DE4033632A1 - Morpholinpropanamin, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung - Google Patents
Morpholinpropanamin, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Morpholinpropanamin, ein Verfahren
zur Herstellung dieses Amins und dessen Verwendung als
Katalysator zur Herstellung von Urethanen.
Bekanntlich werden steife Urethanschäume und insbesondere
solche, welche als wärmeisolierendes Material Anwendung
finden, unter Verwendung eines großen Volumens von Freongasen
als Blähmittel hergestellt. Die urethanbildende Umsetzung wird
ferner in normaler Weise in Anwesenheit eines Amins, beispielsweise
bis(2-Dimethylaminoethyl)ether, N,N,N′,N′,N′′-
pentamethyldiethylentriamin, oder ähnlicher Verbindungen
durchgeführt.
In den letzten Jahren wurden jedoch große Anstrengungen unternommen,
um ein Verfahren zur Herstellung von Urethanschäumen
zu entwickeln, bei denen eine wesentlich geringere Menge an
Freongasen oder bei denen sogar überhaupt keine Freongase eingesetzt
werden, um den Umweltproblemen Rechnung zu tragen,
denn Freone sind dafür bekannt, daß sie die Ozonschicht in der
Stratosphäre nachhaltig zerstören. Es ist zwar möglich, ein
Urethan unter Verwendung von Kohlendioxidgas allein als
Reaktionsprodukt in der Umsetzung eines Isocyanats mit Wasser
zu schäumen. Es stellt sich dann jedoch das Problem, daß die
erhaltenen Urethanschäume weniger wärmeisolierend sind und
eine größere thermische Leitfähigkeit besitzen als die unter
Verwendung von Freongasen hergestellten Urethanschäume. Ein
weiteres Problem bei den Verfahren zum Schäumen von Urethanen
besteht im allgemeinen darin, daß das als Katalysator eingesetzte
Amin einen unangenehmen Geruch hat. Dieses Problem
tritt beispielsweise besonders stark bei Methyl- und Ethylmorpholinen
auf, die zur Herstellung von flexiblen Urethanschäumen
Anwendung finden, da diese Verbindungen einen
verhältnismäßig niedrigen Siedepunkt besitzen und stark
flüchtig sind, so daß sie die Arbeitsumgebung stark belasten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues
Amin bereitzustellen, das als Katalysator in der urethanbildenden
Umsetzung bzw. zur Herstellung von Urethanen eingesetzt
werden kann, weniger unangenehm riecht und über eine
große katalytische Aktivität verfügt, so daß stark wärmeisolierende
Urethanschäume erhalten werden können, selbst wenn
die Wassermenge erhöht wird, wobei die Menge an als Blähmittel
eingesetztem Freongas erheblich reduziert wird.
Es wurde nun überraschend ein Amin gefunden, das als Katalysator
für die urethanbildende Umsetzung geeignet ist und den
oben gestellten Anforderungen genügt.
Die genannte Aufgabe wird somit durch die Bereitstellung des
N,N,2,6-Tetramethyl-4-morpholinpropanamins der folgenden
Formel I
oder durch ein Salz davon gelöst.
Dieses Amin kann durch Erhitzen von N,N-Dimethyl-N′,N′-
di(2-hydroxypropyl)trimethylendiamin der folgenden Formel II
(CH₃)₂N-CH₂CH₂CH₂-N(CH₂-CHOH-CH₃)₂
in Anwesenheit einer anorganischen Säure, vorzugsweise Schwefelsäure,
herstellen.
Das IR-Absorbtionsspektrum des erfindungsgemäßen Amins ist in
der Fig. 1 gezeigt, während die Fig. 2 ein ¹H-NMR-Spektrum
zeigt.
