DE1168633B - Process for the production of polyurethane foams - Google Patents

Process for the production of polyurethane foams

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DE1168633B
DE1168633B DEH39033A DEH0039033A DE1168633B DE 1168633 B DE1168633 B DE 1168633B DE H39033 A DEH39033 A DE H39033A DE H0039033 A DEH0039033 A DE H0039033A DE 1168633 B DE1168633 B DE 1168633B
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Germany
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catalyst
production
polyurethane foams
methylimidazole
foam
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Harold A Green
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Air Products and Chemicals Inc
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Air Products and Chemicals Inc
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. KL: C 08 g Boarding school KL: C 08 g

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:Number: File number: Registration date: Display day:

Deutsche Kl.: 39 b - 22/04German class: 39 b - 22/04

H 39033 IVc /39 b 30. März 1960 23. April 1964H 39033 IVc / 39 b March 30, 1960 April 23, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Polyurethanschaumstoffen; sie betrifft insbesondere die Herstellung solcher Schaumstoffe unter Verwendung neuer Katalysatoren von ausgewählter Wirksamkeit zur Beschleunigung der Reaktion zwischen dem organischen Polyisocyanat und der organischen Polyhydroxylverbindung und/oder Reaktion des Polyisocyanates mit Wasser unter Freisetzung von CO2, das beim Verschäumen als Treibmittel dient.The invention relates to the manufacture of polyurethane foams; it relates in particular to the production of such foams using new catalysts of selected effectiveness to accelerate the reaction between the organic polyisocyanate and the organic polyhydroxyl compound and / or reaction of the polyisocyanate with water with the release of CO 2 , which serves as a blowing agent during foaming.

Die bisher als wirksam gefundenen Katalysatoren bei der Polyurethanschaumstoffherstellung waren von tert.-Amin-Typ, von denen bei der Schaumstoffherstellung im technischen Maßstab hauptsächlich N-Alkylmorpholine, Triäthylamin oder neuerdings Triäthylendiamin-(l,4-Diazabicyclo-[2,2,2]-octan) verwendet worden ist. Aliphatische sek. Amine sind von den Fachleuten zur Verwendung als Katalysatoren bei der Polyurethanherstellung als weniger geeignet beschrieben worden (vgl. »Technical Bulletin HR-26«, S. 8, April 1958, herausgegeben von »The Elastomer Chemicals Department, E. I. Du Pont D Nemours & Co. (Inc.)«, Wilmington, Delaware).The catalysts previously found to be effective in polyurethane foam production were from tert-amine type, mainly used in foam production on an industrial scale N-alkylmorpholines, triethylamine or more recently Triethylenediamine (1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane) has been used. Aliphatic sec. Amines are from described by those skilled in the art as being less suitable for use as catalysts in polyurethane production (see "Technical Bulletin HR-26", p. 8, April 1958, published by "The Elastomer Chemicals Department, E.I. DuPont D Nemours & Co. (Inc.) "Wilmington, Delaware).

Überraschenderweise ist nun gefunden worden, daß Imidazole, die in 1-Stellung unsubstituiert sind, als Katalysatoren zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen vorteilhaft verwendet werden können.Surprisingly, it has now been found that imidazoles which are unsubstituted in the 1-position as Catalysts for the production of polyurethane foams can be used advantageously.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen auf der Grundlage von gegebenenfalls harzartigen Polyhydroxylverbindungen und organischen Polyisocyanaten in Anwesenheit von Aminoverbindungen und gegebenenfalls Organometallverbindungen ist nun dadurch gekennzeichnet, daß als Aminoverbindung ein 2-Methylimidazol, 2-Äthylimidazol oder 2,4-Dimethylimidazol verwendet wird.The inventive method for the production of polyurethane foams based on optionally resinous polyhydroxyl compounds and organic polyisocyanates in the presence of Amino compounds and optionally organometallic compounds is now characterized in that as Amino compound is a 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole or 2,4-dimethylimidazole is used.

Das Verhalten dieser Imidazole ist überraschend, da sie die einzigen sek. Aminogruppen enthaltenden Verbindungen sind, die sich bisher als Katalysator in Polyurethanschaumstoffen als geeignet erwiesen haben. Im Gegensatz zu anderen sek. Aminen reagieren diese nicht unter Bildung von Ureiden mit den Isocyanaten und werden so nicht in das Polymerisat einverleibt und aus dem System entfernt.The behavior of these imidazoles is surprising since they are the only sec. Containing amino groups Are compounds that have so far been found to be suitable as catalysts in polyurethane foams. In contrast to other sec. Amines do not react with the isocyanates to form ureides and so are not incorporated into the polymer and removed from the system.

