DE2029293C3 - Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen Bayer AG, 5090 Leverkusen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen Bayer AG, 5090 LeverkusenInfo
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- C08J2483/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
Description
O3-„,Si(R')m— CH- N — C — O-eC„H2„— Oj5-Q
~ I I Ii
R" R'"
und durch Si—O—Si-Brücken damit verbundenen
weiteren Struktureinheiten der allgemeinen Formel
bestehen, wobei mindestens eine von tausend Struktureinheiten der erstegenannten Formel entspricht,
und in denen
R' einen gegebenenfalls halogen- oder cyansubstituierten
Ci-Ci0-Alkyl-, C4-Cio-Cycloalkyl-
oder C0- Qo-Arylrest,
R" ein Wasserstoffatom oder einen Methyl- oder Phenylrest,
R'" einen C-Qo-AIkyl-, C4-Ci0-'Jycloalkyl-,
C2-Cio-Alkenyl-, C7-Cio-Aralkyl-, Di-(Ci
-Cio-alkyl)amino-Ci -Cio-alkyl-,
Ce-Cio-Aryl- oder C7—Cio-Alkarylrest
Ce-Cio-Aryl- oder C7—Cio-Alkarylrest
Q einen gesättigten Ci — Ce-Alkylrest oder
Ce-Arylrest,
m 1 oder 2
η 2,3 oder 4 und
b eine ganze Zahl von 1 bis 200
darstellt, wobei diese Reste und Zahlenwerte an jeder Stelle einer Molekel unabhängig voneinander
sind.
Schaumstoffe mit den verschiedenartigsten physikalischen Eigenschaften werden nach dem Isocyanat-Polyadditionsverfahren
aus Verbindungen mit mehreren aktiven Wasserstoffatomen, insbesondere Hydroxyl- und/oder Carboxylgruppen enthaltenden
Verbindungen, und Polyisocyanaten, unter Mitverwendung von Wasser, Aktivatoren, Emulgatoren,
Schaumstabilisatoren und anderen Zusatzstoffen seit langem im technischen Maßstab hergestellt (R. Vieweg,
A. Höchtlen. Kunststoff-Handbuch, Bd. VII, Polyurethane,
C. Hanser-Verlag, München 1966). Es ist nach dieser Verfahrensweise möglich, bei geeigneter Wahl
der Komponenten sowohl elastische als auch starre Schaumstoffe bzw. alle zwischen diesen Gruppen
liegenden Varianten herzustellen.
Schaumstoffe auf Polyisocyanat-BasisSwrden vorzugsweise
durch Vermischen flüssiger Komponenten hergestellt, wobei man die miteinander umzusetzenden
Ausgangsmaterialien entweder gleichzeitig zusammenmischt oder aber zunächst aus einer Polyhydroxylverbindung,
wie Polyalkylenglykoläthern oder Hydroxylgruppen aufweisenden Polyestern, mit einem Oberschuß
an Polyisouyanat ein NCOGruppen enthaltendes
Voraddükt herstellt, weiches dann in eineiii zweiten
Arbeitsgang mit Wasser in den Schaumstoff überführt
wird.
Als Schaumstabilisatoren benutzt man dabei Zusatzmittel,
welche das »Verkochen« des Schaumstoffes während der Expansion und als Folge ein Entweichen
des sich entwickelnden Treibgases oder eilt Zusammen*
fallen des Schaumes nach Erreichen seiner maximalen Volumenausdehnung verhindern sollen. Die Wirkung
der Schaumstabilisatoren besteht unter anderem darin, daß sie die Oberflächensppannung des schäumfähigen
Gemisches erniedrigen und gleichzeitig dessen Viskoelastizität erhöhen.
Als Schaumstabilisatoren sind bereits Co-Kondensationsprodukte
von Dimethylpolysiloxanen mit PoIyglykolen
bekannt, wobei die Verknüpfung zwischen dem Polysiloxan- und dem Polyglykolrest sowohl über
Si-O-C-, als auch über Si-C-Brücken erfolgt. Erstere Verbindungsklasse, die dem Typ der (Organo)-Kieselsäureester
zugehören, ist leid t hydrolysierbar,
in was durch die Wasserlöslichkeit der Verbindungen
selbst und des einen Hydrolyseproduktes sogar noch gefördert wird. Dieser Umstand ist sehr nachteilig für
die großtechnische Fertigung von Schaumstoffen. Da nämlich die Mengen an Wasser und insbesondere an
Katalysator bzw. Schaumstabilisator klein sind gegenüber den übrigen zur Verschäumung benötigten
Komponenten, wird nicht immer jede für sich der Mischkammer zugeführt, sondern es wird, der
genauen Einhaltung des Mengenverhältnisses wegen, häufig eine Lösung oder Emulsion von (Wasser,
Katalysator und Schaumstabilisator in die Mischkammer der Verschäumuhgsmaschine gegeben. Bei der
Herstellung von harten Polyurethanschaumstoffen wird aus technischen gründen außerdem häufig so verfahren,
es daß die Schaumstabilisatoren gemeinsam mit den
Katalysatoren, dem Wasser und/oder anderen Treibmitteln oder anderen Zusatzstoffen in den Polyolen
gelöst und die so erhaltenen Mischungen mit der not-
wendigen Menge an Polyisocyanat zur Schaumbildung vermischt werden. In keinem dieser Fälle ist ein
längerer Kontakt des hydrolisierbaren Kieselsäureesters mit Wasser bzw. der Wasser-Amin-Mischung zu
vermeiden, was insofern kritisch ist, als das bei der Hydrolyse entstehende Polymethylpolysiloxan nicht
nur als Schaumstabilisator wirkungslos ist, sondern überdies den noch nicht hydrolisierten Schaumstabilisator
derart inaktiviert, daß entweder Schaumstoffe mit graben, unregelmäßigen Poren entstehen oder der
Schaumstoff kollabiert.
Kondensationsprodukte von Dimethylpolysiloxanen
mit Polyglykolen, die Si—C-Verknöpfungen besitzen,
weisen diese Nachteile nicht auf; so sind sie in wäßriger Lösung oder in einer Amin-Wasser-Lösung weitestgehend
beständig.
Schaumstabilisatoren beeinflussen auf Grund ihrer physikalisch-chemischen Wirksamkeit auch die Porenitruktur
der Schaumstoffe; diese sollte möglichst feinzellig sein, damit die Dichteverteilung über den
Blockquerschnitt homogen ist und optimale physikalische Eigenschaften erhalten werden. Außerdem ist zu
fordern, daß die Schaumstabilisatoren in der Lage sind, Schaumstoffe aus den vielfältigsten Polyolen zu stabilisieren,
wobei die Vielfalt dabei in gleicher Weise das Molekulargewicht als auch den chem.schen Aufbau umfassen
sollte. Der breit wirksame Schaumstabilisator soll etwa genauso gut bei Hartschaumpolyäthern auf
Rohrzucker- oder Trimethylpropan-Basis wie auch bei Weichschaumpolyäthem wirksam sein. Weiterhin soll
der Schaumstabilisator eine möglichst hohe Treibmittelausbeute
ergeben und bewirf vn, daß, insbesondere bei der Formteilherstelhng, das Fließvermögen
des schäumfähigen Gemisches niöglif hst gut ist, damit
der Schaumstoff den ganzen ihm zur Verfügung stehenden Raum ausfüllen kann. Schließlich soll der Schaumstabilisator
die Herstellung von Schaumstoffen mit optimalen mechanischen Eigenschaften ermöglichen,
etwa weiche Polyurethanschaumstoffe mit möglichst großer Härte liefern, und es sollte aus den bereits
mitgeteilten Gründen hydrolysestabil sein.
Diese Forderungen der Praxis an einen Schaumstabilisator sind, wie Versuche ergaben und wie im
folgenden belegt werden wird, mit keinem der bisher bekannten Schaumstabilisatoren gleichzeitig zu erfüllen.
Es wurde nun gefunden, daß diese Anforderungen bei der Herstellung vor Urethangruppen enthaltenden
Schaumstoffen aus Polyhydroxyverbindungen, Polyisocyanaten und Wasser bzw. anderen Treibmitteln in
Gegenwart von Schaumstabilisatoren in hohem Maße erfüllt werden, wenn als Schaumstabilisatoren bestimmte
silnxanmodifizierte Carbamidsäursderivate verwendet werden.
