DE69702521T3 - Verfahren zur herstellung von polyurethan-hartschaumstoffen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von polyurethan-hartschaumstoffen Download PDF

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Polyurethan- oder Urethan-modifizierten Polyisocyanurat-Hartschäumen, auf dadurch hergestellte Schäume und auf neue Zusammensetzungen, die in dem Verfahren nützlich sind.
  • Polyurethan- und Urethan-modifizierte Polyisocyanurat-Hartschäume werden im allgemeinen durch Umsetzung des geeigneten Polyisocyanats und der Isocyanat-reaktiven Verbindungen (gewöhnlich einem Polyol) in Gegenwart eines Treibmittels hergestellt. Eine Verwendung derartiger Schäume ist als Wärmeisoliermedium wie beispielsweise bei dem Aufbau von Kühllagervorrichtungen. Die Wärmeisoliereigenschaften von Hartschäumen hängen von einer Anzahl von Faktoren ab, die für geschlossenzellige Hartschäume die Zellgröße und die thermische Leitfähigkeit des Gehalts der Zellen einschließen.
  • Eine Materialklasse, die weitverbreitet als Treibmittel bei der Herstellung von Polyurethan- und Urethan-modifizierten Polyisocyanurat-Schäumen verwendet wurde, sind die vollständig halogenierten Fluorchlorkohlenstoffe und insbesondere Trichlorfluormethan (CFC-11). Die außerordentlich niedrige thermische Leitfähigkeit dieser Treibmittel und insbesondere von CFC-11 ermöglichte die Herstellung von Hartschäumen mit sehr effektiven Isoliereigenschaften. Die Sorgen in jüngster Zeit hinsichtlich des Potentials der Fluorchlorkohlenstoffe zur Verursachung der Ozonverarmung in der Atmosphäre haben zu einem dringenden Bedarf für die Entwicklung von Reaktionssystemen geführt, bei denen Fluorchlorkohlenstoff-Treibmittel durch alternative Materialien ersetzt werden, die für die Umwelt akzeptabel sind und mit denen ebenso Schäume hergestellt werden, die die erforderlichen Eigenschaften für die vielen Anwendungen, in denen sie verwendet werden, aufweisen.
  • Eine Klasse von Materialien, die als alternative Treibmittel mit einem Ozonverarmungspotential von Null verwendet worden sind, sind Kohlenwasserstoffe, speziell Alkane und Cycloalkane wie Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Cyclopentan und Mischungen davon. Die Wärmeisoliereigenschaften der mit Kohlenwasserstoff geblasenen Polyurethan-Hartschäume sind jedoch nicht zufriedenstellend.
  • Ein weiterer Nachteil der Kohlenwasserstoff-Treibmittel ist deren begrenzte Löslichkeit in den Isocyanat-reaktiven Standardzusammensetzungen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von mit Kohlenwasserstoff geblasenen Polyurethan- oder Urethan-modifizierten Polyisocyanurat-Hartschäumen mit verbesserten Wärmeisoliereigenschaften.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von mit Kohlenwasserstoff geblasenen Polyurethan- oder Urethan-modifizierten Polyisocyanurat-Hartschäumen, bei dem die Löslichkeit des Treibmittels in der Isocyanat-reaktiven Zusammensetzung verbessert ist.
  • Diese Aufgaben werden gelöst, indem bei dem Verfahren zur Herstellung von Polyurethan- oder Urethan-modifizierten Polyisocyanurat-Hartschäumen aus Polyisocyanaten und Isocyanat-reaktiven Komponenten in der Gegenwart von Kohlenwasserstoffen als Treibmittel ein mit Toluoldiamin (TDA) initiiertes Polyetherpolyol wie nachstehend beschrieben in einer Menge von zwischen 10 und 40 Gew.-% basierend auf der Ge samtmenge an Isocyanat-reaktiven Verbindungen, und keine mit aliphatischem Amin initiierten Polyetherpolyole verwendet werden und vorausgesetzt, daß die polyfunktionale Isocyanatreaktive Zusammensetzung nicht 5 bis 30 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge an Isocyanat-reaktiven Komponenten, eines mit Propylenglycol initiierten Polyetherpolyols eines Molekulargewichts von 500 bis 1500 enthält, basierend auf 70 bis 100 Gew.-% 1,2-Propylenoxid und 0 bis 30 Gew.-% Ethylenoxid.
  • Durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte Schäume zeigen eine bessere Wärmeisolierung als Schäume des Stands der Technik, die nicht unter Verwendung der mit Toluoldiamin (TDA) initiierten Polyetherpolyole hergestellt worden sind. Des Weiteren ist durch Verwendung der mit TDA initiierten Polyetherpolyole die Löslichkeit der Kohlenwasserstoff-Treibmittel in der Isocyanat-reaktiven Zusammensetzung verbessert.
  • Mit aromatischem Amin initiierte Polyetherpolyole wie mit TDA initiierte Polyetherpolyole und mit Diaminodiphenylmethan oder mit Polymethylenpolyphenylenpolyamin (DADPM) initiierte Polyetherpolyole wurden als geeignete Isocyanat-reaktive Verbindungen für mit Kohlenwasserstoff geblasene Polyurethan-Hartschäume beschrieben (siehe beispielsweise EP 421269 , WO 94/25514 , EP 708127 , US 5523333 , US 5523332 , US 5523334 und EP 617068 ). Keines dieser Dokumente des Stands der Technik schlägt eine Verbesserung der Wärmeisoliereigenschaften oder der Kohlenwasserstofflöslichkeit durch Verwendung von mit TDA initiierten Polyetherpolyolen an Stelle von mit DADPM initiierten Polyetherpolyolen vor.
  • In WO 96/23017 und EP 747411 (beide nach Artikel 54(3) EPÜ zitierbar) ist die Verwendung von mit TDA initiierten Polyolen in mit Kohlenwasserstoff geblasenen Polyurethan- Hartschäumen in einer Menge von mindestens 40 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge an Polyolen, beschrieben.
  • Die mit TDA initiierten Polyetherpolyole für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung werden durch Zugabe von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, zu 2,3- und/oder 3,4-TDA (ortho-TDA oder vicinales TDA) als Initiator mit bis zu 25 Gew.-% von der Initiator-Gesamtmenge an meta-TDA (2,4- und/oder 2,6-TDA) erhalten. Vicinales TDA ist ein reines Isomer oder eine Mischung davon, die vorzugsweise 20 bis 80 Gew.-% 2,3-TDA und 80 bis 20 Gew.-% 3,4-TDA enthält.
  • Andere Co-Initiatoren können zusätzlich in einer Menge von zwischen 5 und 10 Gew.-%, verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden aliphatische Amine nicht als Co-Initiator verwendet.
  • Die verwendeten Alkylenoxide sind vorzugsweise 0 bis 90% Ethylenoxid, stärker bevorzugt 20 bis 80% Ethylenoxid, und 100 bis 10%, vorzugsweise 80 bis 20%, Propylenoxid.
  • Die mit TDA initiierten Polyetherpolyole für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung besitzen im allgemeinen OH-Zahlen im Bereich von 200 bis 700, vorzugsweise von 250 bis 550 mg KOH/g, stärker bevorzugt zwischen 350 und 520 mg KOH/g, und besitzen Funktionalitäten im Bereich von 2 bis 8, vorzugsweise von 3 bis 6. Das Molekulargewicht beträgt im allgemeinen zwischen 400 und 700.
  • Mit Toluoldiamin initiierte Polyetherpolyole und Verfahren zu ihrer Herstellung sind vollständig im Stand der Technik beschrieben, beispielsweise in US 4243759 , US 5141968 , US 4391728 , US 4421871 , US 4562290 , US 4469822 , US 4397966 , DD 272307 , DD 251151 , DD 290202 und DD 290201 .
