DE1923937A1 - Esterhaltige Polyole,ihre Herstellung und Verwendung - Google Patents
Esterhaltige Polyole,ihre Herstellung und VerwendungInfo
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- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
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-
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Description
PATENTANWÄLTE
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
Köln, den 9.5.1969 Ke/Ax/Hz
25, Boulevard
de l'Amiral
Bruix, Paris
XVI (Frankreich).
Die Erfindung betrifft esterhaltige Polyole und ihre Verwendung
für die Herstellung von Polyurethanmassen, insbesondere esterhaltige Polyole, die eine Kombination von
chemisch gebundenen Halogen- und Phosphoratomen aufweisen,
und ihre Verwendung für die Herstellung von flammwidrigen Polyurethan-Schaumstoffen.
Es ist immer wichtiger geworden, Kunststoffen auf Basis _von_
Polyurethanen Plammwidrigkeit zu verleihen. Dies gilt insbesondere
für die Verwendung von Polyurethan-Schaumstoffen beispielsweise als isolierung und für die Ausschaltung der
Brandgefahr im täglichen Gebrauch von anderen Produkten
und Formteilen aus diesen Materialien. Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, die es ermöglichen, Kunststoffen auf Basis
von Polyurethanen tflammwidrigkeit zu verleihen. Beispielsweise ist es bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen
möglich, halogenierte Verbindungen oder Derivate von Säuren des Phosphors als Komponenten, die aktiven
Wasserstoff enthalten, zu verwenden und auf diese Weise den Produkten Flammwidrigkeit zu verleihen. Es ist ferner
möglich, Antimon- oder Borverbindungen zu verwenden, Ferner können nicht-reaktionsfähige phosphor- oder halogenhaltige
Verbindungen als Zusätze für diesen Zweck eingesetzt wer-
9098AS/1453
- 2 den. Alle diese Stoffe vermögen Polyurethan-Schäumst off'en
eine gewisse Flammwidrigkeit zu verleihen. Alle diese
Stoffe
Jra&oae«- haben jedoch den Nachteil, daß die Verwendung zunehmender
Mengen zu einer ernsten Beeinträchtigung der mechanischen
und physikalischen Eigenschaften der Polyurethan-Schaumstoffe führt. Ferner wird das Problem des Mischens
der Komponente, die das flammwidrig machende Mittel enthält, mit den übrigen Komponenten, die zur Bildung eines Polyurethan-Schaumstoffs
führen, mit zunehmender Menge der flammwidrig machenden Mittel immer schwieriger.
Gegenstand der Erfindung sind neue esterhaltige Polyole, die. Polyurethanmassen Flammwidrigkeit verleihen, im wesentlichen
frei von den vorstehend genannten Nachteilen sind und sowohl Halogenatome als auch Phosphoratome enthalten.
Die Erfindung'ist ferner auf Polyurethanmassen gerichtet,
die sich für die Herstellung von Schaumstoffen, Klebstoffen, Bindemitteln, Schichtstoffen und überzügen eignen»
Die Aufgaben, die die Erfindung sich stellt, werden mit Hilfe von neuen esterhaltigen Polyolen gelöst, die sowohl
Halogenatome als auch Phosphoratome chemisch gebunden enthalten und eine verhältnismäßig niedrige Viskosität haben.
[Die neuen esterhaltigen Polyole gemäß der■Erfindung werden
durch Umsetzung von a) Polyhydroxyverbindungen mit b) Säuren
oder Oxyden des Phosphors, c) halogenhaltigen organi-,sehen
Säureanhydriden und d) Alkylenoxyden hergestellt.
Wie vorstehend erwähnt, werden vier wesentliche Reaktionsteilnehmer
für die Herstellung der esterhaltigen Polyole gemäß der Erfindung verwendet, nämlich eine Polyhydroxyverbindung,
eine Säure oder ein Oxyd des Phosphors, ein halogenhaltiges organisches Säureanhydrid und ein Alkylenoxyd»
Λ Als Alkylenoxyde eignen sich für die Herstellung der esterhaltigen
Polyole gemäß der Erfindung Äthylenoxyd, Propylenoxyd,
die isomeren n-Butylenoxyde, Hexylenoxyd, Octylenoxyd,
Dodecenoxyd, Methoxy- und andere Alkoxypropylenoxyde, Sty-.
90984 8/U5 3
roloxyd und Cyclohexenoxyd, Halogenierte Alkylenoxyde können,
ebenfalls verwendet werden, z.B. Epichlorhydrin, Epijodhydrin,
Epibromhydrin, ^,J-^iclilorpropylenoxyd, 3-Ghlor-1,2-epoxypropan,
3-Glilor-1,2-epoxybutan, 1-Clilor-2,3-epoxybutan,
3^-^ichlor-i,2-epoxybutan, 1,4-Diclilor-2,3-epoxybutan,
1-Ghlor-2,3-epoxybutan und 3>3>3-Trichlorpropylenoxyd.
Beliebige Gemische der vorstehend genannten Alkylenoxyde
können ebenfalls verwendet werden.
