DE69710935T2 - Verfahren zur Synthese von Polyurethanen mit reaktiven Aminkatalysatoren - Google Patents
Verfahren zur Synthese von Polyurethanen mit reaktiven AminkatalysatorenInfo
- Publication number
- DE69710935T2 DE69710935T2 DE69710935T DE69710935T DE69710935T2 DE 69710935 T2 DE69710935 T2 DE 69710935T2 DE 69710935 T DE69710935 T DE 69710935T DE 69710935 T DE69710935 T DE 69710935T DE 69710935 T2 DE69710935 T2 DE 69710935T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- alkyl
- amine
- group
- foam
- nitrogen atom
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 title claims abstract description 34
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 title claims abstract description 20
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 12
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title description 7
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 12
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 claims abstract description 11
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 7
- 125000000278 alkyl amino alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 125000004183 alkoxy alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 55
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 32
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 32
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 6
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 2
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 37
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 20
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- WHNPOQXWAMXPTA-UHFFFAOYSA-N 3-methylbut-2-enamide Chemical compound CC(C)=CC(N)=O WHNPOQXWAMXPTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- IUNMPGNGSSIWFP-UHFFFAOYSA-N dimethylaminopropylamine Chemical compound CN(C)CCCN IUNMPGNGSSIWFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- LKJPYSCBVHEWIU-UHFFFAOYSA-N N-[4-cyano-3-(trifluoromethyl)phenyl]-3-[(4-fluorophenyl)sulfonyl]-2-hydroxy-2-methylpropanamide Chemical compound C=1C=C(C#N)C(C(F)(F)F)=CC=1NC(=O)C(O)(C)CS(=O)(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LKJPYSCBVHEWIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 7
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 7
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 6
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 6
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 5
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 4
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 4
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SJRJJKPEHAURKC-UHFFFAOYSA-N N-Methylmorpholine Chemical compound CN1CCOCC1 SJRJJKPEHAURKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 3
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 3
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N Morpholine Chemical compound C1COCCN1 YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 2
- 229920006311 Urethane elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229920013701 VORANOL™ Polymers 0.000 description 2
- -1 amide compounds Chemical class 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVEXVMARIREFTJ-TXMWGMRISA-N methyl (2r)-3-[(2s,6r,8s,11r)-2-[(e,2r)-4-[(2s,2'r,4r,4as,6r,8ar)-4-hydroxy-2-[(1s,3s)-1-hydroxy-3-[(2s,3r,6s)-3-methyl-1,7-dioxaspiro[5.5]undecan-2-yl]butyl]-3-methylidenespiro[4a,7,8,8a-tetrahydro-4h-pyrano[3,2-b]pyran-6,5'-oxolane]-2'-yl]but-3-en-2-yl] Chemical compound O1[C@H](C[C@@](C)(O)C(=O)OC)CC[C@@H](O)[C@@]21C=C(C)C[C@@H]([C@H](C)\C=C\[C@@H]1O[C@@]3(O[C@H]4[C@H](O)C(=C)[C@@H]([C@@H](O)C[C@H](C)[C@@H]5[C@@H](CC[C@@]6(OCCCC6)O5)C)O[C@@H]4CC3)CC1)O2 BVEXVMARIREFTJ-TXMWGMRISA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229920005906 polyester polyol Polymers 0.000 description 2
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- QLNJFJADRCOGBJ-UHFFFAOYSA-N propionamide Chemical compound CCC(N)=O QLNJFJADRCOGBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQMLIDZJXVVKCW-UHFFFAOYSA-N 2-aminopropanamide Chemical class CC(N)C(N)=O HQMLIDZJXVVKCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000954 2-hydroxyethyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])O[H] 0.000 description 1
- HVCNXQOWACZAFN-UHFFFAOYSA-N 4-ethylmorpholine Chemical compound CCN1CCOCC1 HVCNXQOWACZAFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OPKOKAMJFNKNAS-UHFFFAOYSA-N N-methylethanolamine Chemical compound CNCCO OPKOKAMJFNKNAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical class CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002396 Polyurea Polymers 0.000 description 1
- SORGEQQSQGNZFI-UHFFFAOYSA-N [azido(phenoxy)phosphoryl]oxybenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1OP(=O)(N=[N+]=[N-])OC1=CC=CC=C1 SORGEQQSQGNZFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LNWBFIVSTXCJJG-UHFFFAOYSA-N [diisocyanato(phenyl)methyl]benzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(N=C=O)(N=C=O)C1=CC=CC=C1 LNWBFIVSTXCJJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004103 aminoalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000008280 chlorinated hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000002147 dimethylamino group Chemical group [H]C([H])([H])N(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- XXBDWLFCJWSEKW-UHFFFAOYSA-N dimethylbenzylamine Chemical compound CN(C)CC1=CC=CC=C1 XXBDWLFCJWSEKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004620 low density foam Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002734 metacrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- NHLUVTZJQOJKCC-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylhexadecan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCN(C)C NHLUVTZJQOJKCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- DGTNSSLYPYDJGL-UHFFFAOYSA-N phenyl isocyanate Chemical compound O=C=NC1=CC=CC=C1 DGTNSSLYPYDJGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000000467 secondary amino group Chemical group [H]N([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 1
- FVEFRICMTUKAML-UHFFFAOYSA-M sodium tetradecyl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCC(CC)CCC(CC(C)C)OS([O-])(=O)=O FVEFRICMTUKAML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- RUELTTOHQODFPA-UHFFFAOYSA-N toluene 2,6-diisocyanate Chemical compound CC1=C(N=C=O)C=CC=C1N=C=O RUELTTOHQODFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D295/00—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
- C07D295/04—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms
- C07D295/12—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by singly or doubly bound nitrogen atoms
- C07D295/125—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by singly or doubly bound nitrogen atoms with the ring nitrogen atoms and the substituent nitrogen atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings
- C07D295/13—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by singly or doubly bound nitrogen atoms with the ring nitrogen atoms and the substituent nitrogen atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings to an acyclic saturated chain
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C237/00—Carboxylic acid amides, the carbon skeleton of the acid part being further substituted by amino groups
- C07C237/02—Carboxylic acid amides, the carbon skeleton of the acid part being further substituted by amino groups having the carbon atoms of the carboxamide groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton
- C07C237/04—Carboxylic acid amides, the carbon skeleton of the acid part being further substituted by amino groups having the carbon atoms of the carboxamide groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated
- C07C237/10—Carboxylic acid amides, the carbon skeleton of the acid part being further substituted by amino groups having the carbon atoms of the carboxamide groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated having the nitrogen atom of at least one of the carboxamide groups bound to an acyclic carbon atom of a hydrocarbon radical substituted by nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/08—Processes
- C08G18/16—Catalysts
- C08G18/18—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
- C08G18/1841—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof having carbonyl groups which may be linked to one or more nitrogen or oxygen atoms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
- In der Polyurethanindustrie sind bestimmte, im U.S. Patent Nr. 4 011 223 A beschriebene, Aminkatalysatoren bekannt, wie Propanamid, N,N-Dimethyl-3-[dimethylamino] (DDPA, Struktur 1), welcher der einfachste einer Reihe von Katalysatoren ist, die keine reaktiven funktionellen Gruppen besitzen.
