DE1694026B2

DE1694026B2 - Verfahren zur herstellung eines hydrophilen polyurethan schaumstoffes

Info

Publication number: DE1694026B2
Application number: DE19661694026
Authority: DE
Inventors: Joerg Dr.rer.nat.; Archipoff Alexis; C arouge-Geneve; Godechot Jean-Pierre Geneve; Sambeth (Schweiz)
Original assignee: ELEKAL, Paris
Priority date: 1965-11-27
Filing date: 1966-11-28
Publication date: 1971-09-30
Also published as: GB1169929A; BE690230A; US3560416A; NL6616426A; DE1694026A1; FR1501616A; CH464529A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydrophilen Polyurethanschaumstoffes bei Raumtemperatur durch Umsetzung eines Polyisocyanats mit wenigstens einem Polyester oder Polyäther und Wasser in Gegenwart von Katalysatoren und wenigstens einem grenzflächenaktiven Mittel, wobei dem Reaktionsgemisch Verbindungen zugesetzt werden, die hydrophile Gruppen aufweisen, welche in der Lage sind, an der Reaktion teilzunehmen.

Die bekannte Technik der Herstellung von Poly- ίο urethanschaumstoffen besteht darin, in einem oder mehreren Arbeitsgängen wenigstens ein Polyol mit einer bestimmten Menge Polyisocyanat in Gegenwart einer geringen Menge Wasser sowie von Katalysatoren und grenzflächenaktiven Mitteln zu mischen.

Die so hergestellten Polyurethanschaumstoffe sind jedoch ausgesprochen hydrophob, wodurch unter anderem ihre Verwendbarkeit im Haushalt und in der Industrie, beispielsweise als Schwamm, eingeschränkt wird. Tatsächlich gestatten sie es nicht, eine feuchte Oberfläche durch einfache Berührung trockenzuwischen.

Die bekannten' Verfahren der Hydrophilisierung von Polyurethanschaumstoffen lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen:

In der einen Gruppe erfolgt die Hydrophilisierung durch chemische Behandlung eines schon gebildeten hydrophoben Polyurethanschaumstoffes, um ihm entweder hydrophile Kettenglieder aufzupfropfen oder um das Gefüge des Schaumstoffes zu modifizieren. So ist es aus der belgischen Patentschrift 641 622 bekannt, aus Polyurethanschaumstoffen hergestellte Schwämme einer Nachbehandlung zu unterziehen, indem Lactone chemisch an den Schaumstoff gebunden werden. Ähnlich wird auch gemäß der deutsehen Patentschrift 1 109 877 die Hydrophilie von bereits hergestellten Schaumstoffen herbeigeführt, indem im Rahmen einer chemischen Nachbehandlung Acrylsäurederivate auf den Schaumstoff aufgepfropft werden. Hierbei sind jedoch zusätzliche, ergänzende Arbeitsvorgänge erforderlich.

In der anderen Gruppe erfolgt die Hydrophilisierung durch direkte Synthese, indem dem Reaktionsgemisch entweder hydrophile Füllstoffe oder Verbindungen einverleibt werden, die hydrophile Gruppen aufweisen, welche in der Lage sind, an der Reaktion teilzunehmen.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines außerordentlich hydrophilen Polyurethanschaumstoffes, das sich dadurch auszeichnet, daß als hydrophile Gruppen enthaltende Verbindung ein Morpholinderivat, dessen Morpholinrest bzw. -reste über ihre Stickstoffatome an eine aliphatische Kette gebunden sind, die wenigstens ein aktives Wasserstoffatom enthält, zur Reaktion gebracht werden.

Das neue Verfahren besteht somit darin, außer den üblichen Ausgangsstoffen, wie Polyisocyanate und Polyole, wenigstens ein hydrophiles Morpholinderivat mit wenigstens einem aktiven Wasserstoffatom für die Schaumstoffsynthese zu verwenden.

Die Aufgabe des hydrophilen Zusatzes besteht darin, durch seinen aktiven Wasserstoff mit dem Polyisocyanat zu reagieren und dabei gleichzeitig seine freien Morpholinradikale zu bewahren, wodurch dem Schaumstoff die gewünschten hydrophilen Eigenschäften verliehen werden.

Zu diesem Zweck wird wenigstens ein Derivat verwendet, das einer der beiden Formeln

N-R

N—R—N

entspricht, worin R die aliphatische Kette mit wenigstens einem aktiven Wasserstoffatom ist.

