DE2500240B2 - Verfahren zur Herstellung von Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten aus Vinylmonomeren und ungesättigten Polyolen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten aus Vinylmonomeren und ungesättigten PolyolenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stabilen Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten aus Vinylmonomeren und ungesättigten Polyolen
durch Polymerisation in Gegenwart eines radiakalbildenden Katalysators. Man erhält dabei Produkte mit
niedriger Viskosität und verbesserter Korngrößenverteilung, insbesondere bei der bei Temperaturen unter
1000C durchgeführten Polymerisation.
Aus Vinylmonomeren und ungesättigten Polyätherpolyolen hergestellte Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten und ihre Verwendung für die Herstellung
von Polyurethanen sind bekannt, beispielsweise aus der US-Patentschrift 36 52 659 und der britischen Patentschrift 10 63 222. Diese Patentschriften beschreiben
verschiedene Verfahren zur Herstellung von Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten. Alle diese Patent
schriften erwähnen die Schwierigkeit die sich aus den hohen Viskositäten ergibt Als allgemeine Regel wird
die Polymerisation zur Erzielung einer wirksamen Aufpfropfung in Gegenwart von radikalbildenden
Katalysatoren bei Temperaturen von 100 bis 130° C mit
hohen Katalysatorkonzentrationen von mehr als 2% des Gewichts von Vinylmonomeren durchgeführt
Durch diese hohen Temperaturen werden die empfindlichen Monomeren, z. B. insbesondere Vinylidenchlorid
ίο ebenso wie die Polyole, erheblich abgebaut und
hierdurch verfärbte Dispersionen gebildet
Die US-PS 32 96 336 beschreibt ein Verfahren, bei
dem auf ein Kondensationsprodukt aus einem Alkohol mit bis zu 10 Hydroxylgruppen, einer gesättigten
r, Dicarbonsäure und einem ungesättigten Ätheralkohol
mit einer Hydroxylgruppe Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid aufgepfropft wird. Der Härtungsvorgang
kann zwischen Raumtemperatur und 160° C vorgenommen werden. Dieses Polyesterharz ist sehr viskos oder
fest und kann durch ein Lösungsmittel verflüssigt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Dispersionen von
Pfropfmischpolymerisaten auf Vinylmonomeren und'
r> ungesättigten Polyolen durch Polymerisation in Gegenwart eines radikalbildenden Katalysators, dadurch
gekennzeichnet, daß man als Vinylmonomeres Vinylchlorid, Vinylbromid, Vinylidenchlorid und/oder Vinylidenbromid, das mit bis zu 50 Gew.-% eines anderen
tu äthylenisch ungesättigten Monomeren gemisch sein
kann, in einem Gemisch von Polyolen, das 0,1 bis 3,0 Mol
ungesättigte Einheiten pro Mol Gemisch von Polyolen enthält bei einer Temperatur von 50 bis 900C
polymerisiert.
ti Es wurde überraschenderweise gefunden, daß es
möglich ist, stabile Dispersionen von Copolymerisaten
von Vinylhalogeniden oder Vinylidenmonomeren bei Temperaturen von 50 bis 900C in Abwesenheit eines
Kettenüberträgers zu erhalten. Die hergestellten
Dispersionen sind den nach bekannten Verfahren
hergestellten Dispersionen dadurch überlegen, daß ihre Viskosität niedrig, ihr Gehalt an agglomerierten
Teilchen vermindert und ihre Korngrößenverteilung eng ist. Aufgrund dieser verschiedenen Eigenschaften
4*> eignen sich die Dispersionen besonders gut für die Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen mit besseren physikalischen Eigenschaften.
Erfindungsgemäß lassen sich beliebige Gemische der Monomeren Vinylchlorid, Vinylbromid, Vinylidenchlo-
w rid oder Vinylidenbromid sowie Gemische dieser Monomeren mit anderen äthylenisch ungesättigten
Monomeren verwenden. Wenn beim Verfahren gemäß der Erfindung ein Monomerengemisch verwendet wird,
muß dieses wenigstens 50 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis
« 90 Gew.-%, der vorstehend genannten vier Monomeren
enthalten.
Als äthylenisch ungesättigte Monomere können mit den Vinylhalogeniden oder Vinylidenhalogeniden insbesondere die folgenden Monomeren verwendet werden:
ho Butadien, Isopren, 1,4-Pentadien,
1,6-Hexadien, 1,7-Octadien, Styrol, «-Methylstyrol, 2,4-Dimethylstyrol,
Äthylstyrol, Isopropylstyrol,
Butylstyrol, Phenylstyrol, Methylstyrol,
μ Cyclohexylstyrol, Benzylstyrol,
andere substituierte Styrole, z. B.
Chlorstyrol, 2,5-Dichlorstyrol, Bromstyrol. lluorstyrol.
25 OO
CyaBstyroL Nitrostyrol,
p-Vinyldiphenyisulfid, 5
p-Vinylphenylphenyloxyd,
Acrylmonomere und substituierte Acrylmonomere, ζ. B.
2-Hydroxyäthylmethacrylat, ι ο
2-Ä thy Ihexy lacrylat, Pheny lacrylat,
Methacrylformamid, Vinylester, Vinyläther,
Vinylketone, z. B.
3,4-Dihydro-l,2-pyran, r>
2-Butoxy-2'-vinyloxydiäthyläther,
Vinylmethylketon,Vinyläthylketon, Vinylphosphonate, z. B.
tert- Butylaminoäthy Imethacrylat, w
Geeignet sind alle bekannten polymerisierbaren Monomeren, und die vorstehenden Verbindungen wurden nur
als Beispiele für Monomere genannt, die für die Zwecke der Erfindung geeignet sind. Das äthylenisch ungesättigte Monomere wird für die Polymerisation im allgemei- t>o
nen in einer Menge von 1 bis 30%, vorzugsweise 3 bis 25%, des Gewichts des Polyols verwendet.
