DE69925011T2

DE69925011T2 - Geeignete polyole für die herstellung von wassergeschäumtem polyurethanhartschaumstoff

Info

Publication number: DE69925011T2
Application number: DE69925011T
Authority: DE
Inventors: F. Nelson MOLINA; E. Stanley MOORE
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2019-09-04
Also published as: MXPA01002537A; ZA200101996B; CA2343443C; CN1323327A; PL204573B1; CA2343443A1; PL346558A1; CN1129626C; ATE294207T1; PT1123341E; EP1123341B1; EP1123341A1; CZ301020B6; DE69925011D1; BR9913873B1; KR20010079777A; US6281393B1; JP2002524630A; CZ2001876A3; AU5909099A

Description

Diese Erfindung betrifft zur Herstellung wassergetriebener Polyurethanschäume geeignete Polyole. Die Erfindung betrifft insbesondere Mannich-Polyole, die zur Herstellung wassergetriebener Polyurethanschäume geeignet sind.
Es war lange bekannt, steife Polyurethanschäume durch die Reaktion eines Polyisocyanats mit einem ein Hydroxylende aufweisendem Polyester oder mit einem Poly(oxyalkylen)ether, der eine Hydroxylzahl innerhalb des Bereiches von 350 bis 390 aufweist, herzustellen. Eine Gruppe für die Herstellung solcher Schäume nützlicher Polyole schließt die in den US-Pat. Nr. 3,297,592, 4,137,265 und 4,383,102 ('102) beschriebenen, Stickstoff-haltigen Polyole ein. Die Stickstoff-haltigenPolyole, welche durch Alkoxylierung des Reaktionsprodukts eines Phenols, Alkanolaminen und Formaldehyd hergestellt werden, wie zum Beispiel die in '102 oben offenbarten, sollen nachstehend als Mannich-Polyole bezeichnet werden. In der Literatur wurde berichtet, dass aus diesen Polyolen hergestellter Polyurethanschaum durch eine höhere inhärente Flammenresistenz und eine gute Formbeständigkeit gekennzeichnet ist, sobald feuerhemmende Fremdmittel verwendet werden.
Ein Anwendungsgebiet für solche Polyole waren Sprühschaumsysteme, die bei Dach- und Leitungsisolierunganwendungen verwendet werden. Die Ausrüstung, die normalerweise für die industrielle Anwendung von gesprühten Urethanschäumen verwendet wird, benutzt Saug- und Druck-Verdrängungspumpen, die den Vorteil besitzen, ein exaktes Komponentenverhältnis in einem gleichmäßigen Strom bereitzustellen. Ein großer Nachteil dieses Dosiersystems ist, dass es nur verläßlich funktioniert, wenn die B-Komponente eine Viskosität von weniger als 1000 Centipoise bei Umgebungstemperatur aufweist. Auf der Seite der B-Komponente kann bei höheren Viskositäten Verstopfung auftreten, was zu einer Veränderung im Komponentenverhältnis führt, welche die Schaumproduktqualität beeinflussen kann.
In der Vergangenheit schlossen die zur Herstellung von Spraysystemen verwendeten Formulierungen typischerweise Halogenkohlenwasserstoff als Treibmittel ein. Aufgrund der Annahme, dass sie zur Zerstörung der Ozonschicht, welche die Menge von ultravioletter die Atmosphäre durchdringender Strahlung begrenzt, beitragen, wurde gegenwärtig die Verwendung von vielen der herkömmlichen Treibmittel eingestellt oder lief aus. Dies führte zu einer Suche nach alternativen Treibmitteln, wie zum Beispiel Wasser.
Obwohl Wasser in vielen Typen von Polyurethanschäumen ein nützliches Treibmittel ist, weist es nicht alle Eigenschaften der von ihm ersetzten Halogen-Kohlenwasserstofftreibmittel auf. Es zum Beispiel ein Nachteil von Wasser als Treibmittel, dass Wasser in Polyolformulierungen einschließlich Mannich-Polyolen die Viskosität der Mannich-Polyole nicht so wirksam wie Halogen-Kohlenwasserstofftreibmittel verringert. Wie oben ausgeführt, kann der Versuch, Schäume mit Formulierungen von zu hoher Viskosität herzustellen mit einigen Arten von schaumerzeugender Ausrüstung zu Problemen führen. Deshalb ist es im Fachbereich der Herstellung wassergetriebener Polyurethanschäume aus Formulierungen einschließlich Mannich-Polyolen wünschenswert, ein Mannich-Polyol von extrem niedriger Viskosität zu verwenden, welches eine ausreichend niedrige Viskosität aufweist, um Handhabungsprobleme, wie zum Beispiel Verstopfungsprobleme, mit der schaumbildenden Ausrüstung zu vermeiden.
In einem Aspekt ist die vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Mannich-Polyols, welches eine Viskosität von 300 bis 3500 cps (0,3 bis 3,5 Pa·s) bei 25 C aufweist, umfassend die Schritte des Vermischens eines Phenols, eines Alkanolamins und von Formaldehyd, um eine Mannich-Base herzustellen, und anschließend der Alkoxylierung der Mannich-Base mit einer Mischung von Ethylenoxid und Propylenoxid unter Reaktionsbedingungen die hinreichend sind, um ein Mannich-Polyol herzustellen.
In einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Mannich-Polyol, welches eine Viskosität von 300 bis 3500 cps (0,3 bis 3,5 Pa·s) bei 25°C aufweist.
In noch einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine Polyurethanschaumformulierung umfassend eine Polyioscyanat A-Seite und eine B-Seite, die ein Mannich-Polyol, welches eine Viskosität von 300 bis 3500 cps (0,3 bis 3,5 Pa·s) bei 25°C aufweist, einschließt.
In einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Polyurethanschaum, umfassend einen Polyurethanschaum, der mit einer Polyurethanschaumformulierung hergestellt wird, die eine Polyisocyanat A-Seite und eine B-Seite, die ein bei 25°C eine Viskosität von 300 bis 3500 cps (0,3 bis 3,5 Pa·s) aufweisendes Mannich-Polyol umfasst, einschließt.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform ist ein Mannich-Polyol mit extrem niedriger Viskosität, welches eine Viskosität von 300 bis 3500 cps (0,3 bis 3,5 Pa·s) bei 25°C aufweist. Die erfindungsgemäßen Mannich-Polyole werden durch Mischen eines Phenol, eines Alkanolamins und von Formaldehyd hergestellt, die in molaren Verhältnissen gemischt werden, was zu einem Initiator führt, der alkoxyliert werden kann, um Polyole herzustellen, die eine nominale Funktionalität von 3 bis 5,5 aufweisen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist die nominale Funktionalität der erfindungsgemäßen Polyole gleich zur theoretischen Funktionalität des Initiators. Wenn zum Beispiel unsubstituiertes Phenol und Diethanolamin mit Formaldehyd verwendet werden, um einen erfindungsgemäßen Mannich-Initiator in einem molaren Verhältnis von 1:3:3 herzustellen, beträgt die nominale Funktionalität des sich ergebenden Polyols 7, da es drei Stellen am Phenol gibt, an welche Formaldehyd binden kann, und jede dieser Stellen ist selbst eine Stelle zum Eingehen einer Bindung mit Diethanolamin, welches selbst dihydroxyfunktional ist. Ein solches Polyol ist daher 7 funktional, da jedes der 3 Diethanolamine zu 2 OH-Gruppen führt und die Summe dieser 6 OH-Gruppen und der ursprünglichen Phenol-OH-Gruppe gleich 7 ist.
Die erfindungsgemäßen Mannich-Initiatoren werden unter Verwendung einer Mischung aus Ethylenoxid und Propylenoxid alkoxyliert. Die Verwendung einer Mischung von Ethylenoxid und Propylenoxid zur Alkoxylierung dieser Initiatoren erlaubt die Herstellung eines Mannich-Polyols mit vergleichsweise sehr niedrigen Viskositäten (nachstehend als Mannich-Polyole mit extrem niedriger Viskosität bezeichnet). Die erfindungsgemäßen Mannich-Polyole mit extrem niedriger Viskosität weisen vorzugsweise eine Viskosität von 300 bis 1500 cps (0,3 bis 1,5 Pa·s) und stärker bevorzugt eine Viskosität von 300 bis 1000 cps (0,3 bis 1,0 Pa·s) auf.
Wenn die erfindungsgemäßen Mannich-Polyol-Initiatoren hergestellt werden, sollte Sorgfalt darauf gelegt werden, die entsprechenden molaren Verhältnisse der Phenole, Alkanolamine und Formaldehyd zu verwenden, um die gewünschte nominale Funktionalität zu erreichen. Das bevorzugte Verhältnis von Phenol und Formaldehyd zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mannich-Polyole reicht von 1:1 bis 1:2,2. Stärker bevorzugt reicht das Verhältnis von Phenol zu Formaldehyd von 1:1,5 bis 1:2.
Das bevorzugte molare Verhältnis von Formaldehyd zu Alkanolamin zur Verwendung bei erfindungsgemäßen Verfahren beträgt 1:1. Zusätzliche Mengen von Alkanolaminen können zur Herstellung der erfindungsgemäßen Initiatoren verwendet werden, aber sie sind weder erforderlich noch normalerweise wünschenswert.
Die Verwendung von zusätzlichen Alkanolaminen fördert die Bildung von Polyolen, die sich aus der Alkoxylierung der Alkanolamine ergeben. Wenn das Alkanolamin zum Beispiel Diethanolamin ist und im Überschuss zu den oben spezifizierten molaren Verhältnissen verwendet wird und es nicht vor der Alkoxylierung entfernt wird, kann es alkoxyliert werden und ein Triol bilden. Die Anwesenheit von solchen amin-initiierten Polyolen kann zu niedrigeren Viskositäten der sich ergebenden Polyolmischungen führen, kann aber auch die durchschnittliche Funktionalität erniedrigen, was manchmal nicht wünschenswert ist. Die Verwendung von weniger als einem 1:1 molaren Verhältnis von Alkanolamin zu Formaldehyd kann zu Mannich-Polyol-Initiatoren führen, die höhere nominale Funktionalitäten aufweisen. Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Mannich-Polyol-Initiatoren unter Verwendung eines molaren Verhältnisses von Phenol zu Alkanolamin zu Formaldehyd von 1:1:1 bis 1:2,2:2,2, stärker bevorzugt von 1:1,5:1,5 bis 1:2:2 und am stärksten bevorzugt von 1:2:2 hergestellt.
Phenole, die verwendet werden können, um die vorliegende Erfindung herzustellen: o-, m- oder p-Cresole, Ethylphenol, Nonylphenol, p-Phenylphenol, 2,2-bis(4-Hydroxyphenol)propan, beta-Naphthol, beta-Hydroxyanthracen, p-Chlorphenol, o-Bromphenol, 2,6-Dichlorphenol, p-Nitrophenol, 4-Nitro-6-phenylphenol, 2-Nitro-4-methylphenol, 3,5-Dimethylphenol, p-Isopropylphenol, 2-Brom-4-cyclohexylphenol, 4-t-Butylphenol, 2-Methyl-4-bromphenol, 2-(2-Hydroxypropyl)phenol, 2-(4-Hydroxyphenol)ethanol, 2-Carbethoxyphenol, 4-Chlor-methylphenol und Mischungen davon. Es ist besonders bevorzugt, dass die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mannich-Polyole verwendeten Phenole, unsubstituierte Phenole oder Phenole, mit einem einzelnen hydrophilen Substituenten sind. Es ist am stärksten bevorzugt, dass das Phenol unsubstituiertes Phenol ist.
Das Alkanolamin, das entsprechend der vorliegenden Erfindung mit der phenolischen Verbindung und Formaldehyd umgesetzt werden soll, ist ein Alkanolamin ausgewählt aus der Gruppe, die aus Mono- und Dialkanolaminen und Ammoniak besteht. Beispiele für geeignete Alkanolamine, die verwendet werden können, sind Monoethanolamin, Diethanolamin, Isopropanolamin, Diisopropanolamin, bis(2-Hydroxypropyl)amin, Hydroxyethyl-methylamin, N-hydroxy-ethylpiperazin, N-hydroxybutylamin, N-hydroxyethyl-2,5-dimethylpiperazin und Mischungen davon. Es ist besonders bevorzugt, dass das verwendete Amin Diethanolamin ist. Es ist auch beabsichtigt, dass Ammoniak, NH₃, anstelle des Alkanolamins verwendet werden kann und dies noch immer innerhalb des Rahmens dieser Erfindung liegt. Es können auch Mischungen von Alkanolaminen verwendet werden, um erfindungsgemäße Polyole mit extrem niedriger Viskosität herzustellen.