Ί.) PolyhydLroxyverbindLungen, die für die Herstellung der esterhaltigen
Polyole gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind allgemein bekannt. Sie werden häufig hergestellt,
indem Alkylenoxyde oder Gemische von Alkylenoxyden gleichzeitig
oder nacheinander mit einer organischen Verbindung, die wenigstens zwei aktive Wasserstoffatome enthält, katalytisch
kondensiert werden, wie in den USA-Patentsehriften■
1 922 451, 3 190 927 und 3 346 557 beschrieben.
Repräsentative^olyir7droxyverbind.xm_gen sind Polyhydroxypolyester,
Polyalkylenpolyätherpolyole, Polyurethane mit mehreren endständigen Hydroxylgruppen, Polyhydroxyphosphor-
*20 verbindungen, aliphatisch^ Polyole und Addukte von Alkylenoxyden
mit mehrwertigen PoIythioethern, Polyacetalen, aliphatischen
'Thiolen, Ammoniak und Aminen einschließlich der aromatischen, aliphatischen und heterocyclischen Amine, so-Avie
deren Gemischen. Adaukte von Alitylenoxyden mit Verbindüngen,
die zwei oder mehr verschiedene Grujnpen innerhalb de*r vorstehend' definierten Klassen enthalten, können ebenfalls
verwendet v/erden, z.B. Aminoalkohole, die eine Aminogruppe
und eine Hydroxylgruppe enthalten. Ebenso können Addukte von ülkylenoxyden mit Verbindungen, die eine -SH-Gruppe
und eine -OH-Gruppe enthalten, sowie Verbindungen,
die eine Aminogruppe und eine -SH-Gruppe enthalten, verwendet
werden.
Beliebige geeignete Hydroxylgruppen enthaltende 'Polyester
können verwendet werden, z.B. die Polyester, die aus lolycarbonsäuren
und mehrwertigen Alkoholen, erhalten werden.
90 9 8 A.8/ U 5 3
BA0
Beliebige geeignete Polycarbonsäuren können verwendet werden, z.B. Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure,
Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Brassylsäure, Thapsinsäure, Maleinsäure,
Fumarsäure, Glutaconsäure, α-Hydromuconsäure, ß-Hydromuconsäure,
a-Butyl-a-äthylglutarsäure, α,ß-Diätny!bernsteinsäure,
Isophthalsäure, Terephthalsäure, Hemimellitsäure
und 1,4-Gyclohexandicarbonsäure. Beliebige geeignete aliphatische
und aromatische mehrwertige Alkohole können verwendet werden, z„B. Äthylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,2-Prcpylenglykol,
1,4-Butylenglykol, 1,3-Butylenglykol, 1,2-Butylenglykol,
1,5-Pentandiol, 1,4-Pentandiol, 1,3-Pentandiol,
1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, Glycerin, 1,1,1-Trimethylolpropan,
1,1,1-Trimethyloläthan, Hexan-1,2,6-triol,
a-iiethylglucosid, Pentaerythrit und Sorbit „ Unter den Ausdruck
"mehrwertiger Alkohol" fallen ferner Verbindungen, die von Phenol abgeleitet sind, z.B. 2,2-(4,M-'.-Hydroxyphenol)propan,
das allgemein als Bisphenol A bekannt ist.
Beliebige geeignete Polyalkylenpolyätherpolyole können verwendet
werden, z.B. die Produkte der Polymerisation von Alkylenoxyden oder die Produkte der Polymerisation von Alkylenoxyden
mit einem mehrwertigen Alkohol» Beliebige geeignete mehrwertige Alkohole können verwendet werden, z.B.
die vorstehendem Zusammenhang mit der Herstellung der hydroxylhaltigen Polyester genannten. Beliebige geeignete
Alkylenoxyde können verwendet werden, z.B. Äthylenoxyd, Propylenoxyd, Butylenoxyd, Amylenoxyd, und heterische Mischpolymere
oder Blockmischpolymere dieser Oxyde. Die Polyalkylenpolyätherpolyole
können aus anderen Ausgangsmaterialien wie Tetrahydrofuran und Alkylenoxyd-Tetrahydrofuran-Copolymeren,
Epihalogenhydrinen wie Epichlorhydrin sowie Aralkylenoxyden wie Styroloxyd hergestellt werden. Die Polyalkylenpolyätherpolyole können primäere oder sekundäre
Hydroxylgruppen enthalten und sind vorzugsweise Polyäther,
die aus Alkylenoxyden mit zwei bis sechs C-Atomen wie ' ■
9098A8/U53
Polyäthylenätherglykolen, Polypropylenätherglykolen -und
Polybutylenätherglykolen hergestellt werden. Die Polyalkylenpolyätherpolyole
können nach beliebigen bekannten Verfahren hergestellt werden, z.B. nach dem von Wurtz 1859
beschriebenen Verfahren und nach den Verfahren, die in Encyclopedia of Chemical Technology, Band 7» Seite 257 bis
262, herausgegeben von Interscience Publishers, Inc. (195"O oder in der USA-Patentschrift 1 922 4-59 beschrieben sind.
Zu den bevorzugten Polyäthern gehören die Additionsprodukte von Alkylenoxyden mit Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Saccharose, Sorbit, Propylenglykol und 2,2-(4-,4'-Hydroxyphenyl)-propan
und ihre Gemische mit Äquivalentgewichten "von 250 bis 5OOO.