Als Katalysatoren eignen sich für die Zwecke der Erfindung beispielsweise die bekannten radikalbildenden Katalysatoren für die Vinylpolymerisation, z. B. br>
insbesondere Wasserstoffperoxyd,
p-Monomethoxybenzoylperoxyd,
tei't-Butyl-peroxybenzoat,
n- Buty lhydroperoxyd,
terL-Butylhydroperoxyd,
trans-Decalinhydroperoxyd,
Λ-Methylbenzylhydroperoxyd,
a-Methyl-a-äthylbenzylhydroperoxyd,
ΛΑ-Αζο-2-methylbutyronitril,
oljx'- 2-MethylheptonitriI,
1,1 '-Azo-1 -cyclohexancarbonitril,
^'-Azo^-cyanpentansäure,
Gemische von Katalysatoren können ebenfalls verwendet werden. Bevorzugt als Katalysator wird Azobisisobutyronitril. Da die Polymerisation gemäß der Erfindung bei einer Temperatur von 50 bis 90° C,
durchgeführt wird, bei der die vorstehend genannten Katalysatoren lange Zeit reaktionsfähig sind, werden
die Katalysatoren für die Herstellung der Dispersionen der Pfropfmischpolymerisate gemäß der Erfindung im
allgemeinen in geringeren Mengen als üblich verwendet Als allgemeine Regel wird eine Menge von etwa
0,05 bis 5%, vorzugsweise von etwa 0,1 bis 1% Katalysator, bezogen auf das Gewicht des Monomeren,
beim Verfahren gemäß der Erfindung verwendet
Ein wesentlicher Reaktionsteilnehmer für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist ein
ungesättigtes Polyol. Unter »ungesättigten Polyolen« sind Verbindungen zu verstehen, die reaktionsfähige
Hydroxylgruppen und eine ungesättigte Gruppe, die mit dem eingesetzten Vinylmonomeren zu reagieren vermag, enthalten. Diese Polyole können hergestellt
werden durch Umsetzung beliebiger üblicher Polyole mit einer organischen Verbindung, die gleichzeitig
wenigstens eine äthylenische Doppelbindung und eine Hydroxylgruppe, Carboxylgruppe oder Epoxygruppe
enthält, oder sie können mit Hilfe einer organischen Verbindung, die gleichzeitig wenigstens eine äthylenische Doppelbindung und eine Hydroxyl-, Carboxyl-
oder Epoxygruppe enthält, als Reaktant bei der Herstellung des Polyols hergestellt werden. Als
Beispiele solcher organischen Verbindungen seien genannt:
Ungesättigte Polycarbonsäuren und ihre Anhydride, z.B.
25 OO 240
Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid.
Fumarsäure und Fumarsäureanhydrid, Crotonsäure und Crotonsäureanhydrid,
Propenylbernsteinsäureanhydric und halogenisierte Maleinsäure und
halogeniertes Maleinsäureanhydrid, ungesättigte mehrwertige Alkohole, z. B.
2-Buten-1,4-diol, Glycerinallyläther,
Trimethylolpropanallyläther, Pentaerythritallyläther,
Pentaerythritvinyläther,
Pentaerythritdiallyläther und
1-Buten-3,4diol,
ungesättigte Epoxyde.z. B.
ungesättigte Epoxyde.z. B.
Cyclohexen-S^-epoxydButadienmonoxyd,
Vinylglycidyläther,
1 -Vinyloxy^S-epoxypropan, Glycidylmethacrylat und
3-Allyloxypropylenoxyd oder AUylgJycidyläther.
Wenn eine Polycarbonsäure oder ihr Anhydrid zur Einführung einer ungesättigten Einheit in die Polyole
dient, muß das ungesättigte Polyol mit einem Alkylenoxyd,
vorzugsweise Äthylenoxyd oder Propylenoxyd, umgesetzt werden, um die Carboxylgruppen durch
Hydroxylgruppen vor der Verwendung für die Zwecke der Erfindung zu ersetzen. Das Alkylenoxyd wird in
einer solchen Menge verwendet, daß die Säurezahl des ungesättigten Polyols auf maximal etwa 1 gesenkt wird.
Für die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Polyole wird die organische Verbindung in einer
Menge von etwa 0,1 bis 3,0 Mol, vorzugsweise 030 bis
1,5 Mol, pro Mol Polyol verwendet. Die verhältnismäßig schwach ungesättigten Polyole können auch durch
Mischen eines stark ungesättigten Polyols mit einem Polyol, das im wesentlichen keine äthylenischen
Doppelbindungen enthält, hergestellt werden. Bei Verwendung eines Gemisches von Polyolen muß die
Menge der ungesättigten Einheiten in den vorstehend genannten Bereich fallen. Die für die Zwecke der
Erfindung verwendeten ungesättigten Polyole werden nach üblichen Verfahren hergestellt, z.B. nach den
Verfahren, die in den USA-Patentschriften 32 75 606 und 32 80 077 beschrieben werden. Im allgemeinen ist
bei diesen Verfahren eine Reaktionstemperatur von 0 bis 13O0C erforderlich. Es ist möglich, sowohl raure
Katalysatoren, z. B. Lewis-Säuren, als auch basische Katalysatoren, z. B. Alkalihydroxyde, zu verwenden.
Ferner kann eine Reaktion ohne Katalysator bei einer Temperatur von 50 bis 2000C durchgeführt werden.
Natürlich sind die gebildeten Polyole Gemische verschiedener, insbesondere homologer Polyole, und
können nicht durch eine einzelne Molekülstruktur beschrieben werden.
Als repräsentative Beispiele von Polyolen, die für die
Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten ungesättigten Polyole geeignet sind, sind die üblichen Polyole
zu nennen. Sie werden häufig durch katalytische Kondensation eines Alkylenoxyds oder eines Gemisches
von Alkylenoxyden gleichzeitig oder nacheinander mit einer organischen Verbindung, die wenigstens
zwei aktive Wasserstoffatome enthält, hergestellt, wie in den USA-Patentschriften 19 22 451, 3190 927 und
33 46 557 beschrieben.
Als repräsentative Polyole sind insbesondere die Polyhydroxypolyester, Polyalkylenpolyätherpolyole,
Polyurethane mit mehreren endständigen Hydroxylgruppen, Polyhydroxyphosphorverbindungen und die
Additionsprodukte von Alkylenoxyden mit Polybydroxypolythioäthern,
die Polyacetale, aliphatische Polyole und Thiole, Ammoniak und Armine, insbesondere die
aromatischen, aliphatischen oder heterocyclischen Ami- -, ne, zu nennen, die gegebenenfalls in Mischung
verwendet werden können. Additionsprodukte von Alkylenoxyden mit Verbindungen, die zwei oder mehr
verschiedene Reste der vorslehtnd genannten Art enthalten, sind ebenso wie Aminoalkohole, die eine
κι Aminogruppe und eine Hydroxylgruppe enthalten, geeignet. Es ist ferner möglich, Additionsprodukte von
Alkylenoxyden mit Verbindungen, die eine Thiolgruppe und eine Hydroxylgruppe enthalten, sowie mit Verbindungen,
die eine Aminogruppe _und eine Thiolgruppe enthalten, zu verwenden. Das Aquivalentgewicht der
Polyole beträgt im allgemeinen 500 bis 20 000, vorzugsweise 1000 bis 5000.
Beliebige geeignete Hydroxylgruppen enthaltende
Polyester, z. B. aus Polycarbonsäuren und mehrwertigen
Alkoholen hergestellte Polyester, können verwendet werden. Beliebige geeignete Polycarbonsäuren können
verwendet werden, z. B.
Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure,-Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure,
Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure,
Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure,
Brassylsäure, Thapsinsäure, Maleinsäure,
Fumarsäure, Glutaconsäure,
«-Hydromuconsäure.jS-Hydromuconsäure.
a-Butyl-jt-äthylglutarsäure.
«ι α,/3-DiäthyIbernsteinsäure, Isophthalsäure,
Fumarsäure, Glutaconsäure,
«-Hydromuconsäure.jS-Hydromuconsäure.
a-Butyl-jt-äthylglutarsäure.
«ι α,/3-DiäthyIbernsteinsäure, Isophthalsäure,
Terephthalsäure, Hemimellitsäure und
1,4-Cyclohexandicarbonsäure.