- Ein ähnliches nicht-reaktives Analogon, das als Polyurethankatalysator für nützlich befunden wurde, ist das im U.S. Patent 4 049 591 A beschriebene Propanamid, 3-[Bis-(3- [dimethylaminopropyl)amino-N,N-dimethyl].
- Darüber hinaus sind eine Reihe Hydroxylgruppen und primäre/sekundäre Amine enthaltende Polyurethankatalysatoren bekannt, wir im Artikel "Factors Affeeting the Discoloration of Vinyl That Has Been Molded Against Urethane Foam", von R. L. Zimmerman und T. L. Austin, Poyurethane World Congress 1987, 29. Sept. - 2. Okt., S. 693-697, 1987, beschrieben. Alle diese Katalysatoren weisen jedoch Mängel auf, im Falle der Hydroxyl-substituieten bezüglich der Aktivität, oder wie im unsubstituierten Fall, bezüglich der Flüchtigkeit.
- Das U.S. Patent 4 384 950 A beschreibt die Verwendung einer substituierten Form von DDPA als emulsionsbrechendes Mittel zum Brechen von Öl-in-Wasser Emulsionen bei der Bitumengewinnung aus Teersand. Diese Quelle beschreibt jedoch nicht die Verwendung dieser Verbindung als Katalysator für Polyurethansysteme. Die zur Herstellung der substituierten Verbindung verwendete Reaktion beinhaltet die Addition/Kondensation von Methacryl- oder Acrylsäure mit Dimethylaminoproylamin. Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung sind in den U.S. Patenten 4 256 665 A und 4 259 259 offen gelegt.
- Die vorliegende Erfindung stellt Amin/Amid-Katalysatoren zur Verwendung bei der Katalyse der Polyurethanbildung bereit. Die Amin/Amid-Katalysatoren weisen im fertigen Polyurethan eine geringe Flüchtigkeit (d. h. geringe Dunstbildung) auf und besitzen eine mindestens so gute Reaktivität wie die meisten reaktionsfähigen Verbindungen im System [vergl. Priester, R. D. Jr., R. D. Pefley und R, B. Turner, "High Resiliency Polyurea Foam - An Improved Flexible Foam Matrix, Jounal of Cellular Plastics, 30(2) 1994, S. 147]. Diese Verbindungen sind tertiäre Amin/Amide, die ähnliche Grundstrukturen aufweisen, wie DDPA, die aber sekundäre Aminogruppen zur Verankerung in der Polymermatrix enthalten. Wider Erwarten besitzen diese hochreaktiven Verbindungen eine katalytische Wirkung, die der des vollständig unsubstituierten Katalysators DDPA sehr nahe kommt.
- Die Struktur der erfindungsgemäßen tertiären Amin/Amide ist:
- Darin ist Q C&sub2;H2z+1 oder (CH&sub2;)nN(R³)kZ und T eine zweiwertige zyklische Gruppe, was eine Gruppe bedeutet, die an beiden Enden an das Stickstoffatom gebunden ist, um eine zyklische Gruppe zu bilden, oder dass T eine einwertige Alkyl-, Aminoalkyl- oder Alkylaminoalkylgruppe, k = 0 oder 1 ist, wobei, wenn T eine einwertige Gruppe ist, k = 1 ist, und wenn T eine zweiwertige Gruppe ist, k = 0 ist; R² = H oder CzH2z+1; jedes vorhandene R³ = CzH2z+1; R&sup4; = H; R&sup5; = H oder CH&sub3;; n = 2 oder 6; jedes vorhandene z = 1 bis 4 ist. "n" ist vorzugsweise 2 oder 3 und z vorzugsweise 1. T kann, wenn es einwertig ist, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sein, die eine oder mehrer Aminogruppen trägt (z. B. Amino-C&sub1;-C&sub4;-alkyl) oder enthält (z. B. Mono- oder Di-C&sub1;-C&sub4;-alkylamino- C&sub1;-C&sub4;-alkyl). Ist T zweiwertig, kann es eine Alkyl-, eine Amino-substituierte Alkyl-, eine Alkaminoalkyl- oder Alkoxyalkylgrupppe sein, die mit dem Stickstoffatom, wie in Struktur (2) dargestellt, bei der T Bestandteil einer zyklischen Struktur ist, welche sowohl bis zu 6 Ringkohlenstoffatome als auch, wie in der Struktur (2) dargestellt, ein Stickstoffatom, und gegebenenfalls ein zweites Stickstoffatom oder ein Sauerstoffatom im Ring enthält, wie z. B. Morpholin, Piperazin. Die zyklischen Strukturen können Substitutionen mit C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppen im Ring einschließen.
- Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zur Polyurethanbildung bereit, indem es die Polyol- und Polyisocyanatreaktanten in Anwesenheit einer wirksamen Menge einer oder mehr als einer Verbindung der Formel (2) vereinigt, welche die Reaktion der Reaktanten katalysiert.
- Ein bevorzugter Gegenstand der erfindungsgemäßen Amin/Amide entspricht der Struktur (2A):
- oder noch genauer (2B):
- worin R1 = (R³)&sub2;N(CH&sub2;)n oder CzH2z+1, R², R³, R&sup4;, R&sup5;, T, k, n und z die vorstehende Bedeutung haben. "n" ist vorzugsweise 2 oder 3 und z ist vorzugsweise 1. Jedes R³ kann gleich oder verschieden sein, ebenso jeder Wert von n und z. Eine speziell bevorzugte Reihe von Strukturen von 1A und 2B ist jene, bei der R¹ CzH2z+1 ist. Speziell bevorzugte Verbindungen sind:
- Ein Beispiel für eine derartige endständige zyklische Struktur ist:
- Diese Verbindungen können in auf dem Fachgebiet bekannter Weise zur Herstellung von Amin/Amiden hergestellt werden. Im Allgemeinen werden die Katalysatoren durch direkte Umsetzung von Dimethylaminopropylamin (DMAPA) oder ähnlichen Aminen mit Methylacrylat (MA), Dimethylacrylamid (DMAA) oder ähnlichen ungesättigten Materialien hergestellt. Diese Reaktionsprodukte bestehen im Wesentlichen aus dem erfindungsgemäßen Aminopropanamiden und enthaken geringe Mengen von nicht umgesetzten Ausgangsstoffen und anderen Additionsverbindungen, wie:
- Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit der Struktur 4 sind speziell in den U.S. Patenten Nr. 4 256 665 A und 4 259 259 A offen gelegt.