Die Bezeichnung der Ringglieder des Imidazolrings wurde wie folgt vorgenommen:The name of the ring members of the imidazole ring was made as follows:

R Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen R Process for the production of polyurethane foams

Anmelder:Applicant:

Air Products and Chemicals, Inc., Philadelphia, Pa. (V. St. A.)Air Products and Chemicals, Inc., Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth, Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte, Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str.Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth, Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg and Dr. V. Schmied-Kowarzik, patent attorneys, Frankfurt / M., Große Eschenheimer Str.

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Harold A. Green, Elkins Park, Pa. (V. St. A.)Harold A. Green, Elkins Park, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 8. April 1959 (804 884) - -V. St. v. America April 8, 1959 (804 884) - -

Polyurethanschaumungs-KatalysatorenPolyurethane foam catalysts

Übliche — obgleich nicht äquivalente — tert. Amine sind:Usual - although not equivalent - tert. Amines are:

^-Diazabicyclo-octan^ -Diazabicyclo-octane

HoHo

CH2 CH 2

CH2
HC2^ ,CHo
CH 2
HC 2 ^, CHo

N, N'-Dialkylpiperazin und DerivateN, N'-dialkylpiperazine and derivatives

N-alk-XN-alk-X

H2C CH2 H2C CH 2

N-ÄthylmorpholinN-ethylmorpholine

HN1HN1

C-NC-N

2 32 3

5 45 4

C -- CR'
R"
C - CR '
R "

H2C ,-CH2 H 2 C, -CH 2

"N-llk"N-llk

^N-C2H5 ^ CH2 ^ NC 2 H 5 ^ CH 2

H2C^.H 2 C ^.

409 560/468409 560/468

TriäthylaminTriethylamine

N- (CH2H5),N- (CH 2 H 5 ),

dagegen werden neu verwendet Imidazole, und zwar z. B/in contrast, imidazoles are newly used, namely z. B /

2-Methylimidazol2-methylimidazole

H —C —NHH-C-NH

H-C NH-C N

Im allgemeinen sind Alkylimidazole als Katalysator weniger aktiv als tert. Amine. Während aber die Imidazole besonders aktiv bei der Katalyse der Isocyanat-Wasser-Reaktion sind, zeigen sie hinsichtlich der Umsetzung von Polyhydroxyverbindungen mit Polyisocyanaten eine kleinere katalytische Aktivität als tert. Amine. Diese geringere Aktivität der Imidazole macht sie jedoch als Katalysatoren nicht ungeeignet, denn es ist im Gegenteil gefunden worden, daß bei der Herstellung von elastischen Polyurethanschaumstoffen unter Verwendung eines Alkylimidazols als Katalysator wirtschaftlich zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden und daß sogar die hergestellten Schaumstoffe denjenigen, die unter Verwendung z. B. des aktiveren Ν,Ν'-Dialkylpiperazins als Katalysator hergestellt worden sind, weit überlegen sind. Zum Nachweis des überraschenden technischen Fortschrittes wurden Vergleichsversuche zwischen einem tert. Amin, nämlich einem Ν,Ν'-Dialkylpiperazin, und 2-Methylimidazol durchgeführt.In general, alkylimidazoles are less active as a catalyst than tert. Amines. But while the Imidazoles are particularly active in catalyzing the isocyanate-water reaction, they show regarding the reaction of polyhydroxy compounds with polyisocyanates has a lower catalytic activity as tert. Amines. However, this lower activity of the imidazoles does not make them suitable as catalysts unsuitable because, on the contrary, it has been found that in the manufacture of elastic polyurethane foams economically satisfactory results using an alkylimidazole catalyst can be achieved and that even the foams produced match those made using e.g. B. of the more active Ν, Ν'-dialkylpiperazine have been produced as a catalyst, are far superior. To the Evidence of the surprising technical progress were comparative tests between a tert. Amine, namely a Ν, Ν'-dialkylpiperazine, and 2-methylimidazole carried out.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt, der zu entnehmen ist, daß N,N'-Dimethylpiperazin als Katalysator zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen trotz seiner an sich größeren Wirksamkeit 2-Methylimidazol unterlegen ist. Währer d der unter Verwendung von 2-Methylimidazol hergestellte Schaumstoff die für flexible Polyurethanschaumstoffe erwünschten Eigenschaften besitzt, wurden unter Verwendung des Piperazinkatalysators Schaumstoffe erhalten, die zusammenfielen, eine ungleichmäßige Struktur besaßen oder große Zellen aufwiesen.The results are compiled in the table below, from which it can be seen that N, N'-dimethylpiperazine as a catalyst for the production of polyurethane foams in spite of its larger size Effectiveness 2-methylimidazole is inferior. While using 2-methylimidazole produced foam that has desirable properties for flexible polyurethane foams using the piperazine catalyst obtained foams which collapsed, a had irregular structure or had large cells.

