DE2749491A1 - POLYURETHANE COMPOUNDS AND ITEMS MANUFACTURED FROM THEM - Google Patents
POLYURETHANE COMPOUNDS AND ITEMS MANUFACTURED FROM THEMInfo
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Description
Polyurethanmassen und daraus hergestellte GegenständePolyurethane compounds and articles made therefrom
Die Erfindung betrifft als Polyurethane bezeichnete Polymermassen, insbesondere Polyurethane aus einem Präpolymeren eines multifunktionellen Mittels, wie Ricinusöl, und einem organischen Diisocyanat, das mit einem Vernetzungsmittel gehärtet wird, das den Ester eines mehrwertigen Alkohols mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen und einer aliphatischen Carbonsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen und einer oder mehreren Epoxy- und/oder Hydroxylgruppen pro Molekül enthält.The invention relates to polymer compositions referred to as polyurethanes, in particular polyurethanes made from a prepolymer of a multifunctional one Agent, such as castor oil, and an organic diisocyanate that is hardened with a crosslinking agent that the ester of a polyhydric alcohol with 2 or 3 hydroxyl groups and an aliphatic carboxylic acid with at least 12 Contains carbon atoms and one or more epoxy and / or hydroxyl groups per molecule.
Polyurethanmassen, die durch Umsetzung eines entsprechenden Präpolymeren eines organischen Diisocyanate mit einem Härtungsmittel, wie einem Polyalkylenglykol, erhalten werden, sind bekannt, Im allgemeinen wird das organische Diisocyanat mit einer geeigneten polyfunktionellen Gruppe, die aktive Wasserstoffatome enthält, zu einer Präpolymermasse umgesetzt. Anschliessend wird das Präpolymer mit einem geeigneten Härtungs- oder Vernetzungsmittel zur Polyurethanmasse umgesetzt. Beispielsweise ist in der US-PSPolyurethane compositions, which by implementing a corresponding Prepolymers of an organic diisocyanate with a curing agent, such as a polyalkylene glycol, are known In general, the organic diisocyanate with a suitable polyfunctional group containing active hydrogen atoms, converted to a prepolymer. The prepolymer is then treated with a suitable curing or crosslinking agent converted to polyurethane mass. For example, US Pat
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3 362 921 ein elastomeres Polyurethan beschrieben, das sich von einem Präpolymeren ableitet, das durch Umsetzung von Ricinusöl mit einem organischen Diisocyanat, wie Toluoldiisocyanat, er- " halten worden ist. Das erhaltene Präpolymer wird durch Umsetzung mit einem geeigneten Ester eines mehrwertigen Alkohols, der mindestens 4- Hydroxylgruppen enthält, z.B. Pentaerythritmonoricinoleat, vernetzt. Aus dieser US-PS geht hervor, dass es zur Herstellung von gehärtetem Polyurethan mit gewünschten elastomeren Eigenschaften für Einbettungs- oder Vergiesszwecke wesentlich ist, dass man ein Vernetzungs- oder Härtungsmittel verwendet, das sich von Estern mehrwertiger Alkohole, die mindestens 4 Hydroxylgruppen enthalten, ableitet.3 362 921 describes an elastomeric polyurethane which is derived from a prepolymer that is produced by reacting castor oil with an organic diisocyanate, such as toluene diisocyanate, he " has been held. The prepolymer obtained is by reaction with a suitable ester of a polyhydric alcohol, the contains at least 4 hydroxyl groups, e.g. pentaerythritol monoricinoleate, networked. From this US-PS it is apparent that it is used to produce cured polyurethane with desired elastomeric Properties for embedding or potting purposes it is essential that a crosslinking or hardening agent is used, which is derived from esters of polyhydric alcohols containing at least 4 hydroxyl groups.
Erfindungsgemäss wird eine Polyurethanmasse zur Verfügung gestellt, die durch Umsetzung eines Diisocyanat-Polymeres mit einem Ester eines mehrwertigen Alkohols mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen und einer aliphatischen Carbonsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen und einer oder mehreren Epoxy- und/oder Hydroxylgruppen pro Molekül erhalten werden.According to the invention, a polyurethane mass is made available, by reacting a diisocyanate polymer with an ester of a polyhydric alcohol having 2 or 3 hydroxyl groups and one aliphatic carboxylic acid with at least 12 carbon atoms and one or more epoxy and / or hydroxyl groups per molecule can be obtained.
