DE2423594A1 - Verfahren zur herstellung eines fluessigen produkts eines toluylendiisocyanatteers, dieses produkt enthaltende urethanmasse und ihre verwendung als anstrich- bzw. beschichtungsmasse - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines fluessigen produkts eines toluylendiisocyanatteers, dieses produkt enthaltende urethanmasse und ihre verwendung als anstrich- bzw. beschichtungsmasseInfo
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Description
SUMITOMO CHEMICAL COMPANI, LIMITED
Osaka, Japan
Osaka, Japan
und ' -
NITTETSU CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD, Tokyo, Japan
"Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Produkts eines
Toluylendiisocyanatteers, dieses Produkt enthaltende Urethanmasse und ihre Verwendung als Anstrich- bzw. Beschichtungsmasse"
Priorität: 30. August 1973, Japan, Nr. 98 57V73
Polyole werden seit langem als Komponente zur Herstellung von
Urethanmassen verwendet. Seit kurzem ist es "bekannt, daß ein isocyanat-reaktionsfähiger Teer, der als Nebenprodukt "bei der ^
Phenolherstellung nach dem Hydroperoxidprozeß anfällt und der
nachstehend kurz als Nebenproduktteer bezeichnet wird, eine
überlegene Ausgangskomponente darstellt. Aus derartigen Ausgangskomponenten
und Isocyanaten als Härtungsmitteln hergestellte Urethanmassen finden auf den verschiedensten Gebieten
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Anwendung, beispielsweise für Anstrichfarben, zur Herstellung
von Straßenbelägen, als Klebstoffe, Schaumstoffe oder als Fußbodenbeläge. Beispiele für verwendbare Isocyanate sind Toluylendiisocyanat
(TDI), Xylylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat,
Diphenylmethandiisöcyanat, ein Addukt aus Toluylendiisocyanat und Trimethylolpropan sowie hochmolekulare Polyisocyanate bzw.
Prepolymere, die aus diesen Isocyanaten hergestellt werden. Diese Isocyanate sind im allgemeinen teuer, und insbesondere
zur Herstellung von Urethanmassen mit ausgezeichneter Festigkeit und Chemikalienbeständigkeit sind teure "PoIyIsocyähate"_erforderlich.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an billigen Isocyanatkomponenten.
Bekanntlich entsteht bei der Herstellung von Toluylendiisocyanat als Nebenprodukt immer ein teerähnliches Produkt, das nachstehend
kurz als Toluylendiisocyanatteer oder TDI-Teer bezeichnet wird. Es ist bis jetzt kein Verfahren bekannt, dieses Nebenprordukt
wirksam zu verwerten. Bei der zunehmenden Produktion von Toluylendiisocyanat fallen jährlich riesige Mengen an TDI-Teer
als Nebenprodukt an, das bis jetzt als Industrieabfall behandelt wurde. Die Eigenschaften des TDI-Teers schwanken etwas und
„hängen von den unterschiedlichen Bedingungen bei der Herstellung von Taluylendiisocyanat ab. Im allgemeinen stellt der TDI-Teer
einen schwarzbraunen Feststoff dar, der 10 bis 30 Ge- ·
wichtsprozent freie Isocyanatgruppen enthält und bei Raumtemperatur
spröde ist. Beim Erhitzen des TDI-Teers auf Temperaturen
von oberhalb -1500C, gewöhnlich oberhalb 2000C, d.h. auf Temperaturen
oberhalb seines Erweichungspunktes, schmilzt der Teer
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und wandelt sich in eine viskose Flüssigkeit um. Beim weiteren Erhitzen der viskosen Flüssigkeit auf Temperaturen von mindestens
250 "bis 2600C zersetzen sich die Isocyanatgruppen unter
Gasentwicklung. Beim Stehen an der Luft verändert sich der TDI-Teer im Laufe der Zeit, weil die Isocyanatgruppen mit dem in
der Luft enthaltenen Wasserdampf in Reaktion treten.
Ein großes Problem bei der technischen Herstellung von Toluylendiisocyanat
besteht darin, daß zur Zeit kein Verfahren zur wirksamen Verwertung des TDI-Teers bekannt ist und die Beseitigung
der enormen Mengen an TDI-Teer sehr umständlich und teuer ist.
Ein Verfahren zur Beseitigung des TDI-Teers besteht in der Verbrennung.
Bei diesem Verfahren schmilzt der TDI-Teer und haftet am Boden des Verbrennungsraumes während der Verbrennung an, und
bei seiner Handhabung treten verschiedene Schwierigkeiten auf.
Eine wirksame Verwertung des TDI-Teers bedeutet die Verwertung.
der vorhandenen NCO-Gruppen. Wie vorstehend angegeben wurde, hat TDI-Teer einen sehr hohen Erweichungspunkt und bleibt bei
den üblichen, für chemische Umsetzungen angewendeten Temperaturen fest. Innerhalb dieses Temperaturbereiches ist die Reaktionsfähigkeit
der NCO-Gruppen schlecht und es erfolgt praktisch keine Umsetzung dieser Gruppen mit anderen Verbindungen, wie
Polypropylenglykolen oder anderen Polyolen.In fester Form kann der TDI-Teer selbst als Brikett, als Verkokungsmaterial,
als Pechkoksmaterial oder als pechartiges Bindemittel zur Herstellung von Elektroden wie im Falle von Steinkohlenteerpech
nicht verwendet werden, weil der TDI-Teer NCO-Gruppen enthält.
