DE4217524A1 - Recovering isocyanate-reactive components from polyurethane(s) and polyurea(s) - by heating with water, amine(s) and opt. mono, di or poly:hydric alcohol(s), and distilling to recover prod. and amine etc. - Google Patents
Recovering isocyanate-reactive components from polyurethane(s) and polyurea(s) - by heating with water, amine(s) and opt. mono, di or poly:hydric alcohol(s), and distilling to recover prod. and amine etc.Info
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Abstract
Description
Vorliegendes Verfahren betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von NCO-reaktiven Komponenten aus ausreagierten Produkten des Isocyanat-Polyaddi tionsverfahrens, insbesondere solchen auf MDI- und/oder TDI-Basis, durch Hydrolyse.The present method relates to an improved method for producing NCO-reactive components from fully reacted products of isocyanate polyaddi tion process, especially those based on MDI and / or TDI Hydrolysis.
Es ist bekannt, daß im Polyisocyanat-Polyadditionsverfahren hergestellte Polyurethanschäume durch geeignete Reaktiv-Lösungsmittel in niedermolekularere Bestandteile aufgelöst werden können. Solche Methoden sind z. B. die sog. Alkoholyse (hier insbesondere die sog. Glykolyse), wo mehrwertige Alkohole wie Diole, Triole und Tetrole zur Auflösung der Produkte des Polyisocyanat-Polyaddi tionsverfahrens eingesetzt werden, und die Hydrolyse.It is known that produced in the polyisocyanate polyaddition process Using suitable reactive solvents, polyurethane foams are converted into low molecular weight Components can be dissolved. Such methods are e.g. B. the so-called Alcoholysis (here in particular the so-called glycolysis), where polyhydric alcohols such as Diols, triols and tetrols to dissolve the products of the polyisocyanate polyaddi tion process are used, and the hydrolysis.
Solche Verfahren sind bekannt aus DE-A 11 10 405, DE-A 22 38 109, DE-A 23 04 444, DE-A 24 14 091, DE-A 25 16 863, DE-A 25 57 172, DE-A 27 38 572, DE-A 27 59 054, DE-A 29 02 509, DE-A 37 02 495, US-A 3 109 824, US-A 34 04 103, US-A 3 632 530, US-A 3 983 087, US-A 3 738 946, US-A 3 632 530, US-A 3 300 417, US-A 2 937 151, US-A 4 014 809, US-A 4 110 266, US-A 4 159 972, US-A 4 162 995, EP-A 11 661, EP-A 105 167.Such methods are known from DE-A 11 10 405, DE-A 22 38 109, DE-A 23 04 444, DE-A 24 14 091, DE-A 25 16 863, DE-A 25 57 172, DE-A 27 38 572, DE-A 27 59 054, DE-A 29 02 509, DE-A 37 02 495, US-A 3 109 824, US-A 34 04 103, US-A 3 632 530, US-A 3 983 087, US-A 3 738 946, US-A 3 632 530, US-A 3 300 417, US-A 2 937 151, US-A 4 014 809, US-A 4 110 266, US-A 4 159 972, US-A 4 162 995, EP-A 11 661, EP-A 105 167.
Keine dieser Arbeiten läßt eine Lösung des Problems der Verflüssigung von Polyharnstoffen und/oder Polyurethanharnstoffen, speziell solchen, die unter Verwendung von MDI und aromatischen Diaminen als Kettenverlängerem herge stellt worden waren, durch Hydrolyse erkennen. Es besteht die Meinung, daß die Glykolyse der Hydrolyse von Polyurethanen technisch überlegen sei, siehe z. B. Bauer, Vortrag auf dem SPI-Polyurethanweltkongreß 1991, Nizza und Kunststoffe 81, 301(1991).Neither of these works leaves a solution to the problem of liquefaction Polyureas and / or polyurethaneureas, especially those that are under Use of MDI and aromatic diamines as a chain extender were recognized by hydrolysis. There is an opinion that the Glycolysis is technically superior to the hydrolysis of polyurethanes, see e.g. B. Bauer, lecture at the 1991 SPI World Polyurethane Congress, Nice and Plastics 81: 301 (1991).