Geeignete mehrwertige Polythioäther, die mit Alkylenoxyden kondensiert werden können, sind beispielsweise das Kondensationsprodukt
von Thiodiglykol oder die Reaktionsprodukte von zweiwertigen Alkoholen, wie sie vorstehend für die Herstellung
der hydroxylhaltigen Polyester beschrieben wurden, mit beliebigen anderen geeigneten Thioätherglykolen*
Als Hydroxylgruppen enthaltende Polyester eignen sich auch
Polyesteramide, wie sie erhalten werden, wenn eine gewisse Amin- oder Aminoalkoholmenge in die Reaktionsteilnehmer
für die Herstellung der Polyester einbezogen wird. Beispielsweise können Polyesteramide durch Kondensation eines
Aminoalkohols wie Äthanolamin mit den oben genannten Polycarbonsäuren
erhalten werden, oder sie können unter Verwendung der gleichen Komponenten, die den Hydroxylgruppen enthaltenden
Polyester bilden, hergestellt werden, wobei nur ein Teil der Komponenten ein Diamin, z.B* Äthylendiamin,
ist.
Zu den geeigneten Polyhydroxyphosphorverbindungen gehören die Verbindungen, die in der deutschen Patentschrift
, (Patentanmeldung vom gleichen Tage
'- entsprechend der USA-Patentanmeldung 728.840 ) genannt
909848/U53
sind. Die bevorzugten Polyhydroxyphosphorverbindungen werden
aus Alkylenoxyden und Säuren des Phosphors mit einer PgO,--A'quivalenz von etwa 72 bis 95% hergestellt.
Als Polyacetale, die mit Alkylenoxyden kondensiert werden
können, eignen sich "beispielsweise die Produkte der Reaktion von Formaldehyd oder anderen geeigneten Aldehyden mit
einem zweiwertigen Alkohol oder einem Alkylenoxyd, z.B. den vorstehend genannten Verbindungen.
Als aliphatisch^ Thiole, die mit Alkylenoxyden kondensiert
werden können, eignen sich beispielsweise Alkanthiole mit wenigstens zwei -SH-Gruppen, z.B. 1,2-Äthandithiol, 1,2-Propandithiol,
1,3-Propandithiol und 1,6-Hexandithiol,
Alkenthiole, z.B„ Buten-1,4—dithiol, und Alkinthiole wie
3-Hexin-1,6-dithiol.
Als Amine, die mit Alkylenoxyden kondensiert werden können, eignen sich aromatische Amine, z.B. Anilin, o-Chloranilin,
p-Aminoanilin, 1,5-Diaminonaphthalin und 2,4-Diaminotoluol,
aliphatisch^ Amine, z.B0 Methylamin, Triisopropanolamin,
Äthylendiamin, 1,3-Propylendiamin, 1,4-Butylendiamin und
1 ί 3-Butylendi amin
<>
Weitere Verbindungen, die nicht unbedingt in die vorstehend genannten Klassen von Verbindungen passen, jedoch für die
Herstellung von endständige Isocyanatgruppen enthaltenden
Vorpolymeren geeignet sind, sind die endständige Hydroxylgruppen enthaltenden Polyurethan-Vorpolymeren, z.B. die
endständige Hydroxylgruppen enthaltenden Vorpolymeren, die durch Umsetzung eines Isocyanate mit einigen Mol eines Alkylenglykols
hergestellt werden«
\ Der dritte Eeaktionsteilnehmer, der für die Herstellung der
JO esterhaltigen Polyole gemäß der Erfindung verwendet wird,
ist eine Säure oder ein Oxyd des Phosphors. Repräsentative Säuren des Phosphors sind die Säuren mit einer PgOc-Äquivalenz
von 72 bis 95%» z.B. Orthophosphorsäure, Phosphor-
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säure, Pyroph.osph.orsäure, Tripolyphosphorsäure, Metaphosphorsäure,
Gemische der vorstehend genannten Säuren, z.B. 115%ige Phosphorsäure, phosphorige Säure, Phosphonsäuren
wie Chlormethylphosphonsäure. , Phenylphosphonsäure und
Hydroxymethylphosphonsäure, phosphonige Säure, Phosphinsäuren
wie Phenylphosphinsäure und Methylphosphinsäure
sowie phosphinige Säure, Repräsentative Oxyde des Phosphors sind Phosphorpentoxyd, Diphosphortrioxyd und Aminotri-
* (methylphosphonsäure)anhydrid.
Als weitere Reaktionsteilnehmer werden für die Herstellung
der esterhaltigen Polyole halogenhaltige organische Säureanhydride verwendet Typische Anhydride sind die halogenierten
irolycarbonsäureanhydride, z.B. Dichlormaleinsäureanhydrid, Tetrabromphthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid,
1 ,4,5,6,7,7-Hexachlorbicyclo(2,2,1)-5-hepten-
-· 2,3-dicarbonsäureanhydrid (chlorendic anhydride), 1,4-,5}6,
7,7-Hexachlor-2-methyl"bicyclo(2,2,1)-5-hepten-2, 3-dicarbonsäureanhydrid,
1,4-,5,6,7i7-Hexachlorbicyclo(2,2,1)-5- hepten-2-aceto-2-carbonsäureanhydiad,
5»6,7jÜ, 9 ? 9-iiexachlor-1,2,3,4-,4a,
5,8, 8a-octahydro-5,8-methan-2,3-naphthalindicarbonsäureanhydrid
und 1,2,3,4,5,6,7i7-octachlor-3,6-methan-1
^,JiG-tetraliydrophthalsäureanhydrid. Beliebige
Gemische der vorstehend genannten Anhydride sowie Gemische dieser Anhydride mit nicht-halogeniorten Anhydriden wie
Phthalsäureanhydrid, Ualeinsäureanhydrid und Trimellitsäureanhydrid
können ebenfalls verwendet werden.