Erfindungsgemäss verwendbare Präpolymermassen werden hergestellt, indem man ein aktiven Wasserstoff enthaltendes Polymermaterial, dessen Molekulargewicht und Säurezahl innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, mit einer kontrollierten Menge eines Diisocyanats umsetzt, wobei das Diisocyanat in überstöchiometrischen Mengen vorhanden ist. Beispiele für Polymermaterialien mit aktivem Wasserstoff sind Polyester, Ricinusöl, Polyesteramide und PoIyalkylenätherglykole. Eine eingehendere Beschreibung von Präpolymermassen, die durch Umsetzung eines Diisocyanats mit aktiven Wasserstoff enthaltenden Materialien hergestellt worden sind, findet sich in den US-PSen 2 625 531, 2 625 532, 2 625 535, 2 692 873 und 2 702 797-Prepolymer compositions which can be used according to the invention are prepared by adding an active hydrogen-containing polymer material, whose molecular weight and acid number are within a certain range, with a controlled amount of a diisocyanate reacts, the diisocyanate being present in excess of stoichiometric amounts. Examples of polymer materials with active Hydrogen are polyester, castor oil, polyester amides and polyalkylene ether glycols. A more detailed description of prepolymer compositions made by reacting a diisocyanate with active Hydrogen-containing materials are found in U.S. Patents 2,625,531, 2,625,532, 2,625,535, 2 692 873 and 2 702 797-
Zur Herstellung der Präpolymermassen werden organische Diiso-To produce the prepolymer, organic diiso-
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cyanate verwendet, von denen bekannt ist, dass sie zur Herstellung derartiger Massen durch Umsetzung mit aktiven Wasserstoff enthaltenden Materialien geeignet sind. Bevorzugt werden Arylendiisocyanate aus der Gruppe der Diisocyanate von Benzol und Naphthalin oder Gemische dieser Verbindungen verwendet. Nachstehend sind spezielle Beispiele für entsprechende Arylendiisocyanate aufgeführt: Tolylendiisocyanat (2,4/2,6), Toluol-2,4-diisocyanat, Toluol-2,6-diisocyanat, m-Fhenylendiisocyanat, Xenylen-4,4'-diisocyanat, Naphthalin-1,5'-diisocyanat, 3,3'-Bitolylen-4,4-'-diisocyanat, Diphenyl enmethan-4-, 4 ·-diisocyanat, 4-Chlorphenylen-2,4-diisocyanat, Dianisidindiisocyanat, Diphenylenäther-4-,4·'-diisocyanat sowie polymere Isocyanate, wie Polymethylenpolyphenylenisocyanat. Weitere verwendbare Arylendiisocyanate sind die entsprechenden, durch niedere Alkylreste, Halogenatome und niedere Alkoxyreste substituierten Derivate. Ferner können auch von anderen aromatischen Kohlenwasserstoffen abgeleitete Diisocyanate sowie aliphatische Isocyanate verwendet werden.cyanates that are known to be used in manufacture such masses are suitable by reaction with active hydrogen-containing materials. To be favoured Arylene diisocyanates from the group of the diisocyanates of benzene and naphthalene or mixtures of these compounds are used. Below specific examples of corresponding arylene diisocyanates are listed: tolylene diisocyanate (2.4 / 2.6), toluene-2,4-diisocyanate, Toluene-2,6-diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, xenylene-4,4'-diisocyanate, Naphthalene-1,5'-diisocyanate, 3,3'-bitolylene-4,4 -'-diisocyanate, Diphenylenemethane-4-, 4-diisocyanate, 4-chlorophenylene-2,4-diisocyanate, Dianisidine diisocyanate, diphenylene ether-4-, 4 · '-diisocyanate and polymeric isocyanates such as polymethylene polyphenylene isocyanate. Further usable arylene diisocyanates are the corresponding, derivatives substituted by lower alkyl radicals, halogen atoms and lower alkoxy radicals. It can also be used by others aromatic hydrocarbons derived diisocyanates and aliphatic isocyanates can be used.
Beispiele für aktiven Wasserstoff enthaltende Polymermaterialien sind Ricinusöl, Glykol oder Polyglykolmonoester von Hydroxycarbonsäuren mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen, Polyalkylenätherglykole und Gemische dieser Verbindungen.Examples of active hydrogen-containing polymer materials are castor oil, glycol or polyglycol monoesters of hydroxycarboxylic acids having at least 12 carbon atoms, polyalkylene ether glycols and mixtures of these compounds.
Glykol- und Polyglykolmonoester von Hydroxycarbonsäuren mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen werden durch Umsetzung einer Hydroxycarbonsäure mit mindestens 12 kohlenstoffatomen mit zweiwertigen niederen aliphatischen Alkoholen oder Ätheralkoholen, wie Ithylenglykol, Propylenglykol, Hexylenglykol, Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Hexamethylenglykol sowie Polyäthylen- und Polypropylenglykolen, nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch direkte Veresterung, hergestellt. Die Hydroxymonocarbonsäuren können gesättigt oder ungesättigt sein. Spezielle Beispiele für entsprechende Hydroxycarbonsäuren sind Ricinolsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Hydroxypalmitinsäure, Hydroxypentadecansäure, Hydroxymyristinsäure und Hydroxycerotinsäure.Glycol and polyglycol monoesters of hydroxycarboxylic acids with at least 12 carbon atoms are obtained by reacting a hydroxycarboxylic acid with at least 12 carbon atoms with divalent ones lower aliphatic alcohols or ether alcohols, such as ethylene glycol, Propylene glycol, hexylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, Hexamethylene glycol and polyethylene and polypropylene glycols, by known methods, for example by direct Esterification. The hydroxymonocarboxylic acids can be saturated or unsaturated. Specific examples of appropriate Hydroxycarboxylic acids are ricinoleic acid, 12-hydroxystearic acid, Hydroxypalmitic acid, hydroxypentadecanoic acid, hydroxymyristic acid and hydroxycerotic acid.