1,4-Cyclohexandicarbonsäure.
Beliebige geeignete mehrwertige Alkohole, und zwar sowohl aliphatische als auch aromatische mehrwertige
J5 Alkohole, können verwendet -werden. Geeignet sind
beispielsweise
Äthylenglykol, 1,3-Propylenglykol,
1,2-Propylenglykol, 1,4-Butylenglykol,
13-Butylenglykol, 1,2-Butylenglykol,
1,5-Pentandiol, 1,4-Pentandiol,
1,2-Propylenglykol, 1,4-Butylenglykol,
13-Butylenglykol, 1,2-Butylenglykol,
1,5-Pentandiol, 1,4-Pentandiol,
13-Pentandiol, 1,6-Hexandiol,
1,7-Heptandiol, Glycerin,
1,1,1 -Trimethylolpropan,
1,1,1 -Trimethyloläthan, Hexan-1,2,6-triol,
Λ-Methylglucosid, Pentaerythrit und
1,7-Heptandiol, Glycerin,
1,1,1 -Trimethylolpropan,
1,1,1 -Trimethyloläthan, Hexan-1,2,6-triol,
Λ-Methylglucosid, Pentaerythrit und
Sorbit.
Unter den Ausdruck »mehrwertiger Alkohol« fallen ferner Verbindungen, die von Phenol abgeleitet sind,
z.B.
2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan,
2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan,
das allgemein als Bisphenol A bekannt ist.
Beliebige geeignete Polyalkylenpolyätherpolyole können verwendet werden, z. B. das Produkt der Polymerisation eines Alkylenoxyds oder eines Alkylenoxyds mit einem mehrwertigen Alkohol mit 2 bis 6 Hydroxylgruppen. Geeignet sind z. B. die vorstehend für die Herstellung der hydroxylgruppenhaltig^ Polyester genannten mehrwertigen Alkohole. Beliebige geeignete Alkylenoxyde können verwendet werden, z. B. Äthylenoxyd, Propylenoxyd, Butyienoxyd, Amylenoxyd und heterogene Copolymerisate oder Blockmischpolymere dieser Oxyde. Die Polyalkylenpolyätherpolyole können aus anderen Ausgangsmaterialien wie Tetrahydrofuran und Alkylenoxyd-Tetrahydrofuran-Copolymeren, Epihalogenhydrinen wie Epichlorhydrin sowie Aralkylenoxyden wie Styroloxyd hergestellt werden. Die Polyalkylenpolyätherpolyole können primäre oder sekundäre Hydroxylgruppen enthalten und sind vorzugsweise
Beliebige geeignete Polyalkylenpolyätherpolyole können verwendet werden, z. B. das Produkt der Polymerisation eines Alkylenoxyds oder eines Alkylenoxyds mit einem mehrwertigen Alkohol mit 2 bis 6 Hydroxylgruppen. Geeignet sind z. B. die vorstehend für die Herstellung der hydroxylgruppenhaltig^ Polyester genannten mehrwertigen Alkohole. Beliebige geeignete Alkylenoxyde können verwendet werden, z. B. Äthylenoxyd, Propylenoxyd, Butyienoxyd, Amylenoxyd und heterogene Copolymerisate oder Blockmischpolymere dieser Oxyde. Die Polyalkylenpolyätherpolyole können aus anderen Ausgangsmaterialien wie Tetrahydrofuran und Alkylenoxyd-Tetrahydrofuran-Copolymeren, Epihalogenhydrinen wie Epichlorhydrin sowie Aralkylenoxyden wie Styroloxyd hergestellt werden. Die Polyalkylenpolyätherpolyole können primäre oder sekundäre Hydroxylgruppen enthalten und sind vorzugsweise
Polyether, die aus Alkylenoxyden mit 2 bis 6 C-Atomen
hergestellt werden, ζ. Β. Polyäthylenatherglykole, PoIypropylenätherglykole
und Polybu'.ylenätherglykole. Die Polyalkylenpolyätherpolyole können nach beliebigen
bekannten Verfahren hergestellt werden, z. B. nach dem ■-, Verfahren, das von Wurtz 1859 und in Encyclopedia of
Chemical Technology, Band 7, Seite 257 — 262, herausgegeben von Interscience Publishers, Inc. (1951), oder in
der USA-Patentschrift 19 22 459 beschrieben ist. Zu den
bevorzugten Polyäthern gehören insbesondere die in Additionsprodukte von Alkylenoxyden mit Trimethylolpropan,
Glycerin, Pentaerythrit, Saccharose, Sorbit, Propylenglykol und 2,2-(4,4'-Hydroxyphenyl)propan
und ihre Gemische mit Äquivalentgewichten von 250 bis 5000.
Als mehrwertige Polythioäther, die mit Alkylenoxyden kondensiert werden können, eignen sich beispielsweise
das Kondensationsprodukt von Thiodiglykol oder das Produkt der Reaktion von zweiwertigen Alkoholen,
wie sie vorstehend für die Herstellung der hydroxylgruppenhaltigen Polyester genannt werden, mit einem
beliebigen anderen Thioätherglykol.
Der hydroxylgruppenhaltige Polyester kann auch ein Polyesteramid sein, wie es beispielsweise erhalten wird,
wenn eine gewisse Amin- oder Aminoalkoholmenge in die Reaktionsteilnehmer für die Herstellung der
Polyester einbezogen wird. Polyesteramide können beispielsweise hergestellt werden durch Kondensation
eines Aminalkohols wie Äthanolamin mit den oben genannten Polycarbonsäuren, oder sie können unter ju
Verwendung der gleichen Komponenten, die den hydroxylgruppenhaltigen Polyester bilden, hergestellt
werden, wobei nur ein Teil der Reaktionsteilnehmer aus
einem Diamin wie Äthylendiamin besteht. Zu den geeigneten Polyhydroxyphosphorverbinäungen gehö- J5
ren insbesondere die Verbindungen, die in der USA-Patentschrift 36 39 542 beschrieben sind. Bevorzugte
Polyhydroxyphosphorverbindungen werden aus Alkylenoxyden und Säuren des Phosphors mit einer
P2C<5-Äquivalenz von etwa 72 bis 95% hergestellt.
Als Polyacetale, die mit Alkylenoxyden kondensiert werden können, eignen sich insbesondere die Produkte
der Reaktion von Formaldehyd oder anderen geeigneten Aldehyden mit zweiwertigen Alkoholen oder
Alkylenoxyden, z. B. den oben genannten. 4
Als aliphatische Thiole, die mit Alkylenoxyden kondensiert werden können, eignen sich insbesondere
Alkanthiole mit wenigstens zwei Thiolgruppen wie 1,2-Äthandithiol, 1,2-Propandithioi, 13-Propandithiol
und 1,6-Hexandithiol, Alkenthiole wie 2-Buten-l,4-dithiol
und Alkinthile wie 3-Hexin-l,6-dithiol.