Ebenfalls diskutiert wird zur Zeit die Herstellung von sogenannten Regenerat polyolen durch Glykolyse von Polyurethanen. So ist aus der EP-A 11 661 bekannt, daß Polyurethane, insbesondere Polyurethanweichschäume, in Diolen mit niedrigem Molekulargewicht aufgelöst werden können und daß während oder nach der Glyko lyse ein Polyol mit hohem Molekulargewicht zugefügt werden kann, wobei nach der Zugabe des Polyols mit hohem Molekulargewicht das Diol, gegebenenfalls nur teil weise, abdestilliert wird. Aus dieser Veröffentlichung war nicht zu entnehmen, daß auch Polyharnstoffe und Polyurethanharnstoffe, insbesondere solche mit einem Gehalt an aromatischen Diamin-harnstoffgruppen so hydrolysiert werden können.The production of so-called regrind is also being discussed polyols by glycolysis of polyurethanes. It is known from EP-A 11 661 that polyurethanes, especially flexible polyurethane foams, in diols with low Molecular weight can be resolved and that during or after the glyco a high molecular weight polyol can be added, after which Add the high molecular weight polyol to the diol, optionally only partially wise, is distilled off. It was not apparent from this publication that also polyureas and polyurethaneureas, especially those with a Aromatic diamine-urea group content can thus be hydrolyzed.
Weiter ist aus der EP-A 10 167 bekannt, daß Polyurethankunststoffabfälle durch Erhitzen mit Diolen im Verhältnis 5 : 1-2 : 1 glykolytisch abgebaut werden können.It is also known from EP-A 10 167 that polyurethane plastic wastes by Heating with diols in a ratio of 5: 1-2: 1 can be degraded glycolytically.
Aus der DE-A 40 24 601 ist bekannt, daß Polyurethanharnstoffe, speziell nach dem RIM-Verfahren hergestellte Produkte, durch Umsetzung mit Diolen und/oder Polyolen mit niedrigem Molekulargewicht mit einem Polyharnstoff/Polyol-Ver hältnis von 3 : 1 und anschließender Abmischung mit sogenannten Primärpolyolen zu stabilen Dispersionen mit sehr hoher Viskosität umgesetzt werden können.From DE-A 40 24 601 it is known that polyurethane ureas, especially according to Products manufactured by RIM processes, by reaction with diols and / or Low molecular weight polyols with a polyurea / polyol ver ratio of 3: 1 and subsequent blending with so-called primary polyols can be converted into stable dispersions with very high viscosity.
Ein Nachteil der durch Glykolyse gemäß DE-A 40 24 601 erhaltenen Produkte ist ihre hohe Viskosität, die eine aus PUR-Material-Recycling-Gründen wünschens werte Verwendung dieser "Glykolyse-Polyole" in anteilig großen Mengen bei der erneuten Verarbeitung nach dem Polyisocyanat-Polyadditionsverfahren zu neuen PUR-Artikeln erschwert. Versucht man die Viskosität zu senken, so hat sich jedoch gezeigt, daß bei einer Verfahrensweise, die Glykolysepolyole mit niedrigerer Viskosität ergibt, ein zu großer Gehalt an Diphenylmethandiaminen, speziell 4,4′-MDA, und Toluylendiisocyanaten, speziell 2,4- und 2,6-TDA, gefunden wird. Dadurch ist es in der Regel nicht möglich, solche Produkte direkt wieder zu verwenden, sondern es muß ein weiterer Schritt zur Senkung des Gehaltes an aromatischen Diaminen erfolgen, wodurch die Wirtschaftlichkeit leidet, so daß die wünschenswerte Vermehrung des Einsatzes von Recyclingmaterialien behindert wird. Wenn man schon einen gewissen Gehalt an aromatischen Diaminen in Kauf nehmen muß, so ist es denkbar, dies zur Gewinnung der den aromatischen Diisocyanaten zugrundeliegenden Diamine zu nutzen, aus denen dann wieder Isocyanate hergestellt werden können, wodurch ein Recyclingkreislauf geschlossen würde. Ein weiterer Vorteil einer Hydrolyse ist, daß dabei a) keine Erhöhung der Materialmenge wie bei der Glykolyse erfolgt und daß sie b) im wesentlichen zu den gleichen Produkten führt, wie sie zur Herstellung der Polyisocyanat-Additions produkte eingesetzt worden waren.A disadvantage of the products obtained by glycolysis according to DE-A 40 24 601 is their high viscosity, which one desires for PUR material recycling reasons worthy use of these "glycolysis polyols" in proportionally large amounts in the reprocessing according to the polyisocyanate polyaddition process