EP0000016A1 - Process for the preparation of allophanates-substituted polyisocyanates and their use in the manufacture of polyurethane products - Google Patents

Process for the preparation of allophanates-substituted polyisocyanates and their use in the manufacture of polyurethane products Download PDF

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EP0000016A1
EP0000016A1 EP78100028A EP78100028A EP0000016A1 EP 0000016 A1 EP0000016 A1 EP 0000016A1 EP 78100028 A EP78100028 A EP 78100028A EP 78100028 A EP78100028 A EP 78100028A EP 0000016 A1 EP0000016 A1 EP 0000016A1
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allophanate
mol
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Wilhelm Dr. Slawyk
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Abstract

Verfahren zur Herstellung von mindestens drei Isocyanatgruppen aufweisenden Allophanatpolyisocyanaten, bei welchem überschüssige Mengen an organischen Allophanatgruppen-freien Polyisocyanaten mit ausgewählten, Hydroxylgruppen und Urethangruppen aufweisenden Verbindungen zur Umsetzung gebracht werden. Die Produkte dienen als Aufbaukomponente bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen.Process for the preparation of at least three isocyanate group-containing allophanate polyisocyanates, in which excess amounts of organic allophanate group-free polyisocyanates are reacted with selected compounds containing hydroxyl groups and urethane groups. The products serve as a structural component in the production of polyurethane plastics.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von neuen Allophanatgruppen aufweisenden organischen Polyisocyanaten mit mindestens drei Isocyanatgruppen, die nach diesem Verfahren erhältlichen Polyisocyanate und ihre Verwendung als Aufbaukomponente bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen.The present invention relates to a new process for the preparation of new allophanate organic polyisocyanates having at least three isocyanate groups, the polyisocyanates obtainable by this process and their use as structural components in the production of polyurethane plastics.

Allophanatgruppen aufweisende organische Polyisocyanate mit aliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen sind beispielsweise aus der GB-PS 994 890 bekannt geworden. Gemäß dieser Patentschrift werden Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate aus einfachen ein- oder mehrwertigen Alkoholen und organischen Polyisocyanaten insbesondere Diisocyanaten durch mehrstündiges Erhitzen auf erhöhte Temperaturen bzw. in Gegenwart von Katalysatoren mit weiteren Mengen an organischen Polyisocyanaten vorzugsweise Diisocyanaten zu den Allophanatgruppen aufweisenden Polyisocyanaten umgesetzt. Nachteilhaft an diesem Verfahren ist neben der Mitverwendung von Katalysatoren insbesondere die lange Erhitzungsdauer während der Allophanatisierungsreaktion, welche im allgemeinen zu verfärbten Reaktionsprodukten führt.Organic polyisocyanates with allophanate groups and aliphatically bonded isocyanate groups have become known, for example, from GB-PS 994 890. According to this patent, polyisocyanates containing urethane groups from simple mono- or polyhydric alcohols and organic polyisocyanates, in particular diisocyanates, are reacted by heating to elevated temperatures for several hours or, in the presence of catalysts, with further amounts of organic polyisocyanates, preferably diisocyanates, to form the allophanate group-containing polyisocyanates. A disadvantage of this process, in addition to the use of catalysts, is in particular the long heating time during the allophanatization reaction, which generally discolored Leads reaction products.

Überraschenderweise wurde nun ein neues Verfahren gefunden, welches die Herstellung von neuen Allophanatgruppen aufweisenden organischen Polyisocyanaten mit aliphatisch bzw. cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen gestattet, ohne daß hierfür Katalysatoren oder ein dem Verfahren der GB-PS 994 890 vergleichbares langes Erhitzen erforderlich wäre. Die erfindungsgemäßen Verfahrensprodukte zeichnen sich demzufolge auch durch eine niedrige Farbzahl und darüber hinaus durch eine vergleichsweise niedrige Viskosität aus und stellen wertvolle Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Polyurethankunststoffen insbesondere Polyurethanlacken dar.Surprisingly, a new process has now been found which allows the production of new allophanate group-containing organic polyisocyanates with aliphatically or cycloaliphatically bound isocyanate groups without the need for catalysts or a long heating process comparable to the process of GB-PS 994 890. The process products according to the invention are consequently also distinguished by a low color number and, moreover, by a comparatively low viscosity and represent valuable starting materials for the production of polyurethane plastics, in particular polyurethane lacquers.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mindestens drei Isocyanatgruppen aufweisenden Allophanat-Polyisocyanaten durch Umsetzung von Hydroxylgruppen aufweisenden Verbindungen mit überschüssigen Mengen an organischen, Allophanatgruppen-freien Polyisocyanaten,dadurch gekennzeichnet, daß man als Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen solche der Formel

Figure imgb0001
einsetzt, wobei

  • R1 und R2 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und Wasserstoff, Hydroxyalkyl-, Alkyl- oder Cycloalkyl-Reste bedeuten mit der Einschränkung, daß mindestens einer der Reste R und R2 für Wasserstoff oder eine Hydroxyalkylgruppe steht, und
  • R 3, R4, R5 und R6 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und Wasserstoff, Alkyl- oder HydroxyalkylReste bedeuten und wobei die Reste R3 und R5 zusammen mit den beiden Kohlenstoffatomen des Grundgerüstes auch einen cycloaliphatischen Ring bilden können.
The present invention relates to a process for the preparation of at least three isocyanate group-containing allophanate polyisocyanates by reacting compounds containing hydroxyl groups with excess amounts of organic, allophanate group-free polyisocyanates, characterized in that compounds containing hydroxyl groups have those of the formula
Figure imgb0001
 uses, whereby
  • R 1 and R 2 stand for the same or different radicals and mean hydrogen, hydroxyalkyl, alkyl or cycloalkyl radicals with the restriction that at least one of the radicals R and R 2 represents hydrogen or a hydroxyalkyl group, and
  • R 3 , R 4 , R 5 and R 6 represent the same or different radicals and are hydrogen, alkyl or hydroxyalkyl radicals and the radicals R 3 and R 5 together with the two carbon atoms of the basic structure can also form a cycloaliphatic ring.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch die nach diesem Verfahren erhältlichen neuen Polyisocyanate, sowie ihre Verwendung als Aufbaukomponente bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen nach dem Isocyanat-Polyadditionsverfahren.The present invention also relates to the new polyisocyanates obtainable by this process and their use as a structural component in the production of polyurethane plastics by the isocyanate polyaddition process.

