DE1900513C3 - Stabilization of organic isocyanates - Google Patents
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Description
SO1-NCOSO 1 -NCO
ist bekannt und in der USA.-Patentschrift 33 30 849 beschrieben. Zusätze von 0,5 bis 5% dieser Sulfonylisocyanate zu Aryl- oder Alky!isocyanaten bewirken nicht nur eine höhere Lichtstabilität, sondern verhindern auch gleichzeitig eine Veränderung der Diisocyanate, die durch Di-, Tri- oder Polymerisation der NCO-Gruppen bedingt ist und die sich bei längerem Lagern oder schneller bei Temperaturen von 50 bis 100 C oft dadurch bemerkbar macht, daß sich in den Isocyanaten ein schwer- bzw. unlöslicher Niederschlag ausscheidet. Die Veränderungen erleiden insbesondere die aromatischen Diisocyanate, wodurch deren Verarbeitung erschwert wird.is known and is described in U.S. Patent No. 3330849. Additions of 0.5 to 5% of these sulfonyl isocyanates to aryl or alkyl! isocyanates not only a higher light stability, but also prevent a change in the diisocyanates at the same time, which is caused by di-, tri- or polymerization of the NCO groups and which is longer Storage or faster at temperatures of 50 to 100 C often made noticeable by the fact that in the Isocyanates separates a sparingly or insoluble precipitate. The changes suffer in particular the aromatic diisocyanates, which makes their processing difficult.
Der Anteil der z. B. beim Lagern entstehenden Di- oder Polymerisationsprodukte ist in der Regel von der Konstitution des aromatischen Diisocyanates abhängig. Er tritt besonders schon bei Raumtemperatur nach längerer Lagerzeit bei dem 4.4'-DiphenyImethandiisocyanat in Erscheinung und wirkt sich z. B. sichtbar unter anderem auch in einer Abnahme des NCO-Gehaltes aus. Dadurch ist es schwierig, mit einem derartigen gelagerten Diisocyanat reproduzierbare Ergebnisse bei der Herstellung von makromolekularen Produkten, beispielsweise von Polyurethan-Elastomeren. zu erzielen.The proportion of z. B. during storage resulting di- or polymerization products is usually dependent on the constitution of the aromatic diisocyanate. It occurs especially at room temperature after a long storage time with the 4.4'-DiphenyImethandiisocyanat and affects z. B. visible, inter alia, in a decrease in the NCO content. As a result, it is difficult to obtain reproducible results in the production of macromolecular products, for example polyurethane elastomers, with such a stored diisocyanate. to achieve.
Diese Schwierigkeiten können weitgehend behoben werden, wenn man mit Sulfonylisocyanaten stabilisierten Isocyanaten arbeitet. Polyurethan-Elastomere, «lie aus derart stabilisierten Diisocyanaten erhalten werden, weisen jedoch einen erheblichen Nachteil auf. Sie besitzen nämlich eine geringere Hydrolysenstabi-These difficulties can largely be eliminated if stabilization is carried out with sulfonyl isocyanates Isocyanate works. Polyurethane elastomers are obtained from diisocyanates stabilized in this way but have a significant disadvantage. They have a lower hydrolysis stability
45 liität gegenüber depen, die aus nicht stabilisierten Diisocyanaten erhalten werden. Schon nach einer I4tiiuigen Hydrolysenalterung bei 70 C und 95% Luftfeuchtigkeit ist ein erheblicher Abfall der mechanischen Eigenschaften zu beobachten. Die geringe Hydrolysenstabilität ist durch den Stabilisator (das Sulfonylisocyanat) bedingt, dessen Hydrolyseendprodukt' den hydrolytischen Abbau des Elastomeren katalysiert. 45 liity to depen obtained from non-stabilized diisocyanates. Even after a period of hydrolysis aging at 70 ° C. and 95% humidity, a considerable drop in mechanical properties can be observed. The low hydrolytic stability is due to the stabilizer (the sulfonyl isocyanate), the hydrolysis end product of which catalyzes the hydrolytic degradation of the elastomer.
überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß Isocyanate, die mindestens eineSurprisingly, it has now been found that isocyanates containing at least one
— O — CO — NCO-Gruppe- O - CO - NCO group
im Molekül enthalten, eine hervorragende Siabiiisatorwirkung für Isocyanate zeigen, d. h., sie verhindern die Bildung von Di- und Polymerisationsprodukten bei Lagerung und/oder erhöhter Temperatur, unterscheiden sich von den Sulfonylisocyanate!! aber in ihrer Stabilisatorwirkung noch zusätzlich dadurch, daß die Lichtechtheit der stabilisierten Isocyanate wesentlich verbessert und die Hydrolysenstabilität der aus den stabilisierten Isocyanaten herstellbaren hochmolekularen Produkte, z. B. von Polyurethan-Elastomeren, wesentlich erhöht wird.contained in the molecule, an excellent Siabiiisierungsffekt for isocyanates show, d. that is, they prevent the formation of di- and polymerization products in storage and / or at elevated temperatures, differ from sulfonyl isocyanates !! but in their stabilizing effect also because the lightfastness of the stabilized isocyanates significantly improved and the hydrolysis stability of the high molecular weight which can be prepared from the stabilized isocyanates Products, e.g. B. of polyurethane elastomers, is increased significantly.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Verwendung von Verbindungen, die mindestens eine —O — CO — NCO-Gruppe im Molekül enthalten, zur Stabilisierung von organischen Isocyanaten.The present invention is therefore the use of compounds that at least contain an —O - CO - NCO group in the molecule, to stabilize organic isocyanates.
Um eine ausreichende Stabilisatorwirkung zu erzielen, genügen vielfach schon verhältnismäßig geringe Mengen, z. B. von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, der erfindungsgemäß zu verwendenden Isocyanate, die. z. B. wenn sie kristallisiert sind, in das aufgeschmolzene oder flüssige zu stabilisierende Isocyanat eingerührt werden. Die auf diese Weise stabilisierten isocyanate sind bei Raumtemperatur und bei erhöhter Temperatur über mehrere Monate ohne die Bildung von Polymerisationsprodukten unverändert haltbar und vergilben auch im Licht kaum. Auch die Lösung der stabilisierten Isocyanate in Lösungsmitteln, die keine mit Isocyanaten reagierende Gruppen enthalten, sind unter den obengenannten Bedingungen unverändert haltbar.To achieve a sufficient stabilizing effect, In many cases, even relatively small amounts are sufficient, e.g. B. from 0.1 to 5 percent by weight, according to the invention isocyanates to be used, the. z. B. when they are crystallized, into the melted one or liquid isocyanate to be stabilized can be stirred in. The isocyanates stabilized in this way are at room temperature and at elevated temperature for several months without the formation of Polymerization products can be kept unchanged and hardly yellow in the light. Also the solution of the stabilized isocyanates in solvents that do not contain any isocyanate-reactive groups Can be kept unchanged under the above conditions.
Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Oxycarbonylisocyanale erfolgt nach an sich bekannten Verfahren, z. B. entweder durch Einwirkung von Oxalylchlorid auf am Stickstoff unsubstituicrtc· CarbaminsäureesterThe oxycarbonyl isocyanals to be used according to the invention are prepared according to known methods Procedure, e.g. B. either by the action of oxalyl chloride on unsubstituted nitrogen Carbamic acid ester
ROOC" NH2 + (COCl)2 -ROOC · NCO + CO2 + 2HClROOC "NH 2 + (COCl) 2 -ROOC • NCO + CO 2 + 2HCl
gemäß der Verfahrensweise der beigischen Patentschrift 6 76 352.according to the procedure of the accompanying patent specification 6 76 352.
