DE19924770A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen aus Polysacchariden und deren Verwendung für die Herstellung von PUR-Schäumen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen aus Polysacchariden und deren Verwendung für die Herstellung von PUR-SchäumenInfo
- Publication number
- DE19924770A1 DE19924770A1 DE19924770A DE19924770A DE19924770A1 DE 19924770 A1 DE19924770 A1 DE 19924770A1 DE 19924770 A DE19924770 A DE 19924770A DE 19924770 A DE19924770 A DE 19924770A DE 19924770 A1 DE19924770 A1 DE 19924770A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- preparation
- polyether polyols
- polysaccharides
- starch
- polyetherpolyols
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
- C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
- C08G65/26—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
- C08G65/2603—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen
- C08G65/2606—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen containing hydroxyl groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B31/00—Preparation of derivatives of starch
- C08B31/08—Ethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/48—Polyethers
- C08G18/487—Polyethers containing cyclic groups
- C08G18/4883—Polyethers containing cyclic groups containing cyclic groups having at least one oxygen atom in the ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L71/00—Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L71/02—Polyalkylene oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2101/00—Manufacture of cellular products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2110/00—Foam properties
- C08G2110/0041—Foam properties having specified density
- C08G2110/005—< 50kg/m3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2110/00—Foam properties
- C08G2110/0083—Foam properties prepared using water as the sole blowing agent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen mit OH-Zahlen zwischen 250 bis 500 durch Anlagerung von Alkylenoxiden an Polysaccharide sowie ihre Verwendung zur Herstellung von PUR-Schäumen. Das Verfahren arbeitet in Gegenwart vorzugsweise alkalischer Katalysatoren, wobei das in einem vorgelagertem Reaktionsschritt mit Phosphoroxychlorid umgesetzte Polysaccharid mit der Gesamtmenge der benötigten C¶3¶-/C¶4¶-Alkylenoxidmenge, vorzugsweise Propylenoxid, oder einem Propylenoxid-Ethylenoxid-Gemisch, bei dem der Ethylenoxidgehalt 10 bis 60 Gew.-% bezogen auf den Gesamtalkylenoxidgehalt beträgt, umgesetzt wird, die Alkoxylierung bei einer Temperatur von 60 DEG bis 100 DEG C durchgeführt wird und die gewonnenen Polyetherpolyole direkt mit Diisocyanaten ohne Zusatz von Katalysatoren zu PUR-Schäumen verarbeitet werden können.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyetherpoly
olen mit OH-Zahlen zwischen 250 bis 500 durch Anlagerung von Alkylenoxiden an
Polysaccharide sowie ihre Verwendung zur Herstellung von PUR-Schäumen.
Polyurethane werden als Weich- oder Hartschäume in der Möbelindustrie, im Bau
wesen, zur Isolierung, im Verpackungsbereich oder im Automobilbau verwendet. Die
Herstellung von PUR-Schäumen erfolgt aus Diisocyanaten, Polyolen und verschie
denen Hilfsstoffen. Unter dem Gesichtspunkt, Werkstoffkreisläufe CO2-neutral zu
schließen, d. h., bei der Synthese von Polyurethanen nachwachsende Rohstoffe zu
verwenden, wächst in den letzten Jahren das Interesse an Polyetherpolyolen, die
schon seit langem bekannt sind und auf der Basis solcher mehrfunktionellen, kurz
kettigen Polyole, wie z. B. Glycerol, Sorbitol, Glucose oder Saccharose hergestellt
werden. Diese werden mit Ethylen- oder Propylenoxid, meist in Gegenwart alkali
scher Katalysatoren zu Polyetherpolyolen hoher Funktionalität mit Hydroxylzahlen
zwischen 400 und 1000 umgesetzt.
Durch Umsetzung von Polyetherpolyolen mit Diisocyanaten lassen sich die unter
schiedlichsten PUR-Systeme herstellen (KUNSTSTOFF-HANDBUCH Band VII, Po
lyurethane, Carl Hanser Verlag München, 1993).