Bei den erfindungswesentlichen, beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Hydroxylgruppen aufweisenden Verbindungen handelt es sich vorzugsweise um solche der genannten Formel in welcher

  • R1 und R2 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und Wasserstoff, C2-C18-, insbesondere C2-C6-Hydroxy- alkylgruppen, C1-C18- insbesondere C1-C4-Alkylgruppen oder C4-C15- insbesondere C6-C10-Cycloalkylgruppen bedeuten, wobei mindestens einer der Reste R oder R2 für Wasserstoff oder eine Hydroxyalkylgruppe steht,
  • R3,R4,R5 und R6 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und Wasserstoff, C1-C18- insbesondere C1-C2-Alkylgruppen oder C1-C18- insbesondere C1-C2-Hydroxyalkylgruppen bedeuten, wobei die Reste R3 und R5 zusammen mit den beiden Kohlenstoffatomen des Grundgerüsts auch einen cycloaliphatischen Ring mit 5-6 Kohlenstoffatomen darstellen können, und wobei mindestens zwei der Reste R3,R4,R5 und R6 für Wasserstoff stehen.
The compounds containing hydroxyl groups which are essential to the invention and are to be used in the process according to the invention are preferably those of the formula mentioned in which
  • R 1 and R 2 are identical or different and represent hydrogen, C 2 -C 18 -, in particular C 2 -C 6 alkyl groups y- -Hydrox, C 1 -C 18 -, in particular C 1 -C 4 alkyl or C 4 -C 15 - in particular C 6 -C 10 cycloalkyl groups, where at least one of the radicals R or R 2 represents hydrogen or a hydroxyalkyl group,
  • R 3 , R 4 , R 5 and R 6 represent identical or different radicals and are hydrogen, C 1 -C 18 - in particular C 1 -C 2 alkyl groups or C 1 -C 18 - in particular C 1 -C 2 hydroxyalkyl groups , where the radicals R3 and R 5 together with the two carbon atoms of the backbone also form a cycloaliphatic ring with 5-6 carbon atoms can represent, and wherein at least two of the radicals R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are hydrogen.

Ganz besonders bevorzugt sind solche Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen der genannten allgemeinen Formel, für welche R 1 und R2 die genannte Bedeutung haben und für welche drei der Reste R3, R4. R5 und R6 für Wasserstoff und einer der genannten Reste für einen Methyl- oder Hydroxymethylgruppe steht.Compounds of the general formula mentioned which have hydroxyl groups and for which R 1 and R 2 have the meaning given and for which three of the radicals R 3 and R 4 are very particularly preferred. R 5 and R 6 are hydrogen and one of the radicals mentioned is a methyl or hydroxymethyl group.

Für das erfindungsgemäße Verranren ebenfalis geeignet, jedoch weniger bevorzugt sind solche Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen der genannten allgemeinen Formel für welche mindestens einer der Reste R1 oder R2 für einen durch Äthersauerstoffbrücken unterbrochenen C4-C8-Hydroxyalkylrest oder einen Hydroxy-cyclohexyl-cyclohexyl-äther-Rest steht. Außer den genannten Hydroxylgruppen aufweisenden Verbindungen der genannten allgemeinen Formel eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auch solche Verbindungen der genannten allgemeinen Formel in welchen die Reste R1 bis R6 unter den Verfahrensbedingungen inerte Substituenten wie z.B. Alkoxygruppen oder Halogenatome aufweisen.Also suitable for the locking according to the invention, but less preferred are those hydroxyl group-containing compounds of the general formula mentioned for which at least one of the radicals R 1 or R 2 is a C 4 -C 8 -hydroxyalkyl radical interrupted by ether oxygen bridges or a hydroxy-cyclohexyl-cyclohexyl radical. ether rest stands. In addition to the compounds of the general formula mentioned containing hydroxyl groups, suitable compounds for the process according to the invention are of course also those compounds of the general formula mentioned in which the radicals R 1 to R 6 have substituents which are inert under the process conditions, such as, for example, alkoxy groups or halogen atoms.

Die erfindungswesentlichen Hydroxylgruppen aufweisenden Verbindungen der genannten allgemeinen Formel können leicht durch Umsetzung von Aminogruppen aufweisenden Verbindungen der Formel

Figure imgb0002
mit cyclischen Carbonaten der Formel
Figure imgb0003
erhalten werden.The compounds of the general formula mentioned which contain essential hydroxyl groups can easily be obtained by reacting compounds of the formula having amino groups
Figure imgb0002
 with cyclic carbonates of the formula
Figure imgb0003
 be preserved.

In diesem letztgenannten beiden Formeln haben R1 bis R6 die obengenannte Bedeutung.In the latter two formulas, R 1 to R 6 have the meaning given above.

Beispiele geeigneter Aminogruppen aufweisender Verbindungen sind Ammoniak, Methylamin, Äthylamin, Propylamin, Isopropylamin, Butylamin, sec.-Butylamin, Isobutylamin, tert.-Butylamin, Pentylamin, tert.-Pentylamin, Hexylamin, 2-Äthylhexylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin, Hexadecylamin, Octadecylamin, 2-Propenylamin, Cyclohexylamin, 2(oder 3 oder4)-Methyl- cyclohexylamin, Aminomethylcyclohexylamin, 3,3,5-Trimethylcyclohexylamin, 2-Norbornylmethylamin, 2-Aminäthanol, 3-Amino-1-propanol, 1-Amino-2-propanol, 4-Amino-2-butanol, 3-Amino-1-butanol, 2-Amino-1-butanol, 3-Amino-3-methyl-1-butanol, 2-Amino-2-methyl-1-propanol, 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol, 2-Amino-2-hydroxymethy]-1,3-propandiol, 5-Amino-1-pentanol, 3-Amino-2,2,4-trimethyl-1-pentanol, 6-Amino-1-hexanol, Methyl-hexanolamin (Isomerengemisch), Trimethyl-1,6-hexanolamin (Isomerengemisch), 2,2-Dimethyl-3-amino-1-hexanol, 7-Amino-1-heptanol, 10-Amino-1-decanol, 12-Amino-1-dodecanol, 2(3 oder 4)-Aminocyclohexanol, 2(oder 3)-Methyl-4-amino- cyclohexamol, 2-(oder 6)-Methyl-3-amino-cyclohexanol, 5(oder 6)-Methyl-2-amino-cyclohexanol, 2(3 oder 4)-Aminomethyl-cyclohexanol, 2-(3-aminopropyl)-cyclohexanol, 3-Aminomethyl-3,3,5-trimethyl-cyclohexanol, 4-(2-Aminoäthyl)-(2-hydroxyläthyl)-cyclohexan, 1-Hydroxymethyl-3(oder 4)-aminomethyl-cyclohexan, 2-Hydroxymethyl-5(oder 6)-aminomethyl-bicyclo-2,2,1-heptan, 1-Hydroxy-5(6 oder 7)-amino-decahydronaphthalon, 2-Hydroxy-6(oder 7)-amino-decahydronaphthalin, 1-Aminomethyl-2-hydroxy- decahydronaphthalin, 4-Amino-4'-hydroxy-dicyclohexylmethan, 2-(4-Aminocyclohexyl)-2-(4-hydroxycyclohexyl)-propan, 2-Methylaminoäthanol, N-(2-Hydroxyäthyl)-cyclohexylamin, 1-Cyclohexylamino-2-propanol, Bis-(2-hydroxyäthyl)-amin, Bis-(2-hydroxypropyl)-amin.Examples of suitable compounds having amino groups are ammonia, methylamine, ethylamine, propylamine, isopropylamine, butylamine, sec-butylamine, isobutylamine, tert-butylamine, pentylamine, tert-pentylamine, hexylamine, 2-ethylhexylamine, dodecylamine, tetradecylamine, hexadecylamine , 2-propenylamine, cyclohexylamine, 2 (or 3 or 4) methylcyclohexylamine, aminomethylcyclohexylamine, 3,3,5-trimethylcyclohexylamine, 2-norbornylmethylamine, 2-aminethanol, 3-amino-1-propanol, 1-amino-2- propanol, 4-amino-2-butanol, 3-amino-1-butanol, 2-amino-1-butanol, 3-amino-3-methyl-1-butanol, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-hydroxymethy] -1,3-propanediol, 5-amino-1-pentanol, 3-amino-2,2,4-trimethyl-1 pentanol, 6-amino-1-hexanol, methyl-hexanolamine (mixture of isomers), trimethyl-1,6-hexanolamine (mixture of isomers), 2,2-dimethyl-3-amino-1-hexanol, 7-amino-1-heptanol, 10-amino-1-decanol, 12-amino-1-dodecanol, 2 (3 or 4) -aminocyclohexanol, 2 (or 3) -methyl-4-aminocyclohexamol, 2- ( or 6) -methyl-3-amino-cyclohexanol, 5 (or 6) -methyl-2-amino-cyclohexanol, 2 (3 or 4) -aminomethyl-cyclohexanol, 2- (3-aminopropyl) -cyclohexanol, 3-aminomethyl -3,3,5-trimethyl-cyclohexanol, 4- (2-aminoethyl) - (2-hydroxylethyl) -cyclohexane, 1-hydroxymethyl-3 (or 4) -aminomethyl-cyclohexane, 2-hydroxymethyl-5 (or 6) -aminomethyl-bicyclo-2,2,1-heptane, 1-hydroxy-5 (6 or 7) -amino-decahydronaphthalene, 2-hydroxy-6 (or 7) -amino-decahydronaphthalene, 1-aminomethyl-2-hydroxy- decahydronaphthalene, 4-amino-4'-hydroxy-dicyclohexylmethane, 2- (4-aminocyclohexyl) -2- (4-hydroxycyclohexyl) propane, 2-methylaminoethanol, N- (2-hydroxyethyl) cyclohexylamine, 1-cyclohexylamino-2 propanol, bis (2-hydroxyethyl) amine, bis (2-hydroxypropyl) amine.

