DE1694081B2 - Verfahren zur Herstellung von mikroporösen, wasserdampfdurchlässigen Überzügen oder Flächengebilden nach dem Isocyanat-Polyadditionsverfahren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von mikroporösen, wasserdampfdurchlässigen Überzügen oder Flächengebilden nach dem Isocyanat-PolyadditionsverfahrenInfo
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Description
Stabile, wäßrige Polyurethandispersionen sind bekannt. Sie können z. B. hergestellt werden, indem ein
Polyurethan mit endständigen Isocyanatgruppen, das durch Umsetzung einer organischen Polyhydroxylverbindung
mit einem Polyisocyanat erhalten wird, in Wasser in Gegenwart oder Abwesenheit eines Emulgators
dispergiert und dann mit einem Kettenverlängerungsmittel, z. B. einem Diamin, umgesetzt wird. Solche
stabilen, wäßrigen Polyurethandispersionen haben vielfältige Anwendung, z. B. auch zur Herstellung von
homogenen Flächengebilden, gefunden. Diese Flächengebilde, z. B. Filme oder Überzüge, sind jedoch nicht
wasserdampfdurchlässig bzw. nicht porös.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man mikroporöse, wasserdampfdurchlässige Flächengebilde
nach dem Isocyanat-Polyadditionsverfahren erhält, wenn man gegebenenfalls in organischen Lösungsmitteln
gelöste, monomere oder harzartige Polyisocyanate mit mindestens 40 Gewichtsprozent (bezogen auf
Polyisocyanat) eines Nichtlösungsmittels, dessen Verdunstungszahl im Falle der Mitverwendung von
Lösungsmittel mindestens dreimal so groß ist wie die Verdunstungszahl des Lösungsmittels, versetzt und
emulgatorfrei zu einer Isocyanatgruppen aufweisenden Dispersion verrührt, diese Dispersion mit einer zu den
Isocyanatgruppen im wesentlichen äquivalenten Menge einer Verbindung mit mindestens zwei reaktiven
Wasserstoffatomen an mindestens zwei und höchstens sechs Stickstoffatomen, gegebenenfalls gelöst in dem
Nichtlösungsmittel für die Polyisocyanate, versetzt, die Reaktionsmischung vor Beendigung der Additionsreaktion
auf durchlässige oder undurchlässige Unterlagen aufträgt, die Polyaddlitionsreaktion bei erhöhter Temperatur
vervollständigt und das gegebenenfalls mitverwendete Lösungsmittel verdampft und dann das
ίο Nichtlösungsmittel entfernt.
Zum Stand der Technik auf dem Gebiet der Syntheseledererzeugung gehören im wesentlichen Koagulationsverfahren,
d.h. Verfahren, bei denen die Lösung eines voll aüsrcsj-ie—r, hwChniaifckuiarcM
\3 foiytneren durch Zusatz von Nichtlösungsmittel in ein
Gel und schließlich nach Auswaschen des Lösungsmittels
und Trocknen in wasserdampfdurchlässige Folien bzw. Beschichtungen übergeführt wird. Wie sich
herausstellte, gelingt es nicht, durch einfaches Eintauchen eines mit einer Polymerlösung beschichteten
Substrats in das Nichtlösungsmittel mikroporöse Produkte zu erhalten. Die Folien oder Beschichtungen
werden in diesem Fall immer entweder makroporös oder aber homogen. Es wurde daher eine Reihe von
Kunstgriffen vorgeschlagen, die es erlauben, in vielen Fällen nach der Koagulation tatsächlich mikroporöse
Flächengebilde zu erhalten. Diese zusätzlichen Verfahrensmaßnahmen bestehen z. B. in der Verwendung
mehrerer Koagulationsbäder aus Lösungsmittel/Fällungsmittel-Gemischen
mit abnehmendem Lösungsmittelgehalt bzw. in der Anwendung von bis nahe zum Siedepunkt erhitzten Koagulationsflüssigkeiten. Andere
Möglichkeiten sind die Vorgelierung der Polymerlösung an feuchter Luft, bzw. der Zusatz einer gezielten Menge
an Fällungsmittel vor der Behandlung im Koagulationsbad.
Allen diesen Verfahren sind im wesentlichen folgende Schritte gemeinsam:
1) Herstellung des Polymeren (meist Polyurethan)
2) Herstellung einer Lösung des Polymeren
3) Eintauchen in ein Koagulationsbad
4) Trocknen des entstehenden Flächerigebildes
5) Rückgewinnung des Lösungsmittels aus der Koagulationsflüssigkeit.
Trotz dieser Vielzahl von Verfahrensschriiten ist es
nach den genannten Koagulationsverfahren nicht möglich, in sicherer und reproduzierbarer Weise
mikroporöse Produkte herzustellen. In jüngerer Zeit bemüht man sich, diese Schwierigkeit durch Zusatz von
speziellen Koagulationsregulatoren, wie ionischen Polyurethandispersionen,
Gerbstoffen, hydrophobierend wirkenden Substanzen, etc. zu beseitigen. Ein weiterer
Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß infolge der Verwendung von hochmolekularen Polyurethanen
(Polyurethane haben sich für die Herstellung von lederähnlichen Stoffen als besonders geeignet erwiesen)
stark polare, hochsiedende und meist toxische Lösungsmittel eingesetzt werden müssen, deren Aufarbeitung
bzw. Rückgewinnung mit einigem Aufwand verbunden ist.
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Polyurethan direkt in situ in
mikroporöser Form zu synthetisieren. Erfindunsgemäß gelingt dies, indem in ein Polyisocyanat, das gegebenenfalls
gelöst sein kann, eine bestimmte Menge Nichtlösungsmittel und Polyamin einemulgiert werden, die
reagierende Mischung auf ein Substrat übertragen und
das flüchtige Reaktionsmedium entfernt wird. Dieses
Verfahren unterscheidet sich somit grundlegend von dem diskutierten Stand der Technik.
Der technische Fortschritt der vorliegenden Erfindung wird vor allem dadurch begründet, daß
c) Verfahrensschritte eingespart werden (Lösen des Polymeren; Vorbehandlung mit Nichtlösungsmittel; Koagulationsbad) und
c) Verfahrensschritte eingespart werden (Lösen des Polymeren; Vorbehandlung mit Nichtlösungsmittel; Koagulationsbad) und
b) wegen der Verwendung relativ niedermolekularer Ausgangsprodukte entweder überhaupt lösungsmittelfrei
gearbeitet werden kann oder — im Falle von Präpolymeren mit wachsartiger Konsistenz —
wenig polare, toxikologisch unbedenkliche Lösungsmittel
verwendet werden können.