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Da TDI-Teer "bei Raumtemperatur fest ist und einen Erweichungs-
von etwa '2000C besitzt, ist es nicht möglich, den TDI-Teer
zu verflüssigen. Dies ist auch der Grund, warum TDI-Teer "bis heute nicht wirksam verwertet werden konnte. Durch Erhitzen
des TDI-Teers erhält man lediglich eine viskose Flüssigkeit mit einer Viskosität, die zur Handhabung ungeeignet ist, und
es treten unerwünschte Erscheinungen auf, wie Gasentwicklung. Selbst bei Anwendung üblicher Lösungsmittel wird der TDI-Teer
lediglich gequollen oder er löst sich in einer Menge von einigen Prozent, es ist jedoch unmöglich, "eine homogene Lösung zu
erhalten. Dies ist ein weiterer Grund, warum für TDI-Teer keine praktische Verwendung gefunden wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, TDI-Teer einer praktischen
Verwendung zuzuführen, und ihn in eine flüssige Form zu überführen, die als Härtungsmittel zusammen mit einem PoIyöl
oder einem isocyanat-reaktionsfähigen Teer als Ausgangskomponente zur Herstellung von preiswerten Urethanmassen verwendet
werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung
eines flüssigen Produkts eines Toluylendiisocyanatteers, der als Nebenprodukt bei der Herstellung von Toluylendiisocyanat
anfällt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Toluylendiisocyanatteer la wasserfreiem Zustand mit einem aromatischen
Lösungsmittel mit einem Siedepunkt bei Atmosphärendruck von mindestens 2000C vermischt.
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Den Toluylendiisocyanatteer kann man bei einer Temperatur unter halb seines Erweichungspunkts in dem Lösungsmittel pulverisieren
oder bei einer !Temperatur oberhalb seines Erweichungspunkts
in dem Lösungsmittel lösen oder unterhalb seines Erweichungspunkts mit dem Lösungsmittel vermischen und anschließend das
Gemisch mindestens 5 Minuten auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts erhitzen.
Vorzugsweise wird als aromatisches Lösungsmittel Kreosotöl,
Anthracenöl, Pechöl, Methylnaphthalinöl, von Kristallen befreites Naphthalinöl, Absorbtionsöl, Waschöl oder hydriertes gekracktes
Benzin mit einem Siedepunkt von oberhalb 2000C verwendet.
Die Erfindung betrifft ferner eine Urethanmasse, die
a) mindestens ein Polyol oder einen isocyanat-reaktionsfähigen Teer, der durch Umsetzen von Formaldehyd in Gegenwart eines
basischen Katalysators mit einem bei der Phenolherstellung
nach dem Hydroperoxidprozeß als Nebenprodukt anfallenden ■
Teer oder einem Gemisch dieses Teers mit.einem Phenol der
allgemeinen Formel I · ^5X.
in der R einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, m den Wert 0, 1 oder 2 und η den Wert 1 oder 2 hat,
hergestellt worden ist, und
b) ein flüssiges Produkt eines Toluylendiisocyanatteers enthält,
der als Nebenprodukt bei der Herstellung von Toluylendiiso-
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"*■ O —
cyanat anfällt, das durch. Vermischen des Toluylendiisocyanat-.
teers mit einem aromatischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt
bei Atmosphärendruck von mindestens 2000C hergestellt
worden ist.
Die Erfindung betrifft schließlich die Verwendung der Urethanmasse
als Anstrich- bzw. BeSchichtungsmasse.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist darin zu erblicken, daß ein flüssiges Produkt aus einem Toluylendiisocyanatteer
als Härtungsmittel in der Urethanmasse der Erfindung verwendet wird. Dementsprechend wird zunächst die Herstellung des flüssigen
Produkts des TDI-Teers beschrieben·.
Das zur Herstellung des flüssigen Produkts verwendete Lösungsmittel
ist ein aromatisches Lösungsmittel mit einem Siedepunkt bei Atmosphärendruck von mindestens 2000G, beispielsweise ein
Gemisch von aromatischen Verbindungen, wie Methylnaphthalin, Dimethylnaphthalin, Acenaphthen, Fluoren, Anthracen oder Phenanthren.
Geeignete Lösungsmittel sind im Handel unter der Bezeichnung Kreosotöl, Anthracenöl, Pechöl, Methylnaphthalinöl,
von Kristallen befreites Naphthalinöl oder als Absorptionsoder Vaschöl in der Steinkohlenteerindustrie erhältlich. Gekracktes
Benzin fällt beim Kracken· von Naphtha in der petrochemischen Industrie an und kann nach dem Hydrieren und einer
fraktionierten Destillation als Fraktion mit einem Siedebereich von oberhalb 2000C verwendet werden.
L 509811/0965 . _,
Γ -7- η
Übliche Lösungsmittel, wie niedrigsiedende aromatische Kohlen-Wasserstoffe,
wie Benzol, Toluol oder Xylol, Ketone, wie Aceton oder Methyläthylketon, Chloride, wie Methylenchlorid oder
Perchloräthylen, und Ester, wie Athylacetat oder Butylacetat,
bewirken entweder überhaupt keine oder nur eine geringfügige Lösung des TDI-Teers. Ferner werden unbefriedigende Ergebnisse
bei Verwendung von naphthenbasisehen und aliphatischen Lösungsmitteln
erhalten.
Beim Dispergieren und Suspendieren des TDI-Teers mit den erfindungsgemäß
verwendeten Lösungsmitteln verhält sich die gebildete Dispersion wie eine homogene Lösung und es kann keine Abscheidung
oder Sedimentierung des TDI-Teers beobachtet werden. Bei . Verwendung der vorgenannten üblichen Lösungsmittel erfolgt lediglich
eine zeitweilige Dispergierung des TDI-Teers und sehr bald kann Abscheidung und Sedimentierung beobachtet werden.
Dementsprechend bildet sich keine stabile Suspension und die Flüssigkeit läßt sich nicht wie eine übliche Lösung handhaben.
Die Auflösung oder Dispersion des TDI-Teers.in den erfindungsgemäß
verwendeten Lösungsmitteln muß unter Ausschluß von Feuchtigkeit durchgeführt werden. Da die freien Isocyanatgruppen im TDI-Teer
mit Wasser unter Gelbildung reagieren, muß das verwendete Lösungsmittel sorgfältig getrocknet und der Kontakt des Lösungsmittels
mit Wasser selbst während des Auflösens oder Pulverisierens vermieden werden.
