DE2906159A1

DE2906159A1 - Verfahren zur herstellung von feindispersen polyurethanharnstoffen

Info

Publication number: DE2906159A1
Application number: DE19792906159
Authority: DE
Inventors: Bertram Dipl Chem Freudenberg; Horst Muehlfeld; Guenter Dipl Chem Schuhmacher
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1979-02-17
Filing date: 1979-02-17
Publication date: 1980-08-21
Also published as: US4321173A; JPS6315930B2; JPS55110113A; DE2906159C2

Description

Anmelderin: Firma Carl Freudenberg, Weinheim/Bergstraße

Verfahren zur Herstellung von feindispersen Polyurethanharnstoffen

Aus der DE-OS 23 11 635 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von dispersen Polyurethanharnstoffen bekannt, bei dem ein Isocyanat-Endgruppen tragendes Präpolymer, ein Kettenverlängerungsmittel und eine flüssige wässrige Phase kontinuierlich getrennt in eine Zone hoher Turbulenz eingeführt werden, und bei dem die Isocyanat-Polyaddition zu Polyurethanharnstoff in dieser Zone hoher Turbulenz bewirkt wird. Es entsteht hier eine Polyurethanharnstoffdispersion in Form feiner Teilchen. Das Verfahren ist aufwendig und führt zu hochschmelzenden Produkten, welche für viele Zwecke ungeeignet sind. Die Polyurethanharnstoffe enthalten überdies einen sehr hohen Harnstoffgruppenanteil.

Polyurethanharnstoffe mit Schmelzpunkten im Bereich von unter 200 C, insbesondere zwischen 100 und 150° C, lassen sich nach den vorstehend genannten Verfahren nicht herstellen. Derartige Polyurethanharnstoffe sind aber für viele Zwecke sehr geeignet, z. B. zur Verwendung als Haftmittel für einbügelbare Einlagestoffe. Zu diesem Zwecke ist es verständlicherweise erwünscht, daß die Polyurethanharnstoffe direkt bei der Herstellung in feindisperser Form, d. h. als Pulver, anfallen. Die Pulver können dann

- 2 030034/0383

direkt nach einem der üblichen Auftragverfahren, z. B. durch Aufpudern oder über eine Dispersion durch Aufdrucken angewandt werden.

Es mag der Gedanke nahe liegen, für die Herstellung von Haftmassepulvern die an sich bekannten Polyurethanharnstoffe mit dem angegebenen Schmelzbereich mechanisch zu zerkleinern, zum Beispiel durch Aufmahlen. Ein derartiges Verfahren ist in der DE-OS 19 30 340 beschrieben. Es hat aber für die Praxis wesentliche Nachteile, weil sich das Granulat beim Aufmahlen sehr stark erhitzt, eine Kühlung mit z. B. flüssigem Stickstoff erfordert und Teilchen sehr unterschiedlicher Morphologie ergibt (in Größe und Form). Es ist weiterhin schon vorgeschlagen worden (z. B. DE-OS 26 46 198, US-PS 40 32 516, DE-OS 25 56 945) Polyurethanpulver dadurch herzustellen, daß die an sich bekannten Ausgangsstoffe in einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittel gemisch zur Reaktion gebracht werden, welches für die ausreagierten Polyurethane oder Polyurethanharnstoffe nicht mehr als Lösungsmittel fungiert. Nachteilig ist hier der hohe Bedarf an Lösungsmittel, welches in aufwendiger Weise zurückgewonnen werden muß. Die Lösungsmittel verwendung macht überdies Vorkehrungen zur Sicherheit der Arbeitsräume und die Einhaltung der Bestimmungen zur Verhinderung der Umweltverschmutzung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feindisperse Polyurethanharnstoffe herzustellen, welche ohne irgendwelche Aufbereitungsverfahren direkt ihrer Verwendung zugeführt werden können.