Gegenstand der GB-PS 9 52 075 und der DE-PS 11 50 524 sind Verfahren zur Herstellung feinporöser, schaumförmiger Formkörper, wobei man eine Wasssrin-öl-Emdsion olefinisch ungesättigter Verbindungen durch radikalische Polymerisation aushärtet und anschließend gegebenenfalls das Wasser austreibt. Es war nicht zu erwarten, daß sich ein derartiges Verfahren auch auf Polyisocyanate Polyadditionsreaktionen übertragen lassen würde: Das im Reaktionsgemisch eindispergierte Wasser ist gegenüber der radikalischen Polymerisationsreaktion olefinischer Monomerer vollständig inert, während es im erfindungsgemäßen Verfahren eine Reaktion mit den Polyisocyanaten eingehen kann. Darüber hinaus ist offensichtlich auch der Mechanismus der Porenbildung beim erfindungsgemäßen Verfahren verschieden zu jenem des zitierten Standes der Technik. Die olefinisch ungesättigten Monomeren sind stark hydrophobe Verbindungen, von welchen das Wasser tröpfchenförmig umschlossen wird. Das Porenvolumen in den ausgehärteten Formkörpern ist daher identisch mit dem Volumen des eindispergierten Wassers. Erfindungsgemäß wird demgegenüber von den Polyurethan-bildenden Komponenten immer ein — in Abhängigkeit von der Menge des gegebenenfalls mitverwendeten Lösungsmittels unterschiedlicher großer — Anteil an Wasser aufgenommen, welcher mit fortschreitender Polyadditionsreaktion eine Gelierung des Reaktionsgemisches bewirkt. Durch Variation des Mengenverhältnisses von Lösungsmittel und Nichtlösungsmittel läßt sich erfindungsgemäß die Wasserdampfdurchlässigkeit der erhaltenen Flächengebilde gezielt einstellen. In der NL-OS 65 15 069 wird ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper durch Polymerisation einer Wasser-in-öl-Emulsion ungesättigter Monomerer (insbesondere ungesättigter Polyester) beschrieben. Es wird in diesem Zusammenhang zwar auch die Mitverwendung von Polyisocyanaten erwähnt, allerdings dient das Polyisocyanat im wesentlichen nur als zusätzliches Vernetzungsmittel für die radikalisch polymerisierenden ungesättigten Polyester (Beispiel 4 der N L-OS 65 15 069).
Gegenstand der GB-PS 9 52 075 und der DE-PS 11 50 524 sind Verfahren zur Herstellung feinporöser, schaumförmiger Formkörper, wobei man eine Wasssrin-öl-Emdsion olefinisch ungesättigter Verbindungen durch radikalische Polymerisation aushärtet und anschließend gegebenenfalls das Wasser austreibt. Es war nicht zu erwarten, daß sich ein derartiges Verfahren auch auf Polyisocyanate Polyadditionsreaktionen übertragen lassen würde: Das im Reaktionsgemisch eindispergierte Wasser ist gegenüber der radikalischen Polymerisationsreaktion olefinischer Monomerer vollständig inert, während es im erfindungsgemäßen Verfahren eine Reaktion mit den Polyisocyanaten eingehen kann. Darüber hinaus ist offensichtlich auch der Mechanismus der Porenbildung beim erfindungsgemäßen Verfahren verschieden zu jenem des zitierten Standes der Technik. Die olefinisch ungesättigten Monomeren sind stark hydrophobe Verbindungen, von welchen das Wasser tröpfchenförmig umschlossen wird. Das Porenvolumen in den ausgehärteten Formkörpern ist daher identisch mit dem Volumen des eindispergierten Wassers. Erfindungsgemäß wird demgegenüber von den Polyurethan-bildenden Komponenten immer ein — in Abhängigkeit von der Menge des gegebenenfalls mitverwendeten Lösungsmittels unterschiedlicher großer — Anteil an Wasser aufgenommen, welcher mit fortschreitender Polyadditionsreaktion eine Gelierung des Reaktionsgemisches bewirkt. Durch Variation des Mengenverhältnisses von Lösungsmittel und Nichtlösungsmittel läßt sich erfindungsgemäß die Wasserdampfdurchlässigkeit der erhaltenen Flächengebilde gezielt einstellen. In der NL-OS 65 15 069 wird ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper durch Polymerisation einer Wasser-in-öl-Emulsion ungesättigter Monomerer (insbesondere ungesättigter Polyester) beschrieben. Es wird in diesem Zusammenhang zwar auch die Mitverwendung von Polyisocyanaten erwähnt, allerdings dient das Polyisocyanat im wesentlichen nur als zusätzliches Vernetzungsmittel für die radikalisch polymerisierenden ungesättigten Polyester (Beispiel 4 der N L-OS 65 15 069).
Gegenstand der US-Patentschrift 31 00 721 ist ein Koagulationsverfahren zur Herstellung mikroporöser
Flächengebilde, bei dem der Beschichtungslösung gerade soviel Nichtlösungsmittel zugesetzt wird, daß
der Bereich beginnender Phasentrennung (sog. »Trübungspunkt«) eben erreicht wird. Dieser Trübungspunkt
ist stark temperaturabhängig und wird im Falle von hygroskopischen Lösungsmitteln durch Einwirkung von
Luftfeuchtigkeit rasch zu höheren Temperaturen hin verschoben. Man muß daher unter genau kontrollierten
Bedingungen arbeiten. Andererseits ist es in manchen Fällen notwendig, die kolloiddispersen Lösungen vor
der Koagulation altern zu lassen. Von allen diesen ' Schwierigkeiten ist das erfindungsgemäße Verfahren
frei.
Als erfindungsgemäß zu verwendende monomere Polyisocyanate seien beispielsweise genannt:
Tetramethylen- und Hexamethylendiisocyanat,
1,4-Cyclohexandiisocyanat,
m- und p-Phenylendiisocyanat und
2,4- und 2,6-ToIuylendiisocyanat
sowie deren Isomerengemische,
ι ο 4,4'-DiphenyImethandiisocyanat,
1,5-Naphthylendiisocyanat,
Diphenyl-2,4,4'-triisocyanat
Tetramethylen- und Hexamethylendiisocyanat,
1,4-Cyclohexandiisocyanat,
m- und p-Phenylendiisocyanat und
2,4- und 2,6-ToIuylendiisocyanat
sowie deren Isomerengemische,
ι ο 4,4'-DiphenyImethandiisocyanat,
1,5-Naphthylendiisocyanat,
Diphenyl-2,4,4'-triisocyanat
sowie das aus 3 Mo! Hexamethylendiisocyanat und I Mol Wasser erhältliche Umsetzungsprodukte der
Formel
Harzartige Polyisocyanate sind Isocyanatgruppen aufweisende Umsetzungsprodukte von höher molekularen,
mindestens zwei aktive Wasserstoffatome aufweisende Verbindungen mit monomeren Polyisocyanaten,
vorzugsweise Diisocyanaten. Als Ausgangsmaterialien, die sich für die Umsetzung mit Polyisocyanaten eignen,
seien in erster Linie freie Hydroxylgruppen aufweisende lineare oder verzweigte Polyester, Polyesteramide,
Polyäther, Polythioäther oder Polyacetale genannt, deren Molekulargewicht über 500, bevorzugt über 750
liegen soll.
Darüber hinaus seien jedoch auch solche Verbindungen erwähnt, die endständige Carboxyl-, Amino- oder
Mercaptogruppen aufweisen. Ferner sind auch Polysiloxane geeignet, die mit Isocyanaten reaktionsfähige
Gruppierungen aufweisen.
Die genannten Polyester oder Polyesteramide können aus den bekannten Aufbaukomponenten von denen
z.B.
Oxycarbonsäuren, Dicarbonsäuren,
j Glykole, Diamine, Aminoalkohole oder
j Glykole, Diamine, Aminoalkohole oder
Aminocarbonsäuren
als Hauptklassen genannt seien, hergestellt sein. Als Säuren sind geeignet:
Hydroxycapronsäure, Malonsäure,
Bernsteinsäure, Adipinsäure,
Methyladipinsäure, Sebazinsäure,
Bernsteinsäure, Adipinsäure,
Methyladipinsäure, Sebazinsäure,
Thiodipropionsäure, Maleinsäure und
Phthalsäure.