Als Verschäumungsmittel im PUR-Schaumbereich werden Kohlenwasserstoffe wie
Pentane, Freone oder Kohlendioxid verwendet. Die Verwendung von Freonen ist
stark rückläufig bzw. für bestimmte Einsatzgebiete dürfen FCKW überhaupt nicht
mehr verwendet werden. (Kunststoffe 85 (1996) 12 S. 2146-2148; Kunststoffe 86
(1996) 2 S. 230-235). Im Trend zeichnet sich die Verwendung von Kohlendioxid in
Kombination mit Wasser für die Herstellung von PUR-Schaumstoffen ab. Die Zufüh
rung des Kohlendioxid kann direkt zum reagierenden System erfolgen oder wird
durch die Bildung des Blähmittels während der Reaktion erzeugt. (Kunststoffe 81
(1991) 7 S. 622-625; Kunststoffe 84 (1994) 6 S. 763-764).
Schon seit 1948 ist es bekannt, daß wäßrige, alkalische Saccharose-Lösungen mit
Ethylenoxid zu den entsprechenden Hydroxyalkylethern umgesetzt werden können.
Auf dieser Reaktion basieren verschiedene Verfahren zur Herstellung polyalkoxy
lierter Saccharose, bei denen Saccharose mit Alkylenoxiden in Gegenwart von
Wasser und alkalischer Katalysatoren umgesetzt wird (US-Patentschriften 3 055 085
und 3 153 002 bzw. DE 14 43 026).
An Stelle einer Saccharose-Lösung wird in der US-PS 6 607 29 die Verwendung ei
nes wäßrigen Gemisches aus Glycerol und Methylglycosid als Rohstoff zur Ethoxy
lierung beschrieben.
Die nach der DE 14 43 026 durch Umsetzung von 1 Mol Saccharose mit 10 bis
25 Mol Propylenoxid hergestellten Produkte liefern PUR-Schäume mit einem hohen
Prozentsatz geschlossener Zellen und einer vergleichsweise höheren Druckfestig
keit.
Die vorgeschlagenen Produktionsverfahren waren jedoch mit einer Reihe techni
scher Probleme behaftet, die sich aus der Bildung bifunktioneller, linearer Neben
produkte der Reaktion der Alkylenoxide mit dem vorhandenen Wasser ergaben, so
daß in der DE 30 12 001 ein Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen aus
einem Gemisch von 20-80% Saccharose und 80-20% eines anderen niedermole
kularen Polyols und Alkylenoxiden beschrieben wird, welches die geschilderten
Nachteile nicht aufweist.
Um die Bildung solcher Nebenprodukte zu umgehen, beschreibt die US-Patentschrift
2 652 394 beispielsweise die Verwendung von Xylen als Lösungsmittel, die DE-PS
14 13 022 einen mehrstufigen Alkoxylierungsprozeß oder die US-PS 2 990 376 und
die DE 12 85 741 den Zusätze von Glycerol.
Polyetherpolyole, die zur Herstellung flammfester PUR-Schäume geeignet sind,
können ebenfalls aus Glucose hergestellt werden. Dazu wird diese entweder vor der
Oxalkylierung mit Phosphorsäure behandelt (RO 85 852) oder in Gegenwart von
Phosphorsäure alkoxyliert (JP 48 039 839).
Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von Polyetherpolyolen besteht darin, Stärke
als Rohstoff für eine Hydrolyse- oder Glucosidierungsreaktion mit ein- oder mehr
funktionellen Alkoholen zu verwenden und im Anschluß daran die entstandenen
Glycosid-Gemische mit Alkylenoxiden zu verethern. Die Hydrolyse der Stärke kann
dabei beispielsweise unter Verwendung von Phosphorsäure erfolgen (FR 1 530 856
und US-PS 3 457 178).
Geeignete Alkohole für die Glucosidierungsreaktion sind Glycerol, Ethylenglycole
oder Methanol. Glycerol wird zusammen mit Stärke und BF3-Et2O als Katalysator
erhitzt und das erhaltene Produkt entweder sofort (FR 1 471 884) oder nach einer
Behandlung mit Phosphorsäure (NL 6 606 815) mit Propylenoxid umgesetzt. Nach
der Lehre des FR 1471 884 wird der zur Herstellung von PUR-Schäumen verwend
bare Polyetherpolyol mit einer OH-Zahl von 494 erst nach mehreren Folgereaktio
nen erhalten. Dazu muß weitere Stärke zugesetzt und in Gegenwart von BF3-Et2O
bei Temperaturen zwischen 140 und 100°C hydrolysiert werden. Bei beiden Verfah
ren entstehen erhebliche Mengen an flüchtigen Verbindungen, welche mittels Va
kuum und bei Temperaturen von 100°C entfernt werden müssen.