- Diese Amin/Amid-Katalysatoren werden zur Katalyse der Polyurethanbildungsreaktion verwendet, d. h. um die Isocyanat/Wasser- und/oder Isocyanat/Alkohol-Reaktion zu katalysieren. Die Polyurethane können hart, flexible Platten, Polyester-Prepregs, geformte mikrozellulare Elastomere oder andere, auf dem Fachgebiet bekannte Arten von Schäumen sein. Das erfindungsgemäße Amin/Amid kann in Amin-Halbzeugen verwendet werden, d. h. in Gemischen mit anderen Aminkatalysatoren, oberflächenaktiven Mitteln, oder anderen auf dem Fachgebiet bekannten Additiven oder Polyurethanverbindungen.
- Schaumformulierungen, in denen die erfindungsgemäßen Verbindungen als Katalysatoren verwendet werden können, umfassen üblicherweise (a) ein Polyetherpolyol mit durchschnittlich mehr als zwei Hydroxylgruppen im Molekül; (b) ein organisches Polyisocyanat; (c) wenigstens einen Katalysator zur Herstellung von Polyurethanharzschaum; (d) Wasser; (c) ein oberflächenaktives Mittel, vorzugsweise eines der für diesen Zweck auf diesem Gebiet bekannten Silicon/Polyether-Copolymeren und (f) ein Inertgas.
- Die Polyole besitzen im Durchschnitt eine wenigstens etwas über 2, und typischerweise zwischen 2,1 und 3,5 liegende Zahl von Hydroxylgruppen im Molekül. Im Allgemeinen sollte das Polyol ein Äquivalentgewicht von 400 bis 1500 oder sogar von 400 bis 3000 g/Äquivalet und einen Ethylenoxidgehalt von weniger als 20% besitzen. Nützliche Polyole schließen Polyetherpolyole, wie Alkylenoxidaddukte von Polyhydroxyalkanen; Alkylenoxidaddukte von nicht-reduzierenden Zuckern und Zuckerderivaten; Alkylenoxide von Polyphenolen; und Alkylenoxidaddukte von Polyaminen und Polyhydroxyaminen ein, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die Alkylenoxide beruhen vorzugsweise auf Ethylenoxid oder Propylenoxid.
- Die organischen Polyisocyanate enthalten wenigstens zwei Isocyanatgruppen, z. B. Toluylendiisocyanat (TDI) und der Schaumindex beträgt typischerweise 60 bis 130.
- Wasser liegt üblicherweise in einer Größenordnung von 1 bis 12 php (Gewichtsteile pro hundert Teile Polyol) vor.
- Dem Polyurethanschaum können andere Additive zugesetzt werden, um ihm spezielle Eigenschaften zu verleihen, einschließlich Farbstoffe, flammhemmende Mittel und GEOLITE® Additive zur Schaumregulierung (erhältlich von der Organo Silicon Group der Witco Corporation, Greenwich, CT). Das Inertgas ist ein solches, das bei erhöhtem Druck in der Schaumformulierung löslich ist, aber bei Atmosphärendruck aus der Lösung austritt (d. h. treibt). Ein derartiges Gas ist zum Beispiel CO&sub2;; es können aber auch Stickstoff. Luft oder andere übliche Gase, einschließlich Kohlenwasserstoffgase, wie Methan und Ethan verwendet werden. Das Inertgas kann auch eine flüchtige organische Verbindung umfassen, wie ein Pentanisomeres oder einen Chlorkohlenwasserstoff der oberhalb der Umgebungstemperatur siedet und außerdem bei Umgebungstemperatur einen genügend hohen Dampfdruck besitzt, so dass sein Dampf einen wesentlichen Bestandteil des Gases in den Zellen des Schaums ausmacht.
- Die oberflächenaktiven Siliconpolymeren sollten in der Lage sein die Bildung eines stabilen Schaums zu unterstützen und in einer Menge vorliegen, die den Polyurethanschaum wirksam stabilisiert, d. h. in einer Menge, die im Allgemeinen 0,05 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Reaktionsgemisch, beträgt.
- Der Schaum wird hergestellt, indem die Inhaltsstoffe (das sind die Bestandteile (a) bis (f)), so miteinander gemischt werden, dass das während der Reaktion als Nebenprodukt entwickelte Gas das Polyurethan schäumt. Der Schaum kann auch durch Injektion von Inertgas erzeugt werden, wobei die Reaktanten unter hohen Druck gesetzt werden (d. h. mindestens unter Atmosphärendruck), so dass das Inertgas im Reaktionsgemisch gelöst wird. Anschließend wird das Gemisch durch den Abbau des Drucks entspannt, was das Gas veranlasst an den Kondensationskeimen im Schaumsystem Gasblasen zu bilden und auf diese Weise als Treibmittel zu wirken. Dies liefert einen Schaum mit niedriger Dichte. Bezüglich einer vollständigeren Beschreibung dieses Verfahrens und der dafür erforderlichen Ausrüstung vergl. die Europäische Patentanmeldung Nr. 0 645 226 A2.
- Die erfindungsgemäßen Verbindungen können auch für andere Polyurethane als für Schäume verwendet werden, wie bei der Bildung von Polyurethanelastomeren. In solchen Polyurethanen wird das Wasser oft durch Kettenverlängerungsmittel in Form niedermolekularer (< 400), aktive Wasserstoffatome enthaltende Verbindungen mit wenigstens zwei reaktiven Gruppen, ersetzt. Beispiele hierfür sind 1,4-Butandiol, Ethylenglykol, Diethylenglykol und Ethylendiamin.