Das erfindungsgemäße Amin oder ein Salz davon ist ein sehr
effizienter Katalysator für die urethanbildende Umsetzung bei
der Herstellung von Urethanschäumen aus einem Polyisocyanat
und einem Polyol zusammen mit einem Blähmittel oder für die
Herstellung eines Polyurethanharzes aus einem Polyisocyanat
und einer polyfunktionalen, aktiven Wasserstoff enthaltenden
Verbindung entweder allein oder in Kombination mit weiteren
bekannten katalytischen Verbindungen. Wird die erfindungsgemäße
Verbindung oder ein Salz davon als Katalysator bei der
Herstellung von Urethanschäumen eingesetzt, dann erhält man
eine sehr gleichmäßige und dichte Zellstruktur, da die
sogenannte Cremezeit (cream time) ausgesprochen lang ist,
wodurch eine ausreichend lange Zeit zum Vermischen besteht,
bevor der eigentliche Schäumvorgang der Urethanmischung
beginnt. Das erfindungsgemäße Amin hat außerdem einen
bemerkenswert hohen Siedepunkt und eine niedrige Flüchtigkeit,
so daß nicht nur das Amin per se sondern auch die damit
hergestellten Urethanprodukte die Umwelt weniger verschmutzen.
Es werden somit diejenigen Nachteile vermieden, die bei der
Verwendung einer üblichen Verbindung auf Morpholinbasis als
Katalysator für die urethanbildende Umsetzung auftreten, wobei
normalerweise diese bekannte Verbindung trotz des unangenehmen
Geruches wegen der verhältnismäßig hohen Verfahrensproduktivität
verwendet wird. Es kommt hinzu, daß das
erfindungsgemäße Amin mit Wasser und Polyolen frei mischbar
ist, so daß der Katalysator als Premix eingesetzt werden kann,
dessen Bestandteile die Produktivität verbessern.
Das erfindungsgemäße Amin der oben gezeigten Formel I kann
auch als 3-(2,6-Dimethyl-4-morpholino)propyldimethylamin
bezeichnet werden. Dieses Amin kann man synthetisch dadurch
herstellen, daß man ein Alkanolamin der oben gegebenen Formel
II in Anwesenheit einer anorganischen Säure, vorzugsweise
Schwefelsäure erhitzt, wobei eine Cyclisierung unter Wasseraustritt
stattfindet. Zur Durchführung der Umsetzung vermischt
man im allgemeinen 100 Gewichtsteile des Alkanolamins mit 90
bis 150 Gewichtsteilen der anorganischen Säure und erhitzt die
Mischung dann 2 bis 10 Stunden auf 130 bis 200°C, vorzugsweise
auf 150 bis 180°C. Nachdem die Umsetzung beendet ist,
neutralisiert man die Reaktionsmischung durch Zugabe einer
alkalischen Verbindung, beispielsweise Natriumhydroxyd. Nach
der sich anschließenden Phasentrennung trocknet man erforderlichenfalls
und destilliert dann die organische Phase bei
vermindertem Druck, um das gewünschte erfindungsgemäße Amin zu
isolieren.
Das in der oben beschriebenen Umsetzung eingesetzte
Alkanolamin der Formel II ist eine bekannte Verbindung und
kann beispielsweise ausgehend von 3-(N,N-Dimethylamino)
propylamin, d. h. N,N-Dimethyltrimethylendiamin, wobei es
sich um ein Handelsprodukt der Formel
(CH₃)₂N-CH₂CH₂CH₂-NH₂
handelt, durch Additionsreaktion mit 2 Molen Propylenoxid
erhalten werden.
Das erfindungsgemäße Amin der Formel I bildet Salze, wenn es
mit verschiedenen organischen und anorganischen Säuren umgesetzt
wird. Zu den organischen Säuren, die mit dem erfindungsgemäßen
Amin ein Salz bilden können, zählen beispielsweise
monobasische und polybasische aliphatische Carbonsäuren, wie
Ameisensäure, Essigsäure, Octansäure, Bernsteinsäure und dergleichen,
monobasische und polybasische aromatische Carbonsäuren,
wie Benzoesäure, Phtalsäure, Trimellitsäure und dergleichen,
Phenole, wie Phenol, Catechin und dergleichen, und
Sulfonsäuren wie p-Toluolsulfonsäure, Methansulfonsäure und
dergleichen. Zu den anorganischen Säuren, die mit dem
erfindungsgemäßen Amin ein Salz bilden können, zählen beispielsweise
Kohlensäure, Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure,
Phosphorsäure, Salpetersäure und dergleichen. Diese Salze des
Amins mit diesen Säuren können ebenso wie das freie Amin per
se als Katalysator für die urethanbildende Umsetzung eingesetzt
werden.
