DE1945476A1 - Polyisocyanurate polyureas - Google Patents
Polyisocyanurate polyureasInfo
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- C08J2379/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
Description
T SEP. 1969T SEP. 1969
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Harnstoffgruppen aufweisende polymere Isocyanate sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The present invention relates to urea groups comprising polymeric isocyanates and a process for their preparation.
Die Polymerisation von Polyisocyanaten zu Polyisocyanuraten ist allgemein bekannt, wobei nach neueren Verfahren auch eine bei Raumtemperatur zu startende reproduzierbare Polymerisation der Polyisocyanate möglich geworden ist. (Deutsche Patentschriften 954 376, 1 112 285, britische Patentschrift 1 104 394, belgische Patentechrifte 680 380, 697 411, 723 152, 723 153.)The polymerization of polyisocyanates to polyisocyanurates is generally known, and according to more recent processes a reproducible polymerization to be started at room temperature is also possible the polyisocyanates has become possible. (German patents 954 376, 1 112 285, British patent 1 104 394, Belgian patent documents 680 380, 697 411, 723 152, 723 153.)
Nach diesen Verfahren werden unter Mitverwendung von Treibmitteln polymere Isocyanate erhalten, bei denen der Isocyanatanteil der ursprünglich vorhandenen Isocyanatgruppen in Isocyanurat« sowie in Carbodiimidfunktionen und deren Folgeprodukte übergeführt wurde. Die so erhaltenen Schaumstoffe zeichnen sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit sowie durch ein gutes flananwidriges Verhalten aus. Eine Herstellung von kompakten lestkörpern durch eine Polymerisation von Polyisocyanaten war jedoch bisher in definierter und reproduzierbarer Weise nicht möglich, da die Polymerisate bereits bei einem niedrigen Polymerisationsgrad in den unlöslichen Zustand übergehen und infolge der bei der GarbodiimSbildung auftretendenAccording to this process, with the use of blowing agents, polymeric isocyanates are obtained in which the isocyanate content of the isocyanate groups originally present in isocyanurate " as well as in carbodiimide functions and their derivatives was convicted. Draw the foams obtained in this way by a high temperature resistance as well as by good anti-flan behavior. A manufacture of compact test bodies through a polymerization of polyisocyanates however, was previously not possible in a defined and reproducible manner, since the polymers already in one low degree of polymerization go into the insoluble state and as a result of those occurring in the formation of garbodiimS
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Hie vorliegende Erfindung beschreibt nun einen Weg zur Herstellung von festen Kunststoffeaauf Basis von polymerisieren Isocyanaten durch, ein Verfahren, das sich einer weiterkondensierbaren Zwischenstufe bedient. Durch Polymerisation von Polyisocyanaten, d.h. Verbindungen oder 'Verbindungsgemischen, die mehr als eine NCO-Gruppe iia Molekül enthalten, werden, gegebenenfalls unter Zusatz von Treibmitteln, Polymere er halten, die noch freies Isocyanat enthalten. DiesesIsocyanat wird dann durch Behandlung mit Ammoniak, prim, oder sek. Aminen in Harnstoffgruppen übergeführt, - die in üblicher Weise nach den Methoden der Harnstoff-Harzchemie mit beispielsweise Oxoverbindungen oder in diesem Sinne reagierenden Verbindungen zu Kunststoffen umgesetzt werden können.The present invention now describes a way of manufacturing of solid plastics based on isocyanates polymerize through, a process that is a further condensable Served intermediate stage. By polymerizing polyisocyanates, i.e. compounds or 'mixtures of compounds, which contain more than one NCO group in one molecule, if appropriate with the addition of blowing agents, he keep polymers that still contain free isocyanate. This isocyanate is then treated with ammonia, prim, or sec. Amines converted into urea groups, - which in the usual way according to the Methods of urea resin chemistry with, for example, oxo compounds or compounds that react in this sense can be converted into plastics.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Polymere von monomeren organischen Polyisocyanaten mit mindestens 2 NGO-Gruppen im Molekül, welche im wesentlichen Isocyanurat- und/oder Carbodiimidgruppen, die durch Umsetzung von 60 - 99 ^, der in den monomeren Isocyanaten enthaltenden Isocyanatgruppen mit sich selbst entstanden sind, und zusätzlich Harnstoffgruppierungen der allgemeinen FormelThe present invention relates to polymers of monomeric organic polyisocyanates with at least 2 NGO groups in the molecule, which are essentially isocyanurate and / or carbodiimide groups, which are formed by reacting 60-99 ^ of the isocyanate groups in the monomeric isocyanates with themselves have arisen, and in addition urea groupings of the general formula
-nh-oo-nC-nh-oo-nC
in der R und R' gleich oder verschieden sind und Wasserstoff oder C1-C .^-Kohlenwasserstoffreste bedeuten, wobei die Harnst off gruppierungen durch Umsetzung von 1 — 40 96 der ursprünglich in den monomeren Isocyanaten enthaltenen Isocyanatgruppen in Harnstoffgrupppen erhalten worden sind , aufweisen.in which R and R 'are identical or different and denote hydrogen or C 1 -C. ^ - hydrocarbon radicals, the urea groups having been obtained by converting 1-40,96 of the isocyanate groups originally contained in the monomeric isocyanates into urea groups .