  • Ein bevorzugtes mit TDA initiiertes Polyetherpolyol für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung ist ein Polyetherpolyol mit einem OH-Wert von 300 bis 400 mg KOH/g, das durch Umsetzung von o-TDA (das bis zu 25 Gew.-% m-TDA enthält) mit Propylenoxid erhalten wird.
  • Die Menge an mit TDA initiiertem Polyol beträgt vorzugsweise zwischen 10 und 39 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge an Isocyanat-reaktiven Verbindungen, stärker bevorzugt zwischen 10 und 35 Gew.-%, am meisten bevorzugt zwischen 20 und 33 Gew.-%.
  • Im Fall des Treibens ausschließlich mit Cyclopentan als Kohlenwasserstoff beträgt die Menge an mit TDA initiiertem Polyetherpolyol vorzugsweise unter 35 Gew.-%, stärker bevorzugt unter 30 Gew.-%, am meisten bevorzugt unter 25 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge an Isocyanat-reaktiven Verbindungen.
  • Die Kohlenwasserstoff-Treibmittel für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise (Cyclo)Alkane, die vorzugsweise 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten, wie Cyclopentan, Isopentan, n-Pentan, Neopentan, n-Butan, Cyclobutan, Methylcyclobutan, Isobutan, Propan, Cyclopropan, Methylcyclopropan, n-Hexan, 3-Methylpentan, 2-Methylpentan, Cyclohexan, Methylcyclopentan, n-Heptan, 2-Methylheptan, 3-Ethylpentan, 2,2,3-Trimethylbutan, 2,2-Dimethylpentan, Cycloheptan, Methylcyclohexan, 2,2-Dimethylbutan und 2,3-Dimethylbutan. Besonders bevorzugte Kohlenwasserstoffe sind die C5- und C6-(Cyclo)Alkane wie Cyclopentan, n-Pentan und Isopentan und irgendwelche Mischungen davon und Mischungen von irgendwelchen von diesen mit Isobutan.
  • Ein bevorzugtes Treibmittel ist eine Mischung aus Isopentan und n-Pentan in einem Gewichtsverhältnis von zwischen 75:25 und 25:75, stärker bevorzugt in einem Verhältnis von 8/3. Ein weiteres bevorzugtes Treibmittel ist eine Mischung aus Cyclopentan und Isopentan und/oder n-Pentan in einem Gewichtsverhältnis Cyclopentan:n-/Isopentan von zwischen 80:20 und 20:80, vorzugsweise 60:40, wobei das Gewichtsverhältnis n-Pentan:Isopentan vorzugsweise zwischen 0:100 und 50:50 liegt.
  • Geeignete Isocyanat-reaktive Verbindungen, die als Zusatz zu den mit TDA initiierten Polyetherpolyolen verwendet werden können, schließen irgendwelche von solchen ein, die in der Technik für die Herstellung von Polyurethan- und Urethan-modifizierte Polyisocyanurat-Hartschäumen bekannt sind. Von besonderer Wichtigkeit für die Herstellung von Hartschäumen sind Polyole und Polyol-Mischungen mit durchschnittlichen Hydroxyl-Zahlen von 300 bis 1000, speziell von 300 bis 700 mg KOH/g, und Hydroxyl-Funktionalitäten von 2 bis 8, speziell von 3 bis 8. Geeignete Polyole wurden vollständig im Stand der Technik beschrieben und schließen Reaktionsprodukte von Alkylenoxiden, beispielsweise Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, mit Initiatoren ein, die 2 bis 8 aktive Wasserstoffatome pro Molekül enthalten. Geeignete Initiatoren schließen ein: Polyole, beispielsweise Glycerin, Trimethylolpropan, Triethanolamin, Pentaerythritol, Sorbitol und Sucrose; Polyamine, beispielsweise Ethylendiamin, die verschiedenen Isomere von Phenylendiamin, 4-Chloro-o-phenylendiamin, 4-Chloro-m-phenylendiamin, 4,5-Dichloro-o-phenylendiamin, 4,5-Dimethyl-o-phenylendiamin, 4-Methoxy-o-phenylendiamin, 