DE2017038A1 - Polyolzusammensetzung - Google Patents
PolyolzusammensetzungInfo
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Description
Mappe 22231 - Dr.K/H
ΙΟΙ GASE D.21813
BESCHREIBUHG
zur Patentanmeldung der
Firma 33IPERXAI OHBHICAL INDUSTRIES LIIfIISD, London S.V. 1 /
GEOSSBRIfABHIBH
betreffend:
"Polyolsueaaneneetzung"
Die Erfindung besieht eich, auf Polyolsussjtteneetsungen und ini
besondere auf PolyoleusanseneetBungeii, bei denen ea eioh ua
Alkylenoxydeddukte τοη ortho-Tolylendiaaintn bandelt·
Alkylenoxidaddukte τοη »eta-ToIylendla«inen, insbesondere τοη
2,4- und 2,6-foXylendiaeinen und τοη Gesiechen daraus, sind
bereits bekannt. In der britischen Patentsehrift 972 772 wird
ftnOO/1HQO4
BAD ORIGINAL
vorgeschlagen, Polyäther, die durch umalkylierung dieser
Diamine hergestellt worden sind, als Ausgangematerialien bei
der Herstellung von Polyurethanen zu verwenden. Diese Addukte ergeben Polyurethane mit attraktiven Eigenschaften. Wegen
ihrer hohen Viskositäten sind sie jedoch ungünstig zu handhaben.
Gemäß der Erfindung werden Polyolzusamnensetzungen vorgeschlagen,
die mindestens 10 (Jew.-# eines Polyols der Porael
(CH^)n
,<H0)a-H
(EO)^-H
(R0)d-H
(D
enthalten, worin R für ein Alkylenradikal Bit mindestens
2 Kohlenstoffatomen steht, η für KuIl oder 1 steht, und &,
b, c und d jeweils für eine ganze Zahl stehen, mit dar Einschränkung,
daß ihre Summe Bindest en β 5 beträgt.
Vorsugeweise enthält die Polyolsuaaiomensetsung mindesten»
25 Oew,-> eines Polyols der formel I«
Es wurde Uberraeohenderweie· gefunden, daß Folyole der Tormel I btträohtlioh geringere Viekositäten beeltsen al· die
entsprechenden Polyole, die eioh von ■•ta-Tolylendiaainei
ableiten, d.h. also Polyoltn Bit des gleiohen IIolekulargewioht. Veiterbin wurde gefunden, das die Polyole der forael I
gegenüber organischen Polyisooyanaten stärker reeJctioneflbig
aind ale die oxyalkylierten neta-Tolylendianine«
0098A2/ 1961
BAD ORIGINAL
Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Polyole
treten besonders bei denjenigen hervor, bei denen die Summe
aus a» b, ο und d zwischen 5 und 25 und insbesondere zwischen 5 und 10 liegt. Dieee Polyole sind besondere brauchbar bei
der Herstellung von harten Polyurethanachaumstoffen.
Die durch ä in Formel I dargestellten Alkylenradikale können
beispieleweise Äthylen-,1,2-Propylen- oder 1,2-Butylenradikale oder Gemische daraus sein. Torzugsweise sind oder
enthalten die Alkylenradikale 1,2-Propylenradikale. In
letzterem Fall können die 1,2-Propylenradikale gemeinsam
mit Äthylenradikalen derart vorliegen, daß eine willkürliche oder eine geordnete Verteilung der Oxypropylen- und
Oxyäthyleneinheiten In den Polyolen besteht.
Die erfindungsgemäßen PolyolBUsammensetzungen können dadurch
hergestellt werden, daß man eine Zusammensetzung, welche die gewünschte Menge eines ortho-Tolylendlamina enthält, mit
einer geeigneten Menge ein oder mehrerer Alkylenoxyde umsetzt«
Bei der Herstellung 4er Polyole kann man als ortho-Tolylendiaminedas 2,3-Tolylendiamin oder 3,4-Tolylendiamiü oder
eine Mischung daraue verwenden.
Besonders brauchbare Zusammensetzungen werden dadurch erhalten, daß man ein oder Mehrere Verbindungen, die mehrere
aktive Wasserstoff atome enthalten, von welohen Verbindungen mindestens 10 Gew.-Jt aus einea ortho-Tolylendiamin bestehen,
mit ein oder mehreren Alkylenoxyden uasetst, wobei die Menge
des Alkylepoxyde besogen auf die aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen ausreicht, ein Produkt zu bilden, we 1-ehes ein oxyalkyliertee Diamin enthält, das mindestens fünf
Oxyalkylenelnheiten je Diaminkern aufweist.