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoffgruppen aufweisenden Isocyanatpolymerisaten aus Verbindungen mit mehr als einer Isocyanatgruppe im Molekül, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen mit mehr als einer Isocyanatgruppe im Molekül gegebenenfalls in Gegenwart eines Treibmittels unter der Einwirkung von eine Trimerisation der Isοcyanatgruppen und/oder eine Garbodiimid-Bildung bewirkenden Katalysatoren in Isocyanurat- und/ oder Carbodiimidgruppen aufweisende Isocyanatpolymerisate überführt und die verbleibenden freien Isocyanatgruppen in an sich bekannter Weise zu Harnstoffgruppen umsetzt. The present invention also provides a process for the preparation of Harnst off groups having Isocyanatpolymerisaten of compounds with more than one isocyanate group in the molecule, characterized in that compounds having more than one isocyanate group in the molecule, optionally in the presence of a blowing agent under the action of a trimerization the isocyanate groups and / or catalysts causing garbodiimide formation are converted into isocyanurate and / or carbodiimide groups and the remaining free isocyanate groups are converted into urea groups in a manner known per se.
Die erfindungsgemäßen Polyisocyanatpolymerisate entsprechen in ihrer Zusammensetzung der allgemeinen FormelThe polyisocyanate polymers according to the invention correspond in their composition of the general formula
) X Y vg, 'D c d ) XY vg, 'D cd
in welcher R und'R' die bereits genannte Bedeutung haben undin which R and 'R' have the meaning already mentioned and
R" einen n-wertigen Rest darstellt, η der Summe a+b+c+d entspricht und eine ganze oderR "represents an n-valent radical, η corresponds to the sum a + b + c + d and a whole or
gebrochene Zahl von 2 bis 4 bedeutet, X =Fractional number from 2 to 4 means X =
1/31/3
IkIk
Y =Y =
a einem Wert von 0 bis (n - 1,5), b einem solchen von 0,1 bis (n - 1,2), c einem solchen von 0,5 bis (n - 0,1), d einem solchen von 0 bis (n - 1,7) entspricht und die Summe von c+d >1,2ist.a a value from 0 to (n - 1.5), b a value from 0.1 to (n - 1.2), c corresponds to one from 0.5 to (n - 0.1), d corresponds to one from 0 to (n - 1.7) and the sum of c + d> 1.2.
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Als Polyisocyanate zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen kommen aliphatische und vorzugsweise aromatische mehrwertige Isocyanate in Präge, z.B. Alkylendiisocyanate wie Tetra- und Hexamethylendiisocyanat, Arylendiisocyanate und ihre Alkylierungsprodukte wie die Phenylendiisocyanate, Naphthylendiisocyanat e, Diphenylmethandiisocyanate, Toluylendiisocyanate, Di- und Triisopropylbenzol-diisοcyanate und Triphenylmethantriisocyanate, Tri-Cp-isocyanatophenylJ-thiophosphat, Tri-(p-isocyanato-phenyl)-phosphat, Aralkyldiisοcyanate wie !-(Isocyanatophenyl)-äthylisocyanat oder die Zylylendiisocyanate sowie auch die durch die verschiedensten Substituenten wie Alkoxy, Mtro, Chlor oder Brom substituierten Polyisocyanate, ferner mit Unterschussigen Mengen von Polyhydroxyverbindungen wie Irimethylolpropan, Hexantriol, Glycerin, Butandiol modifizierte Polyisocyanate.As polyisocyanates for the preparation of the compounds according to the invention aliphatic and preferably aromatic polyvalent isocyanates are imprinted, e.g. alkylene diisocyanates such as Tetra- and hexamethylene diisocyanate, arylene diisocyanates and their alkylation products such as the phenylene diisocyanates and naphthylene diisocyanate e, diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, Di- and triisopropylbenzene diisοcyanates and triphenylmethane triisocyanates, Tri-Cp-isocyanatophenylJ-thiophosphate, Tri- (p-isocyanato-phenyl) -phosphate, aralkyldiisοcyanate such as ! - (Isocyanatophenyl) ethyl isocyanate or the Zylylene diisocyanate as well as the polyisocyanates substituted by a wide variety of substituents such as alkoxy, metal, chlorine or bromine, also with insufficient amounts of polyhydroxy compounds modified such as irimethylolpropane, hexanetriol, glycerine, butanediol Polyisocyanates.