Weiterhin eignen sich aminogruppenhaltige Verbindungen mit Ätherstrukturen, so 3-Methoxypropylamin, 3-Äthoxypropylamin, (3-Aminopropyl)-butyläther oder 4-Hydroxy-4'-Amino-dicyclohexyläther oder solche, die beispielsweise durch Monoaddition von Acrylnitril an Glycole und anschließende Reduktion gewonnen werden können, wie

Figure imgb0004
Figure imgb0005
oder
Figure imgb0006
 Also suitable are compounds containing amino groups with ether structures, such as 3-methoxypropylamine, 3-ethoxypropylamine, (3-aminopropyl) butyl ether or 4-hydroxy-4'-amino-dicyclohexyl ether or those obtained, for example, by monoaddition of acrylonitrile to glycols and subsequent reduction can be like
Figure imgb0004
Figure imgb0005
 or
Figure imgb0006

Beispiele geeigneter cyclischer Carbonate sind 1,3-Dioxolan-2-on, 4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on, 5-Methyl-1,3-dioxan-2-on, 5-Dimethyl-1,3-dioxan-2-on, 5-Äthyl-1,3-dioxan-2-on, 5-Di- äthyl-1,3-dioxan-2-on, 4-Hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-on und 2,4-Dioxa-bicyclo-4,3,0-nonan-3-on.Examples of suitable cyclic carbonates are 1,3-dioxolan-2-one, 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, 5-methyl-1,3-dioxan-2-one, 5-dimethyl-1,3 -dioxan-2-one, 5-ethyl-1,3-dioxan-2-one, 5-di- ethyl-1,3-dioxan-2-one, 4-hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-one and 2,4-dioxa-bicyclo-4,3,0-nonan-3-one.

Die Herstellung der erfindungswesentlichen Hydroxylgruppen aufweisenden Verbindungen erfolgt im allgemeinen bei 20 bis 100°C, vorzugsweise 30 bis 50°C durch Umsetzung äquimolarer Mengen der beispielhaft genannten Aminogruppen-haltigen Verbindungen mit den beispielhaft genannten cyclischen Carbonaten.The compounds containing hydroxyl groups, which are essential to the invention, are generally prepared at 20 to 100 ° C., preferably 30 to 50 ° C., by reacting equimolar amounts of the compounds containing amino groups mentioned as examples with the cyclic carbonates mentioned as examples.

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind beliebige organische Polyisocyanate insbesondere Diisocyanate mit aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen geeignet. Beispiele hierfür sind Äthylendiisocyanat, 1,4-Tetramethylendiisocyanat, 2,2,4-(2,4,4)-Trimethylhexy- methylendiisocyanat-1,6, 1,12-Dodecandiisocyanat, Lysin-diisocyanat-C1-C8-alkylester, Cyclobutan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 3,3'-Dimethyl-4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethan, 4,4'-Diisocyanatocicyclohexylmethan und Xylylendiisocyanat.Any organic polyisocyanates, in particular diisocyanates with aliphatic and / or cycloaliphatic isocyanate groups, are suitable for the process according to the invention. Examples of these are ethylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 2,2,4- (2,4,4) -trimethylhexy-methylene diisocyanate-1,6, 1,12-dodecane diisocyanate, lysine diisocyanate C 1 -C 8 alkyl ester , Cyclobutane-1,3-diisocyanate, cyclohexane-1,3- and -1,4-diisocyanate and any mixtures of these isomers, 2,4- and 2,6-hexahydrotoluenediisocyanate and any mixtures of these isomers, 3,3'-dimethyl -4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane, 4,4'-diisocyanatocicyclohexylmethane and xylylene diisocyanate.

Bevorzugt werden Hexamethylendiisocyanat- und 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (Isophorondiisocyanat) eingesetzt.Hexamethylene diisocyanate and 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexane (isophorone diisocyanate) are preferably used.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Temperaturbereich von 90-200°C, vorzugsweise 100-180°C durchgeführt. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelangen die Reaktionspartner in solchen Mengenverhältnissen zum Einsatz,die einem NCO/OH-Äquivalentverhältnis von mindestens 4:1, vorzugsweise 6:1 bis 25:1 entsprechen.The process according to the invention is carried out in the temperature range from 90-200 ° C., preferably 100-180 ° C. When carrying out the process according to the invention, the reactants are used in proportions which correspond to an NCO / OH equivalent ratio of at least 4: 1, preferably 6: 1 to 25: 1.

Die Durchführung des erfindungsgemäBen Verfahrens kann beispielsweise folgendermaßen erfolgen:

  • 6-25 NCO-Äquivalente eines aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanats werden in einem Rührgefäß unter Inertgasatmosphäre (Stickstoff oder Argon) vorgelegt und auf 100-180°C erwärmt. Anschließend trägt man ein Hydroxyläquivalent der erfindungswesertilichen Hydroxylverbindung unter intensivem Rühren in dic Isocyanatvorlage ein. Danach erhitzt man noch 20 Minuten bis etwa 4 Stunden auf 100-180°C. In dieser Zeit stellt sich ein konstanter NCO-Gehalt ein. Die Reaktion ist hiernach beendet und das überschüssige Isocyanat wird nach einem bekannten Destillations- oder Extraktionsverfahren (beispielsweise unter Verwendung von n-Hexan oder Cyclohexan) abgetrennt.
The method according to the invention can be carried out, for example, as follows:
  • 6-25 NCO equivalents of an aliphatic or cycloaliphatic diisocyanate are placed in a stirred vessel under an inert gas atmosphere (nitrogen or argon) and heated to 100-180 ° C. A hydroxyl equivalent of the hydroxyl compound according to the invention is then introduced into the isocyanate receiver with vigorous stirring. The mixture is then heated to 100-180 ° C for 20 minutes to about 4 hours. During this time, a constant NCO content is established. The reaction is then ended and the excess isocyanate is separated off by a known distillation or extraction process (for example using n-hexane or cyclohexane).