Als Glykole kommen in Frage:
Phthalsäure.
Als Glykole kommen in Frage:
Äthylenglykol,
Di-, Tri- und Polyäthylenglykole,
Di-, Tri- und Polyäthylenglykole,
1,2-Propylenglykol, 1,4-Butylenglykol,
1,6-Hexandiol, Glycerin, Pentaerythrit,
Trimethylolpropan und Hexantriol.
Von den stickstoffhaltigen Produkten seien erwähnt:
Äthylendiamin, Tetramethylendiamin,
Hexamethylendiamin, Piperazin,
Phenylendiamin, Äthanolamine,
Propanolamin und N-Methyldiäthanolamin.
Die Bildung der Polyester und Polyesteramide findet nach bekanntem Verfahren durch Erhitzen der Komponenten auf erhöhte Temperatur statt.
1,6-Hexandiol, Glycerin, Pentaerythrit,
Trimethylolpropan und Hexantriol.
Von den stickstoffhaltigen Produkten seien erwähnt:
Äthylendiamin, Tetramethylendiamin,
Hexamethylendiamin, Piperazin,
Phenylendiamin, Äthanolamine,
Propanolamin und N-Methyldiäthanolamin.
Die Bildung der Polyester und Polyesteramide findet nach bekanntem Verfahren durch Erhitzen der Komponenten auf erhöhte Temperatur statt.
Die genannten Polyäther können durch Polymerisation von Alkylenoxiden oder durch Anlagerung von
Alkylenoxiden oder deren Mischungen an polyfunktionelle Alkohole, wie Äthylenglykol, Trimethylolpropan,
Glycerin oder an Äthylendiamin erhalten werden. Sie zeichnen sich sämtlich durch Hydroxylendgruppen aus
und sind bi- oder polyfunktioneller Natur.
Geeignete Polythioäther sind z. B. solche, die durch
Kondensation von Thiodiglykol mit sich selbst oder mit schwefelfreien Polyalkoholen gewonnen werden.
Die Herstellung der harzartigen Polyisocyanate geschieht in bekannter Weise durch einfaches Erhitzen
der Reaktionspartner. Die Menge des Polyisocyanats ist dabei so zu bemessen, daß in jedem Fall die
Isocyanatgruppen im Überschuß über die reaktionsfähigen Endgruppen der Gegenkomponenten zum Einsatz
gelangen. Niedermolekulare Glykole, wie sie beispielsweise bei der Aufzählung der Polyesterkomponenten
erwähnt wurden, können als Kettenverlängerungsmittel bei der Herstellung der harzartigen Polyisocyanate
anteilmäßig neben den höhermolekularen Ausgangsprodukten mitverwendet werden. Die harzartigen
Polyisocyanate liegen je nach Art der verwendeten Ausgangsmaterialien als feste oder wachsartige Massen
oder als viskose Flüssigkeiten vor. Für die Anwendung werden sie gegebenenfalls durch Zugabe organischer
Lösungsmittel auf eine entsprechende niedrigviskose Einstellung gebracht
Lösungsmittel für die monomeren oder harzartigen Polyisocyanate sind z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe,
wie Benzol, Toluol, Xylol, Dekalin, Tetralin, technische Lösungsmittelgemische, die aromatische
Kohlenwasserstoffe enthalten, wie Sangajol, cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan, Methylcyclohexan,
Terpentinöl, chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff,
Dichlorethylen, Tetrachloräthan, Hexachloräthan, Äthylenchlorid, Dichlorethylen, Trichloräthylen, Perchloräthylen,
Dichlorpropan, Chlorcyclohexan, Chlorbenzol, Ester, wie Essigsäure-methylester, -äthylester,
-propylester, -butylester, Ameisensäureester, Glykolacetat, Methylglykolacetat, Äthylglykolacetat, Ketone
wie Aceton, Butanon-(2), Pentanon-(2), Cyclohexanon, Methylcyclohexanon, Äther wie Di-n-propyläther, Di-nbutyläther,
Diphenyläther, Tetrahydrofuran, Furan, Dioxan, Nitroverbindungen wie Nitromethan, Nitrobenzol
und Alkohole wie Methanol, Äthanol, Propanol, Butanol, Cyclohexanol, (Methyl-, Äthyl-, Propyl-)glykol,
Diacetonalkohol.
Bei der Verwendung von Lösungsmitteln, die reaktive Wasserstoffatome enthalten, ist die Isocyanatgruppen
enthaltende Verbindung rasch zu verarbeiten, da sonst eine unerwünschte Reaktion der Isocyanatgruppen mit
dem Lösungsmittel eintritt.
Nichtlösungsmittel für die monomeren oder harzartigen
Polyisocyanate sind Wasser, Glykole wie Äthylenglykol, Propandiol, Butandiol, aliphatische Kohlenwasserstoffe,
wie Hexan, Heptan und technische Lösungsmittelgemische wie Petroläther, Ligroin, Waschbenzin
oder Testbenzin. Vorzugsweise Verwendung findet Wasser.
Als Nichtlösungsmittel für das monomere oder harzartige Polyisocyanat müssen solche Verbindungen
gewählt werden, deren Verdunstungszahl mindestens dreimal so groß ist wie die Verdunstungszahl des
Lösungsmittels. Die Bestimmung der Verdunstungszahl ist in DIN 53 170 beschrieben.
Die Dispersionen, die bei der Zugabe von Nichtlösungsmitteln
zu monomeren oder harzartigen Polyisocyanaten oder deren Lösung entstehen, geben sich
durch einen kräftigen Anstieg der Viskosität gegenüber der Viskosität der Ausgangslösungen zu erkennen. Falls
ein solcher Viskositätsanstieg ausbleibt, oder falls die Viskosität im Laufe der Nichtslösungsmittelzugabe
plötzlich absinkt, ist es ein Zeichen dafür, daß dit
Dispersion zusammengebrochen ist. Man kann auch die inhomogene, gebrochene Dispersion mn Polyaminoverbindungen
umsetzen und mikroporöse Flächengebilde erhalten. In einem solchen Falle werden aber nur wenig
befriedigende Filme erhalten. Zweckmäßigerweise wird die Maximalmenge Nichtlösungsmittel, die von dem
monomeren oder harzartigen Polyisocyanat oder deren Lösung vertragen wird, ohne daß die Dispersion
zusammenbricht, in einem Vorvenuch ermittelt. Im
allgemeinen arbeitet man mit einer Nichtlösermittelmenge, die etwas unter der ermittelten Maximalmenge
liegt Sie beträgt mindestens 40% des eingeselzi.cn
monomeren oder harzartigen Polyisocyanats.