Ein kontinuierliches Verfahren zur Glucosidierung von Stärke mit Ethylenglykol im
Extruder bei Temperaturen zwischen 180-200°C und unter Verwendung von
p-Toluensulfonsäure oder BF3-Et2O als Katalysator wird in der US-PS 3 346 558 be
schrieben. Die auf diesem Wege erhaltenen Polyglucoside mit z. B. einer OH-Zahl
von 1066 sind nur in Verbindung mit anderen Polyolen zur Herstellung von PUR-
Schäumen geeignet Ethylenglycol im Gemisch mit Chlorbenzylalkohol wird in
JP 48 026 959 zur Behandlung von Stärke vor der Propoxylierung verwendet.
α-Methylglycosid-Gemische, die durch Glucosidierung von Stärke mit Methanol oder
mehrfunktionellen Alkoholen, wie z. B. Ethylenglycol, bei 115-125°C unter Verwen
dung saurer Katalysatoren, wie z. B. Schwefelsäure, zugänglich sind, können gemäß
US-PS 4 359 573 und US-PS 4 342 864 nach Neutralisation, einer gezielten Ab
mischung mit Diethanolamin und Entfernung des überschüssigen Alkohols, mit Pro
pylenoxid zu Polyetherpolyolen umgesetzt werden.
Weitere geeignete Alkohole zur Glucosidierung von Stärke sind Ethylenglycolmo
nomethylether (US-PS 3 721 665) oder Phenol (JP 7 329 400).
Da bekanntermaßen die Funktionalität der Polyether wesentlich die Struktur des ge
bildeten PUR-Schaumes beeinflußt, bestand die Aufgabe darin, geeignete Polyether
für starre Schäume direkt unter Verwendung von Stärke herzustellen. Dies beson
ders deshalb, da die Veretherung von kornförmiger Stärke mit Alkylenoxiden eine
allgemein bekannte Art der Stärkemodifizierung darstellt und seit den 50er Jahren
(US-PS 2 516 633) von der Stärkeindustrie kommerziell durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung von Hydroxypropylstärken werden beispielsweise in R. L.
Whistler, Methodes in Carbohydrate Chemistry, Academic Press, New York and
London, Vol. IV, Seiten 304 bis 312 (1964), in Anon, Starch Prod. Technol. Seiten
481 bis 542 (1976) oder in O. B. Wurzburg, Modified Starches: Properties and Uses,
CRC Press, Boca Raton Florida, Seiten 89-96 (1986) beschrieben.
Die Propoxylierung kann dabei in einer 40-45%igen wäßrigen alkalischen Suspen
sion durchgeführt werden (z. B. US-PS 1 876 920, US-PS 2 516 634, US-
PS 3 033 853). Zur Verhinderung der Stärkeverkleisterung werden meist Natrium
sulfat oder Natriumchlorid (US-PS 2 516 634, US-PS 3 378 546, US-PS 3 422 088,
US-PS 3 577 407, EP 0 313 298) zugesetzt, oder es wird, wie in DE 21 09 015 be
schrieben, mit einer separat vorgelagerten katalytischen Aktivierung der Stärke in
Gegenwart von Natriumchlorid gearbeitet.
Varianten dieses Verfahrens benutzen wäßrige Lösungen kurzkettiger Alkohole, wie
zum Beispiel Methanol (JP 57 030 701) oder Ethanol (EP 0109 776). Die genannten
Alkohole können auch in unverdünnter Form als Lösungsmittel dienen (US-PS 2 845 417)
oder andere Alkohole, wie z. B. iso-Propanol (US-PS 3 505 110,
RO 81 921) verwendet werden. Der Nachteil der Verwendung kurzkettiger Alkohole,
der darin besteht, daß verstärkt weitere Nebenprodukte gebildet werden, kann
durch Verwendung von Propylenoxid als Lösungsmittel vermieden werden
(DE 31 41 499).