Die schlechten Ergebnisse, die mit N,N'-Dimethylpiperazin als Katalysator erreicht wurden, zeigen, daß trotz der größeren Wirksamkeit dieses Katalysators gegenüber 2-Methylimidazol, die Wirksamkeit allein nicht ausreicht, um einen Katalysator für einen bestimmten Zweck geeignet zu machen; dies gilt insbesondere für die Verwendung bei der Herstellung von Polyurethanschaumstoffen, bei der viele verschiedene und bis zu einem gewissen Grad gleichzeitige Reaktionen ablaufen. Bei der Herstellung von Polyurethanschaumstoffen muß der verwendete Katalysator somit nicht nur wirksam sondern auch insofern selektiv sein, daß er die gewünschten Reaktionen katalysiert; außerdem muß seine Wirksamkeit so beschaffen sein, daß die Geschwindigkeiten bestimmter Reaktionen nicht zu stark erhöht werden. Der Piperazinkatalysator katalysiert die Urethanbildung und die Freisetzung von Gas (Blasenbildung) zum Verschäumen; aller Wahrscheinlichkeit nach ist aber die Freisetzung von Gas mit der Polymerisationsreaktion nicht in geeigneter Weise ausgeglichen, so daß große und ungleichmäßig verteilte Blasen erhalten werden, oder die Schaumbildung und die Polymerisation sind soweit unausgeglichen, daß der Schaum zusammenfällt. Demgegenüber besitzt das 2-Methylimidazol die zur Herstellung eines flexiblen PoIyurethanschaumstoffes mit einheitlicher Zellenstruktur erforderliche Selektivität und geregelte Wirksamkeit.The poor results achieved with N, N'-dimethylpiperazine as the catalyst show that despite the greater effectiveness of this catalyst over 2-methylimidazole, the effectiveness alone is not enough to make a catalyst suitable for a particular purpose; this applies especially for use in the manufacture of polyurethane foams, in which many different and to some extent simultaneous reactions take place. In the manufacture of polyurethane foams The catalyst used must therefore not only be effective but also selective in that it can carry out the desired reactions catalyzed; moreover, its effectiveness must be such that the speeds are more definite Reactions are not increased too much. The piperazine catalyst catalyzes urethane formation and the release of gas (bubbling) to foam; in all likelihood it is the release of gas is not properly balanced with the polymerization reaction, so that large and unevenly distributed bubbles are obtained, or foaming and polymerization are so unbalanced that the foam collapses. In contrast, it has 2-methylimidazole for the production of a flexible polyurethane foam with uniform cell structure required selectivity and controlled effectiveness.

Versuch attempt

Katalysator
Gewichtsprozent1)
catalyst
Weight percent 1 )

Polyhydroxylverbindung
Gewichtsteile
Polyhydroxyl compound
Parts by weight

Toluylendiisocyanat Gewichtsteile*)Toluylene diisocyanate parts by weight *)

1,04 2-Methylimidazol
0,36 N,N-Dimethylpiperazin
1.04 2-methylimidazole
0.36 N, N-dimethylpiperazine

0,54 N,N-Dimethylpiperazin
0,72 N,N-Dimethylpiperazin
0,72 N,N-Dimethylpiperazin
1,08 N,N-Dimethylpiperazin
1.44 N,N-Dimethylpiperazin
3,6 Ν,Ν-Dimethylpiperazin
0.54 N, N-dimethylpiperazine
0.72 N, N-dimethylpiperazine
0.72 N, N-dimethylpiperazine
1.08 N, N-dimethylpiperazine
1.44 N, N-Dimethylpiperazine
3,6 Ν, Ν-dimethylpiperazine

Polypropylenglykol (wie in Beispiel 1), Glyce-Polypropylene glycol (as in Example 1), Glyce-

rinpolypropoxytriol (Hydroxylzahl 46)
Polyester aus dimerer ölsäure und Glykol
polypropoxytriol (hydroxyl number 46)
Polyester made from dimeric oleic acid and glycol

(Hydroxylzahl 65, Säurezahl 1,2, Viskosität(Hydroxyl number 65, acid number 1.2, viscosity

1800OcP bei 25 0C)
Polyester aus dimerer ölsäure und Glykol
1800OcP at 25 0 C)
Polyester made from dimeric oleic acid and glycol

(Hydroxylzahl 65, Säurezahl 1,2, Viskosität(Hydroxyl number 65, acid number 1.2, viscosity

1800OcP bei 250C)
Polyester aus dimerer Ölsäure und Glykol
1800OcP at 25 0 C)
Polyester made from dimeric oleic acid and glycol

(Hydroxylzahl 65, Säurezahl 1,2, Viskosität(Hydroxyl number 65, acid number 1.2, viscosity

1800OcP bei 25 0C)
Unverzweigter Polyester aus dimerer Säure und
1800OcP at 25 0 C)
Unbranched polyester made from dimeric acid and

Äthylenglykol (Hydroxylzahl 79,3, SäurezahlEthylene glycol (hydroxyl number 79.3, acid number

1,4, Viskosität 1020OcP bei 250C)
Unverzweigter Polyester aus dimerer Säure und
1.4, viscosity 1020OcP at 25 0 C)
Unbranched polyester made from dimeric acid and

Äthylenglykol (Hydroxylzahl 79,3, SäurezahlEthylene glycol (hydroxyl number 79.3, acid number

1,4, Viskosität 10200 cP bei 25°C)
Unverzweigter Polyester aus dimerer Säure und
1.4, viscosity 10200 cP at 25 ° C)
Unbranched polyester made from dimeric acid and

Äthylenglykol (Hydroxylzahl 79,3, SäurezahlEthylene glycol (hydroxyl number 79.3, acid number

1,4, Viskosität 1020OcP bei 250C)
Unverzweigter Polyester aus dimerer Säure und
1.4, viscosity 1020OcP at 25 0 C)
Unbranched polyester made from dimeric acid and

Äthylenglykol (Hydroxylzahl 79,3, SäurezahlEthylene glycol (hydroxyl number 79.3, acid number

1,4, Viskosität 10200 cP bei 250C)1.4, viscosity 10200 cP at 25 0 C)

115
108
115
108

108
108
108
108

108108

108108

108108

1J Die Prozentangaben des Katalysators beziehen sich auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung einschließlich des Katalysators. -) Wie in den Beispielen wurde eine Mischung aus 80% 2,4- und 20°/0 2,6-Toluylendiisocyanat verwendet. 1 J The percentages of the catalyst relate to the total weight of the reaction mixture including the catalyst. -) As in the examples, a mixture of 80% 2,4- and 20 ° / 0 2,6-tolylene diisocyanate was used.

Wasser
Gewichtsteile1)
water
Parts by weight 1 )
55 Vermischen
Sekunden
Mix
Seconds
Aufgehen
Sekunden
Rise up
Seconds
66th
Ver
such
Ver
search
8,78.7 Andere Bestandteile
Gewichtsteile
Other components
Parts by weight
1010 135135 Erzielte Ergebnisse
(pbotqgraphische Abbildungen)
Results obtained
(pbotqgraphic images)
11 8,78.7 3 Siliconöi2)3 silicone oil 2 ) 1212th 173173 Guter Schaumstoff mit gleichmäßiger
Zellstruktur
Good foam with more uniform
Cell structure
22 8,7
8,7
8.7
8.7
- 12
12
12th
12th
150
120
150
120
ZusammengefallenCollapsed
3
4
3
4th
8,78.7 II. 1515th 120120 I CO2-En twicklung und große ZellenstrukturI CO 2 development and large cell structure
55 8,7
8,7
8.7
8.7
0,4 Gelatine0.4 gelatin 15
15
15th
15th
100
80
100
80
Langsames Aufgehen, große ZellenSlow rise, large cells
6
7
6th
7th
«,7«, 7 0,4 Gelatine
0,4 Gelatine
0.4 gelatin
0.4 gelatin
1515th - r Ungleiche Struktur r Unequal structure
88th 0,4 Gelatine0.4 gelatin Innerhalb von 45 Sekunden zusammen
gefallen
Together within 45 seconds
please

!) Das in Versuch 5 bis 7 verwendete Wasser enthielt eine kleine Menge Gelatine als mögliches Oberflächenmodifizierungsmittel. 2) Die verwendete Siliconverbindung war durch Blockpolymerisation eines Polypropylenglykols mit Dimethylsilicon hergestellt worden (wie im Beispiel 1).!) The water used in experiments 5 to 7 contained a small amount of gelatin as a possible surface modifier. 2 ) The silicone compound used had been prepared by block polymerization of a polypropylene glycol with dimethyl silicone (as in Example 1).

Darüber hinaus sind bei Verwendung von Alkylimidazolen zusammen mit einem aktiveren Katalysator, z. B. tert. Aminen, bessere Möglichkeiten zur Regulierung der Eigenschaften des fertigen Schaumstoffes gegeben, da dadurch die Geschwindigkeit der Wasser-Diisocyanat-(Treib)-Reaktion unabhängig von der Polyhydroxyl- Diisocyanat- (Additions) - Reaktion geregelt werden kann.In addition, when using alkylimidazoles together with a more active catalyst, e.g. B. tert. Amines, better ways to Regulation of the properties of the finished foam given, as this increases the speed of the Water diisocyanate (blowing) reaction independent of the polyhydroxyl diisocyanate (addition) reaction can be regulated.

Bei Formulierungen, in denen das Alkylimidazol als Ko-Katalysator verwendet wird, kann der in Verbindung damit verwendete aktivere Katalysator Tnäthylamin, Triäthylendiamin oder einer der schnell wirkenden Polyurethankatalysatoren vom Organometall-Typ sein, wie z. B. Dibutylzinndilaurat. Auf diese Weise wird eine Verringerung der Katalysatorkosten erzielt, indem mindestens ein Teil des kostspieligeren Katalysators, wie z. B. Triäthylendiamin, durch das billigere Alkylimidazol ersetzt wird.In the case of formulations in which the alkylimidazole is used as a co-catalyst, the can be used in conjunction thus used more active catalyst Tnäthylamin, triethylenediamine or one of the fast acting polyurethane catalysts of the organometallic type, such as. B. dibutyltin dilaurate. on in this way a reduction in the cost of the catalyst is achieved by removing at least part of the more expensive Catalyst, such as. B. triethylenediamine, is replaced by the cheaper alkylimidazole.

Die folgenden Beispiele beschreiben die Erfindung.The following examples describe the invention.

Die Verschäumung trat sofort ein; die maximale Schaumhöhe wurde nach etwa 2,5 Minuten festgestellt. Der erhaltene biegsame Schaumstoff zeigte eine gute Zellstruktur, gute Stabilität und beim Altern eine nur unbedeutende Schrumpfung.The foaming occurred immediately; the maximal Foam height was noted after about 2.5 minutes. The flexible foam obtained showed a good one Cell structure, good stability and one only when aging insignificant shrinkage.

Beim obigen Ansatz wurde ein Polyurethanschaumstoff vom Polyäther-Typ durch das Einstufenverfahren hergestellt, eine Arbeitsweise, die bisher nur mit sehr wenigen der üblicherweise in Polyurethanformulierungen geeigneten Katalysatoren möglich war.In the above approach, a polyether type polyurethane foam was prepared by the one-shot process produced, a way of working that was previously only used with very few of those commonly used in polyurethane formulations suitable catalysts was possible.

Die üblicherweise bei Polyurethanschaumstoff-Formulierungen verwendeten Polyäther haben Molekulargewichte von 2000 oder mehr und sind von solcher Art, daß sie wiederkehrendeCommonly used in polyurethane foam formulations Polyethers used have molecular weights of 2000 or more and are from such that they are recurring

—- [O — C — C — O — C — C — O]-Gruppen- [O - C - C - O - C - C - O] groups

Beispiel 1example 1

Die in den Formulierungen verwendeten Komponenten sind die folgenden:The components used in the formulations are the following:

GewichtsteileParts by weight

(1) Polypropylenglykol (Molekulargewicht etwa 2025) 200(1) Polypropylene glycol (molecular weight about 2025) 200

(2) Glycerinpolypropoxytriol (Molekulargewicht etwa 3000, Hydroxylzahl 56).. 100(2) Glycerol polypropoxytriol (molecular weight about 3000, hydroxyl number 56) .. 100

(3) Toluylendiisocyanat (Mischung aus 80% 2,4- und 20% 2,6-Toluylendiisocyanat) 115(3) Tolylene diisocyanate (mixture of 80% 2,4- and 20% 2,6-tolylene diisocyanate) 115

(4) Organo-silicon-stabilisator (hergestellt durch Blockpolymerisation eines Polypropylenglykols mit Dimethylsilicon) 1,5(4) Organo-silicone stabilizer (produced by block polymerization of a polypropylene glycol with dimethyl silicone) 1.5

(5) 2-Methylimidazol 4,5(5) 2-methylimidazole 4.5

(6) Wasser 8,7(6) water 8.7

Das 2-Methylimidazol wurde zuerst im Wasser gelöst und die Lösung mit den übrigen Komponenten mit Ausnahme des Diisocyanates gemischt, indem Sekunden mit hoher Geschwindigkeit gerührt wurde. Dann wurde das Diisocyanat in die dispergierte Mischung unter weiterem, 5 Sekunden langem Rühren eingeführt und die Mischung in eine Form gegossen.The 2-methylimidazole was first dissolved in the water and the solution with the remaining components with the exception of the diisocyanate mixed by stirring for seconds at high speed. Then the diisocyanate was added into the dispersed mixture with stirring for an additional 5 seconds introduced and poured the mixture into a mold.

Y YY Y

einschließen, wobei Y für Wasserstoffatome oder eine Methylgruppe steht.include, where Y is hydrogen atoms or a methyl group.

4545

Beispiel 2Example 2

Die in der Formulierung verwendeten Komponenten waren:The components used in the formulation were:

GewicfitsteileWeighted parts

(1) Polypropylenglykol (Molekulargewicht
etwa 2025) 200
(1) polypropylene glycol (molecular weight
around 2025) 200

(2) Glycerinpolypropoxytriol (Molekulargewicht etwa 3000, Hydroxylzahl 56).. 100(2) Glycerol polypropoxytriol (molecular weight about 3000, hydroxyl number 56) .. 100

(3) Toluylendiisocyanat (Mischung aus
80% 2,4- und 20% 2,6-Toluylendiisocyanat) 115
(3) tolylene diisocyanate (mixture of
80% 2,4- and 20% 2,6-tolylene diisocyanate) 115

(4) Organosiliconstabilisator (hergestellt
durch Blockpolymerisation eines Polypropylenglykols mit Dimethylsilicon).. 2,2
(4) organosilicone stabilizer (manufactured
by block polymerization of a polypropylene glycol with dimethyl silicone) .. 2.2

(5) Triäthylendiaminkatalysator 0,6(5) triethylenediamine catalyst 0.6

(6) 2-Methylimidazol 1,5(6) 2-methylimidazole 1.5

(7) Wasser 8.7(7) Water 8.7

Die beiden Katalysatoren wurden in Wasser gelöst und mit den anderen Bestandteilen mit Ausnahme des Diisocyanates gemischt; letzteres wurde nach anfänglichem heftigem Rühren zugegeben und weiter 5 Se-The two catalysts were dissolved in water and mixed with the other ingredients except for the Mixed diisocyanates; the latter was added after initial vigorous stirring and a further 5 seconds

5555

6060

7 87 8

künden lang bei 875 Umdr./Min. gemischt. Die Eine typische Formulierung eines biegsamen PolyMischung wurde in Formen gegossen, ein Verschäu- urethanschaumstoffes vom Estertyp ist die folgende: men erfolgte fast sofort, wobei die maximale Schaum- Gewichtsteile höhe in 60 bis 70 Sekunden eintrat. Es wurde ein Polyesterharz (Hydroxylzahl 60 bis 65,announce long at 875 rev / min. mixed. The A typical formulation of a pliable poly blend was poured into molds, an ester type foamed plastic is the following: Men took place almost immediately, with the maximum foam parts by weight occurring in 60 to 70 seconds. A polyester resin (hydroxyl number 60 to 65,

Schaumstoff mit gut ausgebildeter Zellstruktur und 5 Molekulargewicht etwa 3000) 100Foam with a well-developed cell structure and 5 molecular weight about 3000) 100

guter Stabilität erzielt. Toluylendiisocyanat 28good stability achieved. Tolylene diisocyanate 28

Durch Verwendung des Alkylimidazols als Ko- Lecithin 5By using the alkylimidazole as a co-lecithin 5

Katalysator bei der obigen Formulierung wurde die 2-Methylimidazol 0,7The catalyst in the above formulation was the 2-methylimidazole 0.7

Menge an Triäthylendiamin auf etwa die Hälfte der Wasser 1,5 Amount of triethylenediamine to about half the water 1.5

Menge reduziert, die sonst bei dieser Formulierung ioAmount reduced, which would otherwise be ok with this formulation

benötigt worden wäre. Eine ähnliche Verringerung Eine höchst wichtige Verwendung der Polyurethan-would have been needed. A similar reduction A most important use of the polyurethane

der Menge an tert. Aminkatalysator durch Ersetzen katalysatoren liegt in der kontinuierlichen Herstellungthe amount of tert. Amine catalyst by replacing catalysts is in continuous production

mit Alkylimidazol ist bei typischen Formulierungen von einheitlichen Polyurethanschaumstoffen auf demwith alkylimidazole is in typical formulations of uniform polyurethane foams on the

mit Sorbitpolyäthern möglich. Fließband der üblichen Verschäumungsvorrichtungen.possible with sorbitol polyethers. Conveyor line of the usual foaming devices.

In den obigen Beispielen wird die Herstellung 15 Bei diesem Verfahren werden die Reaktionsteilnehmer von » Einstufen «-Polyätherschaumstoffen beschrieben. und Katalysatoren kontinuierlich in zwei Ströme Selbstverständlich ist die Verwendung des Alkylimid- geteilt, die mit hoher Geschwindigkeit gemischt und azols als Katalysator oder Ko-Katalysator nicht durch eine Düse auf ein Fließband ausgespritzt werden, darauf beschränkt, sondern das Alkylimidazol kann Die Wirksamkeit des Alkylimidazolkatalysators auch den tert. Aminkatalysator, der üblicherweise bei 20 wurde in einer Anzahl von Ansätzen bei maschinen-Poryätherschaumstoff-Formulierungen unter Anwen- gemischten, biegsamen »Einstufen«-Polyäther-polydung des Vorpolymerisatverfahrens verwendet wird, urethanschaumstoffen gezeigt, von denen die folgenden ganz oder teilweise ersetzen. Das Alkylimidazol kann typisch sind. Das Polyol wurde mit einer Geschwindigauch zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen keit von 4300 g/Min, in einen Mischkopf geleitet und verwendet werden, die auf der Verwendung von Poly- 25 getrennte Ströme von Toluylendiisocyanat und der esterzwischenprodukten beruhen, die sich von poly- Mischung aus Katalysator und Stabilisierungsmittel merisierten Fettsäuren (dimeren Säuren), von Reak- in Wasser, in denselben Mischkopf geleitet und tionsprodukten eines mehrwertigen Alkohols oder kontinuierlich auf ein Fließband ausgespritzt. Das mehrwertigen Ätheralkohols mit einer Polycarbon- Verschäumen und Aushärten erfolgte auf dem laufensäure, wie z. B. Diäthylenglykoladipat, ableiten. 30 den Transportband.In the above examples, Preparation 15 is used in this procedure, the reactants described by "one-step" polyether foams. and catalysts continuous in two streams Of course, the use of the alkylimide is divided, mixed and mixed at high speed azoles as a catalyst or co-catalyst are not sprayed through a nozzle onto a conveyor belt, limited to this, but the alkylimidazole can The effectiveness of the alkylimidazole catalyst also the tert. Amine catalyst that has been commonly used at 20 has been used in a number of approaches in machine poryether foam formulations using mixed, flexible "one-step" polyether polymerization of the prepolymer process, urethane foams are shown, of which the following replace in whole or in part. The alkyl imidazole can be typical. The polyol was released at a rate for the production of polyurethane foams speed of 4300 g / min, fed into a mixing head and be used based on the use of poly-25 separate streams of tolylene diisocyanate and the Ester intermediates are based on poly- mixture of catalyst and stabilizer merized fatty acids (dimeric acids), from reac- in water, fed into the same mixing head and tion products of a polyhydric alcohol or continuously sprayed onto a conveyor belt. That polyvalent ether alcohol with a polycarbonate foaming and hardening took place on the runic acid, such as B. diethylene glycol adipate derived. 30 the conveyor belt.

Polypropylenglykol (Molekulargewicht etwa 2025) Polypropylene glycol (molecular weight about 2025)

Glycerinpolypropoxytriol (Molekulargewicht etwa 3000, Hydroxylzahl 56) Glycerol polypropoxytriol (molecular weight about 3000, hydroxyl number 56)

Toluylendiisocyanat (Mischung aus 80 % 2,4- und 20 % 2,6-Toluylendiisocyanat) Tolylene diisocyanate (mixture of 80% 2,4- and 20% 2,6-tolylene diisocyanate)

Organosiliconstabilisator (hergestellt durch Blockpolymerisation eines Polypropylenglykols mit Dimethylsilicon) ...Organosilicone stabilizer (produced by block polymerisation of a polypropylene glycol with dimethyl silicone) ...

2-Methylimidazol 2-methylimidazole

Triäthylendiamin Triethylenediamine

Aussehen; offene Zellen; % Appearance; open cells; %

Physikalische Eigenschaften; 3 Stunden bei 1210C und normaler Feuchtigkeit ausgehärtetPhysical Properties; Cured for 3 hours at 121 ° C. and normal humidity

Dichte; g/ccm Density; g / ccm

Zugfestigkeit; kg/cm2 Tensile strenght; kg / cm 2

Reißfestigkeit: g/cm Tear strength: g / cm

Belastungsfähigkeit; kg/cm2 bei 25% Durchbiegung .... Bleibende Verformung bei 50 % DurchbiegungResilience; kg / cm 2 with 25% deflection .... Permanent deformation with 50% deflection

% ursprünglich Höhe % original height

°/o Durchbiegungshöhe ° / o deflection height

71,571.5 71,571.5 71,571.5 28,528.5 28,528.5 28,528.5 36,836.8 36,836.8 36,836.8 0,7
0,5
0,2
100
0.7
0.5
0.2
100
0,7
0,7
100
0.7
0.7
100
0,5
0,7
100
0.5
0.7
100
0,0322
1,35
628
0,0203
0.0322
1.35
628
0.0203
0,0418
0,95
564
0,0196
0.0418
0.95
564
0.0196
0,0327
0,62
473
0,0196
0.0327
0.62
473
0.0196
6,7
13,2
6.7
13.2
10,0
19,4
10.0
19.4
12.4
24.5
12.4
24.5