Die Menge des verwendeten Nichtlösungsmittels hängt von der Art der monomeren oder harzartigen
Polyisocyanate und gegebenenfalls des Lösungsmittels ab. Die Zugabe des Nichtlösungsmittels muß so langsam
erfolgen, daß die Dispersion nicht vorzeitig zusammenbricht
Als Verbindungen mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen und mindestens zwei und höchsiens
sechs Stickstoffatomen, mit denen die Dispersion versetzt wird, kommen folgende Verbindungen in
Frage:
Äthylendiamin, Diäthylentriamin,
Äthylendiamin, Diäthylentriamin,
Triäthylentetramin.Tetraäthylenpentamin,
Peiitaäthylenhexamin und höhere Kondensate,
Propylendiamin,
Peiitaäthylenhexamin und höhere Kondensate,
Propylendiamin,
Dipropylentriamin und höhere Kondensate,
Tetramethylendiamin, Pentamethyiendiamin,
Hexamethylendiamin, 1,12-Diamino-dodecan.
N-Methyl-diamino-propan,
N,N'-Dimethy!äthy!endiamin,
weitere N-alkylierte homologe Diamine,
Hexahydrophenylendiamin. Piperazin,
Tetramethylendiamin, Pentamethyiendiamin,
Hexamethylendiamin, 1,12-Diamino-dodecan.
N-Methyl-diamino-propan,
N,N'-Dimethy!äthy!endiamin,
weitere N-alkylierte homologe Diamine,
Hexahydrophenylendiamin. Piperazin,
2,5-Dimethylpiperazin,
2,4-Diamino-6-pheny!-triazin,
Phenylendiamin,
4,4'-Diamino-diphenylmethan
( = Methylendianilin)
2,4-Diamino-6-pheny!-triazin,
Phenylendiamin,
4,4'-Diamino-diphenylmethan
( = Methylendianilin)
Methylendianilin,
l-Methyl-2,4-diamino-benzol und
homologe aromatische Polyamine,
Hydrazin, Semicarbazid, Carbodihydrazid,
Guanidin, Ν,Ν'-Dimethylharnstoff und
l-Methyl-2,4-diamino-benzol und
homologe aromatische Polyamine,
Hydrazin, Semicarbazid, Carbodihydrazid,
Guanidin, Ν,Ν'-Dimethylharnstoff und
Phenylguanidin.
Weiterhin können — falls die Reaktivität der Polyamine zu groß ist — dies ist vornehmlich bei aliphatischen
Polyaminen der Fall — die Carbonate der entsprechenden Polyamine verwandt werden. Das Polyamin kann in
Substanz der Dispersion zugegeben werden; vorteilhafterweise wird man es jedoch in einem Nichtlösungsmittel
für das monomere oder harzartige Polyisocyanat lösen, das mit dem für die Herstellung der Dispersion
verwendete Nichtlösungsmittel identisch sein kar.r> \m
allgemeinen sind die Nichtlösungsmittel, z. B. Wasser, identisch.
Um Additionsverbindungen möglichst hohen Molekulargewichts zu erhalten, wird man bevorzugt
äquivalente Mengen Polyamin mit dem monomeren oder harzartigen Polyisocyanat umsetzen. Eine charakteristische
Größe der molaren Mengen der funktionellen Gruppen ist das NCO . NH-Verhältnis, das bei
Her theoretisch optimalen Umsetzung der Isocyanatgruppen
mit den Aminogruppen bei 1 liegt. Über- oder Unterschreitung dieses Verhältnisses um 50% (d. h.
NCO : NH-Werte von 0,5 bis 1,5) führen im allgemeinen
ebenfalls zu brauchbaren Produkten, deren nhvsikali-
sehe Eigenschaften aber oft schlechter sind als die, wenn
das NCO : N Η-Verhältnis ungefähr oder gleich 1 ist.
Die gewählten polyfunktionellen Stickstoffbasen erfordern oft eine entsprechende Anpassung der
apparativen Einrichtungen. Apparaturen, die hohe Mischgeschwindigkeiten und rasche Formgebungszeiten
ermöglichen, erlauben eine weitgehend freie Wahl der monomeren oder harzartigen Polyisocyanate und
Polyamine. Bei Laborversuchen muß mar. oft längere Rühr- und Formgebungszeiten in Kauf nehmen.
Deshalb wird man bei Laborversuchen zweckmäßig solche Reaktionspartner wählen, die bis zur Formgebung
eine ausreichende Verarbeitungszeit gewähren. Man wird also für reaktionsfähige Polyisocyanate (wie
z. B. aromatische !socyanatgruppen enthaltende Verbindungen) Aminogruppen niedriger Basizität, wie z. B.
Hydrazin, Hydrazinderivate, aliphatische Polyammoniumcarbonate und aromatische Polyamine verwenden.
Viele aliphatische Polyamine — insbesondere stark basische — reagieren mit aromatische Isocyanatgruppen
aufweisenden monomeren oder harzartigen Polyisocyanaten oft so schnell, daß man mit den üblichen
Laborgeräten keine reproduzierbaren Versuche durchführen kann. Umgekehrt wird man langsamer reagierende
Isocyanate, also Verbindungen mit aliphatischen Isocyanatgruppen, mit stärker basischen Polyaminen,
wie aliphatischen oder cycloaliphatischen Polyaminen, Hydrazin, Guanidin und Piperazin zur Reaktion bringen.
Die Partner sind so auszuwählen, daß die Reaktion mit Nichtlösungsmitteln, die aktive Wasserstoffatome besitzen,
wie z. B. Wasser und Äthylenglykol, von untergeordneter Bedeutung ist.
Die Reaktion der monomeren oder harzartigen Polyisocyanate mit den Polyaminoverbindungen ist
temperaturabhängig. Die Durchmischung der Reaktionspartner wird vorteilhafterweise bei Raumtemperatur
durchgeführt. Die erhaltene Dispersion wird dann vor Beendigung der Additionsreaktion — in der Rege'
auf vorgewärmte — Substrate gegossen und zur Vervollständigung der Additionsreaktion bei erhöhter
Temperatur (60 bis 80° C) ausgeheizt. Die Temperatur soll geringfügig unter der Siedetemperatur der Lösungsmittel
oder deren Mischung liegen. Wenn alles Lösungsmittel verdampft ist, kann die Temperatur
erhöht werden, um das Nichtlösungsmittel vollständig zu entfernen.
Die Reaktion der monomeren oder harzartigen Polyisocyanate mit Polyaminen kann mit den hierfür
bekannten Katalysatoren, wie z. B. Diaza-bicyclooctan, Harnstoffen, tertiären Aminen, wie Dimethylbenzylamin,
Blei-, Zinn-, Kobalt- und Zink-Verbindungen katalysiert werden.
Das Verfahren wird im allgemeinen folgendermaßen durchgeführt: Das monomere oder harzartige Polyisocyanat
oder dessen Lösung in einem organischen Lösungsmittel wird mittels eines Schnellrührers mit
Nichtlösungsmitteln, vorzugsweise Wasser, dispergiert. In die entstandene Dispersion wird die polyfunktionelle
NH-Verbindung oder deren Lösung unter Rühren zugegeben. Die Rührzeit ist eine kritische Größe, da sie
einerseits nicht zu kurz sein darf, weil sonst ungenügende Durchmischung stattfindet, und andererseits nicht zu
lang, da sonst relativ stabile Dispersionen entstehen, die beim Auftrocknen nur Filme geringer Wasserdampfdurchlässigkeit
geben oder aber — was die Regel ist — die Reaktionsmischung fest wird. Die optimale Rührzeit
wird deshalb in einem Vorversuch ermittelt Hierbei kann man sich folgender Arbeitstechnik bedienen:
1. Man mißt den Isocyanatgehalt spektroskopiscr oder
2. Man stoppt die Reaktion des monomeren ode
harzartigen Polyisocyanats mit der polyfunktionel len NH-Verbindung durch Zugabe von Salzsäun
ab und titriert deren Verbrauch mit Natronlaugf zurück. Durch diese Arbeitsteehnik wird der noct
vorhandene Gehalt an nicht umgesetzten NH Gruppen erfaßt.