Die esterhaltigen Polyole gemäß der Erfindung werden im all-
- ' gemeinen hergestellt, indem die Reaktionsteilnehmer 0,5
bis 10 Stunden auf Temperaturen zwischen 25 und 15O0C, vorzugsweise
zwischen 25 und 125°C erhitzt werden. Die Temperaturen
müssen unter 1500C gehalten werden, um zu verhindern,
daß Carboxylgruppen und Hydroxylgruppen unter Bildung von Wasser reagieren. Die Reaktion wird im allgemeinen bei
einem Druck von 0 bis 7 atü durchgeführt. Es ist auch möglieh,
die Polyhydroxyverbindung, die Säure oder das Oxyd
909 8A8/U53
BAD
des Phosphors und das halogenhaltige organische Säureanhydrid
in ein Reaktionsgefäß zu geben und 0 "bis 10 Stunden
bei 25 bis 150° zu halten. Anschließend wird das Alkylenoxyd
dem Reaktionsgemisch unter Druck zugesetzt, wobei die Reaktionstemperatur zwischen 75 und 1500C gehalten wird.
Bei einem weiteren geeigneten Verfahren gibt man die Säure oder das Oxyd des Phosphors zur Polyhydroxyverbindung und
gibt anschließend das Anhydrid und Alkylenoxyd zu. Nach
Vollendung der Reaktion kann das Reaktionsgemisch filtriert werden, worauf es von flüchtigen Bestandteilen befreit wird,
indem es etwa 30 Minuten bis 3 Stunden unter einem Druck
von weniger als 10 mm Hg bei 80 bis 1100C gehalten wird.
Gegebenenfalls kann ein Lösungsmittel, das inert gegenüber "
dem Reaktionsgemisch ist, bei der Herstellung der Polyole
gemäß der Erfindung verwendet werden.
Die bei der Herstellung der esterhaltigen Polyole gemäß der Erfindung verwendeten !.!engen der Reaktionsteilnehmer kön
haltigen Säureanhydrid von 1:0,1:0,1 bis 1:3:12, vorzugsweise
von 1:0,3:1 bis 1:1:3 gearbeitet. Das Alkylenoxyd wird in einer solchen Menge verwendet, daß die Säurezahl
des Produkts, das bei der Reaktion des Anhydrids mit der
entsteht;·,
Phosphorverbindung und der Polyhydroxyverbxndung/auf 5
oder weniger, vorzugsweise auf 1 oder weniger gesenkt wird. Die Hydroxylzahl des esterhaltigen Polyols variiert in
weiten Grenzen. Im allgemeinen haben jedoch die Polyole eine Hydroxylzahl von etwa 20 bis 600, vorzugsweise von
etwa 35 bis 400.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
die vorstehend genannten esterhaltigen Polyole zur Herstellung von Polyurethanmassen, insbesondere von Polyurethan-';
Schaumstoffen verwendet. Die erhaltenen Polyurethanprodukte weisen erhebliche Verbesserungen der Flammbeständigkeit ohne
Beeinträchtigung der übrigen physikalischen Eigenschaften
909848/1AB3
'auf. Ferner können diese Polyole auf Grund der niedrigeren Viskosität für die Herstellung von spritzbaren harten
Polyurethanmassen verwendet werden. Die Polyurethanprodukte werden im allgemeinen durch- Umsetzung des esterhaltigen
Polyols mit einem organischen Polyisocyanat wahlweise in Gegenwart zusätzlicher Polyhydroxyverbindungen, Kettenverlängerer,
Katalysatoren, oberflächenaktiver Mittel, Stabilisatoren, Treibmittel, Füllstoffe und Pigmente hergestellt.
Geeignete Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen sowie geeignete Vorrichtungen für diese Herstellung
sind in dem USA-Reissue-Patent 24. 514 beschrieben. Wenn
Wasser als Treibmittel verv^endet wird, können entsprechende Mengen überschüssiges Isocyanat zur Umsetzung mit dem Wasser
und zur Bildung von Kohlendioxyd verwendet'werden. Es ist auch möglich, die Polyurethane nach einem Vorpolymerverfahren
herzustellen, bei dem ein Überschuß des organischen Polyisocyanats in einer ersten Stufe mit dem Polyol
gemäß der Erfindung zu einem Vorpolymeren umgesetzt wird, das freie Isocyanatgruppen enthält und dann in einer zweiten
Stufe mit Wasser unter Bildung eines Schaumstoffs umgesetzt wird. Die Komponenten können auch in einem einstufi-
.gen Verfahren, das als "Einstufenverfahren" bekannt ist,
zu Polyurethan-Schaumstoffen verarbeitet werden. Ferner
können an Stelle von Wasser niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe wie Pentan, Hexan, Heptan, Penten und Hepten, Azoverbindungen
wie Azohexahydrobenzodinitril, halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan,
Dichlordifluoräthan, Vinylidenchlorid und
Methylenchlorid als Treibmittel verwendet werden.