Erfindungsgemäß 7U verwendende Verbindungen mit mindestens einer — O CO NCO-GruppeCompounds using 7U according to the invention with at least one - O CO NCO group
H<,C2OOC NCOH <, C 2 OOC NCO
OCN OCO (CH2I4 OCO NCOOCN OCO (CH 2 I 4 OCO NCO
CH1-(CH2),, -OCONCOCH 1 - (CH 2 ) ,, -OCONCO
CH2OCO NCO CH, CH2 C CH2O(O NCOCH 2 OCO NCO CH, CH 2 C CH 2 O (O NCO
CH1-OCO NCOCH 1 -OCO NCO
sind solche beliebiger Art. Aliphatische und aromatische Mono- und oder Di-oxycarbonylisocjanate sind bevorzugt. Beispielhaft seien die folgenden genanntare of any kind. Aliphatic and aromatic Mono- and or di-oxycarbonyl isocjanates are preferred. The following are mentioned as examples
Siedepunkt 120 bis 121 C 760 mm
Siedepunkt 120 bis 122 C 0.5 mm
Siedepunkt 122 C 0.04 mmBoiling point 120 to 121 C 760 mm
Boiling point 120 to 122 C 0.5 mm
Boiling point 122 C 0.04 mm
Siedepunkt 160 C 0.05 mmBoiling point 160 C 0.05 mm
H1CH 1 C
OCO NCOOCO NCO
Siedepunkt 1 15 bis lift C 15 mmBoiling point 1 15 to lift C 15 mm
19 OO19 OO
V- OCO-NCOV- OCO-NCO
OCN-OCOOCN-OCO
Siedepunkt 138 bis 139 C 0.09 mmBoiling point 138 to 139 C 0.09 mm
OCN OCO h^hermole BT Hydroxyverbindungen OCN OCO h ^ h ermole BT Hydroxyve rbind Ungen
z. BT Molekulargewicht 2000z. BT molecular weight 2000
n_rn n _ rn
Erfindungsgemäß zu stabilisierende Isocyanate sind solche beliebiger Art und stellen aliphaihche. cycloaliphatische, araliphaiische und aromatische Mono-. Di-. Tri- und höherwertige Isocyanate dar. Diisocyanate sind bevorzugt z. B. 4,4-Diphenylmethandiisocyanat, 1,5-Naphthykndiisoeyanat, Hexamethvlendiisocyanat. Hexahydro-p-phenylendiisocyarat. lsophoropdiisocyanat. In Frage kommen auch die Umsetzungsprodukte von Isocyanaten mit Hydroxyverbindungen, sogenannte Prepolymers, welche noch freie NCO-Gruppen enthalten. Als solche seien beispielsweise Prepolymere aus höhermolekularen Polyethern oder Polyestern mit Diisocyanaten oder Umsetzungsprodukte von bi- und tri-funktionellen niedermolekularen H)droxyverbindungen mit einem Überschuß an Diisocyanaten genannt. Durch Anilin-Formaldetnd und anschließender Phosgenierung erhaltene Polyar\l-polymethylen-polyisocyanate kommen ebenfalls in Betracht. 4.4'-Diphenylmethandiisocyanat ist bevorzugt.Isocyanates to be stabilized according to the invention are of any type and are aliphatic. cycloaliphatic, Araliphatic and aromatic mono. Di-. Tri- and higher-valent isocyanates. Diisocyanates are preferred z. B. 4,4-diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate. Hexahydro-p-phenylene diisocyanate. isophore diisocyanate. The reaction products of isocyanates with hydroxy compounds are also possible, so-called prepolymers which still contain free NCO groups. As such, for example Prepolymers made from higher molecular weight polyethers or polyesters with diisocyanates or reaction products of bi- and tri-functional low molecular weight H) hydroxy compounds with an excess called on diisocyanates. Obtained by aniline formaldehyde and subsequent phosgenation Polyaryl-polymethylene-polyisocyanates also come into consideration. 4,4'-Diphenylmethane diisocyanate is preferred.
Vergleichsversuch 1Comparative experiment 1
In 200 g eines bei 130 C 12 mm entwässerten A'lhylenglykol-Adipinsäurepolyesters (OH-Zahl 56) werden bei 130 C 80 g nicht stabilisiertes 4,4-Diphenylmethandiisocyanat eingerührt und in 20 Minuten bei 130 bis 140 C umgesetzt. Sodann gie^t man in die Schmelze unter gutem Rühren 18 gliutandiol-1.4 ein und gießt die homogene Schmelze in vorbereitete Formen. Sie erstarrt nach wenigen Minuten und liefert nach 24stündigem Nachheizen bei 100 C einen elastomeren Kunststoff mit den folgenden Eigenschaften .In 200 g of an ethylene glycol adipic acid polyester dehydrated at 130 ° C. for 12 mm (OH number 56) are 80 g of non-stabilized 4,4-diphenylmethane diisocyanate at 130.degree stirred in and reacted at 130 to 140 ° C. in 20 minutes. Then you pour into the Melt 18 gliutanediol-1.4 with thorough stirring and pour the homogeneous melt into prepared molds. It freezes after a few minutes and After 24 hours of post-heating at 100 ° C., it provides an elastomeric plastic with the following properties .