Als Amine, die mit Alkylenoxyden kondensiert werden können, eignen sich insbesondere aromatische
Amine wie Anilin, o-Chloranilin, p-Aminoanilin, .1,5-Diaminonaphthalin,
Methylendianilin, Kondensationsprodukte von Anilin und Formaldehyd und 5j4-Diaminotoluol,
ferner die aliphatischen Amine, z. B. Methylamin, Triisopropanolamin, Äthylendiamin, 13-Prqpylendiamin,
1,4-Butylendiamin und 1,3-Butylendiamin.
Gemäß der Erfindung können verhältnismäßig niedrige Konzentrationen an ungesättigten Einheiten
von weniger als 1 Mol pro Mol Poiyol vorteilhaft sein.
Mit anderen Worten, nicht jedes Poiyolmolekül muß ungesättigte Einheiten enthalten. Es ist daher möglich,
schwach ungesättigte Polyole durch Mischen geringer Mengen von stark ungesättigten Polyolen, z. B. 1 MoI
oder mehr, mit Polyolen, die im wesentlichen frei von ungesättigten Einheiten sind, herzustellen. Das ungesättigte
Poiyol stammt nicht unbedingt vom gleichen Poiyol wie das von ungesättigten Einheiten im
wesentlichen freie Poiyol. Es erwies sich im Gegenteil häufig als vorteilhaft, ein ungesättigtes Poiyol mit
erheblich höherem Molekulargewicht zu verwenden. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß bei Verwendung
eines Gemisches eines ungesättigten Polyols und eines gesättigten Polyols gemäß der Erfindung die beiden
Polyole miteinander verträglich sein müssen, d. h., daß beispielsweise Polyole mit hohem Gehalt an Oxypropylenresten
mit ungesättigten Polyolen mit hohem Gehalt an Oxypropylenresten verwendet werden müssen. Bei
Verwendung eines Gemisches von Polyolen beträgt die Menge des ungesättigten Polyols häufig 5 bis 100%,
vorzugsweise 5 bis 50% des Gewichts dieses Gemisches von Polyolen.
Die Polymerisation gemäß der Erfindung kann nach verschiedenen Methoden durchgeführt werden. Da sie
bei einer Temperatur von 50 bis 900C durchgeführt wird, werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung alle Reaktionsteilnehmer in einen
Reaktor eingeführt, der dann erhitzt wird. Die Reaktion kann gegebenenfalls unter gleichzeitiger Zugabe des
Monomeren und des Katalysators zum Poiyol in konstanter und gleichmäßiger Menge durchgeführt
werden. Ferner ist es möglich, einen Teil des Monomeren und des Katalysators in einem Teil des
Polyols zu dispergieren und dieses Gemisch in den Reaktor einzuführen, der den Rest der Reaktionsteilnehmer
und des Katalysators enthält. Ferner können der Katalysator und das Monomere gegebenenfalls mit
einem Teil des Polyols in einem Mischer zusammengegeben werden, und dieses Gemisch kann in das
Reaktionsgefäß, das den Rest des Polyols enthält, eingeführt werden.
Die vorstehend beschriebenen Dispersionen der Pfropfmischpolymerisate werden für die Herstellung
von Polyurethanmassen, insbesondere von Polyurethan-Schaumstoffen verwendet. Die hierbei erhaltenen
Polyurethane haben eine wesentlich erhöhte Belastbarkeit und Zugfestigkeit ohne wesentliche Verschlechterung
ihrer anderen physikalischen Eigenschaften. Diese Polyurethine werden im allgemeinen durch Umsetzung
der Pfropfmischpolymerdispersionen mit einem organischen Polyisocyanat gegebenenfalls in Gegenwart
zusätzlicher Polyhydroxyverbindungen und Kettenverlängerer. Katalysatoren, oberflächenaktiver Verbindungen,
Stabilisatoren, Treibmittel, Füllstoffe und Pigmente hergestellt Geeignete Verfahren zur Herstellung von
Polyurethan-Schaumstoffen werden in der USA-Reissue-Patentschrift 24 514 beschrieben, in der außerdem
die zu diesem Zweck notwendigen Apparaturen angegeben sind. Bei Verwendung von Wasser als
Treibmittel können entsprechende überschüssige Isocyanatmengen
für die 'Umsetzung mit dem Wasser und die Bildung von Kohlendioxyd verwendetwerden. Es ist
ferner möglich, die !Polyurethane nach einem IPrepolymer-"Verfährenherzustellen,;bei:dem:einiUberschüß:des
organischen IPolyisocyanats iin einer «rsten Stufe mit
dem 1 erfindungsgemäß verwendeten iPolyol .zu einem Prepolymeren, das freie Isocyanatgruppen ^enthält,
umgesetzt wird, worauf das Präpolymere anschließend in einer zweiten Stufe mit Wasser umgesetzt "wird,
wobei der Schaumstoff gebildet wird. Als Variante können die verschiedenen Reaktionsteilnehmer in einer
Stufe nach dem sogenannten »Einstufenverfahren« der Polyurethanherstellung umgesetzt werden. Es ist ferner
möglich, das Wasser durch niedrigsiedende Kohlenwas-
serstoffe, ζ. B. Pentan, Hexan, Heptan, Penten und Hepten, Azoverbindungen, z. B. Azohexahydrobenzodinitril,
halogenierte Kohlenwasserstoffe, z. B. Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Dichlordifluoräthan,
Vinylidenchlorid und Methylenchlorid, als Treibmittel '■
zu ersetzen.
Als organische Polyisocyanate eignen sich insbesondere die aromatischen, aliphatischen und cycloaliphatischen
Polyisocyanate und ihre Kombinationen. Als Beispiele sind die Diisocyanate zu nennen, ζ. Β. κι
Benzol-1,3-diisocyanat,
Toluol-2,4-diisocyanat und/oder
Toluol-2,6-diisocyanat,
Butan-1,4-diisocyanat,
Hexan-l.ö-diisocyanat, r>
Cyclohexan- !,4-diisQcyanat,
die isomeren Hexahydrotoiuoldiisocyanate,
Naphthalin-1,5-diisocyanat,
l-Methoxybenzol-2,4-diisocyanat,
Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat, 2»
4,4'-Diphenyldiisocyanat,
S.S'-Dimethoxy^^'-biphenyldiisocyanat,
3,3'-Dimethyl-4,4'-biphenyldiisocyanatund
S.S'-Dimethyldiphenylmethan^^'-diisocyanat,
die Triisocyanate, z. B. .">
die Triisocyanate, z. B. .">
4,4',4'-Triphenylmethantriisocyanat,
die Polymethylpolyphenylisocyanate und
ToluoI-2,4,6-triisocyanat,
ferner die Tetraisocyanate, z. B.
die Polymethylpolyphenylisocyanate und
ToluoI-2,4,6-triisocyanat,
ferner die Tetraisocyanate, z. B.
4,4'-Dimethyldiphenylmethan-2,2',5,5'-tetra- κι
isocyanat.