Die Verfahren zur Herstellung von flüssigen Produkten des TDI-
ι Teers werden nachstehend beschrieben. ι
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"(1) Pulverisieren von TDI-Teer im Lösungsmittel unter Bildung
einer Dispersion.
Zum Pulverisieren können übliche Vorrichtungen, wie Kugelmühlen, Scheibenmühlen oder Kolloidmühlen verwendet werden, die den
bis 100 Mikron/ TDI-Teer auf eine Korngröße von etwa 1 / zerkleinern. Das
Pulverisieren muß unter Ausschluß von Wasser und Luftfeuchtigkeit durchgeführt werden. Die Pulverisierung wird ferner "bei
einer Temperatur durchgeführt, bei der der TDI-Teer ein Feststoff ist, d.h. unterhalb des Erweichungspunkts des Teers. Es
ist nicht speziell erforderlich, den Teer zu erwärmen oder zu kühlen. Der Teer kann bei Temperaturen um Raumtemperatur ohne
irgendwelche Schwierigkeiten pulverisiert werden. Die zur Pulverisierung
erforderliche Zeit hängt von den Eigenschaften des Teers, dem verwendeten Lösungsmittel und der Kapazität der Pulverisiervorrichtung
ab. Sie kann durch Beobachten des Zustande s der Dispersion oder Suspension des TDI-Teers bestimmt werden.
Gewöhnlich beträgt die Zeit etwa 1 bis 10 Stunden.
Es lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren flüssige
Produkte mit einer Konzentration von 50 Gewichtsprozent TDI-Teer
herstellen. Bei derart hochkonzentrierten Flüssigkeiten . · ist jedoch auch deren Viskosität sehr hoch und sie sind schwierig
zu handhaben. Für praktische Zwecke genügt eine Konzentration von 10 bis 4-0 .Gewichtsprozent. Eine Flüssigkeit iuit dieser
Konzentration kann durch. Pulverisieren 'von TDI-Teer in der 1,5- bis 9fachen Gewichtsmenge des Lösungsmittels hergestellt
werden.
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r ■_,_ "ι
(2) Vermischen des TDI-Teers mit dem Lösungsmittel unter Bildung einer Lösung.
Bei diesem Verfahren ist die Lösungstemperatur von besonderer Bedeutung. Das verwendete aromatische Lösungsmittel wird getrocknet
und sodann mit dem TDI-Teer bei einer Temperatur unterhalb seines Erweichungspunktes vermischt. Der TDI-Teer ist
in dem Lösungsmittel ziemlich unlöslich. Selbst wenn der Teer in dem Lösungsmittel löslich ist, ist'die Auflösungsgeschwindigkeit
sehr langsam. Zur Herstellung von Lösungen mit annehmbarer Konzentration sind sehr lange Zeiten erforderlich. Dem-
. entsprechend ist dieses Verfahren in der Technik weniger bevor-
. zugt.
Venn man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren TDI-Teer auf eine Teilchengröße pulverisiert, die sich noch rühren läßt und
das Pulver in das aromatische Lösungsmittel eingießt, das auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes (gewöhnlich
2000C) des TDI-Teers erhitzt ist und den Teer mit dem Lösungsmittel
unter Rühren vermischt oder wenn man den TDI-Teer in das Lösungsmittel bei einer Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes
eingießt und die Temperatur anschließend auf einen Wert oberhalb des Erweichungspunktes erhöht und hierauf
das Gemisch bei dieser Temperatur mindestens etwa 5 Minuten hält, löst sich der TDI-Teer rasch in dem Lösungsmittel und man
kann Lösungen mit hoher Konzentration erhalten. Die erhaltene Lösung wird sodann auf Raumtemperatur" abgekühlt. Hierbei erfolgt
keine Phasentrennung oder Abscheidung von festen Stoffen.
L ' 509811/0965 _j
2Λ23594
Unter Ausschluß von Feuchtigkeit kann die erhaltene Lösung lange Zeit gelagert werden. Bei einem technischen Verfahren
ist es vorteilhaft, den TDI-Teer in geschmolzenem Zustand aus der Vorrichtung zu entnehmen, in der Toluylendiisocyanat gebildet
wird, und den Teer unmittelbar in das aromatische Lösungsmittel einzuspeisen, das auf eine Temperatur oberhalb des
Erweichungspunkts des TDI-Teers erhitzt ist, und auf diese Wei-. se eine Lösung herzustellen.·
Die Löslichkeit des TDI-Teers hängt von seinen Eigenschaften ab. Bei der Behandlung bei Temperaturen oberhalb des Erweichungspunkts
ist der TDI-Teer im allgemeinen in einem Ausmaß von etwa der 1,5fachen Gewichtsmenge des verwendeten Lösungs-.
mittels löslich. Dementsprechend lassen sich Lösungen des TDI-Teers mit einer Konzentration von etwa 50 bis 60 Gewichtsprozent
erhalten. Da in zahlreichen Fällen derart konzentrierte Lösungen bei Raumtemperatur eine hohe Viskosität aufweisen,
sind für technische Zwecke Lösungen mit einer Konzentration von etwa 10 bis 40 Gewichtsprozent vorteilhafter, da sie eine
brauchbare Fließfähigkeit bei Raumtemperatur aufweisen.
Die erhaltenen TDI-Teersuspensionen oder -lösungen können für
die verschiedensten Zwecke eingesetzt werden, bei denen die Reaktionsfähigkeit der'fsocyänätgrüppW ausgenützt"werden ktom.