to new ones PUR articles difficult. If you try to lower the viscosity, it has shown that in one procedure, the glycolysis polyols with lower Viscosity results in a too high content of diphenylmethane diamines, especially 4,4'-MDA, and tolylene diisocyanates, especially 2,4- and 2,6-TDA, is found. As a result, it is generally not possible to directly close such products use, but there must be another step to lower the salary Aromatic diamines take place, whereby the economy suffers, so that the desirable increase in the use of recycling materials hindered becomes. If you buy a certain amount of aromatic diamines must take, it is conceivable, this to obtain the aromatic Diisocyanates underlying diamines to use, from which again Isocyanates can be produced, thereby closing a recycling cycle would. Another advantage of hydrolysis is that a) there is no increase in Amount of material as in glycolysis and that they b) essentially to the same products leads to the production of the polyisocyanate addition products had been used.
Die Hydrolyse hat aber den Nachteil, daß sie wegen der notwendigen hohen Temperaturen unter Druck ausgeführt werden muß, wodurch wegen des apparativen Aufwandes ihre Wirtschaftlichkeit in Frage gestellt ist.The hydrolysis has the disadvantage, however, that it is high because of the necessary Temperatures must be carried out under pressure, which is because of the apparatus Effort their profitability is questioned.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur hydrolytischen Verflüssigung von Harnstoffgruppen aufweisenden Produkten des Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten auf MDI-Basis, insbesondere unter Verwen dung von aromatischen Diaminen als Kettenverlängerern hergestellten Produkten auf MDI-Basis, zur Verführung zu stellen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, das Verfahren so zu gestalten, daß eine maximale Rückgewinnung der zur Herstellung eingesetzten Rohprodukte möglich ist, um dadurch ein wirtschaftliches Recycling zu ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a simplified method for hydrolytic liquefaction of products of the urea group MDI-based polyisocyanate polyaddition products, in particular using Formation of aromatic diamines as chain extender products based on MDI, to be seduced. Another task is that Process to be designed so that maximum recovery of the production raw products used is possible, thereby economic recycling enable.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.The object is achieved by the method according to the invention.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfahren zur hydrolytischen Verflüssigung von Polyisocyanat-Polyaddukten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß manThe present invention thus relates to a method for hydrolytic Liquefaction of polyisocyanate polyadducts, which is characterized in that one
- 1) in einem ersten Schritt1) in a first step
- A) Polyurethan-, Polyurethanharnstoff- und/oder Polyharnstoff-Kunst stoffe mitA) Polyurethane, polyurethane urea and / or polyurea art fabrics with
- B) Wasser,B) water,
- C) Amino-Verbindungen des Molekulargewichts von 17 bis 399,C) amino compounds of molecular weight from 17 to 399,
- D) gegebenenfalls mono-, di- und/oder polyfunktionellen Alkoholen des Molekulargewichts von 32 bis 250,D) optionally mono-, di- and / or polyfunctional alcohols of Molecular weight from 32 to 250,
- E) gegebenenfalls weiteren mono-, di- und/oder polyfunktionellen Alkoholen eines Molekulargewichtes von 251 bis 20 000 unter Einhaltung eines Gewichtsverhältnisses (A) : (C+D) von 3 : 1 bis 1 : 10 über einen Zeitraum von 1 Minute bis 72 Stunden auf 120 bis 250°C erhitzt undE) optionally further mono-, di- and / or polyfunctional Alcohols with a molecular weight of 251 to 20,000 while maintaining a weight ratio (A): (C + D) of 3: 1 to 1:10 Heated to 120 to 250 ° C over a period of 1 minute to 72 hours and
- 2. in einem zweiten Schritt die Komponenten (C) und gegebenenfalls (D), zumindest teilweise, wieder abtrennt.2. in a second step, components (C) and optionally (D), at least partially, separates again.