Als organische Polyisocyanate eignen sich für die Zwecke
der Erfindung beispielsweise aromatische, aliphatisch^ und
cycloaliphatische Polyisocyanate und ihre Kombinationen. Repräsentativ für diese Typen von organischen Polyisocyanaten
sind die Diisocyanate, z.B. m-Phenylendiisocyanat, Toluylen-2,4-diisocyanat, Toluylen-2,6-diisocyanat, G-emi-
9098A8/U63
- ίο -
sehe von 2,4- und 2,6-Hexamethylen-1,6-diisocyanat, Tetramethylen-1,4-diisocyanat,
Gyclohexan-1,4-diisocyanat, Hexahydrotoluylendiisocyanat
(und Isomere), Faphthylen-1,5-diisocyanat,
1-Methoxyphenyl-2 ,'4- diisocyanat, Diphenylmethan-4,41-diisocyanat,
4,4'-Biphenylendiisocyanat, 3)3'-Dimethoxy^^'-biphenyldiisocyanat,
3>3'-Dimethyl-4,4'-biphenyldiisocyanat
und 3,3*-Dirnethyldiphenylmethan-4,4'-diisocyanat,
die Triisocyanate, z.B. 4,4' ,^-"-Triphenylmethantriisocyanat,
Polymethylenpolyphenylisoeyanat und Toluylen-2,4,6-triisocyanat, und die Tetraisocyanate, z.B.
4,4'-DimethyldiphenylffiBÖian-2,2' ,5,5'-tetraisocyanat. Besonders
vorteilhaft auf Grund ihrer Verfügbarkeit und Eigenschaften sind Toluylendiisocyanat, Diphenylmethan—4,4'-diisocyanat
und Polymethylenpolyphenylisocyanat.
In den Produkten gemäß der Erfindung können auch rohe Polyisocyanate
verwendet werden, z.B. rohes Toluylendiisocyanat, das durch Phosgenierung eines Gemisches von Toluoldiaminen
erhalten wird, oder rohes Diphenylmethanisocyanat,
das durch Phosgenierung von rohem Diphenylmethyldiamin erhalten wird. Die bevorzugten nicht-umgesetzten 'oder
rohen Isocyanate werden in der USA-Patentschrift 3 215 652
beschrieben.
Wie bereits erwähnt, kann das esterhaltige Polyol als einzige Polyhydroxykomponente oder zusammen mit den gebräuchliehen
Polyhydroxykomponenten verwendet werden. Alle Polyhydroxyverbindungen, die vorstehend im Zusammenhang mit
der Herstellung der esterhaltigen Polyole gemäß der Erfindung beschrieben wurden, können zusammen mit den esterhaltigen
Polyolen für die Herstellung der Polyurethane gemäß
der Erfindung verwendet werden. .
Als Kettenverlängerer eignen sich für die Herstellung der
Polyurethanmassen gemäß der Erfindung Verbindungen mit wenigstens zwei funktioneilen Gruppen, die aktive Wasser-'; :
stoffatome enthalten, z.B. Wasser, Hydrazin, primäre und
809848/14 53
sekundäre Diamine, Aminoalkohole, Aminosäuren, Hydroxysäuren,
Glykole und Gemische dieser Verbindungen. Eine "bevorzugte
Gruppe von Kettenverlängerern umfaßt Wasser und primäre
und sekundäre Diamine, die leichter als Wasser mit dem Vorpolymeren reagieren, ZoB. Phenylendiamin, 1,4-Cyclohexan-Ms-(methylamin),
Äthylendiamin, Diäthylentriamin, N-(2-Hydroxypropyl)äthylendi amin, N,N'-Di(2-hydroxypropyl)-äthylendiamin,
Piperazin, 2-Methylpiperazin, Morpholin und Dodecahydro-1 ,^-^jSfo
Beliebige geeignete Katalysatoren können verwendet werden, beispielsweise tertiäre Amine wie Triäthylendiamin, N-Methylmorpholin,
H-Äthylmorpholin, Diäthyläthanolamin, N-Cocomorpholin,
1-Methyl-4-dimethylaminoäthylpiperazin, 3-Methoxy-N-dimethylpropylamin,
N-Dimethyl-N'-methylisopropylpropylendiamin,
ITjN-Diäthyl-J-diäthylaminopropyiamin
und Dimethylbenzylamin. Als Katalysatoren eignen sich ferner
bei spielsv/eise Zinnverbindungen wie Zinn(II)-Chlorid,
Zinnsalze von Garbonsäuren wie Dibutylzinn-di-2-äthylhexoat
und Zinnalkoholate wie Zinn(Il)-octoat sowie andere metallorganische Verbindungen, z.B. die in der USA-Patentschrift
2 846 408 beschriebenen.