- Die Bedingungen und Formulierungen bei solchen Umsetzungen sind auf dem Fachgebiet bekannt, z. B. "Polyurethane Handbook" 2nd ed., Gunter Ortel, ed., Hanser Publishers, Cincinati, 1994. Im Allgemeinen werden die Katalysatoren in einer katalytisch wirksamen Menge verwendet, d. h. in einer Menge, welche die Reaktion der Polyurethanbildung wirksam katalysiert. Im Allgemeinen beträgt diese wirksame Menge 0,02-5,0 Teile pro hundert Teile Polyol im Reaktionsgemisch. Bei einem geformten flexibeln Schaum, wie er in den nachstehenden Beispielen beschrieben wird, liefern diese Katalysatoren Creme- und Steigzeiten die geringfügig schneller sind als die von DDPA, und die Belastbarkeit (ILD) und die Aushärteeigenschaften der Schäume sind mindestens so gut wie bei DDPA:
- php Teile Produkt pro 100 Teile Polyol in der Formulierung
- Polyol 1: Ethylenoxid/Propylenoxid-Polyether von ARCO Chemical als ARCOL Polyol E-656 vertrieben.
- Polyol 2: Ethylenoxid/Propylenoxid-Polyether von ARCO Chemical als ARCOL Polyol E-688 vertrieben.
- Polyol 3: Propylenoxidpolyether von Dow Chemical als VORANOL 490 vertrieben.
- Polyol 4: Propylenoxidpolyether von Dow Chemical als VORANOL 800 vertrieben.
- Polyol 5: Polyesterpolyol von Stepan Chemical als PS-3152 vertrieben.
- Polyol 6: Polyesterpolyol von Witco als FOMREZ 53 vertrieben.
- Silicon 1: Siliconentschäumer von Witco als NIAX surfactant L-3001 vertrieben.
- Silicon 2: Siliconentschäumer von Witco als NIAX surfactant Y-10829 vertrieben.
- Silicon 3: Sililconentschäumer von Witco als NIAX surfactant L-6900 vertrieben
- Silicon 4: Sililconentschäumer von Witco als L-532 im Handel vertrieben.
- Detergens 1: Organisches oberflächenaktives Mittel von Union Carbide Corp. als NP-9 vertrieben.
- Katalysator 1: Aminkatalysator von Witco als NIAX catalyst A-1 vertrieben.
- Katalysator 2: Aminkatalysator von Witco als NIAX catalyst A-33 vertrieben.
- Katalysator 3: Aminkatalysator von Witco als NIAX catalyst A-99 vertrieben.
- Isocyanat 1: Diphenylmethylendiisocyanat(MDI)-Variante von Dow Chemical als ISONATE 143-L vertrieben
- Isocyanat 2: Im Handel erhältliches Standardgemisch aus 80% 2,4- und 20% 2,6- Toluylendiisocyanat.
- Isocyanat 3: MDI-Variante von Dow Chemical als PAPI 27 im Handel vertrieben.
- IFD: Schaumbelastungswerte, bestimmt nach ASTM D-3574 Versuch B1.
- Allgemeine Synthese: Unkatalysierte Reaktion bestimmter, tertiäre Amine enthaltender, primärer Amine mit Acrylaten und Methacrylaten.
- Die Synthese der folgenden tertiären Amin/Amide erfolgte in einen 500 ml Vierhalsrundkolben. Der Kolben war mit einem Tropftrichter mit Druckausgleich, einem mechanischen Rührer, einer Stickstoffspülung, einem Thermometer und einem Heizmantel ausgerüstet. Es wurde entweder ein Mol DMAA und ein Mol des betreffenden Amins oder ein Mol MA und zwei Mol Amin verwendet im Fall eines primären Amin, wurde dieses in den Kolben und DMAA oder MA in den Tropftrichter eingewogen. War das Amin kein primäres Amin, war die Reihenfolge umgekehrt (d. h. das Amin wurde in den Tropftrichter gegeben und DMAA oder MA in den Kolben). Die besonderen Einzelheiten der Reaktion sind nachstehend in groben Zügen dargestellt.
- Propanamid, 3-[3-Dimethylaminopropyl]amino-N,N-dimethyl: 1 Mol DMAPA (Dimethylaminopropylamin. 102,21 g) wurde in den Kolben eingewogen. Das System wurde einige Minuten mit Stickstoff gespült. Dem Kolben wurde unter Rühren und Kontrolle der Temperatur DMAA (6 ml/min) zugegeben. Die Anfangstemperatur betrug 24ºC und änderte sich während der Zugabe nicht. Nachdem die DMAA-Zugabe beendet war, wurde der Kolben auf 120ºC auggeheizt und unter Rühren zwei Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Eine Verbindung der vorstehende Struktur Nr. 3 wurde mit 90% Ausbeute erhalten.
- Propanamid. 3-[3-Dimethylaminopropyl]amino-N-[3-dimethylaminopropyl]: Die Synthese der MA/DMAPA-Version des Amins erfolgte nach vorstehendem Verfahren unter Verwendung von 2 Mol DMAPA (204,42 g) und 1 Mol MA (86,10 g). Während der MA-Zugabe stieg die Temperatur von anfänglich 24ºC auf eine Endtemperatur von 75ºC. Die Temperatur wurde 2 Std. auf 75ºC gehalten. Das Methanol wurde anschließend mit einem Rotationsverdampfer im Verlauf von 4 Std. bei 70ºC, 5 mm Hg abgezogen. Eine Verbindung der vorstehenden Struktur Nr. 4 wurde mit 92% Ausbeute erhalten.
- Propanamid, 3-[3-Dimethylaminopropyl]amino-N[3-dimethylamionopropyl]-2-methyl: Die Synthese der Methylmethacrylat (MMA)/DMAPA-Version des Amins erfolgte nach vorstehend aufgeführten Verfahren unter Verwendung von 2 Mol DMAPA (204,42 g) und 1 Mol MMA (86,10 g). Während der MMA-Zugabe änderte sich die Temperatur gegenüber der Anfangstemperatur von 24ºC nicht. Die Temperatur wurde für insgesamt 24 Stunden auf 120ºC erhöht. Das Methanol wurde anschließend mit einem Rotationsverdampfer im Verlauf von 4 Stunden bei 70ºC, 5 mm Hg abgezogen. Eine Verbindung der nachstehend aufgeführten Struktur wurde mit ungefähr 80% Ausbeute erhalten:
- Propanamid, 3-[Dimethyl]amino-N,N-dimethyl wurde ausgehend von DMAA (1 Mol), das einem Reaktor unter Rühren und Stickstoffspülung zugegeben wurde, hergestellt. Dimethylamin (1 Mol) wurde mit einer solchen Geschwindigkeit zugegeben, dass die Temperatur im Reaktor bei < 35ºC blieb. Danach wurde die Temperatur während weiterer 5 Stunden auf 60ºC angehoben. Nach Abkühlung auf 25ºC war die Reaktion vollständig abgelaufen und das Produkt wurde analysiert.. die Analyse bestätigte die angenommene Struktur von DDPA bei 99% Umwandlung. Auf ähnliche Weise wurde Propanamid, 3-[3-Methyl-3-hydroxyethyl]-amino-N,N-dimethyl (9)
- aus DMAA und MEOA (N-Methylethanolamin) hergestellt.