Es wird vorgeschlagen, zunächst Präpolymere aus Polydiolen eines mittleren Molekulargewichtes zwischen 500 und 5000, Diisocyanaten und niedermolekularen Diolen mit einem mittleren Molekulargewicht von 60 bis 500 in üblicher V/eise herzustellen, wobei als Kettenverlängerer

a) niedermolekulare Diole mit Seitenketten oder Äthergruppen,

b) geeignete unverzweigte niedermolekulare Diole und/oder daß ferner

c) monofunktionelle, aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindungen, z. B. Alkohole, Amine und/oder Amide, die in Mengen bis zu 5 Mol-% bezogen auf den Isocyanatgehalt des Ausgangsgemisches zugesetzt werden. Die

Π SOto 4/0383

Mengen a und b werden so bemessen, daß nach der Umsetzung die so erhaltenen Präpolymeren noch etwa 10 bis 40 Mol-ft Isocyanat, bezogen auf den NCO-Gehalt des Ausgangsgemisches vorhanden sind. Nach Zusatz eines geeigneten Emulgators wird das Präpolymeren-Gemisch in zwei Stufen zunächst mit etwa 80 bis 99° C heißem Wasser und anschließend mit etwa 15 bis 25 C kaltem Wasser emulgiert, wobei.das kettenverlängerte, NCO-Gruppen tragende Präpolymere durch Wasser, Diamine und/oder Diamingemische zu einem Polyurethanharnstoff ausreagiert.

Besonders geeignete Polyole haben ein Molekulargewicht von 1000 - 2000 und vorzugsweise zwei Hydroxylgruppen pro Molekül. Bevorzugt verwendet werden Polyester, Polyether, ferner Polythioether, Polyacetale, Polykarbonate und Polyesteramide als Polyole.

Allgemein kann festgestellt werden, daß Gemische aus 2 oder mehreren verschiedenen Verbindungen derselben Klasse, z.B. die oben genannten Polydiole und Diisocyanate,den erfindungsgemäßen Effekt einer Schmelzpunktsenkung verstärken. Dies gilt insbesondere auch für die hier eingesetzten Diamingemische. So erhält man im Falle des Einsatzes eines Gemisches, bestehend aus 1,6-Hexamethylendiamin und 2,2,4-Trimethyl-l,6-hexamethylendiamin im Verhältnis 1 : 1, einen um etwa 15 bis 20° C tieferen Schmelzpunkt als bei einem Polyurethanharnstoff, das nur mit Hexamethylendiamin gefertigt wurde, wobei in diesem Falle in ähnlicher Weise wie bei den niedermolekularen Diolen die Schmelzpunktsenkung durch Seitengruppen (Trimethyl) zusätzlich begünstigt wird.

Anstelle der freien Carbonsäuren können auch die entsprechenden PoIycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niedrigen Alkoholen und deren Gemische zur Herstellung der Polyester verwendet werden. Die Polycarbonsäuren können aliphatischen cykloaliphatischer, aromatischer und/oder heterocyklischer Natur sein und gegebenenfalls substituiert und/oder ungesättigt sein.

. 4 .
03003A/0383

Kettenverlängerungsmittel für NCO-Präpolymere sind Verbindungen, die pro Molekül wenigstens zwei aktive Wasserstoffatome tragen mit einem Molekulargewicht von 62 bis etwa 500, vorzugsweise von 62 bis 250.

Diese Verbindungen reagieren mit den NCO-Gruppen des Präpolymeren und bauen durch Verknüpfung mehrerer NCO-Präpolymer-Moieküle hochmolekulare Polyurethanharnstoffe auf. Die Kettenverlängerungsreaktion ist ansich bekannt. Sie führt in der Regel zu sehr hochmolekularen Stoffen, die in dem erfindungsgemäßen Sinne nicht geeignet sind, weil der Schmelzpunkt erfindungsgemäß unterhalb 200° C, zweckmäßig zwischen 100 und 50° C liegen soll. Die Kettenverlängerung wird deshalb mit der erfindungsgemäßen Kombination von Kettenverlängeren nur soweit durchgeführt, daß 10 bis 40 %, vorzugsweise 15 bis 30 % freien Isocyanats (bezogen auf den Isocyanatgehalt des Ausgangsgemisches) erhalten bleiben.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, außer den vorstehend genannten bifunktionellen Kettenverlängeren auch monofunktionelle Amide, Amine, Alkohole oder dergleichen einzusetzen. Geeignete Verbindungen sind Σ. - Caprolactam, Dibutylamin, Neopentylalkohol.