ίο Die optimale Rührzeit liegt bei einem Wert, bei derr
die Hälfte bis Dreiviertel der reaktiven Grupper abreagiert sind. Bei hohen Anteilen von organischer
Lösungsmitteln und Wasser kann sich dieser Wer allerdings noch verschieben, auf jeden Fall sollen jedocr
noch freie reaktive Gruppen vorhanden sein.
Die Reaktionsmischung, die im Idealfall eine sahnige
Konsistenz angenommen hat, wird dann auf durchlässige oder undurchlässige Substrate aufgetragen. Beispiele
für undurchlässige Substrate sind Glas-, Metallplatter oder Silikonkautschuk-Matrizen, als durchlässige Substrate
seien Spaltleder, Narbenleder, gewirkte oder gewebte Textilien, Vliese, Filze, Papier oder Karton
genannt.
Die Polyaddition wird bei der zweckmäßigen Reaktionstemperatur vervollständigt und gegebenenfalls
das Lösungsmittel des monomeren oder harzartigen Polyisocyanats verdampft. Das Nichtlösungsmittel
kann gleichzeitig oder anschließend, gegebenenfalls bei vermindertem Druck, verdampft werden oder nach
Vervollständigung der Additionsreaktion mit einem Nichtlösungsmittel für den so erhaltenen Polyharnstoff
ausgewaschen werden.
Die erhaltenen mikroporösen Flächengebilde zeichnen sich durch gute mechanische Eigenschaften, sehr
gute Flexibilität und hervorragende Lösungsmittelbeständigkeit aus.
Die Wasserdampfdurchlässigkeit (mg/hcm2) der erhaltenen
mikroporösen Flächengcbilde richtet sich nach den Mengen der anwesenden Lösungsmittel und
Nichtlösungsmittel. Eine gewünschte Wasserdampfdurchlässigkeit wird am besten durch Variation der
Lösungsmittel- und Nichtlösungsmittelmengen in einem Vorversuch ermittelt.
Dem monomeren oder harzartigen Polyisocyanat kann man zur Modifizierung noch andere Polymere —
vorteilhafterweise vor der Dispergierung mit einem Nichtlösungsmittel — zusetzen. Das Polymere kann
hierbei in fester Form, in Lösung oder Dispersion zugegeben werden. Beispiele für solche Polymere sind:
so Polyvinylverbindungen
so Polyvinylverbindungen
(wie Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohol),
Polyäthylen, Polystyrol, Polyacrylnitril,
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymerisate,
Polyamide und Polyurethane.
Polyäthylen, Polystyrol, Polyacrylnitril,
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymerisate,
Polyamide und Polyurethane.
Dem monomeren oder harzartigen Polyisocyanat oder dessen Lösung oder Dispersion können ferner
Farbstoffe oder Füllmittel zugesetzt werden.
Der mikroporöse Polyharnstoff-Film kann noch
zusätzlich vernetzt werden. Die Vernetzungsagentien können dem monomeren oder harzartigen Polyisocyanat
oder erst dem fertigen mikroporösen Film zugesetzt werden. Vernetzungsagentien sind z. B. Formaldehyd,
formaldehydabspaltende Verbindungen und Peroxyde. Es ist vorteilhaft, diese Agentien dem monomeren oder
harzartigen Polyisocyanat zuzufügen. Wird eine Vernetzung mit Polyisocyanaten gewünscht, so wird diese
vorteilhafterweise erst am fertigen, mikroporösen Film durchgeführt. Zu diesem Zweck wird der Film in die
Lösung oder Dispersion eines Polyisocyanats getaucht und dann zur Durchführung der Vemetziingsreaktion
ausgeheizt.
Bei Verwendung einer nichtporösen Unterlage wird das erhaltene, trockene, mikroporöse Flächengebilde
zweckmäßig nach den Regeln der bekannten Umkehrverfahren auf poröse Substrate übertragen und mit
diskontinuierlichen Klebschichten verbunden. Die nach dem Direkt- oder Umkehrverfahren erhaltenen mikroporösen
Flächengebilde können in der für Kunstleder oder Leder üblichen Weise gefinisht werden. Die
erhaltenen Flächengebilde können als Austauschstoffe für Leder angewendet werden.
Herstellung von harzartigen Polyisocyanaten als Ausgangsmaterial
1000 g eines verzweigten Polypropylenglykoläthers vom Molekulargewicht 3000 werden mit 168 g Hexamethylendiisocyanat
versetzt und die Mischung so lange auf 100 bis 1100C erhitzt, bis der Gehalt an freien
Isocyanatgruppen in der Reaktionsmasse auf 3,6 Gewichtsprozent abgenommen hat. Die Reaktion
nimmt etwa 2,5 bis 3,5 Stunden in Anspruch. Das Endprodukt liegt dann als klare, gelblich gefärbte
Flüssigkeit vor.
A2
Wie in Beispiel 1 werden 1000 g eines linearen Polypropylenglykoläthers vom Molekulargewicht 2000
mit 168 g Hexamethylendiisocyanat bei 100 bis 110°C umgesetzt, bis der NCO-Gehalt 3,6 Gewichtsprozent
beträgt. Die Viskosität des Produktes beträgt 2125 cPoisebei25°C.
20
A3
500 g eines linearen Polypropylenglykoläthers vom Molekulargewicht 2000 werden mit 125 g 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat
bei 80 bis 9O0C umgesetzt. Nach ca. vier Stunden ist ein NCO-Gehalt von 3,3 Gewichtsprozent
erreicht; die Viskosität beträgt 16 650 cPoise bei 25° C.
Die aufgeführten harzartigen Polyisocyanate wurden analog zu A 1 bis A3 aus den angegebenen Komponenten
hergestellt.
Nr. Höhermolekulare Verbindung mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen
A4 Ein Polypropylenglykoläther, Molekulargewicht 2000,
OH-Zahl 56
A 5 Polyester aus Adipinsäure und ein Gemisch von Hexandiol-(1,6) und 2,2-Dimethylpropandiol im Verhältnis
65:35, Molekulargewicht 1700, OH-Zahl
A6 Polyester aus Adipinsäure und ein Gemisch von Hexandiol-(1,6) und 2,2-Dimethylpropandiol im Verhältnis
65:35, Molekulargewicht 1700, OH-Zahl
A 7 Ein Polypropylenpolyäthylenglykoläther (hergestellt durch alternierende Polymerisation von 80 TIn.