Gegenüber dem Stand der Technik besitzt das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile:Compared to the prior art, the method according to the invention has following advantages:
- 1) Die Hydrolyse der Polyurethanharnstoff- und/oder Polyharnstoff-Kunststoff-Abfälle kann bei Normaldruck durchgeführt werden.1) The hydrolysis of the polyurethane urea and / or polyurea plastic waste can be carried out at normal pressure.
- 2) Die Hydrolyse der Polyurethanharnstoff- und/oder Polyharnstoff-Kunststoff-Abfälle kann bei relativ geringen Temperaturen durchgeführt werden. 2) The hydrolysis of the polyurethane urea and / or polyurea plastic waste can be carried out at relatively low temperatures.
- 3) Trotz dieser erniedrigten Reaktionstemperaturen sind kurze Reaktionszeiten möglich.3) Despite these reduced reaction temperatures, the reaction times are short possible.
- 4) Die zum vollständigen Abbau des Polymerabfalles nötigen Mengen an Komponente (C) sind gering und können vollständig wiedergewonnen werden.4) The quantities required to completely break down the polymer waste Component (C) are low and can be fully recovered will.
- 5) Die erhaltenen Hydrolysate lassen sich vollständig auftrennen.5) The hydrolysates obtained can be completely separated.
- 6) Die nach Trennung erhaltenen Produkte lassen sich wieder zur Herstellung neuer Polyurethan-Kunststoffe oder anderer Kunststoffe oder auch für andere Anwendungen einsetzen.6) The products obtained after separation can be used again for production new polyurethane plastics or other plastics or for others Use applications.
Besonders bevorzugt werden als Polyisocyanat-Polyaddukte RIM- oder RRIM-Kunststoffe eingesetzt.RIM or are particularly preferred as polyisocyanate polyadducts RRIM plastics used.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Amine sind z. B. Ammoniak, ferner primäre oder sekundäre Amine wie Alkylamine wie Butylamin oder (Cyclo)Hexylamin und Aminoalkohole wie Aminoethanol oder N-Methylaminoethanol, ferner Hexa methylendiamin, Diaminodiphenylmethan oder, gegebenenfalls alkylsubstituierte, Toluylendiamine.The amines which can be used according to the invention are e.g. B. ammonia, further primary or secondary amines such as alkylamines such as butylamine or (cyclo) hexylamine and Amino alcohols such as aminoethanol or N-methylaminoethanol, also hexa methylenediamine, diaminodiphenylmethane or, optionally alkyl-substituted, Toluenediamine.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Alkohole sind bekannt, besonders bevorzugt sind Ethylenglykol, Diethylenglykol, Tri- und Tetraethylenglykol, Propylenglykol, Di-, Tri- und Tetrapropylenglykol, 1,3-Propylenglykol, Di-, Tri- und Tetra-1,3-propylen glykol, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6, 2-Methylenpentandiol-1,5.The alcohols which can be used according to the invention are known, and are particularly preferred Ethylene glycol, diethylene glycol, tri- and tetraethylene glycol, propylene glycol, di-, Tri and tetra propylene glycol, 1,3 propylene glycol, di, tri and tetra 1,3 propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 2-1,5-methylenepentanediol.