Aus den FR-PS 13 91300, 13 95 901, 15 03 252, 15 21 199 und aus der US-PS 34 83 240 ist bereits die
Herstellung von Polyurethanschaumstoffen unter Verwendung von Organopolysiloxanen, die Carbamidgruppen
eingebaut enthalten, als Schaumstabilisatoren bekannt Die in den FR-PS !3 91 300 und 13 95 901 beschriebenen
Organopolysiloxane enthalten jedoch, im Gegensatz zu den erfindungsgemäß zu verwendenden
Schaumstabilisatoren, keine Polyätherreste. Aurh die gemäß der FR-PS 15 03 252 (äquivalent der US-PS
34 83 240) verwendeten Organopolysiloxane sind in der Struktur stark unterschiedlich von den erfindungsgemäß
zu verwendenden Schaumstabilisatoren. Diese Feststellung gilt auch für die Organopolysiloxane, wie
sie in der FR-PS 15 21 199 beschrieben werden. Die nach dieser Patentschrift einzusetzenden Schaumstabilisatoren
werden so hergestellt, daß Polyäther mit endständigen Allylpuippen und endständigen
Carbamatgruppen mit Örganohydrogenpolysiloxanen umgesetzt werden, wobei eine Addition des Organohydrogenpolysiloxans
an die ungesättigte Bindung des eine Urethangruppe aufweisenden Polyäthers stattfindet.
Die Urethangruppierung weist — im Gegensatz zu der bei den erfindungsgemäß zu verwendenden
Verbindungen — ein Wasserstoffatom auf, was diesen Produkten von vornherein eine gewisse (unerwünschte)
thermische Labilität verleiht.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen durch
Umsetzung von Polyhydroxylvei-bindungen, Polyisocyanaten,
Wasser und/oder anderen Treibmitteln, Carbaminatgruppen eingebaut enthaltenden Organopolysiloxanen
als Schaumstabilisatoren und anderen Zusatzstoffen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß man als Schaumstabilisatoren siloxanmodifizierte Carbamidsäurederivate verwendet, die aus
mindestens einer .Struktureinheit der allgemeinen Formel
O3 mSi(R')m—CH-N —C —O-fC„H2„
"*" I I Il
R" R'"
und durch Si—O —Si-Brücken damit verbundenen weiteren
Struktureinheiten der allgemeinen Formel
bestehen, wobei mindestens eine von tausend Struktur*
einheiten der erstgenannten Formel entspricht, und in denen
R' einen gegebenenfalls halogen- oder cyansubstttulerten
Ci -Ci0-Alkyl-, C^-Cio-Cycloälkyl· oder
Ce-Cio-Aryirest,
R" ein Wasserstoffatom oder einen Methyl- oder Phe-
nylrest,
R'" einen Ci-do-Alkyl-, Q-Co-Cycloalkyl-, C2-Cio-Alkenyl-, G-Cio-Aralkyl-, Di-(Ci-Co-alkyl)-aminchCi -Cio=alkyl·, Ci=Cio-Aryl· oder C;=Cio-
R'" einen Ci-do-Alkyl-, Q-Co-Cycloalkyl-, C2-Cio-Alkenyl-, G-Cio-Aralkyl-, Di-(Ci-Co-alkyl)-aminchCi -Cio=alkyl·, Ci=Cio-Aryl· oder C;=Cio-
Alkarylrest
Q einen gesättigten Ci—Ce-AIkylrest oder C6-Arylrest,
Q einen gesättigten Ci—Ce-AIkylrest oder C6-Arylrest,
m Ioder2
π 2,3 oder 4 und
π 2,3 oder 4 und
b eine ganze Zahl von 1 bis 200
darstellt, Wobei diese Reste und Zahlenwerte an jeder
Stelle einer Molekel unabhängig voneinander sind.
5 6
Geeignete, gemäß der Erfindung zu verwendende siloxanmodifizierte Carbamidsiiuredenvates sind z, B. die
Verbindungen:
I. (CHj)2Si—O
O CH2
O CH2
Jl I
GO —C-N
-Si(CH3J-O
-f Si(C Hj)2
worin —OG den Rest—O—EfC3H6O)n- —{C2H4O)13]—C4H9 eines Blockpolyäthers bedeutet.
Π. (CH3)2Si —
-(Si(CH3),-Ό
worin —OG den Rest —O—EfC2H4O)n- -(C3H6—O)7H—C4H9 eines Mischpolyäthers bedeutet.
-(Si(CHj)2-Oi
-Si(CH,)2
CH2 O
N C-OG
CH2 O
N C-OG
worin —OG den Rest —O—EfC2H4O-J3I- -(CjH6O)I3]—C4H9 eines Mischpclyäthers bedeutet.
IHb. wie IHa1 wobei allerdings — OG den Rest — Ö Ef C2H4O fer
Mischpolyäthers bedeutet.
C3H6O)n]— C4H9 eines
IVa. (CH3X-Si- O
O CH2
GO-C —N
GO-C —N
-Si(CHj)-O
-(Si(CH3),- O
C-OG
worin -OG den Rest —-O-H(C2H4Ohä^C4H9 eines Polyäthers bedeutet.
IVb, wie IVa, wobei allerdings — OG den Rest — O —-{( C2H4O M— C4H9 eines Polyäthers bedeutet.
V. (CHj)2Si-O
0 CH2
Il I
GO — C-N
GO — C-N
(CHj)2CH-CH2
Si(CH3)- Ο
CH2 0
CH2 0
I Il
Il
C-OG
CH2-CH(CHj)2
worin — Oü den Rest — O—ff C2H4O Jn-- -f C1
CIi2 O
N C-OG
CH2-CH(CHj)2
— C1H9 eines Polyethers bedeutet.
Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Schaumstabilisatoren kann nach der Lehre der DE- ι j
PS 19 05 101 erfolgen.
Diese siloxanmodifiziertcn Carbamidsäurederivate
kufmcfi den SCnäüiTifänigcii Rcakiiunsgcinisiriicn je
nach deren Reaktionsfähigkeil in den verschiedensten Mengen zugesetzt werden. Überlicherweise wird man
mit Mengen von 0.05 bis 5%, bevorzugt mit Mengen von 0.1 bis 3%. bezogen auf die Menge an Polyhydroxyverbindungen,
arbeiten.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden siloxanmodifizierten Carbamidsäurederivate können bei der
Verschäumung jedem beliebigen Reaktionsteilnehmer. z. B. dem Polyol oder dem organischen Pulyisocyanat
einverleibt werden, oder sie können z. B. in Form einer wäßrigen Lösung gemeinsam mit dem Aminkatalysator
eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, diese Schaumstabilisatoren ganz oder teilweise getrennt dem
schäumfähigen Gemisch zuzusetzen oder sie in sogenannten Vermischungen mit einem oder mehreren
Polyolen. Treibmitteln, Katalysatoren oder anderen Zusatzstoffen einzumischen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können beliebige Polyisocyanate eingesetzt werden, wie z. B.
Hexamethylendiisocyanat, Xylylendiisocyanate, Phenylendiisocyanate,
Toluylendiisocyanate, Chlorphenylendiisocyanate,
Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat,
NaDhthvIen-1.5-diisocvanat. Triphenylmethan-4.4\4"-triisocyanat,
Xylylen-öwt'-diisothiocyanat. Weiterhin
geeignet sind Dimere und Trimere von Diisocyanaten, Biuretpolyisocyanate, Semicarbazide Harnstoff-.
Allophanat- oder acylierte Biuretpolyisocyanate, wie auch freie NCO-Gruppen auweisende Addukte von
Polyisocyanaten an Alkohole, wie Trimethylolpropan, Glyzerin, Hexantriol-1,2,6 oder Glykol, an niedermolekulare
Polyester oder an Ricinusöl, ferner Umsetzungsprodukte dieser Po'yisocyanate mit Acetalen gemäß
der DE-PS IO 72 385 sowie die in den DE-PS 10 22 789
und 10 27 394 genannten Polyisocyanate, wobei natürlich auch beliebige Mischungen eingesetzt werden
können. Besonders bevorzugt werden 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren und die durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation
und anschließende Phosgenierung hergestellten Polyphenyl-polymethylenpolyisocyanate verwendet
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können beliebige, mindestens zwei aktive Wasserstoffatome auf- eo
weisende organische Polyhydroxyverbindungen eingesetzt werden, die in der Regel ein Molekulargewicht
von 250 bis 10 000 aufweisen. Bevorzugt werden PoIyhydroxylpolyäther
sowie Polyhydroxylpolyester verwendet.
Geeignete Polyhydroxylpolyäther sind insbesondere solche des Molekulargewichtsbereiches von 250 bis
5000. Die Herstellung dieser Verbindungen geschieht bevorzugt durch Umsetzung von Alkyienoxiden bzw.
Alkylenoxidgemischen mit geeigneten Starterrnolekülen.
Bevorzugt eingesetzte Alkylenoxide sind Äthylenoxid. Propylenoxid. 1.2-ButyIenoxid, 2.3-Butylenoxid
tifiu i.t-uüiyicfiüXiu. vjccignctc oiäficfiTiOicKÜic 5inu
beliebige, mindestens 2 aktive Wasserstoffatome aufweisende,
bevorzugt niedermolekulare Verbindungen, wie z.B. Wasser, Äthylenglykol. 1.2-. U-Propandiol.