Zerreißfestigkeit (kg cm2) 299Tensile strength (kg cm 2 ) 299
Dehnung (%) 512Elongation (%) 512
Bleibende Dehnung (%) 11Permanent elongation (%) 11
Belastung bei 300% (kg cm2) 95Load at 300% (kg cm 2 ) 95
Einreißfestigkeit (kg cm) 52Tear strength (kg cm) 52
Härte (Shore A) ." 77Hardness (Shore A). "77
Elastizität 36Elasticity 36
Nach einer 14tägigen Hydrolysenalterung bei 70 C, 95% Luftfeuchtigkeit wurden an diesen Kunststoffen die folgenden Werte gemessen:After 14 days of hydrolysis aging at 70 ° C. and 95% humidity, these plastics measured the following values:
Festigkeit (kg cm2) 225Strength (kg cm 2 ) 225
Dehnung (%) 545Elongation (%) 545
Bleibende Dehnung (%).... 22Permanent elongation (%) .... 22
Belastung bei 300% (kg cnr) 75Load at 300% (kg cnr) 75
Einreißfestigkeit (kg cm) 42Tear strength (kg cm) 42
Härte (Shore A).. ". 77Hardness (Shore A) .. ". 77
Elastizität 3SElasticity 3S
In 5 kg eines frisch destillierten geschmolzenen 4.4'-Diphenylmethandiisocvanates werden bei 50 bisIn 5 kg of a freshly distilled, molten 4.4'-Diphenylmethandiisocvanate at 50 to
C 50 gC 50 g
CH3 (CH2J12 — CH2OCH 3 (CH 2 J 12 - CH 2 O
CO — NCOCO - NCO
eingerührt. Die Schmelze erstarrt beim Erkalten. Das stabilisierte Diisocyanat schmilzt bei 39 bis 43 C und hat einen NCO-Gehah von 33,2%.stirred in. The melt solidifies when it cools. The stabilized diisocyanate melts at 39 to 43 C and has an NCO content of 33.2%.
Unter den im Vergleichsbeispiel 1 angegebenen Bedingungen und Mengenverhältnissen wurde unter Verwendung des stabilisierten Diisocyanate ein elastischer Kunststoff mit folgenden Eigenschaften erhalten:Under the conditions and proportions given in Comparative Example 1 was below Use of the stabilized diisocyanate to obtain an elastic plastic with the following properties:
Zerreißfestigkeit (kg cnr) 322Tensile Strength (kg cnr) 322
Dehnung (%) 655Elongation (%) 655
Bleibende Dehnung (%) 20.5Permanent elongation (%) 20.5
Belastung 300% (kg cnr) 88Load 300% (kg cnr) 88
Einreißfestigkeit (kg cm) 80.5Tear strength (kg cm) 80.5
Härte (Shore A).. T 79Hardness (Shore A) .. T 79
Ek-stiziläi 37Ek-stiziläi 37
Nach einer 14tagigen Hydrolysenalterung wurden an diesen Kunststoffen die folgenden Werte gemessen:After 14 days of hydrolysis aging, the following values were measured on these plastics:
Zerreißfestigkeit (kg cm2) 235Tensile strength (kg cm 2 ) 235
Dehnung (%) 682Elongation (%) 682
Bleibende Dehnung (%) 33Permanent elongation (%) 33
Belastung bei 300% (kg cnr I 6SLoad at 300% (kg cnr I 6S
Einreißfestigkeit (kg cm) 53Tear strength (kg cm) 53
Härte (Shore A) 76Hardness (Shore A) 76
Elastizität 43Elasticity 43
Vergleichsversuch 2Comparative experiment 2