Die erhaltenen Produkte sind bei Raumtemperatur flüssig-niederviskos bis fest. Vorzugsweise sind sie flüssig mit einer zur Verarbeitung nach dem RIM-Verfahren geeigneten Viskosität von ca. 1000 bis 20 000 mPa·s/25°C. Sie weisen einen Gehalt an aromatischen Aminogruppen und Hydroxylgruppen auf. The products obtained are liquid-low-viscosity to solid at room temperature. They are preferably liquid with one for processing according to the RIM method suitable viscosity of approx. 1000 to 20 000 mPa · s / 25 ° C. They have a salary on aromatic amino groups and hydroxyl groups.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von polyol haltigen Hydrolysaten von Polyurethan-, Polyharnstoff- und/oder Polyurethanharn stoff-Kunststoffabfällen kann nach verschiedenen Ausführungsformen vorge nommen werden. Allen Ausführungsformen gemeinsam ist, daß nach und/oder während der Hydrolysereaktion das im Überschuß eingesetzte niedermolekulare Aminolyseamin abdestilliert wird. Nachfolgend werden beispielhaft einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben:Carrying out the process according to the invention for the production of polyol containing hydrolyzates of polyurethane, polyurea and / or polyurethane urine Plastic waste can be pre-selected according to various embodiments be taken. All embodiments have in common that after and / or during the hydrolysis reaction, the low molecular weight used in excess Aminolyseamine is distilled off. Below are some examples preferred embodiments described:
- i) Niedermolekulares Aminolyseamin, Wasser und Polyharnstoff und/oder Polyurethanharnstoffabfälle werden vorgelegt und anschließend auf Reaktionstemperatur 140 bis 220°C aufgeheizt. Nach vollständiger Verflüssigung der Reaktionsmischung wird das niedermolekulare Amin (C), gegebenenfalls zusammen mit den Alkoholen (D) und/oder (E) bis zum gewünschten Abfall: Aminolyseamin-Verhältnis bevorzugt vollständig abdestilliert. Vor oder nach der Destillation können dem Reaktionsgemisch je nach gewünschten Eigenschaften nieder- und/oder höhermolekulare Primärpolyole oder gegebenenfalls auch Hilfs- und Zusatzstoffe zugesetzt werden.i) low molecular weight aminolyseamine, water and polyurea and / or Polyurethane urea waste is presented and then on Reaction temperature heated to 140 to 220 ° C. After more complete The low molecular weight amine (C), optionally together with the alcohols (D) and / or (E) until Desired waste: Aminolyseamine ratio preferably completely distilled off. Before or after distillation, the reaction mixture depending on the desired properties, low and / or higher molecular weight Primary polyols or optionally also auxiliaries and additives are added will.
- ii) Das niedermolekulare Aminolyseamin wird auf Reaktionstemperatur 140 bis 220°C aufgeheizt, und dazu der zu hydrolysierende Polyharnstoff- und/oder Polyurethanharnstoffabfall kontinuierlich oder portionsweise zugegeben. Nach vollständiger Verflüssigung der Reaktionsmischung wird Wasser bis zum Ende der Gasentwicklung zugetropft, danach das niedermolekulare Aminolyseamin bis zum gewünschten Abfall: Ammolyseamin-Verhältnis ab destilliert. Vor oder nach der Destillation können dem Reaktionsgemisch je nach gewünschten Eigenschaften höhermolekulare Primärpolyole zugesetzt werden.ii) The low molecular weight aminolyseamine is at reaction temperature 140 to Heated 220 ° C, and the polyurea and / or to be hydrolyzed Polyurethane urea waste is added continuously or in portions. After the reaction mixture has completely liquefied, water is added to added dropwise at the end of gas evolution, then the low molecular weight Aminolyseamine to the desired drop: ammolyseamine ratio distilled. Before or after the distillation, the reaction mixture depending added higher molecular weight primary polyols according to desired properties will.
- iii) Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das zur Hydrolyse nötige Wasser während der Reaktion zugetropft wird. Dadurch kann die Hydrolysereaktion in besonders kurzer Zeit durchgeführt werden bzw. die Temperatur beson ders niedrig gehalten werden.iii) It can be particularly advantageous if the water required for the hydrolysis is added dropwise during the reaction. This can cause the hydrolysis reaction be carried out in a particularly short time or the temperature in particular be kept low.