Als Polyisocyanate kommen ferner die gemäß der belgischen Patentschrift 7H 850 herstellbaren Polyisocyanate in Betracht. Als vorzugsweise in Präge kommendes Polyisocyanat sei das durch Anilin-Pormaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung herstellbare Polyphenylen-polymethylen-polyisocyanat —Gemisch genannt. Erwähnt seien weiter z.B. mit Phenolen, Oximen oder Bisulfit verkappte Polyisocyanate, acetalmodifizierte Isocyanate sowie partiell polymerisierte Isocyanate mit Isocyanuratringen, ferner höhermolekulare Polyisocyanate, die duroh Umsetzung von monomeren Polyisocyanaten mit nieder- und/oder höhermolekularen Polyhydroxylverbindungen herstellbar sind. Es können natürlich auch Mischungen verschiedener Isocyanate eingesetzt werden, wobei in diesem Palle auch Monoisocyanate wie Phenylisocyanat oder Naphthylisocyanat mitverwendet werden können.The polyisocyanates which can be prepared according to Belgian patent 7H 850 are also suitable as polyisocyanates. As a preferred polyisocyanate, this is through Aniline-formaldehyde condensation and subsequent phosgenation Polyphenylene-polymethylene-polyisocyanate mixture that can be produced called. Mention may also be made, for example, of polyisocyanates capped with phenols, oximes or bisulfite, and acetal-modified isocyanates and partially polymerized isocyanates with isocyanurate rings, as well as higher molecular weight polyisocyanates, the duroh implementation can be prepared from monomeric polyisocyanates with low and / or higher molecular weight polyhydroxyl compounds. It can Mixtures of different isocyanates can of course also be used, monoisocyanates such as phenyl isocyanate also being used in this case or naphthyl isocyanate can also be used.
Die oben aufgeführten Polyisocyanate werden unter Verwendung der üblichen Katalysatoren in polymere Isocyanate überführt.The polyisocyanates listed above are converted into polymeric isocyanates using the customary catalysts.
- 4- 4th
Katalysatoren für die Herstellung polymerisiert^: Isocyanate sind in großer Anzahl bekannt. In Frage kommen beispielsweise die Salze von Alkoholen, Phenolen oder Carbonsäuren einerseits und Alkali- und EriäUeliinetalltn andererseits, tert. Amine, gegebenenfalls in Kombination mit Cokatalysatoren wie Epoxiden oder Hydroxymethylphenolen etc., wie 3ie in großer Anzahl, z.B. in "Polyurethanes, Chemistry and Technology", Bd. I und II, Saunders-Frisch, Interscience Publishers 1962, S. 94 u.a. beschrieben sind. Um eine definierte Polymerisation zu erreichen, ist es ratsam, solche Katalysatoren zu verwenden, die in möglichst gleichmäßiger V/eise und ohne Inkubationszeit eine Polymerisation der Isocyanatgruppen bewirken. Hierzu besonders geeignet sind beispielsweise Lösungen der Alkali-alkoholate und -phenolate in polaren Lösungsmitteln mit Dimethylformamid oder N-Methylpyrrolidon, Kombinationen aus Ν,ϊΙ',Ν"-Tris-4i-dimethylamino-propy3)-hexahydro-triazin und Epoxiden oder die in den belgischen Patentschriften 723 152 und 723 aufgeführten Mannichbasen. Diese Katalysatoren, die im allgemeinen in Mengen zwischen 0,1 und 10, vorzugsweise zwischen 1 und 5 Gew.-^, eingesetzt werden, starten die Polymerisation Ln definierter '»/eise und führen zu einem mehr oder minder spröden, leicht zerkleinerbaren Polymerisat, dafl je nach der ver- wndetoi Menge an Katalysator noch mehr oder minder hohe Anteile an freien Isocyanatgruppen, vorzugsweise zwischen 5 und 40 #, der ursprünglich vorhandenen Isocyanatgruppen enthält.Catalysts for the production of polymerized ^: Isocyanates are known in large numbers. For example, the salts of alcohols, phenols or carboxylic acids on the one hand and alkali and EriäUeliinetalltn on the other hand come into question, tert. Amines, optionally in combination with cocatalysts such as epoxides or hydroxymethylphenols, etc., as described in large numbers, for example in "Polyurethanes, Chemistry and Technology", Vol. I and II, Saunders-Frisch, Interscience Publishers 1962, p. 94, among others . In order to achieve a defined polymerization, it is advisable to use catalysts which effect polymerization of the isocyanate groups in the most uniform possible manner and without an incubation time. For example, solutions of the alkali alcoholates and phenates in polar solvents with dimethylformamide or N-methylpyrrolidone, combinations of Ν, ϊΙ ', Ν "-Tris-4i-dimethylamino-propy3) -hexahydro-triazine and epoxides or the in Belgian Patent 723 152 and 723 listed Mannich bases. These catalysts, which are generally used in amounts between 0.1 and 10, are preferably used 1 to 5 wt .- ^, initiate polymerization Ln defined '' / else and lead to a more or less brittle, easily crushable polymer, depending on the DAFL wndetoi comparable amount of catalyst, more or less high proportions of free isocyanate groups, preferably between 5 and 40 #, contains the originally present isocyanate groups.