Besonders vorteilhaft aufgrund ihrer Eigenschaften und ihrer leichten Verfügbarkeit sind Toiuylendiisocyanat,
Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat und Polymethylenpolyphenylisocyanat
Ji
Es können auch rohe Polyisocyanate verwendet werden, z. B. das rohe Toiuylendiisocyanat, das durch
Phosgenierung eines Gemisches von Toluoldiaminen gebildet wird, oder rohes Diphenylmethandiisocyanat,
das durch Phosgenierung von rohem Diphenylmethyl- 4i> diamin gebildet wird. Die bevorzugten rohen oder
unveränderten Diisocyanate werden in der US-PS 32 15 562 beschrieben.
Wie bereits erwähnt, werden die Pfropfmischpolymerdispersionen
vorzugsweise mit einer anderen 4r> Polyhydroxyverbindung gebräuchlicher Art verwendet.
Die vorstehend für die Herstellung der Pfropfmischpolymerdispersionen genannten verschiedenen Polyhydroxyverbindungen
können mit den ungesättigten Polyolen für die Herstellung von Polyurethanmassen w
verwendet werden.
Als Kettenverlängerer können für die Herstellung der Polyurethanmassen insbesondere Verbindungen mit
wenigstens zwei funktionellen Gruppen, die aktive Wasserstoffatome enthalten, verwendet werden, z. B.
Wasser, Hydrazin, primäre und sekundäre Diamine, Aminoalkohole, Aminosäuren, Hydroxysäuren, Glykole
und ihre Gemische. Eine bevorzugte Gruppe von
Kettenverlängerern bilden Wasser und die primären
und sekundären Diamine, die schneller als Wasser mit t>o
dem Prepolymeren reagieren, z. B.
Phenyldiamin,
lyl-Cyclohexan-bis-imethylamin),
Äthylendiamin,
N,N'-Di-(2-hydroxypropyl)-äthylendiamin,
Piperazin, Diäthylentriamin,
N(2-Hydroxypropyl)äthylendiamin,
2-Methyipiperazin,
Morpholin und
Dodecahydro-l^J^b-tetraazaphenalen.
Beliebige geeignete Katalysatoren, insbesondere tertiäre Amine, z. B.
Beliebige geeignete Katalysatoren, insbesondere tertiäre Amine, z. B.
Triethylendiamin, N-Methylmorpholin,
N-Äthylmorpholin, Diäthyläthanolamin,
N-Cocomorpholin,
i-Methyl-4-dimethylaminoäthylpiperazin,
3-Methoxy-N-dimethyl-propylamin,
N-Dimethyl-N'-methylisopropylpropylendiamin,
N,N-DiäthyI-3-diäthylaminopropylamin und
Dimethylbenzylamin,
können verwendet werden. Weitere geeignete Katalysatoren sind beispielsweise die Zinnverbindungen, z. B.
Zinn(Il)-chlorid, Zinnsalze von Carbonsäuren, z. B. Dibuty!zinn-di-2-äthy!hexoat, Zinn(!J)-octoai, sowie andere
Organometallverbindungen, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 28 46 408 beschrieben sind.
Für die Herstellung von hochwertigen Polyurethan-Schaumstoffen ist im allgemeinen ein Netzmittel oder
eine oberflächenaktive Verbindung notwendig, da ohne eine solche Verbindung der Schaumstoff zusammenfällt
oder sehr große, ungleichmäßige Zellen enthält. Zahlreiche Netzmittel erwiesen sich als geeignet.
Bevorzugt werden die nichtionogenen Netzmittel und oberflächenaktiven Mittel. Von diesen erwiesen sich die
nichtionogenen oberflächenaktiven Verbindungen, die durch aufeinanderfolgende Addition von Propylenoxyd
und dann von Äthylenoxyd an Propylenglykol hergestellt werden, und die festen oder flüssigen Organosilicone
als besonders vorteilhaft Als weitere geeignete, aber nicht bevorzugte oberflächenaktive Verbindungen
sind die Polyäthylenglykoläther von langkettigen Alkoholen, die Salze von tertiären Aminen oder
Alkylolaminen mit langkettigen sauren Alkylsulfatestern, Alkylsulfonsäureestern und Alkylarylsulfonsäuren
zu nennen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. In diesen Beispielen verstehen sich die
Teile als Gewichtsteile, falls nicht anders angegeben. Die in den Beispielen genannten physikalischen
Eigenschaften der Polyurethane wurden nach den folgenden ASTM-Methoden bestimmt:
Zugfestigkeit | D-412 |
Dehnung | D-412 |
Weiterreißwiderstand | D-470 |
Druckverformungsrest | D-395 |
Stauchhärte | D-1564 |
Beispiele 1 bis 10
A) Herstellung eines
ungesättigten Polyätheresterpolyols
ungesättigten Polyätheresterpolyols
In ein Reaktionsgefäß, das mit Thermometer, Rührer, Stickstoffzuführung, Aufgabevorrichtungen und Wärmeaustauscher
versehen ist werden 73,5 Teile Maleinsäureanhydrid und 5050 Teile eines Polyols gegeben, das
ein Molekulargewicht von 2240 hat und durch Kondensation von Äthylenoxyd mit den Enden des
Moleküls eines Additionsprodukts von Propylenoxyd mit Trimethylolpropan hergestellt worden ist und einen
Äthylenoxydgehalt von 15 Gew.-% des Polyols und eine Hydroxyzahl von 25 hat Unter ständigem Rühren
werden 198 Teile Äthylenoxyd innerhalb von 2 Stunden dem Ansatz bei 175° C zugesetzt Das Reaktionsgemisch
wird 11 Stunden bei 175° C gehalten, dann auf 25° C
gekühlt und aus dem Reaktionsgefäß genommen. Das
Reaktionsprodukt wird eine Stunde bei 1000C unter
vermindertem Druck von 10 mm Hg von flüchtigen Bestandteilen befreit. Das Produkt ist eine helle
Flüssigkeit mit einer Hydroxylzahl von 25, einer Säurezahl von 0,08 und einer Brookfield-Viskosität von
1490 bei 25" C.
B) Herstellung von
Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten
Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten
Eine Reihe von Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten wird in der nachstehend beschriebenen
Weise hergestellt In ein Reaktionsgefäß, das in der vorstehend beschriebenen Weise ausgestattet ist,
werden das gemäß Abschnitt (A) hergestellte Polyäther-
K)
esterpolyol, nachstehend als Polyol I bezeichnet, ein gesättigtes Polyol, nachstehend als Polyol A bezeichnet,
Azobisisobutyronitril und verschiedene Vinylmonomere gegeben. Über den Ansatz wird 20 Minuten Stickstoff
geleitet, worauf auf etwa 55°C erhitzt wird. Das Reaktionsgefäß wird etwa 18 bis 24 Stunden bei 550C
gehalten, worauf die flüchtigen Bestandteile in 20 Minuten bei 75°C unter einem verminderten Druck von
weniger als 5 mm Hg abgetrieben werden. Die Art der Bestandteile, ihre Mengen und die Eigenschaften der
hergestellten Dispersionen der Pfropfmischpolymerisate sind in der folgenden Tabelle genannt. Das Polyol A
ist ein Additionsprodukt von Propylenoxyd mit Glycerin und hat ein Molekulargewicht von 3000.
Beispiel | Polyol 1 | Polyol Λ | Vinylmonomeres, Teile | AE MAM | 2,5 | 2,5 | Fyr | AEBN | Dispersion der Pfropf | stabile weiße |
Nr. | 5 | mischpolymerisate | Dispersion | |||||||
CI3V | 5 | 5 | 2,5 | Viskosität Aussehen | dto. | |||||
Teile | Teile | Teile | cP | dto. | ||||||
1*) | 10 | 90 | 20 | 8 | 2 | 0,125 | 905 | dto. | ||
8 | 2 | dto. | ||||||||
2*) | 10 | 90 | 20 | 5 | - | 0,15 | 1555 | dto. | ||
:*) | 14 | 86 | 20 | 2,5 | - | 0,15 | 1190 | dto. | ||
4 | 10 | 90 | 20 | - | 0,24 | 730 | dto. | |||
5 | 10 | 90 | 22,5 | - | 0,24 | 700 | dto. | |||
6 | 10 | 90 | 22,5 | - | 0,24 | 710 | dto. | |||
7 | 10 | 90 | 22,5 | - | 0,76 | 810 | ||||
8 | 20 | 80 | 20 | - | 0,76 | 1375 | ||||
9 | 40 | 60 | 20 | = BisOS-chlorätyhlJvinylphosphonat. | 0,24 | 1420 | ||||
10 | 40 | 60 | 20 | = Azobisisobutyronitril. | 0,76 | 1875 | ||||
CI2V | = Vinylidenchlorid. | Fyr | ||||||||
AE | = Äthylacrylat. | AIBN | *) Reaktion bei 75 C durchgerührt. | |||||||
MAM | = Methylmethacrylat. | |||||||||
B e i s ρ i e I e 11 bis 14
A) Herstellung eines
ungesättigten Polyätheresterpolyols
ungesättigten Polyätheresterpolyols
4i Produkt, eine gelbe oder helle Flüssigkeit, hat eine
Hydroxylzahl eine goldgelbe klare Flüssigkeit, hat eine Hydroxylzahl von 1,4547 bei 25° C und eine Brookfield-Viskosität
von 1420 cP bei 25° C.
In einen Autoklaven aus nichtrostendem Stahl, der mit Thermometer, Rührer, Stickstoffzuführung, Aufgabevorrichtung
und Wärmeaustauscher versehen ist werden 4800 Teile eines Polyols gegeben, das ein w
Molekulargewicht von 4800 hat und durch Umsetzung von Äthylenoxyd mit dem Produkt der Kondensation
von Propylenoxyd mit Glycerin und Propylenglykol (Molverhältnis von Glycerin zu Propylenglykol 3,2:1)
hergestellt worden ist und einen Äthylenoxydgehalt von 13% des Gewichts des Polyols und. eine Hydroxylzahl
von 35 hat Der Ansatz wird: mit Stickstoff gespült,
worauf auf 175° C erhitzt wird Unter ständigem Rühren
werden 98 Teile Maleinsäureanhydrid dem Ansatz zugesetzt, der 15 Minuten bei 175CC gehalten wird ω
Anschließend werden 264: Teile Äthylenoxyd allmählich
in 2 Stunden dem Reaktionsgemisch zugesetzt Nach erfolgter Zugabe des Äthylenoxyds wird das Reaktionsgemisch 7 Stunden bei 175° C gehalten. Nach dieser Zeit
wird es auf 25° C gekühlt und aus dem Autoklaven b5 entnommen. Das Reaktionsgemisch wird vom nicht
umgesetzten Äthylenoxyd bei 100° C während einer Stunde unter einem Druck unter 10 mm Hg befreit Das
B) Herstellung von
Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten
Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten
Eine Reihe von Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten wird auf die nachstehend beschriebene
Weise hergestellt. In ein Reaktionsgefäß, das in der vorstehend beschriebenen Weise ausgestattet ist,
werden das gemäß Abschnitt (A) hergestellte Polyätheresterpolyol, nachstehend als Polyol II bezeichnet und
ein gesättigtes Polyol gegeben, das nachstehend; als Polyol B bezeichnet wird, ein Molekulargewicht von
4800 hat und hergestellt worden ist ourch Kondensation
von äthylenoxyd an den Enden des Moleküls eines Additionsprodukts von Propylenoxyd mit Glycerin und
Propylenglykol (Molverhältnis von Glycerin zu Propylenglykol 3,2:1) und einen Äthylenoxydgehalt von etwa
13 Gew.-% des Polyols hat In den Ansatz läßt man etwa
20 Minuten Stickstoff perlen, worauf man den Ansatz auf etwa 75° C erhitzt Man führt einen Strom von
Azobisisobutyronitril und verschiedenen Vinylmonomeren kontinuierlich in 2 Stunden bei 75° C in den Ansatz
ein. Nach etwa 10 Minuten wird die zunächst transparente Lösung undurchsichtig, und die durch die
Polymerisation freiwerdende exotherme Wärme genügt, um die Reaktionstemperatur bei etwa 75°C zu
halten. Das Reaktionsgemisch wird etwa 4 Stunden bei 750C gehalten. Nach dieser Zeit werden die flüchtigen
Bestandteile während einer Zeit von 20 Minuten bei 75°C unter einem Druck von weniger als 5 mm Hg
abgetrieben. Die Art der Reaktionsteilnehmer, ihre Mengen und die Eigenschaften der erhaltenen Disperisonen
der Pfropfmischpolymerisate werden nachstehend in Tabelle Il genannt.
Tabelle II | Polyol Il | Polyol B | Vinylmonomeres, Teile | AE MAM | 5 | Fyr | AIBN |
Aussehen der Dispersion
der Pfropfmischpoly merisate |
Beispiel
Nr. |
Teile | Teile | Cl2V | 5 | 5 | _ | Teile | |
25 | 75 | 20 | 5 | 7,5 | 0,25 | stabile weiße Dispersion | ||
!! | 25 | 75 | 18,75 | 7,5 | 0,20 | dto. | ||
12 | 25 | 75 | 18,75 | — | 0,20 | dto. | ||
13 | 25 | 75 | 20 |
= Bis(2-chloräthy!)vinylphosphonat.
= Azobisisobutyronitril. |
0,25 | stabile weißliche Dispersion |
||
14 |
Vinylidenchlorid.
Äthylacrylat. Methylmethacrylat. |
Fy r
AIBN |
||||||
Cl2V
AE MAM |
||||||||
Beispiele 15 bis 20
A) Herstellung eines
ungesättigten Polyätherpolyols
ungesättigten Polyätherpolyols
In einen Autoklaven aus nichtrostendem Stahl, der mit Thermometer, Rührer, Stickstoffzuführung, Aufgabevorrichtung
und Wärmeaustauscher versehen ist, werden 20,4 Teile Propylenglykol und 292 Teile eines
Polyols gegeben, das ein Molekulargewicht von 325 hat und durch Kondensation von 4 Mol Propylenoxyd mit 1
Mol Glycerin in Gegenwart von Kaliumhydroxyd hergestellt worden ist. Der Ansatz wird mit Stickstoff
gespült und auf 105° C erhitzt. Unter ständigem Rühren wird dem Reaktionsgemisch allmählich in 4 Stunden ein
Gemisch von 2084 Teilen Propylenoxyd und 68 Teilen (entsprechend 03 Mol pro Mol Produkt) Glycidylallyläther
zugesetzt. Nach erfolgter Zugabe der Oxyde wird das Reaktionsgemisch 4 Stunden bei 1050C gehalten.