Propoxylierungsverfahren, bei denen auf ein Lösungsmittel verzichtet wird, sind in
der DE 19 00 174, EP 0 333 292 oder DE 29 00 073 beschrieben.
Die Alkoxylierungen in wäßrigen Systemen werden dabei bei Temperaturen zwi
schen 40-80°C durchgeführt oder wenn ohne Lösungsmittel gearbeitet wird, bei bis
zu 95°C. In jedem Fall muß unterhalb der Verkleisterungstemperatur umgesetzt
werden, wenn filtrierbare Produkte erhalten werden sollen. Die Reaktionszeiten die
ser Verfahrensvarianten sind abhängig von dem gewünschten Alkoxylierungsgrad
und können bis zu 40 Stunden betragen. Sie liegen für Produkte mit niedrigen Sub
stitutionsgraden im Durchschnitt bei 8-12 Stunden.
Ebenfalls in der Literatur beschrieben sind die Hydrolyseprodukte von Hydroxypro
pylstärken. Produkte mit PO-Gehalten zwischen 9-15% sind beispielsweise nach
EP 0 500 869 als kalorienarme Substitute für Zucker geeignet. Zur Erzielung einer
optimalen Verteilung der Glucose-Einheiten sind dabei spezielle Hydrolysebedin
gungen einzuhalten.
Die nach den obengenannten einfachen Syntheseverfahren hergestellten Stärkealk
oxylate führen zu pulverförmigen Produkten, die Alkylenoxidgehalte von maximal
25% aufweisen. Auf Grund des zu geringen Alkylenoxidanteils sind diese Produkte
und deren Hydrolysate bzw. daraus hergestellte Glucoside nicht als Polyole für
PUR-Schäume geeignet und werden deshalb in der Regel auf dem Nahrungsmittel
sektor verwendet.
Da die Herstellung von Produkten mit Alkylenoxid-Gehalten für den Bereich der
PUR-Polyetherpolyole nach diesen Verfahren extrem lange Reaktionszeiten erfor
dern würde, gibt es nur wenige Patente, welche Verfahren zur direkten Alkoxylierung
von Stärke und die Verwendung der erhaltenen Polyetherpolyole oder deren Hydro
lyseprodukte zur Herstellung von PUR-Schäumen beschreiben. Dabei wird die Stär
ke immer, wie aus der Synthese niedrig propoxylierter Produkte bekannt, in einem
Reaktionsmedium suspendiert. Als Reaktionsmedium kommen bei diesen Verfahren
jedoch nur inerte Lösungsmittel in Frage, um unerwünschte Nebenreaktionen aus
zuschließen. Zur Verkürzung der Reaktionszeit wird dabei meist auf sogenannte
Quellstärken zurückgegriffen.
Ausgehend von propoxylierter Stärke beschreibt die US-PS 3 957 702 ein Verfahren
zur Herstellung von flammfesten oder selbstverlöschenden PUR-Schäumen. Die
propoxylierte Stärke muß dazu phosphoryliert und unteroptimalen Bedingungen hy
drolysiert werden. Die flammfesten Schäume werden allerdings unter Verwendung
von Fluorkohlenwasserstoffen als Treibmittel erhalten.
Das Verfahren der DD 216 247 verwendet zur Herstellung von Polyethern hoher
Funktionalität ein nicht näher beschriebenes, säurekatalysiertes 1,3-Butandiol-Kon
densationprodukt als Reaktionsmedium bei der Veretherung von Stärke mit Propy
lenoxid in Gegenwart von KOH. Der erhaltenen Polyetherpolyol besitzt eine OH-Zahl
von 500.