Für die Herstellung von hochwertigen Polyurethan-Schaumstoffen gemäß der Erfindung ist im allgemeinen ein Netzmittel
oder oberflächenaktives Mittel erforderlich, da andernfalls der Schaumstoff zusammenfällt oder sehr große
ungleichmäßige-Zellen enthält. Zahlreiche Hetzmittel erwiesen
sich als geeignet. Bevorzugt werden nichtionogene oberflächenaktive Mittel und Netzmittel0 Hiervon erwiesen
sich die nichtionogenen oberflächenaktiven Mittel, die durch aufeinanderfolgende Anlagerung von Propylenoxyd und
anschließend Äthylenoxyd an Propylenglykol hergestellt werden, und die festen oder flüssigen Crganosilicone als besonders
vorteilhaft. Weitere oberflächenaktive I/ittel, die
geeignet sind, jedoch nicht bevorzugt werden, sind die Polyäthylenglykoläther von langkettigen Alkoholen, Salze
von tertiären Aminen oder Alkylolaminen mit langkettigen
90984 8/U53
BAD ORIGINAL
Alkylsäuresulfatestern, Alkylsulfonsäureestern und Alkylaryl
sulfonsäuren.
Zusammen mit den esterhaltigen Polyolen gemäß der Erfindung können nicht-reaktionsfähige flammwidrig machende
Mittel bei "der Herstellung der Polyurethanprodukte gemäß ■
der Erfindung verwendet werden. Repräsentative flammwidrig machende Mittel sind beispielsweise Tris-2-chloräthylphosphat,
Tris-23-äibrom-propylphosphat, Antimonoxyd und
Polyammoniumphosphat. ·
Id. den folgenden Beispielen sind sämtliche Teile Gewichtsteile, falls nicht anders angegeben.
In ein Reaktionsgefäß, das mit einem Thermometer, Rührer, Stickstoffanschluß und Wärmeaustauscher versehen war, wurden
90 Teile Tetrabromphthalsäureanhydrid, 117 Teile eines
oxypropylierten Saccharosepolyols (Hydroxylzahl 560) und 39»9 Teile eines Phosphatpolyols gegeben, das eine Hydroxylzahl
von 425 hatte und durch Umsetzung von 6 Mol Propylenoxyd
mit 1 Mol lOO^oiger Phosphorsäure hergestellt worden
war. Während das Gemisch gerührt wurde, wurden 13 »4- Teile
Phosphorpentoxyd in Portionen zugesetzt. Nach erfolgtem
Zusatz des Phosphorpentoxyds wurden 72,1 Teile Propylenoxyd dem Re aktions gemisch innerhalb von 2 Stunden unter
ständigem Rühren bei einer Temperatur von 80 C zugesetzt.
Nach erfolgtem Zusatz des Propylenoxyds wurde das Reaktionsgemisch 1 Stunde bei 9O0C gehalten. Das Reaktionsgemisch
wurde dann 2 Stunden bei 8O0C unter einem Druck von 2 mm Hg
gehalten. Das von flüchtigen Bestandteilen befreite Produkt hatte die folgenden Kennzahlen: Hydroxylzahl 291, Säurezahl
0,4, Phosphor gehalt 2,7%, Bromgehalt 19,7%. Ein aus
diesem Produkt hergestellter harter Polyurethan-Schaumstoff ist flammwidrig. Ferner ist das Produkt mit Polyhydroxyverbindungen verträglich, die bei den bekannten Verfahren
zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen, gewöhnlich
909848/U53
verwendet werden. Es kann beispielsweise mit einem PoIyalkylenäthertetrol
(Molekulargewicht 400) gemischt werden, das aus Propylenoxyd und Pentaerythrit hergestellt und
für die Herstellung von spritzfähigen schäumbaren PoIyurethanmi schlingen verwendet wird..
In das in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsgefäß wurden 106 Teile Tetrabromphthalsäureanhydrid, 27,5 Teile 115%ige ,
Phosphorsäure und 140 Teile eines oxypropylierten- Saccharosepolyols
(Hydroxylzahl 560) gegeben. Während der Ansatz "bei 80°C gerührt wurde, wurden 90 Teile Propylenoxyd innerhalb
von 4 Stunden zugesetzt, wobei die Temperatur des Reaktionsgemisches zwischen 80 und 1000C gehalten wurde.
Nach erfolgtem Zusatz des Propylenoxyds wurde das Reaktionsgemisch
1 weitere Stunde bei 75 C gerührt. Vom Reaktionsgemisch
wurden dann die flüchtigen Bestandteile abge- - o B wenig«·
streift, indem es 2 Stunden bei 80 0 unter einem Druck von/
als '
5 mm Hg gehalten wurde. Nach dem Abstreifen hatte das Produkt die folgenden Kennzahlen: Hydroxylzahl 297» Säurezahl
0,22, Phosphorgehalt 3,2%, Bromgehalt 23,7%. Ein aus diesem
Produkt hergestellter harter Polyurethan-Schaumstoff ist ' flammwidrig. Ferner ist das Produkt mit Polyhydroxyverbindungen
verträglich, die bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen gewöhnlich ver—
wendet werden. Beispielsweise kann es mit einem. Polyalkylenäthertetrol (Molekulargewicht 400) gemischt werden, das
aus Propylenoxyd und Pentaerythrit hergestellt und für die Herstellung von spritzbaren und schäumbaren Polyurethanmassen
verwendet wird»
In das in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsgefäß wurden 124 Teile Tetrabromphthalsäureanhydrid, 35 Teile 115%ige
Phosphorsäure,' 56 Teile oxypropyliertes Saccharosepolyol
(Hydroxylzahl 560) und 84 Teile eines oxypropylierten Ithylendiaminpolyols
(Hydroxylzahl 450) gegeben. Während der
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Ansatz bei 800C gerührt wurde, wurden 123 Teile Propylenoxyd
innerhalb von 6 Stunden zugesetzt, wobei die Temperatur des Reaktionsgemisches zwischen 84 und 1380C gehalten wurde.