Unter den im Beispiel ! angegebenen Bedingungen und Meneenverhältnissen, jedoch unter Verwendung eines gemäß der USA-Patentschrift 33 30 849 mit 1 % p-Toluolsulfonylisocyanat stabilisierten 4.4'-Diphenylmelhandiisooanats, wurde ein elastischer Kunststoff mit folgenden Eigenschaften erhalten:Among the in the example! specified conditions and menene ratios, but using a 4,4'-diphenylmelandiisooanate stabilized with 1% p-toluenesulfonyl isocyanate according to the USA patent specification 33 30 849, an elastic plastic was obtained with the following properties:
Zerreißfestigkeit (kg cnr) 317Tensile Strength (kg cnr) 317
Dehnung (%) 598Elongation (%) 598
Bleibende Dehnung (%) 16Permanent elongation (%) 16
Belastung bei 300% (kg;cnr) 92.5Load at 300% (kg; cnr) 92.5
Einreißfestigkeil (kg cm) 66Tear strength wedge (kg cm) 66
Härte (Shore A) 82Hardness (Shore A) 82
Elastizität 39Elasticity 39
Nach 14tägiger Hvdrolysenalterung wurden an diesem Kunststoff die folgenden Werte gemessen:After 14 days of aging by hydrolysis, this plastic measured the following values:
Zerreißfestigkeit (kg cnr) 172Tensile Strength (kg cnr) 172
Dehnung (%) 672Elongation (%) 672
Bleibende Dehnung (%! "6.5Permanent elongation (%! "6.5
Belastung bei 300% (kg cnr) 64Load at 300% (kg cnr) 64
Einreißfestigkeit (kg cmi 33Tear strength (kg cmi 33
Härte (Shore A) 75Hardness (Shore A) 7 5
Elastizität 34Elasticity 34
Wie aus dem Vergleichsbeispiel 2 ersichtlich wird. erfolgt wahrend der Hxdrolysenallerung ein starker Abfall der Zerreißfestigkeit und Einreißfestigkeit. Finden hydroh tischen Abbau spricht auch die Höhe dei bleibenden Dehnung (76.5%).As can be seen from Comparative Example 2. takes place during the hypolysis allergy a strong Decrease in tensile strength and tear strength. Find hydroh tic degradation also speaks the height of the dei permanent elongation (76.5%).
3535
19 OO 51319 OO 513
* ο* ο
^ Lösung in^ Solution in
rhhirbenzol 1. nach 4 Wochen Lichtstabilisierungrhhirbenzol 1. after 4 weeks Light stabilization
aj Vergleich c) Vergleichaj comparison c) comparison
Die Farbzahl des nicht stabilisierten 4.4'-Diphenyl- 5 · , a, The color number of the unstabilized 4.4'-diphenyl-5 ·, a ,
methandiisoeyanates < !00%ig; betrug 1, nach 4 Wo- Die harb/ahl des mil I /„methandiisoeyanates <! 00%; was 1, after 4 weeks the harb / ahl des mil I / "
chen 2: der 2()%igen Lösung in Chlorbenzol 1. nach .---Chen 2: the 2 ()% solution in chlorobenzene 1. after ---
4 Wochen 2. H,C < ^ > S(J2 - NC CJ4 weeks 2. H, C <^> S (J 2 - NC CJ
b) Die Farbzahl des gemä(3 Beispiel 1 mit 1 % |Q b) The color number of the according to (3 Example 1 with 1 % | Q
si-ibilisicrtcn 4.4'-Diphcnylmethandiisoc\anate> Iv-CH3-(CH2J12-CH2 — O CO - NCO |fug , bjs2.'nach4 Wochen 3;der 2ü%igcn LiiMingsi-ibilisicrtcn 4,4'-Diphcnylmethandiisoc \ anate> Iv-CH 3 - (CH 2 J 12 -CH 2 - CO O - NCO | fug, b j s2 .'nach4 weeks 3; the 2Ü% igcn LiiMing
stabilisierten 4.4'-Diphenylmethandiisocyanates be- C hforbenzol 1 bis 2. nach 4 Wochenstabilized 4.4'-diphenylmethane diisocyanate, chforbenzene 1 to 2 after 4 weeks
Claims (1)
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