Da diese TDI-Teersuspensionen oder -lösungen eine höhere Reaktionsfähigkeit gegenüber aktive Wasserstoffatome enthaltenden
Verbindungen aufweisen, z.B. Verbindungen mit Hydroxyl-, Amino- oder Mercaptogruppen, können Polymerisate mit überlegener
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Vetterbeständigkeit und Korrosionsfestigkeit durch Umsetzen des
TDI-Teers mit beispielsweise PoIyο!verbindungen, wie Polypropylenglykol,
oder PoIyaminoverbindungen, wie Anilin-Formaldehyd-Kondensaten
hergestellt,werden. Durch Ausnutzung dieser Reaktionen
gegebenenfalls durch gleichzeitige Verwendung bekannter Isocyanate können die TDI-Teersuspensionen oder -lösungen zur
Herstellung von Zweikomponenten-Anstrichfarben, Massen für Straßenbeläge, Klebstoffe, Schaumstoffe und Fußbodenbeläge verwendet
werden, die sich'durch eine überlegene Vetterbeständigkeit
und Korrosionsfestigkeit auszeichnen.
Zur Herstellung der Urethanmassen der Erfindung wird als Komponente
das Polyol und bzw. oder der vorstehend beschriebene isocyanat-reaktionsfähige Teer verwendet. Als Polyole kommen die ■
üblichen Verbindungen in Frage, die zur Herstellung'von Polyurethanen
verwendet werden, wie Polyäther, beispielsweise PoIyäthylenglykole
oder Polypropylenglykole, Polyester aus Polycarbonsäuren, wie Phthalsäure^ Adipinsäure ode.r Maleinsäure, und
mehrwertigen Alkoholen, wie A'thylenglykol, Propylenglyköl oder
Glycerin, die Kondensate von phenolischen Verbindungen und Formaldehyd, sowie Castoröl.
Vie vorstehend bereits angegeben,ist der isocyanat-reaktionsfähige
Teer ein spezielles Produkt, das sich durch eine hohe Reaktionsfähigkeit.gegenüber Isocyanaten auszeichnet, und das
durch Umsetzen eines Teers, .das als Nebenprodukt bei der Herstellung
von Phenolen nach dem Hydroperoxidprozeß anfällt (Nebenproduktteer) oder eines Gemisches dieses Teers mit einem
. ' 509811/0965
Phenol der allgemeinen Formel I mit Formaldehyd in Gegenwart eines basischen Katalysators hergestellt worden ist.
Die Herstellung von Phenolen nach dem Hydroperoxidprozeß "bedeutet
beispielsweise die Herstellung von Phenol nach dem Cumolhydroperoxid-Verfahren, die Herstellung von Kresol nach dem
Cymol-Verfahren oder die Herstellung von Resorcin oder Hydrochinon
aus Diisopropylbenzol. Der Ausdruck "Nebenproduktteer" bedeutet einen hochsiedenden Bestandteil, der nach dem Abdestillieren
des gewünschten Phenols aus dem durch Säure zersetzten Hydroperoxid erhalten wird. Die Bestandteile des Nebenproduktteers
sind z.B. Acetophenone, o^-Methylstyrole oder destillierbare
Alkylphenole. Der Anteil dieser destillierbaren Bestandteile ist sehr gering und bei den meisten der Bestandteile ist
die Struktur noch unbekannt. Der Hebenproduktteer enthält ferner teerähnliche Stoffe, die nicht destilliert werden können.
Bei der Durchführung der Umsetzung kann das vorgenannte Nebenprodukt in jedem gewünschten Mischungsverhältnis eingesetzt
öl werden. Der verwendete Nebenproduktteer kann eine SchwlÄkomponente
darstellen, die nach dem Abdestillieren der Phenole aus dem mit Säure zersetzten Hydroperoxid erhalten wird, oder der
Rückstand, der nach dem Abdestillieren der verhältnismäßig niedrigsiedenden Bestandteile aus dem Schweröl zurückbleibt, oder
eine Fraktion mit mittlerem Siedebereich oder ein pechähnliches Produkt, das beim Abdestillieren dieser Fraktion zurückbleibt.
Steinkohlenteer oder Steinkohlenteerpech kann nicht als Ausgangsmaterial
für den isocyanat-reaktionsfähigen Teer verwendet
• 509811/0965 j
werden, weil diese Produkte nur geringe Mengen an funktioneilen
Gruppen enthalten, die mit Formaldehyd reagieren können. Bei der Umsetzung von Steinkohlenteer oder Steinkohlenteerpech
mit Formaldehyd in Gegenwart eines basischen Katalysators ist der erhaltene Teer nicht mit Isocyanaten umzusetzen oder er
hat nur eine sehr niedrige Reaktionsfähigkeit.
Bei der Umsetzung des Nebenproduktteers · mit Formaldehyd in Gegenwart
eines basischen Katalysators und unter Zusatz eines weiteren Phenols kann ein isocyanat-reaktionsfähiger Teer mit
höherer Reaktionsfähigkeit gegenüber Isocyanaten erhalten werden. Dies beruht vermutlich darauf, daß das zusätzlich verwendete
Phenol die Reaktionsfahigkext des Nebenproduktteers mit ' Formaldehyd erhöht und der Hydroxylgruppengehalt des isocyanatreaktionsfähigen
Teers zunimmt.
Formaldehyd kann beispielsweise in Form von Paraformaldehyd oder als wäßrige Formaldehydlösung verwendet werden. Als basi- "
§che Katalysatoren kommen z.B. Natriumhydroxid, wäßrige Ammoniaklösung und Amine in Frage. Als Amine können aliphatische oder
aromatische primäre, sekundäre' oder tertiäre Amine verwendet werden, wie Triathylamin, Trimethylamin, Triäthanolamin, Diäthylamin
oder Benzylamin.
Beispiele für verwendbare Phenole sind Phenol, Kresol, Xylenol, tert.-Buty!phenol, Gcty!phenol und Resorcin.