In der US-PS 4 585 858 wird die Umsetzung von Stärke oder Stärkemischungen mit
Alkylenoxiden zu Polyetherpolyolen vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 100-175°C,
Drücken von 4-7 at und unter Verwendung von KOH als Katalysator be
schrieben. Die so hergestellten Polyetherpolyole oder deren Hydrolyseprodukte
können nach der Abtrennung von bifunktionellen Nebenprodukten, beispielsweise
durch Dialyse, zur Herstellung von PUR-Hartschaum verwendet werden. Ein Nach
teil des Verfahrens besteht allerdings darin, daß für die Herstellung der gewünsch
ten Polyether in fast allen Fällen Quellstärke verwendet werden muß. Diese ist teu
rer als native Stärke oder muß in einem energieintensiven Verfahren, durch Kochen
einer Stärkelösung mit anschließendem Trocknungs- und Aufarbeitungsprozeß, her
gestellt werden.
Nachteilig ist überdies die Verwendung von Xylen als Reaktionsmedium, welches
zur erneuten Verwendung mit erheblichem Aufwand aufgearbeitet werden muß, oder
die Propoxylierung muß in Gegenwart von Glycerol, 2-Aminoethanol oder anderen
Polyhydroxyverbindungen durchgeführt werden, welches das Verfahren verteuert.
Das Ziel der Erfindung bestand nun darin, ausgehend von Stärke Polyetherpolyole
für starre PUR-Schäume herzustellen, die auf Grund ihrer hohen Funktionalität gute
Verarbeitungseigenschaften aufweisen und billig sind.
Es bestand daher die Aufgabe, Polyetherpolyole mit Hydroxylzahlen zwischen 250
und 500 durch direkte Umsetzung von Stärke mit C2- bis C4-Alkytenoxiden ohne
Verwendung störender Lösungsmittel und unterhalb der Verkleisterungstemperatur
in kurzen Reaktionszeiten bei gleichzeitiger Verringerung der Anteile an bifunktio
nellen Nebenprodukten herzustellen. Der gewonnene Polyetheralkohol muß klar
sein und sich in einer gleichmäßigen Reaktion mit Diisocyanaten umsetzen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stärke in einem vor
gelagerten Reaktionsschritt mit Phosphoroxychlorid umgesetzt und anschließend
zusammen mit der Gesamtmenge des benötigten C3-/C4-Alkylenoxides oder eines
Propylenoxid-Ethylenoxid-Gemisches in Gegenwart eines vorzugsweise alkalischen
Katalysators zur Reaktion gebracht wird.
Die Umsetzung von Stärke mit dem C3-/C4-Alkylenoxid, vorzugsweise Propylenoxid,
in Gegenwart alkalischer Katalysatoren unterhalb der Verkleisterungstemperatur
ohne Verwendung störender Lösungsmittel verläuft auf Grund des körnigen Cha
rakter der Stärke sehr langsam. Die Reaktionszeiten lassen sich wesentlich verkür
zen, wenn ein Propylenoxid-Ethylenoxid-Gemisch mit einem Ethylenoxidgehalt von
10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtalky
lenoxidmenge angewendet wird. Die erhaltenen Polyether sind klare, helle hochvis
kose Massen, die im Anschluß daran in Gegenwart von Säuren hydrolysiert oder mit
Methanol umgesetzt werden müssen. Überraschenderweise wurde nun gefunden,
daß bei der Umsetzung mit Alkylenoxiden flüssige, zur Herstellung von PUR-
Schäumen geeignete Polyetherpolyole erhalten werden, wenn die eingesetzte Stär
ke zuvor mit Phosphoroxychlorid umgesetzt wird. Die auf diese Art und Weise her
gestellten Stärkeprodukte weisen Phosphorgehalte von 0,1 bis 2,0 Gew.-%, vor
zugsweise 0,2 bis 0,5 Gew.- %, bezogen auf das zu erzeugende Polyetherpolyol
auf.
Als Polysaccharide können alle nativen Stärken unabhängig von ihrem Verhältnis
von Amylose- und Amylopektingehalt eingesetzt werden.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die aus diesen Stärkeprodukten
durch Alkoxylierung hergestellten Polyetherpolyole mit Viskositäten zwischen 100
bis 400 mm2/s anfallen und somit direkt zur Herstellung von PUR-Schäumen geeig
net sind.
Die nach diesem Verfahrensprinzip hergestellten Polyetherpolyole lassen sich unein
geschränkt in Gegenwart von Katalysatoren, Aktivatoren, Schaumstabilisatoren und
anderen Zusatzstoffen mit Diisocyanaten umsetzen, und es können PUR-Schaumstoffe
mit unterschiedlichen Dichten gewonnen werden. Das für die Herstellung des Schau
mes notwendige Blähmittel CO2 wird allein durch die Verschäumungsreaktion selbst
erzeugt.