- Zusätzlich wurde Propanamid. 3-[Bis-(2-hydroxyethyl)amino]-N,N-dimethyl (10)
- aus DMAA und DEOA (Diethanolamin) hergestellt
- Propanamid, 3-[3-Methyl-3-hydroxyethyl]amino-N-methyl-hydroxyethyl (11) wurde
- aus MA und MEOA und DEOA hergestellt.
- Propanamid, 3-[Bis(2-hydroxyethyl)amino-N,N-[bis(2-hydroxyethyl)] (12)
- wurde aus MA und DEOA hergestellt.
- Jeder der reaktionsfähigen DDPA-Katalysatoren wurden bezüglich seines Schaumbildungs- und Gelbildungsvermögens in Vergleich zu DDPA untersucht. Zur Ermittlung des Schäumvermögens wurde ein einfaches System aus 97,22 php (0,049 Äquiv.,) Polyol 1, 1,79 php (0,195 Äquiv.) Wasser, 1 php. Detergens 1 und Isocyanat 1 bei einem Schaumindex von 103 verwendet. Insgesamt 50 g eines Polyol-/Wasser-/Deiergens-Premix wurde in einem beschichteten etwa einen halben Liter ("pint", 470 ml)) fassenden Papierbecher gegeben. Die Katalysatoren wurden untersucht, indem dieses Gemisch mit 0,25 g (0,5 php) oder 0,5 g (1,0 php) versetzt wurde. Isocyanat wurde zugegeben und das Gemisch mit einem Druckrührer 5 sec gerührt. Die Schaumeigenschaften wurden durch Messung der Steig- und Anspringzeiten im Vergleich zu DDPA gemessen. Die Werte sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1: Beispiele wassergetriebener Schäume
- a) Die Behältersteigzeit gibt die Zeit (Sekunden) an, bis zu welcher der steigende Schaum den Behälterrand erreicht.
- b) Der Krel DDPA-Wert gibt die relative Aktivität des Katalysator an und wurde durch Teilung der Behältersteigzeit des Amin-Amids durch die Behältersteigzeit von DDPA bei einem gegebenen Gehalt ermittelt, Für Versuch 3; 157 sec/168 sec = 0,93 = Krel DDPA bei 0,5 php.
- c) Die Blähzeit gibt die Zeit an (Sekunden), bei der aus dem Schaum sichtbar Gase entweichen.
- Tabelle 1 veranschaulicht diesen Vergleich bei einfachen wassergetriebnen Urethanschaumformulierungen. Die einzelnen Katalysatoren wurden bei Gehalten von 0,5 und 1,0 php untersucht und die Steig- und Anspringzeiten aufgezeichnet. Die Prüflinge zerfallen eindeutig in zwei Gruppen, solche deren Aktivitäten ziemlich nahe bei derjenigen der Kontrollprobe DDPA liegen (Versuch 2-6) und solche, die eine beträchtlich geringere Aktivität besitzen (Versuch 7-14). Die Schäume aus den Versuchen 3-6 enthalten die vorstehend angegebenen bevorzugten Katalysatoren (Strukturen 3 und 4), während die Versuche 7-14 mit den weniger wirksamen, hydroxylhaltigen Prüflingen (Strukturen 9-12) katalysiert worden waren. Der Unterschied in der Gesamtleistung ist beträchtlich und legt eine einzigartiges katalytisches Verhalten der bevorzugten Strukturen nahe.
- Ein ähnlicher Versuch wurde zur Untersuchung der Geliereigenschaften der reaktionsfähigen DPPA-Katalysatoren im Vergleich zu DDPA verwendet. Die Harzabmischung bestand aus 99 php (0,047 Äquiv.) Polyol 1 und 6 php (0,193 Äquiv.) Ethylenglykol. Isocyanat 1 wurde mit Schaumindex 103 verwendet. Insgesamt 100 g Harzabmischung wurden in einem beschichteten. etwa einen halben Liter fassenden Papierbecher vorgelegt. Das Isocyanat wurde von Hand eingerührt. Die Katalysatoren wurden bei einer Konzentration von 3 php untersucht. Das Gelierverhalten wurde im Vergleich zu DDPA durch Messung der Gelzeit (Zeitpunkt bei dem das Gemisch zu viskos wird, um noch von Hand gerührt zu werden) und die klebfreie Zeit untersucht. Die Werte sind in Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2: Urethanelastomer-Beispiele
- a) Alle Katalysatoren wurden bei 3,0 Tl. untersucht. Aminäquivalente beziehen sich nur auf Den verwendeten Gehalt an tertiärem Amin (Q) von 3,0 Teilen
- b) Die Gelzeit gibt die Zeit an, bei der das Gemisch zu viskos ist, um vom Hand gerührt zu werden.
- c) der Kre/DDPA-Wert gibt relative Aktivität des entsprechenden Katalysator im Vergleich zu DDPA an (Gelzeit des interessierenden Amin-Amids/Gelzeit von DDPA).
- d) Die klebfreie Zeit gibt die Zeit an, bei der das Gemisch handtrocken ist.
- Die Versuche 2 und 3 bestätigen, dass die Aktivitäten der Strukturen 3 und 4 ziemlich nahe an der von DDPA liegen., während alle anderen Prüflinge sehr viel langsamer sind. Der beträchtliche Unterschied bei diesem Elastomersystem bestätigt das einzigartige katalytische Verhalten dieser Verbindungen und den breiten Anwendungsspielraum.
- Die Katalysatoren wurden anschließend anhand einer geformten flexiblen Schaumformulierung untersucht. Die Kontrollformulierung enthielt 80 php Poylol 1, 2,20 php Polyol 2, 1,2 php Silicon 2, 1,5 php DBOA, 3,56 php Wasser, 0,23 php Katalysator 2, 0,14 php Katalysator 1, und 0,25 "DDPA-Premix" (vergl. Tabelle 3). Es wurde Isocyanat 2 bei einem Index von 100 verwendet. Der reaktionsfähige DDPA-Katalysator wurde genau wie der "DDPA-Premix" abgemischt, wobei das DDPA durch jeden der zu prüfenden Katalysatoren ersetzt wurde. Die neuen Abmischungen wurden an Stelle des "DDPA-Premix" zu gleichen Teilen in der Formulierung verwendet. Das Gemisch wurde 55 sec lang gemischt (Druckrührer), das Isocyanat zugegeben und nach der Isocyanatzugabe nochmals 5 sec gemischt. Die Schäume wurden in einer Aluminiumform mit 1,6 mm Luftlöchern hergestellt. Die Formtemperatur betrug 150ºF (Warmwasserheizung) bei einer Entformzeit von 3,5 Minuten. Die hergestellten Schäume wurden durch Messung der Schäum- und Austrittszeiten, der 50% oder 75% ILD-Werte und das Ansprechen auf die Härtung verglichen. Die Werte sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3: Katalysatorvergleich anhand eines geformten flexiblen Schaums
- a) Austrittszeit = Zeit, bei der in den Luftlüchern erstmals Schaum sichtbar wird.
- b) ILD = Belastungsgrenze (Identation Load Deflection)
- c) Amin/Amid-Katalysator, 33,5% TERGITOL 15-S-7 Detergens (Union Carbide Corp.) 66,5%
- d) nm = nicht bestimmt
- e) sl set = Reaktion zu langsam
- Die Leistung der bevorzugten Katalysatoren geben die Versuche 2-5 wieder. Diese Katalysatoren lieferten geringfügig schnellere Schäum- und Austrittszeiten als diejenigen der DDPA Kontrollprobe, und die Belastungseigenschaften (ILD) und Härtungseigenschaften der Schäume waren mindestens so gut wie die der Kontrollprobe. Dies ist ein zusätzlicher Beweis dafür, dass die typische katalytische Wirkung dieser tertiären Amin/Amid-Verbindungen derjenigen von DDPA sehr nahe kommt. Die Leistung der hydroxylhaltigen Prüflinge zeigen die Versuche 6-13. Wegen ihrer Ähnlichkeit mit DDPA neigen sie zu etwas längeren Austrittszeiten (d. h. reagieren langsamer) und einer niedrigeren Belastbarkeit.
- Die Struktur 4 (0,315 g, 0,00265 mol) wurde in einen kleineren Reaktor eingebracht, gefolgt von Phenylisocyanat (0,684 g, 0,00265 mol). Beim Mischen trat sofort eine beträchtliche Wärmeentwicklung und eine merkliche Viskositätszunahme des Gemisches auf, was auf eine schnelle Reaktion hinweist. Nach etwa 3 Minuten wurde dem Gemisch eine Probe entnommen, die bestätigte, dass das gesamte Isocyanat verbraucht worden war. Dieses Ergebnis bestätigt, dass diese Verbindungen bereitwillig mit Isocyanat reagieren und stützt die Auffassung, wonach sie den Schaum durchdringend reagieren und nicht flüchtig sind.
- Die Katalysatoren wurden anhand einer Hartschaumformulierung untersucht, die 60 php Polyol 3, 15 php Polyol 4, 25 php Silicon 3, 1,0 php Wasser, 36 php Treibmittel HCFC-114b enthielt. Isocyanat 3 wurde bei einem Index von 120 verwendet. Die Struktur 4 wurde als Katalysator für die Prüfung verwendet. Alle Komponenten, außer Isocyanat, wurden in einem 470 ml fassenden, beschichteten Papierbecher vorgemischt. Diese Mischung wurde 10 sec gemischt (Druckrührer), das Isocyanat zugegeben und weitere 3 sec gemischt. Das Gemisch wurde dann in einen beschichteten Papierbecher übergeführt und die Zeiten bis zum Schäumen, Fadenziehen, Gelieren und die maximale Steigzeit gemessen. Die in Tabelle 4 wiedergegebenen Werte zeigen, dass der erfindungsgemäße Katalysator 4 einen guten Hartschaum lieferte. Tabelle 4: Katalysatoruntersuchung anhand von Hartschaum
- Die Struktur 4 wurde anhand einer Polyesterschaum-Formulierung untersucht. Es wurden 2 Schäume hergestellt: Eine Kontrollprobe und ein Schaum, bei dem das DDPA bei gleichen Aminäquivalenten durch die Struktur 4 ersetzt wurde. Die Formulierungen sind in der nachstehenden Tabelle 4 aufgeführt. Das TDI wurde dem Polyol zugesetzt und das Gemisch von Hand gemischt, bis es klar war. Das Polyol/TDI-Gemisch wurde dann mit 1000 upm 8 sec lang gemischt. Der Wasser/Amin/Detergens-Premix wurde mit einer Spritze zugegeben und weitere 7 sec. gemischt. Das Gemisch wurde dann sofort in eine Pappschachtel (20 · 20 · 20 em) gegossen und die Schaum- und Steigzeiten wurden zusammen mit dem Steigprofil aufgezeichnet. Die Cremezeiten des Kontrollschaums und des Versuchsschaums betrugen jeweils 13 sec. die Steigzeiten der beiden Schäume betrugen 119 bzw. 121 sec. Es konnten bei beiden Schäumen keine Unterscheide beobachtet werden. Tabelle 5: Katalysatoruntersuchung anhand einer Polyesterschaum-Formulierung
- An einer Reihe von Polyesterschäumen wurden außerdem unter Verwendung folgender Katalysatoren Untersuchungen über die Flüchtigkeit durchgeführt: N-Ethylmorpholin, N- Methylmorpholin, N,N-Dimethylbenzylamin, n-Hexadecyldimethylamin und Struktur 4. Es wurden folgende Formulierungen verwendet: Polyol 6, Wasser, Silicon 4, Detergens 1, Isocyanat 2 bei einem Index von 103. Die einzelnen Katalysatoren wurden in einer Konzentration verwendet, die erforderlich ist, um eine Steigzeit von 41 sec. zu erzielen. Das Polyol wurde in einen 90 g fassenden Papierbecher eingewogen. Das TDI wurde dem Polyol zugesetzt und das Gemisch von Hand gemischt bis es klar war. Das Polyol/TDI-Gemisch wurde anschließend bei 1000 upm 8 sec. gemischt. Der Wasser/Amin/Detergens-Premix wurde mittels einer Spritze zugegeben und weitere 7 sec. gemischt. Das Gemisch wurde dann sofort in einen Papierbecher gegossen und die Steigzeiten bis zum Erreichen der Becherhöhe aufgezeichnet.