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in gleicher Weise gut auch zweistufig durchführen, wobei die Ausgangskomponenten bei Raumtemperatur zusammengerührt werden und anschließend gemeinsam auf den obengenannten Temperaturbereich von 100-180 C erhitzt werden. Auch die Mitverwendung eines gegenüber Isocyanaten inerten Lösungsmittels wie z.B. Äthylacetat, Butylacetat, Toluol oder Xylol ist möglich. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch lösungsmittelfrei durchgeführt.The process according to the invention can also be carried out in two stages in the same way, the starting components being stirred together at room temperature and then being heated together to the above-mentioned temperature range of 100-180.degree. The use of a solvent which is inert to isocyanates, e.g. Ethyl acetate, butyl acetate, toluene or xylene is possible. However, the process according to the invention is preferably carried out without solvents.

Die Verfahrenrprodukte sind viskose, farblose bis gelb gefärbte Polyisocyanate, die bei Raumtemperatur flüssig sind oder ale feste Hartharze vorliegen. Sie sind völlig geruchlos und klar in gegenüber NCO-Gruppen inerten Lösungsmitteln wie Kohlenwasserstoffen, Chlorkohlenwasserstoffen, Estern und Ketonen löglich.The process products are viscous, colorless to yellow-colored polyisocyanates, which are liquid at room temperature or all solid hard resins are present. They are completely odorless and clearly possible in solvents which are inert to NCO groups, such as hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, esters and ketones.

Bei der Durchfünrung des erfindungsgemäßen Verfahrens ent- stehen aus den Hydroxylgruppen der erfindungswesentlichen Hydroxylgruppen aufweisenden Verbindung und einem Teil der Isocyanatgruppen des Diisocyanats zunächst Urethangruppen. Diese somit als Zwischenstufe aufallenden Urethangruppen aufweisenden Polyisocyanate bilden sich bereits im Tempera turbereich zwischen 50 und 100°C und konnen bei entsprechender Temperaturführung isoliert werden, da bei diesen Temperaturen im wesentlichen noch keine Allophanatisierung eintritt. Bei höherer Temperatur, oberhalb von 100°C, addiert sich weiteres Diisocyanat an die Ursthangruppen unter Ausbildung von Allophanat.en. Im Falle einer Umsetzung des Urethanalkohols mit Diisocyanat bei einer von Beginn an hohen Temperatur von beispielsweise 150°C verlaufen Urethanisierung der OH-Funktion und Allophanatisierung unselektiv und nebeneinander ab.When carrying out the process according to the invention, urethane groups initially form from the hydroxyl groups of the compound having essential hydroxyl groups and part of the isocyanate groups of the diisocyanate. These polyisocyanates thus containing intermediate urethane groups are formed already in the temperature range between 50 and 100 ° C and can be isolated with appropriate temperature control, since at these temperatures essentially no allophanatization occurs. At a higher temperature, above 100 ° C, further diisocyanate is added to the primary groups to form allophanates. In the case of a reaction of the urethane alcohol with diisocyanate at a high temperature of, for example, 150 ° C. from the beginning, urethanization of the OH function and allophanatization proceed non-selectively and side by side.

Die genannte selektive Reaktionsführung durch entsprechende Steuerung der Reaktionstemperaturen eröffnet die interessante Möglichkeit, Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate einer definierten Struktur aufzubauen, in denen beispielsweise sowohl aliphatisch als auch cycloaliphatisch gebundene Isocyanatgruppen vorliegen. So ist es beispielsweise möglich zunächst im Temperaturbereich zwischen 50 und 100°C unter Verwendung eines NCO/OH-Äquivalentverhältnisses von 1:1 gezielt ein Urethangruppen aufweisendes Polyisocyanat herzustellen, welches ontweder ausschließlich aliphatisch oder ausschließlich cycloaliphatisch gebundene Isocyanatgruppen aufweist, um anschließend die Allophanatisierungsreaktion im Temperaturbereich von 100-180°C insbesondere 110-150°C unter Verwendung von überschüssigen Mengen eines cycloaliphatischen bzw. aliphatischen Diisocyanat durchzuführen.The aforementioned selective reaction control by appropriate control of the reaction temperatures opens up the interesting possibility of building up polyisocyanates having allophanate groups and having a defined structure in which, for example, both aliphatic and cycloaliphatic isocyanate groups are present. For example, it is possible to initially produce a polyisocyanate containing urethane groups in the temperature range between 50 and 100 ° C using an NCO / OH equivalent ratio of 1: 1, which polyisocyanate has either exclusively aliphatic or exclusively cycloaliphatic isocyanate groups, followed by the allophanatization reaction in the temperature range from 100-180 ° C, in particular 110-150 ° C using excess amounts of a cycloaliphatic or aliphatic diisocyanate.

Für diese selektive Reaktionsführung besonders gut geeignete erfindungswegentliche Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen sind insbescndere die entsprechenden Additionsprodukte von Ammoniak an die beispielhaft genannten cyclischen Carbonate.Having for this selective reaction particularly suitable erfindungswe g entliche hydroxyl compounds are insbescndere the corresponding addition products of ammonia to the exemplified cyclic carbonates.

Bei allen Ausführungsformen des erfindungsgemäBen Verfahrens kann im Anschluß an die erfindungsgemäße Umsetzung das gegebenenfalls noch vorliegende überschüssige Diisocyanat destillativ beispielsweise in Dünnschichtverdampfern abgetrennt werden.In all embodiments of the process according to the invention, the excess diisocyanate which may still be present can be separated off by distillation, for example in thin-film evaporators, after the reaction according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere folgende Vorteile auf:

  • 1. es ermöglicht die Herstellung von physiologisch weitgehend unbedenklichen Allophanatpolyisocyanaten einer niedrigen Viskosität, die insbesondere in Lösungsmittel-freien bzw. -armen Lacken eingesetzt werden können;
  • 2. die erfindungsgemäß zugänglichen Verfahrensprodukte weisen eine helle Eigenfarbe auf und eignen sich aus diesem Grund und aufgrund der Tatsache, daß die Isocyanatgruppen aliphatisch bzw. cycloaliphatisch gebunden sind besonders gut zur Herstellung von lichtechten Polyurethanlacken und
  • 3. das erfindungsgemäße Verfahren gestattet aufgrund der oben beschriebenen Möglichkeit einer selektiven Reaktionsführung die Herstellung von definierten Polyisocyanaten,deren physikalische und chemische Eigenschaften durch geeignete Wahl der verschiedenen Ausgangsdiisoeyanate dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt werden können.
The method according to the invention has the following advantages in particular:
  • 1. it enables the production of physiologically largely harmless allophanate polyisocyanates of low viscosity, which can be used in particular in solvent-free or low-solvent paints;
  • 2. The process products accessible according to the invention have a light intrinsic color and are particularly suitable for the production of lightfast polyurethane paints and for this reason and because of the fact that the isocyanate groups are bound aliphatically or cycloaliphatically
  • 3. The method according to the invention allows, due to the possibility of selective reaction management described above, the production of defined polyisocyanates, the physical and chemical properties of which can be adapted to the respective intended use by suitable selection of the various starting diisocyanates.

