3 aufgeführten physikalischen Daten auf. Ein Faltenbalg, der in einer geteilten Spritz-Preß-Form jeweils wiederum 5 bzw. Example A storage-stable, millable intermediate product is made from 100 Divide a polyester made from adipic acid and diethylene glycol by thermal Esterification has been recovered and has a hydroxyl number of 55 by mixing with 4.5 parts of 1,4-butanediol and 13.2 parts of tolylene diisocyanate. on 100 parts of such a rollable product become 20 parts on a mixing mill Active carbon black and 10 parts of the dimeric 2,4-toluene diisocyanate mixed up. At 1400 C test specimens are vulcanized for 5, 20 and 40 minutes in a rubber press and have the physical data listed in the table under 1, 2 and 3 on. A bellows, which is in turn 5 respectively.
20 bzw. 40 Minuten lang geheizt wird, ist nach 5 und nach 20 Minuten beim Entformen wegen mangelnder Strukturfestigkeit gerissen und kann erst nach 40 Minuten mit großer Vorsicht fast fehlerfrei entnommen werden.20 or 40 minutes of heating is after 5 and 20 minutes cracked during demoulding due to insufficient structural strength and can only be used after 40 Minutes can be removed almost without errors with great care.
Eine wie vorn beschriebene, jedoch unter Zusatz von 0,2 Teilen des Bleisalzes des Pentachlorthiophenols hergestellte Mischung wird wiederum 5, 20 und 40 Minuten geheizt und auch wieder zu den gleichartigen Faltenbälgen verpreßt. Die physikalischen Werte der Prüfkörper nach den verschiedenen Heizzeiten sind in der Tabelle unter 4, 5 und 6 aufgeführt. One as described above, but with the addition of 0.2 parts of the Lead salt of the pentachlorothiophenol produced mixture is again 5, 20 and Heated for 40 minutes and then pressed again to form the same type of bellows. the physical values of the test specimens after the various heating times are in the Table listed under 4, 5 and 6.
Bereits nach 5 Minuten Heizzeit ist der erste Faltenbalg fehlerlos und strukturfest, genauso wie die beiden anderen Formkörper nach 20 und 40 Minuten Heizzeit.The first bellows is faultless after just 5 minutes of heating and structurally stable, just like the other two moldings after 20 and 40 minutes Heating time.
Eine gleiche Mischung, wie oben beschrieben, wird unter Zugabe von 0,5 Teilen des Cadmiumsalzes des p-t.-Butylthiophenols hergestellt. Die physikalischen Werte von 5 Minuten geheizten Prüfkörpern sind unter 7 aufgeführt. Ein entsprechender Formkörper ist ebenfalls schon nach 5 Minuten fehlerfrei und strukturfest. An identical mixture as described above is made with the addition of 0.5 parts of the cadmium salt of p-t-butylthiophenol prepared. The physical Values of test specimens heated for 5 minutes are listed under 7. A corresponding one Shaped body is also defect-free and structurally stable after just 5 minutes.
Eine gleiche Mischung wird unter Einarbeitung von 0,8 Teilen des Bleisalzes des 3-Mercapto-l ,2,4-triazols hergestellt. Die physikalischen Werte einer 5 Minuten bei 130"C geheizten Probe sind unter 8 aufgeführt. An identical mixture is incorporated with 0.8 parts of the Lead salt of 3-mercapto-1,2,4-triazole produced. The physical values a sample heated at 130 "C for 5 minutes are listed under 8.
Formkörper können bereits nach 5 Minuten ebenfalls einwandfrei gewonnen
werden.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEF37158A DE1160171B (en) | 1962-06-26 | 1962-06-26 | Cross-linking of storage-stable polyurethane elastomers |
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DE1160171B true DE1160171B (en) | 1963-12-27 |
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DEF37158A Pending DE1160171B (en) | 1962-06-26 | 1962-06-26 | Cross-linking of storage-stable polyurethane elastomers |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE1160171B (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR1245085A (en) * | 1958-11-24 | 1960-11-04 | Union Carbide Corp | Polyurethane foams and their manufacturing process |
-
1962
- 1962-06-26 DE DEF37158A patent/DE1160171B/en active Pending
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