Die erfindungsgemäßen Mannich-Polyole werden durch Vermischen eines Amins, eines Phenols und von Formaldehyd unter Reaktionsbedingungen hergestellt, die hinreichend sind, um ein aktiven Wasserstoff enthaltendes, als Mannich-Initiator (oder eine Mannich-Base) bekanntes Material herzustellen und anschließende Alkoxylierung des Mannich-Initiators. Jegliche hinreichenden Reaktionsbedingungen zur Herstellung des Initiators und die dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Herstellung aromatischer Aminpolyole bekannt sind, können verwendet werden. Zum Beispiel kann erfindungsgemäß das allgemeine Verfahren nach '102 verwendet werden, worin: (1) erstens Phenol und Amin und dann Formaldehyd vermischt werden; (2) und anschließend von 50°C auf 150°C für einen Zeitraum erhitzt werden, der ausreicht, um die Formaldehydkonzentration auf weniger als 1 Gewichtsprozent zu verringern; (3) und von der sich ergebenden Lösung wird das Wasser abgezogen und (4) der Initiator, von dem das Wasser abgezogen wurde, wird bei 30°C bis 200°C alkoxyliert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Wasser von dem Mannich-Initator vor der Alkoxylierung abgezogen. Vorzugsweise wird Wasser von dem Initiator abgezogen, bis es in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent in der Mannich-Base vor der Alkoxylierung vorliegt. Ebenso wie überschüssige Alkanolamine kann auch Wasser mit Alkylenoxiden reagieren, wobei Polyole gebildet werden, außer dass im Falle von Wasser der sich ergebende Polyol ein Diol ist. Die Anwesenheit von zu viel Diol in den erfindungsgemäßen Polyolen kann die durchschnittliche Funktionalität absenken, was manchmal nicht wünschenswert ist.
Die erfindungsgemäßen Mannich-Polyole werden durch Alkoxylierung eines Mannich-Initiators hergestellt. Kleine Mengen eines beliebigen Alkylenoxids können verwendet werden, um die erfindungsgemäßen Mannich-Polyole herzustellen, aber wenigsten 50 Gewichtsprozent der Alkylenoxide, die verwendet werden, sind Ethylenoxid und Propylenoxid. Vom gemeinsamen Gewicht von Ethylenoxid und Propylenoxid, das verwendet wird, um die erfindungsgemäßen Mannich-Polyole herzustellen, reicht Ethylenoxid von 5 bis 55 Prozent, wobei es entweder in der Form einer gemischten Zugabe oder als Blockzugabe nach der Vervollständigung der anderen Alkoxylierungsreaktionen zugegeben wird. Vorzugsweise reicht das gemeinsame Gewicht von Ethylenoxid und Propylenoxid, das zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mannich-Polyole verwendet wird, von 10 bis 45, stärker bevorzugt von 15 bis 30 und am stärksten bevorzugt sind etwa 20 Prozent der Alkylenoxide Ethylenoxid.
Neben dem oben beschriebenen Zugabeverfahren können die erfindungsgemäßen Mannich-Polyole mit extra niedriger Viskosität unter Verwendung eines jeden beliebigen Verfahrens, das dem Fachmann zur Herstellung von Polyolen als nützlich bekannt ist, hergestellt werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass das erste oben aufgezeigte Verfahren verwendet wird. Dieses bevorzugte Verfahren vermischt zuerst das Phenol und Alkanolamin und gibt dann das Formaldehyd vor der Zugabe des Alkylenoxids zu. Es sollte sorgfältig darauf geachtet werden, dass das Phenol und das Formaldehyd nicht unter Bedingungen vermischt werden, die zur Bildung von unerwünschten Nebenprodukten führen könnten, soweit ein solches Ergebnis nicht erwünscht ist.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mannich-Polyole liegt die wünschenswerte minimale Menge des verwendeten Alkylenoxids bei etwa 0,3 Mol pro Hydroxylgruppe in der Mannich-Base. Die wünschenswerte maximale Menge an Alkylenoxid liegt bei etwa 3,5 Mol pro Hydroxylgruppe. Im Allgemeinen bilden phenolische Hydroxylgruppen instabile Urethanverknüpfungen und sollten, wo es durchführbar ist, deshalb vermieden werden. Da phenolische Hydroxylgruppen reaktiv sind, reagieren die phenolischen Hydroxylgruppen mit dem Alkylenoxid und stellen dabei die Reaktion der phenolischen Hydroxylgruppen sicher, wenn die stöchiometrische Menge von Alkylenoxid verwendet wird.
Die erfindungsgemäßen Mannich-Polyole mit extrem niedriger Viskosität weisen OH-Zahlen (auch als Hydroxyl-Zahlen bekannt) von 250 bis 350 auf. Die OH-Zahl eines Polyol mit einem bekannten Äquivalentgewicht kann durch Division von 56,100 durch das Äquivalentgewicht des Polyols berechnet werden, wobei das Ergebnis die OH-Zahl ist. Es kann schwierig sein, erfindungsgemäße Mannich-Polyole mit OH-Zahlen von weniger als etwa 350 herzustellen, ohne einen Katalysator zu verwenden, um die autokatalytischen Eigenschaften der Mannich-Basen zu ergänzen. Erfindungsgemäße Mannich-Polyole mit einer OH-Zahl von 250 bis 350 werden unter Verwendung ergänzender Katalysatoren, wie zum Beispiel Trimethylamin, Kaliumhydroxid, hergestellt. Wenn solche ergänzenden Katalysatoren verwendet werden, sollte darauf geachtet werden, die ergänzenden Katalysatoren zu entfernen oder zu neutralisieren, wenn bei der beabsichtigten Verwendung des Polyols die Anwesenheit des Katalysators nicht wünschenswert wäre. Die erfindungsgemäßen Polyole mit extrem niedriger Viskosität weisen vorzugsweise eine OH-Zahl von 280 bis 350 auf. Am stärksten bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen Polyole eine OH-Zahl von 300 bis 350 auf.