Die erfindungsgemäßen Verfahrensprodukte stellen wertvolle Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Polyurethankunststoffen nach dem Isocyanat-Polyadditionsverfahren, insbesondere zur Herstellung von Ein- oder Zweikomponenten-Polyurethanlacken dar. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensprodukte in mit bekannten Blockierungsmitteln für Isocyanatgruppen blockierter Form eignen sich die erfindungagemäßen Verfahrensprodukte insbesondere auch zur Herstellung von Polyurethan-Einbrennlacken.The process products according to the invention are valuable starting materials for the production of polyurethane plastics by the isocyanate polyaddition process, in particular for the production of one- or two-component polyurethane lacquers. When the process products according to the invention are used in a form blocked with known blocking agents for isocyanate groups, the process products according to the invention are also particularly suitable for the production of polyurethane stoving lacquers.

Bevorzugte Reaktionspartner für die erfindungsgemäßen, gegebenenfalls in blockierter Form vorliegenden Verfahrensprodukte bei der Herstellung von Polyurethanlacken sind die in der Polyurethanlacktechnik an sich bekannten Polyhydroxypolyester, Polyhydroxypolyacrylate und gegebenenfalls niedermolekularen, mehrwertigen Alkohole. Geeignete derartige Reaktionsparther sind beispielsweise in DT-AS 2 304 893 beschrieben.Preferred reactants for the process products according to the invention, optionally in blocked form, in the production of polyurethane lacquers are the polyhydroxy polyesters, polyhydroxy polyacrylates known per se in polyurethane lacquer technology, and optionally low molecular weight, polyhydric alcohols. Suitable reaction partners of this type are described, for example, in DT-AS 2 304 893.

Die Mengenverhältnisse, in welchen die erfindungsgemäßen, gegebenenfalls blockierten Polyisocyanate und die genannten Reaktionspartner bei der Herstellung von Polyurethanlacken umgesetzt werden, werden im allgemeinen so gewählt, daß auf eine (gegebenenfalls blockierte) Isocyanatgruppe 0,8-3, vorzugsweise 0,9-1,1, Hydroxyl-, Amino-, Mercapto- und/oder Carboxylgruppen entfallen.The proportions in which the optionally blocked polyisocyanates according to the invention and the reactants mentioned are reacted in the production of polyurethane lacquers are generally chosen so that 0.8-3, preferably 0.9-1, to an (optionally blocked) isocyanate group 1, hydroxyl, amino, mercapto and / or carboxyl groups are eliminated.

Zur Beschleunigung der Aushärtung können in bekannter Weise die in der Isocyanatchemie üblichen Katalysatoren verwendet werden, wie z.B. tert. Amine wie Triäthylamin, Pyridin, Methylpyridin, Benzyldimethylamin, N,N-Dimethylaminocyclo- hexan, N-Methylpiperidin, Pentamethyldiäthylentriamin, N,N'-Endoäthylenpiperazin, N,N'-Dimethylpiperazin usw., Metallsalze wie Eisen(III)-chlorid, Zinkchlorid, Zink-2- äthylcaproat, Zinn(II)-2-äthylcaproat, Dibutylzinn(IV)-dilaurat, Molybdänglykolat usw..To accelerate curing, the catalysts customary in isocyanate chemistry, such as, for example, tert. Amines such as triethylamine, pyridine, methylpyridine, benzyldimethylamine, N, N-dimethylaminocyclo- hexane, N-methylpiperidine, pentamethyldiethylenetriamine, N, N'-endoethylene piperazine, N, N'-dimethylpiperazine etc., metal salts such as iron (III) chloride, zinc chloride, zinc 2-ethyl caproate, tin (II) -2-ethyl caproate, Dibutyltin (IV) dilaurate, molybdenum glycolate, etc.

Bei Anwendung der Allophanat-Polyisocyanate in Einkomponenten-lacken finden ebenfalls vor allen die genannten OH-funktionellen Reaktionspartner Verwendung.When the allophanate polyisocyanates are used in one-component paints, the OH-functional reactants mentioned are also used above all.

Sie werden in einem Mengenverhältnis umgesetzt, daß auf eine OH-Gruppe mindestens 1,2, vorzugsweise 1,5 bis 10, NCO-Gruppen entfallen. Bei der Umsetzung entstehen Lackbindemittel mit freien NCO-Gruppen, die an feuchter Luft zu harten, glänzenden und hochwertigen Beschichtungen aushärten. Die genannten Katalysatoren können auch bei Einkomponenten-Lacken eingesetzt werden.They are reacted in a quantity ratio that accounts for at least 1.2, preferably 1.5 to 10, NCO groups per OH group. During the implementation, paint binders with free NCO groups are created, which harden in moist air to form hard, shiny and high-quality coatings. The catalysts mentioned can also be used in one-component paints.

Bei Verwendung der Allophanat-Polyisocyanate in Einbrennlacken werden die NCO-Gruppen ganz oder teilweise in bekannter Weise blockiert. Das Polyisocyanat wird mit einem geeigneten Blockierungsmittel, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur (z.B. 40 bis 140°C) gegebenenfalls in Gegenwart eines geeigneten Katalysators, wie z.B. tert. Amine, Metallsalze wie Zink-2-äthylcaproat, Zinn(II)-2-äthyl- caproat, Dibutylzinn(IV)-dilaurat oder Alkaliphenolat umgesetzt.When the allophanate polyisocyanates are used in stoving lacquers, the NCO groups are blocked in whole or in part in a known manner. The polyisocyanate is treated with a suitable blocking agent, preferably at elevated temperature (e.g. 40 to 140 ° C), optionally in the presence of a suitable catalyst, e.g. tert. Amines, metal salts such as zinc 2-ethyl caproate, tin (II) -2-ethyl caproate, dibutyl tin (IV) dilaurate or alkali metal phenolate.

Geeignete Blockierungsmittel sind beispielsweise:

  • Monophenole wie Phenol, die Kresole, die Trimethylphenole, die tert. Butylphenole; tertiäre Alkohole wie tert.-Butanol, tert.-Amylalkohol, Dimethylphenylcarbinol; leicht Enole bildende Verbindungen wie Acetessigester, Acetylaceton, Malonsäurederivate wie Malonsäurediester mit 1 bis 8 C-Atomen in den Alkoholresten; sekundäre aromatische Amine wie N-Methylanilin, die N-Methyltoluidine, N-Phenyltoluidin, N-Phenylxylidin; Imide wie Succinimid; Lactame wie δ-Caprolactam, δ-Valerolactam; Oxime wie Butanonoxim, Cyclohexanonoxim; Mercaptane wie Methylmercaptan, Äthylmercaptan, Butylmercaptan, 2-Mercaptobenzthiazol, δ-Naphthylmercaptan, Dodecylmercaptan.
Suitable blocking agents are, for example:
  • Monophenols such as phenol, the cresols, the trimethylphenols, the tert. Butylphenols; tertiary alcohols such as tert-butanol, tert-amyl alcohol, dimethylphenylcarbinol; easily enol-forming compounds such as acetoacetic ester, acetylacetone, malonic acid derivatives such as malonic acid diesters with 1 to 8 carbon atoms in the alcohol residues; secondary aromatic amines such as N-methylaniline, the N-methyltoluidines, N-phenyltoluidine, N-phenylxylidine; Imides such as succinimide; Lactams such as δ-caprolactam, δ-valerolactam; Oximes such as butanone oxime, cyclohexanone oxime; Mercaptans such as methyl mercaptan, ethyl mercaptan, butyl mercaptan, 2-mercaptobenzthiazole, δ-naphthyl mercaptan, dodecyl mercaptan.