2-Nitro-p-phenylendiamin, 4,4'-Methylenbis(o-chloranilin), 4-4'-Methylenbis(3-nitroanilin), 3,3'-Diaminobenzidin, 1,5-Diaminonaphthalin, Diaminodiphenylmethan, Polymethylenplyphenylenpolyamine; und Aminoalkohole, beispielsweise Ethanolamin und Diethanolamin; und Mischungen von derartigen Initiatoren. Bei der vorliegenden Erfindung werden mit aliphatischem Amin initiierte Polyetherpolyole nicht verwendet, insbesondere wenn Cyclopentan als Treibmittel verwendet wird. Andere geeignete Polymerpolyole schlie ßen Polyester ein, die durch Kondensation von geeigneten Anteilen an Glykolen und Polyolen mit höherer Funktionalität mit Dicarbonsäuren und Polycarbonsäuren erhalten wurden. Weitere geeignete Polymerpolyole schließen Hydroxyl-termininierte Polythioether, Polyamide, Polyesteramide, Polycarbonate, Polyacetale, Polyolefine und Polysiloxane ein.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das mit TDA initiierte Polyetherpolyol zusammen mit anderen Polyetherpolyolen und bis zu 20 Gew.-% (basierend auf der Gesamtmenge an Polyolen) an Polyesterpolyolen verwendet. Der Hydroxyl-Wert der Polyol-Mischung liegt im Allgemeinen zwischen 350 und 550 mg KOH/g, stärker bevorzugt zwischen 380 und 430 mg KOH/g.
  • Vorzugsweise wird das mit TDA initiierte Polyetherpolyol zusammen mit anderen mit aromatischem Amin initiierten Polyetherpolyolen verwendet, so daß die Gesamtmenge an mit aromatischem Amin initiierten Polyetherpolyolen zwischen 40 und 100 Gew.-% beträgt, vorzugsweise zwischen 50 und 90 Gew.-%, am stärksten bevorzugt zwischen 60 und 70 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge an Polyolen. Bevorzugte mit aromatischem Amin initiierte Polyetherpolyole, die zusammen mit dem mit TDA initiierten Polyetherpolyol der vorliegenden Erfindung zu verwenden sind, sind mit DADPM initiierte Polyetherpolyole.
  • Bevorzugte nicht mit aromatischem Amin initiierte Polyetherpolyole, die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen mit Sucrose und/oder mit Sorbitol initiierte Polyetherpolyole ein.
  • Geeignete organische Polyisocyanate für die Verwendung bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung schließen irgendwelche von solchen ein, die in der Technik zur Herstellung von Polyurethan- oder Urethan-modifizierten Polyisocya nurat-Hartschäumen bekannt sind, und insbesondere die aromatischen Polyisocyanate, wie Diphenylmethandiisocyanat in Form der 2,4'-, 2,2'- und 4,4'-Isomere und Mischungen davon, die Mischungen von Diphenylmethandiisocyanaten (MDI) und in der Technik als "rohes" oder polymeres MDI (Polymethylenpolyphenylenpolyisocyanate) bekannten Oligomeren davon mit einer Isocyanat-Funktionalität von größer als 2, Toluoldiisocyanat in Form der 2,4- und 2,6-Isomere und Mischungen davon, 1,5-Naphtalindiisocyanat und 1,4-Diisocyanatobenzol. Weitere organische Polyisocyanate, die erwähnt werden können, schließen die aliphatischen Diisocyanate wie Isophorondiisocyanat, 1,6-Diisocyanatohexan und 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan ein.
  • Die Mengen an den umzusetzenden Polyisocyanat-Zusammensetzungen und polyfunktionalen Isocyanat-reaktiven Zusammensetzungen hängen von der Art des herzustellenden Polyurethan- oder Urethan-modifizierten Polyisocyanurat-Hartschaums ab und werden auf einfache Weise durch den Fachmann festgelegt.