Propylenoxid + 20 TIn. Äthylenoxid), Molekulargewicht 4150, OH-Zahl 27
A 8 Polythioäther (hergestellt durch Kondensation von 70 TIn. Thiodiglykol und 30 TIn. 2,2-Dimethylpropandiol-(l,3),
Molekulargewicht 1900, OH-Zahl 59
A9 Polysiloxan folgender Formel:
HO-CH2-Si(CH3)2-O-(Si(CH3)2-O)i2-Si(CH3)2i uSi(CH3)2-CH2OH
Polyisocyanat | Gehalt an freien NCO-Gr |
Konsistenz bzw. Viskosität |
Toluylendiiso- cyanat-(2,4) Hexamethylen- diisocyanat-(l,6) |
3,5% 4,1% |
4870cP/25°C salbenartig |
Toluylendiiso- cyanat-(2,4) |
4,1 % | salbenartig |
Hexamethylen- diisocyanat-(l,6) |
2,5% | 1875cP/25°C |
Hexamethylen- 3,6% 7370cP/25°C
diisocyanat-(l,6)
Hexamethylen- 5,3% 102cP/25°C
diisocyanat-(l,6)
Erfindungsgemäßes Verfahren Beispiel 1
50 ml 0,2molare Lösung des harzartigen Polyisocyanats gemäß A 2 (das sind 10 mMol NCO) mit einer
Viskosität von 12 see (Fordbecher; 4 mm Düse) werden
mit einem Tellerrührer bei 3000 U/Min, eines Ekato
Labormix 26 gerührt In die Lösung läßt man 50 ml Wasser mit einer Geschwindigkeit von 1 ml/2 see
einlaufen. Nach 50 ml Wasserzugabe hat die entstandene Dispersion eine Viskosität von 16 sea Die Dispersion
wird dann mit 5 ml einer einmolaren Hydrazinslösung in Wasser (das sind 10 mMol NH2) versetzt und nach 25
Sekunden Rühren (die Rührzeit wurde in einem
55
60
65 Vorversuch ermittelt) auf eine 75°C warme, 1100 cm2
große Glasplatte gegossen und 15 Stunden ausgeheizt. Der resultierende Film hat eine Wasserdampfdurchlässigkeit
von 1,3 mg/hcm2. Analog wurden die folgenden Versuche durchgeführt:
Wassermenge | Viskosität, | Wasserdampf- | i |
4 mm Düse | durchlässigkeit | I | |
(ml) | (see) | (mg/hcm2) |
Ss
tr !3' K |
10 | 0,8 | I | |
50 | 16 | 1,3 | % |
100 | 30 | 2,7 | |
150 | 44 | 9,1 | % |
25 ml O,2molare Lösung des harzartigen Polyisocyanats
gemäß A 7 in Essigester (5 mMol NCO) werden mit 60 ml Wasser dispergiert. In die Dispersion werden
2,5 ml einer einmolaren Hydrazinlösung in Wasser ( 5 mMol NH2) bei 3000 U/Min, eingerührt, und nach 20
Sekunden wird auf eine 400 cm2 große Metallplatte (V4A-Stahl) gegossen. Nach 15 Stunden bei 75°C wird
der mikroporöse Film von der Platte abgezogen. Die Eigenschaften des Films sind in der Tabelle 1 aufgeführt,
die noch analog dargestellte mikroporöse Flächengebilde enthält.
Menge Polyiso- cyanat aus A 7 |
Essig ester |
Wasser | Rühr zeit |
Reak- tions- tempe- ratur |
Heiz zeit |
Film dicke |
Zugfestig keit |
Weiter- reiß- festig- keit |
Wasser- dampfdurch- lässigkeit |
(g) | (ml) | (ml) | (see) | (0C) | (h) | (mm) | (kp/cm2) | (kp/cm) | (mg/hcm2) |
8,4 | 14,6 | 60 | 20 | 75 . | 18 | 0,35 | 17,8 | 1,4 | 5,1 |
8,4 | 14,6 | 30 | 20 | 75 | 18 | 0,34 | 41,2 | 3,0 | 3,1 |
16,8 | 14,6 | 60 | 15 | 75 | 18 | 0,65 | 45,1 | 3,6 | 1,2 |
25,2 | 14,6 | 60 | 15 | 75 | 18 | 0,88 | 47,5 | 4 | 0,5 |
16,8 | 14,6 | 60 | 15 | 22 | 72 | 0,55 | 49,1 | 4,9 | 0,9 |
11,6 | 20,2 | 35 | 15 | 75 | 18 | 0,45 | 22,4 | 3,3 | 4,6 |
8,4 | 14,6 | 75 | 10 | 80 | 15 | 0,5 | 12 | 1,4 | 8,1 |
Gemäß Beispiel 2 wurden folgende mikroporöse Filme dargestellt:
Harz | molar | Gelöst in | Menge | Wasser | Polyaminoverbindung | Zusätzliches |
artiges | Lösungs | |||||
Polyiso- | mittel | |||||
cyanai | ||||||
gemäß | (ml) | (ml) | ||||
A2 | 0,226 | Benzol | 50 | 80 | Hexamethylendiammonium- | |
carbonat | ||||||
A2 | 0,226 | Benzol | 50 | 150 | Hexamethylendiammonium- | Benzol |
carbonat | ||||||
A2 | 0,226 | Benzol | 50 | 75 | Äthylendiammonium- | Benzol |
carbonat | ||||||
A2 | 0,226 | Benzol | 50 | 150 | Äthylendiammonium- | Benzol |
carbonat | ||||||
A2 | 0,226 | Benzol | 22 | 50 | Hexamethylendiamin | Benzol |
A2 | 0,226 | Benzol | 22 | 50 | Hexamethylendiamin | Benzol |
A2 | 0,2 | Benzol | 50 | 100 | Hydrazin | - |
Al | u,224 | Benzol | 50 | 100 | Hydrazin | - |
Al | 0,07 | Benzol | 70 | 20 | Hydrazin | - |
A3 | 0,2 | Toluol | 40 | 96 | Cyclohexandiamin-1,4 | - |
A3 | 0,2 | Toluol | 60 | 100 | Cyclohexandiamin-1,4 | - |
A7 | 0,2 | Essigester | 100 | 200 | Hexamethylendiamin | - |
A7 | 0,2 | Essigester | 100 | 200 | Hydrazin | - |
A7 | 0,2 | Essigester | 50 | 75 | Tetramethylendiamin | - |
A8 | 0,2 | Tetrachlor | 100 | 250 | Äthylendiammonium- | - |
kohlenstoff | carbonat | |||||
A9 | 0,1 | Essigester | 100 | 100 | Hydrazin | - |
A5 | 0,2 | Benzol | 50 | 200 | Guanidin | - |
A4 | 0,4 | Benzol | 50 | 35 | 2,5-Diamino-l-methylbenzol | 2 Tropfen |
Tabelle 2 (Fortsetzung)
Harz artiges Polyiso- cyanat gemäß |
Menge (ml) |
Rührzeit (Sek.) |
Heiztem peratur ("C) |
Heizzeit (h) |
Zugfestig keit (kp/cm2) |
Weiterreiß festigkeit (kp/cm2) |
Wasser- dampfdurch lässigkeit (mm) |
Dicke | MCO 5ΪΓ |
A2 | _ | 20 | 65 | 20 | 14 | 3,4 | 0,75 | 0,9 | 1,13 |
A2 | 10 | 20 | 65 | 20 | 13,5 | 2,6 | 0,91 | 1,6 | 1,13 |
A2 | 20 | 20 | 65 | 20 | 15,6 | 4,3 | 1,6 | 0,6 | 1,13 |
A2 | 60 | 40 | 65 | 20 | 15,1 | 5,6 | 2,1 | 0,6 | 1,13 |
A2 | 23 | 20 | 65 | 12 | 6,7 | 2,3 | 6,0 | 0,8 ( | ),5 |
A2 | 47 | 20 | 65 | 12 | 15 | 3 | 4,6 | 0,3 ( | ).5 |
A2 | - | 20 | 65 | 20 | - | - | 2,1 | 1,0 | |
Al | - | 40 | 60 | 18 | 10,4 | 1,1 | 1,0 | ||
Al | - | 10 | 60 | 12 | - | - | 1,5 | - | ,0 |
A3 | - | 20 | 80 | 12 | - | - | 5,8 | 1,0 | |
A3 | - | 35 | 70 | 10 | - | - | 1,3 | - | ,0 |
A7 | - | 20 | 75 | 12 | - | - | 10,1 | 2,8 | ,1 |
A7 | - | 15 | 75 | 10 | 22,4 | 3,3 | 4,6 | 0,7 | ,0 |
A7 | - | 15 | 75 | 10 | - | - | 0,6 | - | ,0 |
A8 | - | 15 | 75 | 10 | - | - | 0,7 | UO | |
A9 | - | 20 | 75 | 10 | - | - | 1,4 | - | ,0 |
A5 | - | 20 | 75 | 15 | - | - | 4,8 | - | ,0 |
A4 | - | 15 | 80 | 5 | - | - | 3,3 | - | ,0 |
16,8 g des harzartigen Polyisocyanais gemäß A 7 (10
mMol NCO) werden mit 10 g Benzol versetzt, und 100 ml Wasser werden bei 4000 U/Min, eindispergiert.