Bei der urethanbildenden Umsetzung findet eine Reaktion
zwischen einem Polyisocyanat und einer polyfunktionalen, aktiven
Wasserstoff enthaltenden Verbindung statt. Als Polyisocyanat,
das bei dieser urethanbildenden Umsetzung Anwendung
finden kann, kann man beispielsweise einsetzen: aromatische
Polyisocyanate, wie Tolylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat
und dergleichen, aliphatische Polyisocyanate, wie
Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat und dergleichen,
und Produkte davon, die mit Carbodiimid oder Isocyanurat
teilweise modifiziert wurden. Es können auch verschiedene
Arten von Präpolymeren Anwendung finden, welche freie
Isocyanatgruppen enthalten und durch Umsetzen des oben
aufgeführten Polyisocyanats mit einer polyfunktionalen,
aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung erhalten wurden.
Diese bekannten Polyisocyanate können je nach den
Erfordernissen entweder allein oder in einer Zweier- oder
Mehrfachkombination eingesetzt werden.
Zu den polyfunktionalen, aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen,
welche bei der urethanbildenden Umsetzung mit dem
zuvor genannten Polyicocyanat eingesetzt werden können, zählen
beispielsweise Wasser, niedrigmolekulare Polyole, hochmolekulare
Polyole und Polyamine. Zu den niedrigmolekularen
Polyolen zählen beispielsweise niedrigmolekulare Polyole auf
Aminbasis, wie Triethanolamin, Diethanolamin und dergleichen,
und niedrigmolekulare Polyole, die keine Amine darstellen, wie
beispielsweise Ethylenglycol, Diethylenglycol, Butandiol,
Trimethylolpropan, Glycerin und dergleichen. Zu den hochmolekularen
Polyolen zählen beispielsweise Polyetherpolyole in
Form von Additionsprodukten eines Alkylenoxids, beispielsweise
Ethylenoxid, Propylenoxid und dergleichen, an Wasser, an ein
niedrigmolekulares Polyol, wie Ethylenglycol, Propylenglycol,
Glycerin, Trimethylolpropan, Trethanolamin, Pentaerithrit,
Sorbit, Sucrose und dergleichen, oder an ein Polyamin, wie
Ethylendiamin, Diethylentriamin, Tolylendiamine, Xylylendiamine,
Piperazin, N-Aminoalkylpiperazine, N,N-Dimethylaminoalkylamine,
Cyclohexylendiamine und dergleichen, sowie
polymere Polyole, die durch Umsetzung des oben genannten Polyetherpolyols
mit einem ethylenisch ungesättigten Monomer, wie
Acrylonitril, Styrol, Methylmethacrylat, Butadien und dergleichen,
erhalten wurden; es wird diesbezüglich auf die Offenbarung
der US-PS 33 83 351 verwiesen. Es zählen auch Polyesterpolyole
dazu, die ein Reaktionsprodukt eines der oben
aufgeführten niedrigmolekularen Polyole mit einer polybasischen
Carbonsäure, beispielsweise Bernsteinsäure, Maleinsäure,
Sebacinsäure, Adipinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure,
Dimersäure und dergleichen, darstellen. Als Polyamine können
beispielsweise auch Tolylendiamine, Xylylendiamine, Diaminodiphenylmethan,
Methylen bis-2-chloroanilin und dergleichen
Anwendung finden. Diese polyfunktionalen, aktiven Wasserstoff
enthaltenden Verbindungen kann man allein einsetzen. Es ist
auch möglich, eine Kombination aus zwei oder mehreren dieser
Verbindungen zur Anwendung zu bringen, je nachdem wie die
Anforderungen sind.
Das erfindungsgemäße Amin oder ein Salz davon können allein
als Katalysator bei der Umsetzung zur Herstellung von steifen,
semi-steifen und flexiblen Urethanschäumen und Polyurethanharzen
eingesetzt werden. Die bei diesen urethanbildenden
Umsetzungen eingesetzte Katalysatormenge beträgt gewöhnlich
0,01 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Polyols,
wenn die Umsetzung zur Herstellung von Urethanschäumen dient,
und 0,01 bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des
Urethanpräpolymers, sofern die Umsetzung zur Herstellung eines
Polyurethanharzes dient.