Zur Herstellung der Lackbindemittel werden gegebenenfalls blockiertes Polyisocyanat, polyfunktioneller Reaktionspartner, Katalysator und gegebenenfalls die üblichen Zusätze, wie z.B. Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe und Verlaufmittel miteinander auf einem üblichen Mischaggregat, wie z.B. auf einer Sandmühle entweder mit oder ohne Lösungs-und Verdünnungsmittel gut vermischt und homogenisiert.To prepare the paint binders, blocked polyisocyanate, polyfunctional reactants, catalyst and, if appropriate, the usual additives, such as e.g. Pigments, dyes, fillers and leveling agents with one another on a conventional mixing unit, e.g. well mixed and homogenized on a sand mill either with or without solvent and diluent.

Die Anstrich- und Überzugsmittel können in lösungsmittelfreier flüssiger Form oder in Lösung oder aus der Schmelze, oder in fester Form nach den üblichen Methoden wie z.B. Streichen, Rollen, Gießen, Spritzen, dem Wirbelsinterverfahren oder dem elektrostatischen Pulversprühverfahren auf den zu beschichtenden Gegenstand aufgebracht werden.The paints and coatings can be in solvent-free liquid form or in solution or from the melt, or in solid form by the customary methods, e.g. Brushing, rolling, pouring, spraying, the vortex sintering process or the electrostatic powder spraying process can be applied to the object to be coated.

Die die erfindungsgemäßen Polyisocyanate enthaltenden Lacke ergeben Filme, die überraschend gut auf metallischem Untergrund haften, besonders lichtecht, wärmefarbstabil und sehr abriebfest sind und, sofern sie in lufttrocknenden Lacken verwendet werden, besonders rasch, selbst bei Temperaturen um 0°C antrocknen. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch große Härte, Elastizität, sehr gute Chemikalienbeständigkeit, hohen Glanz, ausgezeichnete Wetterbeständigkeit und gute Pigmentierbarkeit aus.The lacquers containing the polyisocyanates according to the invention produce films which adhere surprisingly well to metallic substrates, are particularly lightfast, stable to heat colors and very are abrasion-resistant and, if they are used in air-drying paints, dry particularly quickly, even at temperatures around 0 ° C. In addition, they are characterized by great hardness, elasticity, very good chemical resistance, high gloss, excellent weather resistance and good pigmentability.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Prozentangaben betreffen Gewichtsprozente.The following examples illustrate the invention. All percentages relate to percentages by weight.

Beispiel 1example 1

2018 g (12 Mol) Fexamethylendiisocyanat werden in einem Dreihalskolben unter Stickstoffatmosphäre vorgelegt und auf 150°C erhitzt. Aus einem Tropftrichter werden hierzu innerhalb von 20 Minuten 145 g (1 Mol) N-(2-Hydroxyäthyl)-2-hydroxyäthylcarbamat zugetropft. Hiernach rührt man 2 Stunden bei 150°C nach. Zur Isolierung des Polyisocyanats wird das Raktionsgemisch im Hoghvakuum (0,2 T) bei 170°C Beheizung gedünnschichtet, d.h. das überschüssige Diisocyanat wird im Dünnschichtverdampfer destillativ entfernt und das Verfahrensprodukt als Destillationsrückstand isoliert.

Figure imgb0007
2018 g (12 mol) of fexamethylene diisocyanate are placed in a three-necked flask under a nitrogen atmosphere and heated to 150 ° C. For this purpose, 145 g (1 mol) of N- (2-hydroxyethyl) -2-hydroxyethyl carbamate are added dropwise from a dropping funnel in the course of 20 minutes. Thereafter, stirring is continued at 150 ° C. for 2 hours. To isolate the polyisocyanate, the raction mixture is thinly layered in a Hogh vacuum (0.2 T) at 170 ° C., ie the excess diisocyanate is removed by distillation in a thin-film evaporator and the process product is isolated as a distillation residue.
Figure imgb0007

Beispielexample

Analog Beispiel 1 werden 2018 g (12 Mol) Hexamethylendiisocyanat bei 150°C mit 163 g (1 Mol) N-(2-Hydroxyäthyl)-2-hydroxy-1 (oder 2)-methyläthylcarbamat*) innerhalb von 20 Minuten versetzt. Nach 2-stündigem Nachrühren wird abgekühlt und gedünnschichtet (170°C/0,1 Torr).
*) hergestellt aus 2-Aminoäthanol und 4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on, so daß ein Homologengemisch erhalten wird, in welchem der Methyl-Substituent sowohl :.n 1- als auch in 2-Stellung vorliegt.

Figure imgb0008
Analogously to Example 1, 2018 g (12 mol) of hexamethylene diisocyanate at 150 ° C with 163 g (1 mol) of N- (2-hydroxyethyl) -2-hydroxy-1 (or 2) methylethyl carbamate *) within 20 minutes. After stirring for 2 hours, the mixture is cooled and thinly layered (170 ° C./0.1 Torr).
*) prepared from 2-aminoethanol and 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, so that a homolog mixture is obtained in which the methyl substituent is both: .n 1- and in the 2-position.
Figure imgb0008

Beispiel 3Example 3

In die auf 150°C erhitzte Vorlage von 2018 g (12 Mol) Hexamethylendiisocyanat werden innerhalb von ca. 20 Minuten 163 g (1 Mol) N-(3-Hydroxypropyl)-2-hydroxyäthylcarbamat eingetropft. Nach 4-stündigem Nachrühren bei 150°C ist die Reaktion beendet. Nach Dünnschichtdestillation wird das Polyisocyanat als Destillationsrückstand isoliert.

Figure imgb0009
163 g (1 mol) of N- (3-hydroxypropyl) -2-hydroxyethylcarbamate are added dropwise to the template of 2018 g (12 mol) of hexamethylene diisocyanate heated to 150 ° C. within about 20 minutes. After stirring for 4 hours at 150 ° C., the reaction is complete. After thin-film distillation, the polyisocyanate is isolated as a distillation residue.
Figure imgb0009

Beispiel 4Example 4

2018 g (12 Mol) Hexamethylendiisocyanat werden vorgelegt und auf 150°C erhitzt. Hierzu tropft man 177 g (1 Mol) N-(3-Hydroxypropyl)-2-hydroxy-1(oder 2)-methyl-äthylcarbamat innerhalb von ca. 20 Minuten. Nach zweistündigem Nachrühren ist die Reaktion beendet. Das Polyisocyanat wird durch Dünnschichtdestillation als Destillationsrückstand isoliert.

Figure imgb0010
2018 g (12 mol) of hexamethylene diisocyanate are introduced and heated to 150 ° C. 177 g (1 mol) of N- (3-hydroxypropyl) -2-hydroxy-1 (or 2) -methyl ethyl carbamate are added dropwise over the course of about 20 minutes. The reaction is complete after two hours of stirring. The polyisocyanate is isolated by distillation as a distillation residue.
Figure imgb0010

Beispiel 5Example 5

2018 g (12 Mol) Hexamethylendiisocyanat werden bei 150°C innerhalb von ca. 20 Minuten mit 177 g (1 Mol) N-(2-Hydroxypropyl)-2-hydroxy-1(oder 2)-methyl-äthylcarbamat versetzt. Nach einstündigem Nachrühren wird das Polyisocyanat durch Dünnschichtdestillation als Destillationsrückstand isoliert.

