DE2637170A1 - Verfahren zur herstellung von isocyanuratgruppen und urethangruppen aufweisenden kunststoffen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von isocyanuratgruppen und urethangruppen aufweisenden kunststoffenInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Isocyanuratgruppen und
Urethangruppen aufweisenden Kunststoffen
Die Herstellung von Isocyanuratgruppen und urethangruppen
aufweisenden Kunststoffen durch Umsetzung von mindestens zwei Hydroxylgruppen enthaltenden Polyestern,die Phthalsäurereste
aufweisen, mit einem Überschuß an Polyisocyanaten in Gegenwart von Trxmerisationskatalysatoren ist seit langem
bekannt.
So wird nach der Lehre der deutschen Patentschrift 1 112
eine Mischung von verschiedenen Estern, die auch Phthalsäure enthalten, zur Herstellung von Isocyanuratgruppen-haltigen
Schaumstoffen verwendet (vgl. Beispiel 13). Der Phthalsäureanteil der zur Esterherstellung eingesetzten Carbonsäuren
liegt hierbei indessen unter 50 Gew.-%.
Auch in der DT-OS 1 769 023 wird die Verwendung von Polyestern, die nur geringe Mengen Phthalsäure enthalten, zur
Herstellung von Isocyanuratgruppen aufweisenden Kunststoffen
offenbart.
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In der DT-OS 1 794 117 ist wiederum die Herstellung
eines Isocyanuratgruppen aufweisenden Schaumstoffes aus solchen Polyestern beschrieben, bei denen der
Phthalsäureanteil unter 50 Gew.-% liegt.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein deutlich
verbessertes Brandverhalten von Isocyanuratgruppenhaltigen Kunststoffen erreicht wird, wenn solche Polyester
mit einem Überschuß von Polyisocyanaten umgesetzt werden, deren Phthalsäureanteil über 50 Gew.-%, bezogen
auf die eingesetzten Carbonsäuren, liegt.
Es war bekannt, daß das Brandverhalten von Isocyanuratgruppen und ürethangruppen aufweisenden Kunststoffen auch durch eine
Mitverwendung von halogenhaltigen Polyestern, wie Tetrabromphthalsäureestern
oder Hetsäureestern verbessert werden kann; nachteilig ist dabei aber, daß eine verstärkte Rauchgasentwicklung
im Brandfall eintritt.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Polyestern, die als Säurekomponente zu mehr als 50 Gew.-% Phthalsäuren enthalten,
gelingt es also, Kunststoffe mit gutem Flammschutz und niedriger Rauchgasentwicklung herzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Isocyanuratgruppen und Ürethangruppen aufweisenden
Kunststoffen einschließlich Schaumstoffen durch Umsetzung von mindestens zwei Hydroxylgruppen und Phthalsäurereste
aufweisenden Polyestern vom Molekulargewicht 400 bis 10000 sowie gegebenenfalls weiteren Polyhydroxy!verbindungen
mit einem Molekulargewicht von 400 bis 10000, und/ oder Kettenverlängerungsmitteln mit einem Molekulargewicht
von 32 bis 400, mit einem Überschuß an Polyisocyanaten in Gegenwart von Isocyanat-Trimerisationskatalysatoren und
gegebenenfalls Treibmitteln, Schaum-
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stabilisatoren und weiteren Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet,
daß als Polyester solche verwendet werden, deren Säurekomponente zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise
zu mindestens 70 Gew.-%, aus Phthalsäure besteht.
Die Herstellung von Schaumstoffen ist erfindungsgemäß bevorzugt.
Gegenstand der Erfindung sind schließlich auch ürethan- und Isocyanuratgruppen aufweisende Kunststoffe einschließlich
Schaumstoffe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich
sind.