Man kann das erfindungsgemäße Amin oder ein Salz davon natürlich
in Kombination mit anderen bekannten katalytischen Verbindungen
als Katalysator für die urethanbildende Umsetzung
einsetzen, sofern dies gewünscht ist. Derartige bekannte
katalytische Verbindungen, welche bei der urethanbildenden
Umsetzung Anwendung finden, sind beispielsweise 1,4-Diaza-
bicyclo(2,2,2)octan, 1,3,5-tris(3-Dimethylaminopropyl)
hexahydro-s-triazin, N,N,N′,N′-Tetramethylhexamethylendiamin,
N,N,N-tris(Dimethylaminopropyl)amin, N-Methyl-N,N-bis
(dimethylaminopropyl)amin, N-Methyldicyclohexylamin,
1,2-Dimethylimidazol, 1,8-Diaza-bicyclo(5,4,0)
undecen-7 und dergleichen. Setzt man diese
bekannten katalytischen Verbindungen in Kombination mit dem
erfindungsgemäßen Amin oder einem Salz davon ein, dann sollte
die Menge der ersteren Verbindungen nicht mehr als die zehnfache
Gewichtsmenge, vorzugsweise nicht mehr als die vierfache
Gewichtsmenge des erfindungsgemäßen Amins ausmachen.
Das erfindungsgemäße Amin kann man nicht nur in Kombination
mit den oben beschriebenen bekannten katalytischen Verbindungen
für die urethanbildende Umsetzung sondern auch in Kombination
mit einer ein Metall enthaltenden katalytischen
Verbindung einsetzen, welche im Stand der Technik bekannt ist.
Dazu zählen beispielsweise Zinn(II)octoat,
Dibutylzinndilaurat, Zinnmercaptid und dergleichen. Setzt man
diese bekannten ein Metall enthaltenden katalytischen
Verbindungen in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Amin
ein, dann sollte die Menge der ersteren Verbindungen nicht
mehr als die zehnfache Gewichtsmenge und vorzugsweise nicht
mehr als die fünffache Gewichtsmenge des erfindungsgemäßen
Amins ausmachen.
Für die Herstellung eines geschäumten Urethankörpers oder
eines Polyurethanharzes unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Amins oder eines Salzes davon als Katalysator kann jedes
übliche Verfahren eingesetzt werden. Es ist gewünschtenfalls
natürlich möglich, die Reaktionsmischung je nach den Anforderungen
mit verschiedenen Arten von bekannten Additiven zu vermischen,
wozu Vernetzungsmittel, Emulgatoren, Stabilisatoren,
oberflächenaktive Verbindungen als zellkonditionierendes
Agens, Blähmittel, Füllstoffe, färbende Agenzien, Antioxidantien
und dergleichen zählen.
Nachstehend ist die Herstellung des erfindungsgemäßen Amins
sowie dessen Einsatz als Katalysator bei der urethanbildenden
Umsetzung näher beschrieben. Die in den nachfolgenden Beispielen
angeführten IR-Absorbtionsspektren wurden nach der
Direkt-Kontakt Methode aufgenommen. Die NMR Spektren wurden in
deuteriertem Chloroform CDCl₃ aufgenommen. Der Aminwert wurde
durch Titrieren mit Chlorwasserstoffsäure bestimmt. Der Ausdruck
"Teile" bezieht sich auf "Gewichtsteile".
Man gibt 1020 g (10 Mol) 3-(N,N-Dimethylamino)propylamin
(Produkt von Air Products and Chemicals, Inc.) in ein druckbeaufschlagbares
Reaktionsgefäß, das man nach Spülen mit
Stickstoffgas auf eine Temperatur von 105°C erhitzt. Danach
gibt man 1160 g (20 Mol) Propylenoxid unter Druck unter
Verwendung einer Pumpe in das bei 100 bis 110°C gehaltene
Reaktionsgefäß, um die Additionsreaktion zu starten. Nachdem
die genannte Menge an Propylenoxid zugeführt ist, erhöht man
die Temperatur des Reaktionsgefäßes auf 130°C und hält das
Gefäß eine Stunde bei dieser Temperatur, um die Umsetzung
vollständig ablaufen zu lassen. Anschließend läßt man den
Druck ab und entfernt nicht umgesetztes Propylenoxid durch
Evaporieren bei vermindertem Druck. Nach Kühlen erhält man
2160 g eines viskosen Reaktionsproduktes mit einem Gesamtaminwert
von 514 mg KOH/g, das als N,N-Dimethyl-N′,N′-di(2-
hydroxypropyl)trimethylendiamin der Formel II identifiziert
wird. Die oben angegebene Produktausbeute entspricht 99% des
theoretischen Wertes.