Zur Vereinfachung der Verarbeitung und der Polynierisationsre- aktion kann die Polymerisation auch oder bevorzugt in Gegen wart von Treibmitteln erfolgen, die zu einem leicht aufgeblähten und leicht znahlbaren Material führt. Als Treibmittel können hierbei das bei einer Carbodiimidbildung abgespaltene Kohlendioxid und auch zusätzliche Treibmittel aus der Klasse der halogenierten Kohlenwasserstoffe verwendet werden. To simplify the processing and the polymerization reaction, the polymerization can also or preferably take place in the presence of blowing agents, which lead to a slightly puffed and easily quantifiable material . As a blowing agent in this case the cleaved at a carbodiimide carbon dioxide and also additional blowing agents can be used from the class of halogenated hydrocarbons.
Le Λ 12 091 - 5 - Le Λ 12 091 - 5 -
1 0 9 8 1 1 / 2 0 1 8 BAD ORKälNAU-V--C1 0 9 8 1 1/2 0 1 8 BAD ORKälNAU-V - C
Die oben aufgeführten Katalysatoren führen neben einer Trimerisationsreaktion bereits zur Bildung von mehr oder minder hohen Anteilen an Carbodiimidstrukturen, was, wie bereits ausgeführt, mit einem gewissen Treibmitteleffekt verbunden ist; dieser Effekt . kann durch die Mitverwendung von speziell 'die Bildung von Carbodiimidgruppen katalysierenden Verbindungen wie Phosphorverbindungen (Phosphine, Phospholine, Phospholinoxide, ,/cyclische/ Ester, Amide, Esteramide der phosphorigen und der Phosphorsäure) begünstigt werden.In addition to a trimerization reaction, the catalysts listed above lead to the formation of more or less high proportions of carbodiimide structures, which, as already stated, is associated with a certain propellant effect; this effect . can be promoted by the use of compounds that specifically catalyze the formation of carbodiimide groups such as phosphorus compounds (phosphines, phospholines, phospholine oxides, / cyclic / esters, amides, ester amides of phosphorous and phosphoric acid).
Die Herstellung der Polymerisate kann in kleinen Ansätzen diskontinuierlich erfolgen, muß jedoch inr allgemeinen aufgrund der abzuführenden Reaktionswärme in kontinuierlicher V/eise durchgeführt werden, indem Isocyanate und Katalysatoren auf maschinellem Wege, wie bereits von der Polyurethan-Schaumstoff-Herstellung bekanntj gemischt werden und die Mischung in entsprechende im allgemeinen offene Gefäße eingebracht wird.The production of the polymers can be carried out batchwise in small batches must, however, generally be carried out in a continuous manner due to the heat of reaction to be removed be carried out by using isocyanates and catalysts by machine, as was already the case with polyurethane foam production knownj be mixed and the mixture in appropriate generally open vessels are introduced.