So kann beispielsweise wenigstens eines der folgenden Derivate verwendet werden:

Dimorpholyl-1,3-propanol-2,

N-ß- Oxyäthylmorpholin,

N-Aminopropylmorpholin,

Dimorpholyl-3,3'-dipropylamin,

N-(S- Oxypropylmorpholin,

4-[3-Oxy-l,2,3,4-tetrahydronaphthyl-2]-

morpholin,

Morpholincarbonsäureamid,
4,4'-Äthylendimorpholin-bis-hydroxymethylat,
4-Aminomorpholin,
4-Benzaminomorpholin oder
4-Ureidomorpholin.

Was die Katalysatoren betrifft, so werden vorzugsweise die gleichen wie bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen verwendet. Das gleiche gilt für die grenzflächenaktiven Mittel, die dazu dienen, den Schaum zu stabilisieren. Zu diesem Zweck können Siliconöle verwendet werden, die aus Polyalkylenoxid-Polyorganosiloxan-Mischpolymerisaten bestehen. Ferner können Dimethylsilicone als Makrogefügemittel verwendet werden, um den Schaumstoff das Aussehen von Naturschwamm zu verleihen.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Durchführung des beschriebenen Verfahrens.

Beispiel 1

Aus

Polypropylenglykol

(M = 2100) 95 Teile

Dimorpholyl-l,3-propanol-2 ... 5 Teile

Wasser (gesamt) 3,5 Teile

Toluylendiisocyanat Index TDI110

Siliconöl 2,5 Teile

Triäthylendiamin 0,005 Teile

Zinnoctoat 0,15 Teile

wurde bei Raumtemperatur durch Rühren ein inniges Gemisch hergestellt, das man in eine Gußform goß und aufschäumen ließ.

Der so hergestellte Schaumstoff hat vorzügliche hydrophile Eigenschaften, die festgestellt wurden durch:

1. ein konventionelles Verfahren, das darin besteht, die Durchfeuchtungszeit für einen Schwamm zu ermitteln (2 bis 3 Sekunden für einen Schwamm üblicher Größe);

2. ein konventionelles Verfahren, das darin besteht, die Saugeigenschaften eines Schwamms zu messen. Die Saugfähigkeit erreichte und überschritt 85%.

Beispiel 2

Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren, doch wurden an Stelle von 5 Teilen Dimorpholyl-l,3-propanol-2 Teile N-ß- Oxyäthylmorpholin verwendet.

Beispiel 3

Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren, doch wurden an Stelle von 5 Teilen Dimorpholyl-l,3-propanol-2 Teile N-Aminopropylmorpholin verwendet.

Beispiel 4

Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren, doch wurden an Stelle von 5 Teilen Dimorpholyl-l,3-propanol-2 Teile Dimorpholyl-3,3'-dipropylamin verwendet.

Beispiel 5

Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren, doch wurden an Stelle von 5 Teilen Dimorpholyl-l,3-propanol-2 Teile N-/J-Oxypropylmorpholin verwendet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines hydrophilen Polyurethanschaumstoffes bei Raumtemperatur durch Umsetzung eines Polyisocyanats mit wenigstens einem Polyester oder Polyäther und Wasser in Gegenwart von Katalysatoren und wenigstens einem grenzflächenaktiven Mittel, wobei dem Reaktionsgemisch Verbindungen zugesetzt werden, die hydrophile Gruppen aufweisen, welche in der Lage sind, an der Reaktion teilzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophile Gruppen enthaltende Verbindung ein Morpholinderivat, dessen Morpholinrest bzw. -reste über ihre Stickstoffatome an eine aliphatische Kette gebunden sind, die wenigstens ein aktives Wasserstoffatom enthält, zur Reaktion gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Morpholinderivat ein solches der allgemeinen Formel

N-R

verwendet wird, worin R die aliphatische Kette mit wenigstens einem aktiven Wasserstoffatom ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Morpholinderivat ein solches der allgemeinen Formel

N—R—N

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Wasserstoffatom wenigstens eines der funktionellen Gruppen

-CH₂OH, — CHOH—, -NH₂,
-NH-, -SH, — COOH, -CONH₂,
-NH-NH₂, -SO₂NH₂, -NOH,
— CONH —, — NH-CO —NH- oder
—COONH—