Herkömmliche Mannich-Polyole weisen Viskositäten, welche bei 25 °C größer als 3500 cps (3,5 PA·s) sind, auf. Zum Beispiel weist VORANOL 470X* bei 25 °C eine Viskosität von 7000 bis etwa 13000 cps (7-13 PA·s) auf (*VORANOL 470X ist eine Handelsbezeichnung von The Dow Chemical Company). Die Verwendung herkömmlicher Mannich-Polyole in einem wassergetriebenen System kann zum Ausfall der Ausrüstung und anderen Verfahrensschwierigkeiten führen. Zusätzlich können Schäume, die unter Verwendung herkömmlicher Mannich-Polyole und Wasser als Treibmittel hergestellt wurden, eine instabile Zellstruktur aufweisen und deswegen zerfallen. Die extrem niedrigen Viskositäten der erfindungsgemäßen Mannich-Polyole erlauben deren Verwendung innerhalb wassergetriebener Systeme in Formulierungen, welche minimale verfahrenstechnische Schwierigekeiten bereiten.
Obwohl Polyurethanschaumformulierungen, welche Wasser als einziges Treibmittel einschließen, bevorzugte erfindungsgemäßen Ausführungsformen darstellen, wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung ebenso Formulierungen, die gemischte Treibmittel aufweisen, einschließt. Zum Beispiel können sowohl Wasser und eine oder mehrere der folgenden Materialien als Treibmittel für die erfindungsgemäßen Formulierungen verwendet werden: im Allgemeinen Kohlenwasserstoffe, chlorierte Kohlenwasserstoffe, fluorierte Kohlenwasserstoffe. Vorzugsweise ist das Treibmittel, das mit Wasser für die erfindungsgemäßen Formulierungen verwendet wird HCFC-141b, HCFC-22, HFC-134a, n-Pentan, Isopentan, Cyclopentan, HCFC-124 und HFC-245.
Wasser ist das bevorzugte Treibmittel für die erfindungsgemäßen Formulierungen. Für die Formulierungen, die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethanschäume nützlich sind, liegt Wasser in einer Konzentration von 0,5 bis 25 Teile pro hundert Teile Polyol vor. Vorzugsweise liegt Wasser in einer Konzentration von 3 bis 20 Teile pro hundert Teile Polyol vor. Stärker bevorzugt liegt Wasser in einer Konzentration von 4 bis 10 Teile pro hundert Teile Polyol vor.
Die erfindungsgemäßen Polyurethanschäume werden durch Vermischen einer Polyisocyanat „A"-Seite mit einer „B"-Seite einschließlich eines erfindungsgemäßen Mannich-Polyols hergestellt. Die Polyisocyanatkomponente der erfindungsgemäßen Formulierungen kann vorteilhaft ausgewählt werden aus organischen Polyisocyanaten, modifizierten Polyisocyanaten, auf Isocyanat basierenden Prepolymeren und Mischungen davon. Dies kann aliphatische und cycloaliphatische Isocyanate einschließen, aber aromatische und besonders multifunktionelle aromatische Isocyanate sind bevorzugt, und Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate (PMDI) sind am stärksten bevorzugt.
Andere im Rahmen der vorliegenden Erfindung nützliche Polyisocyanate schließen 2,4- und 2,6-Toluoldiisocyanat und die entsprechenden isomeren Mischungen ein; 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat und die entsprechenden isomeren Mischungen; Mischungen von 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanaten und Polyphenylpolymethylenpolyisocyanaten PMDI; und Mischungen von PMDI und Toluoldiisocyanaten. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane sind auch aliphatische und cycloaliphatische Isocyanatverbindungen nützlich, wie zum Beispiel 1,6-Hexamethylendiisocyanat; 1-Isocyanat-3,5,5-trimethyl-1-3-isocyanatmethyl-cyclohexan; 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluoldiisocyanat, ebenso wie die entsprechenden isomeren Mischungen; 4,4'-, 2,2'- und 2,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat ebenso wie die entsprechenden isomeren Mischungen. 1,3-Tetramethylenxylendiisocyanat kann auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Für die Polyisocyanatkomponente der erfindungsgemäßen Formulierungen werden vorteilhaft auch so genannte modifizierte multifunktionale Isocyanate verwendet, d.h. Produkte, welche durch chemische Reaktionen der obigen Diisocyanate und/oder Polyisocyanate erhalten werden. Beispiele sind Polyisocyanate die Ester, Harnstoffe, Biurete, Allophanate und vorzugsweise Carbodiimide und/oder Uretonimine enthalten; Isocyanurat und/oder Urethangruppe, welche Diisocyanate oder Polyisocyanate enthalten. Flüssige Polyisocyanate, die Carbodiimidgruppen, Uretonimingruppen und/oder Isocyanuratringe enthalten, welche Isocyanatgruppen (NCO) Anteile von 10 bis 40 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt von 20 bis 35 Gewichtsprozent aufweisen, können auch verwendet werden. Diese schließen zum Beispiel auf 4,4'-, 2,4'- und/oder 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat basierende Polyisocyanate und die entsprechenden isomeren Mischungen ein, sowie auf 2,4- und/oder 2,6-Toluoldiisocyanat basierende Polyisocyanate und die entsprechenden isomeren Mischungen; Mischungen von Diphenylmethandiisocyanaten und PMDI und Mischungen von Toluoldiisocyanaten und PMDI und/oder Diphenylmethandiisocyanate.
Geeignete Prepolymere für die Verwendung als Polyisocyanatkomponente der erfindungsgemäßen Formulierungen sind Prepolymere, welche NCO-Anteile von 2 bis 40 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt von 4 bis 30 Gewichtsprozent aufweisen. Diese Prepolymere werden durch Reaktion der Di- und/oder der Polyisocyanate mit Materialien, die Diole, Triole von niedermolekularem Gewicht einschließen, hergestellt, sie können aber auch mit multivalenten aktiven Wasserstoffverbindungen, wie zum Beispiel Di- und Triaminen und Di- und Trithiolen, hergestellt werden. Einzelne Beispiele sind aromatische Urethangruppen enthaltende Polyisocyanate, die vorzugsweise NCO-Anteile von 5 bis 40 Gewichtsprozent aufweisen, stärker bevorzugt von 20 bis 35 Gewichtsprozent, die durch Reaktion von Diisocyanaten und/oder Polyisocyanaten mit zum Beispiel Diolen, Triolen, Oxyalkylenglycolen, Dioxyalkylenglycolen von niedrigerem molekularem Gewicht oder Polyoxyalkylenglycolen mit Molekulargewichten von bis zu 800 erhalten werden. Diese Polyole können als Di- und/oder Polyoxyalkylenglycole einzeln oder als Mischungen verwendet werden. Zum Beispiel können Diethylenglycole, Dipropylenglycole, Polyoxyethylenglycole, Ethylenglycole, Propylenglycole, Butylenglycole, Polyoxypropylenglycole und Polyoxypropylenpolyoxyethylenglycole verwendet werden. Polyesterpolyole können ebenso gut wie Alkyldiole, wie zum Beispiel Butandiol, verwendet werden. Andere nützliche Diole schließen Bishydroxyethyl- oder Bishydroxypropylbisphenol A, Cyclohexandimethanoll und sogar Bishydroxyethylhydrochinon ein.
Nützlich als Polyisocyanatkomponente der erfindungsgemäßen Propolymerformulierungen sind: (i) Polyisocyanate, die einen NCO-Gehalt von 8 bis 40 Gewichtsprozent aufweisen, enthaltend Carbodiimidgruppen und/oder Urethangruppen aus 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat oder einer Mischung von 4,4'- und 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat; (ii) NCO-Gruppen enthaltende Prepolymere, die einen NCO-Anteil von 2 bis 35 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Prepolymers aufweisen und welche durch die Reaktion von Polyolen, welche eine Funktionalität von vorzugsweise 1,75 bis 4 und ein molekulares Gewicht von 800 bis 15000 aufweisen, mit 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat oder mit einer Mischung von 4,4'- und 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat und Mischungen von (i) und (ii) hergestellt werden; und (iii) 2,4- und 2,6-Toluoldiisocyanat und die entsprechenden isomeren Mischungen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist PMDI in jeder seiner Formen das am stärksten zur Verwendung bevorzugte Polyisocyanat. Wenn es verwendet wird, weist es vorzugsweise ein Äquivalentgewicht zwischen 125 und 300, stärker bevorzugt von 130 bis 175 und eine durchschnittliche Funktionalität, die größer als etwa 1,5 ist, auf. Stärker bevorzugt weist es eine durchschnittliche Funktionalität von 1,75 bis 3,5 auf. Die Viskosität der Polyisocyanatkomponente reicht vorzugsweise von 25 bis 5000 Centipoise (cPs) (0,025 bis etwa 5 Pa·s), aber Werte von 100 bis 1000 cPs bei 25°C (0,1 bis 1 Pa·s) sind für den Ablauf des Verfahrens bevorzugt. Wenn alternative Polyisocyanatkomponenten ausgewählt werden, werden ähnliche Viskositäten bevorzugt. Weiterhin wird die Polyisocyanatkomponente der erfindungsgemäßen Formulierungen vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe die besteht aus MDI, PMDI, einem MDI-Prepolymer, einem PMDI-Prepolymer, einem modifizierten MDI und Mischungen davon.
Zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Polyolen mit extrem niedriger Viskosität können kleinere Mengen anderer Polyole und anderer aktiven Wasserstoff enthaltender Materialien in den Formulierungen eingeschlossen sein, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schäume nützlich sind. Am gebräuchlichsten in der Polyurethanherstellung verwendete Verbindungen, die aktiven Wasserstoff enthalten, sind solche Verbindungen, die wenigsten zwei Hydroxylgruppen aufweisen. Solche Verbindungen werden hierin als Polyole bezeichnet. Stellvertreter für geeignete Polyole sind allgemein bekannt und sind beispielsweise in solchen Veröffentlichungen wie High Polymers, Band XV, „Polyurethanes, Chemistry and Technology" von Saunders und Frisch, Interscience Publishers, New York, Band I, S. 32-42, 44-54 (1962) und Band II, S. 5-6, 198-199 (164); Organic Polymer Chemistry von K.J. Saunders, Chapman und Hall, London, S. 323-325 (1973); und Developments in Polyurethanes, Band I, J.M. Burst, Hrsg., Applied Science Publishers, S. 1-76 (1978) beschrieben.
Jedoch kann erfindungsgemäß jede beliebige aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindung verwendet werden. Beispiele für solche Materialien schließen die ein, die aus den folgenden Klassen von Zusammensetzungen ausgewählt sind, allein oder in Mischung: (a) Alkylenoxidaddukte von Polyhydroxyalkanen; (b) Alkylenoxidaddukte von nicht reduzierenden Zuckern und Zuckerderivaten; (c) Alkylenoxidaddukte von Phosphor und Phosphorsäuren; und (d) Alkylenoxidaddukte von Polyphenolen. Polyole dieser Typen werden hierin als Basispolyole bezeichnet. Beispiele für Alkylenoxidaddukte von Polyhydroxyalkanen, die hierin nützlich sind, sind Addukte von Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,3-Dihydroxypropan, 1,4-Dihydroxybutan und 1,6-Dihydrohyhexan, Glycerin, 1,2,4-Trihydroxybutan, 1,2,6-Trihydroxyhexan, 1,1,1-Trimehtylolethan, 1,1,1-Trimethylolpropan, Pentaerythritol, Polycaprolacton, Xylitol, Arabitol, Sorbit, Mannitol. Hierin sind als Alkylenoxidaddukte der Polyhydroxyalkane, wie Ethylen- und Propylenoxidaddukte, von Di- und Trihydroxyalkanen bevorzugt. Andere nützliche Addukte schließen Ethylendiamin, Glycerin, Ammoniak, 1,2,3,4-Tetrahydroxybutan, Fructose und Saccharose ein.
Polyamine, Polyole mit Aminende, Polymercaptane und andere isocyanatreaktive Verbindungen sind erfindungsgemäß auch geeignet. Polyisocyanat-Polyaddition aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindungen (PIPA) können erfindungsgemäß auch verwendet werden. PIPA-Verbindungen sind die typischen Reaktionsprodukte von TDI und Triethanolamin. Ein Verfahren zur Herstellung von PIPA-Verbindungen kann zum Beispiel im Patent der Vereinigten Staaten 4,374,209, eingetragen auf Rowlands, gefunden werden.