- Anschließend wurden von jedem Schaum Proben von etwa 0,2 g aus der Mitte der Schaumprobe entnommen, indem sie 2 "inch" über dem Boden hausgeschnitten wurden. Die Proben wurden in Glasampullen gegeben, versiegelt und auf einer DB-1 (30 m · 0,32 mm) Säule unter Verwendung eines mit einem automatischen Probensammler HS-40 von Perkin Elmer ausgerüsteten Varian 33769 Gaschromatograph analysiert. Die Ergebnisse sind nachstehend wiedergegeben. Tabelle 6: Flüchtigkeitswerte
- a) Erforderliche php zur Erzielung einer Bechersteigzeit von 41 sec.
- b) Unter der Nachweisgrenze (< 1.000.000).
- Die vorstehenden Daten bestätigen, dass die Struktur 4 keine nachweisbare Flüchtigkeit besitzt. Wir gehen daher davon aus, dass die Struktur 4 in Schaumanwendungen nicht flüchtig sein würde.
Claims (11)
1. Verfahren zur Bildung von Polyurethan, umfassend die Umsetzung einer Polyolkomponente
und einer Isocyanatkomponente in Anwesenheit einer wirksamen Menge eines Katalysators und in
Anwesenheit einer wirksamen Menge eines Amin/Amids der Struktur I:
worin
Q C&sub2;Hz+1 oder (CH&sub2;)nN(R³)kT bedeutet;
T eine einwertige C&sub1;-C&sub4;-Alkyl-, Amino-C&sub1;-C&sub4;-alkyl-, Mono-C&sub1;-C&sub4;-alklyamino-C&sub1;-C&sub4;-alkyl- oder Di-
C&sub1;-C&sub4;-alkylamino-C&sub1;-C&sub4;-alkylgruppe ist; oder T eine zweiwertige Alkyl-, Amin-substituierte Alkyl-,
Alkylaminoalkyl- oder Alkoxygruppe ist, die mit dem in der Struktur (I) dargestellten
Stickstoffatom, an das T gebunden ist, eine Ringstruktur bildet, die sowohl bis zu 6
Ringkohlenstoffatome als auch das in Struktur (I) dargestellte Stickstoffatom umfasst, wobei die
Ringstruktur mit C&sub1;- bis C&sub4;-Alkylgruppen substituiert sein kann;
k = 0 oder 1 ist, wobei k = 1 ist, wenn T eine einwertige Gruppe, und k = 0 ist wenn T eine
zweiwertige Gruppe ist;
R² = H oder CzH2z+1; jedes vorhandene R³ = CzH2z+1; R&sup4; = H; R&sup5; = H oder CH&sub3;; n = 2 bis 6; und
jedes vorhandene z = 1 bis 4 ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei n gleich 2 bis 3 und z gleich 1 ist
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Q = R¹ = CzCH2z+1 ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei R¹ Methyl ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei R³ Methyl ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei R&sup5; Wasserstoff ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Amin/Amid die Struktur
besitzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei T ausgewählt ist aus einer Alkylgruppe
mit einem bis vier Kohlenstoffatomen, die Amine tragen oder enthalten, oder einem Alkyl,
Aminsubstituierten Alkyl, Alkylaminoalkyl oder Alkoxyalkyl, die mit dem in der Formel von Anspruch 1
dargestellten Stickstoffatom, an das T gebunden ist, eine Ringstruktur bildet, die sowohl bis zu 6
Ringkohlenstoffatome als auch das in der Struktur dargestellte Stickstoffatom und gegebenenfalls ein
zweites Stickstoffatom oder ein Sauerstoffatom im Ring umfasst, wobei die Ringsstruktur mit C&sub1;- bis
C&sub4;-Alkylgruppen substituiert sein kann.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei T eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist,
die einen der mehrer Aminreste tragen kann.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Polyol ein Äquivalentgewicht von
400 bis 1500 und eine mittlere Hydroxylgruppenzahl von 2,1 bis 3,5 aufweist und der Schaumindex
zwischen 60 und 130 liegt.
11. Verwendung eines Amin/Amids mit einer Struktur, wie in einem der Ansprüche 1 bis 10
definiert, als Katalysator zur Herstellung eines Polyurethans.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1484396P | 1996-04-04 | 1996-04-04 | |
SG9701360A SG50824A1 (en) | 1996-04-04 | 1997-05-02 | Reactive amine catalysts and their use in polyurethane polyners |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69710935D1 DE69710935D1 (de) | 2002-04-18 |
DE69710935T2 true DE69710935T2 (de) | 2002-10-02 |
Family
ID=26665145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69710935T Expired - Lifetime DE69710935T2 (de) | 1996-04-04 | 1997-04-04 | Verfahren zur Synthese von Polyurethanen mit reaktiven Aminkatalysatoren |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0799821B1 (de) |
JP (1) | JP3441917B2 (de) |
AT (1) | ATE214362T1 (de) |
AU (1) | AU723558B2 (de) |
CA (1) | CA2201845C (de) |
DE (1) | DE69710935T2 (de) |
SG (1) | SG50824A1 (de) |
TW (1) | TW454023B (de) |
WO (1) | WO1997037762A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016193474A1 (de) * | 2015-06-03 | 2016-12-08 | Byk-Chemie Gmbh | Amidoamingruppenhaltige reaktionsprodukte |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7569180B2 (en) | 2004-10-12 | 2009-08-04 | Ethicon, Inc. | Sterilization system and method and orifice inlet control apparatus therefor |
US6852279B2 (en) | 2002-06-28 | 2005-02-08 | Ethicon, Inc. | Sterilization with temperature-controlled diffusion path |
US6037496A (en) * | 1999-03-26 | 2000-03-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | 3-{N-[2-(N',N'-dimethylamino ethoxy)ethyl]-N-methylamino}propionamide for the production of polyurethanes |
US6313346B1 (en) | 1999-03-26 | 2001-11-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Catalyst compositions for the production of polyurethanes |
US6156814A (en) * | 1999-03-26 | 2000-12-05 | Air Products And Chemicals, Inc. | Amido functional amine catalysts for the production of polyurethanes |
CN101177403B (zh) * | 2007-04-12 | 2011-01-26 | 本溪万哈特化工有限公司 | 催化裂解制备n-二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺方法 |
US20220243026A1 (en) * | 2019-09-03 | 2022-08-04 | Dow Global Technologies Llc | Foam formulation |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3878247A (en) * | 1974-01-25 | 1975-04-15 | Jefferson Chem Co Inc | Preparation of n-(tertiaryaminoalkyl) acrylamides |
US4105600A (en) * | 1974-05-03 | 1978-08-08 | Bayer Aktiengesellschaft | Nitrogen containing chemical compounds and a process for making polyurethanes with the new compounds as a catalyst |