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Γ . -14-
Die relativen Mengenverhältnisse von Nebenproduktteer Formaldehyd,
basischem Katalysator und gegebenenfalls zusätzlich verwendetem Phenol hängen unter anderem von der Viskosität
oder dem Erweichungspunkt des isocyanat-reaktionsfähigen Teers oder seiner Reaktionsfähigkeit ab. Vorzugsweise werden etwa 2
bis 25 Gewichtsteile Formaldehyd (als Paraformaldehyd) pro
100 Gewichtsteile Nebenproduktteer verwendet. Die Menge des verwendeten basischen Katalysators hängt unter anderem von der
gewünschten Reaktionsgeschwindigkeit ab. Bei Verwendung von wäßriger, 28prozentiger Ammoniaklösung werden vorzugsweise etwa
5 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Nebenproduktteer
bei Verwendung der Amine etwa 1 bis 8 Molprozent, bezo'gen auf den Formaldehyd, eingesetzt. Zur Erhöhung der Reaktionsfähigkeit
des isocyanat-reaktionsfähigen Teers gegenüber Isocyanaten kann zusätzlich ein Phenol verwendet werden. Die
Menge des verwendeten Phenols hängt unter anderem von der gewünschten Reaktionsfähigkeit und der Viskosität des isocyanat—
reaktionsfähigen Teers ab. Das Phenol kann mit dem Nebenprodukt-teer
vorgemischt werden oder der Nebenproduktteer das Phenol und der Formaldehyd können gleichzeitig miteinander umgesetzt
werden. Mit zunehmender Menge des verwendeten Phenols nimmt der Hydroxylgruppengehalt des erhaltenen Teers ebenfalls zu, d.h.
die Reaktionsfähigkeit des Teers gegenüber Isocyanaten nimmt zu, gleichzeitig nimmt jedoch auch die Viskosität des Teers zu.
Im allgemeinen werden deshalb vorzugsweise höchstens etwa 25
Gewichtsteile des Phenols pro 100 Gewichtsteile des Nebenproduktteers eingesetzt.
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Γ . -is- ■ "·
Die Reaktionstemperatur zur Herstellung des isocyanat-reaktionsfähigen
Teers liegt bei 50 bis 1400C, vorzugsweise 80 bis 12O0C,
und' die Reaktionszeit beträgt etwa 1 bis 8 Stunden. Nach, beendeter
Umsetzung werden Wasser, Katalysator und niehtumgesetzte Verbindungen
durch Destillation unter vermindertem Druck abgetrennt. Der erhaltene isocyanat-reaktionsfähige Teer kann je nach dem
Ausgangsmaterial und den Reaktionsbedingungen eine viskose Flüssigkeit
oder ein Feststoff mit einem Erweichungspunkt bis oberhalb 1000C sein.
Das Polyol und der isocyanat-reaktionsfähige Teer können entweder allein oder als Gemisch in einem verhältnismäßig breiten Mengenbereich
verwendet werden. Ferner kann der TDI-Teer als Härtungsmittel in der Urethanmasse der Erfindung zusammen mit anderen
Isocyanaten verwendet werden. Außer den wesentlichen Verbindungen und dem Härtungsmittel kann die Urethanmasse der Erfindung
noch übliche Zusätze enthalten, wie verschiedene Härtungskatalysatoren, Füllstoffe, Verdünnungsmittel, Lösungsmittel, Trocknungsmittel,
Harze und bituminöse Verbindungen.
Beispiele für Härtungskatalysatoren sind Härtungsbeschleuniger, wie tertiäre Amine, beispielsweise Triäthylamin, oder metallorganische
Verbindungen, wie Dibutylzinndilaurat, oder Härtungsverzögerer, wie Phenole oder organische Halogenverbindungen.
Beispiele für Füllstoffe sind anorganische Füllstoffe, wie Talkum,
Ton, Glimmer, Calciumcarbonat oder Sand, und Pigmente, wie rotes Eisenoxid, Aluminiumpulver oder Ruß.
L 509811/0965 J
Beispiele für Verdünnungsmittel sind Dioctylph.th.alat, Dibutylph.th.alat
und aromatische hochsiedende neutrale öle, wie Kreosotöl,
Anthracenöl oder Pechöl.
Beispiele für verwendbare Lösungsmittel sind aromatische Kohlenwasserstoffe,
wie Toluol oder Xylol, Ester, wie Äthylacetat oder Butylacetat, Ketone, wie Methyläthylketon oder Methylisobutylketon,
und A'thylenglykolmonoäthylätheracetat.
Beispiele für Harze sind Cumaronharze und Petroleumharze. Als Trocknungsmittel kommen z.B. calcinierter Gips und Molekularsiebe
in Frage. Beispiele für bituminöse Verbindungen sind Steinkohlenteer, Steinkohlenteerpech, verschnittener Teer, Bitumen
und andere Peche auf Steinkohlenbasis oder Erdölbasis.
Die Urethanmassen der Erfindung können nach dem gleichen Verfahren
hergestellt werden, wie sie zur Herstellung üblicher urethanmassen
angewendet werden. Beispielsweise werden das Polyol und bzw. oder der isocyanat-reaktionsfähige Teer und gegebenenfalls
Zusätze in einer Kugelmühle, einem Dreiwalzenstuhl, einem Mischwerk oder einem Knetwerk miteinander vermischt. Andererseits
wird der flüssige TDI-Teer gegebenenfalls im Gemisch mit einem Polyisocyanat oder anderen Zusatzstoffen unter Bildung eines
Härtungsmittels vermischt. Vor der Verwendung werden die beiden Gemische miteinander vermischt.