Glycerin. Trimethylolpropan, 1,2.6-Hexantrio!, Pentaerythrit. Sorbit. Rohrzucker. Polyhydroxybenzole,
Polyhydroxynaphthaline, Polyhydroxyanthracene und Poly-(hydroxyaryl)-alkane. Addukte von Alkyienoxiden
an Hydroxylgruppen aufweisende Phenolharze, wie z. B. Novc Like, sind ebenfalls geeignet. Als weiterhin
zur Umsetzung mit Alkyienoxiden geeignete Startermoleküle seien auch primäre Di- und Polyamine, wie
z.B. Äthylendiamin, 1,3-Propylendiamin, 1,4-Butylendiamin,
Diaminobenzole und Triaininobenzole, sowie sekundäre Di- und Polyamine, wie N.N'Dimethyläthylendiamin,
N.N'-Dimethylpropylendiamin, N.N'-Dimethyldiaminobenzole
und N,N',N"-Trimethyltriaminobenzole genannt. Die Polyhydroxylpolyäther können
auch im Gemisch mit den monomeren organischen Startermolekülen eingesetzt werden.
Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Polyhydroxylpolyester sind insbesondere solche, die ein
Hydroxyläquivalentgewicht von 100 bis 3000 aufweisen, wobei unter HydroxyläquivalentEewicht die Menge an
Polyester in Gramm zu verstehen ist, die ein Mol Hydroxylgruppen enthält. Die Herstellung der Polyhydroxylpolyester
geschieht durch Umsetzung von Polycarbonsäuren bzw. deren Anhydriden mit mehrwertigen
Hydroxylverbindungen. Geeignete Polycarbonsäuren sind z. B. Oxalsäure, Bernsteinsäure,
Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Maleinsäure. Fumarsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure und dimerisierte
Fettsäuren. Geeignete mehrwertige Puiyhydroxylverbindungen
sind z. B. Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Polyäthylenglykole, Propylenglykol,
Dipropylenglykol, Polypropylenglykole,
Butandiol-1,4, Buten-(2)-diol-l,4, Glycerin, Trimethylolpropan,
Pentaerythrit, Ricinusöl, Hydrochinon, 4,4-DihydroxydiphenyImethan und 4,4-Dihydroxydiphenylpropan.
Bevorzugt werden bei der Herstellung der Polyhydroxylpolyester Dicarbonsäuren mit zweiwertigen
Hydroxylverbindungen zur Reaktion gebracht Auch Tri- oder Polycarbonsäuren sowie höherwertige
Polyhydroxyverbindungen können bei der Herstellung der Polyhydroxylpolyesier gegebenenfalls
zugesetzt werden.
Die für die erfindungsgemäße Schaumstoffherstellung gegebenenfalls mitzuverwendende Menge an
tertiärem Amin variiert im allgemeinen zwischen 0,001 und 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Polyol, und
hängt vom Molekulargewicht und der Struktur des
Polyols, des tertiären Amins und des Polyisocyanats ab. Die tertiären Amine können dabei gegebenenfalls
aktive Wasserstoffatome enthalten.
Typische, mit Isocyanatgruppen praktisch nicht reaktionsfähige
tertiäre Amine sind unter anderem Triäthylamin.Tributylamin,
N-Methylmorpholin, N-Äthylmofpholin,
N-Cocomorpholine,
Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethyläthylendiamin,
1,4- Diaza-bicyclo-(2j2,2)-octan,
N-Methyl-N'-dimetnylaminoäthyl-piperazin,
Bis-[2-(N,N-dimethylamino)-äthyl]-äther,
Ν,Ν-Dimethylbenzylamin,
Bis-(N,N -diäthylaminoäthyl)-adipat,
Ν,Ν-Diäthylbenzylamin,
Pentamethyl-diäthylentriamin,
N.N-Dimethylcyclohexylamin,
N,N,N',N'-Tetramethyl-l,3-butandiamin,
N.N-Dimethyl-^-phenyläthylamin,
1,2-Dimethylimidazol,
2-Methylimidazol,
sowie Silaamine mit Kohlenstoff-Silizium-Bindungert,
wie sie z. B. in der DE-PS 2 29 290 beschrieben sind; als Beispiele seien erwähnt
2,2,4-Trimethyl-2-silamorpholinund
1,3-Diäthylaminomethyl-telramethyl-disiloxan.
Typische tertiäre Amine, die aktive Wasserstoffatome enthalten, die mit Isocyanatgruppen reaktionsfähig sind, sind z. B. Triäthanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl-diäthanolamin, N-Äthyldiäthanolamin, Dimethyläthanolamin, sowie deren Umsetzungsprodukte mit Alkylenoxiden, wie Propylenoxid und/oder Äthylenoxid.
Typische tertiäre Amine, die aktive Wasserstoffatome enthalten, die mit Isocyanatgruppen reaktionsfähig sind, sind z. B. Triäthanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl-diäthanolamin, N-Äthyldiäthanolamin, Dimethyläthanolamin, sowie deren Umsetzungsprodukte mit Alkylenoxiden, wie Propylenoxid und/oder Äthylenoxid.
Anstelle der tertiären Amine können auch stickstoffhaltige Basen, wie Tetraalkylammoniumhydroxide,
sowie Alkalien, Alkaliphenolate oder -alkoholate, wie beispielsweise Natriummethylat, sowie auch Hexahydrotriazine
als Katalysatoren verwendet werden.
Als zusätzliche Katalysatoren zur Beschleunigung der Isocyanat-Polyol-Reaktion, insbesondere zur Beschleunigung
der Polyätherpolyol-Isocyanat-Reaktion können urganiauhc metallverbindungen, insbesondere
organische Zinnverbindungen, verwendet werden.
Besonders zu erwähnende Zinnverbindungen sind die Stannoacylate, wie Zinn(II)-octoat, Zinn(II>äthylhexoat,
Zinn(II)-versatat, Zinn(II)-acetat und Zinn(II)-laurat oder die Dialkylzinnsalze von Carbonsäuren, wie
z. B. Dibütyl-zinndiacetat, Dibutylzinn-dilaurat, Dibutylzinn-maleat
oder Dioctylzinn-diacetat.
Als Treibmittel werden Wasser oder verflüssigte Halogenkohlenstoffverbindungen allein oder in Kombination
miteinander verwendet. Die verflüssigten
ίο Halogenkohlenstoffverbindungen sind gesättigte, aliphatische,
mindestens teilweise halogenierte Kohlenwasserstoffe, die bei oder unterhalb der Temperatur
der Schaumbildung verdampfen. Bevorzugte Verbindungen sind Wasser und Halogenkohlenwasserstoffe,
wie Methylenchlorid, Chloroform, Trichlorfluormethan und Dichlorfluormethan.
Zusatzstoffe zur Regulierung von Porengröße und Zellstruktur oder Emulgatoren können in geringen
Mengen ebenfalls eingesetzt werden, obgleich deren Anwesenheit in manchen Fällen nicht notwendig ist.
Weiterhin können bei der Schaumstoffherstellung Füllstoffe in gleicher Weise anwesend sein wie Farbstoffe
oder Weichmacher.
Die Herstellung der Polyurethanschaumstoffe kann nach den bekannten Einstufen-, Semiprepolymer- oder Prepolymer-Verfahren bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur erfolgen. Hierbei bedient man sich vorteilhafterweise maschineller Einrichtungen, wie sie z. B. in der FR-PS 10 74 712 beschrieben sind.
Die Herstellung der Polyurethanschaumstoffe kann nach den bekannten Einstufen-, Semiprepolymer- oder Prepolymer-Verfahren bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur erfolgen. Hierbei bedient man sich vorteilhafterweise maschineller Einrichtungen, wie sie z. B. in der FR-PS 10 74 712 beschrieben sind.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schaumstoffe eignen sich für alle Einsatzgebiete,
für welche bislang Polyurethanschaumstoffe verwendet wurden wie z. B. auf dem Gebiet der
Polsterelementherstellung, der Wärmeisolation, der Schalldämmung, der Textilbeschichtung, der Verpakkung
und zur Herstellung von Strukturelementen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch folgende Beispiele näher erläutert:
Bei den in den Beispielen verwendeten Schaumstabilisatoren handelt es sich um folgende Produkte:
Bei den in den Beispielen verwendeten Schaumstabilisatoren handelt es sich um folgende Produkte:
/\. cninaungsgemau l\i
folgender Konstitution:
folgender Konstitution:
verwencienaes rroauia
(CHj)2-Si-O
-(Si(CHj)2O
worin —OG den Rest —O—KC3H6O^n— —^C2H4O)J3]—C4H9 eines Blockpolyäthers bedeutet.