  • Zusätzlich zu dem (den) Kohlenwasserstoff-Treibmittel(n) können andere physikalische Treibmittel in einer Mengen von bis zu 20 mol% von der Gesamtmenge an vorliegenden physikalischen Treibmitteln verwendet werden.
  • Geeignete andere physikalische Treibmittel schließen solche ein, die in der Technik bekannt und beschrieben sind, beispielsweise Dialkylether, Alkylalkanoate, aliphatische und cycloaliphatische Fluorkohlenwasserstoffe, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Fluorchlorkohlenstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe und Fluor-enthaltende Ether.
  • Im Allgemeinen werden Wasser oder andere Kohlendioxidentwickelnde Verbindungen zusammen mit den physikalischen Treibmitteln verwendet. Wenn Wasser als chemisches Co-Treib mittel verwendet wird, liegen typische Mengen im Bereich von 0,2 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 3 Gew.-%, basierend auf der Isocyanat-reaktiven Verbindung.
  • Die Gesamtmenge an Treibmittel, die in einem Reaktionssystem zur Herstellung von zellförmigen Polymer-Materialien zu verwenden ist, wird auf einfache Weise durch den Fachmann festgelegt, beträgt aber typischerweise von 2 bis 25 Gew.-%, basierend auf dem gesamten Reaktionssystem.
  • Um die Zellgrößen des Schaums zu vermindern und demzufolge die Wärmeisoliereigenschaften zu verbessern, kann eine unlösliche fluorierte Verbindung bei dem erfindungsgemäßen schaumbildenden Verfahren verwendet werden. Derartige unlösliche fluorierte Verbindungen schließen irgendwelche von solchen ein, die in US 4981879 , US 5034424 , US 4792002 , EP 508649 und WO 95/18176 offenbart sind. Bestimmte dieser unlöslichen fluorierten Verbindungen, die für die Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, können selbst als Treibmittel unter den der schaumbildenden Reaktion zugehörigen Bedingungen wirken, insbesondere wenn ihr Siedepunkt niedriger ist als die exotherme Temperatur, die durch die Reaktionsmischung erreicht wird.
  • Zusätzlich zu dem Polyisocyanat und den polyfunktionalen Isocyanat-reaktiven Zusammensetzungen und dem Treibmittel enthält die schaumbildende Reaktionsmischung gewöhnlicherweise einen oder mehrere Hilfsstoffe oder Zusatzstoffe, die für Formulierungen zur Herstellung von Polyurethan- und Urethan-modifizierten Polyisocyanurat-Hartschäumen üblich sind. Derartige optionale Zusatzstoffe schließen quervernetzende Mittel, beispielsweise Polyole mit niedrigem Molekulargewicht wie Triethanolamin, schaumstabilisierende Mittel oder grenzflächenaktive Stoffe, beispielsweise Siloxan/Oxyalkylen-Copolymere, Urethan-Katalysatoren, beispielsweise Zinnverbindungen wie Zinnoctoat oder Dibutyl zinndilaurat oder tertiäre Amine wie Dimethylcyclohexylamin oder Triethylendiamin, Brandhemmer, beispielsweise halogenierte Alkylphosphate wie Trischlorpropylphosphat, und Füllmaterialien wie Ruß ein.
  • Bei der Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von erfindungsgemäßen Hartschäumen können die bekannten Einstufen-, Prepolymer- oder Semiprepolymer-Techniken zusammen mit herkömmlichen Mischverfahren verwendet werden, und der Hartschaum kann in Form von Blockware, Formteilen, Hohlraumfüllungen, Sprühschaum, Froth-Schaum oder Laminaten mit anderen Materialien wie Hartfaserplatten, Gipsbauplatten, Kunststoffen, Papier oder Metall hergestellt werden.
  • Bei vielen Anwendungen ist es zweckdienlich, die Komponenten für die Polyurethan-Herstellung in vorgemischten Formulierungen, basierend jeweils auf dem primären Polyisocyanat und den Isocyanat-reaktiven Komponenten, bereitzustellen. Insbesondere verwenden viele Reaktionssysteme eine Polyisocyanat-reaktive Zusammensetzung, die die Hauptzusatzstoffe, wie das Treibmittel und den Katalysator, zusätzlich zu der oder den Polyisocyanat-reaktiven Komponente(n) enthält.