Im Anschluß daran gießt man 1950 g des wie oben hergestellten
Alkanolamins ohne weitere Reinigung nach und nach sowie unter
Rühren in 1930 g Schwefelsäure. Man rührt dann die Mischung
weitere 6 Stunden bei 170°C und kühlt dann auf 60°C ab. Danach
neutralisiert man die Reaktionsmischung durch langsame Zugabe
von 3750 g einer 48%-igen Natriumhydroxidlösung unter Kühlen.
Nach Abkühlen auf Raumtemperatur filtriert man die Präzipitate
aus Natriumsulfat aus der Reaktionsmischung ab und unterwirft
sie einer Phasentrennung, um die wäßrige Lösung zu entfernen.
Das bei der Phasentrennung erhaltene organische Material
destilliert man bei vermindertem Druck, wobei man 1305 g einer
bei 103 bis 111°C sowie bei einem Druck von 4 mm Hg (5,33
mbar) siedenden Fraktion erhält.
Das wie oben beschrieben erhaltene Produkt besitzt einen
Gesamtaminwert von 556 mg KOH/g. Das IR-Absorbtionsspektrum
ist in der Fig. 1 gezeigt, während das ¹H-NMR Spektrum in der
Fig. 2 wiedergegeben ist. Daraus ergibt sich, daß es sich um
das gewünschte N,N,2,6-Tetramethyl-4-morpholinpropanamin der
Formel I handelt, das einen theoretischen Gesamtaminwert von
561 mg KOH/g besitzt. Der gefundene Wert stimmt damit gut
überein. Die oben aufgeführte Produktausbeute entspricht 73%
des theoretischen Wertes.
Um Vergleichsbeispiele durchführen zu können, wurde eine
Synthese zur Herstellung eines bekannten Amins, nämlich N,N-
Dimethyl-4-morpholinpropanamin, durchgeführt, welches eine
ähnliche chemische Struktur wie das erfindungsgemäße Amin
besitzt.
Dazu wurden 1020 g (10 Mol) 3-(N,N-Dimethylamino)propylamin
(Produkt von Air Products and Chemicals, Inc.) in ein mit
Druck beaufschlagbares Reaktionsgefäß gegeben, das nach Spülen
mit Stickstoffgas auf eine Temperatur von 130°C erhitzt wurde.
Danach wurden 880 g (20 Mol) Ethylenoxid unter Druck aus einem
kleinen Gaszylinder in das bei 125 bis 135°C gehaltene
Reaktionsgefäß eingeführt, um die Additionsreaktion zu
starten. Nachdem die gesamte Menge an Ethylenoxid eingeführt
war, wurde das Reaktionsgefäß während einer Stunde bei der
gleichen Temperatur gehalten, um die Umsetzung vollständig
ablaufen zu lassen. Im Anschluß daran wurde der Druck aus dem
Reaktionsgefäß abgeführt. Nicht umgesetztes Ethylenoxid wurde
durch Evaporieren bei vermindertem Druck entfernt. Nach Kühlen
wurden 1880 g eines viskosen Reaktionsproduktes mit einem
Gesamtaminwert von 590 mg KOH/g erhalten. Es handelte sich um
ein Alkanolamin der Strukturformel (CH₃)₂N-CH₂-CH₂CH₂-N(CH₂-CH₂OH)₂
als Ethylenoxidaddukt. Die oben angeführte Produktausbeute
entspricht 99% des theoretischen Wertes.
Im Anschluß daran wurden 1699 g des wie oben hergestellten
Alkanolamins ohne weitere Reinigung nach und nach unter Rühren
in 1930 g Schwefelsäure gegossen. Die Mischung wurde weitere 6
Stunden bei 170°C gerührt und dann auf 60°C abgekühlt. Danach
wurde die Reaktionsmischung unter Kühlen durch langsames
Hinzugeben von 3750 g einer 48%-igen wäßrigen
Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Nach Kühlen auf Raumtemperatur
wurden Natriumsulfatpräzipitate aus der Reaktionsmischung
abfiltriert, die im Anschluß daran einer Phasentrennung
unterworfen wurden, um die wäßrige Lösung verwerfen
zu können. Da bei der Phasentrennung erhaltene organische
Material wurde bei einem verminderten Druck destilliert, wobei
354 g einer bei 79 bis 88°C sowie einem Druck von 4 mm Hg
(5,32 mbar) siedenden Fraktion erhalten wurde. Dieses Produkt
besaß wahrscheinlich aufgrund des niedrigeren Siedepunktes
einen wesentlich unangenehmeren und intensiveren sowie für
Amine charakteristischen Geruch als das gemäß Beispiel 1
hergestellte Amin.
Das oben erhaltene Produkt besaß einen Gesamtaminwert von
60 mg KOH/g. Aus dem ¹H-NMR Spektrum sowie dem Vergleich der
Gesamtaminwerte ergab sich, daß es sich um das erwartete N,N-
Dimethyl-4-morpholinpropanamin handelte, welches theoretisch
einen Gesamtaminwert von 652 mg KOH/g haben sollte. Die oben
angeführte Produktausbeute entspricht lediglich 23% des
theoretischen Wertes, wobei diese Ausbeute jedoch erhöht
werden kann, wenn man einen anderen und wesentlich komplizierteren
Syntheseweg beschreitet, wie er im US-Patent 43 79 861
beschrieben ist.
Das gemäß Beispiel 1 hergestellte erfindungsgemäße Amin, das
nachstehend als Amin I bezeichnet ist, und zwei weitere
bekannte Amine, die nachstehend als Amine II und III bezeichnet
sind, wurden in verschiedenen Mengen als Katalysatoren für
die urethanbildende Umsetzung beziehungsweise Reaktion in
verschiedenen Formulierungen eingesetzt. Die dabei zur Anwendung
gekommenen Materialien und Mengen (Teile) sind in der
nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt. Bei den oben erwähnten
Aminen II und III handelte es sich um bis(2-Dimethylaminoethyl)
ether und N,N,-N′,N′,N′′-Pentamethyldiethylentriamin.
Bei den in der Tabelle 1 aufgeführten Materialien handelt es
sich um folgende:
Polyol auf Zuckerbasis: Produkt von Mitsui Toatsu Chemicals,
Inc., OH Wert von etwa 440
Polyol auf Aminbasis: Produkt von Mitsui Toatsu Chemicals,
Inc., OH Wert von etwa 450
Schaumkonditionierendes Agens: Schaumkonditionierendes Agens
auf Silikonbasis SH-193, Produkt von Toray Silicone Co.
Polyisocyanat: rohes MDI, MDI-CR 200, Produkt von Mitsui
Toatsu Chemicals, Inc.
Insgesamt 50 g der beiden Polyole wurden zusammen mit entsprechenden
Mengen der anderen bei einer Temperatur von 20°C
gehaltenen Materialien jeweils in 8 Schäumversuchen No. 1 bis
No. 8 eingesetzt. Die Urethanmischung wurde auf übliche Weise
in einer Schäumbox mit Innenabmessungen von 15 cm mal 12 cm
Breite und 20 cm Tiefe geschäumt. Die in Sekunden ausgedrückten
Verarbeitungszeiten einschließlich der Cremezeit, die
als "ct" (cream time) bezeichnet ist, der Gelzeit, die als
"gt" (gelation time) bezeichnet ist, und der klebfreien Zeit,
die als "tft" (tack-free time) bezeichnet ist, wurden aufgezeichnet.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden
Tabelle 2 aufgeführt, welche auch die Verhältnisse von ct : gt
in % wiedergibt.
Aus obigen Ergebnissen und insbesondere aus dem in Tabelle 2
für die katalytische Aktivität angeführten Verhältnis ct : gt
ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Amin I zu einer außerordentlich
langen Cremezeit, verglichen mit den Vergleichsaminen
II und III, führt, wenn die Menge an Amin so gewählt
wird, da eine in etwa gleiche Gelzeit gt erreicht wird. Dies
bedeutet, daß eine ausreichend lange Mischzeit zur Verfügung
steht, um eine volle Homogenität der Urethanmischung
sicherstellen zu können, bevor der Schäumprozess im
wesentlichen beginnt.