Herstellung der Verbindung A
1) Durch Zutropfen zu 5000 ml Wasser hydrolysiert
man ein Gemisch von. 249 g (1,2 Mol) Brommethyl-methyl-dichlorsilan, 1900 g
(14,75Mo!) Dimethyldichlorsüan und 149,5 g
(0,788 Mol) Brommethyl-dimethyl-chlorsilan.
Nach Zugabe des Wassers wird '/2 Stunde
nachgerührt, und bei 20° C werden die Phasen getrennt Die organische Phase wird durch
Ausheizen und Durchleiten von Stickstoff mit einem Wasserabschneider entwässert Anschließend
werden 3% Bleicherde zugesetzt und im Stickstoffstrom bei 100 bis 150°C weiteres
Wasser abgetrennt. Es wird 5 Stunden bei 150° C äquilibriert, abgekühlt und bei
Raumtemperatur über Filterhilfsmittel filtriert Es entsteht ein klares öl mit einem
Brechungsindex π??= 1,4189, einer Viskosität
von 60,9 Centipoise bei 2O0C und einem Bromgehalt von 11,2% (Ausbeute: 88,9%
der Theorie).
2) 1215 g dieses Öls werden in 1300 g (13,2 Mol) Cyclohexylamin von 1000G eingetropft. Es
wird eine Stunde bei 1000C nachgerührt, auf
Raumtemperatur abgekühlt Und das entstandene
Salz abfiltriert. Das Filtrat wird unter Rühren im Vakuum (!5Torr) bis maximal
100°C ausgeheizt und anschließend bei 1300C und 0,5 Torr im Dünnschichtverdampfer
behandelt. Das Produkt wird bei 2O0C über
Filterhilfsmittel filtriert. Das klare öl (Ausbeute: 85,1% der Theorie) hat einen Brechungsindex
von 1,4250 und eine Viskosität von 123,5 Centipoise bei 20° C.
Gesamt-Stickstoff | 1,89% |
basischer Stickstoff | 1,92% |
primärer Stickstoff | 0% |
sekundärer Stickstoff | 1,81% |
tertiärer Stickstoff | 0,11% |
10
20
3) 954 g (1,22 Grammäquivalent) des unter 2) hergestellten Aminomethylpolysiloxans werden
mit 3100g Toluol am Rückfluß mit Wasserabschneider entwässert. Zu der entwässerten
Lösung werden 135 g (1,35 Mol) getrocknetes Triethylamin zugesetzt. Zu dieser Mischung
werden 1,35 Grammäquivalent eines Umsetzungsproduk'es aus Phosgen mit
einem Blockpolyäther der mittleren Zusammensetzung
-(C2H4O)15I-C4H9
30
35
zugesetzt und 3 Stunden am Rückfluß gekocht.
Anschließend wird auf 6O0C abgekühlt und
der Überschuß des Chlorameisensäureesters mit Cyclchexylamin umgesetzt und eine weitere Stunde nachgerührt. Nach Abkühlen
auf Raumtemperatur wird filtriert und das Filtrat im Wasserstrahlvakuum im Stickstoffstrom
bis maximal 13Ö°C ausgeheizt. Bei Raumtemperatur wird noch einmal über eine
Drucknutsche filtriert; das Filtrat ist klar wasserlöslich. Ausbeute: 95,5% der Theorie.
Das erhaltene Produkt hat einen Gehalt an (CH3)2SiO-Gruppen von 28% und eine Viskosität
von 2160 Centipoise bei 25° C.
B. Erfindungsgemäß zu verwendendes Produkt der gleichen Konstitution wie A, worin -OG jedoch
den Rest
— ri-.r/ — r.u.ri^\.„ /_ri.u.rv_\..l_ri.w.
eines Mischpolyäthers aus Äthylenoxid und Propylenoxid bedeutet.
Herstellung der Verbindung B
954 g (1,22 Grammäquivalent) des unter A 2 hergestellten Aminomethylpolysiloxans werden in
gleicher Weise wie in A3 beschrieben mit 1,35 Grammäquivalent eines Umsetzungsproduktes
auj Phosgen und einem Mischpolyäther aus Äthylenoxid und Propylenoxid der Formel
HO-KC3H6O)n- -(C2H4O)nJ-C4H9
umgesetzt. Das erhaltene klare öl besitzt eine Viskosität von 1425Centipoise bei 200C und"
einen Gehalt an (CH3)2Si0-Gruppen von 26,4%.
C. Handelsübliches Produkt folgender Konstitution:
(CH3)3Si —
Si(CH3)-O-(CrIy3
NH
O = C-OG -Si(CH3)3
O = C-OG -Si(CH3)3
worin — OG den Rest
-O-[(-C2H4O-)„]-CH3
eines Polyäthers auf Basis Äthylenoxid bedeutet.
D Schaumstabilisator der Firma Th. Goldschmidt, der unter der Bezeichnung B 1400 auf dem Markt ist
eines Polyäthers auf Basis Äthylenoxid bedeutet.
D Schaumstabilisator der Firma Th. Goldschmidt, der unter der Bezeichnung B 1400 auf dem Markt ist
E. Schaumstabilisator der Firma Th. Goldschmidt, der
unter der Bezeichnung B 2219 auf dem Markt ist
F. Schaumstabilisator der Firma Union Carbide Corporation, der unter der Bezeichnung L 520 auf
dem Markt ist
G. Schaumstabilisator der Firma Dow Corning, der unter der Bezeichnung DC195 auf dem Markt ist
H. Schaumstabilisator der Firma General Electric Co,
der unter der Bezeichnung SF 1141 auf dem Markt ist
In einer Hochdruckverdüsungsmaschine werden Gewichtsteile eines auf ein Gemisch aus Rohrzucker,
Trimethylolpropan und Wasser gestarteten Pröpylenoxid-Polyäthers mit einer Hydroxylzahl
von 380 und einer Viskosität von 10 000 Centipoise bei 25°C, 4 Gewichtsteile N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin,
1,0 Gewichtsteile eines der Schaumstabilisatoren A bis H, 50 Gewichtsteile Trichlorfluormethan
und 92 Gewichtsteile polymeres Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat vermischt und das Gemisch a)
in eine Papierform mit der Grundfläche 12,5 χ 25 cm
und b) unter jeweils gleichen Bedingungen in eine L-Form (Höhe des vertikalen Teils 100 cm, Länge des
horizontalen Teils 30 cm, Breite der Form 30 cm, Breite des Hohlraums 2,5 cm) eingefüllt wobei die Schaumbildung
erfolgt Die erhaltenen Schaumstoffe werden bei der Papierform beurteilt auf Raumgewicht, Drackf<s3t!gkeit
Zellgröße und Z* struktur, bei der L-Form auf Eintragsmenge, Fließhöhe, mittleres Raumgewicht
und Fließstörungen. Aus diesen Daten ergibt sich die Gesamtbeurteüung des Schaumstabilisators. Die erhal-
14
tenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengesteiit;
die Beurteilung von Zellgröße, Zeltstruktur und Gesamtbeurteilung erfolgte dabei hler, wie auch in
anderen Beispielen, nach folgendem Zahlehschlüssel:
Zellgröße
Note 1 = sehr fein (kugelförmig)
2 = fein
3 = mittelmäßig fein
4 = grob
5 = sehr grob
Zellsti'uktur
Note t = sehr regelmäßig
2 = regelmäßig
3 = leichte Mängel
4 = unregelmäßig
Gesam.beurteilung
Note 1 = sehr gut
2 = gut
3 = befriedigend bis ausreichend
4 = mangelhaft
Aus den Angaben der Tabelle 1 ergibt sich die Überlegenheit der erfindungsgemäß verwendeten
Schaumstabilisatoren A und B.
In einer Hochdruckverdüsungsmaschine werden miteinander
vermischt: 100 Gewichtsteile eines auf ein Gemisch aus Sorbit und Propylenglykol gestarteten
Propylenoxid-Polyäthers mit einer Hydroxylzahl von 480 und einer Viskosität von 8000 Centipoise bei
25° C, 2,0 Gewichtsteile N-Methyl-N'-dimethyl-•minoäthyl-piperazin,
1,0 Gewichtsteile eines der Schaumstabilisatoren A bis H, 50 Gewichtsteile Trichlorfluormethan und 127 Gewichtsteile polymeres
Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat. Das Gemisch wird unter Schaumbildung in die im Beispiel 1 beschriebene
Papier- bzw. L-Form eingefüllt. Das Ergebnis der Versuche
ist in Tabelle 2 zusammengestellt; auch hier zeigt sich wieder das gute Abschneiden der erfindungsgemäß
verwendeten Schaumstabilisatoren A und B.
In einer Hochdruckverdüsungsmaschine werden ifolgende Komponenten miteinander vermischt:
Gewichtsteile
15
20
25 0,5 Gewichtsteile
0,5 Gewichtsteile
0,5 Gewichtsteile
1,0 Gewichtsteile
Gewichtsteile
Gewichtsteile
Gewichtsteile
30
35
40 Gewichtsteile eines Polyesters aus Phthalsäureanhydrid, Adipinsäure, ölsäure
und Trimethylolpropan mit der Hydroxylzahl 370 und einer Viskosität von 1400 Centipoise
bei 75° C
30 Gewichtsteile eines auf Trimethylolpropan gestarteten Propylenoxid-Polyäthers
mit einer Hydroxylzahl von 550 und einer Viskosität von 2000 Centipoise bei 25° C
30 Gewichtsteile eines auf Trimethylolpropan gestarteten Propyienoxid-Poiyäthers
mit einer Hydroxyzahl von 370 und einer Viskosität von 650 Centipoise bei 25° C
Natrium-ricinusölsulfonat
(50 Gew.-% Wasser)
N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin
(50 Gew.-% Wasser)
N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin
einer Mischung aus N-Methyl· N'-dimethylaminoäthyl-piperazin
und Ν,Ν',Ν''-Pentafnethyldiäthylentriaitiin
(Gewicht»·'« erhältnis I : 3)
eines der Schaumstabilisatoren A bis H
Trichlorfluormethan
polymeres Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat.
polymeres Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat.
Die homogene Mischung wird in die in Beispiel 1 be^
schriebene Papier- bzw. L-Form eingefüllt, in der die Schaumbildung erfolgt. Das Ergebnis der Versuche ist
in der Tabelle 3 zusammengestellt, es Ζ£ΐσ1 eindeutig
die Überlegenheit der erfindungsgemäß verwendeten Schaumstabilisatoren A und B.
In einer Hochdruckverdüsungsmaschine werden folgende Komponenten miteinander vermischt:
Gewichtsteile eines auf Rohrzucker gestarteten Propylenoxid-Polyäthers mit
einer Hydroxylzahl von 380 und einer Viskosität von 10 000 Centipoise
bei 25° C
Gewichtsteile eines auf Äthylendiamin gestarteten Propylenoxid-Polyäthers mit
einer Hydroxylzahl von 470 und einer Viskosität von 5000 Centipoise bei 25° C.
Gewichtsteile eines auf Trimethylolpropan gestarteten Propylenoxid-Polyäthers
mit einer Hydroxylzahl von 550 und einer Viskosität von 2000 Centipoise bei 25° C.
3,0 Gewichtsteile Natrium-ricinusölsulFonat
3,0 Gewichtsteile Natrium-ricinusölsulFonat
(50 Gew.-% Wasser)
2,0 Gewichtsteile N-Methyl-N'-dimethylamino-
2,0 Gewichtsteile N-Methyl-N'-dimethylamino-
äthyl-piperazin
0,10 Gewichtsteile eines der Schaumstabilisatoren A,
0,10 Gewichtsteile eines der Schaumstabilisatoren A,
B, C, E, F bzw. G
Gewichtsteile Trichlorfluormethan
Gewichtsteile polymeres Diphenylmethan-
Gewichtsteile polymeres Diphenylmethan-
4,4'-diisocyanat
Die homogene Mischung wird in die in Beispiel 1 beschriebene Papier- bzw. L-Form eingefüllt, in der die
Schaumbildung erfolgt.
Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengestellt; sie zeigen eindeutig die Überlegenheit der
erfindungsgemäß verwendeten Schaumstabilisatoren A und B.
Beispiel 5
Folgende Komponenten werden zusammengemischt:
Folgende Komponenten werden zusammengemischt:
Gewichtsteile
Gewichtsteile
eines auf Trimethylolpropan gestarteten Propylenoxid-Polyäthers mit einer Hydroxylzahl
von 550 und einer Viskosität von 2000 Centipoise bei 25° C
Trimethylolpropan
Trimethylolpropan
15
Gewichtsteile
Gewichtsteile
1,5 Gewichtsteile
1,5 Gewichtsteile
0,6 Gewichtsteile
l.OGewichlsteil
l.OGewichlsteil
Gewichtsteile
IjO Gewichtsteile
IjO Gewichtsteile
eines auf Äthylendiamin gestarteten
Propylenoxid-Polyäthers mit einer Hydroxylzahl von 470
und einer Viskosität von 5000 Centipoise bei 25° C Trichlorälhylphosphat
Natrium-ricinusölsulfonat (50 Gew.-°/o Wasser)
Triethylamin
eines der Schaumstabilisatoren A bis H
Trichlorfluormethan
polymeres DiphenyImethan-4,4'-diisocyanat.
Gewichtsteile
Gewichisteile
Gewichtsteile
Gewichtsteil
Gewichtsteil
2,0 Gewichtsteile
2,0 Gewichtsteile
2,0 Gewichtsteile
1,0 Gewichtsteil
Gewichtsteile
tC5 Gewichtsteile
tC5 Gewichtsteile
Gewichtsteile
3,0 Gewichtsteüe
2,0 Gewichtsteüe
in 1,0 Gewichtsteil
2,0 Gewichtsteüe
in 1,0 Gewichtsteil
Die homogene Mischung wird in die in Beispiel 1 beschriebene Papier- bzw. L-Form eingefüllt, in der sich
die entsprechenden harten Polyurethanschaumstoffe bilden. Das Ergebnis der Versuche ist in der Tabelle 5
zusammengestellt; aus ihnen zeigt sich die Überlegenheit
der erfindungsgemäß verwendeten Schaumstabilisatoren A und B.
In einer Hochdruckverdüsungsmaschine werden
fahrende Komponenten miteinander vermischt:
eines auf Rohrzucker gestarteten
Propylenoxid-Polyäthers mit
einer Hydroxylzahl von 380 und
einer Viskosität von 10 000
Centipoise bei 25° C
O.O-Diäthyl-N.N-bis-(2-hydroxy-
äthyl)-aminomethylphosphonat
Ricinusöl
Natrium-ricinusölsulfonat
(50 Gew.-% Wasser)
oxäthyliertes Benzyl-oxydiphenyl
N-Methyl-N'-dimethylamino-
äthyl-piperazin
eines der Schaumstabilisatoren
A. C. E. F und G
Trichlorfluormethan
polymeres Diphenylmethan-4,4'-
diisocyanat.
Die homogene Mischung wird in die in Beispiel 1 beschriebene Papier- bzw. L-Form eingefüllt, in der die
Schaumbildung erfolgt. Das Ergebnis der Versuche die in der Tabelle 6 zusammengestellt sind, zeigt eindeutig
die Überlegenheit des erfindungsgemäß verwendeten Schaumstabilisaiors A.
Eine Mischung aus
Gewichtsteilen eines auf Rohrzucker gestarteten Propylenoxid-Polyäthers mit
einer Hydroxylzahi Von 380 und einer Viskosität von 10 000 Cenll·
poise bei 25° C,
Gewichlsteilcn eines auf Äthylendiamin gestarteten Propylenoxid-Polyäthers mit
einer Hydroxylzahl von 470 und einer Viskosität von 50C0 Centipoise
bei 25" C
16
eines auf Trimethylolpropan gestarteten
Propylenoxid-Polyäthers mit einer Hydroxylzahl von 550 und einer Viskosität von 2000 Centipoise bei 25° C
Natrium-ricinusölsulfonat
(50 Gew.-°/o Wasser),
N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin und
eines der Schaumstabilisatoren A, C bzw. E
Natrium-ricinusölsulfonat
(50 Gew.-°/o Wasser),
N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin und
eines der Schaumstabilisatoren A, C bzw. E
wird jeweils hergestellt und bei 800C im Trockenschrank
gelagert Nach verschieden langen Lagerzeiten π werden dem Gemisch Proben entnommen und jeweils
mit
Gewichtsteilen
Gewichtsteilen
Gewichtsteilen
Trichlorfluormethan, und
polymerem Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat
polymerem Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat
intensiv vermischt. Es werden harte Polyurethanschaumstoffe
erhalten, deren Raumgewicht und Abbindezeiten ermittelt werden und deren Zellgröße und
Zellstruktur beurteilt wird. Diese Daten sind ein Maß für die Stabilität der Schaumstabilisatoren gegen einen
Abbau im wäßrigen \minmilieu. Besonders deutlich ist
der Abfall der schaumstabilisierenden Wirkung an der Erhöhung des Raumgewichts und der Zunahme der
Zellgröße zu erkennen. Das Ergebnis der Versuche ist in der Tabelle 7 zusammengestellt: deutlich ist zu erkennen,
daß der erfindungsgemäß verwendete Schaumslabilisator
A auch nach einer 14tätigen Lagerung unter den genannten Bedingungen noch unverändert geblieben
ist, %vährend die Schaumstabilisatoren C und E deutlich schlechter geworden sind.
Eine Mischung aus
Gewichtsteilen
Gewichtsteilen
Gewichtsieile
Gewichtsteüe
Gewichtsteil
Gewichtsteil
2.0Gewkhtsteile
2.0Gewichlstcile
2.0Gewichlstcile
1,5 Ciewichtsteile
eines auf Rohrzucker gestarteten Propylenoxid-Polyäthers mit
einer Hydroxyl/ahl von 380 und einer Viskosität von 10 000 Centipoise
bei 25" C.
O.O-DiäthylN.N-bis-(2-hydroxy
äthylj-aminomethylphosphonat.
Ricinusöl.
äthylj-aminomethylphosphonat.
Ricinusöl.
Natrium-ricinusölsulfonat
(50 Gew % Wasser)
oxäthyliertes Benzyl oxydiphenyl. N-Methyl N'-dimethylamino
äthylpipera/inund
eines der Schaumstabilisatoren A1C bzw. D
(50 Gew % Wasser)
oxäthyliertes Benzyl oxydiphenyl. N-Methyl N'-dimethylamino
äthylpipera/inund
eines der Schaumstabilisatoren A1C bzw. D
wird bei Raümlempefalüf jeweils in Eisenfässern über
einen Zeitraum von 6 Monaten gelagert und in be*
stimmten Zeitabsländen jeweils mit
Gewichtsteilen Trichloffluormethan und
lOSöewichlsleilen polymerem Diphenylfnethän-4,4'' diisocyanal
lOSöewichlsleilen polymerem Diphenylfnethän-4,4'' diisocyanal
030 263/31
intensiv vermischt. Die jeweils erhaltenen harten Polyurethanschaumstoffe werden, wie im Beispiel 7 beschrieben,
beurteilt und aus dem Ergebnis auf die Hydrolysestabilität der Schaumstabilisatoren geschlossen.
Das in Tabelle 8 zusammengestellte Ergebnis zeigt die Überlegenheit des erfindungsgemäß verwendeten
Schaumstabilisators A.
(CHj)2Si-O
In diesem Beispiel wird die Wirksamkeit folgender
Schaumstabilisatoren bei der Herstellung von weichen Polyurethanschaumstoffen miteinander verglichen;
I. Erfmdungsgemäß verwendeter Schaumstabilisator folgender Konstitution
-(Si(CH3J2-O
Si(CHj)2
worin -OG den Rest
— O—RC2H4O)13- -{ C1H6O Jn+-C4H,
eines Mischpolyäthers aus Äthylenoxid und Propylenoxid bedeutet.
Dieser Stabilisator wurde wie folgt hergestellt:
Analog zu der in A 1 beschriebenen Methode wird durch Cohydrolyse von 190 g (0,95 Mol) Brommethylvllchlorsilan,
1980 g (153 Mol) Dimethyldichlorsilan und
i 15 g (0,61 Mol) Brommethyl-dimethylchlorsilan in
9O,6°/oiger Ausbeute ein klares Silikonöl mit einem
Brechungsindex von 1,4158, einer Viskosität von
72,4 Centipoise bei 200C und einem Bromgehalt von
8.3% erhalten.
Analog zu der in A 2 beschriebenen Methode werden aus 1210 g des vorstehend hergestellten Siliconöls
und 1100 g Cyclohexylamin 1040 g (84,4% der Theorie)
eines klaren Aminomethylpolysiloxans erhalten, das einen Brechungsindex von 1.4208, eine Viskosität von
144Centipoise bei 20°C und einen Gehalt an
sekundärem Stickstoff von 1,47% aufweist.
Analog /u der in A 3 beschriebenen Methode
wird aus diesem Aminomethylolsiloxan und dem Reaktionsprodukt aus Phosgen und einem Mischpolyäther
aus Aihylenoxid und Propylenoxidmitder Formel
IK)
C!!,Ohr
K1IUO)n+- C1II,
ein klares, wasserlösliches Öl mit einem Gehalt iin
(CH 1)2 —SiO Gruppen von 35% und einer Viskosität
von 15 30 Centipoise bei 25''C erhallen.
1) Schuumstabilisator der Firma Th. Goldsrhmidt. der
unter der Bezeichnung B 1400 auf dem Markt ist.
I Sch.itimstabilisator der Firma Union C jrbide
( orportion, der unter der Bezeichnung 1.520 auf
dem Markt ist.
100 üewichtstüile eines mit Irimüthylülpmpan teil·
Ver/.cigien, mit Älhylenoxid modifizierten Propylenglykols
der Hyciröxylzahl 49 (minieres Molekular
gewicht 3200) werden mit %1 Gcwichtsteilen Wasser,
0,8 Gewichtsteilen der Schaumstabilisatoren I* D bzw.
F, 0,005 Cewichtsteiien 2,2,4-TfimethyI-2-siläniOrpholiri(
0,06 Ocwichisieilen N'Mcihyl-<N'<dimethyläifiihoäthy[-pipera/in,
0,2 Gcwichtsteilen Zinn(ll^octt)at und
37,4 Cicwichtsteilen Toliiyldndiisocyanal (80% 2,4-
und 20% 2,6-Isomeres) in der Mischkammer einer
Verschäumungsmaschine miteinander vermischt und das homogene Gemisch auf das Förderband der
Maschine gegeben, auf dem die Schaumbildung erfolgt Es werden Schaumstoffe erhalten, die folgende physikalische
Eigenschaften besitzen:
Schaumstabilisator | D | F | |
I | 38 | 37 | |
Raumgewicht, kg/mJ | 38 | ||
nach DIN 53 420 | U | ||
Zugfestigkeit, kp/cm2 | 1,2 | ||
nach DlN 53 571 | 205 | 200 | |
Bruchdehnung, | 195 | ||
nach DIN 53 571 | 46 | 47 | |
Slauchhärte,p/cm2 | 58 | ||
(40% Kompression) | |||
nach DIN 53 577 |
Aus den Angaben ergibt sich, daß der erfindungsgetnäß
verwendete Schaumstabilisator I einen Schaumstoff mit größerer Härte liefert bei ansonsten gleich
Ii guten Eigenschaften als Schaumstabilisatoren nach dem
Stand der Technik.
100Gewichtsteile eines Propyleno.iidPolyälhylen-
,Ii oxid-Polyäihers auf Basis TYimethylolpropan und
Hexjntriol mit 67% endständigen primären OH-Cjruppen
und ei.ier Hyclröxylzahl von 35 werden mit
0.2 Gewichtsteilen 1,4-Diaza-bicyclo (2,2,2)-octan,
3.5 Gewithtsieilcn Wasser, 1.2Gewiehtsteilen des
,, Schaiimsiabilisators A, 0,2 Gcwichtsieilen Zinn(II)
OCt(Wi und 42.5 Gcwichtstcilen Toluylendiisocyanai
(65% 2.4 und 55% 2,6 Isomeres) innig vermischt und in
eine form gegeben, in der die .Schaumbildung erfolgt.
Es wird ein weithclaslischer Schaumstoff mit guten
mi physikalischen liigenschiiften erhalten,
lh die Mischkammer einer VerschäuiiHingsmaschine
werden eingebnielu;
hl 100 Gcwichtsleile eines mit Triincihylolpmpan leil·
verzweigien, tiiil Athylenoxid modifizierlüii Propylenglykols
der llydroxylzahl 49 (mittleres Molekuiarge'
Wicht J200), 5.5 Cicwichtsteile Wasser^ 1,5 Gewichtsteile
des Schaumstabilisators B, 0,008 Gewichtsteile 2,2,4-Trimethyl-2-silamorpho!in,
0,1 Gewichtsteile N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin,
0,25 Gewichtsteile Zinn(II)-octoat und 65,9 Gewichtsteile Toluylendiisocyanat
(80 Gew.-°/o 2,4- und 20 Gew.-% 2,6-Isomeres),
dort gut verrührt und auf das Transportband aufgebracht Es wird ein weinhelastischer Schaumstoff erhalten,
der folgende physikalische Eigenschaften besitzt:
Raumgewicht,kg/mJnach DIN 53420 20
Zugfestigkeit, kp/cm2 nach DIN 53 571 1,1
Bruchdehnung,0/) nach DIN 53 57! 195
Stauchhärte,p/cm2(40% Kompression 34
nach DIN 53 577
nach DIN 53 577
10
20
Gewichtsteile eines auf Glyzerin gestarteten
Polypropylenglykols, das mit Äthylenoxid modifiziert wurde, mit einem mittleren Molekulargewicht von
und einer Hydroxylzahl von 56 werden mit 50,0 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat (65 Gew.-%
2,4- und 35Gew.-% 2,6-Isomeres), 4,0 Gewichtsteilen
Wasser, 0,05 Gewichtsteilen 1,4-Diaza-bicyclo-(2,2,2)-octan,
0,4 Gewichtsteilen Zinn(II)-octoat und 1,5 Gewichtsteilen eines Schaumstabilisators der Formel
(CHj)2Si-O
GO —C-N
-Si(CHj)-O
-(Si(CH3J2O
worin -OG den Ress
eines Mischpolyäthers aus Äthylenox. I und Propylenoxid
bedeutet, vermischt. Der erhaltene weichelastische Schaumstoff hat gute physikalische Eigenschaften.
Folgende Komponenten werden innig miteinander vermischt:
100 Gewichtsteile eines schwach verzweigten Polyesters,
der durch Kondensation
40 Gewichtsteile
3.0 Gewichtsteile
1.1 Gewichtsteile
0,5 Gewichtsteile
0,5 Gewichtsteile
0,4 Gewichtsteile
0,5 Gewichtsteile
0,5 Gewichtsteile
von Adipinsäure mit· Diäthylenglykol und Trimethylolpropan
erhalten wurde, (mittleres Molekulargewicht 2500, Hydroxylzahl 60),
Toluylendiisocyanat (65 Gew.-% 2,4- und 35Gew.-% 2,6-Isomeres),
Wasser,
Wasser,
N.N-Dimethylbsnzylamin,
oxäthyliertes Benzyl-hydroxydiphenyl,
oxäthyliertes Benzyl-hydroxydiphenyl,
oxäthyliertes Hexahydrotriazin,
eines Schaumstabilisators der Formel
eines Schaumstabilisators der Formel
(CHO2Si- O-ff-Si(C H3)- O
O CIl1
O CIl1
Il I
(K)-C N
-(Si(CHj)2O
worin -OG den Rest
eines Mischpolyäthers aus Älhylenöxid Und Propylen' oxid bedeutet
Der erhaltene weichelastische Polyesterschauinstoff
hat folgende physikalische Eigerischäfterii
Raumgewicht, kg/niJ nach DlN 53 420 39
Zugfestigkeit, kp/cm2 nach DiN 53 571 1,0
Bruchdehnung, ;/c-nach DlN 53 571 120
Stauchhärtej p/cm2(40% Kompression) 7 I
nach DIN 53 577
nach DIN 53 577
ε I ί |
21 | Tabelle 1 | 20 29 293 | B | Schaumstabilisator | F | C | 22 | Vermischungs- | 4 | Schaumstabilisator | B | C | G | D | H | 5 | D | störung, unruhige |
I | E | Vermischungsschlieren schlieren | A | Zellstruktur- | |||||||||||||||
ι? | 24 | 23 | 24 | 1 | 26 | 25 | 25 | 28 | 26 | 24 | Lunker | ||||||||
Papierform: | Sehqiimstqbilisator | 25 | 24 | 2-4 | |||||||||||||||
Raumgewicht, kg/m3 | A | 05 | 1,0 | 1,1 | 1,4 | 1,5 | 1,0 | 0,5 | 1.3 | 12 | |||||||||
(DIN 53 420) | 1,0 | 1,2 | |||||||||||||||||
Druckfestigkeit, kp/cm2 | 24 | 2 | 2 | 1 | 2 | 3 | 2 | 4-5 | 2-3 | 2-3 | |||||||||
(DIN 53 421) | 2 | 2 | 2-3 | 2 | 2-3 | 2 | 2-3 | 2 | 2 | 2 | 3 | ||||||||
ί | Zellgröße | 1,2 | 2 | 2-3 | |||||||||||||||
Zellstruktur | 360 | 360 | 340 | 360 | 355 | 360 | 340 | 360 | 350 | ||||||||||
L-Form | 1 | 67 | 360 | 72 | 56 | 347 | 48 | 59 | 72 | 59 | 48 | 48 | |||||||
Eintragsmenge, g | 1 | 48 | 81 | 39 | 45 | 60 | 56 | 50 | 41 | 43 | 46 | 52 | |||||||
Fließhöhe, cm | 41 | 57 | |||||||||||||||||
Durchschnittliches Raum | 350 | Randzonenstöi ung, | starke Rand | starke Randzonen- Primär | |||||||||||||||
gewicht, kg/m3 (DIN 53 420) | 75 | Lunker | leichte Randzonen | zonenstörung, | störung, Lunker, un- schrumpf | Randzonenslörung, Randzonen· | |||||||||||||
Fließstörungen | 43 | leichte Rand' | störung, wenige kleine | Lunker, starke un | ruhige Zellstruktur | einige Lunker | |||||||||||||
leichte Rand | Zonenstörung | Lunker | ruhige Zellstruktur | 5 | |||||||||||||||
keine | 2 | zonenstörung | 5 | ||||||||||||||||
2 | 2-4 | ||||||||||||||||||
Gesamlbeurteilung | 2 | ||||||||||||||||||
Tabelle 1 (Fortsetzung) | 2 | ||||||||||||||||||
1 -2 | |||||||||||||||||||
Papierform: | |||||||||||||||||||
Raumgewicht, kg/m3 | |||||||||||||||||||
(DIN 53 420) | |||||||||||||||||||
Druckfestigkeit, kp/cm2 | |||||||||||||||||||
(DIN 53 421) | |||||||||||||||||||
Zellgröße | |||||||||||||||||||
Zellstruktur | |||||||||||||||||||
L-Form | |||||||||||||||||||
Eintragsmenge, g | |||||||||||||||||||
Fließhöhe, cm | |||||||||||||||||||
Durchschnittliches Raum | |||||||||||||||||||
gewicht, kg/m3(DIN 53 420) | |||||||||||||||||||
Fließstörungen | |||||||||||||||||||
leichte Randzonen- Randzonenstörung, | |||||||||||||||||||
störung, leichte | |||||||||||||||||||
Gesamtbeurteilung | |||||||||||||||||||
Tabelle 2 | |||||||||||||||||||
Papierform: | |||||||||||||||||||
Raumgewicht, kg/m3 | |||||||||||||||||||
(DIN 5J420) | |||||||||||||||||||
Druckfestigkeit, kp/cm2 | |||||||||||||||||||
(DIN 53421) | |||||||||||||||||||
Zellgröße | |||||||||||||||||||
Zellstruktur | |||||||||||||||||||
L-Form: | |||||||||||||||||||
Eintragsmenge, g | |||||||||||||||||||
Fließhöhej cm | |||||||||||||||||||
Durchschnittliches Räum | |||||||||||||||||||
Ι | gewicht, kg/m3 | ||||||||||||||||||
I | (DlN 53 420) | ||||||||||||||||||
Sl | Fließstörungen | ||||||||||||||||||
1" ϊ- V- |
|||||||||||||||||||
!; ϊ. |
|||||||||||||||||||
Gesamlbeurteilunp | |||||||||||||||||||
ϊ
I. |
|||||||||||||||||||
ι | γ | Tabelle 2 (Fortsetzung) | 23 | ■»ewicht,kg/rr!3'D!N5342G) | 20 29 293 | B | C | F | D | F | G | 24 | G | i | 24 | H | 1 | |
Fließstörungen | i | |||||||||||||||||
25 | 26 | 25 | 25 | 26 | 26 | 27 | ι | 1,3 | 24 | [ | ||||||||
papierform: | Gesamtbeurteilung | Schaumstabilisator | ! | I | ||||||||||||||
Ratimgewicht, kg/m3 | . | Tabelle 3 | E | 1.4 | 1,7 | 1,5 | 1,3 | 1.4 | 1,3 | i,5 | 3 | 1,4 | 1 | |||||
(DIN 53 420) | • | H j | 2 | ί | ||||||||||||||
- | Druckfestigkeit, kp/cm2 | 26 | 1 | 1-2 | 2-3 | 1-2 | 1-2 | 2 | 1-2 | ! | 1-2 | |||||||
(DiN 53 421) | Papierform: | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 343 | 1-2 | I | |||||||
Zellgroße | Raumgewicht, kg/m3 | 1.5 | 63 | 1 | ||||||||||||||
Zellstruktur | (DIN 53 420) | 355 | 352 | 340 | 345 | 340 | 345 | 349 | 43 | 340 | ||||||||
(j | L-Form: | Druckfestigkeit, kp/cm2 | 2 | 95 | 82 | 46 | 83 | 80 | 45 | 70 | 88 | |||||||
Eintragsmenge, g | (DIN 53 421) | 2 | 35 | 39 | 49 | 38 | 38 | 51 | 40 | Randzonen | I | |||||||
Fließhöhe, cm | Zellgröße | störung | I | |||||||||||||||
= | i I "~ |
Durchschnittliches Raum- | Zellstruktur | 350 | 4 | I | ||||||||||||
ι J | L-Form: | 52 | I | |||||||||||||||
Eintragsmenge, g | 52 | I | ||||||||||||||||
Fließhöhe, cm | Raridzöneristörürig | ι | ||||||||||||||||
Durchschnittliches Raum- | 1 | |||||||||||||||||
2 | i | |||||||||||||||||
I | ||||||||||||||||||
I | ||||||||||||||||||
I | ||||||||||||||||||
i | ||||||||||||||||||
k | ||||||||||||||||||
I | ||||||||||||||||||
i | ||||||||||||||||||
Ii
"·$ |
||||||||||||||||||
Randzonenstörüng, | ||||||||||||||||||
unruhige Zellstruktur | Randzonenstörüng, | |||||||||||||||||
2 | Lunker | |||||||||||||||||
2 | ||||||||||||||||||
Schaumstabilisator | ||||||||||||||||||
A | ||||||||||||||||||
23 | ||||||||||||||||||
1,1 | ||||||||||||||||||
2 | ||||||||||||||||||
2 | ||||||||||||||||||
358 | ||||||||||||||||||
92 | ||||||||||||||||||
34 |
(DIN 53 420)
Fließstörungen
Fließstörungen
Gesamtbeurteilung
nurge-
ringe-
Rand-
zonen-
störung
1-2
sehr leichte Randzonen störung
1-2
Randzonen
störung,
Lunker
störung,
Lunker
leichte Randzonen störüng, Lunker
Randzonen
störung, Lunker
störung, Lunker
Randzonen störüng, Lunker unruhige Zellstruktur
Primärschrumpf
Schaumstabilisator A B
Papierform:
Raumgewicht, kg/m3 23 25
(D IN 53 420)
Druckfestigkeit, kp/cm2 ~ϊ,2 1,2 I^
(DIN 53 421)
Zellgröße 1-2 2
Zellstruktur 1-2 2
L-Fonn:
Eintragsmenge, g 345 355
Fließhöhe,cm 89 94
23
360 69
1,4
2-3 3
340 82
340 72
20 | 25 | 29 293 | B | E | 26 | F | F | störung, | C | i "l |
I | Randzonenstörung, leichte | G | Randzonen- | | störung, 1 | |
43 | 36 | wenige | i | wenige Lunker | störung, I | Lunker I | ||||||||||
(•(lilsct/imj: | Schiiiitnstabilisaior | 26 | 27 | Lunker | 27 | I | 27 | Lunker | | ||||||||
ABC | I | 4 I | ||||||||||||||
33 36 43 | 1,4 | leichte Rand* Randzonen- | 1,4 | 1,4 | G I | 2 | 1.5 | I V: |
||||||||
Durchschnittliches Raum- | zorieri- | 42 1 | ί | |||||||||||||
gcv/iTfhti kg/m3 | 2 | störung, | 2 | 4 | 1-2 | I | 2-3 | I | ||||||||
(DIN 3*3 420) | 2 | einige | 2 | 2 | ft | 2 | i | |||||||||
Fließstörungen | keine keine sehr leichte | Lunker | sehr starke | | 29 I | ||||||||||||
Randzörieri- | 360 | 355 | 360 | Räridzörieri- | | 341 | S | ||||||||||
störung, wenige | 74 | 65 | 74 | störung, Lunker \ | 56 | u I | ||||||||||
Lunker | 49 | 2 | 47 | 44 | Vermischungs- \ | 44 | ||||||||||
schlieren, un- I | 2-3 1 | |||||||||||||||
ruhige Zeil- \ | 2 I | |||||||||||||||
struktur I | S | |||||||||||||||
Gesamtbeurteilung | 1 1 2 | 5 } | 360 % | |||||||||||||
Tabelle 5 | I | 79 ί | ||||||||||||||
Schaumstabilisator | 42 I | |||||||||||||||
Λ | D I | 1 | ||||||||||||||
Papierform: | ι | ι | ||||||||||||||
Raumgewicht, kg/m3 | 25 | 26 j | starke Randzonen- leichte f | |||||||||||||
(DIN 53 420) | störung, einige Rand- | | |||||||||||||||
Druckfestigkeit, kp/cm2 | 1,4 | 13 s | Lunker, unruhige Zonen- § | |||||||||||||
(DIN 53 421) | Zellstruktur | |||||||||||||||
Zellgröße | 2 | 2-3 j | ||||||||||||||
Ze !struktur | 2 | 2 \ | 5 | |||||||||||||
ί.-Form: | \ | |||||||||||||||
Eintragsmenge, g | 355 | sehr leichte Randzonen | 353 ί | |||||||||||||
Fließhöhe, cm | 72 | störung, wenige kleine | 76 | |||||||||||||
Durchschnittliches Raum | 41 | Lunker | 43 | |||||||||||||
gewicht, kg/m3 (DIN 53 420) Fließstörungen |
||||||||||||||||
Randzonenstörung, | 1 | |||||||||||||||
kleine Lunker | ||||||||||||||||
Randzonenstörung | ||||||||||||||||
Gesamtbeurteilung | ||||||||||||||||
Tabelle 5 (Fortsetzung) | 2 | |||||||||||||||
Schaumstabilisator | ||||||||||||||||
Papierform: | E | 4 | ||||||||||||||
Raumgewicht, kg/mJ | ||||||||||||||||
(DIN 53 420) | 30 | |||||||||||||||
Druckfestigkeit, kp/cm2 | ||||||||||||||||
(DIN53421) | U | |||||||||||||||
Zellgröße | ||||||||||||||||
Zellstruktur | 2 | |||||||||||||||
L-Form: | 2 | |||||||||||||||
Eintragsmenge, g | ||||||||||||||||
Fiießhöhe.cm | 360 | |||||||||||||||
Durchschnittliches Raum | 73 | |||||||||||||||
gewicht, kg/m3 | 44 | |||||||||||||||
(DIN 53420) | ||||||||||||||||
Fließstörungen | ||||||||||||||||
leichte Randzonen- | ||||||||||||||||
störung, leichte | ||||||||||||||||
VcrmischüiigSbchiieren | ||||||||||||||||
Gesamtbeurteilung | ||||||||||||||||
2 | ||||||||||||||||
27
28
Schaumstäbilisalor
A
Papierform:
Raumgewicht, kg/m3 23 (DIN 53 420)
Druckfestigkeit, kp/cm* 1,1 (DIN 53421)
Zellgröße 2
Zellstruktur 2-3
L-Form:
Eintragtmengcg
Fließhöhe, cm 84
Durchschnittliches Raum- 35 gewicht, kg/m3
(DIN 53 420)
Fließstörungen
26 1,3
• 2-3 ' 3
340
53
46
Gesamtbeurteilung
sehr leichte Randzoneristörung, kleine Lunker
leichte Randzonenstörung
27 1,2
340
50
51
Randzonen- Randzonenstörung, Lunker störung, Lunker
27 1,2
3 3
350
50
53
Randzonenstörung, Lunker
Schaumstabilisalor | 7 | 10 | 12 | 14 | C | 7 | 14 | E | 7 | 14 | |
A | 0 | 0 | |||||||||
Lagerzeit (Tage) | 0 | 22 | 21 | 22 | 22 | 26 | 28 | 26 | 29 | ||
bei 80° C | 24 | 23 | |||||||||
Raumgewicht, kg/m3 | 22 | 62 | 66 | 67 | 67 | 82 | 82 | 78 | 89 | ||
(DIN 53 420) | 1 | 1-2 | 1 | 1 | 61 | 2-3 | 2-3 | 63 | 2 | 3 | |
Abbindezeit, Sek. | 64 | 1 | 1-2 | 1-2 | 1-2 | 1 | 2-3 | 2-3 | 1-2 | 2 | 1 |
Zellgröße | 1 | 1 | 1 | ||||||||
Zellstruktur | 1 | ||||||||||
Schaumstabilisator | 1 | 2 | 3 | 6 | C | 1 | 2 | 3 | 6 | C | 1 2 | 3 | |
A | 0 | 0 | 3 | ||||||||||
Lagerzeil | 0 | 23 | 24 | 23 | 23 | 24 | 23 | 24 | 24 | 24 | |||
(Monate) | 24 | 25 | |||||||||||
Raumgewicht, | 24 | ||||||||||||
kg/m3 | 104 | 105 | 107 | 106 | 100 | 100 | 110 | 115 | 115 Sch | ||||
(DIN 53420) | 98 | 110 | kol | ||||||||||
Abbindezeit, | 100 | 1-2 | 1 | 2 | 1-2 | 1-2 | 1—2 | 2 | 2 | ||||
Sek. | 1-2 | 1 | 1-2 | 1-2 | 1 | 1-2 | 1-2 | 2 | 2 | 2-3 | |||
Zellgröße | 1 | 1 | 2-3 | ||||||||||
Zellstruktur | 1 | ||||||||||||
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen durch Umsetzung von Polyhydroxylverbindungen, Polyisocyanaten, Wasser und/oder anderen Treibmitteln, Carbaminatgruppen eingebaut enthaltenden Organopolysiloxanen als Schaumstabilisatoren und anderen Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schaumstabilisatoren siloxanmodifizierte Carbamidsäurederivate verwendet, die aus mindestens einer Struktureinheit der allgemeinen Formel
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