Ansatz:
405 g Diethylenglykol wurden mit
45 g Ethanolamin und
450 g Polyurethanharnstoff (hergestellt nach DE 37 33 756, Bsp. 1) mit
22 % gemahlener Kurzglasfaser 1h bei 240°C zur Reaktion gebracht.
Bei 200°C wurden
110 g Wasser so zugetropft, daß eine Temperatur von 180-200°C gehalten
werden konnte. Nach 16h konnte keine Gasentwicklung mehr fest
gestellt werden und das Produkt wurde fraktioniert destilliert. Die
entstandene Gasmenge betrug 14 l.Approach:
405 g of diethylene glycol were added
45 g ethanolamine and
450 g of polyurethane urea (produced according to DE 37 33 756, Example 1) with 22% ground short glass fiber reacted for 1 hour at 240 ° C. At 200 ° C
110 g of water were added dropwise so that a temperature of 180-200 ° C could be maintained. After 16 hours, gas evolution could no longer be detected and the product was fractionally distilled. The amount of gas produced was 14 l.
Zuerst wurde das Diethylenglykol (DEG) abdestilliert:The diethylene glycol (DEG) was first distilled off:
Claims (4)
- 1) in einem ersten Schritt
- A) Polyurethan-, Polyurethanharnstoff- und/oder Polyharnstoff- Kunststoffe mit
- B) Wasser,
- C) Amino-Verbindungen des Molekulargewichts von 17 bis 399,
- D) gegebenenfalls mono-, di- und/oder polyfunktionelle Alko hole des Molekulargewichts von 32 bis 250, und
- E) gegebenenfalls weiteren mono-, di- und/oder polyfunktio nellen Alkoholen eines Molekulargewichtes von 251 bis 20 000 unter Einhaltung eines Gewichtsverhältnisses (A):(C+D) von 3 : 1 bis 1 : 10 über einen Zeitraum von 1 Minute bis 72 Stunden auf 120 bis 250°C erhitzt und
- 2) in einem zweiten Schritt die Komponenten (C), gegebenenfalls (D) und gegebenenfalls (E) zumindest teilweise, wieder abtrennt.
- 1) in a first step
- A) with polyurethane, polyurethane urea and / or polyurea plastics
- B) water,
- C) amino compounds of molecular weight from 17 to 399,
- D) optionally mono-, di- and / or polyfunctional alcohols of molecular weight from 32 to 250, and
- E) optionally further mono-, di- and / or polyfunctional alcohols with a molecular weight of 251 to 20,000 while maintaining a weight ratio (A) :( C + D) of 3: 1 to 1:10 over a period of 1 minute to Heated to 120 to 250 ° C for 72 hours and
- 2) in a second step, the components (C), optionally (D) and optionally (E) are at least partially removed again.
- a) Isocyanaten der MDI-Reihe,
- b) DETDA und
- c) Polyetherpolyolen mit endständigen Hydroxyl- und/oder Amino gruppen des Molekulargewichtsbereiches von 400 bis 20 000 sowie
- d) gegebenenfalls üblichen Hilfs- und Zusatzmitteln eingesetzt werden.
- a) MDI isocyanates,
- b) DETDA and
- c) polyether polyols with terminal hydroxyl and / or amino groups in the molecular weight range from 400 to 20,000 and
- d) if appropriate, conventional auxiliaries and additives are used.
- a) Isocyanaten der MDI-Reihe,
- b) Ethylenglykol und/oder Butan-1,4-diol,
- c) Polyetherpolyolen mit endständigen Hydroxyl- und/oder Amino gruppen des Molekulargewichtsbereiches von 400 bis 20 000 sowie
- d) gegebenenfalls üblichen Hilfs- und Zusatzmitteln eingesetzt werden.
- a) MDI isocyanates,
- b) ethylene glycol and / or butane-1,4-diol,
- c) polyether polyols with terminal hydroxyl and / or amino groups in the molecular weight range from 400 to 20,000 and
- d) if appropriate, conventional auxiliaries and additives are used.
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