Außer den genannten Komponenten können in untergeordnetem Maße, d.h. bis etwa 25 Mol-?i, bezogen auf vorhandene Isocyanatgruppen, Verbindungen mit einem oder mehreren, gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen zugesetzt werden, beispielsweise Mono- bzw. Polyalkohole, Mono- bzw. Polyamine oder Mono- bzw. Polycarbonsäuren, wie sie aus der Polyurethan-Chemie bekannt sind. Ferner kann die Polymerisation in Gegenwart von inaktiven Füllstoffen, Pigmente, Flammschutzmitteln (Antimon-, Phosphoroder Haiogen-Verbindungen) etc. vorgenommen und diese in das Polymerisat eingebaut oder eingeschlossen werden . Hinsichtlich der zu verwendenden H-aciden Verbindungen sei auf "Polyurethanes, Chemistry and Technology", Bd. I und II; Saunda s- FriBch , Interscience Publishers, 1962, und Kunststoffhandbuch, Bd. VII, Vioweg-Höchtlen, Hanser-Verlag, 1966 verwiesen. In addition to the components mentioned, compounds with one or more hydrogen atoms reactive toward isocyanate groups, for example mono- or polyalcohols, mono- or polyamines or mono, can be added to a lesser extent, ie up to about 25 molar, based on the isocyanate groups present - or polycarboxylic acids, as they are known from polyurethane chemistry. Furthermore, the polymerization can be carried out in the presence of inactive fillers, pigments, flame retardants (antimony, phosphorus or halogen compounds), etc. and these can be incorporated or included in the polymer. With regard to the H-acidic compounds to be used, reference is made to "Polyurethanes, Chemistry and Technology", Vol. I and II; Saunda s- FriBch , Interscience Publishers, 1962, and Kunststoffhandbuch, Vol. VII, Vioweg-Höchtlen, Hanser-Verlag, 1966 .
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Die so erhaltenen Isoeyanat-Polymerisate weisen im wesentlichen Isocyanurat- und Garbodiimidstrukturen auf, daneben können jedoch noch Carbodiimid-Folgestrukturen vorliegen, die auf eine Polymerisation oder eine teilweise Umsetzung der gebildeten Carbodiimidgruppen mit Isocyanatgruppen zurückzuführen sind. Allein aus sterischen Gründen wird eine vollständige Polymerisation der NCO-Gruppen nicht erreicht, so daß die Produkte, je nach Katalysatorart und -menge, noch unterschiedliche Anteile an Isocyanatgruppen aufweisen.The isocyanate polymers obtained in this way essentially have Isocyanurate and garbodiimide structures, besides, can however, there are still secondary carbodiimide structures which can be attributed to a polymerization or a partial reaction of the carbodiimide groups formed with isocyanate groups. Alone For steric reasons, complete polymerization of the NCO groups is not achieved, so that the products still have different proportions of isocyanate groups, depending on the type and amount of catalyst.
Zur Überführung in Harnst of gruppen aufweisende polymere Isocyanate werden die so erhaltenen NCO-Gruppen aufweisenden PoIyisocyanat anschließend, im allgemeinen nach Zerkleinern, mit Ammoniak, einem prim, .oder sek. Amin behandelt. Diese Behandlung kann sowohl über die Gasphase als auch in inerten Lösungsmitteln als auch in Gegenwart von überschüssigen Aminkomponenten erfolgen.To convert the polyisocyanate containing NCO groups into urine of groups containing polymer isocyanates are then, generally after comminution, with ammonia, a primary or secondary. Amine treated. This treatment can take place either via the gas phase or in inert solvents or in the presence of excess amine components.
Als Amine kommen bevorzugt Ammoniak,primäre und sekundäre Amine vom Typ R1—NH^ und S.—HH-Hg in Präge, wobei R1 und R2 einen gegebenenfalls durch Heteroatome unterbrochenen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkyl-Rest bedeuten Warnen Als bevorzugte Reste gelten Methyl-, n-, iso-, tert.-Butyl-, Octyl-, Dodecyl-, Stearyl-, Cyclohexyl- und auch Benzyl- oder Phenyl-G-ruppen.The preferred amines are ammonia, primary and secondary amines of the R 1 —NH ^ and S — HH-Hg type, where R 1 and R 2 are an alkyl, cycloalkyl, aryl or aralkyl radical which may be interrupted by heteroatoms mean warning The preferred radicals are methyl, n-, iso-, tert-butyl, octyl, dodecyl, stearyl, cyclohexyl and also benzyl or phenyl groups.
Grundsätzlich kann diese Aminbehandlung auch mit Polyaminen durchgeführt werden, wobei je nach. Art und Menge des eingesetzten Polyamine eine zusätzliche Vernetzungsreaktion eintritt oder Polymere erhalten werden, die noch zusätzlichIn principle, this amine treatment can also be carried out with polyamines be carried out, depending on. Type and amount of used Polyamines an additional crosslinking reaction occurs or polymers are obtained that are additionally
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primäre Aminogruppen bzw. deren Folgeprodukte mit den bereits behandelten Isocyanurat-Carbodiimid-Strukturen enthalten.primary amino groups or their secondary products with the already treated isocyanurate-carbodiimide structures.