Die Dispersion hat eine Viskosität von 613 see (Fordbecher; 4 mm Düse). 5 ml einmolare Äthylendiaminlösung
in Wasser (10 mMol NH2) werden zugegeben, und nach 20 Sekunden Rühren wird auf eine
700C warme, 1100 cm2 große Glasplatte gegossen. Der
nach 12 Stunden Ausheizen bei 75° C erhaltene mikroporöse Film hat eine Wasserdampfdurchlässigkeit
von 2,4 mg/hcm2.
Gemäß Beispiel 3 wurden 11,7 g (10 mMol NCO) des harzartigen Polyisocyanats gemäß A 2 in den Lösungsmitteln Tetrachlorkohlenstoff (A), Benzol (B), Nitromethan (C), Chloroform (D) und Pentanon-(2) (E) und mit den äquivalenten Mengen (NCO: NH = 1) Cyclohexan-diamin-(l,4) (F) bzw. 1,12-Diamino-dodecan (G) jeweils in wäßriger Lösung versetzt. Die Daten sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Bei (H) lag keine Dispersion vor; der entstandene Film hat keine befriedigende Oberfläche.
Gemäß Beispiel 3 wurden 11,7 g (10 mMol NCO) des harzartigen Polyisocyanats gemäß A 2 in den Lösungsmitteln Tetrachlorkohlenstoff (A), Benzol (B), Nitromethan (C), Chloroform (D) und Pentanon-(2) (E) und mit den äquivalenten Mengen (NCO: NH = 1) Cyclohexan-diamin-(l,4) (F) bzw. 1,12-Diamino-dodecan (G) jeweils in wäßriger Lösung versetzt. Die Daten sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Bei (H) lag keine Dispersion vor; der entstandene Film hat keine befriedigende Oberfläche.
Tabelle | 3 | Wasser | Viskosität, | PoIy- | Rühr | Heiz | Heiz | Zugfestig | Weiter | Wasserdampf |
Lö | Menge | 4 mm Düse | amino- | zeit | tempe | zeit | keit | reiß | durchlässig | |
sungs | verbin- | ratur | festigkeit | keit | ||||||
mittel | dung | |||||||||
(ml) | (see) | (see) | (C) | (h) | (kp/cm2) | (kp/cm) | (mg/cm2) | |||
(ml) | 10,4 | |||||||||
A | 100 | 20 | 11 | |||||||
100 | 13,5 | F | 10 | 75 | 20 | 1,2 | ||||
10,7 | ||||||||||
B | 100 | 55 | 11,7 | |||||||
100 | 15 | F | 15 | 75 | 20 | 1,2 | ||||
10,5 | ||||||||||
C | 100 | 100 | 10,3(H) | F | 15 | 75 | 20 | 16,1 | 2,3 | 1,4 |
10,6 | ||||||||||
D | 100 | 65 | 12,4 | . | ||||||
100 | 14,5 | G | 8 | 75 | 20 | 16 | 2,3 | 1,4 | ||
10,4 | ||||||||||
E | 100 | 65 | 11,6 | |||||||
100 | 12.4 | F | 15 | 75 | 20 | 1.5 | ||||
Gemäß Beispiel 3 wurden folgende mikroporöse Filme dargestellt:
Harz- mMol Gelöst
artiges NCO in
cyanat
gemäß
Menge Wasser Polyaininoverbindung
Rühr- Heiz- Heiz- Zug- Wasser- Dicke NCOrNH
zeit
tcmpe- zeit
ratur
ratur
(g)
(ml)
(Sek.) (C) (h) (kp/ (mg/
cm2) hem2)
cm2) hem2)
festig- dampfkeit durchlässig
keit
(rag/
keit
(rag/
(mm)
A3 20
A3 20
A3 20
A3 20
A3 20
Toluol 20
Toluol 20
35
66
Toluol 20 215
Äthylendi-
ammonium-
carbonat
Äthylendi-
ammonium-
carbonat
Äthylendi-
ammonium-
caroonat
46.8 g des harzartigen Polyisocyanats gemäß A 2 (400
mMol NCO) und 67,2 g Hexamethylendiisocya.^at (800 mMol NCO) mit einer Viskosität (als Mischung) von
17 see (Fordbecher; 4mm Düse) werden bei 4 bis
5000 U/Min, mit steigenden Mengen Wasser dispergiert:
Wassärmenge | Viskosität |
Cm:1) | (4 mm Düse, see) |
25 | 21 |
50 | 28 |
100 | 36 |
150 | 45 |
200 | 50 |
250 | 56 |
300 | 53 |
Zu der Dispersion mit 300 ml Wasser werden 21 g 90°/oigc Hydrazinhydratlösung (1200 mMol NH2)
hinzugefügt, es wird 8 Sekunden gerührt und sofort auf eine 3000 cm2 große Glasplatte gegossen. Nach 20
Stunden bei 800C war der Film ausgeheizt. Er hatle ein;
Wasserdampfdurchlässigkeit von 1,2 mg/hcm2.
20 80 12 7,8 0,5 1,1 1,0
20 80 12 11,1 0,5 0,7 1,0
20 80 12 6,3 2,0 1,3 1,0
50 ml 0.2molare Lösung des gemäß A 5 hergestelltenharzartigen Polyisocyanats (das sind 10 Mol NCO]
wurden mit 10 g Polyamid, das 10%ig in Methanol-Methylen Chlorid-Wasser (4,5:4,5:1) gelöst ist, versetz!
und bei 3000 U/Min. 150 ml Wasser eindispergiert. In diese Dispersion wurden 5 ml einer einmolaren
so wäßrigen Hydrazinlösung gegossen, es wurde 20 Sekunden gerührt und auf eine 600 cm2 große Glasplatte,
die bereits auf 65°C angewärmt war, gegeben. Nach 20 Stunden Ausheizen bei 65°C wurde ein mikroporöser
Film erhalten, der eine Wasserdampfdurchlässigkeit von ü 5,2 mg/hcm2besitzt.
40 g einer 10%igen Lösung von Polyamid in Methanol-Wasser (9 : I) werden mit 15,6 g (das sind 2C
mMol NCO) des gemäß A 9 hergestellten harzartigen Polyisocyanats zusammengerührt, bei 4000 U/Min
werden 50 ml Glykol eindispergiert und 10 ml einmolare Äthylendiamin-Lösung in Wasser (20 mMol NH2]
zugefügt. Es wird 15 Sekunden gerührt und dann aul
4> eine 700 cm2 große Glasplatte gegossen. Nach drei
Stunden bei 80°C wurde die Glasplatte in eine Schale gelegt und mit Wasser das Nichtlösungsmittel Äthylenglykol
ausgewaschen. Nach der Entfernung vor Äthylenglykol trocknete der Film an der Luft. Er hatte
eine Wasserdampfdurchlässigkeit von 17 mg/hcm2.
Gemäß Beispiel 5 wurden folgende mikroporöse Filme mit NCO :NH = 1 dargestellt
Harzartiges Menge der
Polyisucyanat NCO-Ver-
gemäß bindung,
Beispiel
Beispiel
(g)
Polymer
% Polymer Lösungsmittel | Menge | Nicht |
auf | lösungs | |
Trocken | mittel | |
substanz | ||
Polyharn- | ||
stoff | ie) |
Menge
(g)
A 5 10,2 Polyurethan aus einem
Polyester aus Adipinsäure und Hexandiol mit 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
und Butandiol 20%ig in Tetrahydrofuran
Benzol
Wasser
150
909 517/1
Menge der | 16 | 17 | 94 | 081 | Lösungsmittel | 18 | tempera | 15 65 | Reaktions- Filmdicke | (mm) | Zugfestig | Nicht- | Menge | |
NCO-Ver- | tur | 15 75 | tempera | _ | keit | lösungs- | ||||||||
Fortsetzung | bindung | Polymer | Menge | 15 75 | tur | - | mittel | |||||||
Harzartiges | % Polymer | (Sek.) (X) | c-Hexyldiamin 20 75 | 2 | ||||||||||
Polyisocyanat | auf | 25 65 | Pentaäthylenhexamin 10 | (h) | - | (kp/cm2) | ||||||||
gemäß | (g) | 20 75 | 18 | - | — | (g) | ||||||||
Beispiel | 3,1 | Trocken | Benzol | Hexamethylendiamin 15 80 | 15 | 0,35 | - | Wasser | 100 | |||||
substanz | (g) | Hydrazin | (') NCO: NH = 0,75. | 18 | - | - | ||||||||
(30%) Acrylnitril (70%) | Polyharn- | 25 | Hydrazin | 18 | 15 | - | ||||||||
A5 | Butadienpolymerisat, | stofF | Hydrazin | 15 | - | |||||||||
dem 30% PVC zugesetzt | 9,7 | 15 | 42 | |||||||||||
20,4 | wurde; 10%ig in Benzol | Benzol | (2) Umsetzungsprodukt aus 3 Hexamethylendiisocyanat | 15 | - | Wasser | 350 | |||||||
gelöst | 60 | - | ||||||||||||
11,7 | Niederdruckpolyäthylen; | Benzol | 72 | Wasser | 100 | |||||||||
A5 | fest zugegeben | |||||||||||||
Polyamid aus Adipin | 19,4 | 32 | ||||||||||||
A2 | säure, Hexamethylendi | mit Wasser | ||||||||||||
amin, CaproJactam; | 8,5 | |||||||||||||
11,7 | 10%ig in Methanol- | Benzol | Wasser | 100 | ||||||||||
Wasser (8:2) | ||||||||||||||
Polyamid aus Adipin | 32 | |||||||||||||
A2 | säure, Hexamethylendi | |||||||||||||
amin, Cap rolac tarn; | 8,5 | |||||||||||||
11,7 | 10%ig in Methinol- | Benzol | Wasser | 100 | ||||||||||
Wasser(8:2) | ||||||||||||||
Polyamid aus Adipin | 32 | |||||||||||||
A2 | säure, Hexamethylendi | |||||||||||||
amin, Caprolactam; | 8,5 | |||||||||||||
25,3 | 10%ig in Methanol- | Essigester | Wasser | 60 | ||||||||||
Wasser (8:2) | ||||||||||||||
3,4 | 10%ig in Methanol | Benzol | 26 | Wasser | 10 | |||||||||
A6 | 4,6 | Wasser (9:1) | Essigester | |||||||||||
Polyvinylchlorid | 39 | 65 | ||||||||||||
Hexamethy- | Tabelle 5 (Fortsetzung) | 5 | ||||||||||||
lendiiso- | Gemäß Beispiel 5 wurden | 100 | ||||||||||||
cyanat(2) | Harzartiges | Weiter | Wasser- | |||||||||||
Polyisocyanat | folgende mikroporöse Filme mit NCO: NH = 1 dargestellt | reißfestig | dampf- | |||||||||||
gemäß | Polyaminoverbindung Rührzeit Reaktions- | keit | durchlässig- | |||||||||||
Beispiel | keit | |||||||||||||
(kp/cm) | (mg/hcm2) | |||||||||||||
A5 | - | 6,8 | ||||||||||||
A5 | - | 17,5 | ||||||||||||
A5 | Hydrazin | - | 7,7 | |||||||||||
- A2 | Hydrazin(') | - | 7,4 | |||||||||||
A2 | - | 6,6 | ||||||||||||
A2 | 2,5 | 3,1 | ||||||||||||
A6 | - | 0,4 | ||||||||||||
Hexamethy | - | 3,6 | ||||||||||||
lendiiso | ||||||||||||||
cyanat (2) | ||||||||||||||
der Formel OCN-(CH2)6-N(CONH-(CH2)6NCO)2. | ||||||||||||||
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von mikroporösen, wasserdampfdurchlässigen Überzügen oder Flächengebilden
nach dem Isocyanat-Polyadditionsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man gegebenenfalls in organischen Lösungsmitteln
gelöste, monomere oder harzartige Polyisocyanate mit mindestens 40 Gewichtsprozent, bezogen auf
Polyisocyanat, eines Nichtlösungsmittels, dessen Verdunstungszahl im Falle der Mitverwendung von
Lösungsmittel mindestens dreimal so groß ist wie die Verdunstungszahl des Lösungsmittels, versetzt und
emulgatorfrei zu einer Isocyanatgruppen aufweisenden
Dispersion verrührt, diese Dispersion mit zu den Isocyanatgruppen im wesentlichen äquivalenten
Mengen einer Verbindung mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen an mindestens zwei und
höchstens sechs Stickstoffatomen, gegebenenfalls gelöst in dem Nichtlösungsmittel für die Polyisocyanate,
versetzt, die Reaktionsmischung vor Beendigung der Additionsreaktion auf durchlässige oder
undurchlässige Unterlagen aufträgt, die Polyadditionsreaktion bei erhöhter Temperatur vervollständigt
und das gegebenenfalls mitverwendete Lösungsmittel verdampft und dann das Nichtlösungsmittel
entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Nichtlösungsmittel Wasser verwendet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das auf einer nicht durchlässigen Unterlage erhaltene trockene, mikroporöse Flächengebilde
auf poröse Substrate übertragen und mit diskonlinuierlichen Klebeschichten verbunden
wird.
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