009842/1981
Vorzugsweise enthalten die aktiven Wasserstoff enthaltenden
Verbindungen mindestens 25 Gew.-# ortho-Tolylendiamin.
Alkylenoxide, die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen
Polyolzusammensetzungen verwendet werden können, sind z.B.
Äthylenoxyd, Propylenoxyd, Butylenoxyd sowie Gemische daraus.
Gewünschtenfalls kann das Alkylenoxyd in das Reaktionsgemisch in mehr als einer Stufe eingearbeitet werden, wobei
ein anderes Oxyd bei jeder Stufe verwendet wird. So kann man beispielsweise das ortho-Tolylendiamin mit Propylenoxyd
und Äthylenoxyd in einer solchen Reihenfolge umsetzen, daß ein Polyol erhalten wird, welches einen höheren Anteil
primäre Hydroxylgruppen enthält als wenn Propylenoxyd allein verwendet wird. Alternativ kann man das Diamin zunächst mit
Äthylenoxyd und dann mit Propylenoxyd umsetzen, wobei ein
Produkt erhalten wird, welches eine noch geringere Viskosität besitzt als ein entsprechendes Polyol, das durch Umsetzung des ortho-Tolylendiamins mit Propylenoxyd allein
hergestellt wird.
Die allgemeinen Bedingungen der Reaktion zwischen dem Alkylenoxyd und dem Diamin können solcher Art «ein, wie sie
im Stand der Technik der Reaktion von Alkylenoxyden mit
aktivem Wasserstoff enthaltenden Verbindungen beschrieben sind. So können Temperaturen von 50 bis 15O0C, vorzugeweiee
von 90 bis 12O0C, und Drücke bis zu 5,6 at verwendet wer
den. Basische Katalysatoren, wie z.B. Kaliuahydroxyd, können
mit Vorteil verwendet werden. Das Alkylenoxyd wird gewöhnlich in die Reaktionszone mit einer ausreichenden Geschwindigkeit
eingeführt, daß die gewünschte Temperatur und der gewünschte Druck aufrechterhalten werden. Die Menge
dee bei der Reaktion verwendeten Alkylenoxyd· «ollte ausrei
chen, daß ein Polyol gebildet wird, welche« das gewünschte Molekulargewicht aufweist, welches aue der Hydroxylzmhl
stimmt wird.
009842/1981
So kann ein Polyol der Pormel I, worin R Äthylen ist, eine
Hydroxylsah! bie zu ungefähr 650 aufweisen. Wenn E 1,2-Fropylen bedeutet, dann kann die Hydroxylzahl bis zu ungefähr 550 gehen. Bei der Verwendung der Hydrozylzahl zur Bestimmung, ob das Diamin im gewünschten Ausmaß oxyalkyliert
worden ist, nüssen auch andere aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindungen im Reaktionsgemische berücksichtigt werden,
Sin bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungegeffläßen Polyolzusammensetzungen wird dadurch ausgeführt.-, daß
man das ortho-Tolylendiamin mit 0,4 bis 2,4 Mol Alkylenoxyd je Mol Diamin in Abwesenheit eines Katalysators umsetzt. Ein alkaliβoher Katalysator, wie z.B. Kaliumhydroxyd,
wird dann in das Reaktionsgemisch eingeführt, das Reaktionagemiech wird entwässert, und weiteres Alkylenozyd wird zugesetzt, bis ein Polyol Bit dem gewünschten Molekulargewicht
erhalten worden ist» Polyole, die auf diese Weise hergestellt worden sind, sind weniger mit Nebenprodukten verunreinigt
als wenn der Katalysator au Beginn der Reaktion zugegeben wird, und ausserdem besitzen sie niedrigere Viskositäten als
Polyole, die dadurch hergestellt worden sind, daß man 1 Mol Alkylenozyd mit einem jedem der vier aktiven Wasserstoffatome Ik Diatain umsetzt, bevor man den Katalysator zugibt.
Bei der Durchführung der Reaktion mit dem Alkylenozyd kann man ein Lösungsmittel für das Tolylendiamin verwenden, aber
dies ist gewöhnlich nicht nötig.