Als derartige Polyamine kommen bevorzugt Diamine der allgemeinen Formel HJJ-E-KHp in Frage, wobei üer Eest R einen geradkettigen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit einer bevorzugten Anzahl Kohlenwasserstoffatomen bis zu 18, oder einen aromatischen bzw. cycloaliphatischen Kohlenwasserst off rest darstellt. Bevorzugte Arylen- bzw. Cycloalkylen-diamine sind ρ- und m-Phenylendiamin, 2,4-Toluylendiamin, 4,4' -Diarnino-diphenylmethan, 4,4' -Diamino-diphenyläther sowie die entsprechenden Hydrierungsprodukte.Such polyamines are preferably diamines of the general formula HJJ-E-KHp, where Eest R is a straight-chain or branched aliphatic hydrocarbon radical with a preferred number of hydrocarbon atoms up to 18, or an aromatic or cycloaliphatic hydrocarbon off rest represents. Preferred arylene or cycloalkylene diamines are ρ- and m-phenylenediamine, 2,4-tolylenediamine, 4,4 '-Diarnino-diphenylmethane, 4,4'-diamino-diphenyl ether and the corresponding hydrogenation products.
Eine weitere Variante zur Herstellung der Harnstoffgruppen aufweisenden polymeren Isocyanate besteht in einer Wasser-bzw. Wasserdampfbehandlung der Isocyanatgruppen aufweisenden poly-, meren Isocyanate, wobei mit der mit einer Holekülvergrößerung verbundenen Harnstoffbildung eine Bildung freier Aminogruppen parallel geht.Another variant for producing the urea groups polymeric isocyanate consists of a water or. Steam treatment of the isocyanate groups containing poly, meren isocyanates, with the one with an enlargement of the molecule linked urea formation parallel formation of free amino groups goes.
Die Menge an einzuführenden Harnstoffgruppen kara variiert werden, indem eine nur partielle Umsetzung der NCO-Gruppen mit oben aufgeführten Aminen bzw.. Wasser vorgenommen wird.The amount of urea groups to be introduced can be varied by only partially reacting the NCO groups with the amines or water listed above.
Das Verfahren führt zu im allgemeinen festen, leicht pulverisierbaren, Harnstoffgruppen aufweisenden Polyisocyanaten, die in der anfallenden Form beständig sind und zusammen mit den verschiedensten Komponenten, die mit einer Harnstoffgruppe kondensieren können, zu hochmolekularen Kondensaten verarbeitet werden können.The process leads to generally solid, easily pulverizable, Polyisocyanates containing urea groups, the are stable in the resulting form and together with a wide variety of components that condense with a urea group can be processed into high molecular weight condensates.
Hierbei kommen vorzugsweise als aktive Komponenten neben Formaldehyd und dessen polymeren Formen solche Verbindungen in Frage, die leicht weiter kondensierbare Hethylolformen ent-In addition to formaldehyde and its polymeric forms, such compounds are preferably used as active components in question, the easily further condensable methylol forms
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halten, beispielsweise Methylolgruppen aufweisende Phenol-, Melamin- oder auch konventionelle Harnstoffharze.hold, for example phenol containing methylol groups, Melamine or conventional urea resins.
Eine weitere Variante des Verfahrens besteht darin, anstelle des Formaldehyds Hexamethylentetramin zu verwenden. Da dieses bei der Kondensationsreaktion Ammoniak abspaltet, kann in diesem Pail direkt von den NCO-Gruppen aufweisenden polymeren Isocyanaten ausgegangen werden und die Bildung der Harnstoffe mit der nachfolgenden Kondensationsreaktion kombiniert werden.Another variant of the process consists in using hexamethylenetetramine instead of formaldehyde. Since this splitting off ammonia in the condensation reaction can be obtained in this Pail directly from the polymeric isocyanates containing NCO groups can be assumed and the formation of the ureas are combined with the subsequent condensation reaction.