  • Deswegen stellt die vorliegende Erfindung ebenfalls eine Polyisocyanat-reaktive Zusammensetzung bereit, die (ein) Kohlenwasserstoff-Treibmittel und ein mit TDA initiiertes Polyetherpolyol wie oben definiert in einer Menge von zwischen 10 und 40 Gew.-% basierend auf der Gesamtmenge an Isocyanat-reaktiven Verbindungen und kein mit aliphatischem Amin initiiertes Polyetherpolyol umfaßt und vorausgesetzt, daß die polyfunktionale Isocyanat-reaktive Zusammensetzung nicht 5 bis 30 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge an Isocyanatreaktiven Komponenten, eines mit Propylenglycol initiierten Polyetherpolyols eines Molekulargewichts von 500 bis 1500 enthält, basierend auf 70 bis 100 Gew.-% 1,2-Propylenoxid und 0 bis 30 Gew.-% Ethylenoxid.
  • Die verschiedenen Gegenstände dieser Erfindung werden durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, aber nicht eingeschränkt.
  • Auf die folgende Formulierung und Reaktionskomponenten wird in den Beispielen bezug genommen:
    • Polyol 1: ein mit Sorbitol initiiertes Polyetherpolyol mit einem OH-Wert von 460 mg KOH/g.
    • Polyol 2: ein mit Sorbitol initiiertes Polyetherpolyol mit einem OH-Wert von 420 mg KOH/g.
    • Polyol 3: ein mit DADPM initiiertes Polyetherpolyol mit einem OH-Wert von 310 mg KOH/g.
    • Polyol 4: ein mit TDA initiiertes Polyetherpolyol mit einem OH-Wert von 350 mg KOH/g.
    • Grenzflächenaktiver Stoff: ein grenzflächenaktiver Silikonstoff.
    • Katalysator: eine Mischung von Amin-Katalysatoren.
    • SUPRASEC DNR: ein Polymer-MDI, erhältlich von Imperial Chemical Industries.
  • SUPRASEC ist eine Marke von Imperial Chemical Industries.
  • Referenz-Beispiel 1
  • Polyurethan-Hartschäume wurden aus den in Tabelle 1 aufgeführten Bestandteilen hergestellt.
  • Die anfängliche thermische Leitfähigkeit bei 10°C (Lambda-Wert) der erhaltenen Schäume wurde gemäß des Standards ASTM C 518 gemessen.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
  • Diese Ergebnisse zeigen, daß durch Zugabe der mit TDA initiierten Polyetherpolyole zu mit n-Pentan/Isopentan-Mischungen geblasenen Polyurethan-Hartschaumsystemen die Wärmeisoliereigenschaften verbessert werden. Tabelle 1
    Referenzschaum Schaum Nr. 1 Schaum Nr. 2 Schaum Nr. 3
    Polyol 1 Gewichtsteile 38,0 38,0 38,0 33,0
    Polyol 2 Gewichtsteile 25,9 15,0
    Polyol 3 Gewichtsteile 27,2 10,0 25,0 25,0
    Polyol 4 Gewichtsteile 30,0 30,0 35,0
    grenzflächenaktiver Stoff Gewichtsteile 2,0 2,0 2,0 2,0
    Katalysator Gewichtsteile 3,6 3,6 3,6 3,6
    Wasser Gewichtsteile 2,0 2,0 2,0 2,0
    Isopentan Gewichtsteile 8,0 8,0 8,0 8,0
    n-Pentan Gewichtsteile 3,0 3,0 3,0 3,0
    SUPRASEC DNR Gewichtsteile 139,2 132,5 137,5 135,9
    Index % 116 116 116 116
    Anfangslambda mW/mK 21,9 21,3 21,3 21,1
  • Referenz-Beispiel 2
  • Polyurethan-Hartschäume wurden aus den in Tabelle 2 aufgeführten Bestandteilen hergestellt.