Die erhaltenen Urethanmassen bzw. Polyurethane zeigen gegenüber herkömmlichen Polyurethanen aus beispielsweise PoIyölen und
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• -17-
Isocyanaten gleiche oder überlegene Eigenschaften. Sie können für die verschiedensten Anwendungszwecke eingesetzt werden, z.B. zur
Herstellung wetterbeständiger und korrosionsfester Anstrichfarben, Straßenbeläge, Beschichtungsmassen zum Verhindern des Ausrutschens,
Schutzanstriche für Betonoberflächen, Klebstoffe, als Reparaturmaterial für Risse in Beton, als Dichtungsmassen,
Schaumstoffe und als !Fußbodenbeläge. Durch die Verwendung von
TDI-Teer, der bisher keiner-nutzbringenden Verwendung zugeführt werden konnte, lassen sich verhältnismäßig preiswerte Polyurethane
herstellen.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Teile, Prozentangaben und Mengenverhältnisse beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts ·
anderes angegeben ist.
(A) Herstellung des-flüssigen TDI-Teerprodukts.
700 Teile wasserfreies Kreosotöl und 300 Teile TDI-Teer werden in einer Kugelmühle vorgelegt und 4 Stunden bei Raumtemperatur '
tpulverisiert. Man erhält ein schwärζ-braunes flüssiges TDI-Teerprodukt
mit einer Teerkonzentration von 30 Prozent und einem Isocyanatgruppengehalt
von 5*5 Prozent."
Die gleichen Ergebnisse werden bei Verwendung von Anthracenöl
anstelle von Kreosotöl erhalten.
(B) Herstellung eines isocyanat-reaktionsfähigen Teeres.
100 Teile eines bei der Herstellung'von Kresol nach dem Cymol-L.
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prozeß als Nebenprodukt anfallenden Teers, 10 Teile Phenol, 10,7 Teile 84-prozentiger Paraformaldehyd und 1,2 Teile Triäthylamin
werden 1 Stunde "bei 110°C umgesetzt. Sodann wird das Reaktionsprodukt bei 110°C/20 bis 30 Torr destilliert. Es wird ein isocyanat-reaktionsfähiger
Teer mit einer Viskosität bei 25°C von 60 Poise und einem Hydroxylgruppengehalt von 6,25 Prozent erhalten.
Aus dem isocyanat-reaktionsfähigen Teer wird eine Grundmasse folgender
Zusammensetzung hergestellt:
isocyanat-reaktionsfähiger Teer (Hydroxylgruppengehalt 6,25 Prozent) . 25 Teile Kreosotöl 65 Teile raffiniertes Eastoröl 15 Teile.
isocyanat-reaktionsfähiger Teer (Hydroxylgruppengehalt 6,25 Prozent) . 25 Teile Kreosotöl 65 Teile raffiniertes Eastoröl 15 Teile.
7,5 Teile der erhaltenen Grundmasse werden mit 7?5 Teilen des
flüssigen TDI-Teerprodukts als Härtungs- bzw. Vernetzungsmittel
sowie mit 85 Teilen Quarzsand Kr. 4 versetzt. Nach sorgfältigem
Mischen wird das Gemisch in einer Schichtdicke von 5 mm auf eine
Betonoberfläche aufgetragen, die vorher mit einer Grundierung aus 37»5 Teilen der gleichen Grundmasse, 37,5 Teilen des Vernetzungs-
Toluol mittels (flüssiges TDI-Teerprodukt) und 25 Teilen/in einer Menge
von 100 g/m beschichtet wurde. Fach 24 Stunden ist die Mörtelbeschichtung
nahezu vollständig ausgehärtet.
(A) Herstellung eines flüssigen TDI-Teerprodukts.
In einem mit einem Rührer und einem Thermometer ausgerüsteten Gefäß werden 700 Teile wasserfreies Kreosotöl vorgelegt und er-
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hitzt. Sobald die Temperatur der Flüssigkeit 2200C erreicht hat,
werden 300 Teile TDI-Teer mit einem Erweichungspunkt von 200 "bis
2100C und einem Isocyanatgruppengehalt von 19?8 Prozent in das
Gefäß eingetragen. Hierauf wird das Gemisch 20 Minuten bei 220 bis 225°C gerührt. Anschließend wird der Gefäßinhalt entnommen.
Es wird ein schwarz-braunes flüssiges TDI-Teerprodukt mit einer Teerkonzentration von 30 Prozent und einem Isocyanatgruppengehalt
von 5,6 Prozent erhalten.
(B) Herstellung eines isocyanat-reaktionsfähigen Teers. 40 Teile eines bei der Herstellung von Kresol .nach dem Cumolverfahren
als Nebenprodukt anfallenden Teers, 7»5 Teile 84-prozentiger
Paraformaldehyd und 3»2 Teile 28prozentige wäßrige Ammoniak-,
lösung werden etwa 3 1/2 Stunden unter Rückfluß gekocht. Sodann wird das Reaktionsprodukt bei 200°C/210 Torr vom Wasser und nichtumgesetzten
Verbindungen befreit. Der erhaltene isocyanat-reaktionsfähige Teer hat einen Hydroxylgruppengehalt von 4,0 Prozent.
Aus dem flüssigen TDI-Teerprodukt und dem isocyanat-reaktionsfähigen
Teer wird eine Grundmasse bzw. ein Vernetzungsmittel aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
Grundmasse
Grundmasse
isocyanat-reaktionsfähiger Teer 65 Teile
•raffiniertes Kastoröl · 10 "
Kreosotöl ' 24,7 "
Triäthylamin 0,3 "
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Γ - 20 - η
flüssiges TDI-Teerprodukt 80 Teile
Polyisocyanat (ÜTCO-Gruppengehalt 30 Prozent) 10 "
Kreosotöl 10 "
Die Grundmasse und das Härtungsmittel werden im Gewichtsverhältnis
40:60 zur Herstellung einer Urethanmasse vermischt. Die Urethanmasse
wird auf eine saubere Betonoberfläche in einer Menge von 1,5 kg/m mit einer Gummirakel aufgetragen. Sodann wird
Schmirgelpulver mit einer Teilchengröße von etwa 1 mm auf die
ρ Oberfläche in einer Menge von 10 kg/m aufgestreut und die Ober-
Aushärten
fläche gewalzt. Nach 8stündigem / wird überschüssiges Schmirgelpulver
entfernt. Die Beschichtung ergibt einen ausgezeichneten Rutschwiderstand.