Anschließend werden 870 Teile Propylenoxyd bei 105° C
in 90 Minuten zugesetzt. Nach erfolgter Zugabe wird das Reaktionsgemisch noch 1 Stunde bei 105° C
gehalten. Das Reaktionsgemisch wird auf 30° C gekühlt
JO
J5
40 und aus dem Autoklaven entnommen. Es wird mit einem Adsorptionsmittel behandelt. Der Katalysator wird
abfiltriert, worauf die flüchtigen Bestandteile während einer Stunde bei 105° C unter einem Druck von weniger
als 5 mm Hg abgetrieben werden. Das Produkt, nachstehend als Polyol III bezeichnet, ist eine klare
farblose Flüssigkeit mit einer Hydroxylzahl von 33 und
einer Säurezahl von 0,01.
B) Herstellung von
Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten
Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten
Eine Reihe von Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten wird auf die in Beispiel 1 beschriebenen
Weise hergestellt. Die Reaktionsteilnehmer werden in ein Reaktionsgefäß eingeführt, in dem sie auf 80° C
erhitzt werden. Die Reaktionszeit beträgt 4 Stunden. In allen Fällen wird als ungesättigtes Polyol das in der
vorstehend in Abschnitt (A) beschriebenen Weise hergestellte Polyol III verwendet. Die Art der
Reaktionsteilnehmer, ihre Mengen und die Eigenschaften der erhaltenen Dispersionen sind nachstehend in
Tabelle HI genannt
Teile
Cl2V
AE
MAG
MAM
Katalysator | Dispersion des Pfropf- | stabile weiße |
mischpolymerisats | Dispersion | |
Viskosität Aussehen | dto. | |
Teile | cP | dto. |
0,26 | 3230 | dto. |
dto. | ||
0,24*) | 1530 | StO. |
0,24*) | 1250 | |
03*) | 10*0 | |
0,4**) | 1114 | |
0,8**) | 2035 | |
100
16 | 100 | 22,5 |
17 | 100 | 22,5 |
18 | 100 | 20 |
19 | 100 | 20 |
20 | 100 | 20 |
Cl2V | = Vinylidenchlorid. | |
AE | = Äthylacrylat | |
MAG | = Glycidylmethacrylat |
2,5 2,5
5 - -
MAM = MethylmethacrylaL
*) AIBN= Azobisisobutyronitril. **) PIP = DiisopropylperoxydicarbonaL
A) Herstellung eines
ungesättigten Polyätherpolyols
ungesättigten Polyätherpolyols
In einen Autoklaven aus nichtrostendem Stahl, der
mit Thermometer, Rührer, Stickstoffzuführung, Aufgabevorrichtungen und Wärmeaustauscher versehen ist,
werden 17,6 Teile Propylenglykol und 530 Teile eines Polyols gegeben, das ein Molekulargewicht von 325 hat
und durch Kondensation von 4 Mol Propylenoxyd mit 1 Mol Glycerin in Gegenwart von Kaliumhydroxyd
hergestellt worden ist Der Ansatz wird mit Stickstoff gespült und dann auf 1050C erhitzt Unter ständigem
Rühren wird allmählich in 4 Stunden dem Reaktionsgemisch ein Gemisch von 4579 Teilen Propylenoxyd und
39 Teilen (entsprechend 0,3 Mol pro Mol Produkt) Glycidylallyläther zugesetzt. Nach erfolgter Zugabe der
Oxyde wird das Reaktionsgemisch 4 Stunden bei 105° C
gehalten. Anschließend werden 2700 Teile Propylenoxyd in 5,5 Stunden bei einer Temperatur von )05°C
zugesetzt. Nach erfolgter Zugabe wird das Reaktionsgemisch noch 1 Stunde bei 1050C gehalten. Es wird auf
30° C gekühlt und aus dem Autoklaven entnommen. Das Reaktionsprodukt wird mit einem Adsorptionsmittel
behandelt und durch Filtration vom Katalysator befreit. Die flüchtigen Bestandteile werden während einer
Stunde bei 105° C unter einem vermindertem Druck von
weniger als 5 mm Hg abgetrieben. Das Produkt, nachstehend als Polyol IV bezeichnet, ist eine farblos?
klare Flüssigkeit mit einer Hydroxylzahl von 58,2 und einer Säurezahl von 0,01.
B) Herstellung einer
Dispersion eines Pfropfmischpolymerisats
Dispersion eines Pfropfmischpolymerisats
Eine Dispersion eines Pfropfmischpolymerisats wird auf die in den vorstehenden Beispielen beschriebene
Weise mit den nachstehend genannten Reaktionsteilnehmern hergestellt:
Polyol IV | 500 Teile |
Vinylidenchlorid | 95 Teile |
Äthylacrylat | 20 Teile |
Glycidylmethacrylat | 10 Teile |
Azobisisobutyronitril | 1,3 Teile |
Die Reaktion wird 5 Stunden bei 70° C durchgeführt. Als Produkt wird eine weißliche Dispersion erhalten.
B e i s ρ i e I e 22 bis 25
A) Herstellung eines
ungesättigten Polyätheresterpolyols
ungesättigten Polyätheresterpolyols
In einen Autoklaven aus nichtrostendem Stahl, dei
mit Thermometer, Rührer, Stickstoffzuführung, Aufgabevorrichtung und Wärmeaustauscher versehen ist
werden 5009 Teile (1,67 Mol) eines Polyols gegeben, da; ein Molekulargewicht von 3000 hat und durcl·
ίο -Umsetzung von Propylenoxyd mit Glycerin in Gegenwart
von Kaliumhydroxyd hergestellt worden ist Dei Ansatz wird mit Stickstoff gespült und auf 103° C erhitzt
Unter ständigem Rühren werden dem Ansatz 245 Teile (2,5 Mol) Maleinsäureanhydrid zugesetzt, worauf da;
Gemisch 15 Minuten bei 1030C gehalten wird Anschließend werden allmählich 290 Teile (5,0 Mol]
Propylenoxyd in 2,5 Stunden dem Reaktionsgemische zugesetzt. Nach erfolgter Zugabe des Propylenoxyds
wird das Reaktionsgemisch 2,5 Stunden bei 1030C gehalten, dann auf 30"C gekühlt und aus dem
Autoklaven entnommen. Das Reaktionsprodukt wird mit einem Adsorptionsmittel behandelt. Der Katalysator
wird abfiltriert, worauf nicht umgesetztes Propylenoxyd in einer Stunde bei 100° C unter einem Druck
unterhalb von If mm Hg abgetrieben wird. Das Produkt, nachstehend als Polyol V bezeichnet, ist eine
klare, goldgelbe Flüssigkeit mit einer Hydroxylzahl vor 52,2, einer Säurezahl von 0,6, einem Brechungsindex vor
1,4544 bei 25° C und einer Brookfield-Viskosität von
jo 120OcP bei 25° C.
B) Herstellung von
Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten
Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten
Eine Reihe von Dispersionen von Pfropfmischpoiymerisaten
wird wie folgt hergestellt: Das vorstehend in Abschnitt (A) beschriebene ungesättigte Polyol wird
in einen Reaktor gegeben und dort auf etwa 65 bis 70° C erhitzt. Unter Aufrechterhaltung eines Stickstoffstroms
werden dem Ansatz kontinuierlich ein Strom des Monomeren und ein Strom des in Benzol gelöster
Katalysators während einer Zeit von etwa 65 bis 7C Minuten zugesetzt, während das Reaktionsgemisch bei
einer Temperatur von 70 bis 950C gehalten wird. Das Reaktionsgemisch wird etwa 2 Stunden bei diesel
Temperatur gehalten, dann auf Raumtemperatur gekühlt und von flüchtigen Bestandteilen während einei
Stunde bei 65° C unter einem Druck von weniger als 5 mm Hg befreit. Die Art der Reaktionsteilnehmer, ihre
Mengen und die physikalischen Eigenschaften der
so erhaltenen Dispersionen der Pfropfmischpolymerisate sind nachstehend in Tabelle IV genannt.
Beispiel | Nr. Polyol V | Vinylmonomeres, Teile | 12,5 | BrV = Vinylbromid. | AIBN | Dispersion | der Pfropfmischpolymerisate | Aussehen | U30 i2ü/iSt |
25 | Bromid im Produkt. | Viskosität | Halogen | ||||||
Teile | CIV BrV | Teile | cP | %*) | stabile weiße | ||||
22 | 100 | 6,4 | 0,6 | 4375 | 1,02 | Dispersion | |||
dto. | |||||||||
23 | 100 | 12,5 | 0,08 | 1516 | 1,7 | dto. | |||
24 | 100 | 0,6 | 2725 | 1,2 | dto. | ||||
25 | 100 | 0,15 | 1460 | 1,3 | |||||
CIV = | Vinylchlorid. | ||||||||
·) = | % Chlorid oder | ||||||||
A) Herstellung eines
ungesättigten Polyätherpolyols
In einen Autoklaven aus nichtrostendem Stahl, der mit Thermometer, Rührer, Stickstoffzuführung, Aufgabevorrichtung und Wärmeaustauscher versehen ist,
werden 624 Teile eines Polyols gegeben, das ein Molekulargewicht von 325 hat und durch Kondensation
von 4 Mol Propylenoxyd mit 1 Mol Glycerin in Gegenwart von Kaliumhydroxyd hergestellt worden ist
Der Ansatz wird mit Stickstoff gespült und auf 105°C erhitzt Unter ständigem Rühren wird dem Reaktionsgemisch allmählich in 6 Stunden ein Gemisch von 4126
Teilen Propylenoxyd und 34 Teilen (0,15 Mol pro Mol Produkt) Glycidylallyläther zugesetzt Nach erfolgter
Zugabe der Oxyde wird das Reaktionsgemisch 3 Stunden bei 105° C gehalten. Anschließend werden 650
Teile Äthylenoxyd in 1,5 Stunden bei einer Temperatur von I05°C zugesetzt. Nach erfolgter Zugabe wird das
Reaktionsgemisch noch eine Stunde bei 105° C gehalten.
Es wird dann auf 30°C gekühlt und aus dem Autoklaven entnommen. Das Reaktionsprodukt wird mit einem
Adsorptionsmittel behandelt und durch Filtration vom Katalysator befreit. Die flüchtigen Bestandteile werden
während einer Stunde bei 100° C unter einem Druck von
weniger als 5 mm Hg abgetrieben. Das Produkt nachstehend als Polyol VI bezeichnet, ist eine klare
farblose Flüssigkeit mit einer Hydroxylzahl von 60,2 und einer Säurezahl von 0,01.
Dispersion eines Pfropfmischpolymerisats mit
kontinuierlicher Zugabe
ίο In den Reaktor, der in der in Beispiel 1 beschriebenen
Weise ausgestattet ist werden 1268 Teile des Polyols VI
und 20 Teile Benzoylperoxyd gegeben. Unter kräf'igem Rühren und unter Aufrechterhaltung eines Stickstoffstroms wird der Ansatz auf 65° C erhitzt Dann wird ein
Strom von 500 Teilen Vinylchlorid und 232 Teilen des Polyols VI kontinuierlich in 4 Stunden bei 65° C in den
Ansatz eingeführt Nach erfolgter Zugabe wird das Reaktionsgemisch 4 Stunden bei 65° C gehalten. Es wird
dann während einer Stunde bei 65° C unter einem Druck
von weniger als 5 mm Hg von flüchtigen Bestandteilen
befreit. Das von den flüchtigen Bestandteilen befreite Reaktionsprodukt ist eine weiße flüssige und homogene
Dispersion mit einer Brookfield-Viskosität von 2250 cP bei 25° C, einem Chlorgehalt von 5,5% und einer
2") Hydroxylzahl von 56,7.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von Dispersionen von Pfropfmischpolymerisaten aus Vinylmonomeren und ungesättigten Polyolen durch Polymerisation in Gegenwart eines radikalbildender. Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man
als Vinylmonomeres Vinylchlorid, Vinylbromid,
Vinylidenchlorid und/oder Vinylidenbromid, das mit
bis zu 50 Gew.-% eines anderen äthylenisch ungesättigten Monomeren gemischt sein kann, in
einem Gemisch von Polyolen, das 0,1 bis 3,0 Mol ungesättigte Einheiten pro Mol Gemisch von
Polyolen enthält, bei einer Temperatur von 50 bis 90° C polymerisiert
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymerisation in einem
Gemisch von Polyolen durchführt, das 5 bis 50 Gew.-Teile eines Polyols mit 0,1 bis 3,0 Mol
ungesättigten Einheiten pro Mol Polyol und 95 bis 50 Gew.-Teile eines Polyols, das im wesentlichen frei
von äthylenischen Doppelbindungen ist, enthält
3. Verfahren naich Anspruch t und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Vinylmonomeres 10 bis
50 Gew.-% Äthylacrylat, Methylmethcrylat, Bis(2-chloräthyl)vinylphosphonat oder ein Gemisch dieser
Vinylmonomeren verwendet
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyol verwendet, das
durch Umsetzung eines Alkylenoxyds mit dem Produkt der Reaktion von 1 bis 2 Mol Maleinsäureanhydrid mit 1 Mol eines Polyätherpolyols mit einem
Äquivalentgewicht von 1000 bis 5000 hergestellt worden ist
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als radikalbildenden
Katalysator Azobizisobutyronitril verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß man als radikalbildenden
Katalysator Diisopropylperoxydicarbonat verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß man ein Polyol verwendet, das
durch Umsetzung eines mehrwertigen Alkohols, der 2 bis 6 Hydroxylgruppen im Molekül enthält, mit
einem Gemisch von Propylenoxyd und Glycidylallyläther hergestellt worden ist.
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