Als erfindungsgemäß einzusetzende Ausgangskomponenten kommen aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische
und heterocyclische Polyisocyanate in Betracht, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie,
562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispielsweise Äthylen-diisocyanat, 1,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat,
1,12-Dodecandilsocyanat, Cyclobutan-1,3-diisocyanat,
Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat sowie
beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan
(DAS 1 202 785, amerikanische Patentschrift 3 AO1 190), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Hexahydro-1,3- und/oder A ,4-phenylen-diisocyanat,
Perhydro-2,4·- und/oder ^^'-diphenylmethan-diisocyanat,
1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Diphenylmethan-2,4'- und/oder -4,4'-diisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat,
Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyanat, PoIyphenyl-polymethylen-polyisocyanate,
wie sie durch Anilin-
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Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung erhalten und z.B. in den britischen Patentschriften 874 450
und 848 671 beschrieben werden, m- und p-IsQcyanatophenyl sulfonyl-isocyanate gemäß der amerikanischen Patent-
.schrift 3 4i>*t bO6, perchlorierte Ärylpolyisocyanate,
wie sie z.B. in der deutschen Äuslegeschrift 1 157 601
-(amerikanische Patentschrift 3 277 138; beschrieben
werden, Carbodiimidgruppen aufweisende Polyisocyanate t
wie sie in der deutschen Patentschrift 1 092 007 (amerikanische Patentschrift 3 152 162)
beschrieben werden, Diisocyanate* wie sie in der amerikanischen
Patentschrift 3 492 330 beschrieben werden« Allophanatgruppen
aufweisende Polyisocyanate! wie sie e.B. in der britischen
Patentschrift 994 890, der belgischen Patentschrift 76 f 626
und der veröffentlichten holländischen Patentanmeldung
T 102 524 beschrieben werden , Isocyanuratgruppen aufweisende
Polyisocyanate, wie sie z.B. in der amerikanischen Patentschrift 3 001 973, in den deutschen Patentschriften
1 022 789,.Ί 222 067 und 1 027 394 sowie in den deutschen
Qffenlegungsschriften 1 929 034 und 2 004 048 beschrieben
werden, Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie B.B.
in der belgischen Patentschrift 752 261 oder in der amerikanischen Patentschrift 5 394 164 beschrieben werden, acylierte
Harnstoff gruppen aufweisende Polyisocyanate gemäß der deutschen Patentschrift 1 230 778» Biuretgruppen aufweisende
Polyisocyanate» wie sie z.B. in der deutschen Patentschrift
1 101 394 (amerikanische Patentschriften 3 124-605 und
■3 201 372) sowie in der britischen Patentschrift 889 050
beschrieben werden,-durch Telomerisationsreaktionen hergestellte Polyisocyanate, wie sie z.B. in der amerikanischen
Patentschrift 3 654 106 beschrieben werden, estergruppen aufweisende
Polyisocyanate, wie sie zum Beispiel in
den britischen Patentschriften 965 474 und 1 072 956, in der amerikanischen Patentschrift 3 567 763 und
in der deutschen Patentschrift 1 231 688 genannt werden, Ua-
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Setzungsprodukte der obengenannten Isocyanate mit Acetalen
gemäß der deutschen Patentschrift 1 072 385» polymere Fettsäurereste
enthaltende Polyisocyanate gemäß der amerikanischen
Patentschrift 3 455 883.
Es ist auch möglich, die bei der technischen Isocyanatherstellung anfallenden Isocyanatgruppen aufweisenden Destillationsrückstände, gegebenenfalls geläst in einem oder mehreren
der vorgenannten Polyisocyanate, einzusetzen. Ferner ist es möglich, beliebige Mischungen der vorgenannten Polyisocyanate
zu verwenden.
Besonders bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, z.B. das 2,4- und 2,6-Toluylenilisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren ("TDIw>t
Polyphenyl-polymethylen-polylsocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondenaation
und anschließende Phosgenierung hergestellt werden ("rohes BfDI") und Carbodiimidgruppent Urethangruppen,
Allophanatgruppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen afer Bluretgruppen aufweisenden Polyisocyanate («modifizierte
Polvisocvanate").