Eine Grundmasse sowie ein Vernetzungsmittel bzw. Härtungsmittel wird aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
Grundmasse
Polyesterpolyol (Hydroxylgruppengehalt 5 Prozent) 70 Teile
(Desmophen 1200)
Kreosotöl 29,7 "
Triäthylamin ' 0,3 "
flüssiges TDI-Teerprodukt von Beispiel 1 80 "
Polyisocyanat (NCO-Gruppengehalt 30 Prozent) 10 "
Kreosotöl 10 "
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"■ - 21 - >
Die G-rundmasse und das Härtungsmittel werden im Gewichtsverhältnis
35:65 miteinander vermischt. Die erhaltene Urethanmasse wird
gemäß Beispiel 2 auf Beton zu einem rutschfesten Belag aufgetra-
Aushärten
gen. Nach 8stündigem / ist der Belag beständig gegen Abrieb durch schwere Kraftfahrzeuge und zeigt eine überlegene Rutschfestigkeit.
gen. Nach 8stündigem / ist der Belag beständig gegen Abrieb durch schwere Kraftfahrzeuge und zeigt eine überlegene Rutschfestigkeit.
Beis.piel4
Eine getrocknete Kugelmühle wird mit 560 Teilen wasserfreiem
Kreosotöl und 240 Teilen TDI-Teer beschickt. Sodann wird der TDI-Teer 4 Stunden bei Raumtemperatur gemahlen. Hierauf wird der Inhalt der Kugelmühle entnommen. Es wird eine schwärζ-braune, etwas viskose Flüssigkeit mit einer Teerkonzentration von 30 Prozent ■ und einem Isocyanatgruppengehalt von 5*4- Prozent in einer Menge von 794 Teilen erhalten. Das flüssige TDI-Teerprodukt ist unter Feuchtigkeitsausschluß praktisch unbeschränkt haltbar;und es erfolgt keine Sedimentation, oder Abtrennung eines Feststoffs oder Gelie-. rung.
Kreosotöl und 240 Teilen TDI-Teer beschickt. Sodann wird der TDI-Teer 4 Stunden bei Raumtemperatur gemahlen. Hierauf wird der Inhalt der Kugelmühle entnommen. Es wird eine schwärζ-braune, etwas viskose Flüssigkeit mit einer Teerkonzentration von 30 Prozent ■ und einem Isocyanatgruppengehalt von 5*4- Prozent in einer Menge von 794 Teilen erhalten. Das flüssige TDI-Teerprodukt ist unter Feuchtigkeitsausschluß praktisch unbeschränkt haltbar;und es erfolgt keine Sedimentation, oder Abtrennung eines Feststoffs oder Gelie-. rung.
Bei Verwendung von Pechöl anstelle von Kreosotöl werden praktisch
die gleichen Ergebnisse erhalten.
495 Teile wasserfreies Absorptionsöl werden in einer Kolloidmühle
vorgelegt und sodann mit 165 Teilen TDI-Teer versetzt. Nach 2 1/2-stündigem Pulverisieren bei Raumtemperatur wird eine schwarz-
braune Flüssigkeit mit einer Viskosität bei Raumtemperatur von
etwa 20 Poise und einer Teerkonzentration von 25 Prozent erhal-
etwa 20 Poise und einer Teerkonzentration von 25 Prozent erhal-
Lten. 509811/0965 j
r
. 22 . ι
Beispiel 6
Durch Kracken von Naphtha erhaltenes Benzin wird hydriert und destilliert. Es wird eine Fraktion vom Siedebereich 3OO bis 35O°C
bei Atmosphärendruck aufgefangen. 455 Teile dieser Fraktion werden
in einer Kugelmühle vorgelegt und mit 245 !eilen TDI-Teer versetzt.
Der Teer wird etwa 5 Stunden bei 6O0C pulverisiert. Es
wird eine schwarz-braune Flüssigkeit mit einer. Teerkonzentration von 35 Prozent, einem.Isocyanatgruppengehalt von 6,5 Prozent und
einer Viskosität, bei 25°C von etwa.45 Poise erhalten.
Ein mit einem Rührwerk und einem Thermometer ausgerüstetes Ge'fäß wird mit* 455 Teilen Kreosotöl beschickt. Das &1 wird unter Ruh- ·
ren erhitzt. Mit ansteigender Temperatur wird das im Lösungsmittel enthaltene Wasser verdampft. Durch Einleiten einer geringen
Menge getrockneter Luft oder wasserfreiem Stickstoff wird das Wasser aus dem System abgetrennt. Sobald die Temperatur des Lösungs^-
mittels 2200C erreicht hat, werden 195 Teile TDI-Teer mit einem
Erweichungspunkt von 200 bis 21O0C und einem Isocyanatgruppengehalt
von 19,8 Prozent in das Gefäß eingetragen, wobei die Temperatur
der Flüssigkeit bei etwa 2200C gehalten wird. Nach beendeter
Zugabe wird das Gemisch etwa 15 Minuten bei 220 bis 225°C gerührt und anschließend auf Raumtemperatur abkühlen gelassen.
Es werden 648 Teile einer schwarz-braunen^ etwas viskosen Flüssigkeit
mit einem Isocyanatgruppengehalt von 5»6 Prozent, einer Teerkonzentration
von 30 Prozent und einer Viskosität bei 4O0C von
45 Poise erhalten.
L 509811/0965 J
L 509811/0965 J
Beispiel 8
Durch Kracken von Naphtha wird ein gekracktes Benzin erhalten,
das fraktioniert destilliert wird. Die Fraktion
vom Siedebereich 300 bis 35O°C wird aufgefangen. 348 Teile dieser
Fraktion werden in dem in Beispiel 7 verwendeten Gefäß vorgelegt und unter Rühren auf 120 bis 13O0C erhitzt. Das Gefäß wird geringfügig
evakuiert, um das Wasser, aus dem Lösungsmittel abzutrennen. Sodann werden 232 Teile TDI-Teer eingetragen, und die Temperatur
wird weiter erhöht. Die Lösung wird etwa 10 Minuten auf 210 bis 2200C erhitzt und anschließend auf Raumtemperatur abkühlen gelassen.