US4143071A (en) * | 1976-10-18 | 1979-03-06 | Texaco Development Corp. | High tertiary amine content compositions useful as polyurethane catalysts |
US4049591A (en) * | 1976-10-18 | 1977-09-20 | Texaco Development Corporation | Foams and elastomers prepared in the presence of high tertiary amine content polyurethane catalysts |
US4256665A (en) * | 1979-08-31 | 1981-03-17 | Texaco Development Corporation | Preparation of β-aminopropionamides |
US4267372A (en) * | 1979-10-26 | 1981-05-12 | American Cyanamid Company | Preparation of N-substituted acrylamide monomers having cationic substituents |
US4256666A (en) * | 1979-10-29 | 1981-03-17 | Texaco Development Corporation | Preparation of β-aminopropionamides |
US4259259A (en) * | 1979-11-15 | 1981-03-31 | Texaco Development Corp. | Preparation of β-aminopropionamides |
US4251461A (en) * | 1980-01-17 | 1981-02-17 | Texaco Development Corporation | Process for reducing acid impurity levels in N-(tertiaryaminoalkyl)acrylamide production |
US4287363A (en) * | 1980-09-02 | 1981-09-01 | Texaco Inc. | Preparation of N-(alkylaminoalkyl)acrylamides |
US4384950A (en) * | 1981-12-02 | 1983-05-24 | Texaco Inc. | Demulsification of bitumen emulsions using branched water soluble quaternary ammonium-containing polymers |
-
1997
- 1997-04-04 AU AU17744/97A patent/AU723558B2/en not_active Ceased
- 1997-04-04 EP EP97105611A patent/EP0799821B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-04 WO PCT/US1997/005803 patent/WO1997037762A1/en active Application Filing
- 1997-04-04 DE DE69710935T patent/DE69710935T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-04 AT AT97105611T patent/ATE214362T1/de not_active IP Right Cessation
- 1997-04-04 JP JP12141297A patent/JP3441917B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-04 CA CA002201845A patent/CA2201845C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-02 SG SG9701360A patent/SG50824A1/en unknown
- 1997-06-02 TW TW086107535A patent/TW454023B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016193474A1 (de) * | 2015-06-03 | 2016-12-08 | Byk-Chemie Gmbh | Amidoamingruppenhaltige reaktionsprodukte |
US10544091B2 (en) | 2015-06-03 | 2020-01-28 | Byk-Chemie, Gmbh | Reaction products containing amidoamine groups |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3441917B2 (ja) | 2003-09-02 |
TW454023B (en) | 2001-09-11 |
EP0799821B1 (de) | 2002-03-13 |
JPH1053635A (ja) | 1998-02-24 |
CA2201845A1 (en) | 1997-10-04 |
SG50824A1 (en) | 2002-05-21 |
AU1774497A (en) | 1997-10-09 |
DE69710935D1 (de) | 2002-04-18 |
EP0799821A1 (de) | 1997-10-08 |
WO1997037762A1 (en) | 1997-10-16 |
CA2201845C (en) | 2004-11-23 |
AU723558B2 (en) | 2000-08-31 |
ATE214362T1 (de) | 2002-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69926577T2 (de) | Katalysator für Polyurethanherstellung | |
DE3586481T2 (de) | Verzoegerte katalyse mit gesteigerter haertungswirkung in polyurethansystemen. | |
EP0000933B1 (de) | Hydrophobe Polyurethanschaumstoffe, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung zur Absorption von Öl und gegebenenfalls halogenhaltigen, hydrophoben Verbindungen aus Wasser | |
DE69933003T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaum | |
DE69800484T2 (de) | N,N,N'-trimethylbis(aminoethyl)ether-substituierte Harnstoffzusammensetzungen für die Herstellung von Polyurethanen | |
DE2138403A1 (de) | Katalysator für die Herstellung von Polyurethan | |
DE1170628B (de) | Verfahren zur Herstellung von, gegebenenfalls verschaeumten, Polyurethanen | |
EP2953989A1 (de) | Amine, geeignet zur verwendung bei der herstellung von polyurethanen | |
DE1287308B (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen | |
DE69122574T2 (de) | Aminkatalysator zur Herstellung von Polyurethanschäumen und Verfahren zur Herstellung dieser Schäume | |
DE69710935T2 (de) | Verfahren zur Synthese von Polyurethanen mit reaktiven Aminkatalysatoren | |
DE69125559T3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumartikeln | |
DE69216184T2 (de) | Als Katalysatorzusammensetzungen mit geringerem Geruch und zur Herstellung von Polyurethanen geeignete Amin-Bor Addukte | |
DE69111117T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines eine hohe Luftdurchlässigkeit aufweisenden, flexiblen Polyurethanschaumstoffes. | |
DE2351844B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen mit einem Feststoffgehalt von 50 bis 350 Gewichtsprozent | |
EP2872542A1 (de) | Verfahren zur herstellung emissionsarmer polyurethanweichschaumstoffe | |
DE1213988B (de) | Verfahren zur gegebenenfalls einstufigen Herstellung von Polyurethanschaumstoffen | |
DE1719275C3 (de) | Verfahren zur Herstellung steifer Polyurethanschaumstoffe hoher Dichte | |
DE60005454T2 (de) | Katalysatorzusammensetzung zur Herstellung von Polyurethanharz und Verfahren zur Herstellung von Polyurethanharz | |
DE1078322B (de) | Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen | |
DE2239645B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von flüssigen, carbodiimidhaltigen organischen Polyisocyanaten | |
DE2139317C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls verschäumten Polyurethanen | |
DE2420774C2 (de) | Quartärer Hydroxyalkylammoniumphenolat-Katalysator zur Herstellung von Polyurethan- und Polyurethan-Polyisocyanurat-Schäumen | |
DE4008359A1 (de) | Tertiaere aminverbindungen und verfahren zu deren herstellung | |
DE2826229A1 (de) | Neue quaternaere ammoniumcarboxylat- katalysatoren zur herstellung von schaumstoffen mit polyisocyanurat-, polyurethan- und poly(urethan-isocyanurat)-bindungen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: GENERAL ELECTRIC CO., SCHENECTADY, N.Y., US |
|
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: KROHER, STROBEL RECHTS- UND PATENTANWAELTE, 80336 |
|
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: DR. SCHOEN & PARTNER, 80336 MUENCHEN |