Nach Beendigung der Reaktion kann das Polyol nötigenfalls vom Katalysator durch herkömmliche Verfahren befreit werden,
wie 8.B» durch Neutralisation mit einer Säure oder durch Behandlung mit Kohle oder mit natürlichen ode? synthetischen
absorbierenden Erden oder Mischungen daraus und anschliessende Filtration, 2e let oftmals vorteilhaft, ein Antiozyda-
INSPECTED
tionsiaittel in das Polyol während irgendeiner Stufe während
der Herstellung oder Reinigung einzuarbeiten. Oeeignete
Antioxydationsmittel sind eterisch gehinderte Phenole,
Gewünechtenfalls können die ortho-Solylend!amine in Porm
einer llisohung mit ein oder mehreren weiteren Verbindungen,
die mehrere aktive V'asserstoffatome enthalten,, wie z.B.
Polyamine oder Polyole, osyalkyliert werden* wobei diese
Gemische mindestens 10 Gewo-yo eines ortho—Rolylendiamins
enthalten* Geeignete Gemische sind sseB, Gemische aus 2^3*·
und/oder 3»4-Tolylendiainin mit 28Φ=>
und/oder S^S-folylen-» diamine
Andere Polyaiaing©i3±sch@ MSsss®n ziaeatslich sum ortho-Tolylendiaiiin
Polyamine ©Bt&alteoj, ü±e durch saure KondeasatioB
γόη Anilin und IPorü&Xdie&yd ©rhaltea woräea sind«--
Polyole,, die" in äem OsysilsjIieröagsreaktioQsgeiiiseli neben
den QrtfeQ-SoIylen.öianiraiaB irorliegea kößB@s§ sisä ^·Β» ."Tr±olef
wie Glycerinj, feiii©tkylolp2Opans ls29&«°ll®mMi;Tlol nnä
Triethanolamino
Die durch das erfindungsgeiiäße Terfebrea
siaä g©g©Btlber leocyan®t©sa stark
echriebsnen allgemeine» !©g'fateea siar ¥erwenäwng g®l«agea<,
So können die Polyolsusses©asetsi3ng®»,. gegebenenfalls in
Mischung nit anderen saoQOB©reis oder polymeren Polyolen»
mit organisclaen Poljlsocyasaten umgesetst werden, unü swar
nötigenfalle in Gegenwart anderer i-later.ialieB, wi@ ζ·Β·
Gaserzeugungsmittel nnä aniere übliche
V'egen ihrer hohen Reaktioasfähigkeit eignen eich die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen besonders für die Verwendung bei der Herstellung von geschäumten-Polyurethanen,
wobei Üblich© Techniken verwendet werden, wie z„Bo die-Tech»
009842/1981 0BlGINAL INSPECTED
nik, bei <jer vorher kein Vorpolymer hergestellt wird (One-Shot
Verfahren) oder die Technik, bei dem vorher zunächst
ein Vorpolymer angefertigt wird. Die üblichen Gaserzeugungsmittel, wie ZoB. Wasser und/oder fluorierte Kohlenwasserstoffe, können verwendet werden. Diejenigen Polyolzusammeneetsmn··»
gen, die verhältnismäßig hohe durchschnittliche Molekulargewicht©
und niedrige Hydroxylwerte besitzen, können bei der Herstellung
von flexiblen Schaumstoffen verwendet werden, wogegen diejenigen
Polyolzusammensetzungen, die höhere Hydroxylwerte
aufweisen, wie z.B. 200 bis 700 mg KOH/g,bei der Herstellung
von harten Schaumstoffen dienen können. Besonders geeignet für diesen Zweck sind PolyolzusammenSetzungen mit Hydroxy1-werten
im Bereich von 400 bis 600 mg KOH/g·
Es können die üblichen Tolylendiisocyanate'oder Diphenylmethand!isocyanate
in reiner oder roher Form bei den Polyurethanpro ζ essen verwendet werden, aber es können gegebenenfalls
auch andere organische Polyisocyanate zur Verwendung
gelangens Besonders geeignete sind die rohen Diphenylmethandiisoeyanatzusammensetzungen,
welche 30 bis 90 Gew.-#, vorzugsweise
40 bis 80 Gew.~?faf DiphenylmethaBd!isocyanate enthalten, wobei der Rest aus Polyisocyanaten mit einer Funktionalität
von mehr als zwei besteht. Solche Zusammensetzungen können durch Phosgenierung von rohea Diaminodlpbenylmethan
hergestellt werden« Geeignete Katalysatoren sind z*B.
die üblichen tertiären Amine und organischen Verbindungen
von lletallen, wie z.B. Zinn. In einigen Fällen wurde jedoch
gefunden, daß die Reaktionsfähigkeit der Polyolzusammen- .
Setzung gegenüber den Isocyanaten so stark ist, daß die
Verwendung von Katalysatoren mit einer hohen Aktivität nioht
nötig istο Oberflächenaktive Mittel, die verwendet werden
können, sind z.B0 Siloxan/Oxyelkylen-Mischpolyoere, dxyäthylierte
Alkylphenole, oxyäthylierte Fettalkohole und Blockmischpolymere von Äthylen- und Propylenoxyd.
009842/1981
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Alle Teile und Prosentangaben sind in Gewicht ausgedrückte
1200 Teile Tolylendiamin mit einem Gehalt von 98,6 </<>
ortho-Isomeren werden unter Stickstoff in einem gerührten rostfreien
Stahlreaktor geschmolzen. Propylenoxyd (570 Teile,
1 Hol/Hol Diamin) wird bei 100 bis 11O°C/2,1 at während
2 Stunden eingeführt und reagieren gelassen, bis der Druck
konstant bleibt- Kaliumhydroxyd (15 Teile in 15 Teilen Y.'asser) wird dann zugesetzt und Y'asser wird im Vakuum bei
100 bis 110°C/20 mm abdestilliert. Hierauf werden während 10 Stunden weitere 2950 Teile Propylenoxyd zugegeben und
reagieren gelassen, bis der Druck konstant bleibte Das Produkt wird dann wie vorher im Vakuum vom Wasser befreit und
der Katalysator wird durch Zusatz von 17 Teilen ISesigsäure
neutralisiert, wobei eich ein weiteres Abdestillieren im Vakuum anschließt,,
Das Produkt ($405 Teile) besitzt einen Hydroxy !wert. von
435 mg KOVg» einen Säurewert von 0*9 mg KOH/g und eine
Viskosität von 595 Poise bei 250C
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei Jedoch 742 Teile (1t3
Hol/Hol Diamin) Propylenoxyd vor der Katalysatorzugabe »ugesetzt
werden und 2578 Teile nach der Katalyeatorzugabe und
nach der Abdestillation im Vakuum zugesetzt werden« Das Produkt
(4240 Teile) besitzt einen Üydroxylwert von 438 rag
KOH/g, einen Säurewert von 0P3 mg KQH/g und eine Viskosität
von 698 Poise bei 250C
0098*2-/1981 BAD
Be i 8 ρ 1 e 1 3
Beispiel 2 wird wiederholt, wobei jedoch eine Mischung verwendet wird, die 51 S» ortho-Tolylendiamine, 39*2 fr 2,4-Tolylendiamin
und 9»8 fr 2,6-Tolylendiamin enthält. Das Produkt
besitzt einen Hydroxylwert von 470 mg KOH/g, einen
Säurewert von 0,4 mg KOH/g und eine Viskosität von 1210 Poise
bei 250C.
Bin Vergleichsversuch, bei dem technisches 2,4/2,6-Tolylendiamin
verwendet wird, das annähernd 3 9» ortho-Isomere enthält,
besitzt einen Hydroxylwert von 470 mg KOH/g, einen
Säurewert von 0,3 mg KOH/g und eine Viskosität von 2170
Poise bei 250C.
B e i s ρ i e 1
Eine Mischung aus TolylendlÄBinen (582 Seile), welohe 98,6>
ortbo-Ieooere enthält, und Triätbanolaein (1021 Teile) wird
unter Stickstoff geschmolzen, und eine lösung von Kaliumhydroxyd
(11,5 Teile, in 11,5 !Teilen V/asser) wird zugesetzt,
worauf die flüchtigen Bestandteile im Vakuum abdestilliert
werden. Propylenoxyd (2919 Teile) wird dann bei t00 bis
110°C/2,45 at während 9 3/4 Stunden zugegeben. Der Katalysator
wird mit Essigsäure (12 g) neutralisiert und das Produkt wird wie vorher aufgearbeitet. Die Ausbeute beträgt
4340 Teile. Das Produkt besitzt einen Hydroxylwert von 482 mg KOU/g, einen Säurewert von 0,3 mg KOI^/g und
eine Viskosität von 10,9 Poise bei 250C.
Bei einem Vergleicheversuch,bei dem technisches 2,4/2,6-
Tolylendiamln verwendet wird, besitzt einen Hydrozylwert
von 487 ng KOH/g, einen Säurewert von 0,2 mg ΚΟϊί/g unä
eine Vlekoeität von 23,5 Poiae bei 250C.
009842/1981
JO -
Beispiel 5
Harte Polyurethanachäiiine werden aus den in den Beispielen 2
bis 4 beschriebenen Polyolen hergestellt, wobei die in der Folge
angegebenen Ansätze verwendet werden:
' AB OPE?, G H
Polyol von Beisp.2 135 - - 135 - Polyol
von Beisp.5 - 135 -- - 135 Vergleichspolyol
von Beispiel 3 135 - 135 - ■ - .
Polyol von Beiep*4 - - -■-,■·. - 135 Yergleichspolyol
von Beispiel 4 - - --» -.« - 135
Rohes Diphenylraethan- .
diisocyanat 140 140 HO 200 200 200 210 210
Dibutyl-einn-dilawat | 0,5 | 0,5 | 30 | 0,15 | 0,15 | 0,15 | — | - |
1hrie-2-©hloräthyl- phosühat |
30 | 30 | 1,0 | 20 | 20 | 20 | ||
N,Ν-Dimethylcyclo- hexylamin |
1,0 | 1,0 | 1,0 | «α | ||||
Siloxan/Oxyalkylea- Ilischpolymer |
1,0 | 1,0 | 0,5 | 1,0. | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Wasser | 0,5 | 0,5 | 20 | - | - | - | 2,0 | 2,0 |
Trichlorofluoromethan | 20 | 20 | - . | 25 | 25 | 25 | 61,5 | 61,5 |
Glycerin | - | - | 10 | 10 | 10 | ·■ | ||
Pluronic L61 | ,m | 4 | 4 | |||||
oxypropyliertea
ätnanoiaffliQ
(Molekulargewicht 167) - - « - - - 15 15
0098 4 271901
BAD OBiülMAL
Die Komponenten der einzelnen Ansätze wurden in einem Becher
zusammengemischt. Bie relativen Reaktionsgeschwindigkeiten
können der folgenden Tabelle entnommen werden, in welcher di«
Steiggeschwinäigkeit der verschiedenen Schaumstoffgemisehe
angegeben sind.
A BODE PGH
Zeit, bis der Becher halb voll ist
(Sekunden) 12 15 22 23S5 31,5 42 16 22,5
(Sekunden) 12 15 22 23S5 31,5 42 16 22,5
Gresante Steigzeit
(Sekunden) 55. 61 75,5 99 123 123,572,5 80
Das in diesem Beispiel verwendete roh· Mphenylaethandiisocyanat
besitzt einen Isocyanatgruppengehalt von 29,2 i>
und enthält annähernd 55 ^ Dlisocyanatodiphecyliaethaniso-
00S842/1981
BAD ORIGINAL
Claims (1)
- P A I E H I Ä N S P E Ü O H E :1. Polyolzusammensetzung, welche mindestens 10 eines Polyols der FormelenthältP worin R für ein Alkylenradikal mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen steht, η für Null oder 1 steht, und a, b, c und d jeweils für eine ganze Zahlen stehen, wobei die Summe mindestens 5 beträgt.2. Folyolzusammensetssung nach Anspruch 1r dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus a, b, c und d zwischen 5 und 25 liegt»3* Folyolzusammensetzung nach Anspruch ^ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß R Äthylen oder 1,2-Propylen oder eine Mischung daraus darstellt.'4»/ Verfahren zur Herstellung einer Folyolzusammensetzung009842/1981nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine oder mehrere Verbindungen, die mehrere aktive Wasserstoffatome enthalten, wobei die Verbindungen zumindest su 10 (Jaw.-^ aus einem ortho-Tolylendiamin bestehen, mit einem oder mehreren Alkylenoxyden umsetzt, wobei die Hange des Alkylenoxide bezogen auf die aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen ausreicht, daß ein Produkt gebildet wird, welches ein oxyalkyliertes Diamin mit mindestens fünf Oxy« alkyleneinheiten je Diaminkern enthält» ·5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Alkylenoxyd Äthylenoxyd oder Propylenoxyd oder eine Mischung dieser Oxyde ist*6. Verwendung der Polyolzusanuneneetzungen nach Anspruch 1, zur Herstellung von ζeiligen oder nicht-3eiligen Polyurethanen.MTMTANWKn0*,IN« H FfHCW ΜΗ--«·.003842/1981 bad
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