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Bevorzugte Ester zur Herstellung dieser Präpolymeren sind Propylenglykolmonoricinoleat, Äthylenglykolmonoricinoleat und Propylenglykol-12-hydroxystearat. Zur Herstellung der Präpoly- _" meren eignen sich auch andere Ester, einschliesslich Diäthylenglykolmonoricinoleat, Polyäthylenglykolmonoricinoleat, Dipropylenglykolmonoricinoleat, Polypropylenglykol-12-hydroxystearat und Propylenglykolhydroxypalmitat.Preferred esters for preparing these prepolymers are Propylene glycol monoricinoleate, ethylene glycol monoricinoleate and propylene glycol 12-hydroxystearate. To make the prepoly _ " mers, other esters are also suitable, including diethylene glycol monoricinoleate, Polyethylene glycol monoricinoleate, dipropylene glycol monoricinoleate, polypropylene glycol 12-hydroxystearate and propylene glycol hydroxypalmitate.
Die Ester der Hydroxycarbonsäuren mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen können in bezug auf das Ricinusöl in einem Gewichtsverhältnis von etwa 80 bis 40 Prozent Ester zu etwa 20 bis 60 Prozent Ricinusöl verwendet werden. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis beträgt etwa 61 bis 63 Prozent Ester und 39 bis 37 Prozent Ricinusöl.The esters of hydroxycarboxylic acids with at least 12 carbon atoms can with respect to the castor oil in a weight ratio of about 80 to 40 percent ester to about 20 to 60 percent Castor oil can be used. The preferred weight ratio is about 61 to 63 percent ester and 39 to 37 percent Castor oil.
Ferner wurde festgestellt, dass bei Verwendung von etwa 2 bis NCO-Äquivalenten des organischen Diisocyanats pro 1 Äquivalent Hydroxylgruppe im Gemisch aus Ricinusöl und Ester wertvolle Präpolymermassen erhalten werden.It was also found that when using about 2 to NCO equivalents of the organic diisocyanate per 1 equivalent Hydroxyl group can be obtained in a mixture of castor oil and ester valuable prepolymer.
Zur Herstellung der Präpolymeren kann als Ricinusöl beliebiges handelsübliches Ricinusöl verwendet werden. Vorzugsweise wird Ricinusöl mit einem geringen Gehalt an sauren und flüchtigen Bestandteilen verwendet. Ein derartiges Produkt wird unter der Bezeichnung "DB"-Ricinusöl von NL Industries, Inc., vertrieben.Any commercially available castor oil can be used as castor oil to produce the prepolymers. Preferably will Castor oil is used with a low content of acidic and volatile components. Such a product is under the Designation "DB" Ricinus Oil sold by NL Industries, Inc.
Als Polyalkylenätherpolyole zur Herstellung der Präpolymeren können Polyoxypropylenderivate von Propylenglykol, Trimethylolpropan, Glycerin oder Pentaerythrit verwendet werden. Bevorzugte Polyoxypropylenpolyole sind Propylenglykolderivate mit einem Molekulargewicht von 200 bis 800 und Trimethylolpropanderivate mit einem Molekulargewicht von 700 bis 3000. Die Herstellung dieser Polyalkylenätherglykole und deren Umsetzung mit organischen Diisocyanaten unter Bildung von Präpolymermassen kann gemäss den Verfahren der US-PSen 2 702 797 und 2 692 873 durchgeführt werden.Polyoxypropylene derivatives of propylene glycol, trimethylolpropane, Glycerin or pentaerythritol can be used. Preferred polyoxypropylene polyols are propylene glycol derivatives with a Molecular weight from 200 to 800 and trimethylol propane derivatives with a molecular weight of 700 to 3000. The preparation of these polyalkylene ether glycols and their reaction with organic Diisocyanates with the formation of prepolymer compositions can be carried out according to the processes of US Pat. Nos. 2,702,797 and 2,692,873 will.
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Bevorzugte Präpolymere werden beispielsweise durch Umsetzung von DB-Ricinusöl, Polyoxypropylenglykol und einem Arylendiisocyanat hergestellt. Das Gemisch wird beispielsweise 4· Stunden _"" auf 700C erwärmt. Es können jedoch auch andere Temperaturen von etwa 20 bis 1000C unter Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse angewendet werden.Preferred prepolymers are produced, for example, by reacting DB castor oil, polyoxypropylene glycol and an arylene diisocyanate. The mixture is heated to 70 ° C. for 4 hours, for example. However, other temperatures of about 20 to 100 ° C. can also be used with satisfactory results.