Eine andere Klasse von Polyolen, welche in kleineren Mengen in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein können, sind „Copolymerpolyole", wobei es sich Basispolyole handelt, die stabil verteilte Polymere, wie zum Beispiel Acrylnitrilstyrolcopolymere, enthalten. Die Herstellung dieser Copolymerpolyole kann aus Reaktionsgemischen erfolgen, die eine Vielzahl anderer Materialien umfassen, wie zum Beispiel Katalysatoren, wie zum Beispiel Azobisisobutyronitril; Copolymerpolyolstabilisatoren; und Kettentransfermittel, wie zum Beispiel Isopropanol.
Polyesterpolyole können erfindungsgemäß auch verwendet werden, vorzugsweise in kleineren Mengen. Zum Beispiel können Polyesterpolyole, die von der Wiederverwendung von Polyethylenterephthalat stammen, verwendet werden. Herkömmliche Polyesterpolyole können auch verwendet werden. In ihrer breitesten Bedeutung kann die Polyesterpolyolkomponente jedes beliebige Polyesterpolyol sein. Vorzugsweise weist das Polyol ein Molekulargewicht von 400 bis 10000 und eine Hydroxylfunktionalität von 2 bis 6 auf. Am stärksten bevorzugt fällt das Molekulargewicht in den Bereich von 1000 bis 6000 und die Hydroxylfunktionalität in den Bereich von 2 bis 4.
Typische Polyesterpolyole umfassen zum Beispiel Reaktionsprodukte von Alkoholen, die mehrere Hydroxylgruppen (vorzugsweise zwei Hydroxylgruppen) aufweisen, wahlweise mit der Addition von Alkoholen, die drei Hydroxylgruppen aufweisen, und polybasischen Carbonsäuren. Natürlich können zur Herstellung der Polyester anstelle von freien Polycarbonsäuren die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niedrigeren Alkoholen oder Mischungen davon verwendet werden. Die Polycarbonsäuren können aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch und/oder heterocyclisch sein und sie können substituiert sein, zum Beispiel durch Halogenatome und/oder sie können ungesättigt sein. Beispielhafte Verbindungen schließen ein Succininsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Trimellithsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, dimere und trimere Fettsäuren, wie zum Beispiel Ölsäure. Beispielhafte mehrere Hydroxylgruppen aufweisende Alkohole schließen Ethylenglycol, Butylenglycol, Hexandiol, Oktandiol, Neopentylglycol, Cyclohexandimethanol, 2-Methyl-1,3-propandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Hexantriol, Butantriol, Trimethylolethan, Pentaerythritol, Mannitol, Sorbit, Methylglycosid, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Dipropylenglycol, Polyropylenglycol, Dibutylenglycol, Polybutylenglycol ein. Polyester von Lactonen können auch verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Polyurethanschäume werden vorteilhaft unter Verwendung von Additiven, wie zum Beispiel oberflächeaktiven Stoffen, Katalysatoren, flammhemmend wirkenden Stoffen und Füllmaterialien, hergestellt. Zum Beispiel können Aminkatalysatoren mit den erfindungsgemäßen Formulierungen verwendet werden. Jede beliebige organische Verbindung, die wenigstens ein tertiäres Stickstoffatom enthält und welche fähig ist, die Hydroxyl/Isocyanat-Reaktion zu katalysieren, kann in den vorliegenden Mischungen verwendet werden. Typische Klassen von Aminen schließen die N-alkylmorpholine, N-alkylalkanolamine, N,N-dialkylcyclohexylamine und Alkylamine ein, worin die Alkylgruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl und isomere Formen davon sind; und heterocyclische Amine. Typisch dafür, aber nicht limitierend, sind Triethylendiamin, Tetramehtylethylendiamin, bis(2-Dimethylaminoethyl)ether, Trimethylamin, Tripropylamin, Tributylamin, Triamylamin, Pyridin, Chinolin, Diemethylpiperazin, Piperazin, N,N-Dimethylcyclohexylamin, N-Ethylmorpholin, 2-Methylpiperazin, N,N-Dimethylethanolamin, Tetramethylpropandiamin, Methyltriethylendiamin, 2,4,6-tri(Dimethylaminomethyl)phenol, N,N',N''-tris(Dimethylaminopropyl)-sym-hexahydrotriazin und Mischungen davon. Eine bevorzugte Gruppe tertiärer Amine umfasst bis(2-Dimethylaminoethyl)ether, Dimethylcyclohexylamin, N,N-Dimethylethanolamin, Triethylendiamin, Triethylamin, 2,4,6-tri(Dimethylaminomethyl)phenol, N,N',N''-tris(Dimethylaminopropyl)-symhexahydrotriazin, N-Ethylmorpholin und Mischungen davon.
Erfindungsgemäß können auch Nichtaminkatalysatoren verwendet werden. Typisch für solche Katalysatoren sind organometallische Verbindungen von Wismut, Blei, Zinn, Titan, Eisen, Antimon, Uran, Cadmium, Kobalt, Thorium, Aluminium, Quecksilber, Zink, Nickel, Cer, Molybden, Vanadium, Kupfer, Mangan, Zirkonium. Als verdeutlichende Beispiele umfasst sind Wismutnitrat, Blei-2-ethylhexoat, Bleibenzoat, Eisenchlorid, Antimontrichlorid, Antimonglycolat: eine bevorzugte Organozinnklasse schließt die Zinnsalze der Carbonsäuren, wie zum Beispiel Zinnacetat, Zinnoctoat, Zinn-2-ethylhexaoat, Zinnlaurat, ebenso wie die Dialkylzinnsalze von Carbonsäuren, wie zum Beispiel Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndimaleat, Dioctylzinndiacetat, ein.
Erfindungsgemäß kann ein oder mehrere Trimerisierungskatalysatoren verwendet werden. Der verwendete Trimerisierungskatalysator kann jeder beliebige dem Fachmann bekannte Katalysator sein, der die Trimerisierung einer organischen Isocyanatverbindung zur Bildung der Isocyanuratgruppe katalysiert. Für typische Isocyanattrimerisierungs-Katalysatoren siehe The Journal of Cellular Plastics, November/Dezember 1975, Seite 329: US-Pat. Nrn. 3,745,133, 3,896,052, 3,899,433, 3,903,018, 3,954,684 und 4,101,465, wobei die Offenbarungen dieser Patentreferenzen hierdurch durch Referenz hierin eingeschlossen sind. Typische Trimerisierungskatalysatoren schließen die Glycinsalze und tertiäre Amintrimerisierungskatalysatoren und Alkalimetall-Carbonsäuresalze und Mischungen der verschiedenen Typen von Katalysatoren ein. Bevorzugte Arten innerhalb der Klassen sind Natrium-N-(2-hydroxy-5-nonylphenyl)methyl-N-methylglycinat und N,N-dimethylcyclohexylamin und Gemische davon. Von den bevorzugten Katalysatorverbindungen sind auch die Epoxide umfasst, die in US-Pat. Nr. 3,745,133 offenbart sind.