  • Die anfängliche thermische Leitfähigkeit bei 10°C (Lambda-Wert) der erhaltenen Schäume wurde gemäß des Standards ASTM C 518 gemessen.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
    Referenzschaum Schaum Nr. 4
    Polyolmischung
    Polyol 1 Gewichtsteile 38,0 33,0
    Polyol 2 Gewichtsteile 25,9 25,9
    Polyol 3 Gewichtsteile 27,2
    Polyol 4 Gewichtsteile 32,2
    grenzflächenaktiver Stoff Gewichtsteile 2,0 2,0
    Katalysator Gewichtsteile 3,6 3,6
    Wasser Gewichtsteile 1,8 1,8
    Isopentan Gewichtsteile 9,0 9,0
    n-Pentan Gewichtsteile 4,0 4,0
    SUPRASEC DNR Gewichtsteile 132 132
    Index % 116 116
    Anfangslambda mW/mk 21,9 21,3
  • Die Polyol-Mischung des Referenzschaums, die das Kohlenwasserstoff-Treibmittel, das mit DADPM initiierte Polyetherpolyol und kein mit TDA initiiertes Polyetherpolyol enthält, ist nicht stabil; es findet eine Phasentrennung statt.
  • Durch den Ersatz des mit DADPM initiierten Polyetherpolyols des Referenzschaums durch das mit TDA initiierte Polyetherpolyol (Schaum Nr. 4) wird die Löslichkeit des Kohlenwasserstoff-Treibmittels in der Polyol-Mischung verbessert; die Mischung ist stabil.
  • Beispiel 3
  • Polyol-Mischungen, die aus 95 g basischem Polyol wie in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben, 1 g Amin-Katalysator, 2 g grenzflächenaktivem Silikonstoff und 2 g Wasser bestehen, wurden hergestellt. Cyclopentan wurde zu diesen Polyol-Mischungen zugegeben, bis eine Phasentrennung nachgewiesen wurde. Diese Menge an Cyclopentan wurde als die limitierende Konzentration für die Löslichkeit in der entsprechenden Polyol-Mischung bezeichnet.
  • Die folgenden basischen Polyole wurden verwendet:
    Polyol A, das ein mit DADPM initiiertes Polyetherpolyol mit einem Hydroxyl-Wert von 500 mg KOH/g ist;
    Polyol B, das ein mit o-TDA initiiertes Polyetherpolyol mit einem Hydroxyl-Wert von 350 mg KOH/g ist.
  • Die Löslichkeit (ausgedrückt in Gramm) von Cyclopentan in Polyol-Mischungen, die diese speziellen basischen Polyole enthalten, ist in der nachstehenden Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
    Basisches Polyol Cyclopentan-Löslichkeit
    Polyol A 13
    Polyol B > 30
  • Diese Ergebnisse zeigen, daß die Löslichkeit von Kohlenwasserstoff-Treibmitteln in Polyol-Mischungen verbessert ist, wenn die Mischungen mit TDA initiierte Polyetherpolyole anstelle von mit DADPM initiierten Polyetherpolyolen enthalten.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethan- oder Urethan-modifizierten Polyisocyanurat-Hartschäumen, umfassend den Schritt der Umsetzung einer organischen Polyisocyanat-Zusammensetzung mit einer polyfunktionalen Isocyanat-reaktiven Zusammensetzung in der Gegenwart eines Kohlenwasserstoff-Treibmittels, dadurch gekennzeichnet, dass die polyfunktionale Isocyanat-reaktive Zusammensetzung umfasst ein mit Toluoldiamin initiiertes Polyetherpolyol, erhalten durch Addition von Ethylen- und/oder Propylenoxiden an ortho-Toluoldiamin, enthaltend bis zu 25 Gew.-% an meta-Toluoldiamin, und optional zwischen 5 und 10 Gew.-% der Gesamtmenge an Initiator an anderen Coinitiatoren, in einer Menge von zwischen 10 und 40 Gew.-% basierend auf der Gesamtmenge an Isocyanatreaktiven Komponenten, und dass die polyfunktionale Isocyanat-reaktive Zusammensetzung keine mit aliphatischem Amin initiierten Polyetherpolyole umfasst, und dass die polyfunktionale Isocyanatreaktive Zusammensetzung nicht 5–30 Gew.