Die mit dem organischen Eiisocyanat umzusetzenden Polyester lassen sich durch Umsetzung von 2 bifunktionellen Reaktionsteilnehmern, von denen einer eine dibasische Carbonsäure und der andere ein Glykol ist, herstellen. Polyesteramide lassen sich durch Umsetzung einer dibasischen Carbonsäure mit Diaminen oder Aminoalkoholen herstellen. Die Polyester weisen vorzugsweise eine Hydroxylzahl von etwa 40 bis etwa 100 und eine Säurezahl von 0 bis 7 auf.Leave the polyesters to be reacted with the organic egg isocyanate by reacting 2 bifunctional reactants, one of which is a dibasic carboxylic acid and the other is a Glycol is to produce. Polyester amides can be prepared by reacting a dibasic carboxylic acid with diamines or amino alcohols produce. The polyesters preferably have a hydroxyl number from about 40 to about 100 and an acid number from 0 to 7 on.
Nachstehend sind spezielle Beispiele für dibasische Carbonsäuren mit vorzugsweise an die endständigen Kohlenstoffatome gebundenen Carboxylgruppen aufgeführt, die zur Herstellung der Polyester und Polyesteramide verwendet werden können: Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Maleinsäure, Malonsäure, Fumarsäure, Terephthalsäure und Citronensäure. Beispiele für Glykole, die zur Herstellung der Polyester verwendet werden können, sind Äthylenglykol, Propylenglykol, 1,3-Tolylenglykol, Triäthylenglykol, Butylenglykol, Hexamethylenglykol, Decamethylenglykol und Glycerinmonoäther. Als Diamine zur Herstellung der Polyesteramide können entsprechende Verbindungen mit mindestens einer primären Aminogruppe verwendet werden, wie Äthylendiamin, Propylendiamin, Tetramethyl endiamin, m-Phenylendiamin und 3,3'-Diaminodipropyläther. Beispiele für primäre Aminoalkohole zur Herstellung von Polyamiden sind 3-Aminopropanol, 6-Aminohexanol und 4-Aminobutanol.Below are specific examples of dibasic carboxylic acids with preferred carboxyl groups attached to the terminal carbon atoms listed that can be used to manufacture polyester and polyester amides: succinic acid, glutaric acid, Adipic acid, pimelic acid, maleic acid, malonic acid, fumaric acid, terephthalic acid and citric acid. Examples of glycols used for Manufacture of polyesters that can be used are ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-tolylene glycol, triethylene glycol, Butylene glycol, hexamethylene glycol, decamethylene glycol and glycerol monoether. Can be used as diamines for the production of polyester amides corresponding compounds with at least one primary amino group can be used, such as ethylenediamine, propylenediamine, tetramethyl enediamine, m-phenylenediamine and 3,3'-diaminodipropyl ether. Examples of primary amino alcohols for the production of polyamides are 3-aminopropanol, 6-aminohexanol and 4-aminobutanol.
Es wurde erfindungsgemäss festgestellt, dass sich Ester von mehrwertigen Alkoholen mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen und einer ali-It was found according to the invention that esters of polyvalent Alcohols with 2 or 3 hydroxyl groups and an ali-
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phatischen Carbonsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen und einer oder mehreren Hydroxyl- und/oder Epoxygruppen pro Molekülzur Härtung von Präpolymermassen eignen, wobei Produkte erhalten werden, die in bezug auf physikalische und elektrische Eigenschaften Präpolymermassen, die mit herkömmlichen Härtungsmitteln gehärtet worden sind, überlegen sind. Die aliphatischen Hydroxy- und/oder Epoxycarbonsäuren mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen, die bei der Umsetzung mit mehrwertigen Alkoholen mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen einen Ester bilden, können gesättigt oder ungesättigt sein. Spezielle Beispiele für Verbindungen aus dieser Klasse von Hydroxycarbonsäuren sind Ricinolsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Hydroxypalmitinsäure, Hydroxypentadecansäure, Hydroxymyristinsäure und Hydroxycerotinsäure sowie die Epoxyderivate dieser Säuren. Die Länge der Kohlenstoffkette der aliphatischen Hydroxy- und/oder Epoxycarbonsäuren ist nur dahingehend einer Beschränkung unterworfen, dass im Handel nur aliphatische Carbonsäuren bis etwa 22 Kohlenstoffatomen erhältlich sind. Jedoch sind auch aliphatische Carbonsäuren mit mehr als 22 Kohlenstoffatomen geeignet.phatic carboxylic acid with at least 12 carbon atoms and one or more hydroxyl and / or epoxy groups per molecule Curing of prepolymer masses are suitable, whereby products are obtained which in terms of physical and electrical properties Prepolymer compositions that have been cured with conventional curing agents are superior. The aliphatic hydroxy and / or epoxycarboxylic acids with at least 12 carbon atoms, which form an ester on reaction with polyhydric alcohols having 2 or 3 hydroxyl groups can be saturated or unsaturated be. Specific examples of compounds from this class of hydroxycarboxylic acids are ricinoleic acid, 12-hydroxystearic acid, Hydroxypalmitic acid, hydroxypentadecanoic acid, hydroxymyristic acid and hydroxycerotic acid and the epoxy derivatives of these acids. The length of the carbon chain of the aliphatic hydroxy and / or epoxy carboxylic acids is only relevant subject to a restriction that commercially only aliphatic Carboxylic acids up to about 22 carbon atoms are available. However, there are also aliphatic carboxylic acids with more than 22 carbon atoms suitable.
Nachstehend sind Beispiele für mehrwertige Alkohole mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen, die mit den aliphatischen Hydroxy- und/oder Epoxycarbonsäuren umgesetzt werden können, aufgeführt: Äthylenglykol, Propylenglykol, Glycerin, Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Trimethylolpropan (TMP) und Trimethyloläthan (TME).The following are examples of polyhydric alcohols with 2 or 3 hydroxyl groups, those with the aliphatic hydroxyl and / or Epoxycarboxylic acids can be converted, listed: ethylene glycol, Propylene glycol, glycerine, diethylene glycol, dipropylene glycol, Trimethylolpropane (TMP) and trimethylolethane (TME).
Die als Härtungsmittel für die Präpolymeren geeigneten Ester werden nach üblichen Verfahren hergestellt, beispielsweise durch direkte Veresterung einer aliphatischen Hydroxy- und/oder Epoxycarbonsäure mit einem mehrwertigen Alkohol mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen. Es können aber auch andere bekannte Verfahren zur Herstellung von Estern angewendet werden. Bevorzugte Härtungsmittel für die Präpolymeren sind Äthylenglykolmonoricinoleat, Trimethylolpropanmonoricinoleat und Trimethyloläthanmonoricin-The esters suitable as curing agents for the prepolymers are prepared by customary processes, for example by direct esterification of an aliphatic hydroxy and / or epoxy carboxylic acid with a polyhydric alcohol with 2 or 3 hydroxyl groups. However, other known processes for the preparation of esters can also be used. Preferred curing agents for the prepolymers are ethylene glycol monoricinoleate, Trimethylolpropane monoricinoleate and trimethylolethane monoricin
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oleat sowie die Di- und Triester und Gemische dieser Ester. Beispiele für weitere Ester, die verwendet werden können, sind — Propyleglykolmonoricinoleat, Dipropylenglykolmonoricinoleat und Glycerinmonoricinoleat. Ferner können auch andere Ester verwendet werden, die sich durch Umsetzung der vorerwähnten mehrwertigen Alkohole und aliphatischen Carbonsäuren ergeben.oleate and the di- and triesters and mixtures of these esters. Examples of further esters that can be used are propyl glycol monoricinoleate, dipropylene glycol monoricinoleate and Glycerol monoricinoleate. It is also possible to use other esters which are obtained by reacting the polyvalent ones mentioned above Alcohols and aliphatic carboxylic acids result.
Ferner wurde erfindungsgemäss festgestellt, dass oxidativ polymerisiertes Ricinusöl, d.h. "oxidiertes"("blown") Ricinusöl, als Teil des Härtungsgemisches verwendet werden kann. Dadurch wird die Flexibilität noch starker erhöht, als es bei Abwesenheit des polymerisierten oder "oxidierten11 Ricinusöls der Fall ist.Furthermore, it was found according to the invention that castor oil which has been polymerized oxidatively, ie “oxidized” (“blown”) castor oil, can be used as part of the hardening mixture. Thereby, the flexibility is still more increased, as is the case in the absence of the polymerized or "oxidized 11 castor oil.
Die erfindungsgemässen gehärteten Polyurethane eignen sich insbesondere zum Einbetten und Einkapseln von elektronischen Bauteilen, beispielsweise zum Einbetten von Unterwasser-Ultraschall-Vorrichtungen. Die erfindungsgemässen Produkte eignen sich auch als Beschichtungssysteme und insbesondere zum Einbetten von Hohlfasern von Flüssigkeitstrennvorrichtungen, die zur Ultrafiltration, umgekehrten Osmose, Hämodialyse oder dergl. verwendet werden. Beispielsweise werden Hohlfasertrennvorrichtungen zur Dialyse, Ultrafiltration, umgekehrten Osmose, Hämodialyse, Hämoultrafiltration und Sauerstoffzufuhr ins Blut verwendet. Im allgemeinen besteht die Trennvorrichtung aus einer Mehrzahl von feinen Hohlfasern, deren Endteile in einen Rohrboden (tube-sheet) eingebettet sind und deren offene Faserenden in einer Rohrbodenfront (tube-sheet face), die den Flüssigkeitszutritt in das Innere der Fasern ermöglicht, enden. Die Trennelemente werden in einem Gehäuse eingeschlossen, so dass eine Trennzelle mit einer oder mehreren Flüssigkeitsöffnungen entsteht, die den Durchfluss einer Flüssigkeit durch die Fasern und den Zufluss einer weiteren Flüssigkeit in den Bereich um die Fasern ermöglichen, ohne dass eine Mischung beider Flüssigkeiten eintritt. Das Trennelement kann zwei Rohrböden oder einen einzigen Rohrboden aufweisen, wobei imThe cured polyurethanes according to the invention are particularly suitable for embedding and encapsulating electronic components, for example for embedding underwater ultrasonic devices. The products according to the invention are also suitable as coating systems and in particular for embedding hollow fibers of liquid separation devices used for ultrafiltration, reverse osmosis, hemodialysis or the like. For example, hollow fiber separation devices are used for dialysis, ultrafiltration, reverse osmosis, hemodialysis, hemoultrafiltration and used oxygen delivery to the blood. In general, the separator is composed of a plurality of fine ones Hollow fibers, the end parts of which are embedded in a tube sheet and the open fiber ends in a tube sheet front (tube-sheet face), which allows liquid access to the inside of the fibers, end. The dividers are in one Enclosed housing, so that a separation cell is created with one or more fluid openings that allow the flow of a Allow liquid through the fibers and the inflow of another liquid into the area around the fibers without a Mixture of both liquids occurs. The separating element can have two tube sheets or a single tube sheet, with im
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letztgenannten Fall die Fasern umgebogen sind, so dass sämtliche Enden zusammen enden. Der allgemeine Aufbau des Trennelements und der Trennzelle ist ähnlich dem eines Mantel- und Rohrwärmeaustauschers. In den US-PSen 2 972 34-9, 3 228 876, 3 228 877, 3 4-22 008, 3 423 4-91, 3 339 34-1 und 3 503 515 sind Beispiele für herkömmliche Hohlfasertrennvorrichtungen angegeben.in the latter case the fibers are bent over so that all ends end together. The general structure of the separator and the separation cell is similar to that of a shell and tube heat exchanger. U.S. Patents 2,972 34-9, 3,228,876, 3,228,877, 3,4-22,008, 3,423 4-91, 3,339 34-1, and 3,503,515 are examples given for conventional hollow fiber cutting devices.
Das Rohrbodenmaterial soll den Raum zwischen den Hohlfasern ausfüllen und diese nicht deformieren. Ausserdem muss die Schnittkante der Hohlfasern nach dem Schneiden im wesentlichen kreisförmig bleiben. Ferner muss das Rohrbodenmaterial leicht handhabbar sein und zu festen und beständigen Teilen verarbeitet werden können. Ausserdem darf das Material bei der Verwendung für biologische und medizinische Zwecke nicht toxisch sein.The tube sheet material is intended to fill the space between the hollow fibers and do not deform them. In addition, the cut edge must of the hollow fibers remain substantially circular after cutting. Furthermore, the tube sheet material must be easy to handle and can be processed into solid and permanent parts. In addition, the material is allowed to be used for biological and non-toxic for medical purposes.
Das gehärtete Polyurethan der Erfindung genügt den vorgenannten Anforderungen und ist somit ein wertvolles Material zur Herstellung von Rohrboden.The cured polyurethane of the invention satisfies the aforementioned requirements and is thus a valuable material for manufacture from tube sheet.
Viele der vorgenannten Trennvorrichtungen müssen vor ihrer Verwendung mit Äthanol gespült werden. Somit muss das Rohrbodenmaterial eine gute Alkoholbeständigkeit aufweisen, darf aber nicht so hart oder steif sein, dass es schwierig zu schneiden ist. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass Ester von mehrwertigen Alkoholen mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen und einer aliphatischen Carbonsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen und einer oder mehreren Hydroxy- und/oder Epoxygruppen pro Molekül sich besonders gut als Härtungsmittel für die erfindungsgemässen Präpolymeren eignen und eine günstige Kombination in bezug auf überlegene Flexibilität und ausgezeichnete Äthanolbeständigkeit ergeben.Many of the aforementioned separation devices must be used before they can be used be rinsed with ethanol. Thus, the tube sheet material must have good alcohol resistance, but may not be so hard or stiff that it is difficult to cut. Surprisingly, it was found that esters of polyvalent Alcohols with 2 or 3 hydroxyl groups and an aliphatic carboxylic acid with at least 12 carbon atoms and one or more hydroxyl and / or epoxy groups per molecule are particularly suitable as curing agents for the inventive Prepolymers are suitable and a favorable combination in terms of superior flexibility and excellent ethanol resistance result.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist.The examples illustrate the invention. All parts and percentages relate to weight, unless otherwise stated.
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Die gemäss den nachstehenden Beispielen erhaltenen Polymeren und Formkörper werden nach folgenden Verfahren untersucht:The polymers obtained according to the examples below and moldings are examined according to the following methods:
Härtehardness
Die Shore D-Durometer-Messwerte werden gemäss ASTM D 2240 bestimmt. Die Proben werden 16 bis 20 Stunden bei Bäumtemperatur, zusätzlich 2 Stunden bei 75°C und zusätzlich 5 bis 7 Tage bei Raumtemperatur gehärtet.The Shore D durometer readings are in accordance with ASTM D 2240 certainly. The samples are kept for 16 to 20 hours at tree temperature, an additional 2 hours at 75 ° C and an additional 5 to 7 days Hardened at room temperature.
Die Äthanolfestigkeit der gehärteten Polymerproben wird gemäss ASTM D 543 bestimmt. Die Proben werden 16 bis 20 Stunden bei Raumtemperatur und zusätzlich 8 Stunden bei 75°C gehärtet und auf Raumtemperatur abgekühlt.The ethanol strength of the cured polymer samples is determined in accordance with ASTM D 543. The samples will last 16 to 20 hours Room temperature and an additional 8 hours at 75 ° C and cured cooled to room temperature.
A. Ein Gemisch aus 204 g Polyoxypropylenglykol vom Molekulargewicht 400, 205 g Ricinusöl und 795 g 4,4I-Diphenylenmethandiisocyanat (MDI) werden unter Stickstoff in ein Reaktionsgefäss gegeben und gerührt. Die Temperatur wird langsam auf 75°C erhöht und 7 Stunden bei 70 bis 8O0C, gegebenenfalls unter Kühlung, gehalten. Das erhaltene Präpolymer weist einen NCO-Gehalt von etwa 16,2 Prozent und eine Viskosität von 6000 Cp auf.A. A mixture of 204 g of polyoxypropylene glycol with a molecular weight of 400, 205 g of castor oil and 795 g of 4,4 I -diphenylenemethane diisocyanate (MDI) are placed in a reaction vessel under nitrogen and stirred. The temperature is slowly increased to 75 ° C and held for 7 hours at 70 to 8O 0 C, optionally under cooling. The prepolymer obtained has an NCO content of about 16.2 percent and a viscosity of 6000 cp.
B. Gemäss dem Verfahren von A wird ein Präpolymer aus folgenden Bestandteilen hergestellt:B. According to the method of A, a prepolymer is made from the following Components manufactured:
Von Trimethylolpropan abgeleitetes Po3 yoxypropylentriol mit einem Molekulargewicht von I56O 519 gPolyoxypropylenetriol derived from trimethylolpropane with a molecular weight of 1560 519 g
Polyoxypropylenglykol (Molekulargewicht 400) 343 g 4,4'-Diphenylenmethandiisocyanat 1331 gPolyoxypropylene glycol (molecular weight 400) 343 g 4,4'-diphenylene methane diisocyanate 1331 g
809820/0790809820/0790
Dieses Präpolymer weist einen NCO-Gehalt von etwa I5 Prozent und eine Viskosität von 32 000 auf.This prepolymer has an NCO content of about 15 percent and a viscosity of 32,000.
Die Präpolymermassen werden durch Zusatz eines Härtungsmittels, das einen Ester eines mehrwertigen Alkohols mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen einer aliphatischen Carbonsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen und einer oder mehreren Hydroxy- und/oder Epoxygruppen oder Gemische dieser Ester enthält, zu einem elastomeren Produkt gehärtet. Die Härtung kann bei Raumtemperatur oder erhöhten Temperaturen durchgeführt werden.The prepolymer masses are made by adding a curing agent, which is an ester of a polyhydric alcohol with 2 or 3 hydroxyl groups an aliphatic carboxylic acid with at least 12 carbon atoms and one or more hydroxy and / or Contains epoxy groups or mixtures of these esters, cured to form an elastomeric product. Curing can take place at room temperature or elevated temperatures.
Nachstehend sind Verfahren zur Herstellung von Urethan-Elastomeren unter Härtung bei Raumtemperatur bzw. bei erhöhten Temperaturen angegeben.The following are methods of making urethane elastomers indicated under curing at room temperature or at elevated temperatures.
Das Härtungsmittel und das Präpolymer werden in den entsprechenden Anteilen zu einem vollständig homogenen Gemisch vermischt. Das Gemisch wird anschliessend 3 bis 5 Minuten bei 5 Torr entgast. Das entgaste Gemisch wird sodann in Formen gegossen und bei Raumtemperatur gehärtet.The curing agent and the prepolymer are used in the corresponding Proportions mixed to a completely homogeneous mixture. The mixture is then degassed at 5 torr for 3 to 5 minutes. The degassed mixture is then poured into molds and cured at room temperature.
Das Präpolymer und das Härtungsmittel werden getrennt etwa 30 Minuten bei 5 Torr oder mindestens so lange, bis der ursprünglich auftretende Schaum zusammenbricht, entgast. Zur Erleichterung der Entgasung können das Präpolymer und das Härtungsmittel erwärmt werden. Sodann werden das Präpolymer und das Härtungsmittel gründlich in den entsprechenden Anteilen vermischt und hierauf etwa 5 Minuten bei 6O0C nochmals auf einen Druck von 5 Torr gebracht, um die beim Mischen eingeführte Luft zu entfernen. Das entgaste Gemisch wird sodann in Formen gegossen und 4 Stunden bei 1000C gehärtet.The prepolymer and the curing agent are separately degassed for about 30 minutes at 5 torr or at least until the foam initially formed collapses. The prepolymer and curing agent can be heated to facilitate degassing. Then, the prepolymer and the curing agent are thoroughly mixed in the appropriate proportions and then brought about 5 minutes at 6O 0 C again to a pressure of 5 Torr, to the introduced during mixing to remove air. The degassed mixture is then poured into molds and cured at 100 ° C. for 4 hours.
809820/0790809820/0790
In den nachstehenden Beispielen 1 bis 16 wird zur Erläuterung der gehärteten Urethan-ELastomeren der Erfindung die Härtung unter Erwärmen durchgeführt. Die Mengen der Bestandteile der Beispiele 1 bis 16 sind in Gewichtsteilen angegeben.Curing is used in Examples 1 to 16 below to illustrate the cured urethane elastomers of the invention carried out with heating. The amounts of the ingredients of Examples 1 to 16 are given in parts by weight.
Präpolymer A 272Prepolymer A 272
TrimethylolpropanmonoricinoleatTrimethylolpropane monoricinoleate
809820/0790809820/0790
Beispiel 6 Example 6
Beispiel 1? (Vergleichsbeispiel) Example 1? (Comparative example)
In den Beispielen 1 bis 16 wird 16 bis 20 Stunden bei Raumtemperatur und zusätzlich 8 Stunden bei 75°C gehärtet. Sodann wird auf Raumtemperatur abgekühlt und ein Mikroschnitt hergestellt. Die Mikroschnitte werden mikroskopisch auf den Kontakt der Verbindung zum Einbetten zu den Hohlfasern und auf die Aufrechterhaltung der Fasergeometrie untersucht. In sämtlichen Fällen ergibt sich ein ausgezeichneter Kontakt der Hohlfasern, wobei die geometrische Anordnung der Faserenden aufrechterhalten bleibt. Die Härte und die Alkoholfestigkeit der einzelnen Polymeren sind in Tabelle I zusammengestellt.In Examples 1 to 16 it is 16 to 20 hours at room temperature and additionally hardened for 8 hours at 75 ° C. It is then cooled to room temperature and a microsection is made. The micro-cuts are microscopic to the contact of the connection for embedding to the hollow fibers and to the Maintaining the fiber geometry investigated. In all cases there is excellent contact between the hollow fibers, whereby the geometric arrangement of the fiber ends is maintained. The hardness and alcohol resistance of the individual polymers are compiled in Table I.
809820/0790809820/0790
Wie sich aus der Tabelle ergibt, weisen die Polymeren der Vergleichsbeispiele 10 und 13 eine gute Alkoholfestigkeit auf, _-■ sind aber zu hart oder unbiegsam. Die Polymeren der Vergleichsbeispiele 9 und 14 weisen eine gute Flexibilität auf, zeigen aber eine geringe Alkoholfestigkeit. Die erfindungsgemässen Produkte zeigen eine günstige und unerwartete Kombination in bezug auf gute Flexibilität und ausgezeichnete Alkoholfestigkeit.As can be seen from the table, the polymers of Comparative Examples 10 and 13 have good alcohol resistance, _- ■ but are too hard or inflexible. The polymers of Comparative Examples 9 and 14 show good flexibility but poor alcohol resistance. The products according to the invention show a favorable and unexpected combination in in terms of good flexibility and excellent alcohol resistance.
809820/0790809820/0790
Tabelle ITable I.
Beispiel J_JLJLJL-JLJL-Z-.JLJl. 10 11 12 13 14 15 16 Example J_JLJLJL-JLJL-Z-.JLJl. 10 11 12 13 14 15 16
anfänglich 72 29 62 55 70 72 67 74 46 72 72 64 75 31 53 62initially 72 29 62 55 70 72 67 74 46 72 72 64 75 31 53 62
10 Sek. 66 14 48 37 62 64 60 65 18 70 58 50 73 16 25 45 10 sec. 66 14 48 37 62 64 60 65 18 70 58 50 73 16 25 45
cDÄthanolofestigkeit cDÄthanolo strength
Quell volumen, ι Source volume, ι
%% 9,5 13,8 10,5 10,8 10,9 14,6 11,2 15,130,2 6,6 14,6 11,2 10,3 28,4 15,0 10,5 %% 9.5 13.8 10.5 10.8 10.9 14.6 11.2 15.130.2 6.6 14.6 11.2 10.3 28.4 15.0 10.5
O OO O
(D(D
Claims (1)
(2); einem Härtungsmittel, das im wesentlichen aus einem Ester eines mehrwertigen Alkohols mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen und einer aliphatischen Hydroxy- und/oderCured polyurethane containing the reaction product from (1) the reaction product from (a) a polyester which has been produced from bifunctional components including at least one dibasic carboxylic acid and at least one bifunctional reactant with hydroxyl groups as functional groups, the polyester having a hydroxyl number of 40 to 100 and an acid number of 0 to 7, and (b) an arylene diisocyanate and
(2); a curing agent consisting essentially of an ester of a polyhydric alcohol with 2 or 3 hydroxyl groups and an aliphatic hydroxyl and / or
(2) einem Härtungsmittel, das im wesentlichen aus einemEster of a hydroxycarboxylic acid with at least 12 carbon atoms and an arylene diisocyanate, which has been prepared by reacting about 2 to about 3 NCO equivalents of the diisocyanate per 1 equivalent of hydroxyl groups in the mixture of castor oil and ester, the ester and the castor oil in a weight proportion esters have been used by about 80 to 40 percent and about 20 to 60 percent of castor oil and i has been carried out the reaction of castor oil, esters and diisocyanate at temperatures of about 20 to 100 0 C st, and
(2) a curing agent consisting essentially of a
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