Andere erfindungsgemäß nützliche Additive können ein oder mehrere flammenhemmende Mittel, wie zum Beispiel tris(2-Chlorethyl)phosphat, tris(2-Chlorpropyl)phosphat, tris(2,3-Dibrompropyl)phosphat, tris (1,3-Dichlorpropyl)phosphat, Diammoniumphosphat, verschiedene halogenierte aromatische Verbindungen, Antimonoxid, Aluminiumtrihydrat, Polyvinylchlorid und Gemische davon umfassen. Dispergierende Mittel, Zellstabilisatoren und oberflächeaktive Stoffe können auch in den erfindungsgemäßen Formulierungen eingeschlossen sein. Oberflächeaktive Stoffe, einschließlich organischer oberflächeaktiver Stoffe, und Silikonöle werden zugegeben, um als Zellstabilisatoren zu dienen. Einige stellvertretende Materialien werden unter dem Namen SF-1109, L-520, L-521 und DC-193 vertrieben, welche im Allgemeinen Polysiloxan, Polyoxyalkylen blockierte Copolymere sind, wie zum Beispiel diejenigen, die in US-Pat. Nrn. 2,834,748; 2,917,480 und 2,846,458 offenbart werden. Andere Additive, wie zum Beispiel Ruß und Färbemittel, können zugesetzt werden. In den erfindungsgemäßen Schäumen kann die Zugabe von Füllstoffen, wie zum Beispiel Bariumsulfat, verwendet werden.
Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt, um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen. Die Beispiele sind nicht gedacht, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu beschränken und sollten nicht so verstanden werden. Soweit nicht anders angezeigt, werden Mengen in Gewichtsanteilen angegeben.
Beispiele
Beispiel 1
Die Herstellung von Polyol I findet in einem Zwanzig-Gallonen-Reaktor statt und läuft nach den folgenden Schritten ab:

1) 10,18 Ib (4,62 kg) einer 90 %igen Lösung von Phenol in Wasser werden bei Raumtemperatur in den Reaktor gegeben;
2) 24,08 Ib (10,92 kg) einer 85 %igen Lösung von Diethanolamin in Wasser werden bei Raumtemperatur zum Phenol hinzugegeben und die Mischung wird auf 90°C erhitzt;
3) 11,85 Ib (5,38 kg) 37 %iges Formaldehyd in Wasser (Formalin 37) werden bei 90°C und mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,37 Ib/min (0,17 kg/min) dem Reaktor zugegeben;
4) die Reaktionsmischung wird bei 90°C für 2 Stunden gehalten;
5) Wasser wird bei 100°C mit einer Stickstoffflussgeschwindigkeit von 8 scfh (0,227 scmh) von der Reaktormischung solange abgezogen bis die vorliegende Wasserkonzentration zwischen 0,75 bis 1,00 Gewichtsprozent Wasser gemessen wird, wobei dies durch ein Karl Fischer Verfahren (ASTM: D4672-95) gemessen wird;
6) 42,0 Ib (19,05 kg) einer gemischten Oxidzuzugabe (80 Gewichtsprozent Propylenoxid/ 20 Gewichtsprozent Ethylenoxid) werden bei 90°C mit einer Geschwindigkeit von 0,3 Ib/min (0,14 kg/min) dem Reaktor zugegeben;
7) 0,5 Ib (0,23 kg) Dimethylethanolamin werden bei 95°C zum Reaktor zugegeben;
8) zusätzliche 28,22 Ib (12,80 kg) an gemischter Oxidzugabe werden bei 95°C und einer Geschwindigkeit von 0,3 Ib/min (0,14 kg/min) zum Reaktor zugegeben; und
9) die Reaktanten werden bei einer Temperatur von 95°C gehalten, bis ein Gewichtsprozentanteil OH (Phthalsäureanhydrid-Nassverfahren) von 9,70 Prozent erreicht wird;
10) das verbleibende, nicht abreagierte Propylenoxid und Ethylenoxid wird von der Reaktionsmischung bei 100°C abgezogen mit einer Stickstoffflußgeschwindigkeit von 8 scfh (0,227 scmh), bis die durch einen Gaschromatographen gemessene Oxidkonzentration weniger als 500 ppm beträgt.

Das sich ergebende Polyol weist eine OH-Zahl von 320 und eine Viskosität von 802 cps (0,8 Pa·s) bei 25°C auf und wird als Polyol I bezeichnet.
Beispiel 2
Die Herstellung von Polyol II findet in einem Zwanzig-Gallonen-Reaktor statt und läuft nach den folgenden Schritten ab:

1) 9,55 Ib (4,33 kg) einer 90 %igen Lösung von Phenol in Wasser werden bei Raumtemperatur in den Reaktor gegeben;
2) 22,59 Ib (10,25 kg) einer 85 %igen Lösung von Diethanolamin in Wasser werden bei Raumtemperatur zum Phenol hinzugegeben und die Mischung wird auf 90°C erhitzt;
3) 11,12 Ib (5,04 kg) an Formalin 37 werden bei 90°C und mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,37 Ib/min (0,17 kg/min) zum Reaktor hinzugefügt;
4) die Reaktionsmischung wird für 2 Stunden bei 90°C gehalten;
5) das Wasser wird von dem Reaktorgemisch bei 100°C mit einer Stickstoffflußgeschwindigkeit von 8 scfh (0,23 scmh) solange abgezogen bis die vorliegende Wasserkonzentration zwischen 0,75 bis 1,00 Gewichtsprozent Wasser gemessen wird;
6) 43,0 Ib (19,5 kg) einer gemischten Oxidzugabe (80 Gewichtsprozent Propylenoxid/ 20 Gewichtsprozent Ethylenoxid) werden bei 90°C mit einer Geschwindigkeit von 0,3 Ib/min (0,14 kg/min) zum Reaktor zugegeben;
7) 0,5 Ib (0,23 kg) Dimethylethanolamin wird bei 95°C zum Reaktor zugegeben;
8) zusätzliche 29,0 Ib (13,15 kg) einer gemischten Oxidzugabe werden zu dem Reaktor bei 95°C und einer Geschwindigkeit von 0,3 Ib/min (0,14 kg/min) zugegeben; und
9) die Reaktanten werden bei einer Temperatur von 95°C gehalten, bis ein Gewichtsprozentanteil für OH (Phthalsäureanhydrid-Nassverfahren) von 9,09 Prozent erreicht wird;
10) verbleibendes, nicht abreagiertes Propylenoxid und Ethylenoxid wird bei 100°C mit einer Stickstoffflussgeschwindigkeit von 8 scfh (0,227 scmh) von der Reaktionsmischung abgezogen bis die durch einen Gaschromatographen gemessene Oxidkonzentration weniger als 500 ppm beträgt,

Das sich ergebende Polyol weist eine OH-Zahl von 300 und eine Viskosität von 570 cps (0,57 Pa·s) bei 25°C auf und wird als Polyol II bezeichnet.