Man kann aufgrund des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens Polyurethanharnstoffe einer steuerbaren Kettenverlängerung herstellen und den Schmelzpunkt weitgehend beeinflussen. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß bei einem Anteil über 5 Mol-%, bezogen auf den Isocyanatanteil des Ausgangsgemisches, an monofunktionellen Verbindungen der Schmelzpunkt und insbesondere die Festigkeitseigenschaften in unerwünschter Weise fällt, sodaß die so erhaltenen Polyurethanharnstoffe nicht mehr als Haftmittel für Einlagestoffe geeignet sind. Dies schließt jedoch nicht ausj in geringerem Umfang Isocyanatgruppen etwa bis zu 5 MoT-% des Isocyanatgehaltes in dem Präpolymeren, vorzugsweise bis zu 3 Mol-% durch monofunktionelle, aktive Wasserstoffatome enthaltende Verbindungen in Urethangruppen zu überführen, ohne dadurch die Festigkeitseigenschaften wesentlich zu beeinflussen. Eine solche Maßnahme ermöglicht eine Schmelzpunktsenkung von 15 bis 30° C.

0300~34/0383

Y-L

Es ist überraschend, daß ohne die Verwendung organischer Lösungsmittel niedrigschmelzende Polyurethanharnstoffe mit geringem Harnstoffanteil hergestellt werden können, die in ihren Eigenschaften den Polyurethanen entsprechen, welche nach herkömmlichen Verfahren wie Gießen, Pressen, Spritzgießen oder dergleichen erhalten wurden. Insbesondere ist es überraschend, daß sie bei dem erwünschten niedrigen Schmelzpunkt ganz ausgezeichnete Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften aufweisen. Die Polyurethanharnstoffe können unter anderem als Pulver zum Wirbelsintern, als Haftmassen und als Bindemittel für Kunstleder verwendet werden. Form und Größe der Pulverteilchen lassen sich in gut reproduzierbarer Weise den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt variieren.

Die Schmelzpunkte bzw. Schmelzbereiche der erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanharnstoffe liegen zwischen 90 und 200° C, vorzugsweise zwischen 100 und 150° C.

Zu den an sich bekannten Präpolymeren aus den bereits beschriebenen höhermolekularen Diolen, wie Polyestern und Polyethern, die mit Diisocyanaten zu einem Diurethandiisocyanat verlängert wurden, das gegebenenfalls weiteres niedermolekulares Diisocyanat enthalten kann, werden die verzweigten oder Äthergruppen tragenden Diöle wie Neopentylglykol, 2,2- Diäthylpropandiol -1,3 und/oder Diäthylenglykol zugefügt. Sehr gute Festigkeitseigenschaften erhält man unter Mitverwendung weiterer niedermolekularer, geradkettiger Diole und eventuell Diamine zur Kettenverlängerung, wobei das Diamin oder Diamingemisch nach der Dispergierung im Wasser eingemischt wird. Bei den Diaminen handelt es sich -entsprechend den niedermolekularen Diolen- um unverzweigte als auch um verzweigte, d.h. Seitengruppen tragende, wobei die letztgenannten ebenfalls eine deutlich den Schmelzpunkt senkende Wirkung aufweisen. Die Pulver können auch in gleicher Weise erhalten werden, wenn die niedermolekularen Diole vor der eigentlichen Präpolymerbildung dem Polydiol zugefügt werden, sodaß in einem Einstufenverfahren ein kettenverlängertes Präpolymer entsteht. So ist es erfindungsgemäß möglich weiche, niedrigschmelzende Polyurethanharnstoffe herzustellen. Besonders weiche PoIy-

Ο3~ΟΪΙ34/Ο38

urethanharnstoffe erhält man aus einem Reaktionsgemisch, dessen Diisocyanatanteil unter 60 Gewichtsteile Diisocyanat bezogen auf IQO Gewichtsteile Polydiol hergestellt sind. Zweckmäßig sind 25 bis 50 Gewichtsteile Diisocyanat bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Polyesters mit einem mittleren Molekulargewicht von 2000.

Das beschriebene niedermolekulare Diolgemisch besteht aus mindestens einem Diol zur Schmelzpunkterniederung und mindestens einem weiteren Diöl, zweckmäßig aus zwei oder mehr Diolen zum Erhalt guter Festigkeitseigenschaften, welche in solchen Mengen bzw. Mengenverhältnissen eingesetzt werden, daß einerseits das in dieser Weise kettenverlängerte Polyurethan mit endständigen Isocyanatgruppen auch noch bei Temperaturen unterhalb 100⁰C, vorzugsweise unter 90° C, flüssig bleibt, andererseits aber von dem ursprünglich, d. h. vor Beginn der Polyurethanreaktion, vorhandenen Isocyanatgruppen wenigstens 60 % bis zu etwa 90 %, vorzugsweise 70 bis 85 %, durch die zugesetzten Diole zu Urethangruppen umgesetzt werden.

Unter den angegebenen Bedingungen ist es möglich, das mit geeigneten, nichtionischen Emulgatoren versehene kettenverlängerte Präpolymere mit über 70° C, zweckmäßig etwa 90 bis 95° C heißem Wasser zu emulgieren. Hierbei werden die noch restlichen bis zu 40 Mol-%, vorzugsweise 15 bis 30 Mol-% freien NCO-Gruppen durch Wasser und/oder Diamine in Harnstoffgruppen umgewandelt, wodurch eine wesentliche Erhöhung des Schmelzpunktes im Vergleich zu entsprechendem reinem, also harnstoffgruppenfreiem Polyurethan nicht auftritt. Verdünnt man das mit heißem Wasser emulgierte kettenverlängerte Polyurethan schnell, d. h..innerhalb von 5 bis 10 Minuten, mit der 4 bis 5fachen Menge kalten Wassers, so ist von den ursprünglich, d. h. vor Zugabe des heißen Wassers, vorhandenen NCO-Gruppen nur ein geringer Teil, nämlich 1 bis 4 Mol-%, durch Reaktion mit Wasser in Harnstoff überführt worden. Somit läßt sich noch in wässriger Dispersion die chemische Struktur und dadurch auch das Eigenschaftsbild durch Einmischen von Diaminen oder Diamingemischen, die bekanntlich wesentlich schneller reagieren als Wasser, in vielfältiger Weise variieren.

0^034/03

Erfindungsgemäß kann bei der Präpolymerherstellung statt eines höhermolekularen Polyols ein Polyolgemisch und statt eines Diisocyanats ein Diisocyanatgemisch eingesetzt werden.

Das Verfahren zur Herstellung von Polyurethanharnstoffpulvern umfaßt somit folgende Schritte:

1. Herstellung eines Präpolymeren

2. Kettenverlängerung des Präpolymeren

3. Einrühren eines geeigneten Emulgators in das Präpolymer

4. Emulgieren des Präpolymeren in heißem Wasser zu einer "Wasser in öl"-Emulsion

5. Verdünnen direkt mit kaltem oder zunächst mit heißem und dann mit kaltem Wasser zu einer "Öl in Wasser"-Emulsion

6. Zugabe von Di ami η zur Endvernetzung

7. Filtrieren und Zentrifugieren, Auswaschen und Trocknen des Pulvers.

Das Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.

Das Präpolymer entsteht in bekannter Weise durch Reaktion von höhermolekularen Diolen und Diisocyanaten bei Temperaturen von 70 bis 130° C, wobei die Reaktionsdauer der vorgegebenen Temperatur angepaßt wird, z. B. 2 Stunden bei 120° C. Unter Reaktionsdauer soll hier die Dauer der Reaktion einschließlich aller Reaktionspartner verstanden werden, also auch der nachstehend aufgeführten niedermolekularen Diole. Diese können vor der Diisocyanatzugabe dem Polyol zugefügt werden, oder auch z. B. 60 Minuten nach der Diisocyanatzugabe. Allgemein sollen die Reaktionsbedingungen so gewählt sein, daß unter Berücksichtigung der stark exothermen Urethanbindung die Temperatur im Reaktionsgemisch nicht über 135° C ansteigt. Unter höhermolekularen Diolen sind solche zu verstehen, deren Molekulargewicht bei etwa 500 bis 5000 liegt, vorzugsweise bei 1000 bis 2000. Solche Polydiole sind z. B. Polyester mit endständigen OH-Gruppen auf Basis von Dicarbonsäuren, wie Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure und Glykolen, wie u. a. Äthylenglykol, 1,3-Propylenglykol,

1,4-Butandiol, Neopentylglykol, 1,6-Hexandiol oder Glykolgemischen, ferner Polycaprolacton. Als Pol yd i öle kommen auch Polyether-.in Frage, z. B. solche auf Basis von 1,2-Propylenoxyd oder auf Basis von Tetrahydrofuran. Unter den Diisocyanaten seien genannt: 4,4'-Diphenylmethan-Diisocyanat (MDI), 2,4- und 2,6-Toluylen-Diisocyanat (TDI), Ditolyl-Diisocyanat (TODI)₅ 1,6-Hexamethylen-Diisocyanat (HDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), 2,2,4-Tnmethyl-l,6-Hexamethylendiisocyanat (TMDI). Der Begriff Präpolymer umfaßt, wie bereits erwähnt, hier nicht nur das eigentliche Präpolymer mit endständigen NCO-Gruppen, bestehend aus η Molen Diisocyanat und n-1 Molen Polydiol, sondern insbesondere Gemische mit überschüssigem niedermolekularen Diisocyanat, wobei die Mol Verhältnisse von Diisocyanat zu Polydiol von 30 : 1 bis 3 : 1 betragen können. Danach werden die erfindungsgemäßen Gemische von niedermolekularen Diolen zugegeben. Ebenso können diese Gemische schon vor der Diisocyanatreaktion dem Polydiol zugemischt werden (Einstufenverfahren). "Niedermolekular" umfaßt hier Molekulargewicht von 62 bis etwa 500. vorzugsweise von 62 bis 250. Unter den Glykolen, die zur Senkung des Schmelzpunktes bzw. des Schmelzbereiches beitragen - sowohl bei dem ausreagierten Polyurethanharnstoff (100 bis 200° C), als auch bei dem kettenverlängerten Präpolymer, von dessen NCO-Gruppen 60 bis 90 % zu Urethangruppen umgesetzt sind (unter 100⁰C, vorzugsweise bis zu 80° C) - sind zu erwähnen: Neopentylglykol; 2,2~Dimethylhexandiol-l,3; Diäthylenglykol; Triäthylenglykol; Pentandiol.

Zu der zweiten Gruppe Glykole, die zur wesentlichen Verbesserung der Festigkeitseigenschaften beitragen, jedoch bei Fehlen der ersten Gruppe einen zu hohen Schmelzpunkt bzw. Schmelzbereich des Polyurethanharnstoffs und des kettenverlängerten Präpolymers bewirken wurden, zählen insbesondere: Äthylenglykol, 1,4-Butandiol und 1,6-Hexandiol. Diese Glykole werden allein oder vorzugsweise als Gemisch von 2 oder mehreren Glykolen zugegeben. Im Gemisch werden Diole der 1. Gruppe zu denen der 2. Gruppe in Molekularverhältnissen von 25 % zu 75 % bis 60 % zu 40 %, vorzugsweise von 30 % zu 70 % bis 45 % zu 55 % eingesetzt. Zu den monofunktionellen, aktiven Wasserstoff tragenden Verbindungen, die in geringer Menge dem kettenverlängerten Präpolymer zugesetzt werden, zählen z. B. Neopentyl-

03§5Q34/ 0383

-/-19-

alkohol, Dibutylamin und/oder^-Caprolactam.

Schließlich wird dem kettenverlängerten Präpolymer ein wasserfreier, keine aktiven Η-Atome enthaltender, nichtionischer Emulgator zugegeben. Geeignete Emulgatoren befinden sich z. B. unter der Bezeichnung äthoxyliertes Rizinolöl oder äthoxylierte Fettalkohole im Handel. Die Menge des Emulgators beeinflußt die Teilchengröße des Polyurethanharnstoffpulvers in der Weise, daß mit zunehmendem Emulgatoranteil die Teilchengröße verringert wird; sie kann in einem weiten Bereich variieren. Für ein Polyurethanharnstoffpulver mit einer Teilchengröße unter 100 μ m sind Emulgatormengen von etwa 5 bis 15 TIe./100 TIe. kettenverlängertem Präpolymer einzumischen. In das Präpolymer-Emulgatorgemisch, das gegebenenfalls auf 100° C abgekühlt wird und bei dieser Temperatur Viskositäten von 5000 bis 20000 mPa. see aufweist, wird unter intensivem Rühren Hasser von 90° C eingerührt. Das Einmischen geschieht schnell und sollte 5 Minuten, höchstens 10 Minuten dauern. Das Verhältnis der Wassermenge zu obigem Gemisch liegt etwa bei 1 : 1 und ist so bemessen, daß der Umschlag der "Wasser in öl"-Emulsion in niedrigviskose "öl in Wasser"-Emulsion nahezu erreicht ist. Sodann wird die vorzugsweise ca. 4 bis 5-fache Menge Wasser, bezogen auf die Heißwassermenge, mit einer Temperatur von 15 bis 25° C eingerührt. Daran anschließend wird das Diamin oder das Diamingemisch zugegeben. Die Mengen können, bezogen auf die noch vorhandenen Isocyanatgruppen, stöchiometrisch oder auch im Unterschuß bemessen sein. Neben der Beeinflußung des Eigenschaftsbildes ermöglicht die Diaminzugabe insbesondere das schnelle Ausreagieren des Polyurethan und somit die Weiterverarbeitung der Polyurethanharnstoffpulver.

Zweckmäßigerweise nimmt man die Abtrennung des Wassers von den Polyurethanharnstoff pulvern durch Filtrieren oder Zentrifugieren nach einigen Stunden Wartezeit vor, vorzugsweise nach mehr als 10 Stunden. Das Polyurethanharnstoffpulver enthält dann etwa noch 30 bis 50 % Wasser. Ein vollkommen trockenes Pulver erhält man z. B. durch Trocknen in einem Umluftwänneschrank bei etwa 60° C über 24 Stunden.

- 10 03003A/0383

Zusätze wie Füllstoffe, Pigmente, Alterungsschutzmittel usw. können vor, während oder nach dem Dispergieren zugegeben werden.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

100,0 g eines PolybutyTenglykolathyenglykol-Adipinsäureester mit der OH-ZaHT 56 (Molekulargewicht 2000)

7,28 g Neopentylglykol

6,3 g 1,4-BiftandioT

7,08 g 1,6-Hexandiol
50,0 g 1,6-Hexamethylen-diisocyanat

1,8 g £-Caprolactam

werden zusammen unter Rühren auf 60° C erwärmt. Die Temperatur steigt dann ohne weitere Wärmezufuhr auf 120° C an. Der Mischung wird 15 Minuten vor Ende der Reaktion unter Rühren E-Caprolactam zugesetzt und die Temperatur wird 2 Stunden konstant gehalten. Dann werden 17,0 g eines äthoxylierten Rizinusöls (Handelsbezeichnung: Emulan(R)EL) eingemischt. Man kühlt die Mischung auf 100° C ab (Viskosität: 15 000 mPa . sec). Danach werden 170 cm Wasser mit einer Temperatur von 90 C unter intensivem Rühren (hochtouriger Laborrührer mit Dispergierscheibe) mit der Präpolymer-Emulgatormischung etwa 3 Minuten verrührt. Unmittelbar anschließend werden weitere 660 cm Wasser (20° C) eingemischt. Die Temperatur der Dispersion fällt dabei auf etwa 35° C. Danach wird ein Gemisch, bestehend aus:

2,3 g 1,6-Hexamethylendiamin 3,0 g 2,2,4-Trimethyl-l,6-hexamethylendiamin eingerührt. Nach etwa 4 Stunden hat sich das gebildete Pulver abgesetzt.

Nach 24 Stunden wurde das Wasser vom Pulver mittels einer Laborzentrifuge

3 abgetrennt. Die feuchte Masse wurde nochmals mit 500 cm aufgesch lammt und erneut zentrifugiert. Anschließend wurde 24 h bei 60° C getrocknet.

- 11 030034/0383

Eigenschaften des getrockneten Pulvers

Schmelzbereich: 110 bis 120° C

(gemessen auf der Kofler-Heizbank)

Schmelzindex: 5 g/10 min

(2,16 kp bei 150° C)

Aus dem Pulver wurden bei 140^σ C Folien von 0,3 mm Dicke gepreßt, die foTgende Festigkeitseigenschaften hatten:

Zugfestigkeit (N/mm²): 29_S7 (DIN 53371)

Bruchdehnung (%): 1340

(DIN 53371) Weiterreißfestigkeit (N/mm): 63,8 (DIN 53356)

Der Durchmesser der kugelförmigen Pulverteilchen liegt zwischen 10 und 80 ii, der Hauptanteil bei 60 ti.

- 12 030034/0383

2908159

Beispiel 2

100,0 g eines Polybutylenglykoläthylenglykol-Adipinsäureesters mit

der OH-Zahl 56 (Molekulargewicht 2000) 5,20 g Neopentylglykol
4,50 g 1,4-ßutandiol
4,72 g 1,6-Hexandiol
40,0 g 1,6-Hexamethylen-diisocyanat 1,8 g E-Caprolactam

15,Ü g äthoxyliertes Rizinusöl (Emulan(R^EL) 2,3 g 1,6-Hexamethylendiamin 3,1 g 2₉2,4-Trifflethyl-l,6-hexamethylendiamin 170,0 cm³ Wasser von 90° C
660,0 cm³ Wasser von 20° C

Die Herstellung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben. Eigenschaften des getrockneten Pulvers

Schmelzbereich: 110 bis 120° C

(Kofler-Heizbank)

Schmelzindex: 10 g/10 min

(2,16 kp bei 150° C)

Festigkeitseigenschaften einer 0,3 mm dicken Preßfolie:

Zugfestigkeit (N/mm²): 25,2 (nach DIN 53371)

Bruchdehnung (%): 1670

(nach DIN 53371)

Weiterreißfestigkeit (N/mm): 56,3 (nach DIN 53356)

Durchmesser der Pulverteilchen: 10 bis 80 ,um

- 13 -

030034/0383

29061 S3

'■Α.

Beispiel 3

100,00 g eines Polybutylenglykoläthylenglykol-Adipinsäureesters mit

der OH-Zahl 56 (Molekulargewicht 2000) 5,20 g Neopentylglykol 4,50 g 1,4-Butandiol 4,72 g 1,6-Hexandiol 40,00 g 1,6-Hexamethylen-diisocyanat 15,0 g äthoxyliertes Rizinusöl (Emulan(r) EL) 2,3 g 1,6-Hexamethylendianrin 3,1 g 2,2,4-Trimethyl-l,6-hexamethylendianrin 170,0 cm³ Wasser von 90° C 660,0 cm³ Wasser von 20° C

Schmelzbereich: 135 bis 145° C

(Kofler-Heizbank)

Schmelzindex: <1 g/10 min

(2,16 kp bei 150° C)

Festigkeitseigenschaften einer 0,3 mm dicken Preßfolie

Zugfestigkeit (N/im²): 29,8

(nach DIN 53371)

Bruchdehnung (%): 1760

(nach DIN 53371) Weiterreißfestigkeit (N/mm) 51,7 (nach DIN 53356) Durchmesser der Pulverteilchen: 10 bis 80 um

Gegenüber Beispiel 2 fehlt hier £ -Caprolactam.

Der Schmelzbereich liegt um 25° C höher; der Schmelzindex ist deutlich geringer als im Beispiel

030034/0383

- 14 -

2906169

Beispiel 4

100,00 g eines Polybutylenglykoläthylenglykol-Ädipinsäureesters mit

der OH-Zahl 56 (Molekulargewicht 2000) 5*20 g, KeopentylgTykol 4,50 g i,4-ButandiQt
4,72 g 1,6-Hexandiöt
40,00 g 1,6-HexamethyIen^diisocyanat 1,80 g E - Caprolactam 15,00 g äthoxyl iertes Rizinusöl (Emulan@EL) 4,60 g 1,6-Hexamethylendiamin 170,0 cm³ Wasser von 90° C . 660,0 cm³ Wasser von 20⁰C

Die Herstellung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.

Eigenschaften des getrockneten Pulvers:

Schmelzbereich: 130 bis 140° C (Kofler-Heizbank)

Schmelzindex: 4,5 g/10 min

(2,16 kp bei 150° C)

Gegenüber Beispiel 2 enthält dieser Polyurethanharnstoff kein 2,2,4-Trimethyl-l,6-hexamethylendiamin; entsprechend wurde der 1,6-Hexamethylendiamin-Anteil äquivalent erhöht.

Schmelzbereich und Schmelzviskosität liegen im Vergleich zum Polyurethanharnstoff des Beispiels 2 deutlich höher.

- 15 030034/0383

Beispiel 5

100,00 g eines Polybutylenglykoläthylenglykol-Adipinsäureesters mit

der OH-Zahl 56 (Molekulargewicht 2000) 3,12 g Neopentylglykol
2,70 g 1,4-Butandiol
2,36 g 1,6-Hexandiol
30,00 g 1,6-Hexamethylen-diisocyanat 1,8 g £ -Caprolactam

14,0 g äthoxyliertes Rizinusöl (Emulan EL) 2,3 g 1,6-HexamethyTendiamin 3,1 g 2,2,4-Trimethyl-l,6-hexamethylendiamin 140,0 cm³ Wasser von 90° C
560,0 cm³ Wasser von 20° C

Die Herstellung erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. Eigenschaften des getrockneten Pulvers

Schmelzbereich: 110 bis 120° C

(Kofler-Heizbank)

Schmelzindex: 14,0 g/10 min

(2,16 kp bei 150° C)

Festigkeitseigenschaften einer 0,3 mm dicken Preßfolie

Zugfestigkeit (N/mm ): 15,6 (nach DIN 53371)

Bruchdehnung (%): 1750

(nach DIN 53371)

Weiterreißfestigkeit (N/mm) 41,8 (nach DIN 53356)

Durchmesser der Pulverteilchen: 10 bis 70 um

- 16 030034/0383

Beispiel 6 (Vergleichsversuch)

100,00 g eines Polybutylenglykoläthylenglykol-Adipinsäureesters mit

der OH-Zahl 56 (Molekulargewicht 2000) 7,28 g Neopentylglykol 1,80 g 1,4-Butandiol 30,00 g 1,6-Hexamethy 1en-diisocyanat 2,7 g Q -Caprolactam 14,0 g (Emulan EL) äthoxyliertes Rizinusöl 3j0 g 1,6-Hexamethylendiamin 140,0 cm³ Wasser von 90° C 560,0 cm³ Wasser von 20° C

Die Herstellung erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. Eigenschaften des getrockneten Pulvers;

Schmelzbereich: 115 bis 125° C

(Kofler-Heizbank)

Schmelzindex: . 12,0 g/10 min

(2,16 kp bei 150° C)

Festigkeitseigenschaften einer 0,3 mm dicken Preßfolie

2 Zugfestigkeit (N/mm ): 8,1 (nach DIN 53371)

Bruchdehnung (%): 1150

(nach DIN 53371) Weiterreißfestigkeit (N/rm): 34,5 (nach DIN 53356) Durchmesser der Pulverteilchen: 10 bis 80 um

- 17 030034/0383

-/-Λ9.

Der Neopentylglykolanteil ist wesentlich höher als der 1,4-Butandiolanteil; über 5 % des Isocyanatanteils wurde durch £ -Caprolactam in Urethan überführt. Die Zugfestigkeit ist erheblich geringer als bei den vorhergehenden Beispielen.

- 18 -

03 0 034/0383

Claims

Patentansprüche

y. Verfahren zur Herstellung von feindispersem Polyurethanharnstoff, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst aus Polydiolen eines mittleren Molekulargewichtes von 500 bis 5000, Diisocyanaten und niedermolekularen Diolen eines mittleren Molekulargewichtes von 60 bis 500 in üblicher V/eise Präpolymere gebildet werden, wobei als Kettenverlängerer

a) niedermolekulare Diöle mit Seitenketten oder Kthergruppen,

b) geeignete unverzeigte niedermolekulare Diole und/oder ferner

c) monofunktionelle, aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindungen, z. B. Alkohole, Amine und/oder Amide, in Mengen bis zu 5 Mol-%, bezogen auf den Isocyanatgehalt des Ausgangsgemisches, zugesetzt werden und die Mengen a) und b) so bemessen werden, daß die erhaltenen Präpolymeren noch etwa 10 bis 40 Mol-% Isocyanat, bezogen auf den Isocyanatgehalt des Ausgangsgemisches, enthalten und daß nach Zusatz eines geeigneten Emulgators des Präpolymerengemisch in zwei Stufen zunächst mit ca. 80 bis 99° C heißem Wasser und anschließend entweder direkt mit ca. 15 bis 25° kaltem Wasser oder zunächst mit 80 bis 99° C heißem und dann mit ca. 15 bis 25° C kaltem Wasser emulgiert wird, wobei das kettenverlängerte, isocyanatgruppentragende Präpolymer durch Wasser, Diamine und/oder Diamingemische zu einem Polyurethanharnstoff ausreagiert, der in feindisperser Form anfällt und in üblicher Weise isoliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenverlängerer a) und b) in einem Mol verhältnis zwischen 25 : 75 und 60 : eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kettenverlängerte, isocyanatgruppentragende Präpolymer mit dem heißen und dann zugesetzten kalten Wasser in Gegenwart von seitengruppentragenden Diaminen, wie 2,2,4-Trimethyl-l,6-hexamethylendiamin und/oder unverzweigte Diamine, wie 1,6-Hexamethylendiamin, ausreagiert.

030034/0383

ORIGINAL INSPECTED