Nach erfolgtem Zusatz des Propylenoxyds wurde das
Reaktionsgemisch 1 weitere Stunde bei 86°C gerührt. Vom Eeaktionsgemisch wurden dann die flüchtigen Bestandteile abgestreift,
indem es 2 Stunden bei 800C und einem Druck von weniger als 10 mm Hg gehalten wurde. Das Produkt hatte
nach dem Abstreifen die folgenden Kennzahlen: Hydroxylzahl
270, Säurezahl 4,7, Phosphorgehalt 3,4%, Bromgehalt
22,4%.
In das in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsgefäß wurden 572 Teile Tetrachlorphthalsäureanhydrid, 47,3 Teile Phosphor/p
ent oxyd, 1000 Teile Polypropylenglykol (Hydroxylzahl 110,8) und 2,0 Teile Tri-n-butylamin, das als Katalysator
diente, gegeben. Der Ansatz wurde 2 Stunden gerührt, Während dieser Zeit wurde die Temperatur von 25 auf 75°C erhöht,
worauf 348 Teile Propylenoxyd dem Ansatz innerhalb von 5 Stunden zugesetzt wurden, wobei die Temperatur des Reaktionsgemische s bei 80 C gehalten wurde. Vom Reaktioiüsgemisch
wurden dann die flüchtigen Bestandteile abgestreift, indem es 1 Stunde bei 800C unter einem Druck von weniger
als 5 mm Hg gehalten wurde. Nach dem Abstreifen hatte das
Produkt, eine klare gelbe Flüssigkeit,, die folgenden Kennzahlen: Hydroxylzahl 60,5, Säurezahl 0,5, Phosphorgehalt
1,1%, Chlorgehalt 14,8%. Ein Polyurethan-Schaumstoff wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt: 100 Teile eines
Gemisches aus je 50 Gew.-Teilen des vorstehend beschriebenen
Polyols und eines durch Kondensation von Propylenoxyd mit
Glycerin hergestellten Polyalkylenäthertriols vom Molekulargewicht
3OOO, 4 Teile Wasser, 0,3 Teile Triäthylendiamin,
1,5 Teile eines oberflächenaktiven Mittels auf Siliconbasis,
0,2 Teile Zinn(ll)-octoat und 48,8 Teile eines Gemisches
von 2,4-Isomeren und 2,6-Isomeren von Toluylendiisocyanat
im Verhältnis von 80:20. Die Ausschäumzeil; des Schaumstoffs '
909848/ U53
; - 15 -
war gut, und soine Aushärtung erfolgte schnell. Wenn der
Schaumstoff angezündet wurde, war er selbsterlösehend und
tropfte während des Brennens nichtβ
Der in Beispiel 4- besehriebene Versuch wurde wiederholt
mit dem einzigen Unterschied, daß 928 Teile Tetrabromphthalsäureanhydrid
an Stelle von Tetrachlorphthalsäureanhydrid verwendet wurden,, Das Produkt hatte nach dem
Abstreifen die folgenden Kennzahlen: Bydroxylzahl 53»1»
Säurezahl 0,2, Phosphorgehalt 1,0%, Bromgehalt 26,5%. Ein
Polyurethan-Schäumstoff wurde aus folgenden Bestandteilen
hergestellt: 100 Teile eines Gemisches von je 50 Gew.-Teilen
des vorstehend beschriebenen Polyols und eines FoIyalkylenäthertriols,
das ein Molekulargewicht von 3000 hatte
und durch Kondensation von Propylenoxyd mit Glycerin hergestellt worden war, 4- Teile Wasser, 0,3 Teile Triethylendiamin,
1,5 Teile eines oberflächenaktiven Mittels auf Siliconbasis, 0,2 Teile Zinn(II)-octoat und 49,4- Teile
eines Gemisches aus 2,4— und 2,6-Isomeren von Toluylendiisocyanat
im Verhältnis von 80:20. Der Schaumstoff hatte eine gute Ausschäumzeit und eine kurze Härtezeit. Wenn er
angezündet wurde, war er selbsterlösehend und tropfte
während des Brennens nicht.
Zwei weitere Produkte wurden aif die vorstehend beschriebene·
Weise hergestellt mit dem einzigen Unterschied, daß die Menge des Phosphorpentoxyds bei dem einen Versuch auf 95
Teile und beim zweiten Versuch auf 14-7 Teile erhöht wurde. Beim ersten Versuch hatte das Produkt eine Hydroxylzahl
von 52»8, eine Säurezahl von 0,6, einen Phosphorgehalt von
1,8/0 und einen Bromgehalt von 26,7%· Beim zweiten Versuch
hatte das Produkt eine Hydroxylzahl von 4-8,8,. eine Säurezahl
von 2,0, einen Phosphor gehalt von 2,67"% und einen Bromgehält von 25%. Auf die vorstehend beschriebene Weise
hergestellte Polyurethan-Schaumstoffe waren in hohem Maße flammwidrig. Fex-ner wären die Produkte überraschend ver-
9 0-9 8 4 87 U 53 ■
träglich mit den üblichen Komponenten, die bei der Herstellung
von Polyurethan-Schaumstoffen verwendet werden, auch
wenn sie in großen Mengen verwendet wurden»
In das in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsgefäß wurden 1000 Teile eines Polyalkylenäthertriols gegeben, das eine
Hydroxylzahl von 114 hatte und durch Kondensation von
Propylenoxyd mit Glycerin hergestellt worden war, worauf mit Stickstoff gespült wurde. Dann wurden zum Ansatz 95
Teile Phosphorpentoxyd innerhalb von 2 Stunden bei 25 bis
35°C unter gutem Rühren gegeben. Der Ansatz wurde auf .
70°G erhitzt, worauf 2 Teile Tri-n-butylamin zugesetzt
wurden. Nach einer Rührdauer von 10 Minuten wurden 928 Teile
Tetrabromphthalsäureanhydrid zugesetzt« Dann wurden J48
Teile Propylenoxyd dem Reaktionsgemisch innerhalb von- 5
Stunden zugesetzt, wobei die Temperatur des Gemisches zwischen 80 und 900C gehalten wurde. Nach erfolgtem Zusatz
des Propylenoxyds wurde das Reaktionsgemisch 1 Stunde bei 800C gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde dann von flüchtigen
Bestandteilen befreit, indem es 1 Stunde bei 800C
unter einem Druck von weniger als 5 nun.Hg gehalten wurde.
Das Produkt hatte die folgenden Kennzahlen;'Hydroxylzahl 55,7, Säurezahl 0,57, Phosphorgehalt 1,85%, Bromgehalt
2519%· Sin Polyurethan-Schaumstoff wurde aus dem vorstehend
beschriebenen Produkt auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise hergestellt. Der erhaltene Schaumstoff war flammwidrig.
9 0 9 8 A 8/U 5 3
Claims (11)
- - 17 Patentansprücheff __—_ —«——^— MMIMMM B_a_^|aaM|M|a|M| MIMlfBMMieii.j) Esterhaitige Polyole, bestehend aus dem Reaktionsprodukt (_y einer Polyhydroxyverbindung mit einer Säure oder einem Oxyd des Phosphors« einem halogenhaltigen organischen Säureanhydrid und einem Alkylenoxyd»
- 2.) Esterhaitige Polyole naoh Anspruch 1, enthaltend als Polyhydroxykomponente ein Alkylenoxydkondensat eines mehrwertigen Alkohols.
- Esterhaitige Polyole nach Anspruch 1, enthaltend als Polyhydroxykoraponente ein Phosphatpolyol.
- 4.) Esterhaitige Polyole nach Anspruch 1 bis 3, enthaltend als halogenhaltige Säureanhydridkomponente Tetraehlorphthalsäureanhydrid, Tetrabromphthaisäureannydrid, 1*^*5*6,7,7-Hexachlorbicyclo(2,2,l)-5-hepten-2,5-dicarbonsäureanhydrid oder deren Gemische. .
- 5·) Esterhaitige Polyole nach Anspruch 1 bis k, enthaltend als Alkylenoxydkomponente Propylenoxyd,
- 6.) Esterhaitige Polyole naoh Anspruch 1 bis 5t enthaltend als Phosphorkomponente Phosphorpentoxyd oder Phosphorsäure. .
- 7·) Verfahren zur Herstellung von esterhaltigen Polyolen naoh Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen im Bereich zwischen 25° und 150°C für etwa 0 bis 10 Stunden zunächst eine Polyhydroxyverbindung mit einer Säure oder einem Oxyd des Phosphors und einem halogenhaltigen1 organischen Säureanhydrid reagieren und anschließend ein Alkylenoxyd einwirken lädt*909848/1453
- 8.) Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet ^, daß man mit Molverhältnissen der Polyhydroxyverbindung ziw Phosphorverbindung zum halogenhaltigen Säureanhydrid von 1:0,1:0,1 bis I:3sl2, vorzugsweise von 1:0*3:1- bio 1:1:3 arbeitet.
- 9·) Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet B daß man das Alkylenoxyd in einer zur Herabsetzung d©r Säurezahl des Reaktionsprodukteß aus Polyhydroxyverbin·» dung, Phosphorverbindung und Säureanhydrid auf 5 od©i° weniger ausreichenden Menge verwendet»
- 10.) Verfahren nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet^ daß man bei Brücken im Bereich zwischen 0 und 7 a^ arbeitet.
- 11.) Verwendung von esterhaltigen Folyolen nach Anspruch 1 bis 6 zur Herstellung von Polyurethanmassen durch an sl©fi bekannte Umsetzung ..mit einem organischen Polyisocyanate.9098A8/U5
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |