DE2208149B2 - Process for the production of polyether urethane foams - Google Patents
Process for the production of polyether urethane foamsInfo
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Description
R2O-R 2 O-
R1 R 1
Si —O —Si —O -
M
POAM.
POA
CH,CH,
Si —O —Si —O -
CH3 CH 3
R1 R 1
Si-OR2 M POASi-OR 2 M POA
verwendet, in der m segmenteinheitlich oder annähernd segmenteinheitlich =5 oder 6 ist oder der Index m zwischen 4 und 7 liegt, wobei die Menge an Segmenten des Indexes 5 und 6 mindestens doppelt so groß ist wie die Menge an Segmenten des Indexes 4 und 7, n>2, R1 ein gesättigter Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, R2 die Bedeutung des Restes R1 hat oder die Gruppen =POA oder R\Si- darstellt, M Sauerstoffis used, in which m is uniform in segments or approximately uniform in segments = 5 or 6 or the index m is between 4 and 7, whereby the number of segments of the index 5 and 6 is at least twice as large as the number of segments of the index 4 and 7, n> 2, R 1 is a saturated alkyl radical with 1 to 8 carbon atoms, R 2 has the meaning of the radical R 1 or the groups = POA or R \ Si-, M represents oxygen
oder einen Alkylenoxyrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, eineor an alkylenoxy radical having 1 to 3 carbon atoms, a
-CH1-CH-CH2-O -CH 1 -CH-CH 2 -O
CH3 CH 3
-(CH2J10-C-O - (CH 2 J 10 -CO
ίοίο
-CH2—CH—C—O Gruppe-CH 2 -CH-C-O group
R3 OR 3 O
1515th
mit R3=H oder CH3- bedeutet, bei der das Kohlenstoffatomm mit dem Siliciumatom und «sas endständige Sauerstoffatom mit der Polyoxyalkylengruppe verknüpft äst, darstellt, und POA ein durch einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest abgeschlossener Rest mit Polyoxyäthylen- und Polyoxypropyleneinheiten im Gewichtsverhältnis von 50 :50 bis 30 :70 ist, der ein Blockmolekulargewicht von 1400 bis 3000 aufweistwith R 3 = H or CH 3 - in which the carbon atom is linked to the silicon atom and the terminal oxygen atom is linked to the polyoxyalkylene group, and POA is a radical terminated by an alkyl radical with 1 to 8 carbon atoms or a phenyl radical with polyoxyethylene and polyoxypropylene units in the weight ratio of 50:50 to 30:70 and having a block molecular weight of 1,400 to 3,000
Das Wesen vorliegender Erfindung besteht also darin, daß die Dimethylpolysiloxanblöcke segmenteinheitlich sind, wobei das jeweilige Segment bestimmt durch den Index m=5 oder 6 ist Diese verbesserten Eigenschaften jo der Schaumstabilisatoren bleiben auch im Prinzip erhalten, wenn man anstelle dieser Äquilibrate breiter Molekulargewichtsverteilung solch«: segmentähnlichen Blöcke verwendet bei denen der Index m zwischen 4 und 7 liegt jedoch einen Schwerpunkt bei 5 und 6 hat, r, wobei die Menge an Segmenten des Indexes 5 und 6 mindestens doppelt so groß ist wie die Menge an Segmenten des Indexes 4 und 7. Dies kann man anhand der Molekulargewichtsverteilungskurve verdeutlichen, die im Normalfall in Form einer weiten flachen Kurve (Gauß-Verteilung) erscheint hier jedoch einem entsprechend engen Schnitt mit schmaler Basis und größerer Höhe entspricht.The essence of the present invention consists in the fact that the dimethylpolysiloxane blocks are uniform in segments, the respective segment being determined by the index m = 5 or 6. segment-like blocks are used where the index m is between 4 and 7 but has a focus at 5 and 6, r, where the number of segments of the index 5 and 6 is at least twice as large as the number of segments of the index 4 and 7. This can be illustrated using the molecular weight distribution curve, which normally appears in the form of a wide flat curve (Gaussian distribution), but here corresponds to a correspondingly narrow section with a narrow base and greater height.
Die erfindungsgemäß aufgefundene Tatsache, daß gerade solche Schaumstabilisatoren mit segmentein- r, heitlichen oder angenähert segmenteinheitlichen ( = segmentähnlichen) Dimethylpolysiioxanresten herausragende Wirkung zeigen, widerspricht der allgemeinen Erfahrung, da gerade bei der Verwendung von oberflächenaktiven Substanzen Gemische von Verbin- ~>i> düngen unterschiedlicher Kettenlänge bessere Eigenschaften aufweisen als die verhältnismäßig reinen Substanzen. Es bestand somit ein Vorurteil gegen die Verwendung der erfindungsgemäß anzuwendenden Verbindungen. v> The fact found according to the invention that precisely such foam stabilizers with segmental, uniform or approximately segmental (= segment-like) dimethylpolysiloxane residues show an outstanding effect, contradicts general experience, since especially when surface-active substances are used, mixtures of compounds of different fertilizers Chain length have better properties than the relatively pure substances. There was thus a prejudice against the use of the compounds to be used according to the invention. v>
Del Polyoxyalkylenblock (POA) hat ein Molekulargewicht von 1400 bis 3000. Das Optimum des Molekulargewichtes richtet sich sowohl nach den für die Verschäumung verwendeten Ausgangssubstanzen wie auch nach den Verfahrensbedingungen. Besonders «> bevorzugt ist ein Bereich von 1600 bis 22Ö0. Der Polyoxyalkylenblock setzt sich aus Polyoxypropylen- und Polyoxyäthyleneinheiten im Gewichtsverhältni.s von 50 : 50 bis 70 :30 zusammen. Dieser Polyoxyalkylenblock ist durch einen Alkylrest mit 1 bis 8 h"> Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest abgeschlossen.Del polyoxyalkylene block (POA) has a molecular weight of 1400 to 3000. The optimum molecular weight depends on both the Foaming used starting substances as well as according to the process conditions. Especially «> a range from 1600 to 22000 is preferred. Of the Polyoxyalkylene block is composed of polyoxypropylene and polyoxyethylene units in a weight ratio from 50:50 to 70:30 together. This polyoxyalkylene block is replaced by an alkyl radical with 1 to 8 h "> Carbon atoms or a phenyl radical.
lymerisat ist der Rest R' vorzugsweise ein Methylrest, jedoch kommen auch andere gesättigte AJkylreste mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen in Frage, die allein oder in Mischung, vorzugsweise mit dem Methylrest, vorliegen können. Das gleiche gilt für den Rest R2, wenn er die Bedeutung des Restes R< hat Hat R2 jedoch die Bedeutung der Gruppe -POA, so gelten auch hier die dafür gemachten Ausführungen. Die Gruppe R2 kann aber als kettenstoppendes Endglied auch die Gruppierung R]-Si- darstellen, z.B. die Gruppierung (CHa)3Si, jedoch können die Reste R1 auch die weitere Bedeutung, wie für R' angegeben, besitzen.lymerisat, the radical R 'is preferably a methyl radical, but other saturated alkyl radicals with 2 to 8 carbon atoms, which can be present alone or in a mixture, preferably with the methyl radical, are also possible. The same applies to the radical R 2 , if it has the meaning of the radical R <, however, if R 2 has the meaning of the group -POA, then the statements made for this also apply here. The group R 2 , however, as a chain-terminating end member, can also represent the grouping R] -Si-, for example the grouping (CHa) 3 Si, but the radicals R 1 can also have the further meaning given for R '.
Die Gruppe M stellt das Bindeglied zwischen jeweils emem Siliciumatom und dem Polyoxyalkylenrcst dar. Sit hat die Bedeutung eines Sauerstoffrestes, kann aber auch einen Alkylenoxyrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten. Es ist dem Fachmann bekannt, daß Blockmischpolymerisate, bei denen das Siliciumatom mit dem Polyoxyalkylenrest über einen Alkylenoxyrest verbunden ist hydrolysestabiler sind als diejenigen, bei denen der Polyoxyalkylenrest über Sauerstoff mit dem Siliciumatom verknüpft ist M kann auch, was allerdings in der Praxis von geringerer Bedeutung ist, eineThe group M represents the link between each silicon atom and the polyoxyalkylene structure. Sit has the meaning of an oxygen radical, but can also mean an alkyleneoxy radical with 1 to 3 carbon atoms. It is known to those skilled in the art that Block copolymers in which the silicon atom with the polyoxyalkylene radical via an alkyleneoxy radical is more stable to hydrolysis than those in which the polyoxyalkylene radical is connected to the via oxygen A silicon atom is linked, but this is of less importance in practice
-CH2-CH-CH2-O -CH 2 -CH-CH 2 -O
CH3 -(CH2J10-C-O CH 3 - (CH 2 J 10 -CO
— CH2—CH — C — O Gruppe- CH 2 - CH - C - O group
's " R1 O's " R 1 O
bedeuten, wobei das Kohlenstoffatom mit dem Siüciumatom und das endständige Sauerstoffatom mit der Polyoxyalkylengruppe verknüpft ist R3 hat dabei die Bedeutung eines Wasserstoffrestes oder einer Methylgruppe.mean, where the carbon atom is linked to the Siüciumatom and the terminal oxygen atom to the polyoxyalkylene group. R 3 here has the meaning of a hydrogen radical or a methyl group.
Die Herstellung derartiger, erfindungsgemäß zu verwendender Schaumstabilisatoren und insbesondere des segmenteinheitlichen Polysiloxanrestes kann in folgender Weise geschehen:The production of such foam stabilizers to be used according to the invention and in particular of the uniform segment polysiloxane residue can be done in the following way:
1. Synthese von1. Synthesis of
HO —HO -
CK3 CK 3
Si —O —Si —O -
CHjCHj
H:H:
Die als Ausgangsprodukte verwendeten Polydimethylsiloxandiole der genannten Formel lassen sich leicht synthetisieren durch Hydrolyse der entsprechenden Λ,ω-Dichlorpolydimethylsiloxane der FormelLeave the polydimethylsiloxane diols of the formula mentioned used as starting materials easily synthesize by hydrolysis of the corresponding Λ, ω-dichloropolydimethylsiloxanes the formula
V^. IV ^. I.
CH3 CH 3
CU,CU,
O— SICH,O— YOURSELF,
ClCl
in einem wäßrigen Medium, welches durch Zusatz von Säureakzeptoren, wie Aminen, und kräftigesin an aqueous medium, which by adding acid acceptors, such as amines, and strong
Rühren bei der Reaktion davor bewahrt wird, daß sich örtlich starke Konzentrationen an Salzsäure
bilden. Die entstandenen Polydimethylsiloxandiole
können in gut ausgewaschenem Zustand bei Bedarf nochmals an der Kolonne unter vermindertem
Druck destilliert werden.
Z Synthese von Verbindungen der FormelStirring during the reaction is prevented from forming locally strong concentrations of hydrochloric acid. The polydimethylsiloxane diols formed can, if necessary, be distilled again in the column under reduced pressure in a well washed state.
Z Synthesis of compounds of the formula
R1 R 1
X—Si—X
MX-Si-X
M.
POAPOA
X = gegenüber SiOH reaktive Gruppe, bevorzugt Chlor bzw.X = group reactive towards SiOH, preferably chlorine or
CH3-C—O —CH 3 -C — O -
Diese Silane lassen sich dadurch herstellen, daß man olefinisch endgestoppte Polyäther, wie z. B. Polyäther mit endständigen Allylgruppen, an Silane der FormelThese silanes can be produced by using olefinically end-capped polyethers, such as. B. Polyethers with terminal allyl groups on silanes of the formula
hydrosilierend anlagert, z.B. unter Verwendung von Platinkatalysatoren. Hierbei entstehen Silane,
bei denen der Polyätherblock POA mit dem Siliciumatom über eine Alkylenoxygruppe verbunden
ist Silane, bei denen der Polyäther POA mit dem Silicium über Sauerstoff verbunden ist, lassen
sich dagegen dadurch herstellen, daß man PoIyäthermonoole unter Zusatz von Säureakzeptoren,
wie tert Aminen, mit Silanen der Formel R1—Si —X3 umsetzt, wobei man diese Silane in
einem sehr großen Überschuß anwendet und den Überschuß nach der Reaktion destillativ beseitigt.
3. Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyalkylenglykol-Polysiloxan-Blockmischpolymerisate
lassen sich nun dadurch herstellen, daß man die unter 2. aufgeführten Silane vorlegt und unter gutem
Rühren eine Mischung aus den unter 1. aufgeführten Polydimethylsiloxandiolen und tert.-Aminen
zutropft Dabei ist die Verwendung von inerten Lösungsmitteln angebracht, ebenso wie eine
Abführung der Reaktionswärme durch Kühlung. Dabei verwendet man λ+1MoI der unter 2.
genannten Silane auf π Mol der unter 1. genannten Polydimethylsiloxandiole, letztere im Gemisch mit
2 η+ 2 Molen tert-Aminen, wobei es vorteilhaft ist,
diese leztereren in einem gewissen Überschuß
einzusetzen. Beifn Umsatz der Silane mit den Polydin'ethylsilojiandiolen im gezeigten Molverhältnis
bleibt eil1 Rest an X-Gruppen zunächst unumgtfsetzt. Diener Rest wird am Schluß dadurch
zur Reaktion gebracht, daß man dem Reaktions?emisch
verbint'jn55en der Formel R2OH zusetzt,
wobei auch hier Wiederum ein gewisser Qberschuß
angezeigt ist, damit gewährleistet wird, daß die bei
der Hydrolyse Säure abspaltenden SiX-Gmppen völlig entfernt werden. Nach der Reaktion filtriert
man die Salze ab und erhält schließlich die erfindungsgemäßen Produkte, indem man Überschüsse
— soweit wie möglich — zusammen mit den verwendeten inerten Lösungsmitteln abdestilliert
Adds hydrosilatingly, for example using platinum catalysts. This creates silanes in which the polyether block POA is connected to the silicon atom via an alkyleneoxy group. is reacted with silanes of the formula R 1 —Si —X3, these silanes being used in a very large excess and the excess being removed by distillation after the reaction.
3. The polyalkylene glycol-polysiloxane block copolymers which can be used according to the invention can now be prepared by introducing the silanes listed under 2. and adding dropwise a mixture of the polydimethylsiloxanediols and tert-amines listed under 1. with thorough stirring Appropriate solvents, as well as dissipation of the heat of reaction by cooling. One uses λ + 1MoI of the silanes mentioned under 2. to π moles of the polydimethylsiloxanediols mentioned under 1., the latter in a mixture with 2η + 2 moles of tert-amines, it being advantageous to use the latter in a certain excess. Beifn conversion of the silanes with the Polydin'ethylsilojiandiolen shown in the molar ratio art 1 residue at X-groups is initially unumgtfsetzt. Diener rest is thereby give to the reaction at the end r eight, that the reaction? Emic v erbint'jn55en of the formula R 2 OH is added, wherein again is thus guaranteed a certain Qberschuß is indicated that the split off during hydrolysis acid SiX groups must be completely removed. After the reaction, the salts are filtered off and the products according to the invention are finally obtained by distilling off excesses - as far as possible - together with the inert solvents used
Die verbesserten Schaumstabilisatoreigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden Polyalkylenglykol-Polysiloxan-Blockmischpolymerisate zeigen sich insbesondere darin, daß man zur ausreichenden Stabilisierung des Polyätherurethanschaumstoffes geringere Mengen an Schaumstabilisatoren, als dies nach dem Stand der Technik möglich ist, verwendet Üblicherweise verwendet mail bei der Produktion soclher Schäume nicht weniger als 0,5 Gew.-% Stabilisatoren, bezogen auf zu verschäumendes Gemisch. Bei den erfindungsgemäß verwenc1· ten Schaumstabilisatoren genügt häufig bereits ein Zusatz von 0,1 Gew.-%.The improved foam stabilizer properties of the polyalkylene glycol-polysiloxane block copolymers to be used according to the invention are shown in particular in the fact that smaller amounts of foam stabilizers than is possible according to the prior art are usually used in the production of such foams to adequately stabilize the polyether urethane foam as 0.5% by weight of stabilizers, based on the mixture to be foamed. In accordance with the invention verwenc 1 · ten foam stabilizers often been an addition of 0.1 wt .-% is sufficient.
Im folgenden wird der Gegenstand der vorliegenden Erfindung noch näher erläutert Dabei wird zunächst die nicht beanspruchte Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Schaumstabilisatoen gezeigt Im Beispiel 1 werden Verschäumungsversuche mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Schaumstabilisatoren gezeigt wobei ein Vergleichsversuch beweist, daß es mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Schaumstabilisato-In the following, the subject matter of the present invention will be explained in more detail Production of the foam stabilizers to be used according to the invention which is not claimed is shown in the example 1 shows foaming tests with the foam stabilizers to be used according to the invention a comparative experiment proving that it is possible with the foam stabilizers to be used according to the invention
jo ren gelingt, mit wesentlich geringeren Mengen an Stabilisatoren zu guten Schäumen zu kommen. Ein weiterer Vergleichsversuch zeigt die überlegene Wirkung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stabilisatoren gegenüber Stabilisatoren gemäß US-PS 35 07 815.jo ren succeeds with much smaller amounts of Stabilizers to make good foams. Another comparison test shows the superior effect of the stabilizers prepared by the process according to the invention versus stabilizers according to US-PS 35 07 815.
Herstellungsverfahrenproduction method
für die im erfindungsgemäßen Verfahrenfor those in the method according to the invention
verwendeten Stabilisatorenused stabilizers
a) Herstellung der Siloxane der Formela) Preparation of the siloxanes of the formula
Cl-Cl-
CH3 CH 3
-Si-O-CH3 -Si-O-CH 3
CH3
-Si-ClCH 3
-Si-Cl
I
I I.
I.
CH3 CH 3
Diese Produkte werden durch sehr sorgfältige fraktionierte Destillation eines durch Unterschußhydrolyse von Dimethyldichlorsilan gewonnenen Gemisches an der Kolonne hergestellt Die Reinheit der Produkte wird gaschromatographisch überprüftThese products are made by very careful fractional distillation of a deficiency hydrolysis Mixture obtained from dimethyldichlorosilane produced on the column. The purity of the products is determined by gas chromatography checked
In der Tabelle 1 sind die Siedepunkte und die gaschromatographisch ermittelte Reinheit angegeben: Table 1 shows the boiling points and the purity determined by gas chromatography:
mm
mm
mm
mmmm
mm
mm
mm
mm
gaschromatographisch
cr'nitielt"/.-Salary,
gas chromatography
does not contain
98
93.5
94
9897.5
98
93.5
94
98
5
6
7
94th
5
6th
7th
9
L-rC/15
154 XV15
145 C/ 3
176 CV 3105X715
L-rC / 15
154 XV15
145 C / 3
176 CV 3
b) Herstellung der Siloxnne der Formelb) Preparation of the siloxane of the formula
HOHO
CHjCHj
-Si-O-CH3 -Si-O-CH 3
Die Synthese dieser Produkte erfolgt nach einer Prozedur, die im folgenden skizziert wird: 1 MolThe synthesis of these products takes place according to a procedure which is outlined below: 1 mol
Cl-Cl-
CH,CH,
-Si-O-Si-O
CH,CH,
_L_L
C H,C H,
-Si— Cl-Si- Cl
CH,CH,
wird in der vierfachen Gewichtsmenge CHjCI,. gelöst. Diese Lösung wird innerhalb von 2 Stunden zu einer Mischung von 177,3 g (3 Mol) Isopropylamin und so viel H2O, wie Ut der Gewichtsmenge :~> an CH2CI2 entspricht, getropft. Dabei wird kräftig gerührt und so gekühlt, daß die Temperatur der Reaktionsmischung 35°C nicht überschreitet. Danach wird mit 25%iger Essigsäure neutralisiert, die wäßrige Phase abgetrennt und die organische so Phase mindestens fünfmal mit destilliertem Wasser gewaschen. Das CH2CI2 wird bis zu einer Badtemperatur von 5O0C und einem Vakuum von 12 mm abdestilliert. In der nachstehenden Tabelle 2 sind die Reinheitsgrade der Produkte und der gefunde- r, ne OH-Wert enthalten:is in four times the amount by weight CHjCI ,. solved. This solution is added dropwise within 2 hours to a mixture of 177.3 g (3 mol) of isopropylamine and as much H2O as Ut corresponds to the amount by weight: ~> of CH2Cl2. It is stirred vigorously and cooled so that the temperature of the reaction mixture does not exceed 35.degree. It is then neutralized with 25% acetic acid, the aqueous phase is separated off and the organic phase is washed at least five times with distilled water. The CH2Cl2 is added to a bath temperature of 5O 0 C and a vacuum of 12 mm distilled off. The following table 2 contains the purity grades of the products and the found OH value:
m '-Gehalt OH-Gchalt in % >n m 'content OH content in%> n
praktisch theoretischpractically theoretically
97.8
98.3
97,9
93.7
9897.8
98.3
97.9
93.7
98
10,5
8,6
7.2
5,9
4.8510.5
8.6
7.2
5.9
4.85
10,8
8,75
7,35
6,3
4,9510.8
8.75
7.35
6.3
4.95
-T)-T)
c) Synthese von Silanen der Formel
R1 c) Synthesis of silanes of the formula
R 1
Cl-Si —ClCl-Si-Cl
(CH2),
O
POA(CH 2 ),
O
POA
6060
Auch dise Synthese erfolgte nach in der Literatur bekannten Methoden.This synthesis was also carried out according to methods known in the literature.
1850 g (1 Mol) eines Allylbutylpolyäthers der Formel1850 g (1 mol) of an allyl butyl polyether of the formula
zu Oxyäthylengruppen von 56,5 :43,5, welche sich in statistischer Verteilung befinden, werden mit
90 mg Pyridin-(Äthylen)PtCI2 versetzt und auf
12O0C erhitzt. Bei dieser Temperatur werden
innerhalb von 2 Stunden 230 g (2MoI) Methyldichlorsilan
zugetropft. Danach läßt man bei der gleichen Temperatur noch 5 Stunden nachreagieren.
Den Methyldichlorsilanüberschuß destilliert man danach bei einer Badtemperatur von 120°C
und einem Druck von 15 mm wieder ab. Der Rückstand hat einen Cl-Gehalt von 3,68%, was mit
dem theoretisch zu erwartenden Cl-Gehalt von 3,61 % sehr gut übereinstimmt.
Synthese von Silanen der Formelto oxyethylene groups of 56.5: 43.5, which are in random distribution, are mixed with 90 mg of pyridine (ethylene) PtCl 2 and heated to 12O 0 C. At this temperature, 230 g (2 mol) of methyldichlorosilane are added dropwise over the course of 2 hours. The reaction is then allowed to continue for a further 5 hours at the same temperature. The excess methyldichlorosilane is then distilled off again at a bath temperature of 120 ° C. and a pressure of 15 mm. The residue has a Cl content of 3.68%, which agrees very well with the theoretically expected Cl content of 3.61%.
Synthesis of silanes of the formula
R'R '
CI-Si — Cl
O
PO ΛCI-Si - Cl
O
PO Λ
598.4 g (4 Mol) Methyltrichlorsilan werden mit 800 ml Toluol und 111,3 g (1,1 Mol) Triäthylamin vermischt. Zu dieser Mischung werden 1810 g (1 Mol) eines Polyäthers der Formel598.4 g (4 mol) of methyltrichlorosilane are mixed with 800 ml of toluene and 111.3 g (1.1 mol) of triethylamine mixed. 1810 g (1 mol) of a polyether of the formula are added to this mixture
/7-C4H9O-(CH21O)1H/ 7-C 4 H 9 O- (CH 21 O) 1 H
(mit einem Gewichtsverhältnis der Oxypropylenzu Oxyäthylengruppen von 56,5 :43,5, hergestellt
durch Anlagerung von Äthylenoxid und Propylenoxid an n-Butanol, und zwar in statistischer
Verteilung) innerhalb von 2 Stunden getropft. Dabei wird kräftig gerührt und die Innentemperatur
durch Kühlung auf 25° C gehalten. Nach einer Nachreaktionszeit von 1 Stunde wird unter
Feuchtigkeitsausschluß filtriert, das Methyltrichlorsilan und derTriäthylaminüberschuß zusammen mit
dem Toluol bis zu einer Temperatur von 70°C und einem Vakuum von 15 mm abdestilliert. Der
Rückstand wird unter Feuchtigkeitsausschluß nochmals filtriert Er weist einen Cl-Gehalt von
3,80% auf, was mit dem theoretisch zu erwartenden Cl-Gehalt von 3,69% gut übereinstimmt
d) Synthese der erfindungsgemäß verwendbaren Schaumstabilisatoren der allgemeinen Formel(with a weight ratio of the oxypropylene to oxyethylene groups of 56.5: 43.5, produced by the addition of ethylene oxide and propylene oxide to n-butanol, in a statistical distribution) within 2 hours. It is stirred vigorously and the internal temperature is kept at 25 ° C. by cooling. After a reaction time of 1 hour, the mixture is filtered with exclusion of moisture, the methyltrichlorosilane and the excess triethylamine are distilled off together with the toluene up to a temperature of 70 ° C and a vacuum of 15 mm. The residue is filtered again with exclusion of moisture. It has a Cl content of 3.80%, which agrees well with the theoretically expected Cl content of 3.69%
d) Synthesis of the foam stabilizers of the general formula which can be used according to the invention
R2O-R 2 O-
R1 R 1
Si — O —Si - O -
(CH2),
O
POA(CH 2 ),
O
POA
CH3 CH 3
Si-O-Si-O-
CH3 CH 3
R1 R 1
Si-OR2 (CH2),
O
POASi-OR 2 (CH 2 ),
O
POA
mit einem Gewichtsverhältnis von Oxypropylen-Ansatz: with a weight ratio of oxypropylene batch:
π Mol (X^ö-Dihydroxypolydiniethylsiloxan (hergestellt nach der unter b) beschriebenen Vorschrift), π mol (X ^ ö-dihydroxypolydiniethylsiloxane (prepared according to the procedure described under b)),
n+\ Mol eines Silans der Formel n + \ mole of a silane of the formula
Wenn man entsprechend d) 62,2 g(0,15 Mol)If, according to d) 62.2 g (0.15 mol)
R1 R 1
Cl-Si —Cl
(CH2)3 Cl-Si-Cl
(CH 2 ) 3
O ίοO ίο
PO ΛPO Λ
(hergestellt nach der unter c) beschriebenen ι -, Vorschrift),(produced according to the ι -, regulation described under c),
2,2 · η+ 2,2 Mole Triethylamin (wasserfrei), 3 Mol (50% Überschuß) der Verbindung R:OH, Tuiuui in cinci menge, uäu ein Gewichtsverhältnis von Toluol zu Gesamt- _>» menge an übrigen Substanzen von 2 : 1 vorliegt.2.2 · η + 2.2 moles of triethylamine (anhydrous), 3 moles (50% excess) of the compound R : OH, Tuiuui in cinci amount, and a weight ratio of toluene to total amount of other substances of 2 : 1 is present.
Das Silan wird zusammen mit dem Toluol vorgelegt. Danach wird innerhalb von 2 Stunden r>
unter Rühren eine Mischung aus dem Λ,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxan
und Triäthylamin zugetropft. Dabei wird durch Kühlung die Reaktionsmischung auf 20 bis 250C gehalten. Nach einer
Nachreaktionszeit von 2 Stunden wird R2OH m
zugegeben und nach weiteren 2 Stunden Reaktionszeit wird filtriert, Toluol, R2OH und Triäthylaminüberschuß
bis zu 7O0C und 15 mm abdestilliert und der Rückstand abermals filtriert.
Wenn man als Ausgangsprodukt der hier gezeigten η Umsetzung anstelle der SilaneThe silane is presented together with the toluene. A mixture of the Λ, ω-dihydroxypolydimethylsiloxane and triethylamine is then added dropwise over the course of 2 hours with stirring. The reaction mixture is kept at 20 to 25 ° C. by cooling. After a subsequent reaction of 2 hours, R 2 is OH and m added after a further 2 hours of reaction time it is filtered, toluene, R up to 7O 0 C and 15 mm 2 OH and distilled off and the residue Triäthylaminüberschuß filtered again.
If you use the η conversion shown here instead of the silanes
HOHO
CH,CH,
Si —ΟΙ CH,Si —ΟΙ CH,
mit 134,6 g (0,9 Moi) Methyltrichlorsilan unter Verwendung von 33,3 g (0,33 Mol) Triäthylamin als Säureakzeptor in 460 g Toluol umsetzt, so erhält man laut gaschromatographischer Analyse 85% derTheorie anwith 134.6 g (0.9 mol) of methyltrichlorosilane using 33.3 g (0.33 mol) of triethylamine as Reacts acid acceptor in 460 g of toluene, then according to gas chromatographic analysis 85% the theory
Cl — Si — OCl - Si - O
C!C!
r„..r "..
Si — O —Si - O -
CH3 CH 3
Si —ClSi-Cl
ClCl
Das mittels präparativer Gaschromatographie gereinigte Produkt wies einen Säurewert von 6,21 m val/g auf (Theorie 6,24 m val/g). Das Kernresonanzspektrum dieser Substanz zeigte eine Signalverteilung für die Protonen der verschiedenen Methylgruppen, welche die obige Formel ebenfalls bestätigte.The product purified by means of preparative gas chromatography had an acid value of 6.21 m eq / g (theory 6.24 m eq / g). That Nuclear magnetic resonance spectrum of this substance showed a signal distribution for the protons of the various Methyl groups, which also confirmed the above formula.
R1 R 1
Cl-Si —Cl
(CH2),
O
POACl-Si-Cl
(CH 2 ),
O
POA
die Silane der Formelthe silanes of the formula
R1
Cl-Si —ClR 1
Cl-Si-Cl
I οI. ο
POAPOA
einsetzt, deren Synthese ebenfalls unter c) gezeigt wird, so erhält man Polyalkylenglykol-Polysiloxan-Blockmischpolymerisate der allgemeinen Formel, bie denen M = — O — ist.is used, the synthesis of which is also shown under c), polyalkylene glycol-polysiloxane block copolymers are obtained of the general formula where M = - O -.
e) Nachweis, daß bei der gezeigten Synthese die SegmenteinheitJichkeit der Siloxanblöcke erhalten bleibte) Evidence that in the synthesis shown, the segmental unit of the siloxane blocks is retained remain
Beispiele 1—7Examples 1-7
κι Zur Überprüfung des Schaumstabilisatorvermögens der erfindungsgemäß verwendbaren Schaumstabilisatoren wird nach folgender Rezeptur gearbeitet:To check the foam stabilizer capacity of the foam stabilizers which can be used according to the invention the following recipe is used:
g Polyäthertriol. bestehend aus 93 bis 4) 95 Gew.-% Oxypropyleneinheiten und 5 bis 7g polyether triol. consisting of 93 to 4) 95 wt .-% oxypropylene units and 5 to 7
Gew.-% Oxyäthyleneinheiten, OH-Zahl 45 bis 50, gewonnen durch Anlagerung von Äthylenoxid
und Propylenoxid an Glycerin
0,27 g Zinnoctoat
V) 4,05 g H2O% By weight of oxyethylene units, OH number 45 to 50, obtained by the addition of ethylene oxide and propylene oxide to glycerine
0.27 g of tin octoate
V) 4.05 g H 2 O
0,15 g Ν,Ν-Dimethyläthanolamin
0,05 g N-Äthylmorpholin
Xg Silicon-Schaumstabilisator
g Monofhiortrichlormethan0.15 g Ν, Ν-dimethylethanolamine
0.05 g of N-ethylmorpholine
Xg silicone foam stabilizer
g monofluorotrichloromethane
52£g Toluylendiisocyanaf, Isomeren-Verhältnis 2,4 zu 2,6 = 80:2052 g toluene diisocyanate, isomer ratio 2.4 to 2.6 = 80:20
In dieser Rezeptur wird die Menge an Silicon-Schaumstabilisator variiert und festgestellt, bis zuIn this recipe, the amount of silicone foam stabilizer is varied and found to be up to
bo welcher minimalen Konzentration noch einwandfreie Schäume erhalten werden. Diese Konzentration wird als Grenzkonzentration bezeichnet Diese Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt: Dabei besitzt der Polyoxyalkylenblock (POA) ein mittleres Molekular-bo what minimum concentration is still flawless Foams are obtained. This concentration is referred to as the limit concentration. These results are summarized in Table 3: The polyoxyalkylene block (POA) has an average molecular
gewicht von etwa 1800. ein Gewichtsverhältnis von Oxypropylen- zu Oxyäthylengruppen von 56,5 :43,5, die sich in statistischer Verteilung befinden, und er ist mit einer n-Butylgruppe abgeschlossen.weight of about 1800. a weight ratio of oxypropylene to oxyethylene groups of 56.5: 43.5, the are in statistical distribution, and he is with terminated with an n-butyl group.
Grenzkonzentration Limit concentration
BemerkungenRemarks
4-74-7
CH,CH,
i-C1II-iC 1 II-
42%m = 5; 35% m = 6; 10%w = 7;42% m = 5; 35% m = 6; 10% w = 7;
11% m = 4; 42%m = 5; 35%m = 6; 10%m = 7; 11% m = 4; 42% m = 5; 35% m = 6; 10% m = 7;
Vergleichsversuche I-VIComparative experiments I-VI
Zum Vergleich wurden diese Beispiele wiederholt mit Polyalkylenglykol-Polysiloxan-Blockmischpolymerisaten, die nicht im erfindungsgemäßen Bereich zusammengesetzt sind. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 wiedergegeben.For comparison, these examples were repeated with polyalkylene glycol-polysiloxane block copolymers, which are not composed in the scope of the invention. The results are shown in Table 4.
Vergleichs- η
versuchComparative η
attempt
Grenz- Bemerkungen
konzentration Border remarks
concentration
stark vergröberter Schaum stark vergröberter Schaum stark vergröberter Schaum stark vergröberter Schaum stark vergröberter Schaumvery coarse foam, very coarse foam, very coarse foam strongly coarse foam strongly coarse foam
nicht segmenteinheitlich m = 5, sondern äquilibriertes Siloxannot uniform segment m = 5, but equilibrated siloxane
Durch den folgenden Vergleichsversuch wird gezeigt, daß die erfindungsgemäß verwendeten Schaumstabilisatoren in geringeren Konzentrationen zu befriedigenderen Schäumen führen als die in der US-PS 35 07 815 genannten Schaumstabilisatoren.The following comparative experiment shows that the foam stabilizers used according to the invention, in lower concentrations, lead to more satisfactory foams than those in US Pat. No. 3,507,815 called foam stabilizers.
der US-PS 35 07 815 mit Schaumstabilisator E-9the US-PS 35 07 815 with foam stabilizer E-9
und einem erfindungsgemäß zu verwendendenand one to be used in the present invention
Der erfindungsgemäß zu verwendende Stabilisator entspricht der allgemeinen Formel mit m=6 und π=4, wobei R' ein C2H5-ReSt, R2 ein i-C3H7-Rest ist und M die Gruppe -(CH2)J-O- bedeutet Der POA-BIock besteht aus Oxyäthylen- und Oxypropyleneinheiten im Gewichtsverhältnis 40:60 mit einem Gesamtmolekulargewicht von 2000.The stabilizer to be used according to the invention corresponds to the general formula with m = 6 and π = 4, where R 'is a C 2 H 5 radical, R 2 is an iC 3 H 7 radical and M is the group - (CH 2 ) JO- means The POA block consists of oxyethylene and oxypropylene units in a weight ratio of 40:60 with a total molecular weight of 2000.
Der Stabilisator des Standes der Technik, E-9, wurde nach dem in Beispie! 1 der US-PS 35 07 815 beschriebenen Verfahren hergestelltThe prior art stabilizer, E-9, became according to the example! 1 of US-PS 35 07 815 described method prepared
Es wurde ein dem Polyäther P-2 sehr ähnlicher Polyäther verwendet. Dabei handelte es sich um ein Reaktionsprodukt von Sorbit und Propylenoxid mit A polyether very similar to polyether P-2 was used. This was with a reaction product of sorbitol and propylene oxide
-,o einer Hydroxylzahl von 470. Ein zusätzlicher Versuch wurde mit einem Polyäther durchgeführt, der durch -, o a hydroxyl number of 470. An additional experiment was carried out with a polyether which by
worden war und eine Hydroxylzahl von 520 hatte.and had a hydroxyl number of 520.
erhältliches Produkt eingesetzt Die übrigen Bestandteile waren identisch.available product used. The other components were identical.
Die Verschäumungsversuche wurden exakt nach den Angaben des Beispiels 4 in einer Form verschäumt welche in Form eines L ausgebildet war. In einer solchenThe foaming tests were foamed in a mold exactly as described in Example 4 which was designed in the form of an L. In such a
bo Form kann die Steighöhe besonders gut ermittelt werden. Die Steighöhe ist bei einer Schaumformulierung (Hartschaum) die entscheidende Größe. bo form, the height of rise can be determined particularly well. The height of rise is the decisive factor for a foam formulation (hard foam).
Auf jeweils 100 Gewichtsteile Polyätherpolyol bezogen, wurden 0,075,03 und 0,6 Gewichtsteile StabilisatorBased on 100 parts by weight of polyether polyol, 0.075.03 and 0.6 parts by weight of stabilizer were added
b5 eingesetzt. 0,075 Gewichtsteile entsprechen dabei den 0,11 Gewichtsteilen der Formulierung B, welche sich auf 150 g Polyätherpolyol bezieht Die erhaltenen Hartschäume zeigten in etwa gleiche Schaumcharakteristik,b5 inserted. 0.075 parts by weight correspond to the 0.11 part by weight of formulation B, which relates to 150 g of polyether polyol. The rigid foams obtained showed approximately the same foam characteristics,
wobei die Zellenzahl pro cm der Schäume, welche mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Stabilisatoren hergestellt worden waren, etwas größer war. Der besondere technische Effekt, der mit den erfhdungsge-where the number of cells per cm of the foams, which with the stabilizers to be used according to the invention were made, was slightly larger. The special technical effect associated with the inventive
Tabelie 5Table 5
maß zu verwendenden Stabilisatoren erzielt wird, zeigt sich in diesem Fall im verbesserten Fließvermögen des Schaumsystems und damit der Höhe des Schaumes. Dies ergibt sich aus Tabelle 5.level of stabilizers to be used is achieved, shows in this case, the improved flowability of the foam system and thus the height of the foam. this results from table 5.
Vergleichsversuch VIIIComparative experiment VIII
Nacharbeitung des Beispiels 9 mitReworking of Example 9 with
Schaumstabilisator E-14 der US-PS 35 07 815Foam stabilizer E-14 of US Pat. No. 3,507,815
und mit erfindungsgemäß zu verwendendemand with to be used according to the invention
Stabilisatorstabilizer
Eine Nacharbeitung des Beispiels 9 war nicht ohne weiteres möglich, da der verwendete Polyäther P-5 als ein Polyäther beschrieben wird, der durch Reaktion von Glycerin und Äthylenoxid mit einer Hydroxylzahl von 56 erhalten worden ist. Ein solcher Polyäther hätte aber entsprechend dem Molgewicht bei gleichmäßiger Verteilung der Äthylenoxideinheiten auf die OH-Gruppen des Glycerins drei Blöcke mit jeweils 22 bis 23 Einheiten Oxyäthylen. Ein solches Produkt hat aber einen Schmelzpunkt über 500C, d.h. es ist wachsartig fest und kann in dieser Form für die Verschäumung nicht herangezogen werden. Hier liegt offensichtlich ein Fehler in der Beschreibung des Polyäthers vor. Hierauf deutet auch die Tatsache hin, daß man mit Polyäthern, welche ausschließlich Äthylenoxid enthalten, in der Regel keine Weichschäume herstellt. Zur Nacharbeitung des Beispiels 9 ist deshalb ein Polyäther verwendet worden, wie er in Beispiel 1 beschrieben ist, nämlich ein Polyäther, bestehend aus 93 bis 95 Gew.-% Oxypropyleneinheiten und 5 bis 7 Gew.-% Oxyäthyleneinheiten, einer OH-Zahl von 45 bis 50, gewonnen durch Anlagerung von Äthylenoxid und Propylenoxid an Glycerin. Wie sich aus der OH-Zahl ergibt, entspricht dieser Polyäther weitgehend dem Polyäther P-5, weist jedoch zusätzliche Oxypropyleneinheiten auf, die den Schmelzpunkt des Produktes absenken.It was not possible to rework Example 9 without further ado, since the polyether P-5 used is described as a polyether which has been obtained by reacting glycerol and ethylene oxide having a hydroxyl number of 56. Such a polyether would, however, have three blocks with 22 to 23 units of oxyethylene each, corresponding to the molecular weight and uniform distribution of the ethylene oxide units on the OH groups of the glycerol. However, such a product has a melting point above 50 ° C., ie it is waxy solid and cannot be used in this form for foaming. There is obviously an error in the description of the polyether. This is also indicated by the fact that, as a rule, no flexible foams are produced with polyethers which contain only ethylene oxide. To rework Example 9, a polyether was therefore used as described in Example 1, namely a polyether consisting of 93 to 95% by weight of oxypropylene units and 5 to 7% by weight of oxyethylene units, an OH number of 45 up to 50, obtained by the addition of ethylene oxide and propylene oxide to glycerine. As can be seen from the OH number, this polyether largely corresponds to polyether P-5, but has additional oxypropylene units which lower the melting point of the product.
Als Schaumstabilisator wurde entsprechend dem Stand der Technik der Schaumstabilisator E-14 verwendet, hergestellt nach den Zahlenangaben in Spalte 13/14 und den Verfahrensangaben des Beispiels 1 der US-PS 35 07 815.The foam stabilizer E-14 was used as the foam stabilizer in accordance with the prior art used, prepared according to the figures in column 13/14 and the process information of Example 1 U.S. Patent 3,507,815.
Als erfindungsgemäß zu verwendender Schaumstabilisator wurde ein Stabilisator des etwa gleichen Aufbaus wie im Vergleichsversuch VII verwendet, mit der Abweichung, daß das Molekulargewicht des POA-Blokkes 2200 betrug.The foam stabilizer to be used according to the invention was a stabilizer of approximately the same structure as used in comparative experiment VII, with the difference that the molecular weight of the POA block 2200 was.
Die Verschäumung wurde entsprechend der Rezeptur des Beispiels 9 der US-PS durchgeführt Am erhaltenen Schaum wurde die Anzahl der Poren pro cm ermittelt.The foaming was carried out according to the recipe of Example 9 of US Pat. Am The number of pores per cm was determined.
Die Angaben in Tabelle VII, Spalte 18 der US-PS,The information in Table VII, Column 18 of the U.S. Patent,
y, beziehen sich auf Zellen per Inch (COl). Für den Schaumstabilisator E-14 sind im Beispiel 9 bei 0,6Gew.-% Stabilisator 57,5 CPI angegeben. Das entspricht 22,6 Zellen pro cm; ein Wert, der sehr schwierig zu messen ist, wenn bedacht wird, daß beiy refer to cells per inch (COl). For the Foam stabilizers E-14 are given in Example 9 at 0.6% by weight of stabilizer 57.5 CPI. That corresponds to 22.6 cells per cm; a value which is very difficult to measure considering that at
in einem solchen Wert die Größe der einzelnen Zelle unter 0,5 mm liegt. Eine solche Angabe wird nicht für ganz realistisch gehalten.in such a value the size of each cell below 0.5 mm. Such a statement is not believed to be entirely realistic.
Der CPI-Wert für den Stabilisator E-14 bei einem Zusatz von 0,3 Gew.-°/o ist mit 5 angegeben. DasThe CPI value for the stabilizer E-14 with an addition of 0.3% by weight is given as 5. That
r, entspricht 2 Zellen pro cm. Hier handelt es sich also um ein Gebilde, das nur entfernte Ähnlichkeit mit einem Schaum hat, da die Zellen durchschnittlich 5 mm groß sind. Ein solcher Schaum ist technisch kaum verwertbar.r, corresponds to 2 cells per cm. So this is a structure that is only vaguely similar to a foam, since the cells are on average 5 mm in size are. Such a foam can hardly be used technically.
Die Tabelle 6 zei^t die Verschäutnungsergebnisse jeweils in Abhängigkeit von verwendetem Stabilisator und Gewichtsmenge.Table 6 shows the skinning results depending on the stabilizer used and weight amount.
Die Tabelle zeigt, daß der erfindungsgemäß zu verwendende Stabilisator auch bei niedriger Konzentration von 03 g pro 100 g Polyol seine angenähert völlige Wirksamkeit entfaltet Dies steht in Übereinstimmung mit den vorgenannten Vergleichsversuchen. Dort wird nämlich gezeigt, daß die Grenzkonzentration der erfindungsgemäß zu verwendenden Stabilisatoren zwischen 0,1 und 0,3 Gew.-%, bezogen auf Polyol, liegt während die Grenzkonzentration nicht erfindungsgemäßer Stabilisatoren des Standes der Technik größer istThe table shows that the stabilizer to be used according to the invention even at a low concentration of 03 g per 100 g of polyol its approximated fully effective. This is in agreement with the aforementioned comparative tests. There it is shown that the limit concentration of the stabilizers to be used according to the invention is between 0.1 and 0.3% by weight, based on polyol while the limit concentration of prior art stabilizers not according to the invention is greater is
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