ErfindungsgeimäS einzusetzende Äüisgangskomponenten sind ferner
Polyester mit mindestens zwei Hydroxylgruppen von einem
Molekulargewicht in der Regel von 4OO - 10.000, insbesondere zwei bis acht Hydroxylgruppen aufweisende Polyester, speziell
solche vom Molekulargewicht 8OO bis 1O.OOO, vorzugsweise
1.0OO bis 6.00O, wobei die Säurekomponente dieser Polyester
zu mindestens 5O Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 7O Gew.—%, aus Phthalsäuren besteht.
Diese Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester sind z.B. IM-setzungsprodukte
von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen und gegebenenfalls zusätzlich dreiwertigen Alkoholen mit
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Phthalsäuren und weiteren mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen, Carbonsäuren. Anstelle der freien Phthalsäuren
bzw. Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden Säureanhydride oder entsprechende Säureester von niedrigen
Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyester verwendet werden. Als Phthalsäuren kommen o-Phthalsäure,
Isophthalsäure und/oder Terephthalsäure in Frage. Die zusätzlich verwendeten Polycarbonsäuren können aliphatischer,
cycloaliphatischer, aromatischer und/oder heterocyclischer Natur sein und gegebenenfalls, z.B. durch Halogenatome,
substituiert und/oder ungesättigt sein. Als Beispiele hierfür seien genannt: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure,
Azelainsäure, Sebacinsäure, Trimellitsäure, Tetrahydrophthalsäureanhydrid,
Hexahydrophthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid,
Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, dimere und
trimere Fettsäuren wie ölsäure,gegebenenfalls in Mischung
mit monomeren Fettsäuren. Als mehrwertige Alkohole kommen z.B. Äthylenglykol, Propylenglykol-(1,2) und -(1,3),
diol-(1,8), Neopentylglykol, Cyclohexandimethanol (1,4-Bis-hydroxymethylcyclohexan), 2-Methyl-1,3-propandiolf
Glycerin, Trimethylolpropan, Hex:antriol-(1,2,6), Butantriol-(1,2,4), Trimethyloläthan, Pentaerythrit, Chinit,
Mannit und Sorbit, Methylglykosid, ferner Diäthylenglykol,
Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, PolyäthylenglykoÜQ
Dipropylenglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol und
Polybutylenglykole in Frage. Die Polyester können anteilig endständige Carboxylgruppen aufweisen. Auch Polyester aus
Lactonen, z.B. fc-Caprolacton oder Hydroxycarbonsäuren, z.B.
ω-Hydroxycapronsäure, sind einsetzbar.
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Erfindungsgemäß können, mindestens eine, in der Regel
zwei bis acht, vorzugsweise zwei bis drei, Hydroxylgruppen aufweisenden Polyäther vom Molekulargewicht
400 bis 10000 der an sich bekannten Art mitverwendet werden. Diese werden z.B. durch Polymerisation von
Epoxiden wie Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Styroloxid oder Epichlorhydrin mit sich
selbst z.B. in Gegenwart von BP3, oder durch Anlagerung dieser
Epoxide, gegebenenfalls im Gemisch oder nacheinander, an Startkomponenten mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen wie
Alkohole oder Amine, z.B. Wasser, Äthylenglykol, Propylenglykol-(i,3) oder -(1,2), Trimethylolpropan, 4,4'-Dlhydroxydlphenylpropan, Anilin, Ammoniak, Äthanolamin, Äthylendlamln
hergestellt. Auch Sucrosepolyäther, wie sie z.B. in den
deutschen Auslegeschriften 1 176 358 und 1 064 938 beschrieben werden, kommen erfindungsgemäß in Frage. Vielfach
sind solche Polyäther bevorzugt, die überwiegend (bis zu 90 Gew.-?£, bezogen auf alle vorhandenen OH-Gruppen im Polyäther) primäre OH-Gruppen aufweisen. Auch durch Vinylpoly-
merisate modifleierte Polyäther, wie sie z.B. durch Polymerisation
von Styrol, Acrylnitril in Gegenwart von PoIyäthern entstehen (amerikanische Patentschriften 3.383.351,
3.304.273, 3.523.093, 3.110.695, deutsche Patentschrift 1.152.536), sind ebenfalls geeignet, ebenso OH-Gruppen
aufweisende Polybutadiene.