Es werden 576 ?eile einer Lösung mit einer Viskosität bei
300G von 55 Poise und einer Teerkonzentration von 40 Prozent erhalten.
510 Teile eines Waschöls mit einem Siedebereich von 220 bis 3000C
werden in dem in Beispiel 7 verwendeten Gefäß vorgelegt. Das Öl wird unter Rühren erhitzt und gemäß Beispiel 7 getrocknet. Nach
dem Trocknen wird das Lösungsmittel unter Rühren auf 200 bis 2100C
erhitzt und mit I70 Teilen auf etwa 2000C erhitztem TDI-Teer tropfenweise
innerhalb etwa 15 Minuten versetzt. Nach beendeter Zugabe wird die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt. Es wird eine
schwarz-braune Lösung mit einem Isocyanatgruppengehalt von 5»2 Prozent
und einer TDI-Teerkonzentration. von 25 Prozent erhalten.
L_ 50981 1/0965
Claims (1)
- Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Produkts eines Toluylendiisocyanatteer s, der als Nebenprodukt "bei der Herstellung von Toluylendiisocyanat anfällt, dadurch gekennzeichnet , daß man Toluylendiisocyanatteer in wasserfreiem Zustand mit einem aromatischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt bei Atmosphärendruck von. mindestens 2000C vermischt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Toluylendiisocyanatteer bei einer Temperatur unterhalb seines■ Erweichungspunkts in dem Lösungsmittel pulverisiert.5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.man den Toluylendiisocyanatteer bei einer Temperatur oberhalb seines Erweichungspunkts in dem Lösungsmittel löst.4-, Verfahren nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß man den Toluylendiisocyanatteer unterhalb seines Erweichungspunkts mit dem Lösungsmittel vermischt und anschließend das Gemisch mindestens 5 Minuten auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts erhitzt.5. Verfahren nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als aromatisches Lösungsmittel Kreosotöl, Anthracenöl, Pechöl, Methylnaphthalinöl, von Kristallen befreites Naphthalinöl, Absorptionsöl, Vaschöl oder hydriertes, gekracktes Benzin miteinem Siedebereich von oberhalb 2000C verwendet. L 509811/0965 J6y Urethanmasse, enthaltend(a) mindestens ein Polyol oder einen isocyanat-reaktionsfähigen Teer, der durch Umsetzen von Formaldehyd in Gegenwart eines basischen Katalysators mit einem bei der Phenolherstellung nach dem Hydroperoxidprozeß als Nebenprodukt anfallenden Teer oder einem Gemisch dieses Teers mit einemPhenol der allgemeinen Formel Iin der R einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, m einen Wert von 0, 1 oder 2 und η den Wert 1 oder 2 hat, hergestellt worden ist und(b) ein flüssiges Produkt eines Toluylendiisocyanatteers, der. als Nebenprodukt bei der Herstellung von Toluylendiisocyanat anfällt, das durch Vermischen des Toluylendiisocyanatteers mit einem aromatischen Lösungsmittel mit einem Siede-' punkt bei Atmosphärendruck von mindestens 2000C gemäß An-. spruch 1 bis 5 hergestellt worden ist.7. Verwendung der Urethanmasse gemäß Anspruch 6 als Anstrichbzw. BeSchichtungsmasse.509811/0965
Applications Claiming Priority (2)
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JP11511272A JPS5029464B2 (de) | 1972-11-15 | 1972-11-15 | |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2423594A1 true DE2423594A1 (de) | 1975-03-13 |
Family
ID=34680488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742423594 Pending DE2423594A1 (de) | 1972-11-15 | 1974-05-15 | Verfahren zur herstellung eines fluessigen produkts eines toluylendiisocyanatteers, dieses produkt enthaltende urethanmasse und ihre verwendung als anstrich- bzw. beschichtungsmasse |
Country Status (6)
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BE (1) | BE815075A (de) |
CA (1) | CA1045803A (de) |
DE (1) | DE2423594A1 (de) |
FR (1) | FR2242454A1 (de) |
NL (1) | NL7406398A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0265152A2 (de) * | 1986-10-20 | 1988-04-27 | The Brewing Research Foundation | Abtrennung der Würze von einer Maische |
-
1973
- 1973-08-30 JP JP48097926A patent/JPS5143880B2/ja not_active Expired
-
1974
- 1974-05-13 NL NL7406398A patent/NL7406398A/xx not_active Application Discontinuation
- 1974-05-15 BE BE144353A patent/BE815075A/xx unknown
- 1974-05-15 DE DE19742423594 patent/DE2423594A1/de active Pending
- 1974-05-15 FR FR7416900A patent/FR2242454A1/fr active Granted
- 1974-05-16 CA CA200,149A patent/CA1045803A/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0265152A2 (de) * | 1986-10-20 | 1988-04-27 | The Brewing Research Foundation | Abtrennung der Würze von einer Maische |
EP0265152A3 (en) * | 1986-10-20 | 1990-01-03 | The Brewing Research Foundation | Separation of wort from mash |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2242454A1 (en) | 1975-03-28 |
CA1045803A (en) | 1979-01-09 |
BE815075A (fr) | 1974-09-02 |
JPS5143880B2 (de) | 1976-11-25 |
NL7406398A (nl) | 1975-03-04 |
FR2242454B1 (de) | 1976-12-24 |
JPS5045898A (de) | 1975-04-24 |
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