Die geschäumten Urethankörper, die in den oben beschriebenen
Schäumversuchen 5 bis 8 hergestellt wurden, wobei der Versuch
Nr. 10 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Amins und die Versuche
5, 7 und 8 für Vergleichszwecke durchgeführt wurden, wurden
auf die Qualität des Schaums nach einer Alterung von 3 d bei
Raumtemperatur untersucht, um die Kerndichte in kg/m³ und die
thermische Leitfähigkeit in kcal/m×h×°C gemäß dem in der
JIS A 9514 spezifizierten Verfahren zu bestimmen. Es wurde
auch die Zahl der Zellen pro Inch (2,54 cm) ermittelt. Die
erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 aufgeführt.
Obige Tabelle 3 zeigt klar, daß der im Beispiel 6 unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Amins geschäumte Urethankörper
wesentlich feinere Zellen besitzt als die anderen für Vergleichszwecke
geschäumten Körper oder sogar als der geschäumte
Körper, welcher im Versuch 7 unter Verwendung einer geringeren
Wassermenge von 1,5 Teilen und einer gesteigerten Freon-11-Menge
von 34 Teilen in Kombination mit 2,0 Teilen des Amins II
hergestellt wurde.
Es wurden flexible Urethanschäume unter Verwendung des
erfindungsgemäßen Amins I als Katalysator auf die folgende
Weise hergestellt. Es wurde eine Mischung zubereitet aus 100
Teilen eines Polyols mit einem Molekulargewicht von etwa 3000,
bei dem es sich um ein Propylenoxidaddukt an Glycerin mit
einem Hydroxylwert von 56 mg KOH/g handelte (hergestellt und
vertrieben von Sanyo Chemical Industries, Ltd. unter dem
Handelsnamen Sannix GP-3000), 4,5 Teilen Wasser, 2 Teilen
eines schaumkonditionierenden Agens auf Siliconbasis
(hergestellt von Nippon Unicar Co.), 0,2 Teilen des Amins I
und aus 0,34 Teilen Zinn(II)chlorid. Im Anschluß daran wurde
mit 54,8 Teilen TDI-80 (Mischung aus 2,4- und 2,6-Tolylen-
diicodyanaten) vermischt. Die Mischung wurde gründlich und
schnell während eines Zeitraums von 7 sec unter Verwendung
einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Mischmaschine
vermischt und unmittelbar danach in eine Kartonbox überführt.
Es konnten äußerst zufriedenstellende flexible Urethanschäume
bei einer Steigzeit von 75 sec erhalten werden. Die Kerndichte
davon betrug 23 kg/m³, gemessen nach 24stündiger Alterung bei
Raumtemperatur.
Claims (8)
1. N,N,2,6-Tetramethyl-4-morpholinpropanamin der folgenden
Formel I:
oder ein Salz davon.
2. Verfahren zur Herstellung des N,N,2,6-Tetramethyl-4-
morpholinpropanamins nach Anspruch 1, wobei man N,N-
Dimethyl-N′,N′-di(2-hydroxypropyl)trimethylendiamin in
Anwesenheit einer anorganischen Säure erhitzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man Schwefelsäure als anorganische Säure einsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die anorganische Säure in einem Anteil von 70 bis
200 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile N,N-Dimethyl-
N′,N′-di(2-hydroxypropyl)trimethylendiamin einsetzt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß man während eines Zeitraums von 2 bis 10 h auf eine
Temperatur von 130 bis 280°C erhitzt.
6. Verwendung des N,N-2,6-Tetramethyl-4-morpholinpropanamins
der Formel I oder eines Salzes davon nach Anspruch 1 als
Katalysator bei der Herstellung eines Urethanpolymers
durch Umsetzen eines Polyisocyanats mit einer
multifunktionalen, aktiven Wasserstoff enthaltenden
Verbindung.
7. Verwendung nach Anspruch 6, wobei man als
polyfunktionale, aktiven Wasserstoff enthaltende
Verbindung ein Polyol einsetzt.
8. Verwendung nach Anspruch 7, wobei man das N,N-2,6-
Tetramethyl-4-morpholinpropanamin der Formel I oder ein
Salz davon in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-Teilen pro
100 Gew.-Teile des Polyols einsetzt.
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