Die Vorteile der verwendeten Polymeren liegen in ihrer hohen thermischen Stabilität sowie in ihren Flammschutzeigenschaften. Es kann angenommen werden, daß aus den Isocyanat-Polymerisaten letzlich bei einer Beanspruchung durch Temperatureinwirkung unter CQg-Abspaltung und Aufblähung weitgehend aromatische Polycarbodiimidstrukturen gebildet werden, die die unteren Schichten vor einem weiteren Angriff von Hitze und offener Flamme schützen.The advantages of the polymers used are their high thermal stability and their flame retardant properties. It can be assumed that from the isocyanate polymers ultimately largely aromatic when exposed to temperature with CQg splitting and bloating Polycarbodiimide structures are formed, which open the lower layers from further attack by heat and Protect flame.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den nachfolgenden Beispielen hervor.Further details of the invention emerge from the following examples.
L·· A 12 091 - 9 - L · · A 12 091 - 9 -
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Beispiele; ' Examples; '
In 10 kg Polyphenylen-polymethylen-polyisocyanat-Gemisch, hergestellt durch Phosgenierung von Anilin-iOrmaldehyd-Kondensationsprodukt, werden bei Raumtemperatur schnell 600 g Katalysator A ; eingerührt. Die Polymerisation setzt sofort unter Wärme entwi cklung ein. Nach dem Erkalten wird die spröde Masse zu einem feinen Pulver zermahlen.In 10 kg of polyphenylene-polymethylene-polyisocyanate mixture, prepared by phosgenation of aniline-iormaldehyde condensation product, 600 g of catalyst A ; stirred in. The polymerization starts immediately with development of heat. After cooling, the brittle mass is ground to a fine powder.
Isocyanurat-Bande: 1410 cm"Isocyanurate band: 1410 cm "
Isocyanurat-Carbonyl-Bande: 1710 cm"Isocyanurate carbonyl band: 1710 cm "
Isocyanat-Bande: 2260 cm"Isocyanate band: 2260 cm "
Dieses polymere Isocyanurat wird sechs Stunden mit gasförmigem Ammoniak behandelt. Unter leichter Erwärmung werden ca. 6 bis 8 Gew.-^ Ammoniak aufgenommen.This polymeric isocyanurate is six hours with gaseous Treated with ammonia. Approx. 6 to 8 wt .- ^ ammonia are absorbed with slight warming.
Der in Beispiel 1 verwendete Katalysator A ist die in den belgischen Patentschriften 723 152 und 723 153 aufgeführte Mannichbase, welche wie folgt hergestellt wurde:The catalyst A used in Example 1 is that in the Belgian Patent specifications 723 152 and 723 153 listed Mannich base, which was produced as follows:
Zu einem Gemisch aus 376 Gew«-Teilen Phenol und 1440 Gew.-Teilen
Dimethylaminlösung (25 $ig)werden bei 30° über eine Stunde 850
Gew.-Teile lOrmaldehydlösung (25 #ig) getropft. Dann wird
Stunde bei 30° und weitere 2 Stunden bei 80° gehalten, nach Zusatz von Kochsalz die organische Phase abgetrennt und diese
bei 9000/12 am Hg eingtdampft.
CP25 o:25000; Aminäquivalentι 105.To a mixture of 376 parts by weight of phenol and 1440 parts by weight of dimethylamine solution (25%) are added dropwise at 30 ° over one hour 850 parts by weight of malaldehyde solution (25%). Then hour at 30 ° and a further 2 hours at 80 ° is kept, after the addition of sodium chloride the organic phase separated and this at 90 0 0/12 Hg at eingtdampf t.
CP 25 o: 25,000; Amine equivalent ι 105.
Le A 12 091 - -jo - Le A 12 091 - -jo -
10 9 8 11/201810 9 8 11/2018
BAD OSfölNÄL*BAD OSfölNÄL *
In 1000 Gew-Teile 4,4l-Diisocyanato-diphenylmethan werden bei Raumtemperatur schnell 60 Gew.-Teile Katalysator A eingerührt. Das Gemisch erwärmt sich, eofort und verfestigt sich nach wenigen Minuten unter leichten Aufblähen zu einer spröden Masse. Der Rest-Isocyanatgehalt entspricht 34 % der ursprünglich in 4,4'-Diisocyanato-diphenylmethan enthaltenen Isocyanatgruppen.60 parts by weight of catalyst A are quickly stirred into 1000 parts by weight of 4.4 l -diisocyanatodiphenylmethane at room temperature. The mixture heats up immediately and solidifies after a few minutes with slight expansion to a brittle mass. The residual isocyanate content corresponds to 34 % of the isocyanate groups originally contained in 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane.