Das Katalysator-Aktivator-System setzt sich in der Regel aus zwei Komponenten
zusammen. Die erste Komponente (Katalysator) besteht meistens aus einem tertiären
Amin und katalysiert die Reaktion von Wasser mit dem Isocyanat. Die zweite Kompo
nente (Aktivator) besteht meistens aus einer metallorganischen Verbindung, bevorzugt
werden zinnorganische Verbindungen. Sie wirken beschleunigend auf die Isocyanat
umsetzungen, insbesondere die Umsetzung der Polyole (OH-Gruppen) mit den Isocya
naten.
Überraschend wurde festgestellt, daß bei der Herstellung von PUR-Schäumen aus
Polyetherpolyolen, welche nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt
wurden, keine zusätzlichen Katalysatoren und Aktivatoren benötigt werden. Durch
die in Gegenwart von Phosphoroxychlorid durchgeführte Ausgangsreaktion erfolgte
offensichtlich eine Vorkatalysierung für die spätere Verschäumungsreaktion bei Her
stellung von PUR-Hartschäumen.
Anhand der Tabelle 1 ist festzustellen, daß bei dem mit Phosphoroxichlorid herge
stellten Produkt überhaupt kein Katalysator oder Aktivator für die Verschäumungs
reaktion nötig ist. Trotzdem ist die Reaktivität dieser Polyetherpolyol-Komponente
am höchsten, was aus den deutlich reduzierten Reaktivitätsparametern Tack-Free
Time, Cup Time und Steigzeit hervorgeht.
Die Erfindung soll an folgenden Beispielen erläutert werden:
In einer dem Stand der Technik entsprechenden Druckautoklav-Apparatur werden
81 g nativer Stärke vorgelegt. Die Apparatur wird mehrfach mit Stickstoff gespült und
im nachhinein mit dem in Tabelle 2 aufgeführten Gemisch an Alkylenoxiden, 1,62 g
NaOH in Form einer 50%igen wäßrigen Lösung beschickt sowie ein Stickstoffüber
druck von 0,5 bar eingestellt. Anschließend wird unter ständigem Rühren das Reak
tionsgemisch auf eine Temperatur von 70-90°C erwärmt und solange gerührt, bis
der Druck im Autoklav auf den vorgegebenen Stickstoffdruck abgefallen ist. Nach
Entfernung des unumgesetzten Alkylenoxids mittels Vakuum wird das hochviskose
Produkt dem Autoklav entnommen.
Tabelle 2 zeigt eine Auswahl durchgeführter Alkoxylierungen auf der Basis unter
schiedlicher Ausgangsstärken bzw. -produkte unter den angegebenen Bedingungen.
In einem Glasautoklaven werden 162 g Stärke in 800 ml Hexan aufgenommen,
1,62 g bis 16,2 g Phosphoroxychlorid zugegeben und unter Rühren auf 40°C erhitzt.
Nach einer Reaktionszeit von 4 Stunden bei einer Temperatur von 40°C wird das
Stärkeprodukt durch Filtration abgetrennt, getrocknet und es werden die Säurezahl
und der Wassergehalt bestimmt.
In einer dem Stand der Technik entsprechenden Druckautoklav-Apparatur werden
162 g Stärkeprodukt aus Beispiel 7 vorgelegt. Die Apparatur wird mehrfach mit
Stickstoff gespült und im nachhinein mit dem in Tabelle 3 aufgeführten Gemisch an
Alkylenoxiden, 3,24 g NaOH in Form einer 50%igen wäßrigen Lösung beschickt
sowie ein Stickstoffüberdruck von 0,5 bar eingestellt. Anschließend wird unter stän
digem Rühren das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur von 70-90°C erwärmt
und solange gerührt, bis der Druck im Autoklaven auf den vorgegebenen Stickstoff
druck abgefallen ist. Nach Entfernung des unumgesetzten Alkylenoxids mittels Va
kuum wird der Polyetherpolyol dem Autoklav entnommen.