Unter entsprechenden Polythioäthern, die ebenfalls mitverwendet werden können, seien insbesondere die Kondensationsprodukte von Thiodiglykol mit sich selbst und/oder mit anderen
Glykolen, Dicarbonsäuren, Formaldehyd, Aminocarbonsäuren oder Aminoalkoholen angeführt. Je nach den Co-Komponenten handelt
es sich bei den Produkten um Polythiomischäther, Polythioätherester, Polythioätheresteramide.
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Als gegebenenfalls mitzuverwendende Polyacetale kommen z.B.
die aus Glykolen, wie Diäthylenglykol, Triäthylenglykol,
4,4'-Dioxäthoxy-diphenyldimethylmethan, Hexandiol und Formaldehyd
herstellbaren Verbindungen in Frage. Auch durch Polymerisation cyclischer Acetale lassen sich erfindungsgemäß
geeignete Polyacetale herstellen.
Als gegebenenfalls mitzuverwendende Hydroxylgruppen aufweisende
Polycarbonate vom Molekulargewicht 400 bis 10000 kommen solche der an sich bekannten Art in Betracht, die z.B. durch Umsetzung
von Diolen wie Propandiol-(1,3), Butandiol-(1,4) und/oder Hexandiol-
(1,6), Diäthylenglykol. Triäthylenglykol, Tetraäthylen^
glykol mit Diarylcarbonaten, z.B. Diphenylcarbonat oder Phosgen, hergestellt werden können.
Auch bereits Urethan- oder Harnstoffgruppen enthaltende Polyhydroxyverbindungen
sowie gegebenenfalls modifizierte natürliche Polyole, wie Rizinusöl, Kohlenhydrate, Stärke, sind mitverwendbar.
Auch Anlagerungsprodukte von Alkylenoxiden an Phenol-Formaldehyd-Harze oder auch an Harnstoff-Formaldehydharze
sind erfindungsgemäß mit einsetzbar.
Vertreter dieser gegebenenfalls mitzuverwendenden Verbindungen
sind z.B. in High Polymers, Vol. XVI, "Polyurethanes, Chemistry and Technology", verfaßt von Saunders-Frisch,
Interscience Publishers, New York, London, Band I, 1962, Seiten 32 - 42 und Seiten 44 - 54 und Band II, 1964,
Seiten 5-6 und 198 - 199, sowie Kunststoff-Handbuch,
Band VII, Vieweg-Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München, 1966,
z.B. auf den Seiten 45 bis 71, beschrieben.
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Werden Mischungen dieser obengenannten Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen
Wasserstoffatomen mit einem Molekulargewicht von 400 bis
10.00Of z.B. von Polyäthern, mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Polyestern eingesetzt, so sollen die Polyester
zu mindestens 50 Gew.-% vorhanden sein.
Als erfindungsgemäß gegebenenfalls mit einzusetzende Ausgangskomponenten kommen auch Verbindungen mit mindestens
einer OH-Gruppe von einem Molekulargewicht 32 - 400 in Frage. Als Beispiel für derartige Verbindungen seien genannt:
Methanol, Äthanol, n-Hexanol, Octanol, Äthylenglykol,
Propylenglykol-(1,2) und -(1,3), Butylenglykol-(1,4)
und -(2,3), Pentandiol-(1,5), Hexandiol-(1,6),
Octandiol-(1,8), Neopentylglykol, 1,4-Bis-hydroxymethylcyclohexan,
2-Methyl-1,3-propandiol, Glyzerin, Trimethylolpropan,
Hexantriol-(1,2,6), Trimethyloläthan, Pentaerythrit,
Chinit, Mannit und Sorbit, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, Polyäthylenglykole mit einem Molekulargewicht
bis 400, Dipropylenglykol, Polypropylenglykole mit einem Molekulargewicht bis 400, 4,4'-Dihydroxydiphenylpropan, Dihydroxymethy1-hydrochinon,
Äthanolamiη, Diäthanolamin, Triethanolamin
, 3-Aminopropanol.
Auch in diesem Fall können Mischungen von verschiedenen Verbindungen mit mindestens einer OH-Gruppe mit einem
Molekulargewicht von 32 - 400 mitverwendet werden; auch in diesem Falle sollen die erfindungsgemäß zu verwendenden
Polyester zu mindestens 50 Gew.-% vorhanden sein.
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Erfindungsgemäß werden gegebenenfalls Wasser und/oder leicht
flüchtige organische Substanzen als Treibmittel mitverwendet. Als organische Treibmittel kommen z.B. Aceton, Äthylacetat,
halogensubstituierte Alkane wie Methylenchlorid, Chloroform, Äthylidenchlorid, Vinylidenchlorid, MonofIuortrichiormethan,
Chlordifluormethan, ferner Butan, Hexan, Heptan oder Diäthyläther
infrage. Eine Treibwirkung kann auch durch Zusatz von bei
Temperaturen über Raumtemperatur unter Abspaltung von Gasen,beispielsweise
von Stickstoff, sich zersetzenden Verbindungen, z.B. Azoverbindungen wie Azoisobuttersäurenitrll, erzielt werden.
Weitere Beispiele für Treibmittel sowie Einzelheiten über die Verwendung von Treibmitteln sind im Kunststoff-Handbuch,
Band VIi, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag,
München 1966, z.B. auf den Seiten 108 und 109, 453
und 507 bis 510 beschrieben.
Als Katalysatoren werden bei den Polymerisationsreaktionen z.B.
solche Verbindungen eingesetzt, die bereits bei Raumtemperatur eine Polymerisationsreaktion der NCO-Gruppe initiieren. Derartige
Verbindungen werden beispielsweise in der französischen Patentschrift 1 441 565, den belgischen Patentschriften
723 153 und 723 152 und dem deutschen Patent 1 112 285
beschrieben.
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Al
Solche Katalysatoren sind speziell ein- oder mehrkernige
Mannichbasen aus gegebenenfalls durch Alkyl-, Aryl-, oder Aralkylresten substituierten kondensierbaren Phenolen, Oxoverbindungen
und sekundären Aminen, speziell solche, bei denen als Oxoverbindungen Formaldehyd und als sekundäres Amin
Dimethylamin verwendet worden sind. Im allgemeinen entstehen in den Schaumstoffen laut IR-spektroskopischen Analysen,
je nach Bedingungen, insbesondere in Abhängigkeit von der erreichten Reaktionstemperatur, mehr oder minder hohe Anteile
an Carbodiimid-Strukturen.
Andere geeignete Katalysatoren sind die Alkali- bzw. Erdalkalisalze
von Carbonsäuren und Phenolen. Die Menge an Polymerisationskatalysator wird wesentlich durch die Art (und gegebenenfalls
die Basizität) des Katalysators bestimmt; man kann zwischen 0,1 und 100 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,3 und 25
Gew.-% an Katalysatorkomponente, bezogen auf die Isocyanatkomponente,
einsetzen.
Erfindungsgemäß konmen gegebenenfalls für die Polyurethan-Reaktion die üblichen
Katalysatoren anfrage, z.B. tertiäre Amine, wie Triäthylamin, Tributylamin, N-Methyl-morpholin, N-Äthyl-morpholin,
N-Cocomorpholin, N,N,N!,N'-Tetramethyl-äthylendiamin,
1,4-Diaza-bicyclo-(2,2,2)-octan, N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin,
Ν,Ν-Dimethylbenzylamin, BiS-(N,N-diäthylaminoäthyl)-adipat,
Ν,Ν-Diäthylbenzylamin, Pentamethyldiäthylentriamin,
Ν,Ν-Dimethylcyclohexylamin, Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethyl-1,3-butandiamin,
N,N-Dimethyl-ß-phenyläthylamin,
1,2-Dimethylimidazol, 2-Methylimidazol. Als Katalysatoren
kommen auch an sich bekannte Mannichbasen aus sekundären Aminen, wie Dimethylamin, und Aldehyden, vorzugsweise
Formaldehyd, oder Ketonen wie Aceton, Methyläthylketon,
Cyclohexanon und Phenolen, wie Phenol, Nony!phenol, Bisphenol
in frage.
Gegenüber Isocyanatgruppen aktive Wasserstoffatome aufweisende
tertiäre Amine als Katalysatoren sind z.B. Triäthanolamin,
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Triisopropanolamin, N-Methyl-diäthanolamin, N-Äthyl-diäthanolamin,
N-N-Dimethyl-äthanolamin, sowie deren Umsetzungsprodukte mit Alkylenoxiden, wie Propylenoxid und/oder Äthylenoxid.
Als Katalysatoren kommen ferner Silaamine mit Kohlenstoff-Silizium-Bindungen,
wie sie z.B. in der deutschen Patentschrift 1 229 290 (entsprechend der amerikanischen Patentschrift
3 620 984) beschrieben sind, in Frage, z.B. 2,2,4-Trimethyl-2-silamorpholin,
1,3-Diäthylaminomethyl-tetramethyx-disiloxan.
Als Katalysatoren kommen auch stickstoffhaltige Basen wie Tetraalkylammoniuinhydroxide, ferner Alkalihydroxide wie
Natriumhydroxid, Alkaliphenolate wie Natriumphenolat oder
Alkalialkoholate wie Natriummethylat in Betracht. Auch Hexahydrotriazine
können als Katalysatoren eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß können auch organische Metallverbindungen, insbesondere organische Zinnverbindungen,als Katalysatoren
verwendet werden.
Als organische Zinnverbindungen kommen vorzugsweise Zinn(II)-salze von Carbonsäuren wie Zinn(ll)-acetat, Zinn(ll)-octoat,
Zinn(ll)-äthylhexoat und Zinn(II)-laurat und die Zinn(IV)-verbindungen,
z.B. Dibutylzinnoxid, Dibutylzinndichlorid,
Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Bibutylzinnmaleat
oder Dioctylzinndiacetat in Betracht. Selbstverständlich können aDß obengenannten Katalysatoren als Gemische eingesetzt
werden.
Weitere Vertreter von erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren sowie Einzelheiten über die Wirkungsweise der Katalysatoren sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München
1966, z.B. auf den Seiten 96 bis 102 beschrieben.
Le A 17
369
- 12 -
809808/0239
Die Katalysatoren werden in der Regel in einer Menge zwischen etwa 0,001 und 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Verbindungen
mit mindestens einer Hydroxylgruppe von einem Molekulargewicht von 32 bis 10.000, eingesetzt.
Erfindungsgemäß können auch oberflächenaktive Zusatzstoffe,
wie Emulgatoren und Schaumstabilisatoren, mitverwendet werden. Als Emulgatoren kommen z.B. die Natriumsalze von Ricinusölsulfonaten
oder Salze von Fettsäuren mit Aminen wie ölsaures Diäthylamin oder stearinsaures Diäthanolamin infrage. Auch
Alkali- oder Ammoniumsalze von Sulfonsäuren wie etwa von Dodecylbenzolsulfonsäure
oder Dinaphthylmethandisulfonsäure oder von Fettsäuren wie Ricinolsäure oder von polymeren Fettsäuren
können als oberflächenaktive Zusatzstoffe mitverwendet werden.
Als Schaumstabilisatoren kommen vor allem Polyäthersiloxane,
speziell wasserlösliche Vertreter, infrage. Diese Verbindungen sind im allgemeinen so aufgebaut, daß ein Copolymerisat aus
Äthylenoxid und Propylenoxid mit einem Polydimethylsiloxanrest verbunden ist. Derartige Schaumstabilisatoren sind z.B.
in den amerikanischen Patentschriften 2 834 748, 2 917 480 und 3 629 308 beschrieben.
Erfindungsgemäß können ferner Zellregler der an sich bekannten Art wie Paraffine oder Fettalkohole oder Dimethy!polysiloxane
sowie Pigmente oder Farbstoffe und Flammschutzmittel der an sich bekannten Art, z.B. Tris-chloräthylphosphat, Trikresylphosphat
oder Ammoniumphosphat und -polyphosphat, ferner Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungseinflüsse, Weichmacher
und fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen, Füllstoffe wie Bariumsulfat, Kieselgur, Ruß oder
Schlämmkreide mitverwendet werden.
Le ^ 17 369 - 13 -
309808/02 3 9
Weitere Beispiele von gegebenenfalls erfindungsgemäß mitzuverwendenden oberflächenaktiven Zusatzstoffen und Schaumstabilisatoren
sowie Zellreglern, Reaktionsverzögerern, Stabilisatoren, flammhemmenden Substanzen, Weichmachern,
Farbstoffen und Füllstoffen sowie fungistatisch und bakteriostatisch
wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten über Verwendungsund
Wirkungsweise dieser Zusatzmittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band VI, herausgegeben von Vieweg und
Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z.B. auf den Seiten 103 bis 113 beschrieben.
Die Reaktionskomponenten werden erfindungsgemäß nach dem
an sich bekannten Einstufenverfahren, dem Prepolymerverfahren oder dem Semiprepolymerverfahren zur Umsetzung gebracht,
webei man sich oft maschineller Einrichtungen bedient,
z.B. solcher, die in der amerikanischen Patentschrift 2 764 565 beschrieben werden. Einzelheiten über Verarbeitungseinrichtungen,
die auch erfindungsgemäß infrage kommen, werden im Kunststoff-Handbuch, Band VI, herausgegeben von
Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z.B. auf den Seiten 121 bis 205 beschrieben.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Kunststoffe einschließlich
Schaumstoffe können z.B. als Isoliermaterial in der Bauindustrie oder für den technischen Sektor oder als
Konstruktionsmaterial sowie in der Möbelindustrie Verwendung finden.
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λ\ο
In Tabelle 1 sind drei Schaumstoffe aufgeführt, die jeweils durch Handverinischung der Komponenten hergestellt
wurden. Die Rührzeit betrug einheitlich Sekunden, die Schaumstoffgröße 110 χ 25 χ 25 cm.
Polyester 1
80 Gew.-% Phthalsäure 20 Gew.-% Adipinsäure Diäthylenglykol OH-Zahl
Polyester 2
20 Gew.-% Phthalsäureanhydrid 80 Gew.-% Adipinsäure Diäthylenglykol
OH-Zahl
Polyester 3
100 Gew.-% Hetsäure 50 Gew.-% Diäthylenglykol 50 Gew.-% Propylenglykol
OH-Zahl
Aminopolyäther der OH-Zahl 650, hergestellt durch Anlagerung von Propylenoxid an Äthylendiamin.
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- 15 -
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(Vergleich) (Vergleich)
Polyester 1, Gew.-Teile Polyester 2, Gew.-Teile Polyester 3, Gew.-Teile
Glycerin, Gew.-Teile Aminopoiyäther Gew.-Teile Polysiloxan-polyäther Gew.-Teile
Trichloräthylphosphat Gew.-Teile Trichlorfluormethan Gew.-Teile
25 %ige K-AcetatIosung in
Diäthylenglykol Gew.-Teile
polymeres 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (rohes MDI) Gew.-Teile Rohdichte (kg/m3)
Brandergebnis (DIN 4102) Rauchgasdichte Klasse im BVD*Test, Schweiz
25
1,5
100
33
B 1
33
B 1
25
2,5 | 25 | |
2,5 | 1 | 2,5 |
1 | 1 | 1 |
1 | 12 | 1 |
12 | 25 | 12 |
25 | 25 | |
1,5
100 33 B 2
-A*
100 35 B
Brandverhütungsdienst beste Klasse dieses Tests
263717Π
Auf einer Doppeltransportbandanlage der Firma Henneke von 1 m Breite werden kontinuierlich Panele gefertigt, wobei beidseitig
0,2 mm starke, genoppte Aluminiumfolien als Deckschichten mitlaufen. Der Schaumstoff in der Kernlage wird aus der
folgenden Polyisocyanuratformulierung gebildet: Polyolkomponente:
15 Gewichtsteile eines Polyesters aus Phthalsäureanhydrid,
Adipinsäure (Gew.-Verhältnis der Säurekomponenten = 3:1), Diäthylenglykol und Glycerin (Gew.-Verhältnis der Alkoholkomponenten
= 9:1) mit der Hydroxylzahl 250.
10 Gewichtsteile eines auf Zucker/Propylenglykol (1:1) gestarteten
Polypropylenoxids (Hydroxylzahl 400),
2 Gewichtsteile Octaäthylenglykol, 1 Gewichtsteil eines Polyätherpolysiloxans,
20 Gewichtsteile Trichloräthylphosphat.
48 Gewichtsteile dieser Polyolkomponente werden mit 25 Gewichtsteilen
Trichlorfluormethan, 2,5 Gewichtsteilen einer 25 %igen Kaliumacetatlösung in Diäthylenglykol, 0,3 Gewichtsteilen Dimethyläthanolamin und 100 Gewichtsteilen rohem 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
über eine Hochdruckkolbenmaschine vermischt und in üblicher Weise auf die Doppeltransportbandanlage
aufgetragen.
Die erhaltenen 3 cm dicken Platten wurden auf ihre Flammwidrigkeit
geprüft.
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Mit der Aluminiumfolie wird nach DIN 4102 eine Einstufung
in die Klasse Bt erreicht, der Schaumstoff selbst ohne Deckschicht
wird in die Klasse B2 eingestuft.
Nach dem französischen Epiradiateur wird der Schaumstoff in die Klasse M1 eingestuft.
Zur Herstellung von großen Blöcken aus Polyisocyanuratpolyurethanhartschaumstoff
ist es häufig zweckmäßig, ein NCO-Prepolymer anstelle eines nicht modifizierten Isocyanates
einzusetzen. Hierdurch werden zähere Schaumstoffe und ein gleichmäßiger Aufschäumvorgang erreicht.
Um diesen Effekt zu zeigen, wird Beispiel 1 der Tabelle in der Form wiederholt, daß zunächst ein Prepolymer aus 93
Gew.-Teilen des in Beispiel 1 benutzten Isocyanates (Viskosität 200 mPa. see bei 25°C; NCO-Gehalt 31 %) und 7 Gew.-Teilen
des Polyesters 1 in bekannter Weise gebildet wird. Viskosität de
Gehalt: 28 %
Gehalt: 28 %
Viskosität des Prepolymers: 1000 mPa.sec bei 25°C; NCO-
Bei der Verschäumung werden dann 107 Gew.-Teile des Prepolymers und 18 Gew.-Teile Polyester 1 eingesetzt.
Die Brandeigenschaften des Schaumes bleiben unverändert; der Prepolymerschaumstoff ist aber deutlich zäher, wie sich
aus der Bruchdehnung (Zugversuch nach DIN 53455) ergibt: nach Beispiel 1: Bruchdehnung = 6 %
nach Beispiel 5: Bruchdehnung = 8,5 %
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Claims (1)
- Verfahren zur Herstellung von Isocyanuratgruppen und Urethangruppen aufweisenden Kunststoffen einschließlich Schaumstoffen durch Umsetzung von mindestens zwei Hydroxylgruppen und Phthalsäurereste aufweisenden Polyestern vom Molekulargewicht 400 bis 10000, sowie gegegebenenfalls weiteren Polyhydroxy!verbindungen mit einem Molekulargewicht von 400 bis 10000 und/oder Kettenverlängerungsmitteln mit einem Molekulargewicht von 32 bis 400, mit einem Überschuß an Polyisocyanaten in Gegenwart von Isocyanat-Trimerisationskatalysatoren und gegebenenfalls Treibmitteln, Schaumstabilisatoren und weiteren Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyester solche verwendet werden, deren Säurekomponente zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 70 Gew.-%, aus Phthalsäure besteht.Le A 17 369 - 19 -809808/0239
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EP0113172A1 (de) * | 1982-11-22 | 1984-07-11 | Arco Chemical Technology, Inc. | Aromatische Aminopolyole und daraus erhältliche starre Polyurethan- und Polyisocyanuratschäume |
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