71,5
28,5
36,8
71.5
28.5
36.8

0,7
0,7
0,2
100
0.7
0.7
0.2
100

0,0420 0,93 410
0,0245
0.0420 0.93 410
0.0245

7,8
14,7
7.8
14.7

Obgleich in den obigen Beispielen als Katalysator 2-Methylimidazol verwendet wurde, kann statt dessen auch 2-Äthylimidazol oder 2,4-Dimethylimidazol zur Erzielung guter Polyurethanformulierungen, die jedoch nicht unbedingt in allen Eigenschaften den mit 2-Methylimidazol erhaltenen Produkten äquivalent sind, verwendet werden.Although 2-methylimidazole was used as the catalyst in the above examples, it can be used instead also 2-ethylimidazole or 2,4-dimethylimidazole for Achievement of good polyurethane formulations, but not necessarily all of the properties of those with 2-methylimidazole obtained products are equivalent, can be used.

Bei üblichen Formulierungen für lineare Polyätherpolyurethanschaumstoffe mit geringer Dichte kann.In common formulations for linear polyether polyurethane foams low density can.

der Alkylimidazolkatalysator gewöhnlich in Mengen von etwa 0,7 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf den Polyäther, verwendet werden, während bei Polyesterschaumstoffen etwa die gleichen Anteile des Alkylimidazolkatalysators oder in manchen Fällen größere Mengen bis zu etwa 5 bis 6 Gewichtsprozent des Polyesters angezeigt sind, was von der Art des verwendeten Esters abhängt. Wird das Alkylimidazol in Verbindung mit tert. Aminkatalysatoren oder aktiventhe alkylimidazole catalyst usually in amounts of about 0.7 to 2 percent by weight based on the Polyethers, while polyester foams have about the same proportions of the alkyl imidazole catalyst or in some cases greater amounts up to about 5 to 6 weight percent of the polyester are indicated, depending on the type of used Esters depends. If the alkylimidazole in conjunction with tert. Amine catalysts or active

organometallischen Katalysatoren verwendet, so beträgt die gesamte Katalysatormenge gewöhnlich weniger als 1 Gewichtsprozent der Polyhydroxylverbindung, z. B. etwa 0,5 bis 0,9 Gewichtsprozent, wobei der Imidazolkatalysator in der Mischung in der gleichen oder in einer größeren Menge anwesend ist als der bekannte Katalysator.When organometallic catalysts are used, the total amount of catalyst is usually less than 1 percent by weight of the polyhydroxyl compound, e.g. B. about 0.5 to 0.9 percent by weight, the imidazole catalyst being present in the mixture in the same or in a greater amount is known as the catalyst.

Obgleich in den oben beschriebenen Formulierungen das Treiben des Polymerisates durch das bei der Wasser-Isocyanat-Reaktion freigesetzte CO8 erfolgte, ist die Verwendung von Alkylimidazol als Katalysator oder Ko-Katalysator selbstverständlich nicht darauf beschränkt. Das Alkylimidazol kann als einziger oder teilweiser Katalysator auch bei anderweitig bekannten Formulierungen unter Verwendung eines zusätzlichen, inerten Treibmittels, wie z. B. ein flüchtiges Halogenalkan, verwendet werden.Although in the formulations described above the polymer was driven by the CO 8 released in the water-isocyanate reaction, the use of alkylimidazole as a catalyst or co-catalyst is of course not restricted to this. The alkylimidazole can be used as the sole or partial catalyst in otherwise known formulations using an additional, inert propellant, such as. B. a volatile haloalkane can be used.

ίοίο

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen auf der Grundlage von gegebenenfalls harzartigen Polyhydroxylverbindungen und organischen Polyisocyanaten in Anwesenheit von Aminoverbindungen und gegebenenfalls Organometallverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß als Aminoverbindung ein 2-Methylimidazol, 2-Äthylimidazol oder 2,4-Dimethylimidazol verwendet wird.1. Process for the production of polyurethane foams on the basis of optionally resinous polyhydroxyl compounds and organic polyisocyanates in the presence of Amino compounds and optionally organometallic compounds, characterized in that that the amino compound is a 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole or 2,4-dimethylimidazole is used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Katalysator, vorzugsweise ein tertiäres Amin, wie 1,4-Diazabicyclooctan mitverwendet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that a further catalyst, preferably a tertiary amine such as 1,4-diazabicyclooctane is also used will. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 960 855, 962 113;
belgische Patentschrift Nr. 545 745.
Considered publications:
German Patent Nos. 960 855, 962 113;
Belgian patent specification No. 545 745.
409 560/468 4.64409 560/468 4.64 ι Bimdesdruckerei Berlinι Bimdesdruckerei Berlin
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