Tabelle 3 zeigt eine Auswahl durchgeführter Alkoxylierungen auf der Basis unter
schiedlicher Ausgangsstärken bzw. -produkte unter den angegebenen Bedingungen.
MDI: Funktionalität 2,8 und NCO-Gehalt 31,1 Ma-.%
Polyetherpolyol PE1: OH-Zahl = 412 mg KOH/g, Alkalizahl = 0,7 mg KOH/g, Wassergehalt: 0,49%
Polyetherpolyol PE1: OH-Zahl = 412 mg KOH/g, Alkalizahl = 0,7 mg KOH/g, Wassergehalt: 0,49%
MDI: Funktionalität 2,8 und NCO-Gehalt 31,1 Ma.-%
Polyetherpolyol PE2: OH-Zahl = 414 mg KOH/g, Säurezahl = 0,9 mg KOH/g, Wassergehalt: 0,4%
Polyetherpolyol PE2: OH-Zahl = 414 mg KOH/g, Säurezahl = 0,9 mg KOH/g, Wassergehalt: 0,4%
MDI: Funktionalität 2,8 und NCO-Gehalt 31,1 Ma.-%
Polyetherpolyot PE3: OH-Zahl = 415 mg KOH/g, Säurezahl = 3,31 mg KOH/g,
Wassergehalt: 0,12%
Polyetherpolyol PE4: OH-Zahl = 406 mg KOH/g, Säurezahl = 2,2 mg KOH/g,
Wassergehalt: 0,04%
Polyetherpolyot PE3: OH-Zahl = 415 mg KOH/g, Säurezahl = 3,31 mg KOH/g,
Wassergehalt: 0,12%
Polyetherpolyol PE4: OH-Zahl = 406 mg KOH/g, Säurezahl = 2,2 mg KOH/g,
Wassergehalt: 0,04%
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen mit OH-Zahlen zwischen 250 bis
500 durch Anlagerung von C2- bis C4-Alkylenoxiden an Polysaccharide in Gegen
wart vorzugsweise alkalischer Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß das in
einem vorgelagerten Reaktionsschritt mit Phosphoroxychlorid umgesetzte Poly
saccharid anschließend mit der Gesamtmenge der benötigten C3-/C4-Alkylen
oxidmenge oder einem Propylenoxid-Ethylenoxid-Gemisch, bei dem der Ethylen
oxidgehalt 10 bis 60 Gew.-% bezogen auf den Geasmtalkylenoxidgehalt beträgt,
umgesetzt wird, die Alkoxylierung bei einer Temperatur von 60° bis 100°C
durchgeführt wird und daß die gewonnenen Polyetherpolyole direkt mit Diisocya
naten ohne Zusatz von Katalysatoren zu PUR-Schäumen verarbeitet werden.
2. Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die C3-/C4-Komponente vorzugsweise Propylenoxid ist.
3. Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ethylenoxidgehalt 25 bis 40 Gew.-% bezogen
auf den Gesamtalkenoxidgehalt beträgt.
4. Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Alkoxylierung bei 70° bis 90°C erfolgt.
5. Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die hergestellten Stärkeprodukte Phosphorgehalte
von 0,1 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 Gew.- %, bezogen auf das zu
erzeugende Polyetherpolyol, aufweisen.
6. Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß als Polysaccharid native Stärke unabhängig von ih
rem Verhältnis von Amylose- und Amylopektingehalt eingesetzt wird.
7. Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Alkoxylierungsreaktion in einem Knetreaktor
durchgeführt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924770A DE19924770A1 (de) | 1999-05-29 | 1999-05-29 | Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen aus Polysacchariden und deren Verwendung für die Herstellung von PUR-Schäumen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924770A DE19924770A1 (de) | 1999-05-29 | 1999-05-29 | Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen aus Polysacchariden und deren Verwendung für die Herstellung von PUR-Schäumen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19924770A1 true DE19924770A1 (de) | 2000-12-21 |
Family
ID=7909671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924770A Withdrawn DE19924770A1 (de) | 1999-05-29 | 1999-05-29 | Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen aus Polysacchariden und deren Verwendung für die Herstellung von PUR-Schäumen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19924770A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7862749B2 (en) | 2004-05-28 | 2011-01-04 | Albemarle Corporation | Flame retardant polyurethanes and additives therefor |
CN105085897A (zh) * | 2015-08-03 | 2015-11-25 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种磷基-淀粉阻燃型聚酯多元醇的合成方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3567661A (en) * | 1963-10-07 | 1971-03-02 | Wyandotte Chemicals Corp | Polyurethane products prepared from oxyalkylene condensates of cellulose and method of producing same |
US3674717A (en) * | 1965-05-21 | 1972-07-04 | Olin Corp | Polyurethane foams prepared from oxyethylated starch-phosphorus-containing polyethers |
EP0409549A2 (de) * | 1989-07-18 | 1991-01-23 | Noramco, Inc. | Verbessertes Chloren von Sucrose-6-Ester |
-
1999
- 1999-05-29 DE DE19924770A patent/DE19924770A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3567661A (en) * | 1963-10-07 | 1971-03-02 | Wyandotte Chemicals Corp | Polyurethane products prepared from oxyalkylene condensates of cellulose and method of producing same |
US3674717A (en) * | 1965-05-21 | 1972-07-04 | Olin Corp | Polyurethane foams prepared from oxyethylated starch-phosphorus-containing polyethers |
EP0409549A2 (de) * | 1989-07-18 | 1991-01-23 | Noramco, Inc. | Verbessertes Chloren von Sucrose-6-Ester |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
HCAPLUS Abstract, 1996:761348 zu JP 08259577 A2 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7862749B2 (en) | 2004-05-28 | 2011-01-04 | Albemarle Corporation | Flame retardant polyurethanes and additives therefor |
CN105085897A (zh) * | 2015-08-03 | 2015-11-25 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种磷基-淀粉阻燃型聚酯多元醇的合成方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60308685T2 (de) | Polyether polyole für die schaumstoff-herstellung | |
DE602005004821T2 (de) | Säurebehandlung eines Starterzuführungsstroms in einem Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyol mittels Katalyse durch DMC | |
EP0367002B1 (de) | Kohlensäureester von Polysacchariden und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
EP1924629B1 (de) | Verfahren zur herstellung von polyetheralkoholen | |
EP1206498A1 (de) | Verfahren zur herstellung von polyetherpolyolen | |
EP0037010B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen und deren Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von starren Polyurethanschaumstoffen | |
EP1100617B1 (de) | Doppelmetallcyanid-katalysatoren für die herstellung von polyetherpolyolen | |
EP1627882A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Alkylglycosiden | |
DE3141499A1 (de) | Verfahren zur herstellung von hydroxypropylstaerke | |
DE1295811B (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyoxyalkylaethern von Glycosiden abgebauter Staerke | |
EP0062784B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von flammwidrigen, Harnstoff- und Urethangruppen aufweisenden Leichtschaumstoffen | |
EP0638589B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Inulinderivaten | |
DE602005002950T2 (de) | Verfahren zur herstellung von polyetherpolyolen | |
DE19941242A1 (de) | Polyetheralkohole | |
EP0618251B1 (de) | Niedrigviskose, hochfunktionelle, helle Polyether und Saccharose-Basis | |
DE19924770A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen aus Polysacchariden und deren Verwendung für die Herstellung von PUR-Schäumen | |
DE19924771A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyetherpolyolen aus Polysaccariden und deren Verwendung für die Herstellung von PUR-Schäumen | |
DE19613990A1 (de) | Thermoplastischer Werkstoff bestehend aus aliphatischen Carbamidsäurederivaten von Polysacchariden und niedermolekularen Harnstoffderivaten sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung desselben | |
US3336291A (en) | Oxyalkylene condensates of cellulose useful in the preparation of urethanes | |
EP1175454B1 (de) | Verfahren zur herstellung von polyurethanen | |
DE3920621C2 (de) | ||
EP0644906B1 (de) | Verfahren zur herstellung von verbundkörpern | |
EP0166958B1 (de) | Modifizierte Polyethylenglykole | |
US3655590A (en) | Polyurethane foams prepared from starch-based polyether polyols | |
DE10237914A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyetherolen auf Basis von Oligo- und/oder Polysacchariden |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |