DE2800072A1 - Komponentengemisch zur herstellung von polyurethanschaeumen - Google Patents

Komponentengemisch zur herstellung von polyurethanschaeumen

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DE2800072A1
DE2800072A1 DE19782800072 DE2800072A DE2800072A1 DE 2800072 A1 DE2800072 A1 DE 2800072A1 DE 19782800072 DE19782800072 DE 19782800072 DE 2800072 A DE2800072 A DE 2800072A DE 2800072 A1 DE2800072 A1 DE 2800072A1
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DE19782800072
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Donald Shiou Tarng Wang
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Monsanto Co
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Monsanto Co
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    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
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Description

DR. BFFtG DfPl.-.NG. 3TAPF
DIPL.-ING. -3CHvVAiE ΠΓ·.ΟίΊ. SAMDMAIR p vr ε ν τ Ι:; «ν > lte
β MÖNCHEN 80 · MAUERKIRCHERSTR. 45
Anwaltsakte 28613 ^ ?. Januar 1?73
MONSANTO COMPANY St. Louis, Missouri /USA
KOMPONENTENGEMISCH ZUR HERSTELLUNG VON POLYURETHANSCHÄUMEN
Die Anwendungsgebiete für Schäume aus Ürethanpolymerisaten, ob flexibel oder starr, sind allgemein bekannt. Man verwendet sie zum Beispiel für Ausstattungs-, Transport- und Einbettungszwecke, für textile Schichtstoffe, Teppichunterlagen, Verpackungen, Isolierungs- und Flotationsmaterialien. Polyurethane erhält man durch Reaktion eines Isocyanats mit Polyol. Gewöhnlich kauft der Hersteller des Urethanschaums die Reaktionskomponenten in
-/2 Case 43-21-139OA GW 809828/0784
getrennten Packungen. Eine der Reaktxonskomponenten, üblicherweise als "Α-Seiten"-Komponente (engl.: "Α-side" component) bezeichnet, enthält das Isocyanat. Die andere Komponente, üblicherweise "B-Seiten"-Komponente genannt, enthält Polyol, Katalysator und weitere Ingredienzien, d.h. oberflächenaktive Mittel, Schäumer, feuerhemmendes Mittel und dergleichen. Das feuerhemmende Mittel kann entweder der Α-Seiten- oder der B-Seiten-Komponente beigemischt sein, wenn allerdings das feuerhemmende Mittel mit dem Isocyanat reagieren kann, muß es der B-Seite beigemischt werden.
Leider tritt bei der Einarbeitung eines feuerhemmenden Mittels wie zum Beispiel eines phosphor- oder halogenhaltigen feuerhemmenden Mittels in die B-Seiten-Komponente ein Problem auf. Die normale hydrolytische Unbeständigkeit derartiger feuerhemmender Mittel bewirkt eine Erhöhung der Azidität in dem Gemisch und folglich eine Erhöhung an ionisierbarem Chlor. Die erhöhte Konzentration an Chlorionen desaktiviert die normalerweise verwendeten Katalysatoren aus tertiärem Amin und verändert somit die Charakteristika des Schäumungsmechanismus. Die Desaktivierung des Katalysators ist dadurch bedingt, daß zwischen dem tertiären Amin und dem halogen- oder phosphorhaltigen feuerhemmenden Mittel eine Reaktion stattfindet, wobei quaternäres Ammoniumsalz entsteht. Diese schädlichen Auswirkungen treten nicht sofort, sondern erst mit der Zeit auf. Dadurch entsteht das Problem der Lagerfähigkeit, d.h. eine längere Lagerung der B-Seiten-Komponente und die gleichzeitige Desaktivierung des Katalysators, gefolgt
-/3
809828/0784
- y- G
von der Zugabe der B-Seiten-Komponente zur A-Seiten-Komponente, ergibt ein geringwertiges Urethanpolymerisat.
Dementsprechend zielt die vorliegende Erfindung auf eine Urethanpolymerisat-B-Seiten-Komponente ab, die feuerhemmendes Mittel enthält und durch eine lange Lebensdauer bei der Lagerung charakterisiert ist.
Die Anmelder kennen keinen einschlägigen Stand der Technik, der auf die vorliegende Erfindung anwendbar wäre.
Gemäß vorliegender Erfindung wird eine lagerfähige Urethan-Polymerisat-B-Seiten-Komponente vorgesehen, bei welcher anstelle des normalerweise verwendeten Katalysators aus tertiärem Amin ein Hydroxylamin-Katalysator verwendet wird. Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Gemisch, welches ein Polyol auf Sucrosebasis, ein ß-Halogenalkylphosphat oder ß-Halogenalkylphosphonat enthaltendes feuerhemmendes Mittel sowie einen Hydroxylamin-Katalysator aufweist.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß Austauschen des tertiären Amin-Katalysators in der Ürethan-Polymerisat enthaltenden B-Seiten-Komponente durch einen Hydroxylamin-Katalysator die Lagerfähigkeit der B-Seiten-Komponente verlängert. Offensichtlich stabilisiert die Hydroxylgruppe des Hydroxylamin-Katalysators teilweise die Aktivität des tertiären Amins, wodurch eine lagerfähige B-
-/4 809828/0784
Seiten-Komponente erhalten wird, d.h. eine B-Seiten-Komponente, in der der Amin-Katalysator nicht durch das feuerhemmende Mittel desaktiviert wird.
Polyole auf Sucrosebasis werden in herkömmlicher Weise hergestellt durch die Reaktion von Sucrose mit Alkylenoxiden. Zu denen,
R) welche sich erfindungsgemäß eignen, zählen MULTRANOL 4034 und 4030, VORANOL·**' RS-530, RS-450, RS-410 sowie PLURACOL0^ 669 und 240. Die typische Struktur kann wie im folgenden gezeigt dargestellt werden:
CH2O(C3H6O)xH
CHo0(C,H,-0)H
Δ JO
CH2O(C3H6O)xH
Isocyanate , welche zur Herstellung von Urethanpolymerisaten verwendet werden, schließen Polyisocyanate wie zum Beispiel Toluoldiisocyanat und polymere Isocyanate wie MONDUK*^ MR oder MRS oder PAPI 135, PAPI 901 ein. Die Polyarylisocyanate sind bevorzugt und haben die allgemeine chemische Struktur:
NCO / NCO \ NCO
Die gemäß vorliegender Erfindung vorteilhaften feuerhemmenden Mittel sind ß-Halogenalkylphosphate oder ß-Halogenalkylphospho
-/5
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- Se
nate wie Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat, Tris(ß-Chloräthyl)-phosphat, Tris(1,S-dichlorisopropyl)phosphat, Tris(2,3-dichlorpropyl)phosphat, Tris(ß-chlorpropyl)phosphat, PHOSGARD C-22R, d.h. ein ß-Chloräthylpolyphosphonat der Formel
ClCH2CH2O-P
CH., 0
I 3 I!
-OCH - P-
ClCH2CH2O
0 H -OCHP (OCH2CH2Cl)
CH3
worin η einen durchschnittlichen Wert von 1 bis 2 hat, PHOSGARD*^ 2XC20, d.h. 2,2-Bis(chlormethyl)trimethylen-bis[bis(2-chloräthyl)phosphat! und Diäthylenglykol-bis-di-2-chloräthylphosphat.
Anstatt der normalerweise verwendeten Katalysatoren aus tertiärem Amin, welche die normale Reaktion zwischen dem Polyol und dem Isocyanat erleichtern, beabsichtigt die vorliegende Erfindung die Verwendung von Hydroxylamin-Katalysatoren, darunter Dimethylamin-2-propanol, Methyl-di-äthanolamin, ein Gemisch aus o- und p_- Dimethylaminmethylphenolen und Triäthanolamin.
Qwöhnlich würde man keine Hydroxylamin-Katalysatoren verwenden, da sie einen niedrigen Grad an Reaktivität besitzen, d.h. ineffizient sind. Bei ihrer Verwendung müssen viel höhere Katalysatorenmengen eingesetzt werden als normalerweise erforderlich. Während ein Katalysator aus tertiärem Amin normalerweise in einer Konzentration von etwa 2,0 bis etwa 5,5 phr(Teile pro 100 Teile Harz) eingesetzt wird, verwendet man den Hydroxyl-
-/6
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amin-Katalysator in Mengen von etwa 6 bis etwa 22 phr, vorzugsweise von etwa 9 bis etwa 15 phr.
Die Herstellung eines geschäumten Urethanpolymerisats erfolgt
im allgemeinen durch Vermischen der Α-Komponente mit der B-Komponente (frisch oder gelagert), worauf das Gemisch in einen geeigneten Behälter gegossen wird, wo es reagiert, schäumt und härtet. Die "cream"- und "rise times" werden visuell festgelegt.
Beispiel
Dieses Beispiel verdeutlicht die vergleichbaren Schäumungsmerkmale von Polyurethanen mit B-Seiten-Komponenten, welche tertiäres Amin enthalten, gegenüber einem Hydroxylamin-Katalysator.
Ein Polyurethanschaum wurde wie unten angegeben angesetzt und
geprüft.
-/7
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Ingredienzien Α-Seite
Polymethylen-polyphenylisocyanat
B-Seite
Polyol auf Sucrosebasis Wasser Silicon/Glykol-Copolymerisat2 Trichlormonofluormethyn3 Katalysator § Katalysator § Katalysator # 36 „ Feuerhemmendes Mittel
Probe Nr.
Kontrolle _J
Gew. (g)
139 168 148
100 ,0 100 1 ,0 00 1 0 00 ,0
1 ,6 1 ,6 1, 6 1 ,6
1 1 1, 1
30 30 30 30
2 2
14
8
10 10 10
MULTRANOL^ 4034, Mobay Chemical Company "DC 193 Surfactant (oberflächenaktives Mittel), Dow Corning Blowing Agent (Treibmittel) (NIAX^ 11) Union Carbide 1N7N,*!1 ,N'-tetramethyl-i , 3-butandiamin DMethyl-di-äthanolamin
3Dimethylamin-2-propanol
PHOSGARD0' C-22-R, Monsanto Company
Die Proben 2 und 3 enthalten eine größere Menge des weniger wirksamen Hydroxylamin-Katalysators, aber wie es aus den "cream-" und "rise"-Zeiten bei "frisch hergestelltem Material" ersichtlich ist, sind die Katalysatormengen in den Beispielen 1 - 3 in der katalytischen Aktivität äquivalent.
-/8
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Frisch hergestellt:
"cream time" (Sek.) "rise time" (Sek.)
Gelagert (230C, einen Monat)
"cream time" (Sek.) "rise time" (Sek.)
Probe Nr. 3
Kontrolle 1 2 18
183
25
175
25
180
20
214
26
245
25
141
120
800
26
320
Aus diesen Daten geht hervor, daß
1. die B-Komponente des Kontrollschaums ziemlich beständig ist, da keine ß-Halogenphosphatester mit enthalten sind.
2. in der Probe Nr. 1, worin der ß-Halogenphosphatester enthalten ist, die schädigende Wirkung dadurch verursacht wird, daß die Festigkeit des herkömmlichen Aminkatalysators durch den Zusatz desaktiviert wird.
3. in den B-Komponenten der Proben Nr. 1 und Nr. 3, bei denen Hydroxylamin-Katalysator verwendet wurde, keine ernstlichen Verschlechterungen festzustellen sind.
Im wesentlichen ähnliche Ergebnisse erhält man bei Verwendung von anderen Hydroxylamin-Katalysatoren und anderen feuerhemmenden Mitteln aus ß-Halogenphosphat, wie zum Beispiel PHOSGARD^ 2Xc20, PHOSGARD®1227, Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat, Iris(ß-chloräthyl) phosphat, Tris(1,3-dichlorisopropyl)phosphat, Tris(2,3-dichlorpropyl)phosphat, Tris(ß-chlorpropyl)phosphat.
Obgleich die Erfindung oben in Bezug auf bestimmte erläuternde
-/9
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-A-
spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, da unter dem Aspekt der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen möglich sind. Es versteht sich deshalb, daß die Erfindung anders verwirklicht werden kann, als hier speziell beschrieben, ohne daß man sich vom Geist und Zweck der Erfindung entfernt.
809828/0784

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    . B-Seiten-Gemisch, verwendet zur Herstellung eines feuergehemmten Urethanpolymerisat-Schaums, wobei das genannte Gemisch ein Polyol auf Sucrosebasis, ein ß-Halogenphosphonat und einen Katalysator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator ein Hydroxylamin verwendet wird.
  2. 2. Gemisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte ß-Halogenphosphonat eine Verbindung der Formel
    O Il
    ClCH0CH-OP
    2 2 ,
    ClCH2CH2
    I -OCH
    -I-
    ClCH2CH2O
    0 -OCHP(OCH0CH0Cl)
    CH3
    2 2 ' 2
    ist, worin η einen durchschnittlichen Wert von etwa 1 bis etwa 2 besitzt.
  3. 3. Gemisch gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Hydroxylamin Dimethylamino-2-propanol ist.
  4. 4. Gemisch gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Hydroxylamin Methyl-di-äthanolamin ist.
  5. 5. Gemisch gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Hydroxylamin ein Gemisch aus o- und p-Dimethylaminomethylphenolen ist.
    -/11
    809823/0784
    ORIGINAL IMSPSCTi Eö
    2800Q72 - y[ -
  6. 6. Gemisch gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Hydroxylamin Triäthanolamin ist.
  7. 7. B-Seiten-Gemisch, verwendet zur Herstellung eines feuergehemmten Urethanpolymerisat-Schaum, wobei das genannte Gemisch ein Polyol auf Sucrosebasis, ein ß-Halogenphosphat und einen Katalysator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Katalysator ein Hydroxylamin enthält.
  8. 8. Gemisch gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte ß-Halogenphosphat 2,2-Bis(chlormethyl)trimethylen bis [bis(2-chloräthyI) phosphat} ist.
  9. 9. Gemisch gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte ß-Halogenphosphat Diäthylenglykol-bis-di-2-chloräthylphosphat ist.
  10. 10. Gemisch gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte ß-Halogenphosphat Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat ist.
  11. 11. Gemisch gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte ß-Halogenphosphat Tris(ß-chloräthyl)phosphat ist.
  12. 12. Gemisch gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Hydroxylamin Dimethylanu.no-2-propanol ist.
    -/12 B09828/078Ä
    13· Gemisch gemäß Anspruch 73 dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Hydroxylamin Methyl-di-äthanolamin ist.
    809828/0784
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