-% basierend auf der Gesamtmenge an Isocyanat-reaktiven Komponenten, eines mit Propylenglycol initiierten Polyetherpolyols eines Molekulargewichts von 500 bis 1500, basierend auf 70 bis 100 Gew.-% 1,2-Propylenoxid und 0 bis 30 Gew.-% Ethylenoxid enthält.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge an mit Toluoldiamin initiiertem Polyetherpolyol zwischen 10 und 35 Gew.-% ist, basierend auf der Gesamtmenge an Isocyanat-reaktiven Komponenten.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mit Toluoldiamin initiierte Polyetherpolyol einen OH-Wert im Bereich 200 bis 700 mg KOH/g und eine Funktionalität im Bereich 2 bis 8 hat.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kohlenwasserstoff-Treibmittel ein 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltendes Alkan oder Cycloalkan ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Kohlenwasserstoff-Treibmittel Isobutan, Cyclopentan, n-Pentan, Isopentan oder eine Mischung davon ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Treibmittel eine Mischung aus Isopentan und n-Pentan in einem Gewichtsverhältnis von zwischen 3:1 und 1:3 ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hydroxyl-Wert der Isocyanat-reaktiven Zusammensetzung zwischen 350 und 550 mg KOH/g ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gesamtmenge an mit aromatischem Amin initiierten Polyetherpolyolen zwischen 40 und 100 Gew.-% von der Gesamtmenge an Isocyanat-reaktiven Komponenten ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isocyanat-reaktive Zusammensetzung ferner ein mit Diaminodiphenylmethan oder Polymethylenpolyphenylenpolyamin initiiertes Polyetherpolyol umfasst.
  10. Polyurethan- oder Urethan-modifizierte Polyisocyanurat-Hartschäume, hergestellt durch das wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definierte Verfahren.
  11. Polyfunktionale Isocyanat-reaktive Zusammensetzung, umfassend 10 bis 40 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge an Isocyanat-reaktiven Komponenten, von mit Toluoldiamin initiiertem(n) Polyetherpolyol(en), erhalten durch Addition von Ethylen- und/oder Propylenoxiden an ortho-Toluoldiamin, enthaltend bis zu 25 Gew.-% an meta-Toluoldiamin, und optional zwischen 5 und 10 Gew.-% der Gesamtmenge an Initiator an anderen Coinitiatoren, und keine mit aliphatischem Amin initiierten Polyetherpolyole, und nicht enthaltend 5 bis 30 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge an Isocyanat-reaktiven Komponenten, eines mit Propylenglycol initiieren Polyetherpolyols eines Molekulargewichts von 500 bis 1500, basierend auf 70 bis 100 Gew.-% 1,2-Propylenoxid und 0 bis 30 Gew.-% Ethylenoxid.
  12. Zusammensetzung nach Anspruch 11, ferner ein Kohlenwasserstoff-Treibmittel umfassend.
  13. Zusammensetzung nach Anspruch 11 oder 12 mit einem Hydroxyl-Wert von zwischen 350 und 550 mg KOH/g.
  14. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 13 wobei die Menge an mit aromatischem Amin initiierten Polyetherpolyolen zwischen 40 und 100 Gew.-% der Gesamtmenge an Isocyanat-reaktiven Komponenten ist.
  15. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, ein mit Diaminodiphenylmethan oder Polymethylenpolyphenylenpolyamin initiiertes Polyetherpolyol umfassend.
  16. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Kohlenwasserstoff-Treibmittel eine Mischung aus n-Pentan und Isopentan ist.
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