Figure imgb0011
2018 g (12 mol) of hexamethylene diisocyanate are mixed with 177 g (1 mol) of N- (2-hydroxy) at 150 ° C within approx. 20 minutes propyl) -2-hydroxy-1 (or 2) methyl ethyl carbamate. After stirring for one hour, the polyisocyanate is isolated as a distillation residue by thin-layer distillation.
Figure imgb0011

Beispiel 6Example 6

1009 g (6 Mol) Hexamethylendiisocyanat werden vorgelegt und auf 150°C erwärmt. Innerhalb von ca. 15 Minuten werden 95 g (0,5 Mol) N-(1,1'-Dimethyl-2-hydroxyäthyl)-2-hydroxy-1(oder 2)-methyl-äthylcarbamat in die Vorlage eingetropft. Nach 30- minütigem Nachrühren wird das Reaktionsgemisch gedünnschichtet.

Figure imgb0012
1009 g (6 mol) of hexamethylene diisocyanate are introduced and heated to 150 ° C. 95 g (0.5 mol) of N- (1,1'-dimethyl-2-hydroxyethyl) -2-hydroxy-1 (or 2) methylethylcarbamate are added dropwise to the initial charge within about 15 minutes. After stirring for 30 minutes, the reaction mixture is thin-layered.
Figure imgb0012

Beispiel 7Example 7

2018 g (12 Mol) Hexamethylendiisocyanat werden in einem Dreihalekolben auf 150°C erhitzt und bei dieser Temperatur innerhalb von ca. 20 Minuten mit 105 g (1 Mol)2-Hydroxyäthylcarbamat versetzt. Nach 4-stündigem Nachrühren wird das Reaktionsgemisch gedünnschichtet und so das Polyisocyanat als Destaillsationsrückstand isoliert.

Figure imgb0013
2018 g (12 mol) of hexamethylene diisocyanate are heated to 150 ° C in a three-necked flask and 105 g (1 mol) of 2-hydroxyethyl carbamate are added at this temperature in about 20 minutes. After stirring for 4 hours, the reaction mixture is thin-layered and the polyisocyanate is isolated as a distillation residue.
Figure imgb0013

Beispiel 8Example 8

In die auf 150°C erhitzte Vorlage von 2018 g (12 Mol) Hexamethylendiisocyanat werden innerhalb von ca. 20 Minuten 119 g (1 Mol) 2-Hydroxy-(1- oder 2)-methyläthylcarbamat eindosiert. Nach dreistündigem Nachrühren ist die Reaktion beendet, das Reaktionsprodukt wird am Dünnschichtverdampfer destilliert und das Reaktionsprodukt als Destillationsrückstand isoliert.

Figure imgb0014
119 g (1 mol) of 2-hydroxy- (1- or 2) -methylethylcarbamate are metered into the template of 2018 g (12 mol) of hexamethylene diisocyanate heated to 150 ° C. within about 20 minutes. After three hours of stirring, the reaction is complete, the reaction product is distilled on a thin film evaporator and the reaction product is isolated as a distillation residue.
Figure imgb0014

Beispiel 9Example 9

1009 g (6 Mol) Hexamethylendiisocyanat werden zusammen mit 80 g (0,5 Mol) 2-Hydroxycyclohexylcarbamat vorgelegt und auf 150°C erhitzt. Zwischen 100 und 110°C schmilzt das Carbamat im Diisocyanat und geht allmählich in Reaktion. Nach zweistündigem Nachrühren bei 150°C wird der Versuch beendet und das Umsetzungsprodukt gedünnschichtet.

  • Ausbeute: 386 g
  • Viskosität (75 %ig in Äthylglykolacetat): 8 500 cp/25°C NCO-Gehalt (75 %ige Lösung): 12,1 %
1009 g (6 mol) of hexamethylene diisocyanate are introduced together with 80 g (0.5 mol) of 2-hydroxycyclohexyl carbamate and heated to 150 ° C. The carbamate melts in the diisocyanate between 100 and 110 ° C and gradually reacts. After stirring for two hours at 150 ° C., the experiment is ended and the reaction product is thinly layered.
  • Yield: 386 g
  • Viscosity (75% in ethyl glycol acetate): 8 500 cp / 25 ° C NCO content (75% solution): 12.1%

Beispiel 10Example 10

90 g (C,5 Mol) N-(propyl)-1(oder 2)-hydroxymethyl-2-hydroxyäthyl-carbamat werden innerhalb von 15 Minuten in eine Vorlage von 1009 g (6 Mol) Hexamethylendiisocyanat von 150°C eingetropft. Nach 2 Stunden ist die Reaktion beendet. Das Umsetzungsprodukt wird im Hochvakuum gedünnschichtet.

Figure imgb0015
90 g (C, 5 mol) of N- (propyl) -1 (or 2) -hydroxymethyl-2-hydroxyethyl-carbamate are added dropwise within 15 minutes to a template of 1009 g (6 mol) of hexamethylene diisocyanate at 150 ° C. The reaction is complete after 2 hours. The reaction product is thinly layered in a high vacuum.
Figure imgb0015

Beispiel 11Example 11

108 g (0,5 Mol) N-(Cyclohexyl)-1(oder 2)-hydroxymethyl-2-hydroxy-äthylcarbamat werden innerhalb von 10 Minuten in 1009 g (6 Mol) Hexamethylendiisocyanat von 150°C eindosiert. Nach vierstündigem Nachrühren wird das Reaktionsprodukt gedünnschichtet und das als Destillationsrückstand erhaltene Polyisocyanat 75 %ig in Äthylglykolacetat gelöst.

Figure imgb0016
108 g (0.5 mol) of N- (cyclohexyl) -1 (or 2) -hydroxymethyl-2-hydroxyethyl carbamate are metered into 1009 g (6 mol) of hexamethylene diisocyanate at 150 ° C. within 10 minutes. After four hours of stirring, the reaction product is thinly layered and the polyisocyanate obtained as a distillation residue is dissolved in 75% strength in ethyl glycol acetate.
Figure imgb0016

Beispiel 12Example 12

1009 g (6 Mol) Hexamethylendiisocyanat werden vorgelegt und auf 150°C erhitzt. Hierzu tropft man innerhalb von 10 Minuten 103 g (0,5 Mol) N-(bis-(2-hydroxyäthyl))-2-hydroxy-1-(oder 2)-methyläthylcarbamat. Nach 4 Stunden 150°C ist die Reaktion beendet, das Umsetzungsprodukt wird gedünnschichtet.

Figure imgb0017
1009 g (6 mol) of hexamethylene diisocyanate are introduced and heated to 150 ° C. To do this, drip within 10 minutes 103 g (0.5 mol) of N- (bis- (2-hydroxyethyl)) - 2-hydroxy-1- (or 2) methylethyl carbamate. After 4 hours at 150 ° C., the reaction has ended and the reaction product is thinly layered.
Figure imgb0017

Beispiel 13Example 13

504 g (3 Mol) Hexamethylendiisocyanat werden vorgelegt und bei 150°C innerhalb von 5 Minuten mit 48 g (0,25 Mol) N-(bis-(2-Hydroxyäthyl))-2-hydroxyäthylcarbamat aus einem Tropftrichter versetzt. Man läßt 4 Stunden bei 150°C nachrühren, filtriert das Reaktionsprodukt von einer eventuell vorhandenen Trübung ab und dünnschichtet im Hochvakuum.

Figure imgb0018
504 g (3 mol) of hexamethylene diisocyanate are introduced and 48 g (0.25 mol) of N- (bis- (2-hydroxyethyl)) - 2-hydroxyethyl carbamate from a dropping funnel are added at 150 ° C. in the course of 5 minutes. The mixture is left to stir at 150 ° C. for 4 hours, the reaction product is filtered off from any turbidity which may be present and thinly layered in a high vacuum.
Figure imgb0018

Beispiel 14Example 14

52 g (0,25 Mol) N-(1,1'-Dihydroxymethyl-äthyl)-2-hydroxy-1 (oder 2)-methyl-äthylcarbamat werden zusammen mit 1009 g (6 Mol) Hexamethylendiisocyanat 2 1/2 Stunden auf 150°C erhitzt. Hiernach wird das überschüssige Hexamethylendiisocyanat im Dünnschichtverdampfer abgetrennt.

Figure imgb0019
52 g (0.25 mol) of N- (1,1'-dihydroxymethylethyl) -2-hydroxy-1 (or 2) methylethylcarbamate together with 1009 g (6 mol) of hexamethylene diisocyanate for 2 1/2 hours 150 ° C heated. The excess hexamethylene diisocyanate is then separated off in a thin film evaporator.
Figure imgb0019

In den folgenden Beispielen (15, 16) wird die Darstellung Von Polyisocyanaten beschrieben, die sowohl cycloaliphatisch als auch linear gebunden endständige NCO-Gruppen aufweisen.The following examples (15, 16) describe the preparation of polyisocyanates which have terminal NCO groups which are both cycloaliphatic and linearly bonded.

Beispiel 15Example 15

111 g (1/2 Mol) Isophorondiisocyanat werden vorgelegt und bei 80°C tropfenweise mit 53 g (1/2 Mol) 2-Hydroxyäthylcarbamat versetzt. Die Umsetzung bis zum theoretischen NCO-Gehalt erfolgt bei 80°C innerhalb von ca. 4 Stunden. Anschließend läßt man in das Reaktionsgemisch 1009 g (6 Mol) Hexamethylendiisocyanat einfließen und erhöht die Temperatur auf 150°C. Nach 3 Stunden ist die Reaktion beendet und man dünnschichtet das Umsetzungsprodukt in Hochvakuum.

Figure imgb0020
111 g (1/2 mol) of isophorone diisocyanate are initially introduced and 53 g (1/2 mol) of 2-hydroxyethyl carbamate are added dropwise at 80.degree. The reaction up to the theoretical NCO content takes place at 80 ° C within about 4 hours. 1009 g (6 mol) of hexamethylene diisocyanate are then allowed to flow into the reaction mixture and the temperature is raised to 150.degree. After 3 hours, the reaction is complete and the reaction product is thinly layered in a high vacuum.
Figure imgb0020

Beispiel 16Example 16

120 g (1 Mol) 2-Hydroxy-(1 oder 2)-methyläthylcarbamat werden bei 80°C in 222 g (1 Mol) vorgelegtes Isophorondiisocyanat eingetropft. Nach 4-Stündigem Nachrühren bis zum Erreichen des berechneten NCO-Gehaltes, wird das Reaktionsgemisch mit 2018 g (12 Mol) Hexamethylendiisocyanat versetzt und 4 Stunden auf 150°C erhitzt. Hiernach wird das Umsetzungsprodukt durch Abdünnschichten des überschüssigen Isocyanats isoliert und 80 %ig in Äthylglykolacetat gelöst.

Figure imgb0021
120 g (1 mol) of 2-hydroxy- (1 or 2) methyl ethyl carbamate are added dropwise at 80 ° C. in 222 g (1 mol) of isophorone diisocyanate. After stirring for 4 hours until the calculated NCO content has been reached, the reaction mixture becomes 2018 g (12 mol) of hexamethylene diisocyanate are added and the mixture is heated at 150 ° C. for 4 hours. The reaction product is then isolated by thin-layering the excess isocyanate and dissolved in 80% strength in ethyl glycol acetate.
Figure imgb0021

Beispiel 17Example 17

Die Prüfung auf Stabilität der dargestellten Polyisocyanate erfolgt an einigen Beispielen durch mehrwöchiges Tempern bei 50°C und anschließender gaschromatographischer Analyse der Proben auf ihren Gehalt an monomerem Isocyanat.

Figure imgb0022
Dieser Versuch zeigt besonders anschaulich, daß die erfindungsgemäßen Verfahrensprodukte gegen Monomerenrückspaltung weitgehend stabil sind, was in physiologischer Hinsicht ein besonders wichtiges Kriterium für ihre Eignung als Lack-Polyisocyanat darstellt.In some examples, the stability of the polyisocyanates shown is checked by annealing at 50 ° C. for several weeks and then analyzing the samples for their content of monomeric isocyanate by gas chromatography.
Figure imgb0022
 This experiment shows particularly clearly that the products of the process according to the invention are largely stable against monomer cleavage, which is a particularly important physiological criterion for their suitability as paint polyisocyanate.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von mindestens drei Isocyanatgruppen aufweisenden, Allophanat-Polyisocyanaten durch Umsetzung von Hydroxylgruppen aufweisenden Verbindungen mit überschüssigen Mengen an organischen, Allophanatgruppen-freien Polyisocyanaten, dadurch gekennzeichnet, daß man als Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen solche der Formel
Figure imgb0023
einsetzt, wobei R 1 und R2 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und Wasserstoff, Hydroxyalkyl-, Alkyl- oder Cycloalkyl-Reste bedeuten mit der Einschränkung, daß mindestens einer der Reste R und R2 für Wasserstoff oder eine Hydroxyalkylgruppe steht, und R3,R4,R5 und R6 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und Wasserstoff, Alkyl- oder HydroxyalkylReste bedeuten und wobei die Reste R3 und R5 zusammen mit den beiden Kohlenstoffatomen des Grundgerüstes auch einen cycloaliphatischen Ring bilden können. 1. A process for the preparation of at least three isocyanate groups, allophanate polyisocyanates by reacting hydroxyl group-containing compounds with excess amounts of organic, allophanate group-free polyisocyanates, characterized in that compounds having hydroxyl groups are those of the formula
Figure imgb0023
 uses, whereby R 1 and R 2 stand for the same or different radicals and mean hydrogen, hydroxyalkyl, alkyl or cycloalkyl radicals with the restriction that at least one of the radicals R and R 2 represents hydrogen or a hydroxyalkyl group, and R 3 , R 4 , R 5 and R 6 represent the same or different radicals and are hydrogen, alkyl or hydroxyalkyl radicals and the radicals R 3 and R 5 together with the two carbon atoms of the basic structure can also form a cycloaliphatic ring. 2. Gemäß Anspruch 1 erhältliche Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate.2. Allophanate polyisocyanates available according to claim 1. 3. Verwendung der gemäß Anspruch 1 erhältlichen Allophanatgruppen aufweisenden Polyisocyanate gegebenenfalls in mit Blockierungsmitteln für Isocyanatgruppen blockierter Form als Ispoyanat-Komponente bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen nach dem Isocyanat-Polyadditionsverfahren.3. Use of the polyisocyanates having allophanate groups obtainable according to claim 1, optionally in the form blocked with blocking agents for isocyanate groups, as the isocyanate component in the production of polyurethane plastics by the isocyanate polyaddition process.
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