Beispiel 3
Die Herstellung von Polyol III findet in einem Zwanzig-Gallonen-Reaktor statt und läuft nach den folgenden Schritten ab:

1) 10,30 Ib (4,67 kg) einer 90 %igen Lösung von Phenol in Wasser werden bei Raumtemperatur zum Reaktor hinzugegeben;
2) 24,37 Ib (11,05 kg) einer 85 %igen Lösung von Diethanolamin in Wasser werden bei Raumtemperatur zum Phenol hinzugegeben und die Mischung wird auf 90°C erhitzt;
3) 15,99 Ib (7,25 kg) an Formalin 37 werden bei 90°C und einer Geschwindigkeit von etwa 0,37 Ib/min (0,17 kg/min) zum Reaktor zugegeben;
4) die Reaktionsmischung wird für 2 Stunden bei 90°C gehalten;
5) das Wasser wird von der Reaktionsmischung bei 100°C mit einer Stickstoffflussgeschwindigkeit von 8 scfh (0,23 scmh) solange abgezogen bis die vorliegende Wasserkonzentration zwischen 0,75 bis 1,00 Gewichtsprozent Wasser gemessen wird;
6) 41,2 Ib (18,7 kg) einer gemischten Oxidzugabe (80 Gewichtsprozent Propylenoxid/ 20 Gewichtsprozent Ethylenoxid) werden bei 90°C mit einer Geschwindigkeit von 0,3 Ib/min (0,14 kg/min) zum Reaktor zugegeben;
7) 0,50 Ib (0,23 kg) Dimethylethanolamin werden bei 95°C zum Reaktor zugegeben;
8) zusätzliche 27,4 Ib (12,4 kg) gemischte Oxidzugabe werden bei 95°C und einer Geschwindigkeit von 0,3 Ib/min (0,14 kg/min) zum Reaktor zugegeben; und
9) die Reaktanten werden bei einer Temperatur von 95°C gehalten, bis ein Gewichtsprozentanteil OH (Phthalsäureanhydrid-Nassverfahren) von 9,17 Prozent erreicht wird;
10) verbleibendes, nicht abreagiertes Propylenoxid und Ethylenoxid wird von der Reaktionsmischung bei 100°C abgezogen mit einer Stickstoffflussgeschwindigkeit von 8 scfh (0,227 scmh), bis die durch einen Gaschromatographen gemessene Oxidkonzentration weniger als 500 ppm beträgt.

Das sich ergebende Polyol weist eine OH-Zahl von 303 und eine Viskosität von 1240 cps (1,24 Pa·s) bei 25°C auf und wird als Polyol III bezeichnet.
Beispiel 4
Mannich-Polyole enthaltende Polyolgemische und polymere MDI werden gemischt und unter Verwendung einer Gusmer H-2000* Sprayschaummaschine, die mit einer Gusmer GX-7* Spraygun ausgestattet ist, versprüht. (*Gusmer H-2000 und Gusmer GX-7 sind Handelsbezeichnungen der Gusmer Machinery Group, Inc.). Die Betriebsdrücke betragen typischerweise 1000 - 1200 psi bei einem Gesamtdurchsatz von 7 - 15 Ib/min (3,2 - 6,8 kg/min). Schaumformulierungen sind in Tabelle 1 gezeigt. Physikalische Schaumeigenschaften sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 1: Formulierungen
Tabelle 2: Physikalische Schaumeigenschaften

Claims

Verfahren zur Herstellung eine Mannich-Polyols, welches bei 25°C eine Viskosität von 300 bis 3,500 cps (0,3 bis 3.5 Pa·s) besitzt, umfassend die Schritte des Vermischens eines Phenols, eines Alkanolamins, und von Formaldehyd bei einem molaren Verhältnis von 1:1:1 bis 1:2.2:2.2, des Erhitzens der sich ergebenden Mischung bei einer Temperatur von 50°C bis 150°C für eine ausreichende Zeitspanne um den Gehalt an Formaldehyd auf weniger als 1 % zu verringern, des Abziehens des Wassers vom Reaktionsprodukt und dann der Alkoxylierung der Mannich-Base mit einer Mischung von Ethylenoxid und Propylenoxid, wobei 5 bis 55 Prozent des gemeinsamen Gewichts von Ethylenoxid und Propylenoxid Ethylenoxid ist, und worin ein ergänzender Katalysator verwendet wird, um ein Mannich-Polyol herzustellen, das eine OH-Zahl von 250 bis 350 besitzt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Verhältnis von Phenol, Alkanolamin, und Formaldehyd von 1:1.5:1.5 bis 1:2.2:2.2 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Alkanolamin Diethanolamin ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin vom gemeinsamen Gewicht von Ethylenoxid und Propylenoxid 10 bis 45 Prozent des Gewichts Ethylenoxid sind.
Verfahren nach Anspruch 1, worin vom gemeinsamen Gewicht von Ethylenoxid und Propylenoxid 20 Prozent des Gewichts Ethylenoxid sind.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die minimale Menge an verwendetem Alkylenoxid 0.3 Mol pro Hydroxylgruppe in der Mannich-Base beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die maximale Menge an verwendetem Alkylenoxid 3.5 Mol pro Hydroxylgruppe in der Mannich-Base beträgt.