Isocyanurat-Bands: 1410 cmIsocyanurate bands: 1410 cm
Isoeyanurat-Oarbonyl-Bande: 1710 cmIsoeyanurate-carbonyl band: 1710 cm
Isocyanat-Bande: 2260 cm~Isocyanate band: 2260 cm ~
In 1000 Gew.-Teile 2,4-Diisocyanato-toluol werden bei Raumtemperatur schnell 60 Gew.-Teile Katalysator A eingerührt. Die Reaktion verläuft wie in Beispiel 8 beschrieben. Der Rest-Isocyanat-Gehalt entspricht 35 $> der ursprünglich in 2,4-Diisocyanato-toluol enthaltenen NCO-Gruppen.60 parts by weight of catalyst A are quickly stirred into 1000 parts by weight of 2,4-diisocyanatotoluene at room temperature. The reaction proceeds as described in Example 8. The residual isocyanate content corresponds to 35 $> of the NCO groups originally contained in 2,4-diisocyanatotoluene.
_·ι Isocyanurat-Bande: ' 1410 cm_ · Ι Isocyanurate band: 1410 cm
_-] Isocyanurat-Garbonyl-Bande: 1710 cm_-] Isocyanurate-carbonyl band: 1710 cm
Isocyanat-Bande: 2260 cmIsocyanate band: 2260 cm
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 dargestellten polymeren Is ocyanats werden in 300 Gew.-Teilen wäßriger Ammoniaklösung aufgeschlämmt und 6 Stunden gerührt. Gewichtszunahme nach Absaugen und Trocknen: 10 $.100 parts by weight of the polymeric isocyanate shown in Example 1 are suspended in 300 parts by weight of aqueous ammonia solution and stirred for 6 hours. Weight gain after suction and drying: $ 10.
Le A 12 091 - 11 - Le A 12 091 - 11 -
BAD OTOINALBAD OTOINAL
100 Gewr-Teile des in Beispiel 1 dargestellten polymeren Isocyanats werden in 150 Gew.-Teile Chloroform aufgeschlämmt, mit 30 Gew.-Teilen n-Butylamin versetzt und 6 Stunden gerührt. Ge-. wichtszunähme nach Absaugen und Trocknen: 7 #.100 parts by weight of the polymeric isocyanate shown in Example 1 are suspended in 150 parts by weight of chloroform, treated with 30 parts by weight of n-butylamine and stirred for 6 hours. Ge. Weight gain after vacuuming and drying: 7 #.
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 dargestellten polymeren Iso~ cyanats werden in 150 Gew.-Teilen Äther suspendiert, mit 30 Gew.-Teilen n-Dodecylamin versetzt und 6 Stunden gerührt. Gewichtszunahme nach Absaugen und Trocknen: 25 #.100 parts by weight of the polymeric Iso ~ shown in Example 1 cyanate are suspended in 150 parts by weight of ether, with 30 Parts by weight of n-dodecylamine are added and the mixture is stirred for 6 hours. Weight gain after vacuuming and drying: 25 #.
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 dargestellten polymeren Isocyanats werden in 150 Gew.-Teilen Chloroform suspendiert, mit 20 Gew.-Teilen Hexamethylendiamin versetzt und 6 Stunden gerührt. Gewichtszunahme nach Absaugen und Trocknen: 20 $, 100 parts by weight of the polymeric isocyanate shown in Example 1 are suspended in 150 parts by weight of chloroform, 20 parts by weight of hexamethylenediamine are added and the mixture is stirred for 6 hours. Weight gain after vacuuming and drying: $ 20,
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 dargestellten polymeren Isocyanats werden in 150 Gew.-Teilen Äther suspendiert, mit 20 Gew.-Teilen Anilin versetzt und 6 Stunden gerührt. Gewichtszunahme nach Absaugen und Trocknen: 5 /».100 parts by weight of the polymeric isocyanate shown in Example 1 are suspended in 150 parts by weight of ether, treated with 20 parts by weight of aniline and stirred for 6 hours. Weight gain after vacuuming and drying: 5 / ».
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 dargestellten polymeren Isocyanate werden 150 Gew.-Teilen Wasser aufgeschlämmt, mit 50 Gew.-Teilen Methylaminlösung (40 fiig in Wasser) versetzt und100 parts by weight of the polymeric isocyanate shown in Example 1 are suspended in 150 parts by weight of water, mixed with 50 parts by weight of methylamine solution (40 parts in water) and
4 Stunden gerührt. Gewichtszunahme nach Absaugen und Trocknen:Stirred for 4 hours. Weight gain after vacuuming and drying:
Le A 12 091 - 12 - Le A 12 091 - 12 -
10981 1/201810981 1/2018
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